一种支持无损IP信号长时间延时的延时器及方法与流程

一种支持无损ip信号长时间延时的延时器及方法
技术领域
1.本发明涉及多媒体音视频处理技术，尤其涉及了一种支持无损ip信号长时间延时的延时器及方法。


背景技术：

2.在标清、高清时代，台内制作播出、演播室、总控等系统使用sdi传输音视频非压缩数据。随着新媒体业务的拓展、4k/8k超高清时代的来临，传统的以sdi基带视频接口和专用sdi数字视频矩阵为基础的技术架构在带宽、扩展性、灵活性等方面已经不能满足广电业务需求。
3.8k分辨率的视频裸数据需要占用48gbps带宽，sdi最大支持带宽12gbps；sdi线是同轴电缆，业务升级需要重新挖孔布线，扩展性差、灵活性低。
4.基于smpte st 2110的sdi over ip技术可以实现基于以太网络(网线作为传输介质)传输音视频裸数据，能够充分利用以太网络高带宽、扩展升级方便的特点，帮助用户进行超高清视频内容生产制作。当前该技术在中央广播电视总台、腾讯演播室等已经得到广泛应用。
5.传统基于sdi方式的音视频内容制作播出前需要通过sdi硬件延时器进行延时，以便当音视频内容出现问题时进行切播、盖播等处理，满足广电安播要求。smpte st 2110sdi over ip技术实际应用后，市场上已经具有基于硬件的smpte st 2110延时器，但是在实际应用中具有如下问题：
6.1)扩展性差，硬件架构设计之初已经限制了设备功能和性能，后续升级需要重新设计；
7.2)延时时间短，硬件延时器最大可以支持到180秒smpte st 2110无压缩码流延时，部分业务场景无法涵盖；延时频道支持数少，一台延时器只能支持一路播出频道延时。


技术实现要素：

8.本发明针对现有技术中的延时器扩展性差，延时时间短的问题，提供了一种支持无损ip信号长时间延时的延时器及方法。
9.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
10.一种支持无损ip信号长时间延时的延时器，在x86架构中，其包括时钟同步模块、数据采集模块、延时缓存模块、包头更新模块和数据发送模块；
11.时钟同步模块，时钟同步模块用于实现数据时钟同步；
12.数据采集模块，数据接收模块通过网卡对数据进行采集；
13.延时缓存模块，用于对接收的数据进行缓存；
14.包头更新模块，对于延时缓存模块中的数据进行更新，通过时钟同步模块获取发送数据的时间戳，并将时间戳信息更新到包头中；
15.数据发送模块，数据发送模块用于通过网卡进行数据的发送。
16.作为优选，时钟同步模块为ptp时钟同步模块。
17.作为优选，数据采集模块通过dma方式采集数据方式；数据发送模块通过dma方式发送数据。
18.作为优选，延时缓存模块通过jpeg-xs浅压缩及二级缓存方式缓存数据。
19.作为优选，包头更新模块为rtp包头更新模块。
20.为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种支持无损ip信号长时间延时的方法，在x86架构中，其特征在于，包括时钟同步模块；方法包括：
21.时钟的同步，通过时钟同步模块实现延时器数据时钟的同步；
22.数据的采集，通过网卡对数据进行采集，并通过dma方式将采集的数据传送至内存中；
23.数据的缓存，延时器通过jpeg-xs浅压缩及二级缓存方式对采集的数据进行缓存；
24.包头的更新，通过时钟同步模块获取数据发送的时间戳，并将时间戳信息更新至包头中；
25.数据的发送，通过网卡对数据进行发送，并通过dma方式将数据从内存传送至网卡中。
26.作为优选，数据的缓存，按照缓存数据时间戳先后顺序对数据进行存储；对于超过单路频道超过时间阈值的缓存数据通过jpeg-xs实现视觉无损浅压缩后存储到硬盘上，发送时时间根据阈值k进行判断，超过阈值k的数据解压缩后将数据搬迁至内存中，实现长时间多频道大数据量延时。
27.本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
28.本发明将延时器部署在smpte st 2110的超高清视频内容制作网里，台内制作节目、外场回传内容等多种来源ip压缩内容通过音视频网关汇聚后解码为smpte st 2110裸数据进入制作网，内容制作完成后进入延时器通过内容审核后进行播出。延时器可以根据用户需求自定义延时时间，支持多路节目同时接入，极大的简化了用户对设备数量的要求并减少了设备维护成本。
附图说明
29.图1是本发明的延时器结构图。
30.图2是本发明的实施例2结构图。
31.延时器：音视频流延时器是一种设备，视频流可以存储在设备中，通过设备控制音视频流播出的时间，利用延时器可以帮助视频内容播出机构检查、审核内容合法性、安全性。
32.ptp时钟：在it业务应用中，部分业务场景中不同设备、实体之间需要保证时钟精确同步，相对于传统ntp时钟，通过将设备连接到ptp时钟可以实现毫秒级时间同步，非常适用于4k/8k超高清视频对时钟精确度要求高的场景。
33.rtp包：音视频流在ip网络中传输需要遵循ip流传输协议规范，音视频流编码完成后可以使用rtp包进行封装后利用ip协议进行传输，类似还有ts、mov、flv等。
34.smpte st 2110:smpte st 2110是定义sdi over ip非压缩音视频数据传输的一个标准协议级，定义了非压缩音视频流传输流结构、时钟同步方式、业务冗余方式等。
35.sdi信号：sdi信号是采用bnc接口发送运行的串行数字分量信号。
36.浅压缩：压缩率较低，一方面能满足画质的视觉无损，一方面方便信号传输的一种压缩技术，该技术适用于远程制作场景。
具体实施方式
37.下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
38.实施例1
39.一种支持无损ip信号长时间延时的延时器，在x86架构中，其包括时钟同步模块、数据采集模块、延时缓存模块、包头更新模块和数据发送模块；
40.时钟同步模块，时钟同步模块用于实现数据时钟同步；
41.数据采集模块，数据接收模块通过网卡对数据进行采集；
42.延时缓存模块，用于对接收的数据进行缓存；
43.包头更新模块，对于延时缓存模块中的数据进行更新，通过时钟同步模块获取发送数据的时间戳，并将时间戳信息更新到包头中；
44.数据发送模块，数据发送模块用于通过网卡进行数据的发送。
45.时钟同步模块为ptp时钟同步模块。
46.数据采集模块通过dma方式采集数据方式；数据发送模块通过dma方式发送数据。
47.延时缓存模块通过jpeg-xs浅压缩及二级缓存方式缓存数据。
48.包头更新模块为rtp包头更新模块。
49.实施例2
50.一种支持无损ip信号长时间延时的方法，在x86架构中，其特征在于，包括时钟同步模块；方法包括：
51.时钟的同步，通过时钟同步模块实现延时器数据时钟的同步；
52.数据的采集，通过网卡对数据进行采集，并通过dma方式将采集的数据传送至内存中；
53.数据的缓存，延时器通过jpeg-xs浅压缩及二级缓存方式对采集的数据进行缓存；
54.包头的更新，通过时钟同步模块获取数据发送的时间戳，并将时间戳信息更新至包头中；
55.数据的发送，通过网卡对数据进行发送，并通过dma方式将数据从内存传送至网卡中。
56.数据的缓存，按照缓存数据时间戳先后顺序对数据进行存储；对于超过单路频道超过时间阈值的缓存数据通过jpeg-xs实现视觉无损浅压缩后存储到硬盘上，发送时时间根据阈值k进行判断，超过阈值k的数据解压缩后将数据搬迁至内存中，实现长时间多频道大数据量延时。
57.实施例3
58.在上述实施例基础上，ptp时钟同步模块可以实现数据时钟同步，时间精确到毫秒级。通过ptp时钟同步模块可以保证延时器延时时间的精确性达到毫秒级，满足广电制作帧级需求。
59.延时器采用迈创dsx le5 q25 2110-21网卡实现数据采集，延时器通过dma方式直
接将2110-21裸数据搬迁到傲腾内存上，极大降低cpu负载，提升数据处理速度。
60.延时器缓存模块采用jpeg-xs浅压缩及二级缓存方式，按照缓存数据时间戳先后顺序采用不同方式对数据进行存储，此时设置的阈值k为60s；对于超过单路频道超过60秒的缓存数据通过jpeg-xs实现视觉无损浅压缩后存储到硬盘上，发送时提前20秒进行解压缩后将数据搬迁至傲腾内存中，实现长时间多频道大数据量延时。
61.音视频流进入延时器后，经过延时输出时，音视频流的时间戳需要根据延时时间重新写入到音视频流中，rtp包头更新模块可以从，ptp时钟同步模块精确获取到发送时间戳，并将时间戳信息更新到rtp包头。
62.延时器采用迈创dsx le5 q25 2110-21网卡实现数据发送，发送数据通过dma方式直接从内存搬迁至网卡，支持帧级精确发送视频流，视频流保证稳定无过高抖动。