一種網絡電視直播系統的製作方法

2023-05-03 02:22:06 2

專利名稱：一種網絡電視直播系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡直播技術領域，特別是涉及一種網絡電視直播系統。
背景技術：
我國廣電行業經歷了模擬電視到數位電視的轉變，伴隨著網際網路的飛速發展，也 進入網絡時代。經過幾十年的發展，各省市電視臺都積累了豐富的內容資源，這其中包括視 頻、音頻、圖片、文字等。而大眾對內容的消費也從最初時的聽廣播看報紙看電視等被動接 收方式，到開始利用網絡來主動獲取與自己最相關最感興趣的內容消息。同時信息傳播的 載體也從紙張、收音機、電視機，擴大到電腦、手機、移動電視等更多地渠道。消費者有著越 來越多的自主權，也就意味著我們的媒體行業有必要也必須把握歷史的機遇，在這場變革 中充分利用自身優勢，選擇新的運營模式，搶佔市場先機。目前流媒體視頻常用技術主要為微軟公司Windows mediaServer和Adobe公司 Media Server兩大陣營,播方文器分另Ij基於windows media player禾口 flash player。雖然技 術比較成熟，但是，缺乏與最終用戶必要的互動，相對於傳統電視而言，除了傳輸介質從HFC 有線電視網絡變成IP網絡以外，沒有太大的優勢。例如，直播過程中，已經播出的內容無法 再現，只能在直播結束後以網絡點播的方式重新觀看。而且，隨著高清視頻格式的廣泛應用，網絡視頻對視頻內容的質量、清晰度和觀看 流暢程度也提出了更高的要求。而傳統採用的windows mediaserver和media server在 帶寬有限的情況下，如普通家庭寬帶，難以滿足高質量播放的需求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種網絡電視直播系統，以解決直播過程中已 經播出的內容無法再現的問題。為了解決上述問題，本發明公開了一種網絡電視直播系統，包括流媒體信號採集伺服器，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號，並編碼生 成流媒體直播文件；流媒體信號收錄伺服器，用於從節目信號源實時獲取流媒體直播文件，並進行流 切片緩存；所述流切片緩存是對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引；流媒體內容傳輸伺服器，用於從流媒體信號收錄伺服器獲取流媒體直播文件，並 實時傳輸給網絡播放器播放。優選的，所述流媒體信號採集伺服器包括信號採集模塊，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號；編碼器，用於將所述原始流媒體信號編碼生成流媒體直播文件，並提供給通訊服 務模塊，編碼過程中根據網絡帶寬實時調整流媒體直播文件中關鍵幀出現的概率；通訊服務模塊，用於將所述流媒體直播文件拆分成網絡傳輸包的形式分發給流媒 體信號收錄伺服器。
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優選的，所述信號採集模塊針對每個節目信號源，同時採集多路原始流媒體信號。優選的，所述編碼器為多路編碼器，用於對每個節目信號源並發啟動多路編碼，每 路編碼對應一種碼率。優選的，所述通訊服務模塊每次將多個網絡傳輸包分發給流媒體信號收錄服務
ο優選的，所述流媒體信號採集伺服器還包括自動剪輯模塊，用於對編碼生成的流媒體直播文件中的圖像幀進行標記，然後根 據所述標記自動選擇圖像幀進行剪輯處理，剪輯處理後的流媒體直播文件再提供給通訊服 務模塊。優選的，所述流媒體內容傳輸伺服器還用於根據直播回放請求，從流媒體信號收 錄伺服器獲取緩存的流媒體直播文件，並根據所述索引從請求的時間點對應的關鍵幀位置 開始獲取。優選的，所述流媒體內容傳輸伺服器從流媒體信號收錄伺服器以網絡傳輸包的形 式獲取流媒體直播文件，並且一次獲取多個網絡傳輸包。優選的，所述流媒體內容傳輸伺服器在傳輸過程中實時調整流媒體直播文件中關 鍵幀的發送概率。優選的，所述流媒體信號收錄伺服器在直播開始之前，提前一段時間從節目信號 源實時獲取流媒體直播文件。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明提出了一種基於流媒體技術的網絡電視直播系統，與傳統的直播系統相 比，具有以下優勢1、在直播過程中，流媒體伺服器端緩存了直播數據，因此可以從緩存中讀取數據 進行無限長時間的直播回放，用戶就可以實時多次重複收看重要內容，而不會錯過任何精 彩的片段，而現有技術不支持直播回放功能。2、是採用流切片技術進行緩存，即對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引，根 據索引就可以直接從關鍵幀位置開始播放數據，實現了流媒體播放的精確定位，用戶不需 要花時間等待前面內容的傳輸和播放，就可以直接從視頻中任一時間點開始回放和觀看。3、對流媒體壓縮編碼的處理進行了優化，在網絡帶寬過低或網絡帶寬不明確且不 穩定的情況下，通過在編碼過程中增加流媒體直播文件中關鍵幀出現的概率，解決圖像畫 面不流暢的問題。而且，還可以在向網絡播放器傳輸流媒體數據的過程中增加關鍵幀的發 送概率，也可以保證用戶瀏覽的流暢度和視頻圖像的質量。4、可以對每個節目信號源並發啟動多路編碼，其中每路對應一種碼率。這樣，同一 視頻就有多種碼率可供用戶選擇，用戶可以在網絡帶寬資源較少的情況下選擇低碼率，而 在帶寬資源充足的情況下選擇高碼率，實現多碼率的切換，從而保證視頻播放的流暢度。5、針對同一節目信號源提供了多路信號，每路信號為一個鏡頭拍攝的畫面，播出 時選擇其中一路信號播出，而將其餘幾路信號進行緩存。網絡視頻播放器提供了畫面切換 功能，用戶可以根據自己的需要進行畫面切換，從而在同一時間觀看到不同拍攝角度的多 個畫面，滿足了不同用戶對視頻播放的不同需求。6、在向網絡播放器發送網絡傳輸包形式的流媒體數據時，可以打破傳統TCP/IP
4協議每次讀取64K數據包的規定，一次讀取和傳輸多個包，即每次讀取和傳輸的數據量大 於64K，從而減少數據讀寫次數，減少整個系統和網絡的開銷。7、通過對編碼後的圖像幀進行標記，可以在視頻剪輯過程中根據所述標記進行自 動剪輯，不需要人工手動操作剪輯。因此，實現了視頻剪輯的自動化，大大提高了工作效率， 也減輕了剪輯人員的工作負擔。


圖1是本發明實施例所述一種網絡電視直播系統的結構圖；圖2是本發明實施例中流媒體信號採集伺服器的結構圖；圖3是本發明實施例所述一種網絡電視直播方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。本發明提供了一種不同於傳統的網絡電視直播系統，該系統可為電視臺、電臺、報 紙雜誌等媒體行業機構、學校、黨政機關等提供基於IP網絡的視頻播出解決方案，提供視 頻內容的在線觀看。為各廣電行業機構、政府機關、學校軍隊等其他企事業單位提供網絡視 頻會議、網絡視頻觀看等服務，以及體育賽事、晚會、重要會議的直播服務。隨著三網(即電 視、寬帶和廣播網)融合的技術發展，電視臺視頻節目的播出渠道也日漸豐富，除傳統電視 機播出方式，手機、電腦、移動電視等終端對內容的播放需求也日益擴大。因此，採用基於流 媒體技術的網絡直播系統，可有效地解決通過網際網路或者企業內部專用網絡實現視頻實時 傳輸，以滿足視頻直播、互動以及多畫面角度同時觀看的需求。下面通過實施例進行詳細說明。參照圖1，是本發明實施例所述一種網絡電視直播系統的結構圖。所述網絡電視直播系統主要包括流媒體信號採集伺服器1，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號，並編碼生 成流媒體直播文件；流媒體信號收錄伺服器2，用於從節目信號源實時獲取流媒體直播文件，並進行流 切片緩存；所述流切片緩存是對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引；流媒體內容傳輸伺服器3，用於從流媒體信號收錄伺服器獲取流媒體直播文件，並 實時傳輸給網絡播放器播放。其中，所述流媒體信號收錄伺服器2用於實現直播前的前期收錄，從作為信號採 集端的流媒體信號採集伺服器1收錄流媒體直播數據，並通過流媒體內容傳輸伺服器3發 布給網絡播放器。所述網絡播放器作為網頁客戶端，為用戶提供流媒體播放服務。針對流媒體信號收錄伺服器2，本實施例與現有技術的不同在於現有技術中的直播伺服器端並不對整個直播過程的數據都進行緩存，而是只緩存 當前用於播放的部分數據，因此現有技術無法實現直播回放功能。但是，本實施例所述的流 媒體信號收錄伺服器2可以將直播過程的所有數據都緩存在伺服器中，這樣，用戶在觀看 直播視頻的時候，如果錯過了剛才直播的某段內容，或者想重新觀看剛才直播的精彩片段，則可以往回拖動播放器的進度條，這時該播放器就向流媒體內容傳輸伺服器3發送了回放 請求。流媒體內容傳輸伺服器3可以從流媒體信號收錄伺服器獲取緩存的流媒體直播文 件，傳給播放器進行直播回放。而且，視頻回放的時長僅受伺服器緩存容量的限制，因此在 伺服器緩存容量足夠大的情況下，可以實現任意時長的直播回放。此外，所述流媒體信號收錄伺服器2在進行緩存時，還採用了流切片技術。所述流 切片技術是指在存儲流媒體直播文件時，對文件中的每個關鍵幀都建立索引，並保存索引， 通過該索引可以直接定位到文件中某個關鍵幀的位置。基於所述流切片技術，流媒體信號 收錄伺服器2可以根據回放請求的時間點，通過索引在流媒體直播文件中找到該時間點對 應的關鍵幀，然後直接從該關鍵幀位置開始讀取數據，而不是讀取整個文件。因此，網絡播 放器也可以直接從用戶請求回放的時間點開始播放數據，用戶不需要花時間等待該關鍵幀 前面內容的傳輸和播放，就可以直接從直播視頻中任一時間點開始收看回放的內容。對於所述流媒體信號採集伺服器1，本實施例也優化了信號採集編碼功能。在實際 應用中，傳統的編碼算法如H. 264或者MPEG-4比MPEG_2、MJPEG等先進了很多，更大的降低 了碼流，但是，在低帶寬下卻反而容易造成畫面不流暢的問題。這是因為MPEG系列壓縮算 法採用了 I幀、P幀和B幀的模式，其中，I幀是關鍵幀，P幀是前向預測幀，B幀是後向預測 幀。MPEG解碼過程如下當解碼器收到一個I幀，可立刻進行解碼，而不需要其它條件。但 是，當解碼器收到P幀或者B幀的時候，就不能夠立刻進行解碼，比如，P幀的解碼需要解碼 器先解碼該幀前面的P幀或者I幀。如果前面的P幀或者I幀在網絡中丟掉，即使後面連 續收到很多P幀，也無法正常解碼。例如在帶寬不夠的情況下網絡丟掉一個I幀，即使隨 後的P幀都收到，仍然無法正確解碼出圖像。這就是為什麼低帶寬下MPEG4或者H. 264壓 縮算法表現還不如MJEPG的原因。基於上述原因，本實施例所述的流媒體信號採集伺服器1提供了一種解決思路 增加編碼過程中關鍵幀出現的概率，使解碼器在一定時間內收到更多的關鍵幀，這樣，即使 由於網絡問題出現丟幀現象，由於解碼器可以在更短的時間間隔內收到下一個關鍵幀，因 此可以立即進行解碼播放，從而解決了畫面長時間停滯的問題。參照圖2，是所述流媒體信號採集伺服器1的結構圖。所述流媒體信號採集伺服器 1可以包括信號採集模塊11，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號；編碼器12，用於將所述原始流媒體信號編碼生成流媒體直播文件，並提供給通訊 服務模塊，編碼過程中根據網絡帶寬實時調整流媒體直播文件中關鍵幀出現的概率；通訊服務模塊13，用於將所述流媒體直播文件拆分成網絡傳輸包的形式分發給流 媒體信號收錄伺服器。本實施例中，所述編碼器12通過減小關鍵幀產生的間隔，來增加編碼過程中關鍵 幀出現的概率。在MPEG系列編碼算法中，通常用GOP (GroupOf Picture)這一值來設置I 幀產生的間隔。所謂G0P，意思是畫面組，一個GOP就是一組連續的畫面。如果當前網絡帶 寬良好，則編碼器12可以按照通常的經驗值來設置GOP值。但是，如果當前的網絡帶寬過 低或網絡帶寬不明確且不穩定，則編碼器12可以將GOP的值調整到一個較小的合適值，相 應的，I幀產生的間隔變小，就可以增加編碼過程中I幀出現的概率。例如，一組視頻幀包 含15幀，假設每隔4幀是一個I幀，則共有3個I幀；將I幀的間隔減小為2幀，則共有5個I幀，I幀增加了 2幀。這樣，如果1秒鐘能夠產生多個I幀，即使偶爾丟掉了一個I幀， 下一個I幀也能很快彌補上，圖像不至於長時間的停滯。優選的，為了進一步保證用戶瀏覽的流暢度和視頻圖像的質量，所述流媒體內容 傳輸伺服器3還可以在將流媒體直播文件傳輸給網絡播放器的過程中，實時調整流媒體直 播文件中關鍵幀的發送概率，使單位時間內發送的I幀增加，從而儘量滿足解碼器的解碼需求。優選的，所述信號採集模塊11可以針對每個節目信號源，同時採集多路原始流媒 體信號。每路信號為一個鏡頭拍攝的畫面，即針對同一播出時間接入了多個角度拍攝的畫 面。例如，某歌星的演唱會視頻中，該歌星正在唱歌的過程中，會有多臺攝像機同時從多個 角度進行拍攝，這樣就採集了多路視頻信號，同時傳輸給編碼器12，編碼器12分別對每路 信號進行編碼。網絡播放器同時接收幾路信號，將默認的一路信號進行播出，同時將其餘幾 路信號進行緩存。當用戶希望看到其它角度的畫面時，可以選擇切換鏡頭畫面。優選的，所述編碼器12可以為多路編碼器，對每個節目信號源並發啟動多路編 碼，每路編碼對應一種碼率。其中，碼率就是數據傳輸時單位時間傳送的數據位數，碼率也 叫碼流(Data Rate)。這樣，同一節目信號源就有多種碼率可供用戶選擇，用戶可以在網絡 帶寬資源較少的情況下選擇低碼率，而在帶寬資源充足的情況下選擇高碼率，實現多碼率 的切換，從而保證視頻播放的流暢度。並且，如果同一節目信號源採集了多路信號，則編碼 器12可以對每路信號都並發啟動多碼率編碼。優選的，為了減少數據讀寫的次數，所述通訊服務模塊13每次將多個網絡傳輸包 分發給流媒體信號收錄伺服器2 ；而且，所述流媒體內容傳輸伺服器3從流媒體信號收錄服 務器2以網絡傳輸包的形式獲取流媒體直播文件，並且一次獲取多個網絡傳輸包。目前網 絡上的數據傳輸大多按照傳統TCP/IP協議每次讀取64K的數據包。但本實施例定義了自 己的通信協議，該協議每次對存儲數據的讀寫都大於64K。這樣，可以減少數據讀寫次數，減 少整個系統和網絡的開銷。優選的，所述流媒體信號採集伺服器1還可以包括自動剪輯模塊14，用於對編碼生成的流媒體直播文件中的圖像幀進行標記，然後 根據所述標記自動選擇圖像幀進行剪輯處理，剪輯處理後的流媒體直播文件再提供給通訊 服務模塊13。綜上所述，所述流媒體信號採集伺服器1實現了多畫面信號採集、優化編碼、多碼 率編碼、自動剪輯、多數據包傳輸等多個功能。此外，優選的，所述流媒體信號收錄伺服器2在直播開始之前，提前一段時間(這 段時間可配置)從節目信號源實時獲取流媒體直播文件，目的是實現延時直播。即流媒體 信號收錄伺服器2提前一小段時間完成前期收錄，為定點直播提供時間緩衝，以保證直播 的順利進行。綜上所述，上述基於流媒體技術的網絡電視直播系統，與傳統的直播系統相比，具 有以下優勢1、在直播過程中，流媒體伺服器端緩存了直播數據，因此可以從緩存中讀取數據 進行無限長時間的直播回放，用戶就可以實時多次重複收看重要內容，而不會錯過任何精 彩的片段，而現有技術不支持直播回放功能。
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2、是採用流切片技術進行緩存，即對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引，根 據索引就可以直接從關鍵幀位置開始播放數據，實現了流媒體播放的精確定位，用戶不需 要花時間等待前面內容的傳輸和播放，就可以直接從視頻中任一時間點開始回放和觀看。3、對流媒體壓縮編碼的處理進行了優化，在網絡帶寬過低或網絡帶寬不明確且不 穩定的情況下，通過在編碼過程中增加流媒體直播文件中關鍵幀出現的概率，解決圖像畫 面不流暢的問題。而且，還可以在向網絡播放器傳輸流媒體數據的過程中增加關鍵幀的發 送概率，也可以保證用戶瀏覽的流暢度和視頻圖像的質量。4、可以對每個節目信號源並發啟動多路編碼，其中每路對應一種碼率。這樣，同一 視頻就有多種碼率可供用戶選擇，用戶可以在網絡帶寬資源較少的情況下選擇低碼率，而 在帶寬資源充足的情況下選擇高碼率，實現多碼率的切換，從而保證視頻播放的流暢度。5、針對同一節目信號源提供了多路信號，每路信號為一個鏡頭拍攝的畫面，播出 時選擇其中一路信號播出，而將其餘幾路信號進行緩存。網絡視頻播放器提供了畫面切換 功能，用戶可以根據自己的需要進行畫面切換，從而在同一時間觀看到不同拍攝角度的多 個畫面，滿足了不同用戶對視頻播放的不同需求。6、在向網絡播放器發送網絡傳輸包形式的流媒體數據時，可以打破傳統TCP/IP 協議每次讀取64K數據包的規定，一次讀取和傳輸多個包，即每次讀取和傳輸的數據量大 於64K，從而減少數據讀寫次數，減少整個系統和網絡的開銷。7、通過對編碼後的圖像幀進行標記，可以在視頻剪輯過程中根據所述標記進行自 動剪輯，不需要人工手動操作剪輯。因此，實現了視頻剪輯的自動化，大大提高了工作效率， 也減輕了剪輯人員的工作負擔。基於上述網絡電視直播系統，本發明實施例還提供了一種網絡電視直播方法。參照圖3，是本發明實施例所述一種網絡電視直播方法的流程圖。以採用流媒體技術進行某足球賽事現場實況直播為例，現場四路攝像機分別從四 個機位採集賽事現場不同位置的畫面圖像。每次直播可分為直播準備、現場監控、後期收錄、節目入庫等幾個步驟步驟301，直播準備步驟準備期進行現場環境勘察，做信號源、網絡接入的準備，直播環節的設計，播放器 的定製和直播採集上傳測試，製作直播預告片。步驟302，現場監控步驟現場直播開始前播放預告片，待直播信號準備好，將預告片信號切換至直播信號， 同時開始持續效果監測，觀察直播延遲是否正常，信號源編碼效果是否能夠持續穩定並且 保證畫面質量；直播當時還可以實時進行視頻剪輯，給用戶提供精彩片段的推薦；直播結 束切回預告片信號。步驟303，後期收錄步驟由於直播系統的時移特性，後期收錄可以在直播結束後進行，選擇任意時間段進 行收錄，可以將視頻直接上傳至點播系統或者下載視頻片段至非編工作站作為素材使用。步驟304，節目入庫步驟 節目收錄完成後可對其進行編輯，整理元數據信息後錄入媒資管理系統，之後可 發布到點播系統提供給網際網路用戶觀看。
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本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本發明所提供的一種網絡電視直播系統，進行了詳細介紹，本文中應用了 具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本 發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體 實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的 限制。
權利要求
一種網絡電視直播系統，其特徵在於，包括流媒體信號採集伺服器，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號，並編碼生成流媒體直播文件；流媒體信號收錄伺服器，用於從節目信號源實時獲取流媒體直播文件，並進行流切片緩存；所述流切片緩存是對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引；流媒體內容傳輸伺服器，用於從流媒體信號收錄伺服器獲取流媒體直播文件，並實時傳輸給網絡播放器播放。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述流媒體信號採集伺服器包括信號採集模塊，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號；編碼器，用於將所述原始流媒體信號編碼生成流媒體直播文件，並提供給通訊服務模 塊，編碼過程中根據網絡帶寬實時調整流媒體直播文件中關鍵幀出現的概率；通訊服務模塊，用於將所述流媒體直播文件拆分成網絡傳輸包的形式分發給流媒體信 號收錄伺服器。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於所述信號採集模塊針對每個節目信號源，同時採集多路原始流媒體信號。
4.根據權利要求2或3所述的系統，其特徵在於所述編碼器為多路編碼器，用於對每個節目信號源並發啟動多路編碼，每路編碼對應 一種碼率。
5.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於所述通訊服務模塊每次將多個網絡傳輸包分發給流媒體信號收錄伺服器。
6.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述流媒體信號採集伺服器還包括自動剪輯模塊，用於對編碼生成的流媒體直播文件中的圖像幀進行標記，然後根據所 述標記自動選擇圖像幀進行剪輯處理，剪輯處理後的流媒體直播文件再提供給通訊服務模 塊。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述流媒體內容傳輸伺服器還用於根據直播回放請求，從流媒體信號收錄伺服器獲取 緩存的流媒體直播文件，並根據所述索引從請求的時間點對應的關鍵幀位置開始獲取。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於所述流媒體內容傳輸伺服器從流媒體信號收錄伺服器以網絡傳輸包的形式獲取流媒 體直播文件，並且一次獲取多個網絡傳輸包。
9.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述流媒體內容傳輸伺服器在傳輸過程中實時調整流媒體直播文件中關鍵幀的發送 概率。
10.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述流媒體信號收錄伺服器在直播開始之前，提前一段時間從節目信號源實時獲取流 媒體直播文件。
全文摘要
本發明提供了一種網絡電視直播系統，所述系統包括流媒體信號採集伺服器，用於從節目信號源實時採集原始流媒體信號，並編碼生成流媒體直播文件；流媒體信號收錄伺服器，用於從節目信號源實時獲取流媒體直播文件，並進行流切片緩存；所述流切片緩存是對流媒體直播文件的每個關鍵幀建立索引；流媒體內容傳輸伺服器，用於從流媒體信號收錄伺服器獲取流媒體直播文件，並實時傳輸給網絡播放器播放。所述系統具有直播回放、多畫面信號採集、優化編碼、多碼率編碼、自動剪輯、多數據包傳輸等多個功能。
文檔編號H04N7/24GK101917389SQ200910242819
公開日2010年12月15日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者何宇飛, 夏永宏, 李軍, 李進傑, 溫曉瑤, 蘆怡鵬, 閆鵬, 雷霆 申請人:新奧特(北京)視頻技術有限公司