CN117376609A - 视频同步方法及装置、视频播放设备 - Google Patents

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CN117376609A CN202311226604.3A CN202311226604A CN117376609A CN 117376609 A CN117376609 A CN 117376609A CN 202311226604 A CN202311226604 A CN 202311226604A CN 117376609 A CN117376609 A CN 117376609A
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张鹏洲
郭翊
王国夫
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Abstract

本发明公开了一种视频同步方法及装置、视频播放设备，方法包括：对于各个摄像机，从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。

Description

视频同步方法及装置、视频播放设备
技术领域
本申请涉及计算机领域，具体涉及一种视频同步方法及装置、视频播放设备。
背景技术
传统的转播需要在现场架设多个摄像机，多个摄像机的信号通过数字串行接口(serial digital interface，SDI)物理线传输到转播车，在转播车中进行多摄像机信号的导播切换及前端摄像机的调度控制，但受限于传统的转播车使用场景有限、现场布线复杂等因素，云转播技术是当前的一个发展趋势。
在转播过程中，各个摄像机采集的视频信号经过互联网化(internet protocol，IP)化封装后，经由网络传输至视频播放设备。在网络传输过程中，由于不同链路带来丢包或乱序情况不同，以及不同路径的时延不同，导致视频播放设备接收到各个摄像机的信号不同步，进而导致视频播放设备播放的视频不同步。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种视频同步方法，该方法中，由于视频播放设备播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，由此能够实现各个视频数据的同步播放。
本发明的另一个目的在于提出一种视频播放设备。
本发明的又一个目的在于提出一种视频同步装置。
本发明的再一个目的在于提出一种视频同步系统。
根据本发明实施例的视频同步方法，包括：
对于各个摄像机，从接收到摄像机发送的第一个瞬时解码刷新(instantaneousdecoder refresh，IDR)视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定流畅播放缓存时长，并对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间；
对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
在本发明的一些实施例中，确定流畅播放缓存时长，包括：
对于每个摄像机，估计摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延，并估计下一视频帧的估算采集时间；
基于估算采集时间和估算时延估计下一个视频帧的估算到达时间，并基于估算到达时间和缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定估算缓存时长；
基于多个估算缓存时长中的最大值确定流畅播放缓存时长。
在本发明的一些实施例中，估计摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延，包括：
估计第一网络传输速率、网络噪声引起的第一延迟和下一个视频帧的估算长度；
确定估算长度与第一网络传输速率的比值；
基于比值和第一延迟之和确定估算时延。
在本发明的一些实施例中，估计下一个视频帧的估算长度，包括：
将视频数据划分为多个图像组(group ofpicture，GOP)；
确定下一个视频帧在目标GOP的位置；
将多个GOP中位于相同位置处的视频帧的长度的均值作为下一个视频帧的估算长度；
其中，若多个GOP均包括预设数量个视频帧，则目标GOP为下一个GOP，且下一个视频帧为IDR视频帧；若多个GOP中最后一个GOP包含的视频帧的数量小于预设数量，则目标GOP为最后一个GOP。
在本发明的一些实施例中，估计第一网络传输速率和第一延迟，包括：
确定当前视频帧的测量延迟与估算延迟的差值；
确定针对当前视频帧所估算的第二网络传输速率和网络噪声引起的第二延迟；
基于差值、第二网络传输速率、第二延迟和卡尔曼增益，确定第一网络传输速率和第一延迟。
在本发明的一些实施例中，视频同步方法还包括：
释放视频数据中接收时间位于同步时间之前的视频帧。
在本发明的一些实施例中，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，包括：
按照目标帧率播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据；
若视频数据的数据量大于目标数据量，则增大目标帧率；
若视频数据的数据量小于目标数据量，则降低目标帧率。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有视频同步程序，视频同步程序被处理器执行时实现上述的视频同步方法。
根据本发明实施例的视频播放设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的视频同步程序，处理器执行视频同步程序时，实现上述的视频同步方法。
根据本发明实施例的视频同步装置，装置包括：
缓存模块，用于对于各个摄像机，从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定模块，用于确定流畅播放缓存时长；
缓存模块，还用于对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定模块，还用于确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间；
播放模块，用于对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
根据本发明实施例的视频同步系统，系统包括：多个摄像机、多个编码器、时间戳同步源、流媒体网关以及视频播放设备，多个摄像机与多个编码器一一对应，视频播放设备包括云端服务器和终端，终端中安装有本地客户端；
每个编码器，用于将对应的摄像机发送的视频信号进行压缩编码，得到第一编码视频数据和第二编码视频数据，并将第一编码视频数据通过流媒体网关以视频帧的形式发送至云端服务器，将第二编码视频数据通过流媒体网关以视频帧的形式发送至终端中的本地客户端；其中，第一编码视频数据和第二编码视频数据的内容相同，第一编码视频数据的码率大于第二编码视频数据的码率，且第一编码视频数据中视频帧的分辨率高于第二编码视频数据中视频帧的分辨率；
视频播放设备，用于实现上述的视频同步方法。
综上所述，本发明提供了一种视频同步方法及装置、视频播放设备，该方法中对于各个摄像机，视频播放设备从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存得到视频数据，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间，对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种视频同步系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种视频同步方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种视频同步方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种同步时间示意图；
图5是本发明实施例提供的一种流畅播放缓存时长的示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种同步时间的示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种流畅播放缓存时长的示意图；
图8是本发明实施例提供的一种本地客户端的信令图；
图9是本发明实施例提供的一种云端服务器的信令图；
图10是本发明实施例提供的一种视频播放设备的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的一种视频同步装置的框图；
图12是本发明实施例提供的另一种视频同步装置的框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是本发明实施例提供的一种视频同步系统的结构示意图。如图1所示，视频同步系统可以包括多个摄像机100、多个编码器200、时间戳同步源300、流媒体网关400及视频播放设备500，视频播放设备500可以包括云端服务器501和终端502，终端502中安装有本地客户端。
其中，多个摄像机100的拍摄位置均不相同，且每个摄像机100对应连接一个编码器200，该摄像机100用于采集视频信号，并将视频信号发送至对应连接的编码器200。
每个编码器200用于对接收到的视频信号进行压缩编码，得到第一编码视频数据和第二编码视频数据，并将第一编码视频数据通过流媒体网关400以视频帧的形式发送至云端服务器501，将第二编码视频数据通过流媒体网关400以视频帧的形式发送至终端502中的本地客户端。其中，第一编码视频数据和第二编码视频数据的内容相同，第一编码视频数据的码率大于第二编码视频数据的码率，且第一编码视频数据中视频帧的分辨率高于第二编码视频数据中视频帧的分辨率。视频帧可以是一帧图像。
时间戳同步源300用于给每个编码器200和视频播放设备500实时授时，该时间戳同步源300所提供的的时间可以是绝对时间，也可以是非绝对时间。每个编码器200还用于基于时间戳同步源300提供的时间信息，在对视频信号进行压缩编码的过程中为每一个视频帧添加采集时间，该采集时间即为视频帧的采集时间。云端服务器501用于对接收到的第一编码视频数据进行播放，由此实现多机位同步云导播。本地客户端用于对接收到的第二编码视频数据进行播放，以实现多机位同步播放。
可选的，每个编码器200还可以获取绝对时间信息，并在对接收到的视频信号进行压缩编码过程中，基于绝对时间信息分别为第一编码视频数据和第二编码视频数据中每一个视频帧打上绝对时间戳，该绝对时间戳可以包括小时、分钟、秒钟和帧数，且第一编码视频数据中每个视频帧的绝对时间戳和第二编码视频数据中相应的视频帧的绝对时间戳相同。
云端服务器可以基于各个第一编码视频数据中每个视频帧的绝对时间戳，将各个第一编码视频数据的视频帧对齐。本地客户端可以基于各个第二编码视频数据中每个视频帧的绝对时间戳，将各个第二编码视频数据的视频帧对齐。
在本发明实施例中，每个编码器200可以通过全球定位系统(global positioningsystem，GPS)或者网络获取绝对时间信息。可选的，若摄像机100及其对应的编码器200位于室外，且编码器200可以接收到GPS发送的绝对时间信息，则每个编码器200可以通过GPS获取绝对时间信息。若摄像机100及其对应的编码器200位于室外，但编码器200无法接收到GPS发送的绝对时间信息，或者，摄像机100及其对应的编码器200位于室内，则每个编码器200可以通过网络获取绝对时间信息。
并且，每个编码器200在对接收到的视频信号进行压缩编码过程中，还可以为绝对时间戳定义补充增强信息(supplemental enhancement information，SEI)，并在每一帧前嵌入到码率中。
图2是本发明实施例提供的一种视频同步方法的流程图，该方法可由图1中的视频播放设备500执行，如图2所示，该方法包括：
步骤201、对于各个摄像机，从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存。
对于各个摄像机100，视频播放设备500从接收到每个摄像机100发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存。
步骤202、确定流畅播放缓存时长，并对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存。
视频播放设备500对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存后，确定流畅播放缓存时长，并对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存。
步骤203、确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间。
视频播放设备500获取到缓存的各个视频数据后，可以确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间。
步骤204、对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
视频播放设备500在确定同步时间后，可以播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
综上所述，本发明提供了一种视频同步方法，该方法中对于各个摄像机，视频播放设备从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。
图3是本发明实施例提供的另一种视频同步方法的流程图，该方法可由图1中的视频播放设备500执行，如图3所示，该方法可以包括：
步骤301、对于每个摄像机，从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始对在预设时长内接收的视频帧进行缓存。
在本发明实施例中，对于各个摄像机100，视频播放设备500从接收到摄像机100发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存。其中，视频播放设备500中可以预先存储预设时长，示例的，预设时长可以是1秒。
步骤302、对于每个摄像机，估计摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延。
对于每个摄像机100，视频播放设备500在从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始对在预设时长内接收的视频帧进行缓存后，可以估计该摄像机100待发送的下一个视频帧的估算时延，得到多个估算时延。该下一个视频帧位于当前视频帧之后且相邻，该当前视频帧可以是当前缓存的所有视频数据的最后一个视频帧。
在网络传输过程中，由于存在网络波动和编码器200的编码延迟等差异，导致视频播放设备500接收到的每个摄像机100待发送的下一个视频帧存在延迟。因此视频播放设备可以估计摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延。
其中，视频播放设备500估计摄像机100待发送的下一个视频帧的估算时延的过程可以包括步骤A1至步骤A4：
步骤A1、估计下一个视频帧的估算长度。
在本发明实施例中，视频播放设备500可以将当前缓存的的视频数据划分为多个GOP，确定下一个视频帧在目标GOP的位置，并将多个GOP中位于相同位置处的视频帧的长度的均值作为下一个视频帧的估算长度。
其中，每个视频帧的长度可以是该视频帧的大小。每个GOP均可以包括多个视频帧，该多个视频帧的数量可以为预设数量。若多个GOP均包括预设数量个视频帧，则目标GOP可以为待接收的下一个GOP，且下一个视频帧为IDR视频帧。若多个GOP中最后一个GOP包含的视频帧的数量小于预设数量，则目标GOP可以为该最后一个GOP。视频播放设备500中可以预先存储该预设数量。
下一个视频帧的估算长度frameSizeEst(j)可以满足：
其中，下一个视频帧在目标GOP的位置可以是下一个视频帧在目标GOP的序号，该序号可以为j。m为多个GOP的总个数，SPj(k)为多个GOP中第k个GOP中序号为j的视频帧的长度。j、m和k均为正整数，k小于等于m，j为小于或等于预设数量的正整数。
步骤A2、估计第一网络传输速率和网络噪声引起的第一延迟。
在本发明实施例中，视频播放设备500可以确定当前视频帧的测量延迟与估算延迟的差值，确定针对当前视频帧所估算的第二网络传输速率和网络噪声引起的第二延迟，并基于差值、第二网络传输速率、第二延迟和卡尔曼增益，确定第一网络传输速率和第一延迟。
由于所有编码器200和视频播放设备500都是用同一个时间戳同步源300，因此视频播放设备500可以将当前视频帧的接收时间和当前视频帧的采集时间的差值，确定为当前视频帧的测量延迟。由于各个编码器为每个视频帧添加了采集时间，因此视频播放设备能够获取每个视频帧的采集时间。
卡尔曼增益可以包括第一卡尔曼增益和第二卡尔曼增益，视频播放设备可以确定差值与第一卡尔曼增益的第一乘积，差值与第二卡尔曼增益的第二乘积，将第二网络传输速率与第一乘积之和确定为第一网络传输速率，将第二延迟和第二乘积之和确定为第一延迟。
其中，第一网络传输速率和第一延迟可以用theta_hat[i]表示，该theta_hat[i]满足：
theta_hat[i]＝[th1[i]th2[i]]T
其中，th1[i]为第一网络传输速率，th2[i]为网络噪声引起的第一延迟，T表示对矩阵转置，i-1为当前视频帧在当前缓存的所有视频帧中的标识，i表示的是下一个视频帧在当前缓存的所有视频帧中的标识，该标识可以是序号，i为正整数。
根据卡尔曼滤波公式，theta_hat[i]满足：
theta_hat[i]＝theta_hat[i-1]+z[i-1]×k_bar[i]
第二网络传输速率和第二延迟可以用theta_hat[i-1]表示，z[i-1]为当前视频帧的测量延迟与估算延迟的差值，k_bar[i]表示的是卡尔曼增益，且为2行1列的矩阵。
k_bar[i]可以满足：
k_bar[i]＝[k1[i]k2[i]]T
k1[i]为第一卡尔曼增益，k2[i]为第二卡尔曼增益。
可选的，k_bar[i]可以满足：
h_bar[i]可以满足：
h_bar(i)＝[frameSizeEst(i％n)1]T
其中，％表示的是求余，n为预设数量，即一个GOP包括的多个视频帧的总个数。h_bar[i]为2行1列的矩阵，j＝(i％n)。
估计误差协方差矩阵E(i)满足公式：
E(i)＝(I-k_bar(i)×h_bar(i)T)×[E(i-1)+Q]
其中，I为2行2列的单位矩阵，E(i)和Q均为2行2列的矩阵。Q为过程噪声协方差矩阵，Q矩阵中的数值均为固定值。视频播放设备500中可以预先存储该Q。var_v_hat[i]为噪声标准差指数过滤平均后的值，即测量噪声协方差。var_v_hat[i]可以是固定值。
或者，
或者，
其中，exp表示的是指数函数，maxFrameSize表示的是当前缓存的所有视频帧的长度的最大值，sqrt表示的是平方根函数。
varNoise[i]＝alpha×varNoise[i-1]+(1-alpha)×(res-avgNoise[i])2
avgNoise[i]＝alpha×avgNoise[i-1]+(1-alpha)×res
alpha＝pow(399/400,30/fps)
其中，res＝z[i-1]，pow函数为幂函数，/表示的是除号，fps表示的是刷新率。
在本发明实施例中，视频播放设备可以在i等于1的时候，计算第一网络传输速率和第一延迟，并不断迭代，确定出当前视频帧的第二网络传输速率和第二延迟。那么若下一个视频帧为第一个IDR视频帧，即下一个视频帧为待接收的第一个视频帧，则第二网络传输速率可以为预设网络传输速率，第二延迟可以为预设延迟。视频播放设备500中可以预先存储该预设网络传输速率和预设延迟。
在本发明实施例中，i小于等于n的情况下，frameSizeEst(i％n)为固定值。i等于1的情况下，z[0]、maxFrameSize、varNoise[0]、avgNoise[0]、E(0)、th1[0]和th2[0]均为固定值。
本发明实施例采用卡尔曼滤波算法估算第一网络传输速率和第一延迟，可以提高对第一网络传输速率和第一延迟估算的准确性，进而减小由于缓存导致的播放延迟。
步骤A3、确定估算长度与第一网络传输速率的比值。
视频播放设备500在确定第一网络传输速率和估算长度后，可以确定估算长度与第一网络传输速率的比值。
步骤A4、基于比值和第一延迟之和确定估算时延。
视频播放设备500在确定估算长度和第一网络传输速率的比值，以及第一延迟后，可以基于比值和第一延迟之和确定下一个视频帧的估算时延。
可选的，视频播放设备可以将比值和第一延迟之和确定为下一个视频帧的估算时延。
其中，该估算时延nextDelayEst可以满足：
步骤303、估计下一视频帧的估算采集时间，基于估算采集时间和估算时延估计下一个视频帧的估算到达时间。
视频播放设备500确定下一个视频帧的估算时延后，可以估计下一视频帧的估算采集时间，并基于估算采集时间和估算时延估计下一个视频帧的估算到达时间。
在本发明实施例中，视频播放设备500可以获取当前视频帧的采集时间，并基于该采集时间与视频采集间隔之和估计下一个视频帧的估算采集时间。视频播放设备500中可以预先存储视频采集间隔，该视频采集间隔可以为视频播放帧率分之一秒。
其中，下一视频帧的估算采集时间nextFrameStampTime可以满足：
nextFrameStampTime＝prevFrameStampTime+duration
prevFrameStampTime为当前视频帧的采集时间，duration为视频采集间隔。
可选的，视频播放设备500可以基于估算采集时间与估算时延之和估计下一个视频帧的估算到达时间。其中，下一个视频帧的估算到达时间nextFrameArriveTime满足公式：
nextFrameArriveTime＝nextFrameStampTime+nextDelayEst
步骤304、基于估算到达时间和当前缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定估算缓存时长。
视频播放设备500确定下一个视频帧的估算到达时间后，可以基于估算到达时间和缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定估算缓存时长，由此可以得到多个估算缓存时长。
可选的，视频播放设备500可以将估算到达时间和缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定为估算缓存时长。
步骤305、基于多个估算缓存时长中的最大值确定流畅播放缓存时长。
视频播放设备500在确定出多个估算缓存时长后，可以基于多个估算缓存时长中的最大值确定流畅播放缓存时长。
在一种可选的实现方式中，视频播放设备500可以将多个估算缓存时长中的最大值确定为流畅播放缓存时长。
在另一种可选的实现方式中，视频播放设备500可以基于多个估算缓存时长中的最大值与指定时长之和确定流畅播放缓存时长。视频播放设备500中可以预先存储该指定时长，示例的，该指定时长可以为100毫秒(ms)。
采用本发明实施例提供的方式确定估算缓存时长，既可以保证流畅播放，又能尽量减小缓存导致的延迟。
步骤306、对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存。
视频播放设备500在确定流畅播放缓存时长之后，可以对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存。
步骤307、确定各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间。
视频播放设备500获取到目标时长内缓存的视频数据后，可以确定各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间。其中，目标时长可以包括预设时长和流畅播放缓存时长，该视频数据可以包括连续的第一视频数据和第二视频数据。
本地客户端基于多个摄像机100发送的视频数据中的第一个IDR视频帧确定的同步时间可以如图4所示，本地客户端从同步时间所确定的流畅播放缓存时长可以如图5所示。
云端服务器501基于多个摄像机100发送的视频数据中的第一个IDR视频帧确定的同步时间可以如图6所示，云端服务器501从同步时间所确定的流畅播放缓存时长可以如图7所示。
由于云端服务器是高带宽低延迟网络环境，不用考虑各种互联网存在的网络波动等弱网问题，因此各个视频数据的缓存情况比本地客户端的缓存情况好。
步骤308、释放各个视频数据中接收时间位于同步时间之前的视频帧。
视频播放设备500在确定同步时间后，可以释放各个视频数据中接收时间位于同步时间之前的视频帧。
对于每个视频数据，视频播放设备500可以将视频数据中位于参考IDR视频帧之前的视频帧丢弃，并将参考IDR视频帧到同步时间之间视频帧解码后再丢弃，从而保证位于同步时间的视频帧可以正常解码并显示。其中，参考IDR视频帧位于同步时间之前，且为与同步时间最近的一个IDR视频帧。
步骤309、对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
视频播放设备500在释放各个视频数据中接收时间位于同步时间之前的视频帧之后，对于各个视频数据，视频播放设备500可以按照目标帧率播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。其中，视频播放设备500可以预先设置目标帧率。
视频播放设备500播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，可以确保各个视频数据同步播放。并且，由于对在预设时长和流畅播放缓存时长接收到的视频帧进行缓存后，由此可以确保各个视频数据播放的流畅性，又能尽量减小缓存导致的延迟。
在播放视频数据的过程中，若缓存的视频数据的数据量大于目标数据量，则视频播放设备500可以增大目标帧率，若缓存的视频数据的数据量小于目标数据量，则视频播放设备500可以降低目标帧率，以提高缓存的视频数据的数据量，保证缓存的数据量达到目标数据量，从而保证播放的流畅性。其中，该视频数据的数据量可以是指视频数据包括的视频帧的个数，目标数据量可以是网速正常的情况下，在流畅播放缓存时长内能够接收到的视频帧的个数。
可选的，视频播放设备500按照预设的帧率变化比例增大或降低目标帧率，该预设的帧率变化比例能够保证用户无法感知到目标帧率的变化，由此保证播放效果。视频播放设备500中可以预先存储帧率变化比例，该帧率变化比例小于预设值，示例的，该预设值可以为10％。
可以理解的是，视频播放设备500在播放视频数据后，由于视频播放设备500可以持续接收视频帧，因此视频播放设备500在不同时刻所缓存的视频数据可以不同，即视频播放设备500所缓存的视频数据是不断更新的。可选的，视频播放设备500可以实时释放已经播放的视频帧，由此使得能够缓存最新接收到的视频帧。
由于在网络传输过程中，不同链路带来丢包或乱序情况不同，以及不同路径的时延不同，导致各个摄像机100的视频帧不同步，导致视频播放设备500缓存的各个摄像机100的视频数据的数据量不同。本发明实施例基于目标数据量动态调整目标帧率，确保视频播放的流畅性，减少黑场等问题。
并且，视频播放设备在播放视频数据的过程中，可以周期性或者实时执行上述步骤302至步骤306，由此基于下一个视频帧动态调整流畅播放缓存时长，进而动态调整需要缓存的视频数据的数据量。在缓存视频数据的同时，可以播放缓存的视频数据。
在本发明实施例中，云端服务器501和本地客户端之间可以进行通信，如图8所示，本地客户端的信令包括启动操作命令、同步操作命令、同步播放命令和导切操作命令等。如图9所示，云端服务器501的信令包括启动操作完成报告、同步操作完成报告、同步播放完成报告、导切操作完成报告、缓存状态报告和同步状态报告等。
本地客户端刚接收到视频数据后，可以发送“启动操作命令”给云端服务器501的同时，并开始缓存视频数据。
云端服务器501在收到“启动操作命令”后，也开始缓存视频数据，云端服务器501完成缓存后，发送“启动完成报告”给本地客户端。
本地客户端接收到“启动完成报告”后，向云端服务器501发送“同步操作命令”，同时开启同步操作。
云端服务器501在收到“同步操作命令”后，也开启同步操作，并在完成“同步操作命令”后，发送“同步操作完成报告”给本地客户端。
本地客户端接收到“同步操作完成报告”后，向云端服务器501发送“同步播放命令”。
云端服务器501在收到“同步播放命令”后，开始同步播放，播放后发送“同步播放完成报告”给本地客户端。
本地客户端接收到“同步播放完成报告”后，根据上述视频同步方法，确定流畅播放缓存时长，并发送至云端服务器501同步。
当有导切操作时，本地客户端还可以发送“导切命令”给云端服务器501，云端服务器501周期性的向本地客户端发送“缓存状态报告”和“同步状态报告”。
在本发明实施例中，本地客户端在确定同步时间之后，还可以将该同步时间发送至云端服务器501，以使得云端服务器501基于该同步时间播放视频数据，由此可以保证云端服务器501和本地客户端播放同步。
综上所述，本发明提供了一种视频同步方法，该方法中对于各个摄像机，视频播放设备从接收到摄像机发送的第一个视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有视频同步程序，视频同步程序被处理器执行时实现上述实施例所示的视频同步方法。例如，图2或图3所示的视频同步方法。
图10是本发明实施例提供的一种视频播放设备500结构示意图，如图10所示，视频播放设备500可以包括存储器5001、处理器5002及存储在存储器5001上并可在处理器5002上运行的视频同步程序，处理器5002执行视频同步程序时，实现上述实施例所示的视频同步方法。例如，图2或图3所示的视频同步方法。
图11是本发明实施例提供的一种视频同步装置的框图，如图11所示，装置包括：
缓存模块1101，用于对于各个摄像机100，从接收到摄像机100发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定模块1102，用于确定流畅播放缓存时长；
缓存模块1101，还用于对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定模块1102，还用于确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间；
播放模块1103，用于对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
综上所述，本发明提供了一种视频同步装置，该装置中对于各个摄像机，视频播放设备从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间，对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。
可选的，确定模块1102，用于用于对于每个摄像机100，估计摄像机100待发送的下一个视频帧的估算时延，并估计下一视频帧的估算采集时间。
基于估算采集时间和估算时延估计下一个视频帧的估算到达时间，并基于估算到达时间和缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定估算缓存时长；
基于多个估算缓存时长中的最大值确定流畅播放缓存时长。
可选的，确定模块1102，用于：
估计第一网络传输速率、网络噪声引起的第一延迟和下一个视频帧的估算长度。
确定估算长度与第一网络传输速率的比值。
基于比值和第一延迟之和确定估算时延。
可选的，确定模块1102，用于：
将视频数据划分为多个GOP。
确定下一个视频帧在目标GOP的位置。
将多个GOP中位于相同位置处的视频帧的长度的均值作为下一个视频帧的估算长度。
其中，若多个目标GOP均包括预设数量个视频帧，则目标GOP为下一个GOP，且下一个视频帧为IDR视频帧；若多个GOP中最后一个GOP包含的视频帧的数量小于预设数量，则目标GOP为最后一个GOP。
可选的，确定模块1102，用于：
确定当前视频帧的测量延迟与估算延迟的差值。
确定针对当前视频帧所估算的第二网络传输速率和网络噪声引起的第二延迟。
基于差值、第二网络传输速率、第二延迟和卡尔曼增益，确定第一网络传输速率和第一延迟。
可选的，参考图12，该装置还包括：
释放模块1104，用于释放频数据中接收时间位于同步时间之前的视频帧。
可选的，播放模块1103，用于：
按照目标帧率播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。
若视频数据的数据量大于目标数据量，则增大目标帧率。
若视频数据的数据量小于目标数据量，则降低目标帧率。
综上所述，本发明提供了一种视频同步装置，该装置中对于各个摄像机，视频播放设备从接收到摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定流畅播放缓存时长，对在流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存，并确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个接收时间的最大值确定为同步时间，对于各个视频数据，播放视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据。通过对预设时长和流畅播放缓存时长内接收的视频帧进行缓存，并播放各个视频数据中接收时间位于同步时间之后的视频数据，既可以保证多路摄像机视频的同步流畅播放，又可以将缓存导致的播放延迟降低到最小。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种视频同步方法，其特征在于，所述方法包括：
对于各个摄像机，从接收到所述摄像机发送的第一个瞬时解码刷新IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定流畅播放缓存时长，并对在所述流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定缓存的各个视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个所述接收时间的最大值确定为同步时间；
对于各个所述视频数据，播放所述视频数据中接收时间位于所述同步时间之后的视频数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定流畅播放缓存时长，包括：
对于每个所述摄像机，估计所述摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延，并估计所述下一视频帧的估算采集时间；
基于所述估算采集时间和所述估算时延估计所述下一个视频帧的估算到达时间，并基于所述估算到达时间和缓存的视频数据中第一个视频帧的实际达到时间的差值确定估算缓存时长；
基于多个所述估算缓存时长中的最大值确定所述流畅播放缓存时长。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，估计所述摄像机待发送的下一个视频帧的估算时延，包括：
估计第一网络传输速率、网络噪声引起的第一延迟和下一个视频帧的估算长度；
确定所述估算长度与所述第一网络传输速率的比值；
基于所述比值和所述第一延迟之和确定所述估算时延。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，估计下一个视频帧的估算长度，包括：
将所述视频数据划分为多个图像组GOP；
确定所述下一个视频帧在目标GOP的位置；
将多个所述GOP中位于相同位置处的视频帧的长度的均值作为下一个视频帧的估算长度；
其中，若多个所述GOP均包括预设数量个视频帧，则所述目标GOP为下一个GOP，且所述下一个视频帧为IDR视频帧；若多个所述GOP中最后一个GOP包含的视频帧的数量小于所述预设数量，则所述目标GOP为最后一个GOP。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，估计第一网络传输速率和第一延迟，包括：
确定当前视频帧的测量延迟与估算延迟的差值；
确定针对所述当前视频帧所估算的第二网络传输速率和网络噪声引起的第二延迟；
基于所述差值、所述第二网络传输速率、所述第二延迟和卡尔曼增益，确定所述第一网络传输速率和所述第一延迟。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
释放所述视频数据中接收时间位于所述同步时间之前的视频帧。
7.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，播放所述视频数据中接收时间位于所述同步时间之后的视频数据，包括：
按照目标帧率播放所述视频数据中接收时间位于所述同步时间之后的视频数据；
若所述视频数据的数据量大于目标数据量，则增大所述目标帧率；
若所述视频数据的数据量小于目标数据量，则降低所述目标帧率。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有视频同步程序，所述视频同步程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的视频同步方法。
9.一种视频播放设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的视频同步程序，所述处理器执行所述视频同步程序时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的视频同步方法。
10.一种视频同步装置，其特征在于，所述装置包括：
缓存模块，用于对于各个摄像机，从接收到所述摄像机发送的第一个IDR视频帧开始，对在预设时长内接收到的视频帧进行缓存；
确定模块，用于确定流畅播放缓存时长；
所述缓存模块，还用于对在所述流畅播放缓存时长内接收到的视频帧进行缓存；
所述确定模块，还用于确定缓存的各个所述视频数据中第一个IDR视频帧的接收时间，并将多个所述接收时间的最大值确定为同步时间；
播放模块，用于对于各个所述视频数据，播放所述视频数据中接收时间位于所述同步时间之后的视频数据。
11.一种视频同步系统，其特征在于，所述系统包括：多个摄像机、多个编码器、时间戳同步源、流媒体网关以及视频播放设备，多个所述摄像机与多个所述编码器一一对应，所述视频播放设备包括云端服务器和终端，所述终端中安装有本地客户端；
每个所述编码器，用于将对应的摄像机发送的视频信号进行压缩编码，得到第一编码视频数据和第二编码视频数据，并将所述第一编码视频数据通过所述流媒体网关以视频帧的形式发送至所述云端服务器，将所述第二编码视频数据通过所述流媒体网关以视频帧的形式发送至所述终端中的本地客户端；其中，所述第一编码视频数据和所述第二编码视频数据的内容相同，所述第一编码视频数据的码率大于所述第二编码视频数据的码率，且所述第一编码视频数据中视频帧的分辨率高于所述第二编码视频数据中视频帧的分辨率；
所述视频播放设备，用于实现根据权利要求1-7中任一项所述的视频同步方法。
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