(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211231042.7 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 湖南马栏 山视频先进技 术研究院有 限公司 地址 410000 湖南省长 沙市开福区鸭子铺 路1号146房4室 (72)发明人 邓正秋　吕绍和　 (74)专利代理 机构 长沙伊柏专利代理事务所 (普通合伙) 4326 5 专利代理师 丁敏 (51)Int.Cl. H04N 19/40(2014.01) H04N 19/42(2014.01) H04L 67/10(2022.01) G06F 9/50(2006.01)G06F 9/54(2006.01) (54)发明名称 面向分布式集群的多节点并行视频转码方 法 (57)摘要 本发明涉及视频处理技术领域， 尤其涉及一 种面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 包括初始化进程数目和进程号， 0号进程预处理 输入视频， 按照进程数目和视频总时长初始化视 频划分时间数组， 0号进程定位每个时间点的关 键帧号， 生成关键帧号数组， 并通过MPI_Scatter 操作将进程的起始帧号和结束帧号分发给各个 进程， 各个进程根据起始帧号和结束帧号完成对 应视频帧序列的转码操作并将转码后的视频序 列写入到临时文件， 0号进程对每个进程的临时 文件按序合并得到最终转码后的视频， 若转码过 程发生故障， 则读取中间文件并恢复至故障前的 状态， 继续 转码过程至结束， 提高了转码效率。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 115297328 A 2022.11.04 CN 115297328 A 1.一种面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1， 初始化进程数目和进程号， 当面向分布式集群进行多节点并行视频转码时， 首 先用消息传递接口MPI初始化进程数目和进程 号， 其中进程数目为 ， 进程号 ； 步骤S2， 0号进程预处理输入视频， 按照进程数目和视频总时长初始化视频划分时间数 组； 步骤S3， 0号进程定位每个时间点的关键帧号， 生成关键帧号数组， 并通过MPI_Scatter 操作将进程的起始帧号和结束帧号分发给 各个进程； 步骤S4， 各个进程根据所述起始帧号和所述结束帧号完成对应视频帧序列的转码操 作， 并将转码后的视频序列写入到临时文件； 步骤S5， 0号进程对每 个进程的临时文件按序合并， 得到最终转码后的视频； 在所述步骤S5中， 等待所有进程转码结束时， 计算所有进程平均转码时长Tp， 根据平均 转码时长Tp 对进程划分快动进程域和慢动进程域， 并将快动进程域和慢动进程域中的进程 进行匹配； 以及， 根据CPU运算速率V和数据传输速率X计算时间间隔参数R， 并根据R确定两个匹配 的进程间开启通信的时间差异度ΔTb＇ ， 并根据ΔTb＇ 判定在两个匹配的进程间是否开启通 信； 步骤S6， 若转码过程发生故障， 则读取中间文件 并恢复至故障前的状态， 继续转码过程 至结束。 2.根据权利要求1所述的面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特征在于， 在 所述步骤S2中， 包括： 步骤S2‑1， 初始化视频划分 时间数组 ， 其长度为 ， 每个元素表示对应进程处理的视 频起始时间点； 步骤S2‑2， 初始化 ， 其中， 表示数组索引； 步骤S2‑3， 分析输入视频， 获得视频时长 ； 步骤S2‑4， 判断i是否为0， 若是， 则 ， 并执行步骤S2 ‑6， 若否， 执 行步骤S2 ‑5； 步骤S2‑5， 按照进程数目和视频时长初始化 ， ， 其中 为指示函数 中x的取值， 仅当 为真时取1， 为 假时取0； 步骤S2‑6， 令i=i+1; 步骤S2‑7， 判断i是否小于 ， 若是， 则返回步骤S2 ‑4， 若否， 则执 行步骤S2 ‑8； 步骤S2‑8， 在状态文件中写入状态 “time partition finished”。 3.根据权利要求2所述的面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特征在于， 在 所述步骤S3中， 包括： 步骤S3‑1， 初始化关键帧号数组 ， 其长度为 ， 每个元素表示对应进程的视频起始关 键帧号； 步骤S3‑2， 初始化 ， 其中， 表示数组索引；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115297328 A 2步骤S3‑3， 根据 定位该时间点附近的关键帧， 其帧号 为 ， 令 ； 步骤S3‑4， 令i=i+1; 步骤S3‑5， 判断i是否小于 ， 若是， 则返回步骤S3 ‑3， 若否， 则执 行步骤S3 ‑6； 步骤S3‑6， 通过MPI_Scatter操作分发进程的起始帧号和结束帧号， 对于进程 ， 起始帧 号 ， 结束帧号为 （ ） ， 对于进程 ， 其结束帧号为 ， 其中， 为总帧数； 步骤S3‑7， 将关键帧号数组 写入到状态文件中， 并写入状态 “key frame number  generated ”。 4.根据权利要求3所述的面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特征在于， 在 所述步骤S4中， 每 个进程可以并行地执 行以下步骤： 步骤S4‑1， 打开输入视频流； 步骤S4‑2， 打开临时文件； 步骤S4‑3， 打开进度文件； 步骤S4‑4， 初始化j= 0， 其中j为帧号； 步骤S4‑5， 判断j是否满足 ， 若是， 则执行步骤S4 ‑6， 若否， 则执行步骤S4 ‑ 7； 步骤S4‑6， 读取第j个压缩视频帧， 解码第j个压缩视频帧为原始视频帧， 并对原始视频 帧重新编码， 写入到临 时文件中， 对重新编码后的视频帧分析， 若 是关键帧， 则将帧号j写入 到进程 的进度文件中； 步骤S4‑7， 令j=j+1; 步骤S4‑8， 判断j是否大于 ， 若是， 则完成转码， 若否， 则返回步骤S4 ‑5。 5.根据权利要求4所述的面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特征在于， 在 所述步骤S5中， 调用MPI_Barr ier操作， 等待所有进程转码结束， 0号进程依次读取每个进程 的临时文件， 按序合并， 生 成转码后的视频文件， 若转码无误， 则删除所有临 时文件、 状态文 件及进度文件。 6.根据权利要求5所述的面向分布式集群的多节点并行视频转码方法， 其特征在于， 在 所述步骤S5中， 等待所有进程转码结束时， 对于任一进程， 记录其转码时长Tk， 计算所有进 程平均转码时长Tp， 将转码时长Tk＞Tp的进程划分为所述快动进程域， 统计所述快动进程域中进程数量 Q1， 同时将转码时长Tk＜Tp的进程划分为所述慢动进程域， 统计所述慢动进程域中进程数 量Q2， 将所述快动进程域中各进程的转码时长进行降序排列， 按降序排列顺序对快动进程域 中各进程进行身份标识Q1f， f的取值 为1～Q1；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115297328 A 3