專利名稱：一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法。
背景技術(shù)：
傳輸流(TS)是根據(jù)IS0/IEC13818-2和IS0/IEC13818-3協(xié)議而定義的一種數(shù)據(jù) 流，其目的是為了在有可能發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤(如比特值錯(cuò)誤或分組丟失)的環(huán)境下進(jìn)行一道 或多道程序的編碼數(shù)據(jù)的傳送和存儲(chǔ)，充分考慮了復(fù)雜易錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，具有良好的容錯(cuò) 能力，廣泛應(yīng)用于DVB、IPTV等廣播系統(tǒng)，已經(jīng)成為視頻廣播最主要的格式。特技模式(Trickmodes)功能是指實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目的快進(jìn)/快退及隨機(jī)訪問(wèn)等人機(jī)交 互操作。TS這種面向廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)的封裝格式難以在點(diǎn)播系統(tǒng)中進(jìn)行靈活的人機(jī)交互操 作。通常，TS文件快進(jìn)/快退實(shí)現(xiàn)多倍速播放時(shí)多采用解碼關(guān)鍵幀的模式，因此快進(jìn)/快 退的關(guān)鍵在于根據(jù)提供的時(shí)間能否快速精確地定位到文件中對(duì)應(yīng)位置，并解碼播放該位置 的I幀。TS文件不同于AVI、MP4、MKV等其他文件格式，并不存在一個(gè)關(guān)于所有I幀信息 的索引，目前Trickmodes功能多采用的方法是將時(shí)間點(diǎn)換算成文件位置，然后對(duì)該位置進(jìn) 行查找。這種查找算法會(huì)產(chǎn)生較大偏差對(duì)于恒定比特率(CBR)的文件來(lái)說(shuō)，TS包固有的 音視頻數(shù)據(jù)包和其他輔助數(shù)據(jù)就使得這種算法存在一定誤差；而對(duì)于變比特率(VBR)的文 件，這種方法就更不能適用，時(shí)間偏差會(huì)達(dá)到幾十秒，甚至幾分鐘。面對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)企業(yè) 和業(yè)內(nèi)研究人員一直在尋找能夠準(zhǔn)確快速定位，高效率實(shí)現(xiàn)TS文件Trickmodes功能的方 法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式 功能的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括如下步 驟a)獲取TS文件的相關(guān)信息，并將這些信息寫(xiě)入索引文件的頭部；b)創(chuàng)建索引描述符，并使視頻流的PID與該索引描述符相對(duì)應(yīng)；c)通過(guò)采取逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法，或挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊，再在數(shù) 據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法對(duì)I幀數(shù)據(jù)進(jìn)行查找；d)在上述步驟完成查找I幀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，獲取I幀數(shù)據(jù)在源文件中位置偏移量 和該幀的顯示時(shí)間戳，然后將這兩條信息成對(duì)記錄并結(jié)合步驟a所述信息生成索引文件；e)通過(guò)TS文件進(jìn)行快進(jìn)/快退或定位操作，即根據(jù)快進(jìn)/快退定位的目標(biāo)時(shí)間 點(diǎn)，在索引文件中查找與目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)最鄰近的時(shí)間戳，然后將文件指針指向該時(shí)間戳對(duì)應(yīng) 的文件偏移地址，這樣就完成了根據(jù)索引文件的快進(jìn)/快退或定位操作；f)關(guān)閉索引文件，釋放申請(qǐng)的資源。
所述步驟c中的逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法的具體實(shí)現(xiàn)是檢測(cè)TS文件中每幀的 起始碼序列，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼格式條件的被挑選。所述步驟c中的挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法的具體 實(shí)現(xiàn)如下將一個(gè)傳輸流文件按固定大小的字節(jié)數(shù)分成若干數(shù)據(jù)塊，再在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中挑 選一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，在連續(xù)的數(shù)據(jù)塊中檢測(cè)檢測(cè)每幀的起始碼序列，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼 格式條件的被挑選，用于解復(fù)用后解碼顯示。所述步驟e)的快進(jìn)/快退或定位操作可包括以下三個(gè)操作具體如下1)從播放到快進(jìn)/快退，根據(jù)TS源文件的當(dāng)前的跳轉(zhuǎn)位置，在I幀索引文件中查 詢與該位置最近的一個(gè)I幀，并顯示該幀畫(huà)面，之后往解碼器中送I幀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)；
2)從快進(jìn)/快退到播放，快進(jìn)/快退是根據(jù)I幀索引文件獲取相應(yīng)的I幀數(shù)據(jù)送 給解碼器，當(dāng)轉(zhuǎn)換為播放狀態(tài)時(shí)只需將送給解碼器的數(shù)據(jù)切換為正常的源數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)正常播 放；3)實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的定位，根據(jù)用戶要定位的文件時(shí)間，利用索引文件中的時(shí)間和 地址信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，開(kāi)始播放。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有較低的算法復(fù)雜度和較短的時(shí)間消耗，及能夠準(zhǔn)確地定位 到TS文件中的相應(yīng)位置等優(yōu)點(diǎn)，適于在視頻廣播領(lǐng)域廣泛推廣。


圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法的整體流程圖；圖2為本發(fā)明基于索引文件實(shí)現(xiàn)TS文件Trickmodes功能的算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)利用索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件Trickmodes功能(搜 索定位，快進(jìn)/快退)的方法做具體描述。如圖1所示，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)如下內(nèi)容1、需要查找I幀(I-Frames)數(shù)據(jù)。分析TS流系統(tǒng)層語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，獲取TS流的相關(guān) 信息(碼率，PSI信息，幀速率等)；分析TS流視頻層語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，根據(jù)視頻流中起始碼標(biāo)志， 提取幀的相關(guān)信息(幀類型(I/P/B幀)，顯示時(shí)間戳(PTS)，解碼時(shí)間戳(DTS)等)，這些信 息都將寫(xiě)入索引文件的頭部。2、創(chuàng)建索引文件，即建立本系統(tǒng)的索引模型，將每個(gè)I幀的顯示時(shí)間戳以及該幀 在源文件中的位置偏移量成對(duì)寫(xiě)入索引文件，完成對(duì)該索引文件的創(chuàng)建，并為索引文件添 加視頻流的PID入口。3、實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的快進(jìn)/快退操作。在進(jìn)行快進(jìn)/快退和正常播放狀態(tài)切換時(shí)， 利用I幀索引文件記錄的I幀數(shù)據(jù)在源文件的具體位置，來(lái)重新定位狀態(tài)切換后視頻流的 起始播放位置，從而在視頻點(diǎn)播過(guò)程中為客戶提供平滑的狀態(tài)切換功能。4、實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的定位操作。利用I幀索引文件中的時(shí)間和地址信息可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)TS文件的快速定位。本發(fā)明研究了基于TS格式的I幀挑選機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種利用索引文件進(jìn)行TS文 件快進(jìn)/快退的方法，保證了快進(jìn)/快退過(guò)程中畫(huà)面的均勻性和連貫性。
針對(duì)TS進(jìn)行Trickmodes操作的技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種利用索引文件進(jìn)行快速定 位的方法實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能，具體如下a)獲取TS文件的相關(guān)信息，并將這些TS文件的基本信息寫(xiě)入索引文件的頭部，如 流速率、PSI信息、視頻的幀速率；
b)創(chuàng)建索引描述符，并使視頻流的PID與該索引描述符相對(duì)應(yīng)；對(duì)于具有多個(gè)視 頻流的TS文件每個(gè)視頻流PID都將有一個(gè)索引文件與之對(duì)應(yīng)，本專利針對(duì)單一視頻流的TS 文件。其中索引文件描述符即一個(gè)文件句柄(該句柄指向索引文件)，加載索引就是對(duì)該文 件句柄進(jìn)行操作。通過(guò)該索引描述符就可以對(duì)索引文件進(jìn)行讀寫(xiě)查詢等操作。)c)通過(guò)采取逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法，或挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊，再在數(shù) 據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法對(duì)I幀數(shù)據(jù)進(jìn)行查找；具體選擇哪種方法，主要是根據(jù)硬件的性 能選擇獲取I幀的算法，獲取I幀數(shù)據(jù)；1)當(dāng)硬件性能較好時(shí)，可以采取逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法。具體實(shí)現(xiàn)是檢 測(cè)TS文件中每幀的起始碼序列，根據(jù)編碼格式的不同，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼格式條件被挑 選。例如1幀的起始碼序列與格式有關(guān)MPEG-1或MPEG-2格式00000100 ；MPEG-4格式 oooooiB60當(dāng)檢測(cè)到這樣的碼序列時(shí)，就意味著檢測(cè)到了幀圖片，但其是否是ι幀仍然不 明。因此，還必須檢測(cè)起始碼的下一個(gè)字節(jié)，即如果是I幀，其起始碼的下一字節(jié)應(yīng)滿足 MPEG-I 或 MPEG-2 格式第 3，4 和 5 位為 1，即:(byte&0x38) = = 0x38 ；MPEG-4 格式第 6 和7位為1，即:(byte&OxCO) == OxCO。至此，完成查找TS的I幀(I-Frames)數(shù)據(jù)，此方 法的優(yōu)點(diǎn)是查找準(zhǔn)確并能獲取到連貫的I幀數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是對(duì)硬件要求較高。2)當(dāng)處理器速度的限制無(wú)法做到逐幀譯碼挑選I幀時(shí)，可選挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成數(shù) 據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法的具體實(shí)現(xiàn)如下將一個(gè)傳輸流文件按固定大小的字節(jié)數(shù)(例定5M字節(jié))分成若干數(shù)據(jù)塊(用W， N2…Nn表示)，再在每個(gè)數(shù)據(jù)塊(N1，N2…Nn)中挑選一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)塊(用M1，M2…Mn表 示，假定每塊為512K字節(jié))，在數(shù)據(jù)塊(M1，M2…Mn)中檢測(cè)檢測(cè)每幀的起始碼序列，滿足I 幀對(duì)應(yīng)編碼格式條件的被挑選，用于解復(fù)用后解碼顯示。其中，數(shù)據(jù)塊(M1，M2…Mn)盡量包 含一個(gè)I幀數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)塊(N1，N2…Nn)的大小數(shù)據(jù)塊決定了快進(jìn)過(guò)程中畫(huà)面的顆粒度，該 值越大，快進(jìn)過(guò)程中畫(huà)面越少，連貫性越差；該值越小，則快進(jìn)過(guò)程中解復(fù)用耗用的資源越 多，可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法按正常倍速快進(jìn)。確定了以上兩個(gè)參數(shù)，也就確定了數(shù)據(jù)塊的大小，然 后再在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中檢測(cè)每幀的起始碼序列，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼格式條件的被挑選。根據(jù) 逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法尋找關(guān)鍵幀完成查找I幀數(shù)據(jù)。此方法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，速度 快，對(duì)硬件要求不高；缺點(diǎn)是有可能漏檢I幀。d)在上述步驟完成查找I幀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，獲取I幀數(shù)據(jù)在源文件中位置偏移量 和該幀的顯示時(shí)間戳，然后將這兩條信息成對(duì)記錄并結(jié)合步驟a所述信息生成索引文件； 該索引文件由3部分組成步驟a提到的文件基本描述信息位于頭部；每個(gè)I幀的顯示時(shí)間 戳以及該幀在源文件中的位置偏移量，一個(gè)時(shí)間戳和一個(gè)位置偏移是一一對(duì)應(yīng)的。e)通過(guò)TS文件進(jìn)行快進(jìn)/快退或定位操作，即根據(jù)快進(jìn)/快退定位的目標(biāo)時(shí)間 點(diǎn)，在索引文件中查找與目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)最鄰近的時(shí)間戳，然后將文件指針指向該時(shí)間戳對(duì)應(yīng) 的文件偏移地址，這樣就完成了根據(jù)索引文件的快進(jìn)/快退或定位操作。三個(gè)操作具體如 下
1)從播放到快進(jìn)/快退，根據(jù)TS源文件的當(dāng)前的跳轉(zhuǎn)位置，在I幀索引文件中查 詢與該位置最近的一個(gè)I幀，并顯示該幀畫(huà)面，之后往解碼器中送I幀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)；即開(kāi) 始顯示出快進(jìn)的效果。2)從快進(jìn)/快退到播放，快進(jìn)/快退是根據(jù)I幀索引文件獲取相應(yīng)的I幀數(shù)據(jù)送 給解碼器，當(dāng)轉(zhuǎn)換為播放狀態(tài)時(shí)只需將送給解碼器的數(shù)據(jù)切換為正常的源數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)正常播 放；即可顯示正常的播放效果。3)實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的定位，根據(jù)用戶要定位的文件時(shí)間，利用索引文件中的時(shí)間和 地址信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，開(kāi)始播放。 f)關(guān)閉索引文件，釋放申請(qǐng)的資源。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替代，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求所界定的保護(hù) 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括如下步驟a)獲取TS文件的相關(guān)信息，并將這些信息寫(xiě)入索引文件的頭部；b)創(chuàng)建索引描述符，并使視頻流的PID與該索引描述符相對(duì)應(yīng)；c)通過(guò)采取逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法，或挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊，再在數(shù)據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法對(duì)I幀數(shù)據(jù)進(jìn)行查找；d)在上述步驟完成查找I幀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，獲取I幀數(shù)據(jù)在源文件中位置偏移量和該幀的顯示時(shí)間戳，然后將這兩條信息成對(duì)記錄并結(jié)合步驟a所述信息生成索引文件；e)通過(guò)TS文件進(jìn)行快進(jìn)/快退或定位操作，即根據(jù)快進(jìn)/快退定位的目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)，在索引文件中查找與目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)最鄰近的時(shí)間戳，然后將文件指針指向該時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的文件偏移地址，這樣就完成了根據(jù)索引文件的快進(jìn)/快退或定位操作；f)關(guān)閉索引文件，釋放申請(qǐng)的資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其 特征在于所述步驟c中的逐幀判斷挑選關(guān)鍵幀的方法的具體實(shí)現(xiàn)是檢測(cè)TS文件中每幀的 起始碼序列，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼格式條件的被挑選。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其 特征在于所述步驟c中的挑選部分?jǐn)?shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊中挑選關(guān)鍵幀的方法的具體 實(shí)現(xiàn)如下將一個(gè)傳輸流文件按固定大小的字節(jié)數(shù)分成若干數(shù)據(jù)塊，再在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中挑 選一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，在連續(xù)的數(shù)據(jù)塊中檢測(cè)檢測(cè)每幀的起始碼序列，滿足I幀對(duì)應(yīng)編碼 格式條件的被挑選，用于解復(fù)用后解碼顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其 特征在于所述步驟e)的快進(jìn)/快退或定位操作可包括以下三個(gè)操作具體如下1)從播放到快進(jìn)/快退，根據(jù)TS源文件的當(dāng)前的跳轉(zhuǎn)位置，在I幀索引文件中查詢與 該位置最近的一個(gè)I幀，并顯示該幀畫(huà)面，之后往解碼器中送I幀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)；2)從快進(jìn)/快退到播放，快進(jìn)/快退是根據(jù)I幀索引文件獲取相應(yīng)的I幀數(shù)據(jù)送給解 碼器，當(dāng)轉(zhuǎn)換為播放狀態(tài)時(shí)只需將送給解碼器的數(shù)據(jù)切換為正常的源數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)正常播放；3)實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的定位，根據(jù)用戶要定位的文件時(shí)間，利用索引文件中的時(shí)間和地址 信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，開(kāi)始播放。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括獲取TS文件的相關(guān)信息，并將這些信息寫(xiě)入索引文件的頭部；創(chuàng)建索引描述符；對(duì)I幀數(shù)據(jù)進(jìn)行查找；獲取I幀數(shù)據(jù)在源文件中位置偏移量和該幀的顯示時(shí)間戳，結(jié)合上述信息生成索引文件；通過(guò)TS文件進(jìn)行快進(jìn)/快退或定位操作；關(guān)閉索引文件，釋放申請(qǐng)的資源。該基于索引文件實(shí)現(xiàn)傳輸流文件特技模式功能的方法具有較低的算法復(fù)雜度和較短的時(shí)間消耗，及能夠準(zhǔn)確地定位到TS文件中的相應(yīng)位置等優(yōu)點(diǎn)，適于在視頻廣播領(lǐng)域廣泛推廣。
文檔編號(hào)H04N7/24GK101980533SQ20101054200
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者周良政, 朱兆勛, 李勇, 蘆靖, 陳宗圣, 雷環(huán)利 申請(qǐng)人:中國(guó)華錄集團(tuán)有限公司