CN116170609A - 视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及存储介质 - Google Patents

视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及存储介质 Download PDF

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CN116170609A CN202310075440.2A CN202310075440A CN116170609A CN 116170609 A CN116170609 A CN 116170609A CN 202310075440 A CN202310075440 A CN 202310075440A CN 116170609 A CN116170609 A CN 116170609A
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Abstract

本申请公开了一种视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及计算机可读存储介质，视频转码方法包括：获取源视频流并解码；基于源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，对齐间隔大于第一GOP，切换点表示清晰度档位切换位置；基于对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，目标视频流的帧结构中能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔为对齐间隔，且目标视频流的帧结构中能够作为切换点的I帧的PTS能够与源视频流的帧结构中的I帧对应，能够使目标视频流的编码方案不受源视频流的编码方案的限制，提升编码灵活性，从而在保证用户体验的同时减低直播平台带宽成本。

Description

视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及存储介质
技术领域
本申请涉及视频直播领域，尤其涉及一种视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
视频直播场景下存在众多观看直播的用户，各个用户的网络环境、设备处理能力以及用户个人喜好差异度较大，变化频率较高，存在视频观看的多样性需求，为应对用户视频观看的多样性需求，直播平台可将主播端上传的视频源进行转码，以输出多个可选的视频清晰度档位，例如原画、蓝光、超清、流畅等档位，视频清晰度档位越高，用户体验越好，但用户也需要更好的网络条件以及设备解码能力，故需要根据用户自身的网络条件以及设备解码能力的变化，适应性调整视频清晰度档位，在保证足够清晰度的同时使用户更流畅地观看直播视频。
视频转码(video transcoding)指将已压缩编码的视频码流(例如原画)转换成另一个视频码流即转码档位视频流(例如超清)，是一个先解码，再编码的过程。显示时间戳(presentation time stamp，PTS)指视频码流中视频帧渲染的时间戳，按照渲染的顺序递增。为了在适应性调整视频清晰度的同时，保证直播视频画面的流畅，在切换清晰度时需要做到清晰度无缝切换，为此，在视频转码时，转码档位视频流(例如蓝光、超清、流畅等)的帧结构中每一帧均需要与原画档位视频流的帧结构中PTS对应的帧是相同类型帧，因此，转码档位视频流的编码方案受原画档位视频流的编码方案的限制，编码灵活性较低。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种视频转码方法、装置、直播服务器、终端设备及计算机可读存储介质，技术方案如下：
根据本申请的第一方面，提供一种视频转码方法，应用于视频直播场景，该方法包括：
获取源视频流并解码；
基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
根据本申请的第二方面，提供一种视频转码装置，该装置包括：
解码单元，用于获取源视频流并解码；
设定单元，用于基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
编码单元，用于基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
根据本申请的第三方面，提供一种直播服务器，该直播服务器包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为实现如第一方面所述的方法。
根据本申请的第四方面，提供一种终端设备，安装有执行如第一方面所述的方法的直播客户端，该终端设备包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为实现如第一方面所述的方法。
根据本申请的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法中的步骤。
本申请提供的技术方案，视频流的帧结构中类型为I帧的编码帧的压缩率较小，在视频转码后，在目标清晰度档位的目标视频流的帧结构中使能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔大于源视频流的GOP，使该目标视频流的I帧数量相对于源视频流的I帧数量减少，提升编码压缩率，降低直播平台的带宽成本，同时，目标视频流的帧结构中能够作为切换点的I帧的PTS能够与源视频流的帧结构中的I帧对应，能够在切换清晰度档位时实现清晰度无缝切换，保证用户体验，目标视频流的编码方案不受源视频流的编码方案的限制，提升编码灵活性，从而在保证用户体验的同时减低直播平台带宽成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术的视频编码结构示意图；
图2是相关技术的转码档位帧结构示意图；
图3是本申请一个实施例的视频转码方法的流程示意图；
图4是本申请另一个实施例的视频转码方法的流程示意图；
图5是本申请一个实施例的转码档位帧结构示意图；
图6是本申请另一个实施例的转码档位帧结构示意图；
图7是本申请一个实施例的视频转码装置的结构示意图；
图8是本申请一个实施例的直播服务端的结构示意图；
图9是本申请一个实施例的直播客户端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
首先对视频直播场景进行介绍，视频直播场景下存在众多观看直播的用户，各个用户的网络环境、设备处理能力以及用户个人喜好差异度较大，变化频率较高，存在视频观看的多样性需求，为应对用户视频观看的多样性需求，直播平台可将主播端上传的视频源进行转码，以输出多个可选的视频清晰度档位，例如原画、蓝光、超清、流畅等档位，视频清晰度档位越高，用户体验越好，但用户也需要更好的网络条件以及设备解码能力，故需要根据用户自身的网络条件以及设备解码能力的变化，适应性调整视频清晰度档位，在保证足够清晰度的同时使用户更流畅地观看直播视频。
请参见图1，下面对相关技术的视频编码结构进行示例性说明，相关技术中，视频编码器在对视频流进行编码时，可以编码为三种不同类型的帧：帧内编码图像帧(intra-coded picture，I帧)、前向预测编码图像帧(predictive-coded picture，P帧)、双向预测编码图像帧(bidirectionally predicted picture，B帧)，其中，I帧采用帧内预测技术，不依赖前后帧独立解码，P帧可以参考前一帧进行单向预测，B帧可以参考前后一帧进行双向预测，I帧可以作为清晰度档位切换的位置，一个I帧到其下一个I帧之间可以称为I帧间隔，即一个图像组(group of picture，GOP)，三种帧类型中，I帧的压缩率较低，如果I帧间隔即GOP较小，I帧数量会较多，编码压缩率会较小。
请参见图2，下面对相关技术的转码档位帧结构进行示例性说明，视频转码(videotranscoding)指将已压缩编码的视频码流(例如原画)转换成另一个视频码流即转码档位视频流(例如超清)，是一个先解码，再编码的过程。显示时间戳(presentation timestamp，PTS)指视频码流中视频帧渲染的时间戳，按照渲染的顺序递增。为了在适应性调整视频清晰度的同时，保证直播视频画面的流畅，在切换清晰度时需要做到清晰度无缝切换，为此，在视频转码时，转码档位视频流(例如蓝光、超清、流畅等)的帧结构中每一帧均需要与原画档位视频流的帧结构中PTS对应的帧是相同类型帧，即原画档位视频流的各个I帧均需有转码档位视频流中的I帧与其对齐，如果原画档位视频流的I帧间隔即GOP较小，例如0.5s，则转码档位视频流中的I帧间隔也必须是0.5s，而GOP＝0.5S本身是不合理的设定，极大降低编码压缩率。因此，转码档位视频流的编码方案受原画档位视频流的编码方案的限制，编码灵活性较低。
需要说明的是，上述视频直播场景下，对相关技术的视频编码结构进以及转码档位帧结构的介绍仅是示例性说明，在实际应用中，除了上述结构外，本申请实施例还可应用于其他结构，对此具体不作限定。
针对上述问题，本申请一个实施例提供一种视频转码方法，可用于与视频直播场景，以提升编码灵活性，从而在保证用户体验的同时减低直播平台带宽成本。如图3所示，该方法包括以下步骤：
S301、获取源视频流并解码；
作为例子，源视频流可以是对原画档位的视频流编码后进行视频传输的视频流。
S302、基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
作为例子，可以在对源视频流解码前，基于源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，使对齐间隔大于第一GOP，也可以在对源视频流解码后，再设定该对齐间隔，对于设定对齐间隔的节点，具体不作限定。
S303、基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
作为例子，对齐间隔的取值小于等于播放端的缓冲大小，从而保证播放画面的连续性，防止画面中断。值得说明的是，上述对齐间隔的取值仅是示例性说明，在实际应用中不排除对齐间隔的其他取值，例如，对齐间隔的取值大于播放端缓冲大小，对此具体不作限定。
作为例子，对齐间隔在编码前设定好，可以在一次编码过程中按照预设的对齐间隔进行编码，在下一次编码时，可以按照之前预设的对齐间隔进行编码，也可以重新设定对齐间隔，并按照新的对齐间隔进行编码。
作为例子，目标清晰度档位的目标视频流可以是蓝光档位、超清档位或流畅档位等档位的视频流，对于目标视频流的清晰度档位，具体不作限定。
举例说明，目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应，例如，目标视频流中某一切换点I帧的PTS为6，则在其转码而来的源视频流中，PTS为6的帧也为I帧。
本申请实施例提供的技术方案，视频流的帧结构中类型为I帧的编码帧的压缩率较小，在视频转码后，在目标清晰度档位的目标视频流的帧结构中使能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔大于源视频流的GOP，使该目标视频流的I帧数量相对于源视频流的I帧数量减少，提升编码压缩率，降低直播平台的带宽成本，同时，目标视频流的帧结构中能够作为切换点的I帧的PTS能够与源视频流的帧结构中的I帧对应，能够在切换清晰度档位时实现清晰度无缝切换，保证用户体验，目标视频流的编码方案不受源视频流的编码方案的限制，提升编码灵活性，从而在保证用户体验的同时减低直播平台带宽成本。
请参见图4，为了使目标清晰度档位的目标视频流播放画质效果更好、画面更连续，同时为了对作为切换点的I帧进行识别时不仅仅依赖帧类型进行判断，本申请提供另一个实施例的视频转码方法，在编码过程中将某些编码的图像帧确定为非切换点的I帧，在增大为切换点的I帧的对齐间隔的同时，对作为切换点的I帧进行标记。如图4所示，该方法包括以下步骤：
S401、获取源视频流并解码；
作为例子，源视频流可以是原画档位视频流。
S402、基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
作为例子，可以在对源视频流解码前，基于源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，使对齐间隔大于第一GOP，也可以在对源视频流解码后，再设定该对齐间隔，对于设定对齐间隔的节点，具体不作限定。
S403、基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
作为例子，对齐间隔的取值小于等于播放端的缓冲大小，从而保证播放画面的连续性，防止画面中断。值得说明的是，上述对齐间隔的取值仅是示例性说明，在实际应用中不排除对齐间隔的其他取值，例如，对齐间隔的取值大于播放端缓冲大小，对此具体不作限定。
作为例子，对齐间隔在编码前设定好，可以在一次编码过程中按照预设的对齐间隔进行编码，在下一次编码时，可以按照之前预设的对齐间隔进行编码，也可以重新设定对齐间隔，并按照新的对齐间隔进行编码。
作为例子，目标清晰度档位的目标视频流可以是蓝光档位、超清档位或流畅档位等档位的视频流，对于目标视频流的清晰度档位，具体不作限定。
举例说明，目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应，例如，目标视频流中某一切换点I帧的PTS为6，则在其转码而来的源视频流中，PTS为6的帧也为I帧。
S404、若在所述编码过程中检测到当前编码的图像帧与前一帧图像帧对应的画面差别度大于等于阈值，则将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧。
作为例子，当前编码的图像帧与前一帧图像帧对应的画面差别度大于等于阈值，可以理解为前后帧对应的画面差别较大，在实际的场景表现可以是：通过摄像头直播时，直播摄像头从一个画面拍摄突然跳转到另一个画面拍摄；游戏直播时，从一个视角突然切换到另一个视角，或从一个游戏切换到另一个游戏；导致前后帧画面差别较大。值得说明的是，上述对前后帧画面差别场景介绍仅是示例性说明，在实际应用中不排除前后帧画面差别的其他场景，对此具体不作限定。
作为例子，编码器内部机制可以设置一个代价算法，在考虑代价可接受的情况下将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧。
作为例子，将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧可以是随机非周期性行为。
作为例子，将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧，可以是在当前编码的图像帧预先被确定为P帧或B帧的情况下，将该当前编码的图像帧重新确定为作为非切换点的I帧。
值得说明的是，上述将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧的方式仅是示例性说明，在实际应用中不排除其他确定作为非切换点的I帧的方式，对此具体不作限定。
作为例子，可以设置目标视频流中第一I帧和第二I帧的间隔为第二GOP，第一I帧为非切换点，第二I帧为切换点，第二I帧为第一I帧的前一个I帧，第一GOP与第二GOP不相等。值得说明的是，上述第二GOP大小确定方式仅是示例性说明，在实际应用中不排除确定第二GOP大小的其他方式，对此具体不作限定。
作为例子，非切换点的I帧可以是基于场景切换检测(scenecut)算法确定的，值得说明的是，上述确定非切换点的I帧的方式仅是示例性说明，在实际应用中不排除确定非切换点的I帧的其他方式，对此具体不作限定。
S405、在所述编码过程中为能够作为所述切换点的I帧设置切换点标志，以在切换清晰度档位时指示出所述切换点。
需要说明，如果要实现清晰度无缝切换，需要使切换前后的视频画面连续无跳跃，并且如果当前播放的是清晰度档位A的切换点p，则在目标清晰度档位B中需要找到与切换点p的PTS相等的切换点q，因此，需要对能够作为切换点的I帧设置切换点标志，以在切换清晰度档位时指示出切换点。
作为例子，切换点标志被携带于所述帧结构的补充增强信息(supplementalenhancement information，SEI)字段。
作为例子，SEI负载格式可以设计为包括：前缀、帧类型、数据长度以及数据，SEI负载格式还可设计为其他形式，具体不作限定。
可以理解的是，上文中任一实施例所描述的视频转码方法可以由服务端执行，也可以由客户端执行，在实际应用中，还可以是其他执行主体，对此不作限定。
请参见图5以及图6，下面对本申请实施例提到的转码档位帧结构的一个具体应用场景进行介绍：
首先获取原画视频流并解码；基于原画视频流的GOP，设定对齐间隔t，对齐间隔t表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，对齐间隔t大于原画视频流的GOP，切换点表示清晰度档位切换位置；基于对齐间隔t，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流，目标视频流的帧结构如图6中的B档位(转码档位)的视频流所示，其中，A档位作为与B档位的对比，A档位为相关技术中帧结构与原画视频流严格对齐的演示；其中，目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为对齐间隔t，且目标视频流的帧结构中能够作为切换点的I帧的PTS能够与原画视频流的帧结构中的I帧对应；目标清晰度档位的目标视频流可以是蓝光档位、超清档位或流畅档位等档位的视频流；如图5所示，若在编码过程中检测到当前编码的图像帧与前一帧图像帧对应的画面差别度大于等于阈值，则将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧；如图6的B档位所示，可以设置目标视频流中第一I帧和第二I帧的间隔为第二GOP，第二GOP的大小为n，第一I帧为非切换点，第二I帧为切换点，第二I帧为第一I帧的前一个I帧，原画视频流的GOP与第二GOP不相等；在编码过程中为能够作为切换点的I帧设置切换点标志，以在切换清晰度档位时指示出所述切换点。
相应于上述方法实施例，本申请还提供一种视频转码装置，可应用于视频直播场景，参见图7所示，该装置可以包括：
解码单元701，用于获取源视频流并解码；
设定单元702，用于基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
编码单元703，用于基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
本申请还提供了一种直播服务器，如图8所示，该直播服务器包括：
处理器801；
用于存储处理器可执行指令的存储器802；
其中，所述处理器801被配置为实现上文中任一实施例所描述的视频转码方法。
本申请还提供了一种终端设备，安装有执行上文中任一实施例所描述的视频转码方法的直播客户端，如图9所示，该终端设备包括：
处理器901；
用于存储处理器可执行指令的存储器902；
其中，所述处理器901被配置为实现上文中任一实施例所描述的视频转码方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上文中任一实施例所描述的视频转码方法。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种视频转码方法，应用于视频直播场景，其特征在于，包括：
获取源视频流并解码；
基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若在所述编码过程中检测到当前编码的图像帧与前一帧图像帧对应的画面差别度大于等于阈值，则将当前编码的图像帧确定为作为非切换点的I帧。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一GOP与第二GOP不相等，所述第二GOP为所述目标视频流中第一I帧和第二I帧的间隔，其中，所述第一I帧为非切换点，第二I帧为切换点，所述第二I帧为所述第一I帧的前一个I帧。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非切换点的I帧基于scenecut算法确定。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述编码过程中为能够作为所述切换点的I帧设置切换点标志，以在切换清晰度档位时指示出所述切换点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述切换点标志被携带于所述帧结构的SEI字段。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对齐间隔的取值小于等于播放端的缓冲大小。
8.一种视频转码装置，应用于视频直播场景，其特征在于，包括：
解码单元，用于获取源视频流并解码；
设定单元，用于基于所述源视频流的第一GOP，设定对齐间隔，所述对齐间隔表示能够作为切换点的每两个相邻I帧的间隔，所述对齐间隔大于所述第一GOP，所述切换点表示清晰度档位切换位置；
编码单元，用于基于所述对齐间隔，将解码后的源视频流编码为目标清晰度档位的目标视频流；其中，所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的每两个相邻I帧的间隔为所述对齐间隔，且所述目标视频流的帧结构中能够作为所述切换点的I帧的PTS能够与所述源视频流的帧结构中的I帧对应。
9.一种直播服务器，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种终端设备，安装有执行权利要求1至7任一项所述的方法的直播客户端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法中的步骤。
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