渐进式音视频时间戳同步方法及系统

1.本发明涉及音视频技术领域，具体涉及音视频时间戳同步技术。尤其涉及一种渐进式的音视频时间戳同步方法及系统。


背景技术：

2.随着多媒体数据的广泛应用，音视频技术得到了快速发展。在音视频数据传输、处理和播放过程中，音视频时间戳同步是非常关键的。当音视频时间戳不同步时，会导致图像抖动、断续等问题，影响用户观感体验。因此，实现精确的音视频时间戳同步是当前音视频技术研究的热点之一。随着无线通信技术的日益发展，视频会议、在线教育等行业对多路音视频的实时传输需求越来越迫切。但是，由于每个传输设备的时钟不同，容易导致音视频信号的时间戳偏差，从而影响视频播放和声音同步的效果。目前解决这一问题的主要方法包括使用ntp（网络时间协议）同步时钟，或者在传输数据包中添加时间戳信息。一些基于时域滤波、统计学和深度学习等算法的音视频时间戳同步方法。但这些方法仍然存在一些问题，例如对于分布式视频流同步精度较低、区分信号非常困难等。因此，需要更高效、精确的音视频时间戳同步方法。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种渐进式的音视频时间戳同步方法及系统。该方法旨在实现音视频数据传输中的精确同步，克服已有技术存在的不足和缺陷，提高音视频时间戳同步的效率和精度。
4.具体来说，本发明的渐进式音视频时间戳同步方法及系统包括以下步骤。
[0005] s11：确定音视频数据传输路线，选定一个特定的参考节点，以此作为整个同步系统的基准。在特定的参考节点上，建立一个时间同步系统，并获取到此节点和其他各个节点的时钟之间的偏移量。该偏移量可以通过网络或其他通信手段获得。
[0006] s12:使用一组精确的参考时钟，将每个节点的时钟进行同步。为了优化同步效果，可以在某些节点中调整时钟速率。这样可以更好地保持同步结果。
[0007] s13:根据从特定参考节点接收到的时间戳信息，对每条音视频数据流进行处理，以使其在传输过程中保持同步。具体方法包括： 1.接收音视频数据流，并获取该数据流的时间戳信息； 2.对每个数据包的时间戳进行校正； 3.通过插值等方法平滑处理同步误差。
[0008] s14:当新的节点加入到网络中时，可以通过增量式更新算法或其他方法，动态地调整节点的时钟同步状态，从而实现渐进式改进。在维持时间戳同步的同时，减小系统时钟偏差。
[0009]
本发明提出了一种渐进式的音视频时间戳同步方法及系统，具有以下几点优点：
[0010]
通过确定一个特定的参考节点和建立一个参考时钟，能够使得所有节点进行更准
确的时间同步，同时减小系统时钟偏差。
[0011]
采用膨胀式同步方法，使得当新节点加入网络时，可以通过增量式更新算法等方法动态地调整节同步状态，从而实现渐进式改进。
[0012]
引入机器学习技术，如深度学习等，可以进一步优化算法的同步效率和精度。
[0013]
该方法适用于多种网络环境，可以应对不同的场景和复杂的网络拓扑结构。
[0014]
基于该方法，可以实现高效、可靠、精确的音视频数据传输，提升用户观感体验。
附图说明
[0015]
图1为渐进式音视频时间戳同步方法流程图。
[0016]
图2为渐进式音视频时间戳同步方法及系统实施模式的示意图。
[0017]
图3为基于pll的时钟同步系统结构图。
具体实施方式
[0018]
下面将结合具体实例来介绍本发明的具体实施模式。
[0019]
如图1所示渐进式音视频时间戳同步方法，具体包括以下步骤：
[0020] s1：在音视频数据传输路线中选定一个特定节点作为参考节点，并建立一个时间同步系统；
[0021] s2：通过使用一组精确的参考时钟，将每个节点的时钟进行同步和校正，并优化时钟同步结果；
[0022] s3：根据从特定参考节点接收到的时间戳信息，对每条音视频数据流进行处理，以使其在传输过程中保持同步，包括接收音视频数据流、对每个数据包的时间戳进行校正，以及通过插值等方法平滑处理同步误差；
[0023] s4：当新的节点加入到网络中时，可以通过增量式更新算法或其他方法，动态地调整节点的时钟同步状态，从而实现渐进式改进，且在维持时间戳同步的同时，减小系统时钟偏差。
[0024]
如图2所示，该实施模式包括一个参考节点（s）和三个工作节点（a、b、c）。参考节点通过网络或其他通信手段向工作节点发送时钟同步消息，而工作节点则接收并采用该消息调整自己的内部时钟。为了使得时钟同步更加准确，参考节点和工作节点可以进行周期性的状态监测，从而根据监测数据进行时钟同步的调整。
[0025]
如图3所示，该实施模式中的时间同步系统包括一个时钟锁相环（pll）。该pll通过比较本地时钟和参考时钟的时间差，以及参考时钟的变化速率，计算出需要调整的时钟偏移量和速率调整值。这样就能够使得时钟同步更加准确和稳定。
[0026]
在本实施模式中，当新节点加入到网络中时，可以通过增量式更新算法动态地调整节同步状态，从而实现渐进式改进。具体来说，当新节点连接到网络中时，其内部时钟与参考时钟之间可能存在一定的偏差。这时，可以通过增量式更新算法计算出该节点的时钟偏移量，并将该偏移量发送给参考节点。参考节点收到后，计算出该节点与其他节点的相对时间差，并发送相应的时钟调整信息。当该节点接收到时钟调整信息时，即可按照参考节点的时钟进行同步，从而保持整个系统的时间同步性。
[0027]
所述的增量式更新算法可以采用多种方法实现，例如kalman滤波、线性预测、神经
网络等等。在本实施模式中，使用了一种基于线性预测的增量式更新算法。该算法通过分析节点间的轨迹数据，预测节点的时钟偏移量，并将其作为参考值进行调整。该算法能够在保持时间同步的同时，减小系统时钟偏差，提高同步效率和精度。


技术特征：
1.一种渐进式的音视频时间戳同步方法，该方法包括以下步骤：s1：在音视频数据传输路线中选定一个特定节点作为参考节点，并建立一个时间同步系统；s2：通过使用一组精确的参考时钟，将每个节点的时钟进行同步和校正，并优化时钟同步结果；s3：根据从特定参考节点接收到的时间戳信息，对每条音视频数据流进行处理，以使其在传输过程中保持同步，包括接收音视频数据流、对每个数据包的时间戳进行校正，以及通过插值等方法平滑处理同步误差；s4：当新的节点加入到网络中时，可以通过增量式更新算法或其他方法，动态地调整节点的时钟同步状态，从而实现渐进式改进，且在维持时间戳同步的同时，减小系统时钟偏差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在音视频数据传输路线中选定一个特定节点作为参考节点，并建立一个时间同步系统，具体为，确定音视频数据传输路线，选定一个特定的参考节点，以此作为整个同步系统的基准。在特定的参考节点上，建立一个时间同步系统，并获取到此节点和其他各个节点的时钟之间的偏移量。该偏移量可以通过网络或其他通信手段获得。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的增量式更新算法可以采用kalman滤波、线性预测、神经网络等方法中的任一种来实现。4.一种渐进式的音视频时间戳同步系统，包括：一个特定的参考节点，用来确定音视频数据传输路线和建立时间同步系统；一组精确的参考时钟，用来将每个节点的时钟进行同步和校正；一个音视频数据处理器，用来根据从特定参考节点接收到的时间戳信息，对每条音视频数据流进行处理，以使其在传输过程中保持同步；一个增量式更新模块，用来动态地调整节点的时钟同步状态，从而实现渐进式改进，且在维持时间戳同步的同时，减小系统时钟偏差。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述的音视频数据处理器包括接收器、时间戳校正器和同步误差平滑器。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述的增量式更新模块采用基于线性预测的增量式更新算法来实现。7.根据权利要求3所述的系统，其中所述的增量式更新模块包括轨迹分析器、预测器和时钟调整器。

技术总结
本发明提出了一种全新的渐进式音视频时间戳同步方法及系统。该方法具有快速、准确、稳定、可靠等优点，适用于各种不同的网络环境和场景。通过建立参考节点和参考时钟，动态调整节点的时钟同步状态等手段，能够更准确地实现音视频时间戳同步，通过本发明所述的方法，能够更准确的实现音视频时间戳同步，同时优化同步算法的效率和精度。可以高效、可靠、精确的实现音视频数据传输中的时间戳同步，提升用户观感体验。感体验。感体验。


技术研发人员：李念强 张宇
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/16