CN119324992A - 一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法及相关装置，方法包括：采集终端采集YUV视频数据；对YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将可伸缩视频传输到中转服务端，由中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。本申请改善了现有SHVC编码技术只能通过输入一幅YUV视频数据生成不同层视频数据，存在编码效率低的技术问题。

Description

一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法及相关装置

技术领域

本申请涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法及相关装置。

背景技术

随着互联网的快速发展，人们对于高质量视频传输的需求也不断增长。而视联网作为一种新型的互联网络形式，正逐渐崭露头角。视联网通过使用互联网传输技术，将多媒体视频和音频数据进行传输，并且可以实现高清视频直播、回放等多种应用场景，解决大规模视频传输面临的带宽成本高、网络复杂、高清视频通信质量体验不高等挑战。

在视频传输过程中涉及视频编码，SHVC（Scalable High-Efficiency VideoCoding）是高效视频编码标准的可伸缩性扩展。SHVC编码的基本思想是将视频序列的信息经一次编码后输出多层码流。输出码流包括一个基本层( Base Layer ，BL )和若干个增强层( EnhancementLayer，EL)。基本层是指视频的基础编码层，采用低帧率序列，可以在所有接收终端上进行解码；增强层是在基本层的基础上，额外增加一些子流，可以提供更高的分辨率、码率和帧率等高级功能，但需要更高的传输带宽和解码能力来支持。而SHVC编码技术只能通过输入一幅YUV视频数据生成不同层视频数据，SHVC编码技术先对YUV视频数据编码获取基本层，再对基本层编码获取增强层，以得到不同层级的编码视频，存在编码效率低的问题。

发明内容

本申请提供了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法及相关装置，用于改善现有SHVC编码技术只能通过输入一幅YUV视频数据生成不同层视频数据，存在编码效率低的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，应用于采集终端，所述方法包括：

采集YUV视频数据；

对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；

对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将所述可伸缩视频传输到中转服务端，由所述中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

可选的，所述对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据，包括：

对所述YUV视频数据进行降采样和/或感兴趣区域隐私遮蔽处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

可选的，所述对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，包括：

采用SHVC编码器对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；其中，所述可伸缩视频的子层包括时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层。

本申请第二方面提供了一种采集终端，包括：

采集单元，用于采集YUV视频数据；

预处理单元，用于对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；

编码单元，用于对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；

传输单元，用于将所述可伸缩视频传输到中转服务端，由所述中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

可选的，所述预处理单元，具体用于对所述YUV视频数据进行降采样和/或感兴趣区域隐私遮蔽处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

可选的，所述编码单元，具体用于采用SHVC编码器对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；其中，所述可伸缩视频的子层包括时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层。

本申请第三方面提供了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统，包括：采集终端、中转服务端和接收终端；

所述采集终端，用于采集YUV视频数据；对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将所述可伸缩视频传输到所述中转服务端；

所述中转服务端，用于根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

可选的，所述中转服务端为边缘盒子或流媒体转发服务器。

本申请第四方面提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。

本申请第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现第一方面任一种所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，对输入的一幅YUV视频数据做前置处理生成多幅YUV视频数据，再分别对各YUV视频数据进行可伸缩视频编码得到多个层级的编码视频，提高了编码效率，改善了现有SHVC编码技术只能通过输入一幅YUV视频数据生成不同层视频数据，存在编码效率低的技术问题；并且，可以根据接收终端的网络带宽和设备性能的变化，选择相应子层的编码视频进行传输，可以自动调整视频的质量和码率，从而保证视频的流畅性和清晰度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法的一个流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法的另一个流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种采集终端的一个结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统的一个结构示意图

图5为本申请实施例提供的一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统的另一个结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参考图1，本申请第一方面提供了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，应用于采集终端，方法包括：

步骤110、采集YUV视频数据。

本申请中的采集终端可以为支持编码功能的摄像头，用于采集YUV视频数据。

步骤120、对YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

其中，处理后YUV视频数据包括原始的YUV视频数据。采集终端可以对采集的YUV视频数据进行降采样，得到多个不同分辨率的YUV视频数据；采集终端也可以对YUV视频数据进行感兴趣区域隐私遮蔽处理，得到感兴趣区域隐私遮蔽的YUV视频数据。在对YUV视频数据进行感兴趣区域隐私遮蔽处理时，可以将隐私遮蔽作为覆盖施加到YUV视频数据的图像帧的感兴趣区域上，隐私遮蔽可以是黑色的矩形块，也可以为其他的具有多边形的形状或其他颜色。

步骤130、对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将可伸缩视频传输到中转服务端，由中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

采集终端以处理后YUV视频数据为输入，采用SHVC编码器对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，可以得到拥有不同的时间层、空间层、质量层、混合编码层以及感兴趣区域隐私保护层的可伸缩视频。本申请通过对输入的一路YUV视频数据进行前置处理生成多个不同分辨率的YUV视频数据，再对各分辨率的YUV视频数据分别进行SHVC编码，可以采用多线程并行对各分辨率的YUV视频数据进行SHVC编码；在对各分辨率的YUV视频数据进行SHVC编码时可以仅编码生成基本层，就可以得到包括多个层级的可伸缩视频，节省了编码生成增强层时需要等待基本层的编码时间，提高了编码效率，并且本申请还可以对感兴趣区域隐私遮蔽的YUV视频数据进行SHVC编码，得到感兴趣区域隐私保护层，实现了感兴趣区域隐私遮蔽的分层视频功能。

SHVC编码器采用SHVC编码库进行可伸缩视频编码，SHVC编码库是在x265的基础上参考SHM的实现原理实现SHVC可伸缩视频编码。SHM是H.265/SHVC的官方参考模型，随着SHVC项目的发展不断更新着，它提供了一系列的可执行文件用于SHVC的编码以及数据分析。x265是一个用于编码符合高效率视频编码（HEVC/H.265）标准的影片的开源自由软件及函数库。在使用SHVC编码库进行可伸缩视频编码时要用到配置参数，它能够根据具体需要设置不同的时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层，从而得到想要的可伸缩视频。例如，想要采用SHVC编码库对三个分辨率的原始YUV视频数据进行可伸缩视频编码，以生成包含1个基础层（layer0）、1个时间层（layer1）、1个空间层（layer4）、1个质量层（layer3）、2个混合编码层（layer2、layer5）、2个感兴趣区域隐私保护层（layer6、layer7）共7个层级的可伸缩视频，可以设置输出文件命名为shvc.265；三个原始YUV视频数据统一采用的25f/s帧率，所以设置最大帧率为25；测试分片时长4s，25f/s×4s=100f，所以设置最大编码帧数为100帧；若设计为n个时间层，则GOP最多包含2n-1帧，所以GOPSize=2；基本层编码模式统一采用包含SEI的HEVC模式；分层模式采用中粒度，赋值1；关键帧编码相应地采用中粒度模式，赋值1；而非关键帧则采用运动估计和运动补偿相结合的模式，赋值2，在配置完这些参数后，生成配置文件；采用配置文件，调用SHVC编码库对三个分辨率的原始YUV视频数据进行可伸缩视频编码，最终得到了预期的包含7个层级的可伸缩视频，视频的具体分层情况如图2所示。

采集终端在对YUV视频数据进行可伸缩视频编码后，采用网络传输协议将编码后的视频数据传输到中转服务端（如边缘盒子或流媒体转发服务器），具体可以通过RFC6190封装来作为视频系统内视频协商编码传输的基本手段上传到边缘盒子或者流媒体转发服务器，边缘盒子或者流媒体转发服务器根据不同接收终端需要提取相应的子层码流传输给各接收终端进行播放，中转服务端可以根据接收终端的网络状态和/或设备性能选择相应分辨率、质量或码率的子层码流传输给对应的接收终端，对于带宽有限的接收终端，可以选择低分辨率子层的视频传输给该接收终端。

本申请可以将视频数据分成多个层次，每个层次可以根据需要进行编码和解码，从而实现不同分辨率、不同码率的视频传输和播放；本申请可以根据接收终端的网络带宽和设备性能的变化，选择相应子层的编码视频进行传输，可以自动调整视频的质量和码率，从而保证视频的流畅性和清晰度，可以在不同的网络条件下提供最佳的视频质量；并且，本申请提出的改进后的可伸缩视频编码方法压缩了网络带宽，具有更灵活的存储管理，取消了二次编码的步骤。

本申请中的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法可以应用于远程监控，监控系统可以在带宽有限的情况下，传输低分辨率的视频用于监控，同时在本地或网络状况允许时，保存高分辨率的视频以备查阅；也可以应用于多视角监控，不同监控摄像头的视频流可以在中心端按需调取不同质量的视频，满足实时监控和事后取证的需求；还可以应用于多层次存储，在存储和传输过程中，可以根据需求选择存储低分辨率版本，从而节省存储空间和传输成本。本申请提供的改进后的可伸缩视频编码方法通过提供不同分辨率和质量的视频流，使得网络资源得以更高效地利用，减少了不必要的高带宽消耗；在高峰时段，通过适应性调整视频流质量，可以有效降低网络负载，避免网络拥塞，提升整体网络服务质量。

请参考图3，本申请第二方面提供了一种采集终端，包括：

采集单元，用于采集YUV视频数据；

预处理单元，用于对YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；

编码单元，用于对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；

传输单元，用于将可伸缩视频传输到中转服务端，由中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

作为进一步地改进，预处理单元，具体用于对YUV视频数据进行降采样和/或感兴趣区域隐私遮蔽处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

作为进一步地改进，编码单元，具体用于采用SHVC编码器对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；其中，可伸缩视频的子层包括时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层。

本申请提供的采集终端可以在视频采集的基础上实现可伸缩视频编码，对输入的一幅YUV视频数据做前置处理生成多幅YUV视频数据，再分别对各YUV视频数据进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的编码视频，提高了编码效率。

请参考图4，本申请第三方面提供了一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统，包括：采集终端、中转服务端和接收终端；

采集终端，用于采集YUV视频数据；对YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；对各处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将可伸缩视频传输到中转服务端；

中转服务端，用于根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

其中，中转服务端为边缘盒子或流媒体转发服务器。

请参考图5提供的一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统的一个实施例，支持SHVC编码的高清摄像机在采集到YUV视频数据后，对其进行降采样、感兴趣区域（ROI）隐私遮蔽处理后，对各个分辨率的YUV视频数据以及感兴趣区域隐私遮蔽的YUV视频数据进行SHVC编码，得到包括多个层级的可伸缩视频，然后采用网络传输协议将编码后的可伸缩视频传输到边缘盒子上，边缘盒子根据接收终端的网络带宽、设备性能等选择相应子层码流传输给对应的接收终端进行播放。现有系统需要中转服务端支持转码、添加隐私打码功能才能支持多终端播放，而本系统中的中转服务端无需支持转码、添加隐私打码等功能就能满足终端播放要求。

本申请提供的基于可伸缩视频编码的自适应播放系统，采集终端可以对输入的一幅YUV视频数据做前置处理生成多幅YUV视频数据，再分别对各YUV视频数据进行可伸缩视频编码得到多个层级的编码视频，提高了编码效率，改善了现有SHVC编码技术只能通过输入一幅YUV视频数据生成不同层视频数据，存在编码效率低的技术问题；本系统中的中转服务端还可以根据接收终端的网络带宽和设备性能的变化，选择相应子层的编码视频进行传输，可以自动调整视频的质量和码率，从而保证视频的流畅性和清晰度，可以在不同的网络条件下提供最佳的视频质量。

本申请第四方面提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器；

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行第一方面的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。

本申请第五方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码被处理器执行时实现第一方面的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，其特征在于，应用于采集终端，所述方法包括：

采集YUV视频数据；

对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；

对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将所述可伸缩视频传输到中转服务端，由所述中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

2.根据权利要求1所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，其特征在于，所述对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据，包括：

对所述YUV视频数据进行降采样和/或感兴趣区域隐私遮蔽处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

3.根据权利要求1所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法，其特征在于，所述对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，包括：

采用SHVC编码器对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；其中，所述可伸缩视频的子层包括时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层。

4.一种采集终端，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集YUV视频数据；

预处理单元，用于对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；

编码单元，用于对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；

传输单元，用于将所述可伸缩视频传输到中转服务端，由所述中转服务端根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

5.根据权利要求4所述的采集终端，其特征在于，所述预处理单元，具体用于对所述YUV视频数据进行降采样和/或感兴趣区域隐私遮蔽处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据。

6.根据权利要求4所述的采集终端，其特征在于，所述编码单元，具体用于采用SHVC编码器对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码，得到包括多个层级的可伸缩视频；其中，所述可伸缩视频的子层包括时间层、空间层、质量层、混合编码层、感兴趣区域隐私保护层。

7.一种基于可伸缩视频编码的自适应播放系统，其特征在于，包括：采集终端、中转服务端和接收终端；

所述采集终端，用于采集YUV视频数据；对所述YUV视频数据进行预处理，生成多个不同的处理后YUV视频数据；对各所述处理后YUV视频数据分别进行可伸缩视频编码得到包括多个层级的可伸缩视频，并将所述可伸缩视频传输到所述中转服务端；

所述中转服务端，用于根据各接收终端的网络带宽和/或设备性能从所述可伸缩视频中提取相应的子层码流传输给对应的接收终端进行播放。

8.根据权利要求7所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放系统，其特征在于，所述中转服务端为边缘盒子或流媒体转发服务器。

9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-3任一项所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的基于可伸缩视频编码的自适应播放方法。