基于H.264、H.265视频组播码流的快速切换设备及方法与流程

基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备及方法
技术领域
1.本发明属于分布式音视频码流切换技术领域，具体涉及了一种基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备及方法。


背景技术：

2.在传统应用中，针对组播形式深压缩码的流视频传输，如拼接、矩阵、坐席的视频切换系统，视频接收节点通过加组的方式获取源的视频码流，然后对其解码，并显示到显示单元。
3.然而，采用基于组播的视频切换，因为在取得第一个i帧的时间不可预测，需要对第一个i帧进行等待，所以视频切换时间通常较长。进一步地，如果通过减小i帧间隔的时间来减少等待时间，则会导致视频接收节点的网络平均带宽和突发带宽变得很紧张，导致并发接收视频能力下降，得不偿失。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的上述问题，即取流加组后，获取到的第一帧不一定是i帧，需要等到获取到i帧之后才能解码，导致视频无法快速切换的问题，本发明提供了一种基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备，所述视频快速切换设备包括：
5.管理单元，与多层交换网络连接，用于进行系统不同视频传输切换指令的下发与管理；
6.多层交换网络，包括不同速率的多个交换机，用于视频传输切换中的数据传输；
7.一个或一个以上的视频发送节点，用于将对应的视频源深压缩，并以组播方式发送至多层交换网络；
8.一个或一个以上的视频接收节点，用于将从多层交换网络接收的深压缩组播码流解码，对解码后的视频进行缩小、放大、裁剪中的一种或多种操作，并发送至显示单元。
9.在一些优选的实施例中，所述深压缩组播码流为设定时间间隔发送的i帧和p帧的混合码流；
10.所述i帧为深压缩组播码流的关键帧；
11.所述p帧为深压缩组播码流的预测帧。
12.在一些优选的实施例中，所述深压缩组播码流，其解码中若收到的第一个完整帧为i帧，则直接解码显示；若收到的第一个完整帧为p帧，则等待接收到下一个i帧时解码显示。
13.在一些优选的实施例中，所述管理单元，其视频快速切换界面包括信号源列表和显示单元列表；
14.所述信号源列表包括一个或一个以上的视频发送节点对应的信号源，记作信号源1、信号源2、
……
、信号源n；
15.所述显示单元列表包括一个或一个以上的视频接收节点对应的显示单元，记作显
示单元1、显示单元2、
……
、显示单元n。
16.在一些优选的实施例中，所述视频快速切换设备还包括显示设备；
17.所述显示设备与所述显示单元列表中的显示单元一一对应。
18.在一些优选的实施例中，所述视频快速切换设备还包括视频源；
19.所述视频源与所述信号源列表中的信号源一一对应。
20.本发明的另一方面，提出了一种基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法，所述视频切换加速方法包括：
21.步骤s10，用户在管理单元的视频快速切换界面选择所需视频源以及显示单元；显示单元对应的视频接收节点在用户选择所需视频源的同时进行组播加组，并缓存最新获取的视频源的一个gop(由一个i帧+多个p帧构成的一组码流图像)；
22.步骤s20，管理单元下发视频取流指令至视频源对应的视频发送节点，以及下发视频切换指令至显示单元对应的视频接收节点；
23.步骤s30，视频接收节点进行深压缩组播码流的取流，并结合缓存的最新获取的视频源的gop进行视频解码和显示，完成视频快速切换。
24.在一些优选的实施例中，所述视频解码，其方法为：
25.若收到的第一个完整帧为i帧，则直接解码显示；
26.若收到的第一个完整帧为p帧，则先解码缓存的gop，后解码p帧。
27.本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：
28.至少一个处理器；以及
29.与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
30.所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法。
31.本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法。
32.本发明的有益效果：
33.(1)本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备，在一个分布式视频切换系统中，在使用深压缩码流传输视频时，在不用减少i帧间隔的情况下，通过预判了用户的操作行为，提前完成视频加组取流，使用缓存一个最新的gop策略，尽快的完成视频解码，从而提高了视频的切换速度，给用户带来最佳的体验，同时也能保证视频的质量不受到额外的损失。
34.(2)本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备，在不使用缓存gop的策略的情况下，通过减少i帧间隔时间，同样可以加快解码显示速度。
附图说明
35.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
36.图1是本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备的组成示意图；
37.图2是本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法的流程示意图；
38.图3是本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法一种实施例的深压缩视频帧组成示意图；
39.图4是本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法一种实施例的管理单元视频切换界面；
40.图5是本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法一种实施例的深压缩视频帧中一组图像组成示意图。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
43.本发明提供一种基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法，针对视频接收节点的网络带宽及处理能力有限，不可能同时对所有的视频源进行取流解码，从而加快视频切换速度的问题，本发明方法尽可能的对即将被切换的视频源进行提前取流，通过对最新的一个gop进行缓存，进而加快对最新帧的解码速度，从而加快视频切换流程，在使用组播传输方式的深压缩码流在分布式节点的系统中，本发明方法使得组播视频流可以快速切换显示。
44.本发明的一种基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备，所述视频快速切换系统包括：
45.管理单元，与多层交换网络连接，用于进行系统不同视频传输切换指令的下发与管理；
46.多层交换网络，包括不同速率的多个交换机，用于视频传输切换中的数据传输；
47.一个或一个以上的视频发送节点，用于将对应的视频源深压缩，并以组播方式发送至多层交换网络；
48.一个或一个以上的视频接收节点，用于将从多层交换网络接收的深压缩组播码流解码，对解码后的视频进行缩小、放大、裁剪中的一种或多种操作，并发送至显示单元。
49.为了更清晰地对本发明基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各模块展开详述。
50.本发明第一实施例的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备，各模块详细描述如下：
51.管理单元，与多层交换网络连接，用于进行系统不同视频传输切换指令的下发与管理。
52.管理单元的视频快速切换界面包括信号源列表和显示单元列表：
53.信号源列表包括一个或一个以上的视频发送节点对应的信号源，记作信号源1、信号源2、
……
、信号源n；
54.显示单元列表包括一个或一个以上的视频接收节点对应的显示单元，记作显示单元1、显示单元2、
……
、显示单元n。
55.多层交换网络，包括不同速率的多个交换机，用于视频传输切换中的数据传输。
56.一个或一个以上的视频发送节点，用于将对应的视频源深压缩，并以组播方式发送至多层交换网络。
57.深压缩组播码流为设定时间间隔发送的i帧和p帧的混合码流：i帧为深压缩组播码流的关键帧，p帧为深压缩组播码流的预测帧。
58.一个或一个以上的视频接收节点，用于将从多层交换网络接收的深压缩组播码流解码，对解码后的视频进行缩小、放大、裁剪中的一种或多种操作，并发送至显示单元。
59.深压缩组播码流，其解码中若收到的第一个完整帧为i帧，则直接解码显示；若收到的第一个完整帧为p帧，则等待接收到下一个i帧时解码显示。
60.视频快速切换设备还包括显示设备，显示设备与显示单元列表中的显示单元一一对应。
61.视频快速切换设备还包括视频源，视频源与信号源列表中的信号源一一对应。
62.视频源可以为pc主机等，本发明在此不作详述。
63.本发明第二实施例的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法，如图2所示，所述视频切换加速方法包括：
64.步骤s10，用户在管理单元的视频快速切换界面选择所需视频源以及显示单元；显示单元对应的视频接收节点在用户选择所需视频源的同时进行组播加组，并缓存最新获取的视频源的一个gop。
65.视频源发送出来的视频为深压缩组播码流，其特点为：一个信号源在发送深压缩组播视频流时，会固定按照一定的时间间隔发送i帧和p帧，视频接收节点在加组后就会收到视频帧数据，收到的第一个视频的完整帧可能是i帧也可能p帧，对于i可以直接解码显示，对于p帧则不能，需要等到收到下一个i帧之后才能解码显示。
66.如图3所示，为本发明h.264、h.265组播视频码流的视频快速切换方法一种实施例的深压缩视频帧组成示意图，可以看出深压缩视频帧包括了一系列i帧和p帧的组合序列，每个序列包括一个i帧和若干个p帧，p帧的数量可以根据需要设置，本发明在此不作限定。
67.步骤s20，管理单元下发视频取流指令至视频源对应的视频发送节点，以及下发视频切换指令至显示单元对应的视频接收节点。
68.如图4所示，为本发明h.264、h.265组播视频码流的视频快速切换方法一种实施例的管理单元视频切换界面，界面中包括了信号源列表和显示单元列表，其中信号源列表中包括n个信号源(信号源1、信号源2、
……
、信号源n)，相应地，也包括n个视频发送节点(视频发送节点1对应信号源1、视频发送节点2对应信号源2、
……
、视频发送节点n对应信号源n)，显示单元列表中包括n个显示单元(显示单元1、显示单元2、
……
、显示单元n)，相应地，也包括n个视频接收节点(视频接收节点1对应显示单元1、视频接收节点2对应显示单元2、
……
、视频接收节点n对应显示单元n)。
69.当用户选择某个信号源时，管理单元对所有的视频接收节点发送取流指令(取流对象是用户选择的信号源对应的组播地址)，视频接收节点在收到取流指令时，开始执行组播加组，进行视频流的取流。如果视频接收节点已经执行了取流指令，需要停止之前的取流，开始新的取流。
70.步骤s30，视频接收节点进行深压缩组播码流的取流，并结合缓存的最新获取的视
频源的gop进行视频解码和显示，完成视频快速切换。
71.其中，视频解码方法为：
72.若收到的第一个完整帧为i帧，则直接解码显示；
73.若收到的第一个完整帧为p帧，则先解码缓存的gop，后解码p帧。
74.如图5所示，为本发明h.264、h.265组播视频码流的视频快速切换方法一种实施例的深压缩视频帧中一组图像组成示意图，一组图像(一个gop，在此示例中一个gop是一i帧+3个p帧，在其他示例中，p帧的数量可以根据需要调整，本发明对此不作限定)包括了一个i帧和3个p帧，在一个gop中仅有第一帧为i帧，i帧后续的多帧均为p帧。
75.解码器的限制：视频解码器如果需要正确的解码出p帧，需要先解码p帧的前一帧，为了保证p帧能够尽可能的被解码出来，在进行视频码流取流的时候缓存一个最新的gop。这样在需要解码的时候先解码gop，再解码p帧，能够保证最新的帧能够显示出来。
76.经过解码后的视频帧，就可以输出到电视器等显示设备了。
77.在这个过程中因为在用户选择视频源的时候，接收节点就已经开始组播加组，获取组播码流了，假设信号源的i帧间隔是500毫秒，用户在做视频切换时的操作时间是400毫秒，这样在最不理想的情况下(刚好在加组500毫秒后才获取到i帧)，视频切换需要100毫秒获取i帧+视频解码显示时间(一般是固定时间)。在理想情况下(在加组后400毫秒内就取得了i帧)，视频切换只需要视频解码显示时间了，这样大大加快了视频的切换速度，给用户提供最佳的体验。
78.在不使用上述缓存gop的策略的情况下，也可以通过减少i帧间隔的方法提升视频切换速度，例如，原一个gop中i帧之后包括10个p帧，可以调整为i帧之后包括5个p帧，这样i帧间隔变小，可以提升平均的视频解码速度，从而提升视频切换速度。
79.上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
80.需要说明的是，上述实施例提供的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换设备及方法，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
81.本发明第三实施例的一种电子设备，包括：
82.至少一个处理器；以及
83.与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
84.所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法。
85.本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于h.264、h.265视频组播码流的快速切换方法。
86.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
87.本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
88.术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
89.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
90.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。