电视直播截屏系统及方法

吴颂涛，张 瑶

（广州珠江数码集团有限公司，广东 广州 501010）

电视直播截屏系统及方法

吴颂涛，张 瑶

（广州珠江数码集团有限公司，广东 广州 501010）

针对传统获取屏幕图像方法的截取速度慢和画面质量低等不足之处，基于电视直播系统，提出一种直播电视截屏方法，通过截屏接口服务器接收来自终端的请求，建立终端信息、时间戳和截取图像帧的关系，由视频截图服务器截取图像并按要求保存到中央存储器或对图片实施对外发布，该方法准确完成屏幕截图基础上保证图像成像效果。通过实验案例分析，该方法能够提高截图速率，并且能够实现图片对外发布功能，在直播电视屏幕信息快速采集和发布等方面能够发挥巨大作用。

交互电视；互动电视技术；电视截屏

电视的一个基本属性是社交，人们对节目的评论、讨论、交流和推荐使得电视节目保持着很高的关注度和收视率。社交电视服务正是运用这一基础属性，把真实生活中人们对电视节目的社交活动移植到虚拟的网络环境中，从而满足人们对节目的评论、讨论、交流和推荐等需求。

为满足上述社交需求，用户在收看直播的电视节目时，经常会希望截取正在观看的电视节目图片，然后通过网络第一时间分享至微博、微信等社交网站上，通过图片配合文字发表评论，从而吸引更多的人去评论，甚至可能成为一个话题引起讨论。但由于电视节目正在直播过程中，画面是动态且难以复现的，当用户发现想要截取的画面，而拿出手机等摄像设备对准电视屏幕进行拍照时，原本想截取的画面往往已经不复存在，因此无法及时截取所需图片，将影响用户的表达及效果。而且，使用摄像设备对电视屏幕进行拍照，即使拍摄到所需图片，其拍摄的效果也会受到光线和抖动等因素的影响，导致拍摄画面质量往往不尽如人意。

因此，本文基于直播电视系统，提出一种直播电视截屏系统，使用户在收看直播电视过程中，能够随时进行屏幕截图操作，并将图片进行保存或发布。

1 直播截屏系统

1.1 系统架构

本文设计的直播电视系统架构图如图1所示，电视直播截屏系统由截屏接口服务器、视频截图服务器和视频截屏存储器3部分组成。

图1 直播电视系统拓扑图

首先通过终端触发截屏请求，截屏接口服务器响应来自终端的截屏请求，并获取截屏请求中的截屏请求参数，主要包括频道号、当前时间点和用户特征编码，同时建立截屏请求队列，用以根据截屏请求的时间戳存储对应图像帧。通过截屏请求参数，截屏接口服务器为终端与视频截图服务器的缓存区中的时间戳和对应图像帧建立映射关系，通过接收终端的查询和浏览指令，查找视频截屏存储器上的图像帧，并将其转发至终端，接收终端的发布指令，将终端筛选确认的图像帧向外发布。

视频截图服务器负责获取直播信号IP组播流地址，并建立视频的时间戳和对应图像帧的缓冲区，然后根据截屏接口服务器所建立的映射关系，按照截屏请求的时间戳发送对应图像帧至视频截屏存储器[1]。

终端再向截屏接口服务器发送查询和浏览指令，截屏接口服务器查找视频截屏存储器上的图片帧，并发送至终端；终端筛选确定后，通过截屏接口服务器发送发布指令，截屏接口服务器将终端筛选确认的图像帧向外发布。

利用上文所述截屏接口服务器查找视频截屏存储器上的图像帧，除包含与终端触发时间点相对应的时间戳的图像帧之外，还包含在触发时间点对应的时间戳前后缓存时间内的缓存图像帧。

1.2 截屏服务器的工作流

截屏服务器主要工作是把实时的IP节目流按指令要求保存到指定的存储器中。本方案以H.264的编码为例[2]，如图2所示，截屏的服务器中为提供截屏的直播节目建立一个视频缓冲区，缓冲区的大小根据应用需求来制定，通常设置是5 s或10 s。在H.264的帧结构中可以分为I，P和B帧，I帧是帧内编码帧，是关键帧，关键帧保留完整画面，在整个帧结构中I帧的信息量最大，P和B是参考帧，用作预测编码，图像的信息量小，所以缓冲区中存放的是视频关键帧[3]。缓冲区中的时间和接口服务器是时钟同步的，接口服务器的另一个主要工作是处理在相同的时间点请求时，把这些来自不同终端的请求合并为一条提取指令，建立队列机制从缓冲区中提取图像帧并保存到指定的存储器中。

图2 截屏缓冲区

2 应用实例

下文列举广州珠江数码互动电视平台中的截屏应用使用实例。

2.1 实例一

如图1所示，视频截图服务器301获取到电视节目的直播信号的IP组播流地址后，开始接收直播视频流，同时为直播视频的时间戳和对应图像帧的建立缓冲区。

终端101为用户所使用的机顶盒，用户通过使用遥控器相应按键调用截屏应用或者直接双击遥控器的热键进入截屏状态；启用遥控器截屏功能后，机顶盒终端101将提交频道号、用户特征编码和当前截屏的时间等截屏请求参数至截屏接口服务器201。

接着，截屏接口服务器201响应来自终端101的截屏请求，并获取其中的频道号、用户特征编码和当前截屏的时间等参数；然后建立截屏请求队列，并通过截屏请求参数中的截屏时间点为终端101与视频截图服务器301缓存区中的时间戳和对应图像帧建立映射关系；而视频截图服务器301负责执行截屏指令，并根据截屏请求的时间戳发送对应图像帧至视频截屏存储器。

用户使用遥控器向截屏接口服务器201发送查询和浏览指令，截屏接口服务器201根据终端的指令查找视频截屏存储器302上的图片帧，并发送至机顶盒；用户在机顶盒上进行查看，在筛选确定了自己想要的图像后，通过截屏接口服务器201发送发布指令，截屏接口服务器201将用户筛选确认的图像向外发布。

2.2 实例二

如图1所示，当使用移动终端作为终端101第一次使用该截图应用时，要求用户登记信息并绑定机顶盒设备信息。

用户在移动终端设备上打开截图应用，开始发送截屏请求，向截屏接口服务器201提交频道号、用户特征编码和当前截屏等截屏请求参数。

截屏接口服务器201响应来自移动终端的截屏请求，获取频道号、用户特征编码和当前截屏的时间；建立截屏请求队列，并通过截屏请求参数中的截屏时间点为移动终端101与视频截图服务器301缓存区中的时间戳和对应图像帧建立映射关系。

视频截图服务器301执行截屏指令，并根据截屏请求的时间戳发送对应图像帧至视频截屏存储器；移动终端向截屏接口服务器201发送查询和浏览指令，截屏接口服务器201根据移动终端的指令，在视频截屏存储器302上查找相应的图片帧，并发送至移动终端101；用户通过移动终端进行图片查看并筛选确定后，通过截屏接口服务器201发送发布指令，截屏接口服务器201将用户筛选确认的图像向外发布。

3 总结

本文中的电视直播截屏系统及方法，通过设置视频截图服务器为直播视频流建立视频的时间戳和对应图像帧的缓冲区，并设置截屏接口服务器响应终端的请求，接收终端发来的截屏请求，获取截屏请求参数，建立终端与视频截图服务器的映射关系，根据截屏请求的时间戳发送对应图像帧至视频截屏存储器，终端可通过截屏接口服务器查询和浏览已经截取的图片，从而筛选并确认所需图片，并可通过截屏接口服务器直接对外发布。所述系统及方法中所截取的图片为直播视频流中的图像帧构成的图片，图片质量可靠、画面清晰。同时，其终端发送截屏请求即可实现截屏操作，从而精确地获取到任意时间点的截屏图片，能够保证即时精准的截屏效果。另外，截取的图片可直接通过截屏接口服务器对外发布，实现发布即时快速。

[1] 张玲玲.Visual C++音频/视频技术开发与实战[M].北京：清华大学出版社，2012.

[2]张晓燕，谢珺堂.H.264的整数DCT变换编码与量化过程[J].军民两用技术与产品，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.

播电视技术中，提升传统有线电视的潜在价值；

张 瑶，女，硕士，主要研究方向为计算机网络技术计算机应用

技术与广播电视技术相结合。

TN948

A

吴颂涛，硕士，工程师，主要研究方向为将计算机技术应用到广

�� 雯

2013-12-07

【本文献信息】吴颂涛，张瑶.电视直播截屏系统及方法[J].电视技术，2014，38（12）.