專利名稱：一種mpeg-4的傳輸碼流到互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟流的實時轉換系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于多媒體通信領域，尤其涉及一種MPEG-4的傳輸碼流(TS ) 流到互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟(ISMA)流的實時轉換方法。
背景技術：
通過IP (互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)網(wǎng)絡提供實時電視視頻業(yè)務是一種趨勢，IPTV (網(wǎng)絡電視)的興起就是這種趨勢的一種體現(xiàn)。IPTV是在寬帶互聯(lián)網(wǎng)上傳 輸，采用機頂盒加電視機進行顯示和交互的一種新的視頻業(yè)務。
在IPTV系統(tǒng)中，目前業(yè)界存在兩種視頻流的傳輸規(guī)范，即互聯(lián)網(wǎng)中廣 泛使用的由互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟(ISMA)提出的ISMA規(guī)范和在廣電網(wǎng)絡中 廣泛使用的由運動圖像專家組(MPEG)提出的TS規(guī)范。TS規(guī)范采用TS 包封裝格式把音頻流和視頻流統(tǒng)一組包并復用成一個傳輸流，而ISMA協(xié)議 則把視頻流和音頻流分開傳輸，因此這兩種規(guī)范互不兼容。
由于ISMA協(xié)議是針對互聯(lián)網(wǎng)特性提出，能夠較好地適應IP網(wǎng)絡上丟 包、延時、抖動等網(wǎng)絡特點，加上電信運營商已有互聯(lián)網(wǎng)流媒體業(yè)務經(jīng)營經(jīng) 驗，因此，在IPTV系統(tǒng)中電信運營商通常傾向于采用ISMA傳輸規(guī)范，但 電視內(nèi)容卻掌握在廣電系統(tǒng)中，通常采用TS傳輸格式。為了解決格式轉換 問題，本文提出了從TS流實時轉換成ISMA流的轉碼方法，并著重解決了 轉碼過程中的時戳生成、組包策略和轉碼延時控制等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種傳統(tǒng)TS格式的視頻流到ISMA傳 輸流的實時轉換系統(tǒng)，為電信運營商的IPTV系統(tǒng)提供從廣電系統(tǒng)引入實時 視頻的解決方案。
一種MPEG-4的傳輸碼流TS流到互聯(lián)網(wǎng)流々某體聯(lián)盟ISMA流的實時傳 輸系統(tǒng)，包含編碼器、轉碼器、IP網(wǎng)絡和終端，所述轉碼器包含配置模塊、 接收模塊、解復用模塊、封裝模塊和發(fā)送模塊，其中
所述配置模塊為轉碼器配置相關參數(shù)，包含視、音頻編碼類型，TS流 節(jié)目號，ISMA直播流會話描述協(xié)議SDP參數(shù)，SDP參數(shù)中包含發(fā)送連接類 型，即傳輸控制協(xié)議TCP或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP，和相應的端口號；
所述接收模塊接收來自編碼器的TS流；
所述解復用模塊按配置信息解復用TS流，根據(jù)TS流節(jié)目參考時鐘PCR 值生成對應的幀參考時間；
所述封裝模塊根據(jù)配置信息和幀參考時間將解復用后的TS流封裝為實 時傳輸協(xié)議RTP包；
所述發(fā)送模塊將封裝的RTP包根據(jù)SDP參數(shù)通過IP網(wǎng)絡發(fā)送至終端。
所述配置模塊配置的參數(shù)還包含接收節(jié)目源網(wǎng)卡地址；發(fā)送節(jié)目網(wǎng)卡地 址；節(jié)目源組播網(wǎng)絡IP地址，非組播源則可取值0.0.0.0，及節(jié)目源端口號。
所述配置模塊以配置文件的形式配置參數(shù)，每個配置文件可以配置多個 節(jié)目。
所述封裝模塊封裝視頻RTP包時，每個RTP包至多包含一個視頻分組 基本碼流PES,即每個視頻PES負載頭都在RTP有效負載Payload的起始點。
所述封裝模塊封裝音頻RTP包時，每個RTP包包含一個或多個音頻 PES, —個PES只屬于一個RTP包。
所述封裝模塊封裝的RTP包的有效負載Payload的最大長度不超過1436字節(jié)。
所述發(fā)送4莫塊在發(fā)送RTP包時，不為排序預留緩存。
所述發(fā)送模塊發(fā)送RTP包時為RTP包中Marker標識置位預留的緩存不 超過1個UDP包或TCP包。
所述發(fā)送模塊接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時采用異步機制，對共享內(nèi)存的加鎖控制
以UDP包或TCP包為單位。
所述發(fā)送模塊收到生成的RTP包后，立即發(fā)送。
采用本文發(fā)明提供的TS流到ISMA流的實時轉換系統(tǒng)，很好地解決了 在基于ISMA傳輸規(guī)范的IPTV系統(tǒng)中接入MPEG - 4的TS視音頻內(nèi)容的問 題，從而為IPTV系統(tǒng)引入傳統(tǒng)廣電內(nèi)容源提供了解決方案。


圖1是本發(fā)明TS流到ISMA流實時轉換系統(tǒng)框圖2是本發(fā)明一種TS流到ISMA流的實時轉換方法流程圖3是TS包封裝格式示意圖4是MPEG-4視頻流的RTP包封裝格式示意圖5是MPEG-4音頻流的RTP包封裝格式示意圖。
具體實施例方式
圖1所示是本發(fā)明由TS流至ISMA流的實時轉換系統(tǒng)框圖，包含編碼 器，轉碼器，IP網(wǎng)絡和終端，其中轉碼器接收來自編碼器的TS流，對該碼 流進行解復用后封裝為RTP包，再通過IP網(wǎng)絡發(fā)送至終端。轉碼器包含配 置模塊、接收模塊、解復用模塊、封裝模塊和發(fā)送模塊，其中
所述配置模塊為轉碼器配置相關參數(shù)，包含視、音頻編碼類型，TS流 節(jié)目號，ISMA直播流會話描述協(xié)議SDP參數(shù)，SDP參數(shù)中包含發(fā)送連接類 型，即傳輸控制協(xié)議TCP或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP,和相應的端口號；
所述接收模塊接收來自編碼器的TS流；
所述解復用模塊按配置信息解復用TS流,根據(jù)TS流節(jié)目參考時鐘PCR 值生成對應的幀參考時間；
所述封裝模塊根據(jù)配置信息和幀參考時間將解復用后獲得的視音頻數(shù) 據(jù)封裝為實時傳輸協(xié)議RTP包；
所述發(fā)送模塊將封裝的RTP包根據(jù)SDP參數(shù)通過IP網(wǎng)絡發(fā)送至終端。 各模塊的功能在下面進一步詳細說明。
圖2所示是本發(fā)明一種MPEG-4的TS流到ISMA流的實時轉換方法流 程圖，包括以下步驟
步驟一、配置，由轉碼器的配置;f莫塊完成。
啟動轉碼器前，由配置模塊先對轉碼器進行必要的配置，包括視、音頻 編碼類型，TS流節(jié)目號，ISMA直播流SDP (會話描述協(xié)議)等，以配置 文件方式進行配置， 一個配置文件可對多個節(jié)目同時進行配置。每個節(jié)目的 配置項包括
1) 節(jié)目號如果TS流為MPTS (多節(jié)目TS碼流)，則對應節(jié)目的節(jié) 目號(program—number);如果TS流為SPTS (多3各單節(jié)目TS )，則值為 0;
2) 接收節(jié)目源網(wǎng)卡地址；
3) 發(fā)送節(jié)目網(wǎng)卡地址；
4) 節(jié)目源組播IP地址，非組播源則可取值0.0.0.0;
5) 節(jié)目源端口號；
6) 節(jié)目SDP (會話描述協(xié)議)，包括發(fā)送IP地址、端口號，發(fā)送連接 類型(TCP/UDP，傳輸控制協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)，載荷類型，媒體類型 和時戳的時鐘頻率，缺省為90kHz;
7) 視頻、音頻編碼類型。
步驟二、接收，由轉碼器的接收^t塊完成。
轉碼器接收來自編碼器的TS over UDP流(用UDP協(xié)議承載的TS流)。 TS包結構如圖3所示，TS包由包頭、自適應區(qū)和包數(shù)據(jù)3部分組成。每個 包長度為固定的188字節(jié)，包頭為4字節(jié)，自適應區(qū)和包數(shù)據(jù)為184字節(jié)。 184字節(jié)為有用信息空間，用于傳送已編碼的視音頻數(shù)據(jù)流。包頭由同步字 節(jié)、傳輸誤碼指示符、有效載荷單元起始指示符、傳輸優(yōu)先、包識別
(PID-Packet Identification )、傳輸加擾控制、自適應區(qū)控制和連續(xù)計數(shù)器8 個部分組成。
步驟三、解復用，由轉碼器的解復用模塊完成。
轉碼器按配置信息解復用TS流，逐幀(以TS的分組基本碼流PES為 單位)分辨出視頻和音頻碼流，并由節(jié)目參考時鐘值(PCR)生成對應幀的 參考時間；轉碼器把TS流解復用后得到對應的視音頻流PES,取PES頭對 應的PCR值作為該幀的時戳，PCR值與時戳的具體轉換方法依據(jù)標準協(xié)議 IS013818-1的相關規(guī)定進行。
步驟四、封裝，由轉碼器的封住模塊完成。
轉碼器對解復用獲得的視音頻分組基本碼流(PES)數(shù)據(jù)進一步處理， 根據(jù)配置信息和幀參考時間，依據(jù)RFC3016協(xié)議(用于MPEG-4視聽流的 RTP負載格式協(xié)議)生成RTP包。MPEG-4的視頻和音頻RTP包格式分別 如圖4和圖5所示，包頭一般只包含開始的12字節(jié)，CSRC標識字段一般 不需要。字段V表示協(xié)議版本，字段P表示是否包含填充數(shù)據(jù)，X字段表 示是否有協(xié)議擴展，CC字段表示CSRC標志數(shù)，M字段標識是否是VOP 的最后一個RTP包，PT字段表示載荷類型，Sequence Number是序列號， 開始值隨機，Timestamp是時戳字^:,指明該RTP包中所包含的VOP的采 樣時刻，SSRC是標識同步源的一個隨機數(shù)。由于輸入的TS包與輸出的RTP 包并非--對應，RTP組包策略如下
1 )視頻RTP包至多包含一個PES,即每個視頻PES負載頭都在RTP有 效負栽(Payload)的起始點；
2 )音頻RTP包可包含多個PES,但一個PES不能跨多個RTP包，即 每個音頻RTP有效負載(Payload)起始點即PES負載頭；
3 )音頻和^L頻RTP包有效負載(Payload)的最大長度不超過1436字，。
步驟五、發(fā)送，由轉碼器的發(fā)送模塊完成。
轉碼器將生成的視音頻RTP包通過配置的UDP端口各自發(fā)送至網(wǎng)絡。 為了確保直播的實時性，轉碼的時延應盡可能小。采用的策略和機制如下
1) 由于編碼器和轉碼器一般是直接相連，因此不考慮丟包與亂序情況，
即不必為排序預留緩存；
2) 由于視音頻幀的最后一個RTP包須將Marker標識置位，如杲TS流 的PES長度值為0 ( TS流視頻包的PES長度大多為0 )，只有通過PES頭 標志位才能判斷幀邊界。因而需緩存一定量的凝:據(jù)以判定邊界。從下一有效
(含ES數(shù)據(jù))TS包可確定當前TS包是否為幀邊界，所以為Marker置位預 留的緩存最多可為1個UDP包。根據(jù)一個TS包生成RTP包后暫時緩存， 待收到下一個TS包后再決定是否將RTP包的Marker標識置位，然后再發(fā) 送。
3) 為避免因數(shù)據(jù)處理和發(fā)送影響數(shù)據(jù)包接收，接收與處理發(fā)送一般采 用異步機制，對共享內(nèi)存的加鎖控制應該以UDP包為單位，即以整個UDP 包為單位進行加鎖控制。比如這個包占用的緩沖區(qū)在接收時由接收進程加 鎖，避免處理進程對它進行修改。每個包都有一把鎖，而不是整個緩沖區(qū)(內(nèi) 存塊)一把鎖，這樣便于兩個進程并行工作，即不會產(chǎn)生過多的處理延時。 以剔除因異步機制產(chǎn)生的緩存；
4) 發(fā)送模塊在收到生成的RTP包后，立即向目標地址發(fā)送，不作流量 控制及緩存。
上述發(fā)送也可以以采用TCP方式，采用TCP方式時，發(fā)送方式同UDP。
權利要求
1、一種MPEG-4的傳輸碼流TS流到互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟ISMA流的實時傳輸系統(tǒng)，包含編碼器、轉碼器、IP網(wǎng)絡和終端，其特征在于所述轉碼器包含配置模塊、接收模塊、解復用模塊、封裝模塊和發(fā)送模塊，其中所述配置模塊為轉碼器配置相關參數(shù)，包含視、音頻編碼類型，TS流節(jié)目號，ISMA直播流會話描述協(xié)議SDP參數(shù)，SDP參數(shù)中包含發(fā)送連接類型，即傳輸控制協(xié)議TCP或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP，和相應的端口號；所述接收模塊接收來自編碼器的TS流；所述解復用模塊按配置信息解復用TS流，根據(jù)TS流節(jié)目參考時鐘PCR值生成對應的幀參考時間；所述封裝模塊根據(jù)配置信息和幀參考時間將解復用后獲得的視音頻數(shù)據(jù)封裝為實時傳輸協(xié)議RTP包；所述發(fā)送模塊將封裝的RTP包根據(jù)SDP參數(shù)通過IP網(wǎng)絡發(fā)送至終端。
2、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述配置模塊配置的參數(shù) 還包含接收節(jié)目源網(wǎng)卡地址；發(fā)送節(jié)目網(wǎng)卡地址；節(jié)目源組播網(wǎng)絡IP地址， 非組播源則可取值0.0.0.0，及節(jié)目源端口號。
3、 如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述配置模塊以配置 文件的形式配置參數(shù)，每個配置文件可以配置多個節(jié)目。
4、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述封裝模塊封裝視頻 RTP包時，每個RTP包至多包含一個視頻分組基本碼流PES,即每個視頻 PES負載頭都在RTP有效負載Payload的起始點。
5、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述封裝模塊封裝音頻RTP 包時，每個RTP包包含一個或多個音頻PES, —個PES只屬于一個RTP包。
6、 如權利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述封裝模塊封裝的 RTP包的有效負載Payload的最大長度不超過1436字節(jié)。
7、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送模塊在發(fā)送RTP 包時，不為排序預留緩存。
8、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送模塊發(fā)送RTP包 時為RTP包中Marker標識置位預留的緩存不超過1個UDP包或TCP包。
9、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送模塊接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時采用異步機制，對共享內(nèi)存的加鎖控制以UDP包或TCP包為單位。
10、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送^f莫塊收到生成的 RTP包后，立即發(fā)送。
全文摘要
一種MPEG-4的傳輸碼流TS流到互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟ISMA流的實時傳輸系統(tǒng)，包含編碼器、轉碼器、IP網(wǎng)絡和終端，所述轉碼器包含配置模塊、接收模塊、解復用模塊、封裝模塊和發(fā)送模塊，所述配置模塊為轉碼器配置相關參數(shù)，包含視、音頻編碼類型，TS流節(jié)目號，ISMA直播流會話描述協(xié)議SDP參數(shù)，所述接收模塊接收來自編碼器的TS流；所述解復用模塊按配置信息解復用TS流，根據(jù)TS流節(jié)目參考時鐘PCR值生成對應的幀參考時間；所述封裝模塊根據(jù)配置信息和幀參考時間將解復用后獲得的視音頻數(shù)據(jù)封裝為實時傳輸協(xié)議RTP包；所述發(fā)送模塊將封裝的RTP包根據(jù)SDP參數(shù)通過IP網(wǎng)絡發(fā)送至終端。
文檔編號H04N7/26GK101193290SQ20061014562
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權日2006年11月22日
發(fā)明者田洪亮 申請人:中興通訊股份有限公司