CN115243108A - 一种可编程的多媒体文件系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可编程的多媒体文件系统，包括：多媒体文件系统结构、可编程控制协议和解码播放的方法；所述多媒体文件系统包括：文件头信息、编程控制模块、索引表、帧数据块；文件头信息用于定义文件系统版本号、文件时长、音视频编码属性；编程控制模块用于定义编程控制逻辑、音视频的特效处理；索引表用于保存当前文件所有音视频数据块存储的位置和大小；帧数据块用于存储音视频编码数据。本技术方案不需要对音视频数据进行重新编码，甚至第一次生成可编程文件时都可使用源文件的音视频编码帧数据。每次编辑只需要对编程控制模块进行修改即可。由于每次修改效果只对编程控制模块中的程序指令进行修改，所以文件是可逆的，不影响音视频效果质量。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体文件系统技术领域，尤其涉及一种可编程的多媒体文件系统。
背景技术
多媒体是指多种媒体的综合，一般包括文本，声音和图像等多种媒体形式。音视频处理一直是多媒体技术领域的一个长期而且广泛的需求。音视频处理是指通过计算机将音频和视频数据或文件通过音视频剪辑工具进行编辑、剪辑、调整效果等达到一定的视觉和听觉效果。音视频处理包含两部分：视频处理和音频处理。视频处理主要包括：调整图像的颜色效果(包括亮度、对比度、饱和度、色调等)，图像局部截取，图像增强，视频变速等。音频处理主要包括：修改音量，降噪，调整音效(包括音效均衡器，环绕声，低音，高音等)。这可将原来的音视频变得更加丰富多彩，提高观众的视觉和听觉的观赏性。要对音视频处理就需要使用音视频编辑软件进行相应的编辑处理。
随着现在移动互联网的迅速发展和各种社交平台的广泛使用，大家对多媒体的需求越来越多，应用场景也越来越广泛，音视频编辑也越来越普遍。然而现在常见的音视频编辑有其明显的局限性和缺点，主要有以下几点：
第一：每次编辑都需要重新解码，编辑，再编码生成文件。众所周知，音视频编解码是非常消耗CPU的。这就造成导致处理速度慢，执行效率低。
第二：编辑后生成的文件不可逆，不能还原到之前的文件，不宜再做修改。要修改需要找到原始的音视频文件再重新编辑一遍，否则只能在当前文件基础上做二次修改。这可能没法达到想要的效果，而且叠加编码次数越多音视频效果就越差。
第三：每次编辑只能对应一个处理后的文件，没有多种可选的预选方案。要想实现不同的效果就得做多次编辑，生成不同的文件。这就造成处理速度慢，执行效率低，占用大量的存储空间。而且生成后的文件互相独立，做不到之间的相关性。
第四：软件操作比较繁琐复杂。一般视频编辑软件操作都有点复杂，上手并不容易。特别是实现一些动态效果，需要很复杂的界面操作。或者很多软件根本就不支持。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可编程的多媒体文件系统，能够通过编程来实现音视频处理，以解决背景技术所提到的问题。
本发明的技术方案如下：提供一种可编程的多媒体文件系统，包括：多媒体文件系统结构、可编程控制协议和解码播放的方法。
所述多媒体文件系统包括：文件头信息、编程控制模块、索引表、帧数据块；文件头信息用于定义文件系统版本号、文件时长、音视频编码属性；编程控制模块用于定义编程控制逻辑、音视频的特效处理；索引表用于保存当前文件所有音视频数据块存储的位置和大小；帧数据块用于存储音视频编码数据；所述可编程控制协议用于定义音视频控制指令。
所述解码播放方法包括以下步骤：
S1：解析源文件；
S2：选择程序；
S3：解析指令集；
S4：判断是否开始新的片段；如否，则进入步骤S5；如是，则进入步骤S6；
S5：判断当前片段是否结束；如是，则结束；如否，进入步骤S7；
S6：定位到具体帧，进入步骤S7；
S7：获取下一帧编码数据；
S8：解码音视频；
S9：判断是否有下一条指令；若是，则进入步骤S10，若否进入步骤S12；
S10：解析指令；
S11：效果处理，进入步骤S9；
S12：渲染图像声音，进入步骤S4。
所述文件头信息包括：文件头部和若干轨道组成；所述文件头部包括：文件结构标识、版本号、文件大小、文件时长、音频轨道数；所述轨道包括：轨道信息大小、轨道ID、媒体类型、编码类型、编码属性大小、编码属性。
所述编码属性包括：视频编码属性和音频编码属性；所述视频编码属性包括：视频宽度、视频高度、显示宽比、显示高比、帧率大小、帧率比例、第一码率、水平镜像、旋转角度、第一附加数据大小、第一附加数据；所述音频编码属性包括：采样率、声道数、声道排列、采样精度、帧采样大小、第二码率、第二附加数据大小、第二附加数据。
所述编程控制模块包括：编程头部和若干程序；所述编程头部包括：编程控制标识、编程控制块大小、程序个数；所述程序包括：程序ID、程序名称长度、程序名称、程序数据大小、程序数据。
所述程序数据包括：数据头部和若干指令；所述数据头部包括：视频轨道ID、音频轨道ID、程序时长、指令个数；所述指令包括：指令ID、轨道ID、指令起始时间、指令时长、轨道帧起始时间、指令数据大小、指令数据。
指令的效果控制值具体计算方法如下：指令起始时间记为T1，指令时长记为D，轨道帧起始时间记为Ts，速度记为V，起始效果数据值记为E1，结束效果数据值记为E2；如果播放时间为T，在当前指令时间范围内(T1≤T＜T1+D)，则当前指令时间进度比P＝(T–T1)/D。当前帧时间戳Td＝Ts+(T–T1)*V/10000。当前时间效果值E＝E1+(E2–E1)*P＝E1+(E2–E1)*(T–T1)/D；如果E1＝E2，则E＝E1＝E2，表示固定效果值。
所述索引表包括：索引头部和若干轨道索引；所述索引头部包括：索引表标识、索引表大小、轨道索引个数；所述轨道索引包括：轨道ID、帧数、若干帧索引信息。
所述帧索引信息包括：帧数据起始偏移位置、帧数据大小、时间戳、帧时长、帧标记。
所述帧数据块包括：数据块头部和若干帧数据，所述数据块头部包括：帧数据块标识、帧数据块大小、帧数。
帧数据起始偏移位置是以帧数据块头部为参考起点。
采用上述方案，本发明提供一种可编程的多媒体文件系统，能够很好的解决了普通的音视频编辑的几个弊端，具体如下：
第一：普通的音视频每次编辑都需要重新解码，编辑，再编码生成文件。
本技术方案不需要对音视频数据进行重新编码，甚至第一次生成可编程文件时都可使用源文件的音视频编码帧数据。每次编辑只需要对编程控制模块进行修改即可。
第二：普通的音视频编辑后生成的文件不可逆，不能还原到之前的文件。
因为本技术方案每次修改效果只对编程控制模块中的程序指令进行修改，不需要改变编码源数据，编码数据总是同一份，所以文件是可逆的，不影响音视频效果质量。
第三：普通的音视频每次编辑只能对应一个处理后的文件，没有多种可选的预选方案。
本技术方案的文件系统支持多程序编辑。可以将某个程序编辑修改后保存为一个新的程序，而旧的程序保留不改变。
第四：普通的音视频编辑软件操作比较繁琐复杂。
本技术方案可通过播放器就能实现编程控制。编程只需要对指令排列设置，看到效果满意就可保存新的程序。操作非常简单方便。
本技术方案还支持反复修改编码程序，支持扩展指令，支持部分片段显示，修改文件快速便捷，真正地实现了一套完整的可编程的多媒体文件系统技术方案。这既降低了音视频编辑软件的开发难度，又降低了音视频编辑者的操作复杂度。使音视频编辑处理变得更加简单快捷。
附图说明
图1为本发明的解码播放方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
请参阅图1，本发明提供一种可编程的多媒体文件系统，包括：多媒体文件系统结构、可编程控制协议和解码播放的方法。
所述多媒体文件系统包括：文件头信息、编程控制模块、索引表、帧数据块；文件头信息用于定义文件系统版本号、文件时长、音视频编码属性；编程控制模块用于定义编程控制逻辑、音视频的特效处理；索引表用于保存当前文件所有音视频数据块存储的位置和大小；帧数据块用于存储音视频编码数据；所述可编程控制协议用于定义音视频控制指令。
所述解码播放方法包括以下步骤：
S1：解析源文件；
S2：选择程序；
S3：解析指令集；
S4：判断是否开始新的片段；如否，则进入步骤S5；如是，则进入步骤S6；
S5：判断当前片段是否结束；如是，则结束；如否，进入步骤S7；
S6：定位到具体帧，进入步骤S7；
S7：获取下一帧编码数据；
S8：解码音视频；
S9：判断是否有下一条指令；若是，则进入步骤S10，若否进入步骤S12；
S10：解析指令；
S11：效果处理，进入步骤S9；
S12：渲染图像声音，进入步骤S4。
请参阅表1，所述文件头信息包括：文件头部和若干轨道组成；所述文件头部包括：文件结构标识、版本号、文件大小、文件时长、音频轨道数；所述轨道包括：轨道信息大小、轨道ID、媒体类型、编码类型、编码属性大小、编码属性。
表1
请参阅表2和表3，所述编码属性包括：视频编码属性和音频编码属性；所述视频编码属性包括：视频宽度、视频高度、显示宽比、显示高比、帧率大小、帧率比例、第一码率、水平镜像、旋转角度、第一附加数据大小、第一附加数据；所述音频编码属性包括：采样率、声道数、声道排列、采样精度、帧采样大小、第二码率、第二附加数据大小、第二附加数据。
表2
表3
请参阅表4，所述编程控制模块包括：编程头部和若干程序；所述编程头部包括：编程控制标识、编程控制块大小、程序个数；所述程序包括：程序ID、程序名称长度、程序名称、程序数据大小、程序数据。
表4
请参阅表5，所述程序数据包括：数据头部和若干指令；所述数据头部包括：视频轨道ID、音频轨道ID、程序时长、指令个数；所述指令包括：指令ID、轨道ID、指令起始时间、指令时长、轨道帧起始时间、指令数据大小、指令数据。
表5
可编程指令协议用于定义一些音视频控制指令，每个程序都有一系列指令告诉播放器不同时间段渲染什么效果。播放器能够根据这些程序指令协议在播放时实现不同的音视频效果。
编程控制模块可以被修改：新增一个程序，删除一个程序，修改一个程序。修改程序可以对某个或某几个指令进行修改或者添加删除指令。这样就能实现非常灵活的可编程操作。这也是本技术方案的最大优势所在。
下面对程序数据结构表中指令ID和指令数据进行详细说明。指令数据包含指令起始时效果数据值和指令结束是效果数据值。这两个数据值结构是一样的，代表两个时间点对应的效果值。指令数据前一半数据是起始效果值，后一半数据是结束效果值。具体指令ID和对应的效果数据值的定义如表9；
表6
说明：
1.每个功能的指令ID值唯一不能重复。视频指令ID值范围0～9999，音频指令ID值范围10000～19999。其他类型指令ID值范围≥20000。
2.一些指令数据值使用万分比表示而不使用百分比表示。这主要是为了提高数据值的精度，可以更细化地控制每个效果。
3.指令数据包含指令起始时效果数据值和指令结束是效果数据值。在一个指令执行期间，效果可以渐变，增加编程效果的丰富多彩。如果只想保持一个固定效果，可将指令的起始时效果数据值和结束时效果数据值设置成一样的。
4.视频指令的移动和局部裁剪使用相对比表示而不使用像素点表示。这样做利于编程控制，编程者不用关心视频源的宽高信息。
5.该指令协议表可扩展添加新的指令功能。
指令的效果控制值具体计算方法如下：指令起始时间记为T1，指令时长记为D，轨道帧起始时间记为Ts，速度记为V，起始效果数据值记为E1，结束效果数据值记为E2；如果播放时间为T，在当前指令时间范围内(T1≤T＜T1+D)，则当前指令时间进度比P＝(T–T1)/D。当前帧时间戳Td＝Ts+(T–T1)*V/10000。当前时间效果值E＝E1+(E2–E1)*P＝E1+(E2–E1)*(T–T1)/D；如果E1＝E2，则E＝E1＝E2，表示固定效果值。
请参阅表7，所述索引表包括：索引头部和若干轨道索引；所述索引头部包括：索引表标识、索引表大小、轨道索引个数；所述轨道索引包括：轨道ID、帧数、若干帧索引信息。
表7
请参阅表8，所述帧索引信息包括：帧数据起始偏移位置、帧数据大小、时间戳、帧时长、帧标记。
表8
请参阅表9，所述帧数据块包括：数据块头部和若干帧数据，所述数据块头部包括：帧数据块标识、帧数据块大小、帧数。
表9
说明：
1.文件系统支持多路音视频轨道，编程时可指定其中一路视频和一路音频作为主渲染内容。
2.文件系统支持多程序编程，用户可指定其中一个程序进行播放显示。
3.视频编码属性指定图像镜像和旋转设置。主要是兼容移动设备端横屏竖屏录像时编码视频需要调整角度才能正确显示的问题。
4.编程控制模块最后可以预留一些填充空间，以备文件做二次编程修改而不需要改变文件大小和移动帧数据块，可提高效率。
5.帧数据起始偏移位置是以帧数据块头为参考起点。这样设计的好处是当重新编程时，如果编程控制模块内容大小有变化，整个数据块可以整体偏移而不需要修改索引表的每一帧的索引信息，包括帧数据起始偏移位置。
综上所述，本发明提供一种可编程的多媒体文件系统，能够很好的解决了普通的音视频编辑的几个弊端，具体如下：
第一：普通的音视频每次编辑都需要重新解码，编辑，再编码生成文件。
本技术方案不需要对音视频数据进行重新编码，甚至第一次生成可编程文件时都可使用源文件的音视频编码帧数据。每次编辑只需要对编程控制模块进行修改即可。
第二：普通的音视频编辑后生成的文件不可逆，不能还原到之前的文件。
因为本技术方案每次修改效果只对编程控制模块中的程序指令进行修改，不需要改变编码源数据，编码数据总是同一份，所以文件是可逆的，不影响音视频效果质量。
第三：普通的音视频每次编辑只能对应一个处理后的文件，没有多种可选的预选方案。
本技术方案的文件系统支持多程序编辑。可以将某个程序编辑修改后保存为一个新的程序，而旧的程序保留不改变。
第四：普通的音视频编辑软件操作比较繁琐复杂。
本技术方案可通过播放器就能实现编程控制。编程只需要对指令排列设置，看到效果满意就可保存新的程序。操作非常简单方便。
本技术方案还支持反复修改编码程序，支持扩展指令，支持部分片段显示，修改文件快速便捷，真正地实现了一套完整的可编程的多媒体文件系统技术方案。这既降低了音视频编辑软件的开发难度，又降低了音视频编辑者的操作复杂度。使音视频编辑处理变得更加简单快捷。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，包括：多媒体文件系统结构、可编程控制协议和解码播放的方法；
所述多媒体文件系统包括：文件头信息、编程控制模块、索引表、帧数据块；文件头信息用于定义文件系统版本号、文件时长、音视频编码属性；编程控制模块用于定义编程控制逻辑、音视频的特效处理；索引表用于保存当前文件所有音视频数据块存储的位置和大小；帧数据块用于存储音视频编码数据；
所述可编程控制协议用于定义音视频控制指令；
所述解码播放方法包括以下步骤：
S1：解析源文件；
S2：选择程序；
S3：解析指令集；
S4：判断是否开始新的片段；如否，则进入步骤S5；如是，则进入步骤S6；
S5：判断当前片段是否结束；如是，则结束；如否，进入步骤S7；
S6：定位到具体帧，进入步骤S7；
S7：获取下一帧编码数据；
S8：解码音视频；
S9：判断是否有下一条指令；若是，则进入步骤S10，若否进入步骤S12；
S10：解析指令；
S11：效果处理，进入步骤S9；
S12：渲染图像声音，进入步骤S4。
2.根据权利要1所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述文件头信息包括：文件头部和若干轨道组成；所述文件头部包括：文件结构标识、版本号、文件大小、文件时长、音频轨道数；所述轨道包括：轨道信息大小、轨道ID、媒体类型、编码类型、编码属性大小、编码属性。
3.根据权利要求2所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述编码属性包括：视频编码属性和音频编码属性；所述视频编码属性包括：视频宽度、视频高度、显示宽比、显示高比、帧率大小、帧率比例、第一码率、水平镜像、旋转角度、第一附加数据大小、第一附加数据；所述音频编码属性包括：采样率、声道数、声道排列、采样精度、帧采样大小、第二码率、第二附加数据大小、第二附加数据。
4.根据权利要求1所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述编程控制模块包括：编程头部和若干程序；所述编程头部包括：编程控制标识、编程控制块大小、程序个数；所述程序包括：程序ID、程序名称长度、程序名称、程序数据大小、程序数据。
5.根据权利要求4所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述程序数据包括：数据头部和若干指令；所述数据头部包括：视频轨道ID、音频轨道ID、程序时长、指令个数；所述指令包括：指令ID、轨道ID、指令起始时间、指令时长、轨道帧起始时间、指令数据大小、指令数据。
6.根据权利要求5所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，指令的效果控制值具体计算方法如下：指令起始时间记为T1，指令时长记为D，轨道帧起始时间记为Ts，速度记为V，起始效果数据值记为E1，结束效果数据值记为E2；如果播放时间为T，在当前指令时间范围内(T1≤T＜T1+D)，则当前指令时间进度比P＝(T–T1)/D。当前帧时间戳Td＝Ts+(T–T1)*V/10000。当前时间效果值E＝E1+(E2–E1)*P＝E1+(E2–E1)*(T–T1)/D；如果E1＝E2，则E＝E1＝E2，表示固定效果值。
7.根据权利要求1所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述索引表包括：索引头部和若干轨道索引；所述索引头部包括：索引表标识、索引表大小、轨道索引个数；所述轨道索引包括：轨道ID、帧数、若干帧索引信息。
8.根据权利要求7所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述帧索引信息包括：帧数据起始偏移位置、帧数据大小、时间戳、帧时长、帧标记。
9.根据权利要求1所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，所述帧数据块包括：数据块头部和若干帧数据，所述数据块头部包括：帧数据块标识、帧数据块大小、帧数。
10.根据权利要求9所述的一种可编程的多媒体文件系统，其特征在于，帧数据起始偏移位置是以帧数据块头部为参考起点。
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