视频压缩装置以及在线视频播放系统的制作方法

本实用新型实施例涉及在线直播技术领域，尤其涉及一种视频压缩装置以及在线视频播放系统。

背景技术：

在线视频播放技术中，通过摄像机实时进行画面拍摄，再功过网络服务将拍摄的画面内容分发的各个播放节点。下述将具体以在线视频教学为例，对现有技术进行说明。

视频采集使用专业的摄像机，同时在一台PC上配置有第三方制作的采集卡，PC上安装有配合该第三方开发的采集卡授权软件，用于对视频进行第一压缩，以可以考虑到带宽限制的条件下，有效传输给服务器，为此，现有技术中在服务器端要进行二次压缩，以适用于一种码率压缩，再通过CDN节点分发出去。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

(1)使用摄像机来采集视频信息，由于摄像机过于专业，调节参数过多，在教学的视频直播时，摄像机大量的参数显得多余，参数调节起来过于复杂。

(2)服务器端既只按照一种码率进行压缩，无法为了适应不同播放场景或者终端进行不同码率的压缩，比如大屏电视、平板电脑、APP。

(3)由于使用第三方开发的采集卡，为了适用于多种领域，集成了大量的功能，而对于教学视频直播来说，只是使用其中一个功能，其他功能来说，弃而不用，造成浪费，另外，还必须购买匹配的软件授权，再加上一个售价大概四五万元的采集卡，导致系统的成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例所解决的技术问题之一在于提供一种视频压缩装置以及在线视频播放系统，用以克服现有技术中的上述缺陷。

本实用新型实施例提供一种视频压缩装置，其包括：第一主板，所述第一主板包括一处理器，所述处理器包括变字长硬件编码器，所述变字长硬件编码器用于对有效的实时图像按照不同播放请求方的播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括：混合电路，所述混合电路用于对采集的实时图像进行图像帧的冗余处理，并在冗余处理后的图像帧上重新加上时间戳后再重排获得有效的实时图像。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括缓冲器，所述缓冲器用于对摄像头采集的实时图像进行缓存，以进行实时图像的滞后统计进而避免播放所述压缩图像的卡顿。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括量化器，用于对切分处理后的实时图像离散化处理，得到实时图像的视频组。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括离散余弦变换器，用于对所述实时图像的视频组进行二维波转换，以通过二维波叠加的方式对切分后的实时图像进行压缩处理。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括加法器，所述加法器用于对二维波转换后的所述实时图像的视频组与采集的所述实时图像进行比对获得加减图像帧，以生成对应播放码率的压缩图像。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述变字长硬件编码器用于对有效的实时图像按照不同播放请求方的第一播放码率、第二播放码率、第三播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像，所述第一播放码率适用于大屏电视，所述第二播放码率适用于PC，所述第三播放码率适用于第三方应用程序。

本实用新型实施例提供一种视频压缩装置，其包括：第一主板，所述第一主板包括至少第一处理器、第二处理器、第三处理器，第一处理器包括第一变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第一播放码率进行切分以生成对应所述第一播放码率的压缩图像；第二处理器包括第二变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第二播放码率进行切分以生成对应所述第二播放码率的压缩图像；第三处理器均包括第三变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第三播放码率进行切分以生成对应所述第三播放码率的压缩图像。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器、第二处理器、第三处理器均包括一缓冲器，用于对摄像头采集的实时图像进行缓存，以进行实时图像的滞后统计进而避免播放所述压缩图像的卡顿。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器、第二处理器、第三处理器均包括一量化器，用于对切分处理后的实时图像离散化处理，得到实时图像的视频组。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器、第二处理器、第三处理器均包括一离散余弦变换器，用于对所述实时图像的视频组进行二维波转换，以通过二维波叠加的方式对切分后的实时图像进行压缩处理。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器、第二处理器、第三处理器均包括一加法器，用于对二维波转换后的所述实时图像的视频组与采集的所述实时图像进行比对获得加减图像帧，以分别成第一播放码率、第二播放码率、第三播放码率的压缩图像。

本实用新型实施例提供一种在线视频播放系统，其包括：摄像头、上述任一项实施例所述的视频压缩装置、第二主板，摄像头用于对直播的内容进行实时图像采集，并将采集的实时图像发送给项实施例所述的视频压缩装置；

第二主板用于根据各播放请求方在接入请求，将各播放码率的压缩图像进行路由到对应的播放请求方。

由以上技术方案可见，本实用新型实施例中，通过第一主板上的处理器包括的变字长硬件编码器对有效的实时图像按照不同播放请求方的播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像，从而避免了过于专业的摄像机的额使用，以及由单独的一块主板即可对图像进行不同码率的压缩，无需使用集成了大量冗余功能的采集卡，从而提供了一种低成本的在线直播技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一视频压缩装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二视频压缩装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三在线视频播放系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。

下面结合本实用新型实施例附图进一步说明本实用新型实施例具体实现。

图1为本实用新型实施例一视频压缩装置的结构示意图；如图1所示，其包括：第一主板101，所述第一主板101包括一处理器111，所述处理器111包括变字长硬件编码器1111，所述变字长硬件编码器1111用于对有效的实时图像按照不同播放请求方的播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像。

具体地，本实施例中，所述变字长硬件编码器1111用于对有效的实时图像按照不同播放请求方的第一播放码率、第二播放码率、第三播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像，所述第一播放码率适用于大屏电视(比如60寸-100寸)，所述第二播放码率适用于PC，所述第三播放码率适用于第三方应用程序。比如第一播放码率可以为8k，第二播放码率可以为4k，第三播放码率为2k。

需要说明的是，不同播放请求方对应的第一播放码率、第二播放码率和第三播放码率也可以相同，具体参照播放请求放的播放需求而定，详细不再赘述。

上述变字长硬件编码器的结构具体可以包括若干个半导体器件如三极管，若干个三极管形成移位器，从而对有效的实时图像按照不同播放请求方的播放码率分别进行切分以生成对应播放码率的压缩图像。

进一步地，本实施例中，所述处理器111还包括：混合电路1112，所述混合电路用于对采集的实时图像进行图像帧的冗余处理，并在冗余处理后的图像帧上重新加上时间戳后再重排获得有效的实时图像。

具体地，混合电路1112可以通过CMOS场效应管来搭建，详细不再赘述。

进一步地，本实施例中，所述处理器111还包括缓冲器1113，所述缓冲器用于对摄像头采集的实时图像进行缓存，以进行实时图像的滞后统计进而避免播放所述压缩图像的卡顿。

本实施例中，缓冲器1113可以包括多个二极管、三极管，以及电源构成，详细不再赘述。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括量化器1114，用于对切分处理后的实时图像离散化处理，得到实时图像的视频组。

本实施例中，量化器是一种基于多值逻辑(MVL)的电路，以四值数值量化器为例,电路由六个RTD与一个HEMT构成,六个RTD(RTD1～RTD6)相互串联,HEMT的源漏极与其中三个(RTD1,RTD2,RTD3)相并联.加在HEMT栅上的电压VIN可以调节HEMT的源漏电流,也就可以调节HEMT与RTD并联的总电流,即RTD1,RTD2,RTD3的有效峰值电流受加在HEMT栅上的电压VIN所调制.RTD4,RTD5与RTD6的峰值电流不受VIN的影响.整个电路由振荡时钟信号VCLOCK驱动.随着VCLOCK的增加,RTD依次完成由低阻导通态到高阻关断态的转变.转换次序是按照峰值电流越小的RTD,越先实现状态的转换完成的.在实际电路应用中,VCLOCK高电平的选择要求是使六个RTD中的三个完成从低阻态到高阻态的转变。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括离散余弦变换器1115，用于对所述实时图像的视频组进行二维波转换，以通过二维波叠加的方式对切分后的实时图像进行压缩处理。

具体地，离散余弦变换器在结构上可以包括输入存储器和输出存储器，用于缓冲需要处理的实时图像的寄存器表，用于实时图像转置处理的解复用器、第一复用器、第二复用器，用于控制实时图像处理流程的控制单元，用于产生时钟信号的时钟模块，以及离散余弦变换/逆离散余弦变换单元，输入存储器、第一复用器、寄存器表、解复用器、离散余弦变换/逆离散余弦变换单元、第二复用器、输出存储器依次连接；所述离散余弦变换/逆离散余弦变换单元包括寄存器、对寄存器的实时图像进行一次和或差运算的第一和差运算单元、对寄存器的实时图像进行移位后依次进行两次和或差运算的第二和差运算单元，第一和差运算单元、第二和差运算单元的输入端、输出端均与寄存器相连接，寄存器还分别与解复用器、第二复用器相连接。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述处理器还包括加法器1116，所述加法器用于对二维波转换后的所述实时图像的视频组与采集的所述实时图像进行比对获得加减图像帧，以生成对应播放码率的压缩图像。

本实施例中，加法器可以是串行进位加法器(Carry Ripple Adder，CRA)、进位跳跃加法器(cany skip Adder，CKA)，以及较高速度的进位选择加法器(carry select Adder，CSA)、超前进位加法器(CLA)和并行前缀加法器(Parallel Prcfix Adder)中的任意一种。上述加法器的实现可以通过多路复用器以及相关的开关器件组成，详细不再赘述。

与现有技术的在线教学直播相比，本实施例中，在第一主板侧将采集的实时图像一次性压缩成可直接在不同播放请求放上播放的视频，而非现有技术中由服务器进行压缩，从而减小播放时的延迟。据统计，现有技术中从直播点到学生端大致有7秒的延迟，而本专利大致有3秒左右延迟，延迟时间大大降低。

图2为本实用新型实施例二视频压缩装置的结构示意图；如图2所示，其包括：第一主板101，所述第一主板101包括至少第一处理器1117、第二处理器1118、第三处理器1119，第一处理器1117包括第一变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第一播放码率进行切分以生成对应所述第一播放码率的压缩图像；第二处理器1118包括第二变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第二播放码率进行切分以生成对应所述第二播放码率的压缩图像；第三处理器1119包括第三变字长硬件编码器，用于对有效的实时图像按照播放请求方的第三播放码率进行切分以生成对应所述第三播放码率的压缩图像。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器1117、第二处理器1118、第三处理器1119均包括一缓冲器，用于对摄像头采集的实时图像进行缓存，以进行实时图像的滞后统计进而避免播放所述压缩图像的卡顿。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器1117、第二处理器1118、第三处理器1119均包括一量化器，用于对切分处理后的实时图像离散化处理，得到实时图像的视频组。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器1117、第二处理器1118、第三处理器1119均包括一离散余弦变换器，用于对所述实时图像的视频组进行二维波转换，以通过二维波叠加的方式对切分后的实时图像进行压缩处理。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述第一处理器1117、第二处理器1118、第三处理器1119均包括一加法器，用于对二维波转换后的所述实时图像的视频组与采集的所述实时图像进行比对获得加减图像帧，以分别成第一播放码率、第二播放码率、第三播放码率的压缩图像。

本实施例中，有关变字长硬件编码器、缓冲器、量化器、离散余弦变换器、加法器的详细介绍可参见上述图1的记载，详细不再赘述。

图3为本实用新型实施例三在线视频播放系统的结构示意图；如图3所示，其包括：摄像头301、上述任一项实施例所述的视频压缩装置100、第二主板302，摄像头用于对直播的内容进行实时图像采集，并将采集的实时图像发送给项实施例所述的视频压缩装置；第二主板302用于根据各播放请求方在接入请求，将各播放码率的压缩图像进行路由到对应的播放请求方。

本实施例中，由于时采用摄像头，而非功能复杂但并不适用于教学资源录制的摄像机，参数调制较为简单，成本较低。摄像头可以是数字摄像头或者模拟摄像头，如果是数字摄像头，则将模拟视频信号转换成数字信号，进发送给第一主板。

本实施例中，播放请求方可以为大屏电视、PC、第三方应用程序APP。第二主板在接收到播放请求方的请求时，对其进行解析，从中获得在线直播教学资源的地址，即源地址，以及目的地址，从而从具有播放资源的直播点中去获取对应的在线直播教学资源，并将在线直播教学资源对应的压缩视频经过解压处理后路由到对应目的地址指向的播放请求方。

本领域的技术人员应明白，本实用新型实施例的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本实用新型实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型实施例是参照根据本实用新型实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型实施例也意图包含这些改动和变型在内。