CN110022297B - 一种高清视频直播*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高清视频直播***，所述***包括：视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块以及***管理模块；所述视频采集模块用于采集高清视频原始图像流，将采集的高清视频原始图像预处理后发送至HEVC压缩编码模块或直接输出至LCD显示屏；所述HEVC压缩编码模块对高清视频图像流进行压缩编码后发送至RTP协议封装推流模块；所述RTP协议封装推流模块对视频裸流打包封装后输出到多网络传输模块；所述多网络传输模块根据目的地址和端口对RTP包数据进行分片和组包后发送给目的主机。本发明基于HI3519芯片的设计，提高了***对输入源分辨率的兼容性，同时基于开源视频设计的多网络传输模块提高了***的网络适应性。

Description

一种高清视频直播***
技术领域
本发明涉及视频直播领域，更具体地，涉及一种高清视频直播***。
背景技术
随着网络时代的告诉发展，人们获取信息的途径更加趋于即时性，尤其对直播的需求日益旺盛。传统广播级直播设备结构复杂、设备搭建困难，对使用者专业性要求过高。而传统手机直播由于清晰度低，稳定性不足，无法接入高清摄影设备等缺陷，导致其无法胜任对直播清晰度高和稳定性要求严的场景。因此，一种易于携带，非专业性用户易使用，而且可适应各种场景的高清视频直播***亟待研发。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中视频直播设备对输入源分辨率的兼容性低，设备适应性不强的缺陷，提供一种高清视频直播***。
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种高清视频直播***，所述***包括：视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块、***管理模块；
所述视频采集模块用于从前端摄像头获取高清视频原始图像流，对采集的高清视频原始图像进行尺寸预处理和降噪预处理，将预处理后的高清视频图像流输入至HEVC压缩编码模块或直接输出至LCD显示屏；
所述HEVC压缩编码模块根据预设的编码参数对接收到的高清视频图像流进行HEVC压缩编码，并将压缩编码得到的视频裸流输入至RTP协议封装推流模块；
所述RTP协议封装推流模块用于读取视频裸流，分析视频参数进行RTP协议格式打包封装，并将打包封装后的RTP包数据输出到多网络传输模块；
所述多网络传输模块根据目的地址和端口对RTP包数据进行UDP/IP网络协议分片和组包，通过各网卡将分片组包的RTP包发送给互联网内的目的主机；
所述用户交互模块用于用户通过显示屏界面进行参数配置和直播命令操作；
所述***管理模块用于对所述的视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块进行监控管理。
进一步地，所述的尺寸预处理包括对采集的高清视频原始图像进行裁剪和缩放。通过对采集的高清视频原始图像进行缩放裁剪使其符合预设的参数。
进一步地，所述HEVC压缩编码模块基于HIS5119芯片和媒体处理平台MPP进行设计，所述媒体处理平台包括有：视频输入单元、视频处理单元、视频编码单元、视频输出单元；所述高清视频直播在进行采集编码之前，将对媒体处理平台MPP子单元进行通道绑定，所述通道绑定是通过数据接收者绑定数据源建立媒体处理平台MPP各子单元之间的关联关系，所述通道绑定后，数据源生成的数据将自动发送给接收者。
进一步地，所述通道绑定具体包括：视频处理单元绑定视频输入单元，视频处理单元从视频输入单元接收数据；视频编码单元绑定视频处理单元，视频编码单元从视频处理单元接收数据；
所述HEVC压缩编码模块处理过程包括：视频输入单元用于接收视频采集模块输出的高清视频图像，视频处理单元用于对接收的高清视频图像内容中的遮挡和覆盖进行处理，视频编码单元对处理后的视频图像进行图像编码，视频输出单元输出视频裸流。
进一步地，所述视频编码单元包括编码通道子模块和编码协议子模块。
进一步地，所述RTP协议封装推流模块从高清视频直播***的缓冲区读入的视频裸流数据进入了RTP协议封装推流模块内部数据缓冲队列，将视频裸流按照时间戳与帧类型信息，通过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息，将写入视频封装信息的视频流数据输入到RTP/RTCPProtocol模块进行头部封装，将头部封装后的视频流数据传递到UDP/IPProtocol模块，进行UDP/IP协议封装，最后通过网卡将最终封装完毕的视频流数据发送到互联网。
进一步地，所述多网络传输模块通过修改开源FFmpeg视频库,实现基于原始套接字的多网卡链路聚合，具体过程为：通过自定义FFmpeg的URLProtocol协议，修改FFmpeg底层网络传输的方式，将普通套接字改成原始套接字，使得高清视频直播***能够选定每一帧视频数据发送所经过的网卡，并配合快速动态网卡切换算法，实现在设定时间内多网络聚合的功能。
进一步地，所述多网络聚合的过程为：经过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息后的视频流数据传输至多网络传输模块，所述多网络传输模块即FFmpeg内部的protocol协议内，通过修改FFmpeg内部的protocol协议增加自定义的类UDP协议模块，通过自定义的类UDP协议模块对将头部封装后的视频流数据进行UDP/IP协议封装得到待发送视频流报文数据，发送函数在发送最终的视频流报文数据时通过***当前可用网卡数组选择合适的网卡将所述待发送视频流报文数据发送至互联网；
所述多网络传输模块对每一个待发送的视频流报文数据包均进行网卡的路由选择，高清视频直播***根据可用网卡的状态进行网卡的切换，每个待发送的视频流报文数据包都经过给定的网卡出口进行传输，同一条视频流被分配到不同网络下，每一条视频流根据相同的UDP/IP地址，最终各视频流报文数据包按照互联网中正确的网络路由汇聚至目的主机，视频流的收流终端根据视频流报文数据包中的序列号进行缓冲与排序，复原一条有序视频序列流，将视频序列流解码并显示。
进一步地，所述可用网卡数组有高清视频直播***创建于实时维护，当有新网络注册时，将新网络加入可用网卡数组，当网络失去连接时，将网络从可用网卡数组中删除。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过采用基于HI3519芯片的设计，提高了直播***对输入源的分辨率的兼容性，同时本发明基于开源视频设计的多网络传输模块提高了***的网络适应性。
附图说明
图1为直播***架构示意图。
图2为视频采集模块功能模型示意图。
图3为视频编码模块功能模型示意图。
图4为RTP协议封装模型示意图。
图5为多网络传输模块功能模型示意图。
图6为MPP内部处理流程图。
图7为直播***编码模块核心流程图。
图8为编码模块处理流程图。
图9为FFmpeg处理主要流程图。
图10为多链路选择示意图。
图11为FFmpeg内部协议封装流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明是基于海思HI3519SOC，采用Linux操作***，对采集的高清视频进行新一代高效HEVC压缩编码，并基于FFmpeg开源视频库的实时流媒体传输控制协议RTP/RTCP封装，然后通过Wi-Fi网络、有线Ethernet网络以及三种不同运营商的4G网络传输到互联网，以实现多网络下低时延直播高清视频的功能的高清视频直播***。本发明所述的一种高清视频直播***具体包括：视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块以及***管理模块；
如图2所示所述视频采集模块用于从前端摄像头获取高清视频原始图像流，根据预设的参数对采集的高清视频原始图像进行尺寸预处理和降噪预处理，所述的尺寸预处理包括对采集的高清视频原始图像进行裁剪和缩放。通过对采集的高清视频原始图像进行缩放裁剪使其符合预设的参数。
将预处理后的高清视频图像流输入至HEVC压缩编码模块或直接输出至LCD显示屏；
所述HEVC压缩编码模块根据预设的编码参数对接收到的高清视频图像流进行HEVC压缩编码，并将压缩编码得到的视频裸流输入至RTP协议封装推流模块；如图3所示。
所述RTP协议封装推流模块用于读取视频裸流，分析视频参数进行RTP协议格式打包封装，并将打包封装后的RTP包数据输出到多网络传输模块；
如图4所示，所述多网络传输模块采用Linux-socket套接字，根据目的地址和端口对RTP包数据进行UDP/IP网络协议分片和组包，通过各网卡将分片组包的RTP包发送给互联网内的目的主机；
如图5所示，用户交互模块用于用户通过显示屏界面进行参数配置和直播命令操作；
所述***管理模块用于对所述的视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块进行监控管理。
本实施例所述HEVC压缩编码模块基于HIS5119芯片和媒体处理平台MPP进行设计，如图6所示为媒体处理平台MPP的内部处理流程，所述媒体处理平台MPP包括有：视频输入单元(VI)、视频处理单元(VPSS)、视频编码单元(VENC)、视频输出单元(VO)；所述高清视频直播在进行采集编码之前，将对媒体处理平台MPP子单元进行通道绑定，所述通道绑定是通过数据接收者绑定数据源建立媒体处理平台MPP各子单元之间的关联关系，所述通道绑定后，数据源生成的数据将自动发送给接收者。
所述通道绑定具体包括：视频处理单元绑定视频输入单元，视频处理单元从视频输入单元接收数据；视频编码单元绑定视频处理单元，视频编码单元从视频处理单元接收数据；
所述HEVC压缩编码模块处理过程包括：如图7所示，视频采集输入由HI3519的视频输入单元的ITU-RBT1120接口接收视频数据接收视频采集模块输出的高清视频图像，视频处理单元用于对接收的高清视频图像内容中的遮挡和覆盖进行裁剪和缩放处理然后输出至视频编码单元；所述视频编码单元包括编码通道子模块和编码协议子模块，如图8所示，处于待命的高清视频直播***接收到编码指令，视频编码单元从显示屏获取根据用户给定的视频编码参数，视频编码单元调整编码属性与配置，对处理后的视频图像进行图像编码，视频输出单元输出视频裸流。
本发明中RTP协议封装推流模块和多网络传输模块均包含在基于FFmpeg的流媒体传输模块，所述RTP协议封装推流模块从高清视频直播***的缓冲区读入的视频裸流数据进入了RTP协议封装推流模块内部数据缓冲队列，将视频裸流按照时间戳与帧类型信息，通过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息，将写入视频封装信息的视频流数据输入到RTP/RTCPProtocol模块进行头部封装，将头部封装后的视频流数据传递到UDP/IPProtocol模块，进行UDP/IP协议封装，最后通过网卡将最终封装完毕的视频流数据发送到互联网。
如图9所示。RTP协议的封装本质就是根据视频流的信息对RTP标准定义的头部进行赋值生成。主要为RTP负载类型、视频帧的时间戳、序列号等信息的填充。RTP本身只传输视频流，不对视频流其进行控制，控制由RTCP协议进行，高清视频直播***周期性的发送RTCP报文，根据配置的不同，其通常只占据传输带宽的5％，RTCP的主要功能是为应用程序提供会话质量或者广播性能质量的信息。每个RTCP报文负载的不是视频数据，而是通信双方的链路统计信息。这些信息包括发送的信息包数目、丢失的信息包数目和信息包的抖动等情况，反映了当前的网络的状况。RTP/RTCP协议的封装属于FFmpeg中复用器muxer的一部分，其以按照标准的官方文档实现好了算法，本发明直接使用了FFmpeg的接口。
如图10所示，所述多网络传输模块通过修改开源FFmpeg视频库,实现基于原始套接字的多网卡链路聚合，具体过程为：通过自定义FFmpeg的URLProtocol协议，修改FFmpeg底层网络传输的方式，将普通套接字改成原始套接字，使得高清视频直播***能够选定每一帧视频数据发送所经过的网卡，并配合快速动态网卡切换算法，实现在设定时间内多网络聚合的功能。
所述多网络聚合的具体过程为：经过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息后的视频流数据传输至多网络传输模块，所述多网络传输模块即FFmpeg内部的protocol协议内，通过修改FFmpeg内部的protocol协议增加自定义的类UDP协议模块，通过自定义的类UDP协议模块对将头部封装后的视频流数据进行UDP/IP协议封装得到待发送视频流报文数据，发送函数在发送最终的视频流报文数据时通过***当前可用网卡数组选择合适的网卡将所述待发送视频流报文数据发送至互联网；
所述多网络传输模块对每一个待发送的视频流报文数据包均进行网卡的路由选择，高清视频直播***根据可用网卡的状态进行网卡的切换，如图11所示所述可用网卡数组有高清视频直播***创建于实时维护，当有新网络注册时，将新网络加入可用网卡数组，当网络失去连接时，将网络从可用网卡数组中删除。
每个待发送的视频流报文数据包都经过给定的网卡出口进行传输，同一条视频流被分配到不同网络下，每一条视频流根据相同的UDP/IP地址，最终各视频流报文数据包按照互联网中正确的网络路由汇聚至目的主机，视频流的收流终端根据视频流报文数据包中的序列号进行缓冲与排序，复原一条有序视频序列流，将视频序列流解码并显示。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高清视频直播***，其特征在于，所述***包括：视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块、***管理模块；
所述视频采集模块用于从前端摄像头获取高清视频原始图像流，对采集的高清视频原始图像进行尺寸预处理和降噪预处理，将预处理后的高清视频图像流输入至HEVC压缩编码模块或直接输出至LCD显示屏；
所述HEVC压缩编码模块根据预设的编码参数对接收到的高清视频图像流进行HEVC压缩编码，并将压缩编码得到的视频裸流输入至RTP协议封装推流模块，所述HEVC压缩编码模块基于HIS5119芯片和媒体处理平台MPP进行设计，所述媒体处理平台包括有：视频输入单元、视频处理单元、视频编码单元、视频输出单元；所述高清视频直播在进行采集编码之前，将对媒体处理平台MPP子单元进行通道绑定，所述通道绑定是通过数据接收者绑定数据源建立媒体处理平台MPP各子单元之间的关联关系，所述通道绑定后，数据源生成的数据将自动发送给接收者；
所述通道绑定具体包括：视频处理单元绑定视频输入单元，视频处理单元从视频输入单元接收数据；视频编码单元绑定视频处理单元，视频编码单元从视频处理单元接收数据；
所述HEVC压缩编码模块处理过程包括：视频输入单元用于接收视频采集模块输出的高清视频图像，视频处理单元用于对接收的高清视频图像内容中的遮挡和覆盖进行处理，视频编码单元对处理后的视频图像进行图像编码，视频输出单元输出视频裸流；
所述RTP协议封装推流模块用于读取视频裸流，分析视频参数进行RTP协议格式打包封装，并将打包封装后的RTP包数据输出到多网络传输模块；
所述多网络传输模块根据目的地址和端口对RTP包数据进行UDP/IP网络协议分片和组包，通过各网卡将分片组包的RTP包发送给互联网内的目的主机；
所述用户交互模块用于用户通过显示屏界面进行参数配置和直播命令操作；
所述***管理模块用于对所述的视频采集模块、HEVC压缩编码模块、RTP协议封装推流模块、多网络传输模块、用户交互模块进行监控管理。
2.根据权利要求1所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述的尺寸预处理包括对采集的高清视频原始图像进行裁剪和缩放。
3.根据权利要求1所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述视频编码单元包括编码通道子模块和编码协议子模块。
4.根据权利要求1所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述RTP协议封装推流模块从高清视频直播***的缓冲区读入的视频裸流数据进入了RTP协议封装推流模块内部数据缓冲队列，将视频裸流按照时间戳与帧类型信息，通过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息，将写入视频封装信息的视频流数据输入到RTP/RTCPProtocol模块进行头部封装，将头部封装后的视频流数据传递到UDP/IP Protocol模块，进行UDP/IP协议封装，最后通过网卡将最终封装完毕的视频流数据发送到互联网。
5.根据权利要求4所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述多网络传输模块通过修改开源FFmpeg视频库,实现基于原始套接字的多网卡链路聚合，具体过程为：通过自定义FFmpeg的URLProtocol协议，修改FFmpeg底层网络传输的方式，将普通套接字改成原始套接字，使得高清视频直播***能够选定每一帧视频数据发送所经过的网卡，并配合快速动态网卡切换算法，实现在设定时间内多网络聚合的功能。
6.根据权利要求5所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述多网络聚合的过程为：经过RTP/RTCP复用器Muxer写入视频封装信息后的视频流数据传输至多网络传输模块，所述多网络传输模块即FFmpeg内部的protocol协议内，通过修改FFmpeg内部的protocol协议增加自定义的类UDP协议模块，通过自定义的类UDP协议模块对将头部封装后的视频流数据进行UDP/IP协议封装得到待发送视频流报文数据，发送函数在发送最终的视频流报文数据时通过***当前可用网卡数组选择合适的网卡将所述待发送视频流报文数据发送至互联网；
所述多网络传输模块对每一个待发送的视频流报文数据包均进行网卡的路由选择，高清视频直播***根据可用网卡的状态进行网卡的切换，每个待发送的视频流报文数据包都经过给定的网卡出口进行传输，同一条视频流被分配到不同网络下，每一条视频流根据相同的UDP/IP地址，最终各视频流报文数据包按照互联网中正确的网络路由汇聚至目的主机，视频流的收流终端根据视频流报文数据包中的序列号进行缓冲与排序，复原一条有序视频序列流，将视频序列流解码并显示。
7.根据权利要求6所述的一种高清视频直播***，其特征在于，所述可用网卡数组有高清视频直播***创建于实时维护，当有新网络注册时，将新网络加入可用网卡数组，当网络失去连接时，将网络从可用网卡数组中删除。
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