一种MPEG－4的传输码流到互联网流媒体联盟流的实时转换方法

摘要

一种MPEG－4的传输码流TS流到互联网流媒体联盟ISMA流的实时转换方法，包含以下内容：(a)配置转码器的参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数；(b)转码器接收来自编码器的TS流；(c)转码器按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；(d)转码器进一步处理解复用获得的视音频数据，根据配置信息和帧参考时间生成实时传输协议RTP包；(e)生成RTP包之后，转码器将生成的视音频RTP包通过SDP参数中配置的用户数据报协议UDP端口或传输控制协议TCP端口发送至网络。

说明书

技术领域

本发明属于多媒体通信领域，尤其涉及一种运动图像专家组MPEG-4的传输码流(TS)到互联网流媒体联盟流(ISMA)的实时转换方法。

背景技术

通过IP(互联网协议)网络提供实时电视视频业务是一种趋势，IPTV(网络电视)的兴起就是这种趋势的一种体现。IPTV是在宽带互联网上传输，采用机顶盒加电视机进行显示和交互的一种新的视频业务。

在IPTV系统中，目前业界存在两种视频流的传输规范，即互联网中广泛使用的由互联网流媒体联盟(ISMA)提出的ISMA规范和在广电网络中广泛使用的由运动图像专家组(MPEG)提出的TS规范。TS规范采用TS包封装格式把音频流和视频流统一组包并复用成一个传输流，而ISMA协议则把视频流和音频流分开传输，因此这两种规范互不兼容。

由于ISMA协议是针对互联网特性提出，能够较好地适应IP网络上丢包、延时、抖动等网络特点，加上电信运营商已有互联网流媒体业务经营经验，因此，在IPTV系统中电信运营商通常倾向于采用ISMA传输规范，但电视内容却掌握在广电系统中，通常采用TS传输格式。为了解决格式转换问题，本文提出了从TS流实时转换成ISMA流的转码方法，并着重解决了转码过程中的时戳生成、组包策略和转码延时控制等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传统TS格式的视频流到ISMA传输流的实时转换方法，为电信运营商的IPTV系统提供从广电系统引入实时视频的解决方案。

一种MPEG-4的传输码流TS流到互联网流媒体联盟ISMA流的实时转换方法，包含以下内容：

(a)配置转码器的参数，包含视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流会话描述协议SDP参数，SDP参数中包含发送连接类型，即传输控制协议TCP或用户数据报协议UDP，和相应的端口号；

(b)转码器接收来自编码器的TS流；

(c)转码器按配置信息解复用TS流，根据TS流节目参考时钟PCR值生成对应的帧参考时间；

(d)转码器进一步处理解复用获得的视音频数据，根据配置信息和帧参考时间生成实时传输协议RTP包；

(e)生成RTP包之后，转码器将生成的视音频RTP包通过SDP参数中配置的用户数据报协议UDP端口或传输控制协议TCP端口发送至网络。

所述步骤(a)中转码器的参数还包含接收节目源网卡地址；发送节目网卡地址；节目源组播网络IP地址，非组播源则可取值0.0.0.0，及节目源端口号。

所述步骤(a)转码器的参数以配置文件的形式进行配置，每个配置文件可以配置多个节目。

所述步骤(d)中每个视频RTP包至多包含一个视频分组基本码流PES，即每个视频PES负载头都在RTP有效负载Payload的起始点。

所述步骤(d)中每个音频RTP包包含一个或多个音频PES，一个PES只属于一个RTP包。

所述步骤(d)中每个RTP包有效负载Payload的最大长度不超过1436字节。

所述步骤(e)中转码器不为排序预留缓存。

所述步骤(e)中转码器为RTP包中Marker标识置位预留的缓存不超过1个UDP包或TCP包。

所述步骤(e)中所述转码器接收和发送数据时采用异步机制，对共享内存的加锁控制以UDP包或TCP包为单位。

所述步骤(e)中转码器收到RTP包后，立即发送。

采用本文发明提供的TS流到ISMA流的实时转换方法，很好地解决了在基于ISMA传输规范的IPTV系统中接入MPEG-4的TS视音频内容的问题，从而为IPTV系统引入传统广电内容源提供了解决方案。

附图说明

图1是本发明TS流到ISMA流系统框图；

图2是本发明一种TS流到ISMA流的实时转换方法流程图；

图3是TS包封装格式示意图；

图4是MPEG-4视频流的RTP包封装格式示意图；

图5是MPEG-4音频流的RTP包封装格式示意图。

具体实施方式

图1所示是本发明由TS流转换至ISMA流的系统框图，包含编码器，转码器，IP网络和终端，其中转码器接收来自编码器的TS流，对该码流进行解复用后封装为RTP包，再通过IP网络发送至终端。

图2所示是本发明一种MPEG-4的TS流到ISMA流的实时转换方法流程图，包括以下步骤：

步骤一、配置

启动转码器前，先对转码器进行必要的配置，包括视、音频编码类型，TS流节目号，ISMA直播流SDP(会话描述协议)等，以配置文件方式进行配置，一个配置文件可对多个节目同时进行配置。每个节目的配置项包括：

1)节目号：如果TS流为MPTS(多节目TS码流)，则对应节目的节目号(program_number)；如果TS流为SPTS(多路单节目TS)，则值为0；

2)接收节目源网卡地址；

3)发送节目网卡地址；

4)节目源组播IP地址，非组播源则可取值0.0.0.0；

5)节目源端口号；

6)节目SDP(会话描述协议)，包括发送IP地址、端口号，发送连接类型(TCP/UDP，传输控制协议/用户数据报协议)，载荷类型，媒体类型和时戳的时钟频率，缺省为90kHz；

7)视频、音频编码类型。

步骤二、接收

转码器接收来自编码器的TS over UDP流(用UDP协议承载的TS流)。TS包结构如图3所示，TS包由包头、自适应区和包数据3部分组成。每个包长度为固定的188字节，包头为4字节，自适应区和包数据为184字节。184字节为有用信息空间，用于传送已编码的视音频数据流。包头由同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、传输优先、包识别(PID-Packet Identification)、传输加扰控制、自适应区控制和连续计数器8个部分组成。

步骤三、解复用

转码器按配置信息解复用TS流，逐帧(以TS的分组基本码流PES为单位)分辨出视频和音频码流，并由节目参考时钟值(PCR)生成对应帧的参考时间；转码器把TS流解复用后得到对应的视音频流PES，取PES头对应的PCR值作为该帧的时戳，PCR值与时戳的具体转换方法依据标准协议ISO13818-1的相关规定进行。

步骤四、封装

转码器对解复用获得的视音频分组基本码流(PES)数据进一步处理，根据配置信息和帧参考时间，依据RFC3016协议(用于MPEG-4视听流的RTP负载格式协议)生成RTP包。MPEG-4的视频和音频RTP包格式分别如图4和图5所示，包头一般只包含开始的12字节，CSRC标识字段一般不需要。字段V表示协议版本，字段P表示是否包含填充数据，X字段表示是否有协议扩展，CC字段表示CSRC标志数，M字段标识是否是VOP的最后一个RTP包，PT字段表示载荷类型，Sequence Number是序列号，开始值随机，Timestamp是时戳字段，指明该RTP包中所包含的VOP的采样时刻，SSRC是标识同步源的一个随机数。由于输入的TS包与输出的RTP包并非一一对应，RTP组包策略如下：

1)视频RTP包至多包含一个PES，即每个视频PES负载头都在RTP有效负载(Payload)的起始点；

2)音频RTP包可包含多个PES，但一个PES不能跨多个RTP包，即每个音频RTP有效负载(Payload)起始点即PES负载头；

3)音频和视频RTP包有效负载(Payload)的最大长度不超过1436字节。

步骤五、发送

转码器将生成的视音频RTP包通过配置的UDP端口各自发送至网络。为了确保直播的实时性，转码的时延应尽可能小。采用的策略和机制如下：

1)由于编码器和转码器一般是直接相连，因此不考虑丢包与乱序情况，即不必为排序预留缓存；

2)由于视音频帧的最后一个RTP包须将Marker标识置位，如果TS流的PES长度值为0(TS流视频包的PES长度大多为0)，只有通过PES头标志位才能判断帧边界。因而需缓存一定量的数据以判定边界。从下一有效(含ES数据)TS包可确定当前TS包是否为帧边界，所以为Marker置位预留的缓存最多可为1个UDP包。根据一个TS包生成RTP包后暂时缓存，待收到下一个TS包后再决定是否将RTP包的Marker标识置位，然后再发送。

3)为避免因数据处理和发送影响数据包接收，接收与处理发送一般采用异步机制，对共享内存的加锁控制应该以UDP包为单位，即以整个UDP包为单位进行加锁控制。比如这个包占用的缓冲区在接收时由接收进程加锁，避免处理进程对它进行修改。每个包都有一把锁，而不是整个缓冲区(内存块)一把锁，这样便于两个进程并行工作，即不会产生过多的处理延时。以剔除因异步机制产生的缓存；

4)发送模块在收到生成的RTP包后，立即向目标地址发送，不作流量控制及缓存。

上述发送也可以以采用TCP方式，采用TCP方式时，发送方式同UDP。