電視直播截屏系統及方法

吳頌濤，張 瑤

（廣州珠江數碼集團有限公司，廣東 廣州 501010）

電視直播截屏系統及方法

吳頌濤，張 瑤

（廣州珠江數碼集團有限公司，廣東 廣州 501010）

針對傳統獲取屏幕圖像方法的截取速度慢和畫面質量低等不足之處，基于電視直播系統，提出一種直播電視截屏方法，通過截屏接口服務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系，由視頻截圖服務器截取圖像并按要求保存到中央存儲器或對圖片實施對外發布，該方法準確完成屏幕截圖基礎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，并且能夠實現圖片對外發布功能，在直播電視屏幕信息快速采集和發布等方面能夠發揮巨大作用。

交互電視；互動電視技術；電視截屏

電視的一個基本屬性是社交，人們對節目的評論、討論、交流和推薦使得電視節目保持著很高的關注度和收視率。社交電視服務正是運用這一基礎屬性，把真實生活中人們對電視節目的社交活動移植到虛擬的網絡環境中，從而滿足人們對節目的評論、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目時，經常會希望截取正在觀看的電視節目圖片，然后通過網絡第一時間分享至微博、微信等社交網站上，通過圖片配合文字發表評論，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。但由于電視節目正在直播過程中，畫面是動態且難以復現的，當用戶發現想要截取的畫面，而拿出手機等攝像設備對準電視屏幕進行拍照時，原本想截取的畫面往往已經不復存在，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，導致拍攝畫面質量往往不盡如人意。

因此，本文基于直播電視系統，提出一種直播電視截屏系統，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布。

1 直播截屏系統

1.1 系統架構

本文設計的直播電視系統架構圖如圖1所示，電視直播截屏系統由截屏接口服務器、視頻截圖服務器和視頻截屏存儲器3部分組成。

圖1 直播電視系統拓撲圖

首先通過終端觸發截屏請求，截屏接口服務器響應來自終端的截屏請求，并獲取截屏請求中的截屏請求參數，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，用以根據截屏請求的時間戳存儲對應圖像幀。通過截屏請求參數，截屏接口服務器為終端與視頻截圖服務器的緩存區中的時間戳和對應圖像幀建立映射關系，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，并將其轉發至終端，接收終端的發布指令，將終端篩選確認的圖像幀向外發布。

視頻截圖服務器負責獲取直播信號IP組播流地址，并建立視頻的時間戳和對應圖像幀的緩沖區，然后根據截屏接口服務器所建立的映射關系，按照截屏請求的時間戳發送對應圖像幀至視頻截屏存儲器[1]。

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

利用上文所述截屏接口服務器查找視頻截屏存儲器上的圖像幀，除包含與終端觸發時間點相對應的時間戳的圖像幀之外，還包含在觸發時間點對應的時間戳前后緩存時間內的緩存圖像幀。

1.2 截屏服務器的工作流

截屏服務器主要工作是把實時的IP節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，截屏的服務器中為提供截屏的直播節目建立一個視頻緩沖區，緩沖區的大小根據應用需求來制定，通常設置是5 s或10 s。在H.264的幀結構中可以分為I，P和B幀，I幀是幀內編碼幀，是關鍵幀，關鍵幀保留完整畫面，在整個幀結構中I幀的信息量最大，P和B是參考幀，用作預測編碼，圖像的信息量小，所以緩沖區中存放的是視頻關鍵幀[3]。緩沖區中的時間和接口服務器是時鐘同步的，接口服務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中提取圖像幀并保存到指定的存儲器中。

圖2 截屏緩沖區

2 應用實例

下文列舉廣州珠江數碼互動電視平臺中的截屏應用使用實例。

2.1 實例一

如圖1所示，視頻截圖服務器301獲取到電視節目的直播信號的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圖像幀的建立緩沖區。

終端101為用戶所使用的機頂盒，用戶通過使用遙控器相應按鍵調用截屏應用或者直接雙擊遙控器的熱鍵進入截屏狀態；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至截屏接口服務器201。

接著，截屏接口服務器201響應來自終端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；然后建立截屏請求隊列，并通過截屏請求參數中的截屏時間點為終端101與視頻截圖服務器301緩存區中的時間戳和對應圖像幀建立映射關系；而視頻截圖服務器301負責執行截屏指令，并根據截屏請求的時間戳發送對應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器201發送查詢和瀏覽指令，截屏接口服務器201根據終端的指令查找視頻截屏存儲器302上的圖片幀，并發送至機頂盒；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，通過截屏接口服務器201發送發布指令，截屏接口服務器201將用戶篩選確認的圖像向外發布。

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用時，要求用戶登記信息并綁定機頂盒設備信息。

用戶在移動終端設備上打開截圖應用，開始發送截屏請求，向截屏接口服務器201提交頻道號、用戶特征編碼和當前截屏等截屏請求參數。

截屏接口服務器201響應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中的截屏時間點為移動終端101與視頻截圖服務器301緩存區中的時間戳和對應圖像幀建立映射關系。

視頻截圖服務器301執行截屏指令，并根據截屏請求的時間戳發送對應圖像幀至視頻截屏存儲器；移動終端向截屏接口服務器201發送查詢和瀏覽指令，截屏接口服務器201根據移動終端的指令，在視頻截屏存儲器302上查找相應的圖片幀，并發送至移動終端101；用戶通過移動終端進行圖片查看并篩選確定后，通過截屏接口服務器201發送發布指令，截屏接口服務器201將用戶篩選確認的圖像向外發布。

3 總結

本文中的電視直播截屏系統及方法，通過設置視頻截圖服務器為直播視頻流建立視頻的時間戳和對應圖像幀的緩沖區，并設置截屏接口服務器響應終端的請求，接收終端發來的截屏請求，獲取截屏請求參數，建立終端與視頻截圖服務器的映射關系，根據截屏請求的時間戳發送對應圖像幀至視頻截屏存儲器，終端可通過截屏接口服務器查詢和瀏覽已經截取的圖片，從而篩選并確認所需圖片，并可通過截屏接口服務器直接對外發布。所述系統及方法中所截取的圖片為直播視頻流中的圖像幀構成的圖片，圖片質量可靠、畫面清晰。同時，其終端發送截屏請求即可實現截屏操作，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器對外發布，實現發布即時快速。

[1] 張玲玲.Visual C++音頻/視頻技術開發與實戰[M].北京：清華大學出版社，2012.

[2]張曉燕，謝珺堂.H.264的整數DCT變換編碼與量化過程[J].軍民兩用技術與產品，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.

播電視技術中，提升傳統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絡技術計算機應用

技術與廣播電視技術相結合。

TN948

A

吳頌濤，碩士，工程師，主要研究方向為將計算機技術應用到廣

?? 雯

2013-12-07

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