本發(fā)明涉及一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法。

背景技術(shù)：

隨著多媒體信息技術(shù)的發(fā)展，視頻越來越廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、視頻直播、家庭影院、移動終端等各個領(lǐng)域，而視頻的分辨率也逐步從最初的標(biāo)清(SD)逐步向高清(HD)、超高清(UHD)演變。越來越高的分辨率對于視頻解碼器的運算能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)CPU解碼面臨著解碼速度慢、資源消耗多等諸多問題，GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理器)解碼應(yīng)運而生。

GPU是一種專門在服務(wù)器、PC(personal computer，個人電腦)、工作站、游戲機和一些移動設(shè)備(如平板電腦、智能手機等)上圖像運算和視頻解碼處理工作的微處理器。大部分GPU都有專用的視頻硬件解碼加速芯片，支持主流的視頻格式的硬件解碼，用于在觀看視頻時保證性能、節(jié)省功耗。

現(xiàn)有服務(wù)器和PC級別的GPU解碼器主要有基于Nvidia顯卡的NVCUVID解碼器和基于Intel顯卡的Intel MSDK解碼器，它們?yōu)橛脩籼峁┝讼嚓P(guān)的API(Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口)，讓用戶將視頻碼流分段送入解碼API，GPU解碼器內(nèi)部再將API接收的視頻碼流進行解析。GPU解碼器利用GPU強大的計算性能和并行特性，能夠高效地處理解碼過程中數(shù)據(jù)密集且高度獨立化的模塊，因此GPU解碼器速度比CPU快，但是由于GPU解碼器側(cè)重于并行性，對于完整的視頻碼流而言可以按照它原有的并行方式解碼，但是在面對復(fù)雜多變的視頻碼流如丟包、碼流混亂時，就不能再按照既定的并行方式解碼，否則將導(dǎo)致解碼出錯。

視頻編碼器在編碼時會將視頻的寬、高、色度格式、幀率等信息寫入到視頻碼流的SPS(Sequence Parameter Set，序列參數(shù)集)頭信息中；將一個視頻分為若干幀，并將幀類型、以及該幀所對應(yīng)的參考幀等信息寫入到每一幀的PPS(Picture Parameter Set，圖像參數(shù)集)頭信息中；將每一幀切分成若干個Slice(片)，并將Slice在當(dāng)前幀中的index(索引)信息寫入到每個Slice頭信息中；將每一個Slice分成若干個MB(Macroblock，宏塊)，將圖像中的編碼殘差等寫入到MB信息中。

因此，解碼器在解碼一個視頻時，會從SPS頭信息中提取寬、高等信息，在解碼每一幀時，從PPS頭信息中提取幀類型、參考幀等信息，在解碼每一個Slice時，從Slice頭信息中提取Slice index，在解碼每一個MB時，從MB碼流中提取編碼殘差并解析成畫面細(xì)節(jié)，從而呈現(xiàn)給觀眾。

現(xiàn)有GPU解碼器在面對復(fù)雜多變的視頻碼流時容易出錯，導(dǎo)致解碼器終止工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法。

為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供的一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法，包括如下步驟：

在SPS層檢測視頻的寬和高是否屬于集合M1、所述視頻的色度格式是否屬于集合M2、所述視頻的幀率是否屬于集合M3，當(dāng)所述視頻的寬和高、色度格式和幀率屬于相應(yīng)集合則標(biāo)記當(dāng)前所述視頻的SPS頭信息可正確分析，當(dāng)所述視頻的寬和高、色度格式和幀率不屬于相應(yīng)集合則尋找下一個包含所述SPS頭信息的視頻碼流；

當(dāng)所述視頻的SPS頭信息可正確分析，則在PPS層判斷當(dāng)前幀的幀類型是否屬于集合M4、所述當(dāng)前幀的參考幀數(shù)目是否屬于集合M5，當(dāng)所述幀類型和參考幀數(shù)目屬于相應(yīng)集合則標(biāo)記所述當(dāng)前幀的PPS頭信息可正確分析，當(dāng)當(dāng)所述幀類型和參考幀數(shù)目不屬于相應(yīng)集合則尋找下一個包含所述PPS頭信息的視頻碼流；

當(dāng)所述當(dāng)前幀的PPS頭信息可正確分析，則在Slice層判斷當(dāng)前Slice的index是否等于前一個獲取到的Slice的index+1，當(dāng)不等于時則丟棄余下所有的Slice信息并尋找下一個包含所述PPS頭信息的視頻碼流，當(dāng)?shù)扔跁r則判斷當(dāng)前Slice是否所述當(dāng)前幀中的最后一個Slice頭信息；

當(dāng)所述當(dāng)前Slice不是所述當(dāng)前幀中的最后一個Slice頭信息則將所述當(dāng)前Slice頭信息保存至緩沖區(qū)并尋找下一個Slice頭信息；

當(dāng)所述當(dāng)前Slice頭信息是所述當(dāng)前幀中的最后一個Slice頭信息則將所述緩沖區(qū)中的碼流送入GPU解碼器。

優(yōu)選地，集合M1＝{{128，96}，{176，144}，{320，240}，{640，480}，{704，576}，{720，480}，{720，576}，{800，480}，{960，540}，{1024，576}，{1280，720}，{1440，1080}，{1920，1080}，{1920，1088}，{2560，1440}，{3840，2160}，{4096，2160}}。

優(yōu)選地，集合M2＝{YUV420，YUV422}。

優(yōu)選地，集合M3＝{23.97，24，25，29.97，30，50，59.94，60}。

優(yōu)選地，集合M4＝{I，P，B}。

優(yōu)選地，集合M5＝{0～32}。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法，在視頻碼流進入GPU解碼器之前，先在CPU上對視頻碼流進行一次語法分析，將易出錯的碼流丟棄并將有效的碼流送入GPU解碼器，既保證了解碼速度又提升了GPU解碼器的容錯性。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。

本發(fā)明一實施例提供了一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法，包括如下步驟：

1、在SPS層，檢測視頻的寬和高是否屬于集合M1、色度格式是否屬于集合M2、幀率是否屬于集合M3，其中

M1＝{{128，96}，{176，144}，{320，240}，{640，480}，{704，576}，{720，480}，{720，576}，{800，480}，{960，540}，{1024，576}，{1280，720}，{1440，1080}，{1920，1080}，{1920，1088}，{2560，1440}，{3840，2160}，{4096，2160}}，

M2＝{YUV420，YUV422}，

M3＝{23.97，24，25，29.97，30，50，59.94，60}，

若是則標(biāo)記為當(dāng)前視頻的SPS頭信息可正確解析，并執(zhí)行下一步驟，若不是則尋找下一個包含SPS頭信息的視頻碼流；

2、在PPS層，判斷當(dāng)前幀的類型是否屬于集合M4、參考幀數(shù)目是否屬于集合M5，其中

M4＝{I，P，B}，

M5＝{0～32}，

若是則標(biāo)記為當(dāng)前幀的PPS頭信息可正確解析，執(zhí)行下一步驟，若不是則尋找下一個包含PPS頭信息的視頻碼流；

3、在Slice層，判斷當(dāng)前Slice的index是否等于前一個獲取到的Slice的index加1，若不等于則丟棄接下來所有的Slice信息，尋找下一個包含PPS的視頻碼流，若等于則判斷當(dāng)前Slice是否當(dāng)前幀中的最后一個Slice頭信息，若不是將當(dāng)前Slice保存到一個緩沖區(qū)臨時保持，并尋找下一個Slice頭信息，否則執(zhí)行下一步驟；

4、將緩沖區(qū)中的碼流送入GPU解碼器。

現(xiàn)有解碼器方案通常采用純CPU解碼或純GPU解碼，純CPU解碼能力受CPU性能影響，通常速度較慢，功耗較高；純GPU解碼芯片速度快，功耗低，但是由于解碼芯片硬件固化，對于因流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸丟包的隨機性影響穩(wěn)定性，容易造成crash，而本發(fā)明將CPU和GPU解碼進行結(jié)合，增加CPU解碼預(yù)分析階段，將視頻碼流中影響最大的SPS、PPS、Slice層語法信息進行針對性的語法分析，將可能導(dǎo)致GPU解碼器出錯的部分視頻碼流丟棄，將能夠正常解析的碼流送入GPU解碼器，在保證解碼速度的同時提升解碼穩(wěn)定性。

而本發(fā)明的針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法，考慮到MB碼流信息不易引起GPU解碼錯誤，且為保證CPU解碼階段的速度，不做MB級的語法分析，只需做Slice級的語法分析，同時開設(shè)緩沖區(qū)，將一幀中所有的Slice進行緩存，在確保一幀中所有Slice的index是有序排列而且完整的情況下，再將該幀的碼流送給GPU解碼器，解決了Slice重要信息丟失以及部分碼流混亂導(dǎo)致GPU解碼器出錯的問題。

將本發(fā)明和純GPU解碼方法進行測試和對比，測試源為復(fù)雜多變的衛(wèi)星視頻流，測試時長為30*24小時，純GPU解碼方法在此期間報錯次數(shù)為7次，而本發(fā)明報錯次數(shù)為0次，說明本發(fā)明有較好的解碼容錯能力，提升了解碼穩(wěn)定性。同時，相對于純GPU解碼，本發(fā)明的解碼速度下降在1％以內(nèi)，說明本發(fā)明的解碼速度得到了有效保障。

因此，綜上，根據(jù)本發(fā)明提供的一種針對GPU硬件視頻的解碼容錯方法，在視頻碼流進入GPU解碼器之前，先在CPU上對視頻碼流進行一次語法分析，將易出錯的碼流丟棄并將有效的碼流送入GPU解碼器，既保證了解碼速度又提升了GPU解碼器的容錯性。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。