電視直播截屏系統(tǒng)及方法

吳頌濤，張 瑤

（廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 501010）

電視直播截屏系統(tǒng)及方法

吳頌濤，張 瑤

（廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 501010）

針對(duì)傳統(tǒng)獲取屏幕圖像方法的截取速度慢和畫面質(zhì)量低等不足之處，基于電視直播系統(tǒng)，提出一種直播電視截屏方法，通過截屏接口服務(wù)器接收來自終端的請(qǐng)求，建立終端信息、時(shí)間戳和截取圖像幀的關(guān)系，由視頻截圖服務(wù)器截取圖像并按要求保存到中央存儲(chǔ)器或?qū)D片實(shí)施對(duì)外發(fā)布，該方法準(zhǔn)確完成屏幕截圖基礎(chǔ)上保證圖像成像效果。通過實(shí)驗(yàn)案例分析，該方法能夠提高截圖速率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)圖片對(duì)外發(fā)布功能，在直播電視屏幕信息快速采集和發(fā)布等方面能夠發(fā)揮巨大作用。

交互電視；互動(dòng)電視技術(shù)；電視截屏

電視的一個(gè)基本屬性是社交，人們對(duì)節(jié)目的評(píng)論、討論、交流和推薦使得電視節(jié)目保持著很高的關(guān)注度和收視率。社交電視服務(wù)正是運(yùn)用這一基礎(chǔ)屬性，把真實(shí)生活中人們對(duì)電視節(jié)目的社交活動(dòng)移植到虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，從而滿足人們對(duì)節(jié)目的評(píng)論、討論、交流和推薦等需求。

為滿足上述社交需求，用戶在收看直播的電視節(jié)目時(shí)，經(jīng)常會(huì)希望截取正在觀看的電視節(jié)目圖片，然后通過網(wǎng)絡(luò)第一時(shí)間分享至微博、微信等社交網(wǎng)站上，通過圖片配合文字發(fā)表評(píng)論，從而吸引更多的人去評(píng)論，甚至可能成為一個(gè)話題引起討論。但由于電視節(jié)目正在直播過程中，畫面是動(dòng)態(tài)且難以復(fù)現(xiàn)的，當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)想要截取的畫面，而拿出手機(jī)等攝像設(shè)備對(duì)準(zhǔn)電視屏幕進(jìn)行拍照時(shí)，原本想截取的畫面往往已經(jīng)不復(fù)存在，因此無法及時(shí)截取所需圖片，將影響用戶的表達(dá)及效果。而且，使用攝像設(shè)備對(duì)電視屏幕進(jìn)行拍照，即使拍攝到所需圖片，其拍攝的效果也會(huì)受到光線和抖動(dòng)等因素的影響，導(dǎo)致拍攝畫面質(zhì)量往往不盡如人意。

因此，本文基于直播電視系統(tǒng)，提出一種直播電視截屏系統(tǒng)，使用戶在收看直播電視過程中，能夠隨時(shí)進(jìn)行屏幕截圖操作，并將圖片進(jìn)行保存或發(fā)布。

1 直播截屏系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的直播電視系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示，電視直播截屏系統(tǒng)由截屏接口服務(wù)器、視頻截圖服務(wù)器和視頻截屏存儲(chǔ)器3部分組成。

圖1 直播電視系統(tǒng)拓?fù)鋱D

首先通過終端觸發(fā)截屏請(qǐng)求，截屏接口服務(wù)器響應(yīng)來自終端的截屏請(qǐng)求，并獲取截屏請(qǐng)求中的截屏請(qǐng)求參數(shù)，主要包括頻道號(hào)、當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)和用戶特征編碼，同時(shí)建立截屏請(qǐng)求隊(duì)列，用以根據(jù)截屏請(qǐng)求的時(shí)間戳存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)圖像幀。通過截屏請(qǐng)求參數(shù)，截屏接口服務(wù)器為終端與視頻截圖服務(wù)器的緩存區(qū)中的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀建立映射關(guān)系，通過接收終端的查詢和瀏覽指令，查找視頻截屏存儲(chǔ)器上的圖像幀，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至終端，接收終端的發(fā)布指令，將終端篩選確認(rèn)的圖像幀向外發(fā)布。

視頻截圖服務(wù)器負(fù)責(zé)獲取直播信號(hào)IP組播流地址，并建立視頻的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀的緩沖區(qū)，然后根據(jù)截屏接口服務(wù)器所建立的映射關(guān)系，按照截屏請(qǐng)求的時(shí)間戳發(fā)送對(duì)應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲(chǔ)器[1]。

終端再向截屏接口服務(wù)器發(fā)送查詢和瀏覽指令，截屏接口服務(wù)器查找視頻截屏存儲(chǔ)器上的圖片幀，并發(fā)送至終端；終端篩選確定后，通過截屏接口服務(wù)器發(fā)送發(fā)布指令，截屏接口服務(wù)器將終端篩選確認(rèn)的圖像幀向外發(fā)布。

利用上文所述截屏接口服務(wù)器查找視頻截屏存儲(chǔ)器上的圖像幀，除包含與終端觸發(fā)時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳的圖像幀之外，還包含在觸發(fā)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳前后緩存時(shí)間內(nèi)的緩存圖像幀。

1.2 截屏服務(wù)器的工作流

截屏服務(wù)器主要工作是把實(shí)時(shí)的IP節(jié)目流按指令要求保存到指定的存儲(chǔ)器中。本方案以H.264的編碼為例[2]，如圖2所示，截屏的服務(wù)器中為提供截屏的直播節(jié)目建立一個(gè)視頻緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的大小根據(jù)應(yīng)用需求來制定，通常設(shè)置是5 s或10 s。在H.264的幀結(jié)構(gòu)中可以分為I，P和B幀，I幀是幀內(nèi)編碼幀，是關(guān)鍵幀，關(guān)鍵幀保留完整畫面，在整個(gè)幀結(jié)構(gòu)中I幀的信息量最大，P和B是參考幀，用作預(yù)測編碼，圖像的信息量小，所以緩沖區(qū)中存放的是視頻關(guān)鍵幀[3]。緩沖區(qū)中的時(shí)間和接口服務(wù)器是時(shí)鐘同步的，接口服務(wù)器的另一個(gè)主要工作是處理在相同的時(shí)間點(diǎn)請(qǐng)求時(shí)，把這些來自不同終端的請(qǐng)求合并為一條提取指令，建立隊(duì)列機(jī)制從緩沖區(qū)中提取圖像幀并保存到指定的存儲(chǔ)器中。

圖2 截屏緩沖區(qū)

2 應(yīng)用實(shí)例

下文列舉廣州珠江數(shù)碼互動(dòng)電視平臺(tái)中的截屏應(yīng)用使用實(shí)例。

2.1 實(shí)例一

如圖1所示，視頻截圖服務(wù)器301獲取到電視節(jié)目的直播信號(hào)的IP組播流地址后，開始接收直播視頻流，同時(shí)為直播視頻的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀的建立緩沖區(qū)。

終端101為用戶所使用的機(jī)頂盒，用戶通過使用遙控器相應(yīng)按鍵調(diào)用截屏應(yīng)用或者直接雙擊遙控器的熱鍵進(jìn)入截屏狀態(tài)；啟用遙控器截屏功能后，機(jī)頂盒終端101將提交頻道號(hào)、用戶特征編碼和當(dāng)前截屏的時(shí)間等截屏請(qǐng)求參數(shù)至截屏接口服務(wù)器201。

接著，截屏接口服務(wù)器201響應(yīng)來自終端101的截屏請(qǐng)求，并獲取其中的頻道號(hào)、用戶特征編碼和當(dāng)前截屏的時(shí)間等參數(shù)；然后建立截屏請(qǐng)求隊(duì)列，并通過截屏請(qǐng)求參數(shù)中的截屏?xí)r間點(diǎn)為終端101與視頻截圖服務(wù)器301緩存區(qū)中的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀建立映射關(guān)系；而視頻截圖服務(wù)器301負(fù)責(zé)執(zhí)行截屏指令，并根據(jù)截屏請(qǐng)求的時(shí)間戳發(fā)送對(duì)應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲(chǔ)器。

用戶使用遙控器向截屏接口服務(wù)器201發(fā)送查詢和瀏覽指令，截屏接口服務(wù)器201根據(jù)終端的指令查找視頻截屏存儲(chǔ)器302上的圖片幀，并發(fā)送至機(jī)頂盒；用戶在機(jī)頂盒上進(jìn)行查看，在篩選確定了自己想要的圖像后，通過截屏接口服務(wù)器201發(fā)送發(fā)布指令，截屏接口服務(wù)器201將用戶篩選確認(rèn)的圖像向外發(fā)布。

2.2 實(shí)例二

如圖1所示，當(dāng)使用移動(dòng)終端作為終端101第一次使用該截圖應(yīng)用時(shí)，要求用戶登記信息并綁定機(jī)頂盒設(shè)備信息。

用戶在移動(dòng)終端設(shè)備上打開截圖應(yīng)用，開始發(fā)送截屏請(qǐng)求，向截屏接口服務(wù)器201提交頻道號(hào)、用戶特征編碼和當(dāng)前截屏等截屏請(qǐng)求參數(shù)。

截屏接口服務(wù)器201響應(yīng)來自移動(dòng)終端的截屏請(qǐng)求，獲取頻道號(hào)、用戶特征編碼和當(dāng)前截屏的時(shí)間；建立截屏請(qǐng)求隊(duì)列，并通過截屏請(qǐng)求參數(shù)中的截屏?xí)r間點(diǎn)為移動(dòng)終端101與視頻截圖服務(wù)器301緩存區(qū)中的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀建立映射關(guān)系。

視頻截圖服務(wù)器301執(zhí)行截屏指令，并根據(jù)截屏請(qǐng)求的時(shí)間戳發(fā)送對(duì)應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲(chǔ)器；移動(dòng)終端向截屏接口服務(wù)器201發(fā)送查詢和瀏覽指令，截屏接口服務(wù)器201根據(jù)移動(dòng)終端的指令，在視頻截屏存儲(chǔ)器302上查找相應(yīng)的圖片幀，并發(fā)送至移動(dòng)終端101；用戶通過移動(dòng)終端進(jìn)行圖片查看并篩選確定后，通過截屏接口服務(wù)器201發(fā)送發(fā)布指令，截屏接口服務(wù)器201將用戶篩選確認(rèn)的圖像向外發(fā)布。

3 總結(jié)

本文中的電視直播截屏系統(tǒng)及方法，通過設(shè)置視頻截圖服務(wù)器為直播視頻流建立視頻的時(shí)間戳和對(duì)應(yīng)圖像幀的緩沖區(qū)，并設(shè)置截屏接口服務(wù)器響應(yīng)終端的請(qǐng)求，接收終端發(fā)來的截屏請(qǐng)求，獲取截屏請(qǐng)求參數(shù)，建立終端與視頻截圖服務(wù)器的映射關(guān)系，根據(jù)截屏請(qǐng)求的時(shí)間戳發(fā)送對(duì)應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲(chǔ)器，終端可通過截屏接口服務(wù)器查詢和瀏覽已經(jīng)截取的圖片，從而篩選并確認(rèn)所需圖片，并可通過截屏接口服務(wù)器直接對(duì)外發(fā)布。所述系統(tǒng)及方法中所截取的圖片為直播視頻流中的圖像幀構(gòu)成的圖片，圖片質(zhì)量可靠、畫面清晰。同時(shí)，其終端發(fā)送截屏請(qǐng)求即可實(shí)現(xiàn)截屏操作，從而精確地獲取到任意時(shí)間點(diǎn)的截屏圖片，能夠保證即時(shí)精準(zhǔn)的截屏效果。另外，截取的圖片可直接通過截屏接口服務(wù)器對(duì)外發(fā)布，實(shí)現(xiàn)發(fā)布即時(shí)快速。

[1] 張玲玲.Visual C++音頻/視頻技術(shù)開發(fā)與實(shí)戰(zhàn)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]張曉燕，謝珺堂.H.264的整數(shù)DCT變換編碼與量化過程[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2005（5）：40-42. [3]MALVAR H，HALLAPURO A，KARCZEWICZM.Low-complexi?

ty transform and quantization in H.264/AVC[J]．IEEE Trans.Cir?cuits and Systems for Video Technology，2003，13（7）：598-603.

播電視技術(shù)中，提升傳統(tǒng)有線電視的潛在價(jià)值；

張 瑤，女，碩士，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用

技術(shù)與廣播電視技術(shù)相結(jié)合。

TN948

A

吳頌濤，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)閷⒂?jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到廣

?? 雯

2013-12-07

【本文獻(xiàn)信息】吳頌濤，張瑤.電視直播截屏系統(tǒng)及方法[J].電視技術(shù)，2014，38（12）.