Broadcast Control Scheme of Live Video Service Based on IP Network
Guo Xiaoxuan
(Shanghai University/school of Communication & Information Engineering, Shanghai, 200444)
Abstract: This article provides several simple and feasible broadcast control schemes for live video service based on IP network. In terms of video, this article mainly discusses live detection and tamper proofing methods based on image detection, location method of quality problem based on terminal detection. Besides, in order to improve the safety control of the whole service, the method of tampering against the web where the video located is also discussed.
Keywords: video broadcast control; anti-tamper; broadcast safety
1 引言
随着直播视频播出类型及方式的日益多元化，例如有线数字电视、IPTV、互联网电视等，对直播视频图像处理要求越来越高并多样化。除了对视频的预处理、压缩、编码、解码等常规收发、传输层面的视频处理，对于各种类型的直播视频,包括其视频所嵌页面及上下级页面的播出质量、安全的控制变得日趋重要。尤其基于IP网络的直播视频业务对网络质量的敏感度也有所提高。本文将重点讨论几种简单可行的直播视频业务播控方案。
2 方案及讨论
本节将主要讨论基于图像检测的直播防篡改方法、视频所在的页面防篡改方法、以及基于终端探测的质量问题分段等直播视频业务播控方案。2.1 直播视频播出一致性检测
2.1.1 直播防篡改
通常通过将同一套节目的两个或多个不同路径 的信号内容进行实时比较，并设定其中一路为标准参考信号，用于直播视频播出的监控。若比较结果差异超过预设阀值，则认为出现直播信号内容的变化，可能被篡改或者其中一路出现了严重的质差。但是因为对于两路或多路信号实时对比，算法复杂，数据计算量大，且这类比对只是相对值，并不能代表最终播出存在问题，为此常常存在误告警或者不告警等情况[1]。需要考虑是否有简化的特征值
来确认对比信号与原始信号的一致性。
图像的边缘信息量少,且可以用以识别图像,同
时可以极大地降低后续图像分析和图像处理的数据量。例如台标的识别，通过台标边缘提取，通过播出前后的对比，可以确认是否被篡改[2]。如果非
正常播出源的和正常播出源台标检测一致，则还可以通过图像隐藏技术，通过对比隐藏标识模板和播出图像中的隐藏标识的一致性，来进一步判别播出内容的正确性。
上述检测可以在平台播出端进行探测确保信号源输入和平台层输出之间不被篡改；而终端侧也可
以通过约定的算法，进行特征值一致性对比，实现最终用户侧收视视频防篡改校验。当发现异常时，除了告警提示值班人员紧急处理外，还可通过一些自动化手段，进行自动切换。具体有：
（1）当平台层输出检验和信号源输入不一致
时，触发告警信号给平台播出层，平台播出层通过事先预置的网络或播出服务器设备脚本执行播出信号关断命令。但该操作方式不是非常友好，属于全面中断，常常伴随大量的故障投诉。
（2）预置垫片，当平台层输出检验和信号源输
入不一致时，将垫片信号自动插入播放替代正式信号播出。
（3）平台播出层同时输出两路不同路径的直播
信号给终端，当终端发现主路出现检测不一致的情
[3]
况，则自动判别切换到备路。
2.1.2 播出质量控制
使用边缘检测技术还能检测静帧、黑场、彩
条、维护界面等平台播出质量问题[2]。而
TR101290标准中（DVB-数字电视广播测量指导手册）定义的例如TS同步丢失、连续计数错误、PTS错误、同步字节错误、PCR错误等可以通过播出监控发现播出
平台侧的问题[4]。
除此之外，基于IP网络传输的直播视频业务对
网络的敏感度较高，可能因网络抖动、时延、丢包等引起视频丢帧，会出现花屏、马赛克、卡顿、黑屏、音视频不同步等情况，影响播放质量。为此，为了及时发现并处理网络传输过程中引起的播出质量问题，又可以在终端侧检测媒体丢包情况、网络丢包情况、视频解码过程中可能出现的异常以及视频输出阶段的画面质量情况，上报到平台，通过分析可以较为简便地区分平台播出问题、网络质量问题、还是终端解码问题。
2.2 直播业务所在页面发布防篡改
页面发布防篡改一般有平台侧本机防篡改检测、平台侧第三方检测防篡改、以及终端侧检测等几种方式。
2.2.1 平台侧本机防篡改检测
平台侧本机防篡改检测是指在页面展示服务器上部署防篡改检测软件，当发现页面特征值与基准模板的特征值不一致时，则启动页面的重新同步更 新或还原，强制替代被篡改页面。特征值取值有很
多方式，包括页面文件的大小、文件修改时间、MD5校验等。优点是部署简单；缺点是当页面展示设备被控制时，可能存在防篡改机制无法生效等问题；同时，根据检测特征值的复杂度不同，对页面展示设备
本身的性能也有一定的影响。具体示意图见图1。 2.2.2 平台侧第三方检测防篡改
平台侧第三方防篡改检测是指使用专用设备或者在另外一台服务器（非页面展示服务器）上部署防篡改检测软件。如图2所示，页面发布服务器发布页面时会同时发给第三方防篡改检测设备和页面展示服务器，而第三方防篡改检测设备将收到的来自业务发布服务器发布的页面作为基准页面，定期向页面展示服务器获取当前页面文件进行全量对比，也可以只进行特征值对比。若发现不一致，则第三方防篡改检测设备推送消息给页面展示服务器进行备份替换，也可以通知页面发布服务器重新发布，或者第三方防篡改检测设备直接将基准页面推动到页面展示服务器覆盖原有异常页面。其优点