CN114339317A - 一种基于直播服务的视频流切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于直播服务的视频流切换方法，包括以下步骤：S101、通过流媒体服务获取推流设备所推的视频流，并开始拉流；S102、等待切换视频流的指令，启动换流流程，获取准备切换的视频流并初始化；S103、等待获取视频流初始化成功，关闭原流并切换目标流取帧；S104、根据编码配置信息进行视频帧数据编码，并推流到流媒体服务器。本方案结合多线程技术，以及同步机制，两路异步解码，同步视频帧数据，达到切换流的效果，在没有切换的时候，只需要解码一路视频流，切换流的过程中只需同时解码两路即可完成切换，对硬件的要求更低，大大提高了视频切换能力，并且支持高分辨率视频流切换，无需单独转码处理。
Description
技术领域
本发明涉及计算机应用技术领域，具体而言，涉及一种基于直播服务的视频流切换方法。
背景技术
现有的视频直播服务平台，按照游戏、赛事、娱乐等不同分类直播，在赛事类直播中，常有视频镜头切换的场景，此场景需要用到的技术就是视频流切换技术。同样的，随着移动互联网的发展，人们用各种各样的显示终端观看视频节目，为满足不同终端的播放要求，客户端视频网站或视频软件都有分辨率切换的功能。
FFMpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。基于FFMpeg的多路网络音频选择输出方案，可以将网络传输过来的多路音频进行合并输出，具有很高的传输实时性，可以满足实际应用中多路音频采集输出的需求。FFmpeg采用LGPL或GPL许可证，它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频/视频编解码库libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec里很多code都是从头开发的。
FFmpeg在Linux平台下开发，但它同样也可以在其它操作系统环境中编译运行，包括Windows、Mac OS X等。在Linux平台上，ffmpeg对V4L2的视频设备提供了很好的支持，如：
./ffmpeg-t 10-f video4linux2-s 176＊144-r 8-i/dev/video0-vcodec h263-f rtp rtp：//192.168.1.105：5060＞/tmp/ffmpeg.sdp
以上命令表示：采集10秒钟视频，对video4linux2视频设备进行采集，采集QCIF(176＊144)的视频，每秒8帧，视频设备为/dev/video0，视频编码为H263，输出格式为RTP，后面定义了IP地址及端口，将该码流所对应的SDP文件重定向到/tmp/ffmpeg.sdp中，将此SDP文件上传到流媒体服务器就可以实现直播了。
通过视频流切换技术，可以将多直播视频流进行混合编排，实现多个视角聚焦比赛精彩内容。市面上的视频流切换服务，通常对接入的视频要求在2K分辨率以内，需要提前将直播视频流进行转码，进行画面层的无缝切换，高分辨率视频转低分辨率之后会影响到原视频画面清晰度，不能满足4k、8k等高分辨率视频直接使用；同时解码路数越多对硬件性能要求越高，可能产生过高延时，导致视频画面不连贯，或明显卡顿。因此我们需要一种基于直播服务的视频流切换方法，以改善上述提到的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于直播服务的视频流切换方法，以改善相关技术中的解码路数越多对硬件性能要求越高，可能产生过高延时，导致视频画面不连贯，或明显卡顿；需要提前将直播视频流进行转码，进行画面层的无缝切换，高分辨率视频转低分辨率之后会影响到原视频画面清晰度，不能满足4k、8k等高分辨率视频直接使用的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于直播服务的视频流切换方法，具体包括以下步骤：
S101、通过流媒体服务获取推流设备所推的视频流，并开始拉流；
S102、等待切换视频流的指令，启动换流流程，获取准备切换的视频流并初始化；
S103、等待获取视频流初始化成功，关闭原流并切换目标流取帧；
S104、根据编码配置信息进行视频帧数据编码，并推流到流媒体服务器。
在本发明的一种实施例中，S101中，需要服务提供方部署一个流媒体方服务器用于接收推流端推送的视频流，以及接收视频流切换服务处理后的视频流。
在本发明的一种实施例中，S102中，服务端将实时接收视频流切换的指令，接收到指令后将启动换流流程，换流流程是一个独立子线程，主要是做视频流的初始化。
在本发明的一种实施例中，S103中，目标流初始化完成之后将停止原视频流，并回到主流程解码目标流视频帧数据。
在本发明的一种实施例中，S104中，根据平台配置的编码后的数据信息进行视频帧数据编码，此过程在切换过程中会一直持续编码视频帧并推送视频流到流媒体服务器。
在本发明的一种实施例中，视频流切换分为主流程和子流程，主流程为整个视频解码编码的主流程，主流程中视频流解码为视频帧数据，编码为预定配置的视频流，并推送至流媒体服务器，视频流切换主流程包括以下具体步骤：
S201、根据预设配置，从流媒体拉取直播视频流，并初始化视频流解码器；
S202、视频流解码器初始化完成后判断是否接收到换流指令；
S203、若接收到切换流指令则设置换流状态码(状态码：1)；
S204、启动切换流流程子线程，此子线程主要初始化目标视频流的解码器，此过程耗时主要体现在初始化解码器和等待关键帧；
S205、判断是否需要更换解码器(状态码：2)，判断换流子线程中目标视频流是否初始化完成且取到了关键帧；
S206、设置换流状态(状态码：3)，且轮询等待状态码变成非2(初始化目标流解码器结束)或非3(主流程已经准备取视频帧)；
S207、取得解码器，解码视频帧数据；
S208、根据预设编码信息编码视频帧，并推送至流媒体服务，若主流程没有接收到停止推流指令，将继续从S202处继续轮询执行后面步骤。
在本发明的一种实施例中，视频流切换流子流程为解码器初始化及控制切换流的状态，具体包括以下步骤：
S301、获取切换流的目标视频流地址；
S302、根据目标视频流地址初始化解码器；
S303、解码器初始化完成后，设置换流状态(状态码：2)；
S304、轮询等待换流状态码变成非2(等待主流程S206设置为3)；
S305、关闭原视频流，将主流程的解码器替换掉；
S306、将换流状态设置为初始状态(状态码：0)。
在本发明的一种实施例中，S306完成后，子流程将结束，主流程中S207中将直接使用子流程中初始化的解码器进行取视频帧数据进行编码。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过上述设计的基于直播服务的视频流切换方法，使用时，由相机或推流设备推多路视频流到流媒体服务，视频流切换服务即可拉取多路视频流，视频流切换服务将多路流处理后的一路视频流推回流媒体服务，本方案结合多线程技术，以及同步机制，两路异步解码，同步视频帧数据，达到切换流的效果，在没有切换的时候，只需要解码一路视频流，切换流的过程中只需同时解码两路即可完成切换，对硬件的要求更低，大大提高了视频切换能力，并且支持高分辨率视频流切换，无需单独转码处理。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的基于直播服务的视频流切换方法的视频流切换服务流程示意图；
图2为根据本发明实施例提供的基于直播服务的视频流切换方法的视频流切换服务工作流程示意图；
图3为根据本发明实施例提供的基于直播服务的视频流切换方法的视频流切换主流程示意图；
图4为根据本发明实施例提供的基于直播服务的视频流切换方法的视频流切换子流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参阅图1-图4，本发明提供了一种基于直播服务的视频流切换方法，结合图2，示出了本发明的的视频流切换服务工作流程示意图，包括以下步骤：
S101、通过流媒体服务获取推流设备所推的视频流，并开始拉流；本实施例中，需要服务提供方部署一个流媒体方服务器用于接收推流端推送的视频流，以及接收视频流切换服务处理后的视频流。
S102、等待切换视频流的指令，启动换流流程，获取准备切换的视频流并初始化；本实施例中，服务端将实时接收视频流切换的指令，接收到指令后将启动换流流程，换流流程是一个独立子线程，主要是做视频流的初始化。
S103、等待获取视频流初始化成功，关闭原流并切换目标流取帧；本实施例中，目标流初始化完成之后将停止原视频流，并回到主流程解码目标流视频帧数据。
S104、根据编码配置信息进行视频帧数据编码，并推流到流媒体服务器，本实施例中，根据平台配置的编码后的数据信息进行视频帧数据编码，此过程在切换过程中会一直持续编码视频帧并推送视频流到流媒体服务器。
具体设置时，本发明基于FFMpeg工具进行设计，此工具集是一个强大的音视频工具集，使用到工具中的视频编码模块和解码模块。在现有普遍后端技术开发中，对数字音视频的记录、转换大部分都是基于FFMpeg转码技术完成的，而FFMpeg转码任务参数配置是在后端程序代码里进行，因此修改或优化FFMpeg转码任务参数配置就必须要重新部署启动程序。
使用时，注册音视频编解码器，注册音视频滤波器，通过ffmpeg注册音视频复用器，具体设置时，通过FFMpeg中的avcodec_register_all函数注册加载音视频编解码器，通过FFMpeg中的avfilter_register_all函数注册加载音视频复用器，通过FFMpeg中的av_register_all函数注册加载音视频过滤器；注册并加载网络和加密相关库，具体设置时，通过FFMpeg中的avformat_network_init函数注册加载网络和加密的相关库；在网络中打开n个音频流，其中n是大于等于2的正整数，并获得每个音频流对应的解码器；使用相应的解码器提取相应音频流中的单个信道，具体设置时，通过FFMpeg中的AVFormatContext函数根据音频流查找到对应的解码器；从每个音频流中提取的单个通道通过混合合并滤波器进行组合和输出。通过注册各种音视频编解码器、多路复用器和滤波器，可以同时打开多通道网络音频源，可以根据新的音频模型选择合适的音频编码器，可以提取单通道并与合适的音频滤波器组合。实现了基于FFMpeg的多通道网络音频选择性输出方案，该方案能够对网络传输的多通道音频进行组合输出，具有较高的传输实时性，能够满足实际应用中多通道音频采集和输出的需要。
结合图1，图1示出了本发明的视频流切换服务流程示意图，由相机或推流设备推多路视频流到流媒体服务，视频流切换服务即可拉取多路视频流，视频流切换服务将多路流处理后的一路视频流推回流媒体服务。结合多线程技术，以及同步机制，两路异步解码，同步视频帧数据，达到切换流的效果。
结合图3，图3示出了视频流切换主流程示意图，此流程为整个视频解码编码的主流程，其中视频流解码为视频帧数据，编码为预定配置的视频流，并推送至流媒体服务器，视频流切换主流程包括以下具体步骤：
S201、根据预设配置，从流媒体拉取直播视频流，并初始化视频流解码器；
S202、视频流解码器初始化完成后判断是否接收到换流指令；
S203、若接收到切换流指令则设置换流状态码(状态码：1)；
S204、启动切换流流程子线程，此子线程主要初始化目标视频流的解码器，此过程耗时主要体现在初始化解码器和等待关键帧；
S205、判断是否需要更换解码器(状态码：2)，判断换流子线程中目标视频流是否初始化完成且取到了关键帧；
S206、设置换流状态(状态码：3)，且轮询等待状态码变成非2(初始化目标流解码器结束)或非3(主流程已经准备取视频帧)；
S207、取得解码器，解码视频帧数据；
S208、根据预设编码信息编码视频帧，并推送至流媒体服务，若主流程没有接收到停止推流指令，将继续从S202处继续轮询执行后面步骤。
结合图4，图4示出了本发明的切换流子流程，此流程主要为解码器初始化及控制切换流的状态，具体包括以下步骤：
S301、获取切换流的目标视频流地址；
S302、根据目标视频流地址初始化解码器；
S303、解码器初始化完成后，设置换流状态(状态码：2)；
S304、轮询等待换流状态码变成非2(等待主流程S206设置为3)；
S305、关闭原视频流，将主流程的解码器替换掉；
S306、将换流状态设置为初始状态(状态码：0)。
执行完以上步骤后，此流程就结束，子线程将结束，主流程中S207将直接使用此流程中初始化的解码器进行取视频帧数据进行解码。
对经过编码产生的视频码流进行编码时的预测信息，通过FFMpeg中的avcodec_register_all函数注册加载音视频编解码器，对经过编码产生的视频码流进行解码处理。具体地，根据获取的对经过编码产生的视频码流进行编码时的预测信息，对经过编码产生的视频码流执行预定的解码处理流程(例如，基于得到的预测信息进行变换、量化、熵编码处理)，以生成视频码流，作为输出的一路视频码流的一部分。更具体地，在帧内/帧间预测中，对得到的残差宏块(残差数据)进行变换、量化，产生一组量化后的变换系数，对变换系数重新排序后进行熵编码，生成视频码流，作为输出的一路视频码流的全部或部分。通过FFMpeg打开目标视频流地址，和源视频流地址，从创建的解码器获取到视频的音视频数据信息，创建视频编码器，通过编码器进行重新编码，将编码后的视频数据流推送到目标视频流地址对应的流媒体服务器，完成对音视频转码流程。在没有切换的时候，只需要解码一路视频流，切换流的过程中只需同时解码两路即可完成切换，对硬件的要求更低，同时，提高了视频切换能力，支持高分辨率视频流切换，无需单独转码处理。
具体的，该基于直播服务的视频流切换方法的工作原理：使用时，基于FFMpeg工具进行设计，此工具集是一个强大的音视频工具集，使用到工具中的视频编码模块和解码模块，通过FFMpeg中的avcodec_register_all函数注册加载音视频编解码器，通过FFMpeg中的avfilter_register_all函数注册加载音视频复用器，通过FFMpeg中的av_register_all函数注册加载音视频过滤器，通过FFMpeg中的AVFormatContext函数根据音频流查找到对应的解码器；使用时，由相机或推流设备推多路视频流到流媒体服务，视频流切换服务即可拉取多路视频流，视频流切换服务将多路视频流编码后的一路视频流推回流媒体服务，通过FFMpeg打开目标视频流地址，和源视频流地址，从创建的解码器获取到视频的音视频数据信息，创建视频编码器，解码器解码音视频数据的数据帧，并将解码后的解码数据通过编码器进行重新编码，将编码后的视频数据流推送到目标视频流地址对应的流媒体服务器，完成对音视频转码流程。在没有切换的时候，只需要解码一路视频流，切换流的过程中只需同时解码两路即可完成切换。
本方案结合多线程技术，以及同步机制，两路异步解码，同步视频帧数据，达到切换流的效果，在没有切换的时候，只需要解码一路视频流，切换流的过程中只需同时解码两路即可完成切换，对硬件的要求更低，大大提高了视频切换能力，并且支持高分辨率视频流切换，无需单独转码处理。
需要说明的是：推流设备的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S101、通过流媒体服务获取推流设备所推的视频流，并开始拉流；
S102、等待切换视频流的指令，启动换流流程，获取准备切换的视频流并初始化；
S103、等待获取视频流初始化成功，关闭原流并切换目标流取帧；
S104、根据编码配置信息进行视频帧数据编码，并推流到流媒体服务器。
2.如权利要求1所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，S101中，需要服务提供方部署一个流媒体方服务器用于接收推流端推送的视频流，以及接收视频流切换服务处理后的视频流。
3.如权利要求1所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，S102中，服务端将实时接收视频流切换的指令，接收到指令后将启动换流流程，换流流程是一个独立子线程，主要是做视频流的初始化。
4.如权利要求1所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，S103中，目标流初始化完成之后将停止原视频流，并回到主流程解码目标流视频帧数据。
5.如权利要求1所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，S104中，根据平台配置的编码后的数据信息进行视频帧数据编码，此过程在切换过程中会一直持续编码视频帧并推送视频流到流媒体服务器。
6.如权利要求1所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，视频流切换分为主流程和子流程，所述主流程为整个视频解码编码的主流程，主流程中视频流解码为视频帧数据，编码为预定配置的视频流，并推送至流媒体服务器，视频流切换主流程包括以下具体步骤：
S201、根据预设配置，从流媒体拉取直播视频流，并初始化视频流解码器；
S202、视频流解码器初始化完成后判断是否接收到换流指令；
S203、若接收到切换流指令则设置换流状态码(状态码：1)；
S204、启动切换流流程子线程，此子线程主要初始化目标视频流的解码器，此过程耗时主要体现在初始化解码器和等待关键帧；
S205、判断是否需要更换解码器(状态码：2)，判断换流子线程中目标视频流是否初始化完成且取到了关键帧；
S206、设置换流状态(状态码：3)，且轮询等待状态码变成非2(初始化目标流解码器结束)或非3(主流程已经准备取视频帧)；
S207、取得解码器，解码视频帧数据；
S208、根据预设编码信息编码视频帧，并推送至流媒体服务，若主流程没有接收到停止推流指令，将继续从S202处继续轮询执行后面步骤。
7.如权利要求6所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，视频流切换流子流程为解码器初始化及控制切换流的状态，具体包括以下步骤：
S301、获取切换流的目标视频流地址；
S302、根据目标视频流地址初始化解码器；
S303、解码器初始化完成后，设置换流状态(状态码：2)；
S304、轮询等待换流状态码变成非2(等待主流程S206设置为3)；
S305、关闭原视频流，将主流程的解码器替换掉；
S306、将换流状态设置为初始状态(状态码：0)。
8.如权利要求7所述的一种基于直播服务的视频流切换方法，其特征在于，S306完成后，子流程将结束，主流程中S207将直接使用子流程中初始化的解码器进行取视频帧数据进行编码。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210024756.4A CN114339317A (zh) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | 一种基于直播服务的视频流切换方法 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114827747A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-07-29 | 广州市广播电视台 | 一种流媒体数据切换方法、装置、设备及存储介质 |
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| CN109005418A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-14 | 湖南快乐阳光互动娱乐传媒有限公司 | 一种直播信号源无感切换控制方法及控制系统 |
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| US20140146895A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-05-29 | Cisco Technology, Inc. | Fast Switching Hybrid Video Decoder |
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