CN101686399B - 会议电视系统芯片间传输视频流的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系统芯片间传输视频流的装置及方法，预先设定发送视频帧的参数，所述装置包括：设置于发送芯片上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于接收芯片上的视频输入端口，前端数据处理模块用于将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在预定位置，并对视频输出端口配置发送视频帧的参数和输出时钟频率；视频输出端口用于根据配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号一起按配置的输出时钟频率发送；视频输入端口用于接收视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据；本发明提高了片间视频总线的传输效率，并且省去了外同步所需的外围逻辑芯片的成本和开发成本。

Description

会议电视系统芯片间传输视频流的装置及方法

技术领域

本发明涉及会议电视系统，尤其涉及一种会议电视系统芯片间传输视频流的装置及方法。

背景技术

随着嵌入式的会议电视系统日益复杂，越来越多的系统都采用多片处理器协同处理的方案，所以在处理芯片间利用芯片所带的视频端口传输未经过压缩编码的视频原始码流是很常见的。随着会议电视系统已经开始进入高清时代，高分辨率的视频流不但对编解码算法和芯片处理能力提出了更高的要求，同时也对视频输入和输出端口的吞出能力也提出了更高的要求。因为视频端口传输的是没有经过压缩编码的视频流，所以不但传输数据量非常大，而且时实性要求很严格。

为了提高芯片间传输视频流的效率，实时地传输送高分辨率的高清视频流，目前一般处理方式为：

1、使用具有更高吞吐能力的视频端口的芯片，这种处理方式会因为更换芯片而提高硬件成本，同时也使得原本稳定的软件需要移植，从而影响到系统稳定性和软件成本。

2、使用视频口所支持的带有私有协议的raw模式传输，在这种模式下可以只传输有效数据和很少的协议头数据，从而节约出一定端口带宽。但视频端口在这种raw流传输模式下是不提供任何视频行场同步信号的，所以一般需要外加逻辑芯片根据传输视频流的的格式提供相应的同步信号，还需要软件根据这些信号来把视频帧解析成数据流，然后再接收端将数据流构建成视频帧格式。这样也就造成了软硬件开发的复杂度，从而也降低了其稳定性。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明目的在于提供一种会议电视系统芯片间传输视频流的装置及方法，用以解决现有技术中存在的芯片间传输视频的效率低或者成本高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种系统芯片间传输视频流的装置，预先设定发送视频帧的参数，所述装置包括：设置于发送芯片上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于接收芯片上的视频输入端口，其中，

所述前端数据处理模块，用于将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在预定位置，并对视频输出端口配置发送视频帧的参数和输出时钟频率；即所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区和消隐数据区的位置，在保证有效数据的长度不变的同时减小消隐数据区的长度；

所述视频输出端口，用于根据所述前端数据处理模块配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号一起按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口；

所述视频输入端口，用于接收所述视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据。

进一步地，当所述同步信号为内嵌行场同步信号时，所述视频输出端口具体用于，根据消隐数据区的位置构建视频帧的行消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌行场同步信号；根据有效数据区的起始位置构建视频帧的有效数据区；将构建好的视频帧及内嵌行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

所述视频输入端口具体用于，检测内嵌行场同步信号来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，并对输入帧的视频行和视频帧的同步处理后，解析出该视频帧的有效数据。

进一步地，当所述同步信号为外行场同步信号时，所述视频输出端口具体用于，根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，根据有效数据区的位置构建视频帧的有效数据区；根据外行场同步信号的行场起始位置的配置向外行场同步信号引脚上输出指定长度的行场同步信息；将构建好的视频帧连同外行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

所述视频输入端口具体用于，根据预先配置给视频输入端口的视频帧的参数，以及外行场同步信号引脚上的行场同步信息来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区后，解析出该视频帧的有效数据。

本发明还提供了一种系统芯片间传输视频流的方法，所述方法利用系统芯片间传输视频流的装置，预先设定发送视频帧的参数，所述装置包括：设置于发送芯片上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于接收芯片上的视频输入端口，则所述方法包括：

步骤A：所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在预定位置，并对所述视频输出端口配置发送视频帧的参数和输出时钟频率；即所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区和消隐数据区的位置，在保证有效数据的长度不变的同时减小消隐数据区的长度；

步骤B：所述视频输出端口根据配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号一起按配置的输出时钟频率进行发送；

步骤C：所述视频输入端口接收所述视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据。

进一步地，当所述同步信号为内嵌行场同步信号时，所述步骤B具体包括：

所述视频输出端口根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌行场同步信号；

根据有效数据区的起始位置构建视频帧的有效数据区；

将构建好的视频帧及内嵌行场同步信号按配置的输出时钟频率进行发送。

所述步骤C具体包括：

所述视频输入端口检测内嵌行场同步信号来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，并实现对输入帧的视频行和视频帧的同步处理，从而解析出该视频的有效数据。

进一步地，当所述同步信号为外行场同步信号时，所述步骤B具体包括：

所述视频输出端口根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，根据有效数据区的位置构建行视频帧的有效数据区；

根据外行场同步信号的行场起始位置的配置向外行场同步信号引脚上输出指定长度的行场同步信息；

将构建好的视频帧连同外行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

所述步骤C具体包括：

所述视频输入端口根据预先配置的视频帧的参数，以及外行场同步信号引脚上的行同步信息和场同步信息来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，从而解析出该视频帧的有效数据。

本发明有益效果如下：

提高了片间视频总线的传输效率，并且省去了外同步所需的外围逻辑芯片的成本和开发成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例所述装置的结构示意图；

图2为为标准的720P60视频制式中的视频输出行的亮度分量的示意框图；

图3为本发明实施例中优化的视频输出行的亮度分量的示意框图；

图4为标准的720P60视频制式中的视频输出帧的示意框图；

图5为本发明实施例中优化的视频输出帧示意框图；

图6为本发明实施例所述方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优先实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。

下面结合附图对本发明实施例所述装置进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例所述装置包括：设置于需要发送片间数据的处理芯片(以下简称发送芯片)上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于需要接收片间数据的芯片(以下简称接收芯片)上的视频输入端口，下面对各个部分进行详细说明。

发送芯片上的前端数据处理模块，主要完成将要发送的有效数据构成可以发送的视频帧(视频帧是由视频有效数据区和消隐数据区构成的)，具体的说就是，前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区(有效数据区的长度不变)和消隐数据区的位置(减小消隐数据区的长度)。为了在有限的输出带宽里尽可能的传输更多的视频有效信号，就要通过适当修改有效数据区的位置和消隐数据区位置的设置来保证在减小输出视频的消隐数据区的长度的情况下仍能使其满足内嵌同步传输的需求，从而使得有限的视频带宽能最大限度的用在有效视频数据上。

发送芯片上的视频输出端口，在前端数据处理模块准备好发送视频帧的有效数据和设定了视频端口的配置后，视频输出端口就可以根据设定的参数(有效数据区的位置和消隐数据区位置等)来构建视频帧了，具体构建过程如下：

视频输出端口根据消隐数据区的位置(包括消隐数据区的行起始位置、场起始位置、行宽度和场长度)来构建消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌同步信号(如EAV/SAV)；然后根据有效数据区的位置(包括有效数据区的行起始位置、场起始位置、行宽度和场长度)构建行有效数据区。

对于外行场同步信号(HSYNC/VSYNC)，在构建好消隐数据区和有效数据区，需要根据行同步信号起始位置的配置在指定的行像素输出时向行同步信号引脚上输出指定长度的行同步信息，根据场同步信号起始位置的配置在指定的视频行输出时刻向场同步信号引脚上输出指定长度的场同步信息。

同时需要修改输出时钟的频率，使其符合优化后的像素传输速率，因为优化后的视频帧的传输的像素速率比可以传输相同有效像素分辨率的标准制式的像素速率小很多，将构建好的视频帧连同同步信号(内嵌同步信号或外行场同步信号)发送到接收芯片。

接收芯片上的视频输入端口，配置有与发送芯片上的视频输出端口一致的参数(如消隐数据区的位置、有效数据区的位置、行宽度、场长度、输入时钟频率等)，主要完成接收并将接收到的视频帧解析出同步信号和有效数据帧，具体的说就是，视频输入端口在接收到视频输出端口发来的视频帧后，通过检测内嵌同步信号EAV/SAV(因为EAV/SAV信号有其特殊性，其以0XFF作为其开始和结束标志位，而其间的信息区也有一定的标准来规范，所以视频口可以检测出来)来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区(以SAV开始EAV结束的区域就是行有效数据区，而剩余的以EAV开始SAV结束的区域就是行消隐数据区)，并实现对输入帧的视频行和视频帧的同步处理，从而解析出有效视频数据；或者，视频端口根据外部输入的外行场同步信号引脚上的行同步信号和场同步信号和视频输入口的参数配置来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，从而解析出有效视频数据。

下面以传输720P60视频格式(使用内嵌同步方式)为例，对本发明实施例进行进一步描述。

首先由前端数据处理模块根据下述优化方案设置视频输出端口的配置，包括：水平方向的视频行格式配置、垂直方向的视频帧格式配置、时钟频率配置。

对于水平方向的视频行格式配置：

标准的720P60的制式在水平方向的行像素序列如图2所示，其有1280个像素是有效视频像素(如图2的Y0～Y1279)，而在有效像素区的两端是位于行消隐区(如图2中的Y1280～Y1649)的内嵌同步信号(如图2中的SAV：Y1646～Y1649和EAV：Y1280～1283)。每行中的行消隐区长达有370个像素(如图1中的像素序列中的像素Y1280～Y1649)。

本发明实施例优化方案中720P60在水平方向的视频行格式如图3所示，其中仍然保留有1280个像素是有效视频像素(如图3中的Y0～Y1279)，同样在有效像素区的两端是内嵌同步信号区(如图3中的SAV/EAV)。而每行中的行消隐区被裁剪到只有24个像素(如图3中的像素序列中的像素1280～1303)。

对于垂直方向的视频帧格式配置：

标准的720P60的制式在垂直方向的行序列如图4所示，其有720个视频行是有效视频行(如图4中行序列的行26～745)。每帧中的垂直消隐区长达有30行(如图4中行序列的行746～750和1～25)。

本发明实施例优化方案中720P60在垂直方向的行序列如图5所示，其中仍然保留有720个有效视频行(如图5中行序列的行4～723)。而每帧中的垂直消隐区被裁剪到只有5个视频行(如图5中行序列的行724～725和1～3)。

根据优化后的视频像素速率来修改输出视频的时钟频率：

标准的720P60的制式下的输出时钟为：

1650(pixel/line)*750(line/frame)*60(frame/s)＝74.25MHz

优化后的720P60的制式下的输出时钟频率为：

1304(pixel/line)*725(line/frame)*60(frame/s)＝56.724MHz

1304(pixel/line)*720(line/frame)*60(frame/s)＝55.296MHz

在配置了视频输出端口的参数和输出时钟频率后，视频输出端口就会先发送3行的消隐行(图5中的行1～3，消隐行带内嵌同步信号，但不带有效数据)，然后在场有效数据区(图5中的行4～723)发送720个有效数据行，而每个有效数据行的发送过程如下：

将存放在片内帧内存区的待发送帧的有效数据行发送出去作为视频帧的有效数据行(图3中的Y0～Y1279)，然后发送行消隐区(Y1280～Y1303)，同时在该行消隐区里的首尾4个像素字节里分别插入EAV和SAV(如图3中的SAV：Y1646～Y1649和EAV：Y1280～128)。如此在视频输出口上就会在输出图3所示的视频行了。

接着发送视频帧尾部的2行消隐行(图5中的行724～725，消隐行带内嵌同步信号，但不带有效数据)。如此，在视频输出口上就会在输出图5所示的优化后的视频帧了。

视频接收端口根据输入的采样时钟采集优化后的视频帧，在采集像素的同时判断是否为有效的EAV或者SAV。如果检测到SAV，说明其后紧接着的是有效视频行的数据。如果检测到的是EAV说明现在开始采集行消隐数据了。并且可以从SAV和EAV信号的中间2个字节(图2中的Y1301～Y1302和Y1281～Y1282)中的信息可以解析出：

信号中H标志位可以知道该信号是EAV还是SAV；

信号中V标志位可以知道当前接收的行数据是属于场消隐区还是场有效数据区

信号中F标志位是当前接收的行所属的场标志。

这样就可以将解析出的行有效数据存放到接收芯片为接收帧开辟的帧内存区，完成指定行的接收后就构成了一帧有效视频帧。

下面通过计算说明本发明实施例的有效效果：

标准的720P60所占用的视频端口带宽，：

所占用的总带宽：

1650(pixel/line)*750(line/frame)*60(frame/s)＝74.25MHz

有效数据所占带宽：

1280(pixel/line)*720(line/frame)*60(frame/s)＝55.296MHz

带宽有效使用率：

55.296/74.25*100％＝74.473％

优化方案中的720P60所占用的视频端口带宽，：

所占用的总带宽：

1304(pixel/line)*725(line/frame)*60(frame/s)＝56.724MHz

有效数据所占带宽：

1280(pixel/line)*720(line/frame)*60(frame/s)＝55.296MHz

带宽有效使用率：

55.296/56.724*100％＝97.483％

由此可见，带宽从原来的74.25MHz下降到了56.724MHz，同时带宽使用率也由原本的74.473％提高到了97.483％了。

下面结合附图6对本发明实施例所述装置的应用方法进行详细说明。

如图所示，图6为利用本发明实施例所述会议电视系统芯片间传输视频流的装置来实现芯片间视频流传输的流程示意图，具体可以包括以下步骤：

步骤601：前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区的位置(有效数据区的长度不变)和消隐数据区的位置(减少消隐数据区的长度)，及对所述视频输出端口配置发送视频帧的输出时钟频率；

步骤602：视频输出端口根据配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号按配置的输出时钟频率进行发送；具体过程为：视频输出端口根据消隐数据区的位置(包括消隐数据区的行起始位置、场起始位置、行宽度和场长度)来构建消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌同步信号(如EAV/SAV)；然后根据有效数据区的位置(包括有效数据区的行起始位置、场起始位置、行宽度和场长度)构建行有效数据区。

对于外行场同步信号(HSYNC/VSYNC)，在构建好消隐数据区和有效数据区，需要根据行同步信号起始位置的配置在指定的行像素输出时向行同步信号引脚上输出指定长度的行同步信息，根据场同步信号起始位置的配置在指定的视频行输出时刻向场同步信号引脚上输出指定长度的场同步信息。

步骤603：视频输入端口接收所述视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据，具体解析过程为：视频输入端口在接收到视频输出端口发来的视频帧后，通过检测内嵌同步信号EAV/SAV(因为EAV/SAV信号有其特殊性，其以0XFF作为其开始和结束标志位，而其间的信息区也有一定的标准来规范，所以视频口可以检测出来)来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，并实现对输入帧的视频行和视频帧的同步处理，从而解析出有效视频数据；或者，视频端口根据外部输入的外行场同步信号引脚上的行同步信号和场同步信号和视频输入口的参数配置来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，从而解析出有效视频数据。

对于本发明实施例所述方法的具体实现过程，由于在上述装置中已作详细说明，此处就不再赘述。

综上所述，本发明实施例通过压缩消隐区来提高有效视频传输效率，提高了片间视频总线的传输效率，并且省去了外同步所需的外围逻辑芯片的成本和开发成本。

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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种系统芯片间传输视频流的装置，其特征在于，预先设定发送视频帧的参数，所述装置包括：设置于发送芯片上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于接收芯片上的视频输入端口，其中，

所述前端数据处理模块，用于将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在预定位置，并对视频输出端口配置发送视频帧的参数和输出时钟频率；即所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区和消隐数据区的位置，在保证有效数据的长度不变的同时减小消隐数据区的长度；

所述视频输出端口，用于根据所述前端数据处理模块配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号一起按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口；

所述视频输入端口，用于接收所述视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述同步信号为内嵌行场同步信号时，所述视频输出端口具体用于，根据消隐数据区的位置构建视频帧的行消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌行场同步信号；根据有效数据区的起始位置构建视频帧的有效数据区；将构建好的视频帧及内嵌行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述视频输入端口具体用于，检测内嵌行场同步信号来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，并对输入帧的视频行和视频帧的同步处理后，解析出该视频帧的有效数据。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述同步信号为外行场同步信号时，所述视频输出端口具体用于，根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，根据有效数据区的位置构建视频帧的有效数据区；根据外行场同步信号的行场起始位置的配置向外行场同步信号引脚上输出指定长度的行场同步信息；将构建好的视频帧连同外行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述视频输入端口具体用于，根据预先配置给视频输入端口的视频帧的参数，以及外行场同步信号引脚上的行场同步信息来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区后，解析出该视频帧的有效数据。

6.一种系统芯片间传输视频流的方法，其特征在于，所述方法利用系统芯片间传输视频流的装置，预先设定发送视频帧的参数，所述装置包括：设置于发送芯片上的视频输出端口和前端数据处理模块、设置于接收芯片上的视频输入端口，则所述方法包括：

步骤A：所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在预定位置，并对所述视频输出端口配置发送视频帧的参数和输出时钟频率；即所述前端数据处理模块将要传输的片间视频数据按帧格式连续存放在发送芯片上为发送数据开辟的连续帧内存里，并通过设置视频输出端口的寄存器来确定发送帧的有效数据区和消隐数据区的位置，在保证有效数据的长度不变的同时减小消隐数据区的长度；

步骤B：所述视频输出端口根据配置的发送视频帧的参数来构建视频帧，并将构建好的视频帧连同同步信号一起按配置的输出时钟频率进行发送；

步骤C：所述视频输入端口接收所述视频输出端口发来的视频帧及同步信号，并解析出该视频帧的有效数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述同步信号为内嵌行场同步信号时，所述步骤B具体包括：

所述视频输出端口根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，并在行消隐数据区的起始位置处加入内嵌行场同步信号；

根据有效数据区的起始位置构建视频帧的有效数据区；

将构建好的视频帧及内嵌行场同步信号按配置的输出时钟频率进行发送。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

所述视频输入端口检测内嵌行场同步信号来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，并实现对输入帧的视频行和视频帧的同步处理，从而解析出该视频的有效数据。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述同步信号为外行场同步信号时，所述步骤B具体包括：

所述视频输出端口根据消隐数据区的位置构建视频帧的消隐数据区，根据有效数据区的位置构建行视频帧的有效数据区；

根据外行场同步信号的行场起始位置的配置向外行场同步信号引脚上输出指定长度的行场同步信息；

将构建好的视频帧连同外行场同步信号按配置的输出时钟频率发送到视频输入端口。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

所述视频输入端口根据预先配置的视频帧的参数，以及外行场同步信号引脚上的行同步信息和场同步信息来区分出视频帧中的消隐数据区和有效数据区，从而解析出该视频帧的有效数据。

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