CN109743627B

CN109743627B - 基于avs+视频编码数字电影包的播放方法

Info

Publication number: CN109743627B
Application number: CN201910041489.XA
Authority: CN
Inventors: 高伟; 徐巧勇; 徐加军
Original assignee: SHANGHAI MEDIA & ENTERTAINMENT TECHNOLOGY GROUP
Current assignee: SHANGHAI MEDIA & ENTERTAINMENT TECHNOLOGY GROUP
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2039-01-16
Also published as: CN109743627A

Abstract

本发明公开了一种基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，包括如下步骤：S1)获取基于AVS+视频编码DCP数字院线文件包，并解析得到视频数据和音频数据；S2)将视频数据和音频数据分别保存到各自缓存区；S3)从缓存区读取视频数据和音频数据复用成TS流数据，并存入到TS缓存区；S4)在终端上搭建HTTP服务器，当有播放请求时，从TS缓存区读取数据并通过HTTP输出；S5)使用标准播放接口播放经HTTP流化后的TS流数据。本发明提供的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，能够在安卓、苹果以及常见的嵌入式设备很方便地播放AVS+编码的DCP数字电影包，且具有画质好、容量小、解密难度可选等优点。

Description

基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法

技术领域

本发明涉及一种数字电影包的播放方法，尤其涉及一种基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法。

背景技术

目前各种终端设备芯片自带的媒体播放接口支持的容器封装格式非常有限，支持常见的MP4/MKV/TS等格式，但对一些行业专用的容器格式无法进行播放。

DCP数字电影包是一种数字文件集，用于存储和转换数字影像的音频、图像和数据流。该术语由数字电影倡导联盟(DCI)在对数字影像的打包建议中做出过定义。这些文件包用来存储音频和视频流，以及XML格式的辅助索引文件。

目前能播放DCP数字院线文件包的设备通常是专用定制设备，如杜比、GDC、索尼生产的影院专用设备，这些设备仅能支持MPEPG2和JPEG2000编码的视频MXF文件。而安卓设备、苹果设备以及其他一些嵌入式设备目前无法播放AVS+编码的DCP数字电影包。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，能够在安卓、苹果以及常见的嵌入式设备很方便地播放AVS+编码的DCP数字电影包，且具有画质好、容量小、解密难度可选等优点。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，包括如下步骤：S1)获取基于AVS+视频编码DCP数字院线文件包，并解析得到视频数据和音频数据；S2)将视频数据和音频数据分别保存到各自缓存区；S3)从缓存区读取视频数据和音频数据复用成TS流数据，并存入到TS缓存区；S4)在终端上搭建HTTP服务器，当有播放请求时，从TS缓存区读取数据并通过HTTP输出；S5)使用标准播放接口播放经HTTP流化后的TS流数据。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S1)中DCP数字院线文件包的制作过程如下：S11)获取AVS+数据源，并进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据；S12)对视频流ES数据切割成帧，将切割好的视频数据封成MXF Packet，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成视频MXF文件；S13)将音频流ES数据根据视频帧率进行等分切割，将切割好的音频数据封成MXF packet，并将一系列相邻MXFPacket串联起来，加上头尾生成音频MXF文件；S14)根据视频MXF文件和音频MXF文件打包成数字电影DCP包。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S12包括从视频流ES数据中提取视频流信息元数据，I帧，P帧和B帧，并将视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S13对每帧音频数据生成一个MXF Packet；每个音频Packet的序号计数和其对应同步的视频Packet的序号计数保持一致,使得解码播放时实现跳转同步。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S12还包括在打包过程中加入媒资信息，所述媒资信息中的文字内容通过在描述性xml文件里加入相应字段实现，所述媒资信息中图片内容通过在描述性xml文件里加入图片相对路径实现，所述图片、视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里；所述媒资信息包括导演、演员、影片简介、年份和/或海报图片。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S12和步骤S13还包括对每个Packet单独设置是否加密的标志位以及加密算法种类，并根据设置好的加密方式对每个Packet进行相应的加密处理，所述音频数据加密方式和视频数据加密方式相同；所述步骤S1还包括对加密的音频数据和视频数据进行相应的解密。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述加密算法为异或加密、DES加密或者AES加密。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述视频数据和音频数据按如下三级加密方式进行设置：

第一级加密方式对视频的每个Packet包和音频的每个Packet包都进行AES-128全数据加密，并对每个Packet包独立指定不同加密密钥；

第二级加密方式对视频的每个Packet包进行AES-128全数据加密，音频则为原始数据不加密直接打包进Packet；

第三级加密方式仅将视频中I帧数据进行异或方式加密，P帧B帧数据不加密，音频数据不加密。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述第一级加密方式对视频使用5个加密密钥，对音频使用1个加密密钥，并在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密；所述第二级加密方式对视频使用1个加密密钥；播放时根据密钥特征字段选用不同密钥进行解密得到明流进行放映。

上述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其中，所述步骤S1～S5在本地同一个播放程序中执行，且所有数据仅在内存中进行转换，并支持播放时的暂停和跳转功能；执行暂停功能时，HTTP保持连接，内部停止解析视频数据和音频数据，等待播放接口继续播放时再启动线程进行解析；执行跳转功能时，先清空原有HTTP缓存数据，然后根据指定时间找到附近I帧视频位置及对应同步音频位置，开始解析视频数据和音频数据填入缓存流化成HTTP输出。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，通过对AVS+编码的DCP数字电影包进行HTTP流化输出操作，使安卓、苹果以及常见的嵌入式设备可以很方便地播放AVS+编码的DCP数字电影包，且具有画质好、容量小、解密难度可选等优点。

附图说明

图1为本发明基于AVS+编码格式的数字电影打包过程示意图；

图2为本发明基于AVS+视频编码数字电影包的播放流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明基于AVS+编码格式的数字电影打包过程示意图。

请参见图1，本发明提供的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，整个打包***从源文件到DCP包(Digital Cinema Package)成品分为7个部分：

1、将AVS+(Audio Video coding Standard，音视频编码标准)数据源进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据(ES流也叫基本码流，包含视频、音频或数据的连续码流)；AVS+作为AVS系列标准的一部分，由于其视频编码性能与国际同类标准相当，因此被采纳为我国高清晰度广播电视唯一必须采用的视频编码标准。

2、从AVS+视频流ES数据流提取出视频流信息元数据，I帧，P帧，B帧；在H.264压缩标准中I帧、P帧、B帧用于表示传输的视频画面。

I帧又称帧内编码帧，是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其他图像便可独立进行解码，可以简单理解为一张静态画面。视频序列中的第一个帧始终都是I帧，因为它是关键帧。

P帧又称帧间预测编码帧，需要参考前面的I帧才能进行编码。表示的是当前帧画面与前一帧(前一帧可能是I帧也可能是P帧)的差别。解码时需要用之前缓存的画面叠加上本帧定义的差别，生成最终画面。与I帧相比，P帧通常占用更少的数据位，但不足是，由于P帧对前面的P和I参考帧有着复杂的依耐性，因此对传输错误非常敏感。

B帧又称双向预测编码帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别。也就是说要解码B帧，不仅要取得之前的缓存画面，还要解码之后的画面，通过前后画面的与本帧数据的叠加取得最终的画面。B帧压缩率高，但是对解码性能要求较高。

3、将音频流ES数据根据视频帧率设置进行切割，并设置好同步包头；每个音频Packet的序号计数和其对应同步的视频Packet的序号计数保持一致,使得解码播放时实现跳转同步。

4、将切割好的视频数据封成MXF Packet(Material eXchange Format，素材交换格式)，视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet。对每个Packet单独设置标志位是否加密，采用何种加密方式。加密方式目前采用了异或XOR加密、AES-128部分数据加密，AES-128全部数据加密这3钟方式，复杂度依次递增。

本发明由于对每个视频Packet或者每个音频Packet可以单独设置是否加密，以及加密的方式，可以很方便地控制整段视频或者音频数据的加密百分比，通过控制加密数据的百分比以及加密算法选择，最终可以控制制作出来的DCP影片包的解密复杂度，从而最终在影片安全保护和终端解密复杂度上做比较好的折中，以确保制作出来的影片既能有效保护内容不被盗版，又能尽可能兼容更多终端设备。

下面给出三种应用场景：

i)视频内容和音频内容安全保护要求高，对应处理性能极好播放设备，实时解密全部视频音频无障碍

本发明将对视频的每个Packet包和音频的每个Packet包都进行AES-128全数据加密，即100％音视频数据加密，视频使用5个加密密钥，音频使用1个加密密钥，在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密。

ii)视频内容安全保护要求高，音频内容不需要加密，对应处理能性能中等播放设备

本发明将对视频的每个Packet包进行AES-128全数据加密，音频就是原始数据不加密直接打包进Packet，视频使用1个加密密钥。

iii)对视频音频数据要求保护一般，此时对视频内容进行部分加密，音频内容不加密，对应比较低端播放设备

本发明的处理方法是仅将视频中I帧数据进行异或方式加密，P帧B帧数据不加密，音频数据不加密。这类加密打包方法针对既要对视频数据进行一定保护，又不能加重播放设备回放处理负担。一些播放设备芯片是双核的，通常配备一个处理能力比较弱的ARM核，再加一个专门用来解码视频数据的核，虽然视频处理核能播放高清视频数据，但是ARM核的通用CPU计算能力比较弱，无法实时解密AES-128这样的全数据加密方式，此时改用对计算要求比较低的异或解密方式，由于只对I帧进行加密，合计加密数据量不会超过10％，而P帧B帧数据的解密又依赖解密后的I帧，因此对视频数据在大大降低解密复杂度情况下，数据安全仍旧得到了比较好的保护。

5、将切割好的音频数据封成MXF packet，加密方式同视频。

6、将之前生成的MXF Packet文件级联起来加上头部Header部分和尾部Footer部分生成对应的视频MXF文件和音频MXF文件。

7、根据视频MXF和音频MXF文件打包成数字电影DCP包，可选在打包过程中加入导演、演员、影片简介、年份、海报等媒资信息；文字类型媒资信息通过在描述性xml文件里加入相应字段，图片类型媒资信息通过在描述性xml文件里加入图片相对路径，图片和视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里。

本发明通过引入AVS+视频编码和自定义音视频加密方式，综合考虑一部电影的数据量大小、放映设备解密能力，使安全防盗版和快速分发得到有效结合，同时由于加密方式可选，制作分发版本时可根据对应终端处理能力选择相应的加密方式。使用本发明的AVS+编码格式进行打包的数字电影DCP包，数据大小控制在5-10G字节，具有画质好、容量小、解密难度可选等优点，在封包过程可以实现不同加密方式的选择，从而可以方便地对接各种放映设备，从而有效解决原来JPEG2000方式打包存储大、传输慢、专用放映设备昂贵等缺点，适合在各中小型社区放映场所进行放映。

请参见图2，本发明提供的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，整个播放流程分为5个部分：

1、根据DCI标准协议解析基于AVS+视频编码DCP数字院线文件包，得到视频数据和音频数据；

2、将视频数据和音频数据分别保存到各自缓存区；

3、从缓存区读取视频数据和音频数据复用成TS流数据，并存入到TS缓存区；TS流也叫传输流，是由固定长度为188字节的包组成，含有独立时基的一个或多个节目，适用于误码较多的环境；

4、在终端上搭建最小的http服务器，当有播放请求时，从TS缓存区读取数据并通过http发送；

5、使用标准播放接口播放经http流化后的TS流数据。

本发明解决了AVS+视频编码DCP数字院线文件包播放的问题，与安卓、苹果以及各种嵌入式设备兼容性良好，通过此方法可以方便的将播放流程集成到各种设备，且具有画质好、容量小、解密难度可选等优点。本发明的DCP->TS->HTTP->PLAYER的途径都是在本地同一个播放程序中，所有数据仅在内存中转换，不涉及外部存储，保护了数据的安全性，不会解密后明流被截获。本发明包括但不限于数字电影DCP包格式的播放，其他加密的私有媒体封装方法都可通过此种方法流化成HTTP输出使得普通媒体播放器接口得以支持播放。本发明还支持播放时的暂停、跳转功能。暂停功能HTTP保持连接，内部停止解析视频数据和音频数据，等待播放接口继续播放时再启动线程进行解析；跳转功能先清空原有HTTP缓存数据，然后根据指定时间找到附近I帧视频位置及对应同步音频位置，开始解析视频数据和音频数据填入缓存流化成HTTP输出。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，包括如下步骤：

S1)获取基于AVS+视频编码DCP数字院线文件包，并解析得到视频数据和音频数据；

S2)将视频数据和音频数据分别保存到各自缓存区；

S3)从缓存区读取视频数据和音频数据复用成TS流数据，并存入到TS缓存区；

S4)在终端上搭建HTTP服务器，当有播放请求时，从TS缓存区读取数据并通过HTTP输出；

S5)使用标准播放接口播放经HTTP流化后的TS流数据；

所述步骤S1)中DCP数字院线文件包的制作过程如下：

S11)获取AVS+数据源，并进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据；

S12)对视频流ES数据切割成帧，将切割好的视频数据封成MXF Packet，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成视频MXF文件；

S13)将音频流ES数据根据视频帧率进行等分切割，将切割好的音频数据封成MXFpacket，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成音频MXF文件；

S14)根据视频MXF文件和音频MXF文件打包成数字电影DCP包；

所述步骤S12包括从视频流ES数据中提取视频流信息元数据，I帧，P帧和B帧，并将视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet；

所述步骤S13对每帧音频数据生成一个MXF Packet；每个音频Packet的序号计数和其对应同步的视频Packet的序号计数保持一致,使得解码播放时实现跳转同步；

所述步骤S12和步骤S13还包括对每个Packet单独设置是否加密的标志位以及加密算法种类，并根据设置好的加密方式对每个Packet进行相应的加密处理，所述音频数据加密方式和视频数据加密方式相同；所述步骤S1还包括对加密的音频数据和视频数据进行相应的解密；

所述步骤S1～S5在本地同一个播放程序中执行，且所有数据仅在内存中进行转换，并支持播放时的暂停和跳转功能；执行暂停功能时，HTTP保持连接，内部停止解析视频数据和音频数据，等待播放接口继续播放时再启动线程进行解析；执行跳转功能时，先清空原有HTTP缓存数据，然后根据指定时间找到附近I帧视频位置及对应同步音频位置，开始解析视频数据和音频数据填入缓存流化成HTTP输出。

2.如权利要求1所述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其特征在于，所述步骤S12还包括在打包过程中加入媒资信息，所述媒资信息中的文字内容通过在描述性xml文件里加入相应字段实现，所述媒资信息中图片内容通过在描述性xml文件里加入图片相对路径实现，所述图片、视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里；所述媒资信息包括导演、演员、影片简介、年份和/或海报图片。

3.如权利要求1所述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其特征在于，所述加密算法为异或加密、DES加密或者AES加密。

4.如权利要求3所述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其特征在于，所述视频数据和音频数据按如下三级加密方式进行设置：

5.如权利要求4所述的基于AVS+视频编码数字电影包的播放方法，其特征在于，所述第一级加密方式对视频使用5个加密密钥，对音频使用1个加密密钥，并在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密；所述第二级加密方式对视频使用1个加密密钥；播放时根据密钥特征字段选用不同密钥进行解密得到明流进行放映。