CN101193290A - 一种mpeg-4的传输码流到互联网流媒体联盟流的实时转换*** - Google Patents

一种mpeg-4的传输码流到互联网流媒体联盟流的实时转换*** Download PDF

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Abstract

一种MPEG－4的传输码流TS流到互联网流媒体联盟ISMA流的实时传输***，包含编码器、转码器、IP网络和终端，所述转码器包含配置模块、接收模块、解复用模块、封装模块和发送模块，所述配置模块为转码器配置相关参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数，所述接收模块接收来自编码器的TS流；所述解复用模块按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；所述封装模块根据配置信息和帧参考时间将解复用后获得的视音频数据封装为实时传输协议RTP包；所述发送模块将封装的RTP包根据SDP参数通过IP网络发送至终端。

Description

一种MPEG-4的传输码流到互联网流媒体联盟流的实时转换***
技术领域
本发明属于多媒体通信领域，尤其涉及一种MPEG-4的传输码流(TS)流到互联网流媒体联盟(ISMA)流的实时转换方法。
背景技术
通过IP(互联网协议)网络提供实时电视视频业务是一种趋势，IPTV(网络电视)的兴起就是这种趋势的一种体现。IPTV是在宽带互联网上传输，采用机顶盒加电视机进行显示和交互的一种新的视频业务。
在IPTV***中，目前业界存在两种视频流的传输规范，即互联网中广泛使用的由互联网流媒体联盟(ISMA)提出的ISMA规范和在广电网络中广泛使用的由运动图像专家组(MPEG)提出的TS规范。TS规范采用TS包封装格式把音频流和视频流统一组包并复用成一个传输流，而ISMA协议则把视频流和音频流分开传输，因此这两种规范互不兼容。
由于ISMA协议是针对互联网特性提出，能够较好地适应IP网络上丢包、延时、抖动等网络特点，加上电信运营商已有互联网流媒体业务经营经验，因此，在IPTV******运营商通常倾向于采用ISMA传输规范，但电视内容却掌握在广电***中，通常采用TS传输格式。为了解决格式转换问题，本文提出了从TS流实时转换成ISMA流的转码方法，并着重解决了转码过程中的时戳生成、组包策略和转码延时控制等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种传统TS格式的视频流到ISMA传输流的实时转换***，为电信运营商的IPTV***提供从广电***引入实时视频的解决方案。
一种MPEG-4的传输码流TS流到互联网流媒体联盟ISMA流的实时传输***，包含编码器、转码器、IP网络和终端，所述转码器包含配置模块、接收模块、解复用模块、封装模块和发送模块，其中：
所述配置模块为转码器配置相关参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数，SDP参数中包含发送连接类型，即传输控制协议TCP或用户数据报协议UDP，和相应的端口号；
所述接收模块接收来自编码器的TS流；
所述解复用模块按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；
所述封装模块根据配置信息和帧参考时间将解复用后的TS流封装为实时传输协议RTP包；
所述发送模块将封装的RTP包根据SDP参数通过IP网络发送至终端。
所述配置模块配置的参数还包含接收节目源网卡地址；发送节目网卡地址；节目源组播网络IP地址，非组播源则可取值0.0.0.0，及节目源端口号。
所述配置模块以配置文件的形式配置参数，每个配置文件可以配置多个节目。
所述封装模块封装视频RTP包时，每个RTP包至多包含一个视频分组基本码流PES，即每个视频PES负载头都在RTP有效负载Payload的起始点。
所述封装模块封装音频RTP包时，每个RTP包包含一个或多个音频PES，一个PES只属于一个RTP包。
所述封装模块封装的RTP包的有效负载Payload的最大长度不超过1436字节。
所述发送模块在发送RTP包时，不为排序预留缓存。
所述发送模块发送RTP包时为RTP包中Marker标识置位预留的缓存不超过1个UDP包或TCP包。
所述发送模块接收和发送数据时采用异步机制，对共享内存的加锁控制以UDP包或TCP包为单位。
所述发送模块收到生成的RTP包后，立即发送。
采用本文发明提供的TS流到ISMA流的实时转换***，很好地解决了在基于ISMA传输规范的IPTV***中接入MPEG-4的TS视音频内容的问题，从而为IPTV***引入传统广电内容源提供了解决方案。
附图说明
图1是本发明TS流到ISMA流实时转换***框图；
图2是本发明一种TS流到ISMA流的实时转换方法流程图；
图3是TS包封装格式示意图；
图4是MPEG-4视频流的RTP包封装格式示意图；
图5是MPEG-4音频流的RTP包封装格式示意图。
具体实施方式
图1所示是本发明由TS流至ISMA流的实时转换***框图，包含编码器，转码器，IP网络和终端，其中转码器接收来自编码器的TS流，对该码流进行解复用后封装为RTP包，再通过IP网络发送至终端。转码器包含配置模块、接收模块、解复用模块、封装模块和发送模块，其中：
所述配置模块为转码器配置相关参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数，SDP参数中包含发送连接类型，即传输控制协议TCP或用户数据报协议UDP，和相应的端口号；
所述接收模块接收来自编码器的TS流；
所述解复用模块按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；
所述封装模块根据配置信息和帧参考时间将解复用后获得的视音频数据封装为实时传输协议RTP包；
所述发送模块将封装的RTP包根据SDP参数通过IP网络发送至终端。
各模块的功能在下面进一步详细说明。
图2所示是本发明一种MPEG-4的TS流到ISMA流的实时转换方法流程图，包括以下步骤：
步骤一、配置，由转码器的配置模块完成。
启动转码器前，由配置模块先对转码器进行必要的配置，包括视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流SDP(会话描述协议)等，以配置文件方式进行配置，一个配置文件可对多个节目同时进行配置。每个节目的配置项包括：
1)节目号：如果TS流为MPTS(多节目TS码流)，则对应节目的节目号(program_number)；如果TS流为SPTS(多路单节目TS)，则值为0；
2)接收节目源网卡地址；
3)发送节目网卡地址；
4)节目源组播IP地址，非组播源则可取值0.0.0.0；
5)节目源端口号；
6)节目SDP(会话描述协议)，包括发送IP地址、端口号，发送连接类型(TCP/UDP，传输控制协议/用户数据报协议)，载荷类型，媒体类型和时戳的时钟频率，缺省为90kHz；
7)视频、音频编码类型。
步骤二、接收，由转码器的接收模块完成。
转码器接收来自编码器的TS over UDP流(用UDP协议承载的TS流)。TS包结构如图3所示，TS包由包头、自适应区和包数据3部分组成。每个包长度为固定的188字节，包头为4字节，自适应区和包数据为184字节。184字节为有用信息空间，用于传送已编码的视音频数据流。包头由同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、传输优先、包识别(PID-Packet Identification)、传输加扰控制、自适应区控制和连续计数器8个部分组成。
步骤三、解复用，由转码器的解复用模块完成。
转码器按配置信息解复用TS流，逐帧(以TS的分组基本码流PES为单位)分辨出视频和音频码流，并由节目参考时钟值(PCR)生成对应帧的参考时间；转码器把TS流解复用后得到对应的视音频流PES，取PES头对应的PCR值作为该帧的时戳，PCR值与时戳的具体转换方法依据标准协议ISO13818-1的相关规定进行。
步骤四、封装，由转码器的封住模块完成。
转码器对解复用获得的视音频分组基本码流(PES)数据进一步处理，根据配置信息和帧参考时间，依据RFC3016协议(用于MPEG-4视听流的RTP负载格式协议)生成RTP包。MPEG-4的视频和音频RTP包格式分别如图4和图5所示，包头一般只包含开始的12字节，CSRC标识字段一般不需要。字段V表示协议版本，字段P表示是否包含填充数据，X字段表示是否有协议扩展，CC字段表示CSRC标志数，M字段标识是否是VOP的最后一个RTP包，PT字段表示载荷类型，Sequence Number是序列号，开始值随机，Timestamp是时戳字段，指明该RTP包中所包含的VOP的采样时刻，SSRC是标识同步源的一个随机数。由于输入的TS包与输出的RTP包并非一一对应，RTP组包策略如下：
1)视频RTP包至多包含一个PES，即每个视频PES负载头都在RTP有效负载(Payload)的起始点；
2)音频RTP包可包含多个PES，但一个PES不能跨多个RTP包，即每个音频RTP有效负载(Payload)起始点即PES负载头；
3)音频和视频RTP包有效负载(Payload)的最大长度不超过1436字节。
步骤五、发送，由转码器的发送模块完成。
转码器将生成的视音频RTP包通过配置的UDP端口各自发送至网络。为了确保直播的实时性，转码的时延应尽可能小。采用的策略和机制如下：
1)由于编码器和转码器一般是直接相连，因此不考虑丢包与乱序情况，即不必为排序预留缓存；
2)由于视音频帧的最后一个RTP包须将Marker标识置位，如果TS流的PES长度值为0(TS流视频包的PES长度大多为0)，只有通过PES头标志位才能判断帧边界。因而需缓存一定量的数据以判定边界。从下一有效(含ES数据)TS包可确定当前TS包是否为帧边界，所以为Marker置位预留的缓存最多可为1个UDP包。根据一个TS包生成RTP包后暂时缓存，待收到下一个TS包后再决定是否将RTP包的Marker标识置位，然后再发送。
3)为避免因数据处理和发送影响数据包接收，接收与处理发送一般采用异步机制，对共享内存的加锁控制应该以UDP包为单位，即以整个UDP包为单位进行加锁控制。比如这个包占用的缓冲区在接收时由接收进程加锁，避免处理进程对它进行修改。每个包都有一把锁，而不是整个缓冲区(内存块)一把锁，这样便于两个进程并行工作，即不会产生过多的处理延时。以剔除因异步机制产生的缓存；
4)发送模块在收到生成的RTP包后，立即向目标地址发送，不作流量控制及缓存。
上述发送也可以以采用TCP方式，采用TCP方式时，发送方式同UDP。

Claims (10)

1.一种MPEG-4的传输码流TS流到互联网流媒体联盟ISMA流的实时传输***，包含编码器、转码器、IP网络和终端，其特征在于：所述转码器包含配置模块、接收模块、解复用模块、封装模块和发送模块，其中：
所述配置模块为转码器配置相关参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数，SDP参数中包含发送连接类型，即传输控制协议TCP或用户数据报协议UDP，和相应的端口号；
所述接收模块接收来自编码器的TS流；
所述解复用模块按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；
所述封装模块根据配置信息和帧参考时间将解复用后获得的视音频数据封装为实时传输协议RTP包；
所述发送模块将封装的RTP包根据SDP参数通过IP网络发送至终端。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述配置模块配置的参数还包含接收节目源网卡地址；发送节目网卡地址；节目源组播网络IP地址，非组播源则可取值0.0.0.0，及节目源端口号。
3.如权利要求1或2所述的***，其特征在于：所述配置模块以配置文件的形式配置参数，每个配置文件可以配置多个节目。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述封装模块封装视频RTP包时，每个RTP包至多包含一个视频分组基本码流PES，即每个视频PES负载头都在RTP有效负载Payload的起始点。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述封装模块封装音频RTP包时，每个RTP包包含一个或多个音频PES，一个PES只属于一个RTP包。
6.如权利要求4或5所述的***，其特征在于：所述封装模块封装的RTP包的有效负载Payload的最大长度不超过1436字节。
7.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述发送模块在发送RTP包时，不为排序预留缓存。
8.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述发送模块发送RTP包时为RTP包中Marker标识置位预留的缓存不超过1个UDP包或TCP包。
9.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述发送模块接收和发送数据时采用异步机制，对共享内存的加锁控制以UDP包或TCP包为单位。
10.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述发送模块收到生成的RTP包后，立即发送。
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