[发明专利]一种面向8K超高清的主从多节点编码方法

说明书

本发明公开了一种面向8K超高清的主从多节点编码方法。它具体操作步骤如下：在主节点上面部署整体的编转码系统，而在从节点上面只部署编码内核和与主节点通信的模块；初始时，主从节点的编码GOP帧数设置为相等；当前编码帧在GOP中的帧号以及当前编码GOP序号均为0；如果GOP序号为偶数表示当前帧在主节点编码内核中编码；否则表示在从节点的编码内核中编码；每次解码一帧后，主节点获得一个待解码帧，决定当前待解码帧放到哪个节点编码；同时实时监测一段时间内的主从节点的CPU使用资源，动态调整从节点的GOP帧数，最终达到主从节点的计算复杂均衡。本发明的有益效果是：动态调整GOP大小以达到主从节点的计算资源的均衡，以充分提升整体的性能。

技术领域

本发明涉及视频解码相关技术领域，尤其是指一种面向8K超高清的主从多节点编码方法。

背景技术

HEVC是2013年由国际电信联盟(ITU-T)发布的最新一代的视频编码标准，相比上一代编码标准H264，HEVC的压缩效率提升了一倍，能大大降低目前正在普及的8K超高清视频的码率，减少带宽消耗。

AVS2是中国于2016年12月份发布的面向超高清视频应用的最新一代标准。AVS2的编码框架与HEVC类似，在编码效率上要略优于HEVC。目前AVS2视频标准已成为中国广电总局采用的唯一视频编码标准，具有广阔的应用前景。

8K分辨率是一种数字视频标准。2012年8月23日，联合国旗下的国际电讯联盟通过以日本NHK电视台所建议的7680x4320解像度作为国际的8K超高画质电视(SHV)标准，SHV作为超越现行数字电视的“超高精细影像系统”，以超高的分辨率代码超清的画质，具有广阔的应用前景。同时，Ultra HD Forum 发布了超高清规范Ultra HD Forum 制定了4K以及8K的标准，Ultra HD Forum Guidelines v2.1,里面采纳了HEVC和AVS2作为8K编码的标准。

8K分辨率是4K的4倍，HD的16倍，视频复杂度也是HD的16倍，HEVC和AVS2的解码复杂度又比上一代H264和AVS PLUS复杂很多，这给边编码器的实时编码带来了很大的挑战。以目前的服务器，即使一台最强的双CPU的通用机架式服务器，也无法做到8K@60fps实时编码。如果需要做8K实时编码，可能就需要两个甚至是多个节点的服务器并行编码来达到实时的目的。目前市面上，对于AVS2，目前没有硬件编码芯片。而对于HEVC， 8K HEVC的支持上虽有解决方案，但尚不成熟，如基于NTT编码卡的编码方案。例如，由于一块硬件编码卡的性能不足以编码8K，只能编码1路4K，通常都需要4块4K卡并发，每一块卡编码四分之一的8K画面，最终输出4条独立流，最终通过播放端把四条流合成为一路8K。严格的说，这种属于临时解决方案，是4条4K而非一路8K，需要定制播放器，同时存在播放端拼接帧对齐的问题。此外，编码卡一旦发生内核级bug，则调试和修复周期都较长，不利于安全播出，尚需完善成熟度。

所以一段时间内，8K视频编码方案还必须依赖基于服务器的软件编码方案。既然一台服务器算力无法完成8K实时编码，那么可能需要双节点甚至多节点并行编码。但是如何利用双节点并行编码，并使得双节点运算负载达到平衡，以达到最大的编码性能，是一个问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提升编码性能的面向8K超高清的主从多节点编码方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种面向8K超高清的主从多节点编码方法，具体操作步骤如下：

（1）在主节点上面部署整体的编转码系统，包含输入信号采集、输入音视频解码、输入音视频预处理、编码内核、编码后的音视频复用、IP分发，而在从节点上面只部署编码内核和与主节点通信的模块；

（2）初始时，主从节点的编码GOP帧数分别设置为N，M，M=N；