吳頌濤，張 瑤

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

針對傳統(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求，建立終端信息、時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器或?qū)D片實施對外發(fā)布，該方法準確完成屏幕截圖基礎(chǔ)上保證圖像成像效果。通過實驗案例分析，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；互動電視技術(shù)；電視截屏

電視的一個基本屬性是社交，人們對節(jié)目的評論、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)正是運用這一基礎(chǔ)屬性，把真實生活中人們對電視節(jié)目的社交活動移植到虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，從而滿足人們對節(jié)目的評論、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，經(jīng)常會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)表評論，從而吸引更多的人去評論，甚至可能成為一個話題引起討論。但由于電視節(jié)目正在直播過程中，畫面是動態(tài)且難以復(fù)現(xiàn)的，當用戶發(fā)現(xiàn)想要截取的畫面，而拿出手機等攝像設(shè)備對準電視屏幕進行拍照時，原本想截取的畫面往往已經(jīng)不復(fù)存在，因此無法及時截取所需圖片，將影響用戶的表達及效果。而且，使用攝像設(shè)備對電視屏幕進行拍照，即使拍攝到所需圖片，其拍攝的效果也會受到光線和抖動等因素的影響，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，能夠隨時進行屏幕截圖操作，并將圖片進行保存或發(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)器和視頻截屏存儲器3部分組成。

圖1 直播電視系統(tǒng)拓撲圖

首先通過終端觸發(fā)截屏請求，截屏接口服務(wù)器響應(yīng)來自終端的截屏請求，并獲取截屏請求中的截屏請求參數(shù)，主要包括頻道號、當前時間點和用戶特征編碼，同時建立截屏請求隊列，用以根據(jù)截屏請求的時間戳存儲對應(yīng)圖像幀。通過截屏請求參數(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)中的時間戳和對應(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，將終端篩選確認的圖像幀向外發(fā)布。

視頻截圖服務(wù)器負責(zé)獲取直播信號IP組播流地址，并建立視頻的時間戳和對應(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，按照截屏請求的時間戳發(fā)送對應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲器[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器上的圖像幀，除包含與終端觸發(fā)時間點相對應(yīng)的時間戳的圖像幀之外，還包含在觸發(fā)時間點對應(yīng)的時間戳前后緩存時間內(nèi)的緩存圖像幀。

1.2 截屏服務(wù)器的工作流

截屏服務(wù)器主要工作是把實時的IP節(jié)目流按指令要求保存到指定的存儲器中。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)中的時間和接口服務(wù)器是時鐘同步的，接口服務(wù)器的另一個主要工作是處理在相同的時間點請求時，把這些來自不同終端的請求合并為一條提取指令，建立隊列機制從緩沖區(qū)中提取圖像幀并保存到指定的存儲器中。

圖2 截屏緩沖區(qū)

2 應(yīng)用實例

下文列舉廣州珠江數(shù)碼互動電視平臺中的截屏應(yīng)用使用實例。

2.1 實例一

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

終端101為用戶所使用的機頂盒，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入截屏狀態(tài)；啟用遙控器截屏功能后，機頂盒終端101將提交頻道號、用戶特征編碼和當前截屏的時間等截屏請求參數(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的截屏請求，并獲取其中的頻道號、用戶特征編碼和當前截屏的時間等參數(shù)；然后建立截屏請求隊列，并通過截屏請求參數(shù)中的截屏?xí)r間點為終端101與視頻截圖服務(wù)器301緩存區(qū)中的時間戳和對應(yīng)圖像幀建立映射關(guān)系；而視頻截圖服務(wù)器301負責(zé)執(zhí)行截屏指令，并根據(jù)截屏請求的時間戳發(fā)送對應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲器。

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器302上的圖片幀，并發(fā)送至機頂盒；用戶在機頂盒上進行查看，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將用戶篩選確認的圖像向外發(fā)布。

2.2 實例二

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

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

截屏接口服務(wù)器201響應(yīng)來自移動終端的截屏請求，獲取頻道號、用戶特征編碼和當前截屏的時間；建立截屏請求隊列，并通過截屏請求參數(shù)中的截屏?xí)r間點為移動終端101與視頻截圖服務(wù)器301緩存區(qū)中的時間戳和對應(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)截屏請求的時間戳發(fā)送對應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲器；移動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)移動終端的指令，在視頻截屏存儲器302上查找相應(yīng)的圖片幀，并發(fā)送至移動終端101；用戶通過移動終端進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間戳和對應(yīng)圖像幀的緩沖區(qū)，并設(shè)置截屏接口服務(wù)器響應(yīng)終端的請求，接收終端發(fā)來的截屏請求，獲取截屏請求參數(shù)，建立終端與視頻截圖服務(wù)器的映射關(guān)系，根據(jù)截屏請求的時間戳發(fā)送對應(yīng)圖像幀至視頻截屏存儲器，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，從而篩選并確認所需圖片，并可通過截屏接口服務(wù)器直接對外發(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，其終端發(fā)送截屏請求即可實現(xiàn)截屏操作，從而精確地獲取到任意時間點的截屏圖片，能夠保證即時精準的截屏效果。另外，截取的圖片可直接通過截屏接口服務(wù)器對外發(fā)布，實現(xiàn)發(fā)布即時快速。

[1] 張玲玲.Visual C++音頻/視頻技術(shù)開發(fā)與實戰(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)有線電視的潛在價值；

張 瑤，女，碩士，主要研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機應(yīng)用

技術(shù)與廣播電視技術(shù)相結(jié)合。

TN948

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吳頌濤，碩士，工程師，主要研究方向為將計算機技術(shù)應(yīng)用到廣

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2013-12-07

【本文獻信息】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）.