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一种视频编码系统

阅读:745发布:2020-05-13

专利汇可以提供一种视频编码系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 视频编码 系统,属于视频 编码器 领域。一种视频编码系统,本发明中H.264标准吸取以往标准中的优点,编码效率与H.263+以及MPEG-4SP相比最多可节省50%的码率,存储需求大大降低。正是由于H.264强大的功能及其巨大的市场潜 力 ,国内外不少公司开始对H.264的编解码应用进行研究并有产品纷纷面世。目前国内也纷纷对H.264标准进行研究,使用专用H.264编解码芯片推出了许多产品。编码芯片速度很快,但是性能固定,无法根据需求进行性能的改进本 专利 结合 硬件 特点,对编码器进行一系列优化,从而使编码器实现对高清视频序列实时编码,并且采用了两种输出模式,可以对采集音视频数据进行实时处理,减少了大容量的 视频流 造成网络堵塞的问题。,下面是一种视频编码系统专利的具体信息内容。

1.一种视频编码系统,其特征在于,包括以下步骤:
S1、通过外部音视频数据采集装置,将采集数据通过音视频数据接口将一部分数据传输到逻辑接口扩展模块,另一部分直接传输到H.264编码模块中;
S2、将传输到逻辑接口扩展模块的数据进行处理,并将处理数据传输到H.264编码模块中;
S3、当外部音视频数据采集装置直接连接编码器时,主控模块将H.264编码模块处理完毕的数据,通过信号传输模块传递至导播台进行网络推流;
S4、当编码器与导播台连接时,主控模块将H.264编码模块处理完毕的数据,直接传递到编码导播一体机进行网络推流。
2.根据权利要求1所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述数字视频接口采用SDI接口,所述SDI的数据流的比特率由数字数据的时钟速率所决定,对于标准清晰度分量数字信号,比特率为270Mb/s,高清晰度格式为1.485Gb/s或2.97Gb/s,SDI数据内嵌入16个声道的音频数据。
3.根据权利要求2所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述H.264编码模块视频编码采用DNLC0629CZB99C高清编码芯片,采用10位并行视频输入接口,8位并行TS输出接口,主控模块对于该芯片的控制是通过并行总线进行控制的,其中包括18根地址线,32位数据线,片选以及芯片的读写控制信号,芯片的控制接口用于微码下载和参数配置。
4.根据权利要求2所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述SDI信号采用均衡芯片LMH0387进行接收和均衡并重新建立数据判据,所述均衡芯片LMH0387适用于125Mbps至
2.97Gbps的数据传输率,符合SMPTE424M、SMPTE292M、SMPTE344M及SMPTE259M的技术标准。
5.根据权利要求4所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述信号传输模块采用EPONONU芯片接收主控模块传输信号,并对其进行IP包信号处理,并完成EPON光纤接入。
6.根据权利要求1所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述H.264编码模块音频编码采用基于DSP的SoC芯片处理,并采用高清视频影像协处理器、视频数据转换引擎与目标视频端口接口,通过多个网口和串口接口同外部系统交互控制信息,通过EMIFA总线、I2C等控制内部芯片。
7.根据权利要求1所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述主控芯片采用基准时钟作为编码时钟,将FPGA接收到的27MHZ时钟环出给H.264编码模块,将FPGA中设计增加视频选择模块,从测试、SDI、HDMI和模拟4中视频中选出一个视频,逻辑中的计数模块负责对所选视频EAV、SAV信号的周期进行技术。
8.根据权利要求1所述的一种视频编码系统,其特征在于:所述逻辑扩展接口模块采用FPGA,将负责接收采集到的视音频数据并将其传递至编码部分完成压缩编码,并负责音视频数据的时机矫正;将来自不同时钟域的音视频数据进行时基矫正,实现数据和视频的同步,并且FPGA还负责外部接口,如液晶、按键等的逻辑接口扩展。

说明书全文

一种视频编码系统

技术领域

[0001] 本发明涉及视频编码器领域,尤其涉及一种视频编码系统。

背景技术

[0002] 现有的视频压缩编码器主要有两类:一类是E1视频编码器,另一类是IP视频编码器。E1视频编码器是把压缩后的视频流转换成E1信号进行远距离传输;IP视频编码器则是
把压缩后的视频流封装成IP包,并通过10M/100M以太网口与外部的以太网进行联接,然后
通过以太网进行远距离传输。无论是E1视频编码器还是IP视频编码器,它们都需有外部网
络进行传输。所以这些编码器需要在编码器后面安装额外的传输设备,这样就造成系统设
备和管理均较为复杂。另外,有时外部一个独立的IP网络很难保障传输质量,当大容量的视频流、尤其是高清视频流进入后,很容易造成IP网络的堵塞。
[0003] 现有的一种视频编码系统,无法进行长距离的高清视频联网传输和控制,传输方式单一。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决无法进行长距离的高清视频联网传输和控制,传输方式单一的问题,而提出的一种视频编码系统。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种视频编码系统,包括以下步骤:
S1、通过外部音视频数据采集装置,将采集数据通过音视频数据接口将一部分数
据传输到逻辑接口扩展模块,另一部分直接传输到H.264编码模块中;
S2、将传输到逻辑接口扩展模块的数据进行处理,并将处理数据传输到H.264编码模块
中;
S3、当外部音视频数据采集装置直接连接编码器时,主控模块将H.264编码模块处理完
毕的数据,通过信号传输模块传递至导播台进行网络推流;
S4、当编码器与导播台连接时,主控模块将H.264编码模块处理完毕的数据,直接传递
到编码导播一体机进行网络推流。
[0006] 优选地,所述数字视频接口采用SDI接口,所述SDI的数据流的比特率由数字数据的时钟速率所决定,对于标准清晰度分量数字信号,比特率为270Mb/s,高清晰度格式为
1.485Gb/s或2.97Gb/s,SDI数据内嵌入16个声道的音频数据。
[0007] 优选地,所述H.264编码模块视频编码采用DNLC0629CZB99C高清编码芯片,采用10位并行视频输入接口,8位并行TS输出接口,主控模块对于该芯片的控制是通过并行总线进行控制的,其中包括18根地址线,32位数据线,片选以及芯片的读写控制信号,芯片的控制接口用于微码下载和参数配置。
[0008] 优选地,所述SDI信号采用均衡芯片LMH0387进行接收和均衡并重新建立数据判据,所述均衡芯片LMH0387适用于125Mbps至2.97Gbps的数据传输率,符合SMPTE424M、
SMPTE292M、SMPTE344M及SMPTE259M的技术标准。
[0009] 优选地,所述信号传输模块采用EPONONU芯片接收主控模块传输信号,并对其进行IP包信号处理,并完成EPON光纤接入。
[0010] 优选地,所述H.264编码模块音频编码采用基于DSP的SoC芯片处理,并采用高清视频影像协处理器、视频数据转换引擎与目标视频端口接口,通过多个网口和串口接口同外
部系统交互控制信息,通过EMIFA总线、I2C等控制内部芯片。
[0011] 优选地,所述主控芯片采用基准时钟作为编码时钟,将FPGA接收到的27MHZ时钟环出给H.264编码模块,将FPGA中设计增加视频选择模块,从测试、SDI、HDMI和模拟4中视频中选出一个视频,逻辑中的计数模块负责对所选视频EAV、SAV信号的周期进行技术。
[0012] 优选地,所述逻辑扩展接口模块采用FPGA,将负责接收采集到的视音频数据并将其传递至编码部分完成压缩编码,并负责音视频数据的时机矫正。将来自不同时钟域的音
视频数据进行时基矫正,实现数据和视频的同步,并且FPGA还负责外部接口,如液晶、按键等的逻辑接口扩展。。
[0013] 与现有技术相比,本发明提供了一种视频编码系统,具备以下有益效果:1.本发明中H.264标准吸取以往标准中的优点,编码效率与H.263+以及MPEG-4SP相比
最多可节省50%的码率,存储需求大大降低。正是由于H.264强大的功能及其巨大的市场潜
,国内外不少公司开始对H.264的编解码应用进行研究并有产品纷纷面世。目前国内也纷纷对H.264标准进行研究,使用专用H.264编解码芯片推出了许多产品。编码芯片速度很快,但是性能固定,无法根据需求进行性能的改进,另一方面新一代的HEVC编码算法性能更为
优越,但是由于其技术应用尚不成熟,H.264仍然拥有巨大的应用潜力,因而在DSP上实现
H.264编码器具有重大意义。H.264标准相比于以往压缩标准有以下主要优点:在相同重建
图像质量下,H.264相比H.263+和MPEG-4节约50%的码率;H.264具有较强的抗误码能力,可以在恶劣的无线环境中运用;H.264采用简洁的分层模式,具有更友好的特性,H.264具有相当优越的压缩性能,面对其运算复杂性与庞大运算量的难题,本专利结合硬件特点,对编码器进行一系列优化,从而使编码器实现对高清视频序列实时编码,并且采用了两种输出模
式,可以对采集音视频数据进行实时处理,减少了大容量的视频流造成网络堵塞的问题。
[0014] 2.本发明中基于ASIC+DSP实现H.264高清编码器的方法,ASIC部分负责进行标准制式视频的编码,利用其易用性和高性能得到最好的编码性能。DSP部分负责非标准视频的编码或裁减,对视频数据进行预处理,增加新的特性,H.264高清编码器总体结构如图1所
示,主要由音视频数据接口模块、H.264编码模块、逻辑接口扩展模块、主控模块组成。视音频输入支持HDMI,HD-SDI和模拟立体声输入,数字音频输入。接口模块是视音频数据进入编码器系统的第一步,数据采样的正确与否,直接关系到能否正确地编码数据。编码模块的是整个编码系统的核心所在,不同的方案决定了编码器不同的性能,要根据编码性能、编码延时、方案成本、方案灵活性方面选择合适的方案。逻辑扩展模块用于逻辑接口扩展,编码器的接口部分种类众多,而编码主处理器无法提供如此之多的接口,所以必须有一个逻辑扩
展接口去处理分配数据,起到数据路由中转的功能。主控模块主要负责设备的整个日常管
理以及面板的显示功能。
附图说明
[0015] 图1为本发明提出的一种视频编码系统的系统流程结构示意图;图2为本发明提出的一种视频编码系统的HDMI输入接口示意图;
图3为本发明提出的一种视频编码系统的均衡部分原理示意图;
图4为本发明提出的一种视频编码系统的数字音频接口电路示意图。

具体实施方式

[0016] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0017] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0018] 实施例1:一种视频编码系统,包括以下步骤:
S1、通过外部音视频数据采集装置,将采集数据通过音视频数据接口模块将一部分数
据传输到逻辑接口扩展模块,另一部分直接传输到H.264编码模块中;
S2、将传输到逻辑接口扩展模块的数据进行处理,并将处理数据传输到H.264编码模块
中;
S3、当外部音视频数据采集装置直接连接编码器时,主控模块将H.264编码模块处理完
毕的数据,通过信号传输模块传递至导播台进行网络推流;
S4、当编码器与导播台连接时,主控模块将H.264编码模块处理完毕的数据,直接传递
到编码导播一体机进行网络推流。
[0019] 进一步,优选地,数字视频接口采用SDI接口,SDI的数据流的比特率由数字数据的时钟速率所决定,对于标准清晰度分量数字信号,比特率为270Mb/s,高清晰度格式为1.485Gb/s或2.97Gb/s,SDI数据内嵌入16个声道的音频数据。
[0020] 进一步,优选地,H.264编码模块视频编码采用DNLC0629CZB99C高清编码芯片,采用10位并行视频输入接口,8位并行TS输出接口,主控模块对于该芯片的控制是通过并行总线进行控制的,其中包括18根地址线,32位数据线,片选以及芯片的读写控制信号,芯片的控制接口用于微码下载和参数配置。
[0021] 进一步,优选地,SDI信号采用均衡芯片LMH0387进行接收和均衡并重新建立数据判据,均衡芯片LMH0387适用于125Mbps至2.97Gbps的数据传输率,符合SMPTE424M、
SMPTE292M、SMPTE344M及SMPTE259M的技术标准。
[0022] 进一步,优选地,信号传输模块采用EPONONU芯片接收主控模块传输信号,并对其进行IP包信号处理,并完成EPON光纤接入。
[0023] 进一步,优选地,H.264编码模块音频编码采用基于DSP的SoC芯片处理,并采用高清视频影像协处理器、视频数据转换引擎与目标视频端口接口,通过多个网口和串口接口
同外部系统交互控制信息,通过EMIFA总线、I2C等控制内部芯片。
[0024] 进一步,优选地,主控芯片采用基准时钟作为编码时钟,将FPGA接收到的27MHZ时钟环出给H.264编码模块,将FPGA中设计增加视频选择模块,从测试、SDI、HDMI和模拟4中视频中选出一个视频,逻辑中的计数模块负责对所选视频EAV、SAV信号的周期进行技术。
[0025] 进一步,优选地,逻辑扩展接口模块采用FPGA,将负责接收采集到的视音频数据并将其传递至编码部分完成压缩编码,并负责音视频数据的时机矫正。将来自不同时钟域的音视频数据进行时基矫正,实现数据和视频的同步,并且FPGA还负责外部接口,如液晶、按键等的逻辑接口扩展。
[0026] 实施例2:基于实施例1有所不同的是;本发明中H.264标准吸取以往标准中的优点,编码效率与H.263+以及MPEG-4SP相比最
多可节省50%的码率,存储需求大大降低。正是由于H.264强大的功能及其巨大的市场潜力,国内外不少公司开始对H.264的编解码应用进行研究并有产品纷纷面世。目前国内也纷纷
对H.264标准进行研究,使用专用H.264编解码芯片推出了许多产品。编码芯片速度很快,但是性能固定,无法根据需求进行性能的改进,另一方面新一代的HEVC编码算法性能更为优
越,但是由于其技术应用尚不成熟,H.264仍然拥有巨大的应用潜力,因而在DSP上实现
H.264编码器具有重大意义。H.264标准相比于以往压缩标准有以下主要优点:在相同重建
图像质量下,H.264相比H.263+和MPEG-4节约50%的码率;H.264具有较强的抗误码能力,可以在恶劣的无线环境中运用;H.264采用简洁的分层模式,具有更友好的特性,H.264具有相当优越的压缩性能,面对其运算复杂性与庞大运算量的难题,本专利结合硬件特点,对编码器进行一系列优化,从而使编码器实现对高清视频序列实时编码,并且采用了两种输出模
式,可以对采集音视频数据进行实时处理,减少了大容量的视频流造成网络堵塞的问题。
[0027] 本发明中基于ASIC+DSP实现H.264高清编码器的方法,ASIC部分负责进行标准制式视频的编码,利用其易用性和高性能得到最好的编码性能。DSP部分负责非标准视频的编码或裁减,对视频数据进行预处理,增加新的特性,H.264高清编码器总体结构如图1所示,主要由音视频数据接口模块、H.264编码模块、逻辑接口扩展模块、主控模块组成。视音频输入支持HDMI,HD-SDI和模拟立体声输入,数字音频输入。接口模块是视音频数据进入编码器系统的第一步,数据采样的正确与否,直接关系到能否正确地编码数据。编码模块的是整个编码系统的核心所在,不同的方案决定了编码器不同的性能,要根据编码性能、编码延时、方案成本、方案灵活性方面选择合适的方案。逻辑扩展模块用于逻辑接口扩展,编码器的接口部分种类众多,而编码主处理器无法提供如此之多的接口,所以必须有一个逻辑扩展接
口去处理分配数据,起到数据路由中转的功能。主控模块主要负责设备的整个日常管理以
及面板的显示功能。
[0028] 实施例3:基于实施例1和2有所不同的是;使用PQA600视频质量分析系统进行评估编码器编码质量,表1展示了编码器设备指标。
数字越小,效果越好。下表标注的PQR值意义:1=几乎不能察觉损伤。3-4=可以看出损伤,但不明显类似于复合视频。5=类似于10Mb/sMPEG-2。7-8=类似于4Mb/sMPEG-2。10=可明显观察到的损伤,类似于2Mb/sMPEG-2。
[0029] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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