CN100444640C - 一种网络摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络摄像装置，包括：用于捕获视频图像的摄像头和用于与网络进行通信的以太网控制器，还包括：协处理器和主处理器；所述协处理器，用于接收所述摄像头输出的图像数据，对接收的所述图像数据进行编码生成视频数据，并将编码后的视频数据传送给所述主处理器；所述主处理器和所述协处理器进行通信，从所述协处理器中获取所述视频数据，封装成网络数据包通过所述以太网控制器传送到网络上。采用本发明能减轻主处理器的工作负荷，增强网络摄像装置功能和可升级性。
Description
技术领域
本发明涉及网络摄像，尤其涉及一种获取视频数据和音频数据并传送到网络上的网络摄像装置。
背景技术
现有技术中的网络摄像装置(IP Camera)主要实现录音录像的功能，录像时采集到的图像数据会进行编码处理，音频数据也会进行编码处理。
如图1所示，为现有技术中的一种网络摄像装置所包含的系统架构示意图，包括：
摄像头(Sensor)：用来获取视频图像，并将采集的视频图像数据发送到主处理器；
音频信号处理器(Audio Codec)：采集声音信号，并将采集的音频信号数据发送到主处理器；
主处理器：将接收的图像数据送到视频编码器(Video Codec)进行编码，并对接收的音频信号数据进行编码处理，生成音频数据；
视频编码器：对图像数据进行联合图像专家组图像压缩标准(JointPhotographic Experts Group，JPEG)编码或者第四代运动图像专家组运动图像压缩编码标准(Motion Picture Experts Group Generation 4，MPEG4)编码，生成视频数据后再送回给主处理器；
以太网控制器(Ethernet Controller)：主要用于主处理器和因特网(Internet)之间的通信；
最后，主处理器将自身生成的音频数据和视频编码器返回的视频数据通过以太网控制器传送到因特网上。
图1所示系统架构中，主处理器不但要处理来自摄像头和音频信号处理器的数据，还要将图像数据送到视频编码器进行视频编码，同时还要通过以太网控制器和Internet实时通信，传送和接收数据。这样，使得主处理器工作负荷很重，从而会影响网络摄像装置的功能增强。在这种情况下，网络摄像装置录制的视音频可能不能达到很高的帧率，或者图像和声音质量会受到影响等。这样导致最终的网络摄像装置功能受限，可升级性差，产品的生命周期不长。
现有技术中的另一种网络摄像装置所包含的系统架构如图2所示，其与图1的区别在于：主处理器本身带有视频编码器，不需要外接视频编码器。主处理器通过摄像头捕获到图像，然后通过自己内部的视频编码器进行JPEG编码或者MPEG4编码，最后将编码后的视频数据和音频数据通过外接的以太网控制器传送到Internet上面。图2所示系统架构同样需要主处理器完成很多的控制和数据处理工作，使得最终的网络摄像装置功能受限，可升级性差。
发明内容
本发明提供一种网络摄像装置，用以解决现有技术中存在的由于摄像装置中主处理器工作负担较重最终导致网络摄像装置的功能受限、可升级性差的问题。
本发明提供的网络摄像装置，包括：
用于捕获视频图像的摄像头、用于录制音频信号的音频信号处理器和用于与网络进行通信的以太网控制器，还包括：协处理器、主处理器和切换单元；
所述协处理器，用于接收所述摄像头输出的图像数据，对接收的所述图像数据进行编码生成视频数据，并将编码后的视频数据传送给所述主处理器；以及用于接收所述音频信号处理器输出的音频信号数据，对接收的所述音频信号数据进行编码生成音频数据，并将编码后的音频数据传送给所述主处理器；所述协处理器中包括第一总线控制器；
所述主处理器和所述协处理器进行通信，从所述协处理器中获取所述视频数据和所述音频数据，封装成网络数据包通过所述以太网控制器传送到网络上；所述主处理器中包括第二总线控制器和切换控制模块；
所述切换单元的输入端通过总线分别连接所述第一总线控制器和所述第二总线控制器，所述切换单元的输出端通过总线连接所述摄像头和音频信号处理器；
当主处理器不空闲时，所述切换控制模块发送第一控制信号给所述切换单元，所述切换单元根据接收的第一控制信号选择将所述协处理器中的第一总线控制器连接到所述摄像头和音频信号处理器，控制所述摄像头进行图像采集，控制所述音频信号处理器进行声音采集；
当主处理器空闲时，所述切换控制模块发送第二控制信号给所述切换单元，所述切换单元根据接收的第二控制信号选择将所述主处理器中的所述第二总线控制器连接到所述摄像头和音频信号处理器，控制所述摄像头进行图像采集，控制所述音频信号处理器进行声音采集。
所述协处理器还包括：
视频编码器，接收所述摄像头输出的图像数据，并对接收的所述图像数据进行编码，生成所述视频数据；
音频编码器，接收所述音频信息处理器输出的音频信号数据，并对接收的所述音频信号数据进行编码，生成所述音频数据。
本发明提供的网络摄像装置，还包括：
第一同步动态存储器，与所述协处理器相连接，存储所述视频编码器生成的视频数据和所述音频编码器生成的音频数据。
所述协处理器中还包括第一直接内存访问模块；所述主处理器中包括第二直接内存访问模块；
所述主处理器中的第二直接内存访问模块通过总线向所述协处理器中的第一直接内存访问模块发送数据传送请求；所述第一直接内存访问模块将存储在所述第一同步动态存储器中的视频数据和音频数据通过总线传送给所述第二直接内存访问模块。
本发明提供的网络摄像装置，还包括：
第二同步动态存储器，与所述主处理器相连接；存储所述第二直接内存访问模块获取的视频数据和音频数据。
所述主处理器中还包括：
数据封装模块，接收所述第二直接内存访问模块在与第一直接内存访问模块之间数据传送完毕后发送的通知消息，从所述第二同步动态存储器中获取视频数据和音频数据，封装成网络数据包发送给所述以太网控制器。
本发明提供的网络摄像装置，还包括存储设备，与所述主处理器相连接，存储主处理器发送给网络的视频数据和音频数据。
本发明有益效果如下：
本发明提供的网络摄像装置，在现有技术的系统架构上增加了一个协处理器，由协处理器实时接收来自摄像头的图像数据和音频信号处理器的音频信号数据，然后对图像数据进行编码处理，如采用JPEG编码或者MPEG4编码，生成标准的视频数据，对音频信号数据进行编码处理，如采用自适应多码率(Adaptive Multi-rate，AMR)语音编码方式或者采用先进的音频编码(AdvancedAudio Coding，AAC)方式，生成标准的音频数据，然后和主处理器通信，将编码后的视频数据和音频数据传送给主处理器。这样，主处理器直接从协处理器中获得编码后的视频数据和音频数据，封装成网络数据包后通过以太网控制器传送到网络上，主处理器不再需要接收图像数据和音频信号数据并进行编码处理，有效减轻了主处理器的工作负荷。因此，本发明通过新增一个协处理器来分担现有技术中的主处理器的部分工作，方便提升最终产品的功能，实现产品升级。
附图说明
图1为现有技术中的网络摄像装置所包含的系统架构示意图之一；
图2为现有技术中的网络摄像装置所包含的系统架构示意图之二；
图3为本发明提供的网络摄像装置实施例一所包含的系统架构示意图；
图4为本发明提供的网络摄像装置实施例二所包含的系统架构示意图。
具体实施方式
本发明为了增强现有网络摄像装置的功能，增加可升级性，在现有技术中的网络摄像装置中增加一个协处理器，由该协处理器分担主处理器的部分工作，并和主处理器进行数据通信，从而减轻主处理器的工作负担，使主处理器可以完成更多的功能。
实施例一：
本发明提供的网络摄像装置所包含的基本系统架构如图3所示，包括：用于捕获视频图像的摄像头11、用于录制音频信号的音频信号处理器12(可选)、协处理器13、主处理器14和用于与网络进行通信的以太网控制器15，还可以包括外接的存储设备16。
各部分功能如下：
摄像头11：用于捕获视频图像，并将采集的图像数据传送给协处理器13；
音频信号处理器12：用于录制音频信号，并将音频信号数据传送给协处理器13；该音频信号处理器12为可选，对于仅获取视频图像的摄像装置可以没有音频信号处理器；
协处理器13：属于本发明新增的一个功能器件，用于接收摄像头11输出的图像数据和音频信号处理器12输出的音频信号数据；对接收的图像数据进行编码，生成视频数据，对接收的音频信号数据进行编码，生成音频数据；并将编码后的视频数据和音频数据传送给主处理器14；协处理器13可以采用现有技术中的多种方法对接收的图像数据和音频信号数据进行编码处理，因此，该协处理器13所包含的具体功能模块根据其对图像数据和音频信号数据的不同处理方式而灵活设置，本实施例对此不作具体限定；
主处理器14：和协处理器进行通信，从协处理器中获取编码后的视频数据和音频数据，封装成网络数据包发送给以太网控制器；
以太网控制15：主要用于主处理器和Internet之间的通信，将主处理器发送过来的视频数据和音频数据上传到网络上；
存储设备16：存储主处理器发送的视频数据和音频数据。
根据本发明提供的上述网络摄像装置的系统架构，其获取并传送视音频数据的方法为：
用摄像头11捕获视频图像并发送图像数据到所述协处理器13；
用音频信号处理器12录制音频信号并发送音频信号数据到所述协处理器13；
协处理器13接收摄像头11输出的图像数据和音频信号处理器12输出的音频信号数据，对接收的图像数据进行编码，生成视频数据，对接收的音频信号数据进行编码，生成音频数据；并将编码后的视频数据和音频数据传送给主处理器14；
主处理器14和协处理器13进行通信，从协处理器13中获取视频数据和音频数据，封装成网络数据包通过以太网控制器15传送到网络上。
实施例二：
下面提供本发明的网络摄像装置一较佳具体实施例所包含的系统架构，并详细描述该具体实施例的网络摄像装置获取并传送视音频数据的过程。
参见图4，为本发明的网络摄像装置一较佳实施例所包含的具体架构。包括：
摄像头11、音频信号处理器12、协处理器13、主处理器14、以太网控制器15、存储设备16、切换单元17、第一同步动态存储器18和第二同步动态存储器19。
其中，摄像头11、音频信号处理器12、协处理器13、主处理器14、以太网控制器15、存储设备16所具备的功能与实施例一相同，不重述。
在本实施例二中，协处理器13包括如下具体功能模块：
视频编码器1301：接收摄像头11发送的图像数据，采用JPEG编码或者MPEG4编码等编码方式进行编码，生成视频数据。
音频编码器1302：接收摄像头11发送的音频信号数据，采用AMR编码或者AAC等编码方式进行编码，生成音频数据。
第一直接内存访问模块1303：用于与主处理器进行数据传输。
第一总线控制器1304：通过总线输出控制信号给摄像头11和音频信号处理器12，分别控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集。
主处理器14包括如下具体功能模块：
第二直接内存访问模块1401：用于与协处理器进行数据传输。
数据封装模块1402：接收第二直接内存访问模块1401发送的通知消息，将视频数据和音频数据封装成网络数据包发送给以太网控制器15。
第二总线控制器1403：通过总线输出控制信号给摄像头11和音频信号处理器12，分别控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集。
切换控制模块1404：根据主处理器当前是否空闲，分别发送不同的控制信号给切换单元17；当主处理器当前“不空闲”时，产生第一控制信号，如高/低电平，发送给切换单元17；
当主处理器当前“空闲”时，产生第二控制信号，如低/高电平，发送给切换单元17。
切换单元17：当接收到第一控制信号后，选择协处理器中的第一总线控制器1304连接到摄像头11和音频信号处理器12，由协处理器来控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集；
当切换单元17接收到第二控制信号后，选择主处理器中的第二总线控制器1403连接到摄像头11和音频信号处理器12，由主处理器来控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集。
采用一个切换单元17的目的，是为了增加控制的灵活性。当主处理器空闲时，由主处理器来控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集；当主处理器不空闲时，由协处理器来控制摄像头11和音频信号处理器12进行图像采集和声音采集。
实施例二的网络摄像装置中还可以包括：
第一同步动态存储器18：用于存储协处理器编码后的视频数据和音频数据。
第二同步动态存储器19：用于存储主处理器中的第二直接内存访问模块1401从协处理器中获得的编码后的视频数据和音频数据。
下面对图4所示网络摄像装置如何获取及传递视频数据和音频数据的具体过程进行描述。
步骤a、主处理器14中的切换控制模块1404输出控制信号给切换单元17；
当切换控制模块1404判断出主处理器“不空闲”时，发送第一控制信号给切换单元17，当判断出主处理器“空闲”时，发送第二控制信号给切换单元17；
步骤b、切换单元17收到第二控制信号后，建立起主处理器中的第二总线控制器1403与摄像头11和音频信号处理器12之间的连接；第二总线控制器1403通过IIC总线发送控制信令给摄像头11和音频信号处理器12，控制摄像头11进行图像采集，控制音频信号处理器12进行声音采集；
步骤c、切换单元17收到第一控制信号后，建立起协处理器中的第一总线控制器1304与摄像头11和音频信号处理器12之间的连接；第一总线控制器1304通过IIC总线发送控制信令给摄像头11和音频信号处理器12，控制摄像头11进行图像采集，控制音频信号处理器12进行声音采集；
步骤d、通过IIC总线传送第二总线控制器1403或者第一总线控制器1304发送的控制音频信号处理器12的控制信令给音频信号处理器12；
步骤e、通过IIC总线传送第二总线控制器1403或者第一总线控制器1304发送的摄像头11的控制信令给摄像头11；
步骤f、摄像头11捕获视频图像并发送图像数据到协处理器13；
步骤g、音频信号处理器12录制音频信号并发送音频信号数据到协处理器13；
步骤h、协处理器13中的视频编码器1301和音频编码器1302分别进行图像数据和音频信号数据的编码处理，并将编码后的音频数据和视频数据存放在协处理器13外接的第一同步动态存储器18中；
步骤i、主处理器14中的第二直接内存访问模块1401向协处理器13中的第一直接内存访问模块1303发送数据传送请求，协处理器13中的第一直接内存访问模块1303接收到数据传送请求以后，将协处理器13外接的第一同步动态存储器18中存储的数据传送给主处理器14中的第二直接内存访问模块1401；
步骤j、主处理器14的第二直接内存访问模块1401再将获取的视音频数据保存到主处理器14外接的第二同步动态存储器19中；并在数据传送完成以后，通知主处理器14中的数据封装模块1402；
步骤k、主处理器14中的数据封装模块1402接收到通知消息以后，从第二同步动态存储器19中获取数据进行封装，封装成网络可以传输的网络数据包，发送给以太网控制器15，由以太网控制器15将数据传送到Internet上面；
步骤1、主处理器14将发送到网络的视音频数据存储一份到外接的存储设备16中。
以上结合附图，对本发明提供的网络摄像装置结构及其获取和传送视音频数据的过程进行了详细描述。综上所述，本发明通过在在现有技术网络摄像装置的系统架构上增加一个协处理器，由协处理器实时接收来自摄像头的图像数据和音频信号处理器的音频信号数据，然后由该协处理器对图像数据和音频信号数据进行编码处理，生成编码后的视频数据和音频数据传送给主处理器。这样，主处理器直接获取编码后的视频数据和音频数据，封装成网络数据包通过以太网控制器传送到网络上，与现有技术相比，有效减轻了主处理器的工作负荷。这样，主处理器可以完成更多更复杂的其它功能，方便提升最终产品的功能，实现产品升级。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1、一种网络摄像装置，包括：用于捕获视频图像的摄像头、用于录制音频信号的音频信号处理器和用于与网络进行通信的以太网控制器，其特征在于，还包括：协处理器、主处理器和切换单元；
所述协处理器，用于接收所述摄像头输出的图像数据，对接收的所述图像数据进行编码生成视频数据，并将编码后的视频数据传送给所述主处理器；以及用于接收所述音频信号处理器输出的音频信号数据，对接收的所述音频信号数据进行编码生成音频数据，并将编码后的音频数据传送给所述主处理器；所述协处理器中包括第一总线控制器；
所述主处理器和所述协处理器进行通信，从所述协处理器中获取所述视频数据和所述音频数据，封装成网络数据包通过所述以太网控制器传送到网络上；所述主处理器中包括第二总线控制器和切换控制模块；
所述切换单元的输入端通过总线分别连接所述第一总线控制器和所述第二总线控制器，所述切换单元的输出端通过总线连接所述摄像头和音频信号处理器；
当主处理器不空闲时，所述切换控制模块发送第一控制信号给所述切换单元，所述切换单元根据接收的第一控制信号选择将所述协处理器中的第一总线控制器连接到所述摄像头和音频信号处理器，控制所述摄像头进行图像采集，控制所述音频信号处理器进行声音采集；
当主处理器空闲时，所述切换控制模块发送第二控制信号给所述切换单元，所述切换单元根据接收的第二控制信号选择将所述主处理器中的所述第二总线控制器连接到所述摄像头和音频信号处理器，控制所述摄像头进行图像采集，控制所述音频信号处理器进行声音采集。
2、如权利要求1所述的网络摄像装置，其特征在于，所述协处理器还包括：
视频编码器，接收所述摄像头输出的图像数据，并对接收的所述图像数据进行编码，生成所述视频数据；
音频编码器，接收所述音频信息处理器输出的音频信号数据，并对接收的所述音频信号数据进行编码，生成所述音频数据。
3、如权利要求2所述的网络摄像装置，其特征在于，还包括：
第一同步动态存储器，与所述协处理器相连接，存储所述视频编码器生成的视频数据和所述音频编码器生成的音频数据。
4、如权利要求3所述的网络摄像装置，其特征在于，所述协处理器中还包括第一直接内存访问模块；所述主处理器中包括第二直接内存访问模块；
所述主处理器中的第二直接内存访问模块通过总线向所述协处理器中的第一直接内存访问模块发送数据传送请求；所述第一直接内存访问模块将存储在所述第一同步动态存储器中的视频数据和音频数据通过总线传送给所述第二直接内存访问模块。
5、如权利要求4所述的网络摄像装置，其特征在于，还包括：
第二同步动态存储器，与所述主处理器相连接；存储所述第二直接内存访问模块获取的视频数据和音频数据。
6、如权利要求5所述的网络摄像装置，其特征在于，所述主处理器中还包括：
数据封装模块，接收所述第二直接内存访问模块在与第一直接内存访问模块之间数据传送完毕后发送的通知消息，从所述第二同步动态存储器中获取视频数据和音频数据，封装成网络数据包发送给所述以太网控制器。
7、如权利要求1-6任一所述的网络摄像装置，其特征在于，还包括存储设备，与所述主处理器相连接，存储主处理器发送给网络的视频数据和音频数据。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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