CN105451100B - 一种播放视频流的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种播放视频流的方法及装置，所述方法包括：接收视频帧，计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，为读取出的视频帧计算播放时间，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。本发明能够在保证尽量少的缓存视频帧的数量的情况下，同时又保证视频帧的顺序播放，既保证视频帧播放连续性又保证了视频帧播放的即时性。

Description

一种播放视频流的方法及装置
技术领域
本发明涉及流媒体技术，尤指一种播放视频流的方法及装置。
背景技术
流媒体技术(streaming media technology)是一种可以使音频、视频等多媒体在internet及intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。视频流(videostream)是流媒体技术中播放的视频数据。视频帧(video frame)是视频流的组成单元，一个视频帧就是一副图像数字化后的数据，视频流是由一个个连续的视频帧组成的。
流媒体技术因其无需下载等待的特性在多媒体技术领域越来越受到欢迎，在众多场合发挥着越来越重要的作用。其中，视频流的缓冲和播放在流媒体技术领域里是一个重要的技术，其机制的好坏直接影响着视频数据播放的即时性和流畅性等观感性能。
视频流数据是由一个个视频帧按顺序排列组成的，在经过网络传输的过程中，由于网络的不稳定性，接收到视频帧的顺序可能和采集时产生的顺序不同，因此，接收视频流的终端需要对视频帧进行排序，然后按照视频帧采集时产生的顺序进行播放。而对接收到的视频帧进行排序就需要对视频帧进行缓存，缓存的视频帧的数量的多少将会影响播放的即时性。而一个好的缓存和播放机制应该在保证播放顺序性的前提下尽量少的缓存视频帧。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种播放视频流的方法及装置，能够在保证尽量少的缓存视频帧的情况下，保证视频帧的顺序播放。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种播放视频流的方法，包括：
接收视频帧，计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，为读取出的视频帧计算播放时间，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。
进一步地，所述计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：
根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时。
进一步地，所述为读取出的视频帧计算播放时间，包括：
根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算所述播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步地，根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算所述MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步地，所述接收视频帧，包括：
如果接收的是首个视频帧，则记录首个视频帧的时间戳时间ts1和接收到首个视频帧的时间at1，并将视频帧放入视频帧缓存队列；如果接收的是后续视频帧，则根据delayi-delay1计算网络延时相对值，并重新计算接收到的所有视频帧的网络延时相对值中的最大值MaxDelayDelta，再将视频帧放入视频帧缓存队列。
进一步地，一种播放视频流的装置，包括：接收单元、第一计算单元、播放单元和第二计算单元，其中：
所述接收单元，用于接收视频帧，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
所述第一计算单元，用于计算所述接收单元已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
所述播放单元，用于根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；
所述第二计算单元，用于为所述播放单元读取出的视频帧计算播放时间，其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。
进一步地，所述第一计算单元计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：
根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时。
进一步地，所述第二计算单元为所述播放单元读取出的视频帧计算播放时间，包括：
根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算所述播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步地，所述第一计算单元，还用于根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算所述MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步地，所述接收单元接收视频帧，包括：
如果接收的是首个视频帧，则记录首个视频帧的时间戳时间ts1和接收到首个视频帧的时间at1，并将视频帧放入视频帧缓存队列；如果接收的是后续视频帧，则指示所述第一计算单元根据delayi-delay1计算网络延时相对值，并重新计算接收到的所有视频帧的网络延时相对值中的最大值MaxDelayDelta，再将视频帧放入视频帧缓存队列。
与现有技术相比，本发明包括接收视频帧，计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，为读取出的视频帧计算播放时间，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。本发明能够在保证尽量少的缓存视频帧的数量的情况下，同时又保证视频帧的顺序播放，既保证视频帧播放连续性又保证了视频帧播放的即时性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明的播放视频流的方法的流程图；
图2为本发明的播放视频流的装置的架构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，本发明的播放视频流的方法，包括：
步骤101：接收视频帧，计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
本发明计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时。
假设接收到的首个视频帧(视频帧1)在采集时的时间戳时间是ts1，视频帧2在采集时的时间戳时间是ts2，视频帧1到达接收端的时间是at1(也即接收到首个视频帧的时间)，视频帧2到达接收端的时间是at2。
视频帧1的网络延时delay1是：delay1＝at1-ts1；
视频帧2的网络延时delay2是：delay2＝at2-ts2；
以此类推，视频帧n的网络延时是：delayn＝atn-tsn。
要计算出已接收到的视频帧的网络延时中的最大值可以在计算得到每个接收到的视频帧的网络延时后，采用比较的方法得到网络延时的最大值。
本发明也可以通过计算各个网络延时相对于delay1的差值的最大值，再在加上delay1的方法得到已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。即：
Max{delay1,delay2,...,delayn}＝delay1+Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}。
步骤102：根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，为读取出的视频帧计算播放时间；其中，播放时间＝视频帧的时间戳时间+已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
视频帧在采集时一般会附加上采集时间，采集时间叫做时间戳，接收视频流的一端通过时间戳可以知道各个视频帧采集的时间顺序和间隔。接收端通过计算在接收到各个视频帧时的时间与采集时间的差值可以得到各个视频帧在网络上传输的时间，即网络延时。由于网络的不稳定性，各个视频帧的网络延时一般是不同的。通过计算，可以得到各个视频帧的网络延时中的最大值，这个最大延时加上视频帧的采集时间一定大于或者等于视频帧到达接收端的时间，接收端以各个视频帧的时间戳时间加上网络延时的最大值作为视频帧的播放时间就可以保证在播放时间达到之前一定已经收到了要播放的帧，也就保证了帧播放的不间断性。
本发明中可以将将读取的视频帧的时间戳时间与计算得到的视频帧的网络延时中的最大值直接相加得到读取的视频帧的播放时间。
在计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值时，如果采用Max{delay1,delay2,...,delayn}＝delay1+Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，也可以根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算读取的视频帧的播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
设Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}＝MaxDelayDelta，那么网络延时的最大值MaxDelay即为：
MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta，视频帧i的播放时间rti则为：
rti＝tsi+delay1+MaxDelayDelta＝tsi+(at1-ts1)+MaxDelayDelta
＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta。
通过此方法无需接收端和采集端时钟同步即可计算出播放时间。
进一步，本发明可以根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
视频帧i(1≤i≤n)的网络延时相对于delay1的差值为：
delayi-delay1＝(ati-tsi)-(at1-ts1)＝(ati-at1)-(tsi-ts1)，即：
delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)。
通过该转换，避免了接收端时钟和采集端时钟不同步导致计算不准的问题。
步骤103：如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放。
下面以根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算读取的视频帧的播放时间为例进一步说明本发明的方法。
步骤a：视频帧接收线程从网络接收视频帧，如果是第一次收到视频帧就记录其时间戳ts1和到达的时间at1，并将其放入视频帧缓存队列；如果不是第一次收到视频帧，则计算网络延时相对值delayi-delay1，并重新计算收到的所有帧的网络延时相对值的最大值MaxDelayDelta，最后将其放入视频帧缓存队列；
将视频帧i按时间戳的大小***到视频帧缓存队列，保证队列按时间戳的大小进行排列。
步骤b：视频帧播放线程从视频帧缓存队列里读取时间戳最老的视频帧，按照rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算其播放时间；
步骤c：如果当前时间大于等于读取的视频帧的播放时间则将该视频帧从队列里移除并进行解码播放，否则继续等待。
如图2所示，本发明还提供了一种播放视频流的装置，包括：接收单元、第一计算单元、播放单元和第二计算单元，其中：
接收单元，用于接收视频帧，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
第一计算单元，用于计算接收单元已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
播放单元，用于根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；
第二计算单元，用于为播放单元读取出的视频帧计算播放时间，其中，播放时间＝视频帧的时间戳时间+已接收到的视频帧的网络延时中的最大值。
进一步，第一计算单元计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：
根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时。
进一步，第二计算单元为播放单元读取出的视频帧计算播放时间，包括：
根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步，第一计算单元，还用于根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
进一步，接收单元接收视频帧，包括：
如果接收的是首个视频帧，则记录首个视频帧的时间戳时间ts1和接收到首个视频帧的时间at1，并将视频帧放入视频帧缓存队列；如果接收的是后续视频帧，则指示第一计算单元根据delayi-delay1计算网络延时相对值，并重新计算接收到的所有视频帧的网络延时相对值中的最大值MaxDelayDelta，再将视频帧放入视频帧缓存队列。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种播放视频流的方法，其特征在于，包括：
接收视频帧，计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，为读取出的视频帧计算播放时间，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
所述计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：
根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时；
所述为读取出的视频帧计算播放时间，包括：
根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算所述播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算所述MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收视频帧，包括：
如果接收的是首个视频帧，则记录首个视频帧的时间戳时间ts1和接收到首个视频帧的时间at1，并将视频帧放入视频帧缓存队列；如果接收的是后续视频帧，则根据delayi–delay1计算网络延时相对值，并重新计算接收到的所有视频帧的网络延时相对值中的最大值MaxDelayDelta，再将视频帧放入视频帧缓存队列。
4.一种播放视频流的装置，其特征在于，包括：接收单元、第一计算单元、播放单元和第二计算单元，其中：
所述接收单元，用于接收视频帧，将接收到的视频帧放入视频帧缓存队列中；
所述第一计算单元，用于计算所述接收单元已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
所述播放单元，用于根据视频帧的时间戳从视频帧缓存队列中读取时间最早的视频帧，如果当前时间大于等于读取出的视频帧的播放时间，则将读取出的视频帧从视频帧缓存队列中移除并进行解码播放；
所述第二计算单元，用于为所述播放单元读取出的视频帧计算播放时间，其中，所述播放时间＝视频帧的时间戳时间+所述已接收到的视频帧的网络延时中的最大值；
所述第一计算单元计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，包括：
根据MaxDelay＝delay1+MaxDelayDelta计算已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，其中，MaxDelay为已接收到的视频帧的网络延时中的最大值，MaxDelayDelta为Max{delay1-delay1,delay2-delay1,...,delayn-delay1}，n≥1，delay1为接收到的首个视频帧的网络延时，delayn为接收到的第n个视频帧的网络延时；
所述第二计算单元为所述播放单元读取出的视频帧计算播放时间，包括：
根据rti＝at1+(tsi-ts1)+MaxDelayDelta计算所述播放时间，其中，1≤i≤n，rti为接收到的第i个视频帧的播放时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述第一计算单元，还用于根据delayi-delay1＝(ati-at1)-(tsi-ts1)计算所述MaxDelayDelta，其中，1≤i≤n，delayi为接收到的第i个视频帧的网络延时，ati为接收到第i个视频帧的时间，at1为接收到首个视频帧的时间，tsi为接收到的第i个视频帧的时间戳时间，ts1为接收到的首个视频帧的时间戳时间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接收单元接收视频帧，包括：
如果接收的是首个视频帧，则记录首个视频帧的时间戳时间ts1和接收到首个视频帧的时间at1，并将视频帧放入视频帧缓存队列；如果接收的是后续视频帧，则指示所述第一计算单元根据delayi–delay1计算网络延时相对值，并重新计算接收到的所有视频帧的网络延时相对值中的最大值MaxDelayDelta，再将视频帧放入视频帧缓存队列。
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