本发明属于视频数据传输技术领域，具体的说是涉及一种基于有线电视网 络的视频数据传输方法、云VR系统实现方法以及云VR系统。
背景技术：
VR(虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的 技术，其利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态 视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。具体的VR系统一般是通过 利用高性能计算机、VR应用、VR头显设备以及VR操控设备实现，在运行VR应 用时通过VR操控设备进行VR应用的控制，并通过VR头显给用户；其中，所述 VR头显，是一种头戴式显示设备，能够将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导 用户产生一种身在虚拟环境中的感觉；其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右 眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感；具体过程为： VR系统利用高性能计算机实现VR应用的运行，并通过HDMI接口将运行产生的 VR画面展现在VR头显设备上；使用者通过操作VR操控设备，向VR应用发出操 作指令，实现与VR应用互动，通常VR操控设备通过USB接口连接高性能计算 机。
但是上述系统尚存在下述不足之处：
1.当使用上述VR系统时，每个VR使用者都需要配置一台高性能计算机和 VR头显设备以及VR操控设备；但是通常高性能计算机的价格比较昂贵且笨重， 使得使用者运行VR应用的成本较高，使用环境受到限制。
2.当使用上述VR系统时，每个VR使用者都需要维护一台VR应用运行环境， 这就要求VR使用者有较高的it维护能力，进而提高了VR使用者使用门槛。
3.当使用上述VR系统时，每个VR使用者都需要通过网络或线下渠道获取 VR应用，通常VR应用都比较大，下载过程漫长，例如5GB、10GB、20GB，使用 者无法满足用户所见即所得的用户体验。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种基于有线电视网络的视频数据传输方法、云VR 系统实现方法以及云VR系统，以解决背景技术中所述的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种基于有线电视网络的视频数据传输方法，其特征在于，包括：
获取在VR应用运行环境下的VR应用画面数据，其中，所述VR应用运行环 境部署于云端服务器中，用于运行所述VR应用并获取画面数据，将画面数据编 码成视频码流数据后通过下行有线电视网络发送；
将所述视频码流数据转换成射频信号数据流；
解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数据并显示；
采集并发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动信息是用户在当 前所显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；
采集并发送用户控制信息，其中，所述用户控制信息是用户对云端服务器 中VR应用的操作指令；
通过双向有线电视网络向云端服务器发送用户头部运动信息以及用户控制 信息所对应的数据流；
解调所述数据流并发送至云端服务器中；
解析出操作指令并生成新的VR应用画面数据。
进一步的，
所述下行有线电视网络包括但不限于单向下行有线电视网络以及双向通道 有线电视网络即有线电视网络的EOC通道中的任意一种。
进一步的，
解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数据并显示的过程包括：
用户侧的本地端接收所述射频信号数据流后解码生成连续的VR画面数据并 通过VR头显设备进行显示。
进一步的，
所述用户头部运动信息与所述用户控制信息的发送过程均包括：用户侧的 本地端接收到用户头部运动信息和或所述用户控制信息后，基于多个回传通道 向云端服务器发送，其中，所述回传通道用于在所述有线电视网络上创建所述 本地端与云端服务器所对应的数据传输通道。
进一步的，
所述回传通道为USB回传通道，所述USB回传通道创建过程包括：
本地端将所述用户头部运动信息与所述用户控制信息发送至双向有线电视 网络传输用户侧所对应的EOC终端；
EOC终端将本地端发来的数据流调制为射频信号数据流发送至EOC局端；
EOC局端解调射频信号数据流后将得到数据信息发送至云端服务器，所述云 端服务器用于基于虚拟USB技术创建对应的虚拟USB设备以基于解析出的操作 指令作用于VR应用，并生成新的VR应用画面数据。
一种基于有线电视网络的云VR系统，其特征在于，包括：
云VR应用模块，其具有VR应用运行环境，其中，所述VR应用运行环境部 署于云端服务器中，用于运行VR应用画面数据并编码成视频码流数据后通过下 行有线电视网络发送；
IPQAM，其用于将所述视频码流数据转换成射频信号数据流；
用户侧的本地端，其用于解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数 据以及发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动信息是用户在当前所 显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；
VR头显设备，用于显示所述VR画面数据并采集用户头部运动信息；
用户侧的操控设备，其用于采集并发送用户控制信息，其中，所述用户控 制信息是用户对云端服务器中VR应用的操作指令；
有线电视网络，其具有下行有线电视网络以及向云端服务器发送用户头部 运动信息以及用户控制信息所对应的数据流的双向通道有线电视网络；其中所 述双向通道有线电视网络具有多个回传通道以向云端服务器发送数据，其中， 所述回传通道用于在所述有线电视网络上创建所述本地端与云端服务器所对应 的数据传输通道；
云端服务器，用于自有线电视网络的EOC端所解调的数据流中解析出操作 指令并生成新的VR应用画面数据。
进一步的，
所述下行有线电视网络包括但不限于单向下行有线电视网络以及双向通道 有线电视网络即有线电视网络的EOC通道中的任意一种。
进一步的，
所述回传通道为USB回传通道，所述USB回传通道创建过程包括：
本地端将所述用户头部运动信息与所述用户控制信息发送至双向有线电视 网络传输用户侧所对应的EOC终端；
EOC终端将本地端发来的数据流调制为射频信号数据流发送至EOC局端
EOC局端解调射频信号数据流后将得到数据信息发送至云端服务器，所述云 端服务器用于基于虚拟USB技术创建对应的虚拟USB设备以基于解析出的操作 指令作用于VR应用，并生成新的VR应用画面数据。
进一步的，
所述用户侧的本地端是指有线电视网络中的机顶盒，其通过预装的程序接 收所述射频信号中的视频数据流，并将视频数据流进行解码后送至VR头显进行 显示；所述机顶盒从VR头显实时获得头部运动信息，并通过所在的有线电视网 络发送到云端；所述机顶盒还与用户侧的操控设备通信以通过所在的有线电视 网络发送用户控制信息。
一种基于有线电视网络的云VR系统实现方法，其特征在于，包括：
在云端部署云VR应用模块，所述云VR应用模块具有VR应用运行环境，其 中，所述VR应用运行环境部署于云端服务器中，用于运行VR应用画面数据并 编码成视频码流数据后通过下行有线电视网络发送；通过IPQAM将所述视频码 流数据转换成射频信号数据流；
通过有线电视网络中的机顶盒接收并解码所述射频信号中的视频数据流以 获得当前的VR画面数据以及发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动 信息是用户在当前所显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；所述有线电 视网络其具有下行有线电视网络以及向云端服务器发送用户头部运动信息以及 用户控制信息所对应的数据流的双向通道有线电视网络；其中所述双向通道有 线电视网络具有多个回传通道以向云端服务器发送数据，其中，所述回传通道 用于在所述有线电视网络上创建所述本地端与云端服务器所对应的数据传输通 道；
用户利用VR头显设备显示所述VR画面数据并采集用户头部运动信息；同 时采集用户侧外设即用户侧的操控设备的用户控制信息并发送至云端，其中， 所述用户控制信息是用户对云端服务器中VR应用的操作指令；
利用云端服务器自有线电视网络的EOC端所解调的数据流中解析出操作指 令并生成新的VR应用画面数据以更新所述VR应用运行环境中的VR应用画面数 据。
进一步的，
所述有线电视网络中的机顶盒，其通过预装的程序接收所述射频信号中的 视频数据流，并视频数据流进行解码送至VR头显进行显示；所述机顶盒从VR 头显实时获得头部运动信息，并通过所在的有线电视网络发送到云端；所述机 顶盒还与用户侧的操控设备通信以通过所在的有线电视网络发送用户控制信 息。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于云计算的模式实现云端VR应用运行并在终端进行VR画面展示 的方案，具体的，其利用广电有线电视网络能够提供低成本的单向大带宽传输 能力的特点实现实时VR画面的下行传输；利用双向有线电视网络的数据传输能 力实现控制信息的回传，实现VR应用的控制，解决了用户必须购买高性能计算 机、维护VR运行环境、下载VR游戏才能使用VR应用的问题，降低用户使用VR 业务的门槛。
附图说明
图1为本发明所述对应的基于有线电视网络的视频数据传输方法步骤流程 图；
图2为本发明所述对应的基于有线电视网络的云VR系统结构示意例图；
图3为本发明所述机顶盒时延优化方法的示例图。
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，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
目前VR(虚拟现实)技术所存在的3大门槛：a、价格门槛，说到VR技 术就不得不说到价格，通常一套体验良好的VR设备由VR头显、VR计算机组 成，而目前市场上最为优秀的VR设备是HTC Vive售价7000元左右，Oculus rift通过各种渠道进入国内基本上也要4000-5000元，但是比如HTC Vive和 Oculus rift还需要配置一台10000元左右的计算机作为运行VR的运算单元，因 此配置一套不错的VR设备，消费者要花费14000-17000元的代价，高昂的价格 就把很多喜欢新鲜事物的消费者挡在了门外；b、使用复杂度门槛，VR的火爆 对很多老百姓而言可以说“突如其来”，VR并没有给用户，甚至是开发者很 多适应和培育时间；用户拿到VR设备后，并不能像普通数码设备一样插上就 用，反而需要用户花了近一周才正常用起来自己的设备；相对复杂的设备连 接，对硬件设备、操作系统、平台软件以及与VR应用匹配的要求都超出了用 户的预期，使得很多用户对VR设备敬而远之；c、内容门槛，VR的发展使得 用户有机会领略到VR的风采，但是用户获取VR内容的代价和烦恼也是很多。 首先，VR设备和内容分发体系是紧密绑定的，HTC的设备无法运行Oculus体 系的内容，同理，Oculus的设备也同样只能玩适配自己的VR游戏，这导致内 容提供商为了适配多个VR体系付出更多的工作；其次，内容渠道单一，用户不 得不从SteamVR、HTC VivePort、Oculus Home等仅有的几个内容平台获取内 容，价格和下载时间都无法保证良好的用户体验；动辄十几个G，甚至几十个G 的VR游戏，使得用户需要下载一两天才能完成游戏，往往游戏下好了，兴趣 也没有了。同时，VR用户数量的不足，无法支持VR内容的成本回收，使得 VR内容开发陷入一个死循环，也导致内容提供商不愿意投入大量资源开发VR 精品内容。
为了解决上述问题，申请人发现可以基于有线电视网络创建云VR技术方 案，其基于云计算的模式实现云端VR应用运行，终端VR画面展示，在本方案 中，利用广电有线网络能够提供低成本的单向大带宽传输能力的特点实现实时 VR画面的下行传输；利用双向有线网络的数据传输能力实现控制信息的回 传，实现VR应用的控制，解决了用户必须购买高性能计算机、维护VR运行环 境、下载VR游戏才能使用VR应用的问题，降低用户使用VR业务的门槛。之 所以利用有线电视网络实现上述目的，是因为有线电视网络是利用有线电视铺 设的同轴电缆进行数据信号传递的网络。有线电视网络的优势在于广播传输模 式，也就是利用IPQAM设备实现将IP网络传输的视频转为射频数据，由广播 源以单向、大带宽的方式下发视频数据至终端。近年来，基于广电有线网络的 双向传输技术已经成熟，例如EOC、CMTS等方式。基于双向网络既能够提供 互联网宽带业务，也可以实现面向VOD业务的点播信息的数据通信，配合单向 大带宽传输视频的特点提供适合广电运营商的特色业务。由于有线网络大量传 输视频的特性和长期延续的单向数据传输技术体系，导致广电有线网络维持了 单向下行和双向这两个物理网络共存的特点，而下行网络带宽很大，单向传输 大数据量的视频内容具有很大的优势，而双向网络带宽受限，相对于电信运营 商而言网络品质略逊。
基于上述原理，本发明的实施例提供了一种基于有线电视网络的视频数据 传输方法、云VR系统实现方法以及云VR系统，以解决背景技术中所述的问题。
如图1所示的一种基于有线电视网络的视频数据传输方法，其特征在于， 包括：
获取在VR应用运行环境下的VR应用画面数据，其中，所述VR应用运行环 境部署于云端服务器中，用于运行所述VR应用并获取画面数据，将画面数据编 码成视频码流数据后通过下行有线电视网络发送；将所述视频码流数据转换成 射频信号数据流；解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数据并显示； 采集并发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动信息是用户在当前所 显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；采集并发送用户控制信息，其中， 所述用户控制信息是用户对云端服务器中VR应用的操作指令；通过双向有线电 视网络向云端服务器发送用户头部运动信息以及用户控制信息所对应的数据 流；解调所述数据流并发送至云端服务器中；解析出操作指令并生成新的VR应 用画面数据。
进一步的，所述下行有线电视网络包括但不限于单向下行有线电视网络以 及双向通道有线电视网络即有线电视网络的EOC通道中的任意一种。优选采用 单向下行有线电视网络，但是根据有线网络传输的特点，也可以采用有线电视 网络的双向通道(EoC通道)实现VR画面视频的下行和操控指令的上行，不过 由于有线网络通常建设双向网络时，所提供的带宽不大，无法承载大规模用户 运营需求，因此采用有线网络的双向通道实现云VR支撑的方式在理论上是可行 的，但是投入现实的运营生产活动还是处于进一步研发阶段。
进一步的，解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数据并显示的过 程包括：用户侧的本地端接收所述射频信号数据流后解码生成连续的VR画面数 据并通过VR头显设备进行显示。
进一步的，所述用户头部运动信息与所述用户控制信息的发送过程包括： 用户侧的本地端接收到用户头部运动信息和或所述用户控制信息后，基于多个 回传通道向云端服务器发送，其中，所述回传通道用于在所述有线电视网络上 创建所述本地端与云端服务器所对应的数据传输通道。
进一步的，所述回传通道为USB回传通道，所述USB回传通道创建过程包 括：本地端将所述用户头部运动信息与所述用户控制信息发送至双向有线电视 网络传输用户侧所对应的EOC终端；EOC终端将本地端发来的数据流调制为射频 信号数据流发送至EOC局端；EOC局端解调射频信号数据流后将得到数据信息发 送至云端服务器，所述云端服务器用于基于虚拟USB技术创建对应的虚拟USB 设备以基于解析出的操作指令作用于VR应用，并生成新的VR应用画面数据。
本发明还要一种基于有线电视网络的云VR系统，其特征在于，包括：
云VR应用模块，其具有VR应用运行环境，其中，所述VR应用运行环境部 署于云端服务器中，用于运行VR应用画面数据并编码成视频码流数据后通过下 行有线电视网络发送；
IPQAM，其用于将所述视频码流数据转换成射频信号数据流；
用户侧的本地端，其用于解码所述射频信号数据流以获得当前的VR画面数 据以及发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动信息是用户在当前所 显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；
VR头显设备，用于显示所述VR画面数据并采集用户头部运动信息；
用户侧的操控设备，其用于采集并发送用户控制信息，其中，所述用户控 制信息是用户对云端服务器中VR应用的操作指令；
有线电视网络，其具有下行有线电视网络以及向云端服务器发送用户头部 运动信息以及用户控制信息所对应的数据流的双向通道有线电视网络；其中所 述双向通道有线电视网络具有多个回传通道以向云端服务器发送数据，其中， 所述回传通道用于在所述有线电视网络上创建所述本地端与云端服务器所对应 的数据传输通道；
云端服务器，用于自有线电视网络的EOC端所解调的数据流中解析出操作 指令并生成新的VR应用画面数据。
进一步的，所述下行有线电视网络包括但不限于单向下行有线电视网络以 及双向通道有线电视网络即有线电视网络的EOC通道中任意一种。
进一步的，所述回传通道为USB回传通道，所述USB回传通道创建过程包 括：本地端将所述用户头部运动信息与所述用户控制信息发送至双向有线电视 网络传输用户侧所对应的EOC终端；EOC终端将本地端发来的数据流调制为射频 信号数据流发送至EOC局端EOC局端解调射频信号数据流后将得到数据信息发 送至云端服务器，所述云端服务器用于基于虚拟USB技术创建对应的虚拟USB 设备以基于解析出的操作指令作用于VR应用，并生成新的VR应用画面数据。
进一步的，所述用户侧的本地端是指有线电视网络中的机顶盒，其通过预 装的程序接收所述射频信号中的视频数据流，并将视频数据流进行解码后送至VR头显进行显示；所述机顶盒从VR头显实时获得头部运动信息，并通过所在的 有线电视网络发送到云端；所述机顶盒还与用户侧的操控设备通信以通过所在 的有线电视网络发送用户控制信息。另由于有线电视网络的同轴电缆传输方式 就是射频传输，因此需要利用IPQAM是将通过ip网络传输的视频数据转换成机 顶盒可以接收的射频信号，使得机顶盒才能够接收数据。
综上所述，由于多数广电有线网络的发展具有单向下行和双向这两个物理 网络共存的工作环境，本发明利用单向下行网络传输VR实施互动视频，利用 虚拟USB技术双向网络映射VR头显的头部运动信息和VR控制器的信令，实 现了使用者可以实时的看到头部动作或控制器操作在VR头显里变化，视频下 行传输和数据上行传输是通过不同的网络承载，并可以同步实时响应，其中下 行网络通常是利用IPQAM设备，通过FTTB或FTTH的方式传输，上行网络可 以是EOC或FTTH。同时当有线电视网络具有足够的双向传输能力时，在本发 明利用双向网络传输VR实施互动视频，和映射VR头显的头部运动信息和VR 控制器的信令，实现了使用者可以实时的看到头部动作或控制器操作在VR头 显里变化，视频下行传输和数据上行传输是通过同一个物理网络承载，并实现 同步实时响应；双向网络可以是EOC或FTTH。
本发明还要提供一种基于有线电视网络的云VR系统实现方法，其特征在于， 包括：
在云端部署云VR应用模块，所述云VR应用模块具有VR应用运行环境，其 中，所述VR应用运行环境部署于云端服务器中，用于运行VR应用画面数据并 编码成视频码流数据后通过下行有线电视网络发送；通过IPQAM将所述视频码 流数据转换成射频信号数据流；
通过有线电视网络中的机顶盒接收并解码所述射频信号中的视频数据流以 获得当前的VR画面数据以及发送用户头部运动信息，其中，所述用户头部运动 信息是用户在当前所显示的VR画面数据下所产生的头部运动数据；所述有线电 视网络其具有下行有线电视网络以及向云端服务器发送用户头部运动信息以及 用户控制信息所对应的数据流的双向通道有线电视网络；其中所述双向通道有 线电视网络具有多个回传通道以向云端服务器发送数据，其中，所述回传通道 用于在所述有线电视网络上创建所述本地端与云端服务器所对应的数据传输通 道；
用户利用VR头显设备显示所述VR画面数据并采集用户头部运动信息；同 时通过用户侧的操作端采集并发送用户控制信息，其中，所述用户控制信息是 用户对云端服务器中VR应用的操作指令；
利用云端服务器自有线电视网络的EOC端所解调的数据流中解析出操作指 令并生成新的VR应用画面数据以更新所述VR应用运行环境中的VR应用画面数 据。
上述基于有线网络的云VR系统或实现方法的工作原理：将云VR服务器部 署于运营商的云端机房，通过有线电视网络与用户端连接后，进行下述步骤： (1)VR应用模块部署于云VR服务器中，云VR服务器运行VR应用后，云 VR系统实时的采集到VR应用运行的画面，并将连续的VR应用画面编码成视 频流，并通过网络，如IP网络发送到IPQAM设备；(2)IPQAM将从IP网络 接收到的视频码流转换为射频信号输出到用户侧的机顶盒上；(3)机顶盒收到 VR视频码流后，将码流解码成连续VR画面；(4)通过VR头显进行显示；(5) 用户VR应用画面，在转动头显的不同角度所产生的头部运动信息通过USB接 口返回机顶盒；(6)同时使用者也可以使用操作端或者其他控制类外设，对VR 应用进行操作，并将控制信息通过USB接口返回机顶盒；(7)由于机顶盒与云 端建立多个USB回传通道，在云端为每个终端的USB设备映射一个远程虚拟 USB设备；则机顶盒可以通过IP网络将USB回传数据发送的双向有线网络传 输用户侧设备EOC终端；(8)EOC终端将机顶盒发来的数据流调制为射频信号 数据流，通过同轴电缆输出到EOC局端；(9)EOC局端将射频信号的数据解调 后，得到数据信息并通过IP网络发送的机房的云VR服务器；(10)云VR服务 器将数据送入对应的虚拟USB设备，完成对VR应用的操作，并生成新的VR 画面更新步骤(1)中的VR画面数据。
进一步的，
所述有线电视网络中的机顶盒，其通过预装的程序接收所述射频信号中的 视频数据流，并视频数据流进行解码送至VR头显进行显示；所述机顶盒从VR 头显实时获得头部运动信息，并通过所在的有线电视网络发送到云端；所述机 顶盒还与用户侧的操控设备通信以通过所在的有线电视网络发送用户控制信 息。
上述基于有线网络的云VR实现方案，其通过采用服务端渲染、采集和编 码，利用广电的下行网络传输视频内容到终端机顶盒，终端机顶盒通过
EOC/ONU上行回传VR头显的操作指令。终端机顶盒收到视频数据后，解码显 示到头盔。
进一步的，还设置了针对云VR业务的机顶盒时延优化方法，由于传统机顶 盒播放视频为每收到一帧解码一帧显示一帧的方式，但是在VR画面展示时发 现，由于视频编码、网络传输和机顶盒解码的累计时延较高，如果针对用户的 每一个细微动作都通过更新一帧VR画面进行展示，将导致画面显示时延过大， 因此本方案针对机顶盒端利用本地插帧的方式对时延进行了优化处理，具体步 骤为：(1)当机顶盒收到一个真实画面帧并显示于VR头显后，(2)用户头部发 生转头或位移动作时，机顶盒会利用当前真实帧的位置进行位移插入帧显示， 使得用户看到的画面就想真实移动一样的感觉，(3)并以一定帧率进行插入多 次，(4)当下一个真实帧到来后进行真实更新，这样保证了使用者更低时延的 体验。
综上可知，本发明通过利用广播有线网络的低成本下行通道，实现了将复 杂的VR应用运算转移到云端进行运行，而对于数据量较小操控指令通过双向通 道由终端发送到云端，使用者只需购买VR头显和机顶盒即可使用VR业务；因 此，本技术方案既充分利用了具有大量资源额有线网络下行带宽，又不大量占 用资源紧张的双向通道，并实现VR业务的低成本提供。同时将传统VR系统复 杂的维护难度从用户侧转移到云端来实现云VR技术，用户通过简单的打开机顶 盒、选择应用就可以实现VR业务的访问，降低了用户的使用难度；另由于云 VR的应用是运行在云端，用户也无需下载VR应用到本地，彻底的实现了所见 即所得的便利，可以说基于有线网络的云VR技术将用户使用VR业务的门槛降 到了最低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。