[发明专利]视频流的处理系统和处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理领域，尤其是一种视频流的处理系统和处理方法。 

背景技术

在网络电视(Internet Protocol Television，IPTV)网络中，频道切换时间是一个十分重要的指标，直接影响到用户满意度。但是现有技术的频道切换时间在秒级。如图1所示，为现有技术中一个抽象的IPTV网络直播业务的视频流处理系统的结构示意图，其中包括节目源91、组播复制点92、终端设备93(例如机顶盒+电视机、或个人计算机等，包括合法的用户和非法的用户)。节目源91负责电视节目的存储和视频流的编码与发送；组播复制点92根据不同的组播组及其成员，复制上行来的相应的电视视频流到不同的终端设备93；终端设备93向外部指定的设备申请授权，身份认证通过后成为合法用户，即可申请加入某个组播组(一个电视频道节目通常为一个组播组)，从而接收到某个电视频道的视频流，终端设备93对接收到的视频流解码后播放；切换频道时终端设备93向外部指定设备发出申请，离开原来的组播组，申请加入新的组播组，申请通过后，组播复制点停止对该终端设备93发送原频道的视频流，改为发送新频道节目的视频流，终端设备93接收到新频道视频流后即可收看到新频道节目的图像。 

分级编码(Scalable Coding)是现代视频编码技术之一，它使得视频编码过程的灵活性更好，让多媒体信息自适应地在网络间进行传输。主要解决网络传输视频流的路径中传输带宽有限的问题，在视频的分级编码技术中，视频信息流被分解成多个子流，包括一个基本层子流和一个增强层子流，其中 基本层子流包含了视频流最重要的基本信息，在接收端可以单独解码，解码后可得到一个最基本的图象；增强层子流不能单独解码，必须与基本层子流一起解码，得到更高质量的图象。目前支持分级编码技术的视频编码标准有MPEG-2、MPEG-4、H.263+等。因此该方法使得视频流具有可分级性，在网络带宽较小的时候，传输基本层子流，并根据实际的网络环境决定是否传输增强层子流，以使得图像质量得到加强，由此实现自适应。 

精细可分级视频编码(fine granularity scalability，FGS)是MPEG-4编码标准的一部分，它比普通的分级编码技术具有更好的灵活性。普通的可分级编码分为三种：时域可分级性(Temporal Scalability)，空域可分级性(Spatial Scalability)，质量可分级性(SNR Scalability)。它们的增强层的速率是一个或几个固定的速率，而在FGS编码中，增强层的速率可以根据带宽的实际情况精细调节。 

频道切换的时间是指从按下遥控器控制按钮到屏幕显示下一个频道的第一帧视频图像的时间。假如在MPEG-2图像编码方式下，视频流的传输速度是每秒25帧，每一个图像组(Group Of Pictures，GOP)为15帧，GOP由I帧、B帧和P帧组成，其中只有一个I帧和多个B帧和P帧。因为只有I帧可以单独进行解码后显示图像，而B帧和P帧则不能单独进行解码，因此必须依赖于同一个GOP中的I帧才能解码后得到一帧图像。所以终端设备只有接收到频道的第一个I帧后才能开始显示该频道的视频图像。如果频道切换时刻正好发生在某个I帧之后，则需要等待整个GOP的传输时间才能接收到下一个I帧，即15帧的传输时间，大约600ms之后才能显示出该频道的视频图像。 

如图2所示，为现有技术的频道切换时间的组成示意图，图中描述了整个频道切换过程中的各个阶段，以及它们占用的时间。从按下遥控器控制按钮开始，分别经历了机顶盒处理，发送互联网组管理协议(Internet GroupManagement Protocol，IGMP)离开和IGMP成员报告消息，接入节点IGMP消息处理，汇聚节点IGMP消息处理，视频数据包进入队列，调制到数字用户线 路(Digital Subscriber Line，DSL)，接收到新频道的第一个I帧，解码并显示图像等环节。从图中可以看到，整个时间大约700ms，而其中大部分时间是等待接收第一个I帧所花的时间约600ms。 

为了减小整个频道切换时间，现有的处理系统的处理方法是减小两个相邻I帧的时间间距，也就是说减小GOP的大小，增加I帧出现的数量，例如将GOP减小到9帧的情况下，则相邻I帧的间距就可以从600ms减小到约360ms。