CN102333225B - 用于传输和录制四路标清视频信号的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于传输和录制四路标清视频信号的系统，该系统包括：复用模块，用于将输入的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号；传输模块，用于将时分复用后的一路高清视频信号传输至录制模块；录制模块，包括高清采集单元和标清录制单元；其中，高清采集单元，用于采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据；标清录制单元，用于从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据；存储模块，用于存储分离出的四路标清视频数据。本发明同时还公开了一种用于传输和录制四路标清视频信号的方法。采用本发明的系统和方法，能极大地降低安装布线成本和硬件成本，进而可以降低设备的故障率以及管理维护成本。

Description

用于传输和录制四路标清视频信号的系统及方法

技术领域

本发明涉及视频信号的传输和录制领域，更具体地，涉及一种用于传输和录制四路标清视频信号的系统及方法。 

背景技术

在视频监控、视频会议、教学视频录制等领域中，经常需要对多路(如，四路)标清视频信号进行传输及录制。 

如图1所示，目前对多路(以四路为例)标清视频信号的远距离传输与录制采用的最直接的方法就是：分别用四路传输介质来传输四路标清视频信号，传输到达目的地后，再利用四个标清录制设备分别采集和录制对应的标清视频信号，最后将四路标清视频信号分别存储于不同的存储介质上。对于传输介质，当传输距离较近时，可以采用同轴电缆；而当传输距离较远时，则需要选用光纤进行传输。采用图1所示的方式来传输四路标清视频信号，实现起来相对简单，但是，四路标清信号的传输需要四路传输介质(如，四条同轴电缆或四条光纤)，所需的传输介质通道比较多，因此布线成本较高。一路传输介质只传输一路标清视频信号，不能充分利用同轴电缆及光纤等高带宽传输介质的传输能力，造成了传输带宽的浪费。另一方面，由于接收和录制通道较多，也增加了接收端的设备成本和维护成本。 

为了解决以上方案存在的问题，如图2所示，基于高清串行数字视频接口上的时分复用标准SMPTE 346M，可以采用异步时分复用的方式来简化线路结构，即在四路标清视频信号的传输起始端增加一个异步时分复用器，利用异步时分复用器将四路标清视频信号复用为一路高清视频信号，然后通过一路传输介质对复用后的该路高清视频信号进行传输，传输到达目的地后，还必须使用一个专用的解时分复用器将该路高清视频信号还原为四路标清视频信号，之后再利用四个标清录制设备分别采集和录制对应的标清视频信号，最后将四路标清视频信号分别存储于不同的存储介质上。 

该方案通过异步时分复用的方式将多路传输介质转换为一路传输介质，减少了传输介质的通道数。但是，由于接收端必须用专用的解异步时分复用器进行解复用，恢复出发送端复用前的多路标清视频信号，因此仍需要相应的多套标清录制设备和存储设备对解复用后的信号进行处理，所以，很容易理解，该方案必然存在设备管理难度较大、费用较高等问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于传输和录制四路标清视频信号的系统及方法，以解决现有技术中存在的由于接收端设备较多造成的不便于安装和管理、费用较高等问题。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种用于传输和录制四路标清视频信号的系统，所述系统包括：复用模块、传输模块、录制模块、存储模块，其中， 

复用模块，包括帧同步单元、有效视频信号获取单元、同步时分复用单元，其中， 

帧同步单元，用于基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理； 

有效视频信号获取单元，与所述帧同步单元相连，用于将接收到的经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号； 

同步时分复用单元，用于将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号； 

传输模块，用于将时分复用后的一路高清视频信号传输至录制模块； 

录制模块，包括高清采集单元和标清录制单元，其中， 

高清采集单元，用于采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据； 

标清录制单元，用于从获取的该路高清视频数据中分离出四路标清视频数据； 

存储模块，用于存储分离得到的四路标清视频数据。 

优选地，复用模块还包括：时钟生成单元，用于基于输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号生成所述高清定时参考信号及高清时钟信号。 

优选地，经过所述同步时分复用单元时分复用后的一路高清视频信号的每一帧对应四路标清视频信号的各一帧，且所述四路标清视频信号的各一帧均为完整的一帧。 

优选地，所述标清录制单元实现从获取到的高清视频数据中分离出四路标清视频数据的过程是在计算机软件的控制下，在计算机内部完成的。 

优选地，所述高清采集单元为通用的高清采集计算机扩展卡。 

一种用于传输和录制四路标清视频信号的方法，所述方法包括： 

基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理； 

对经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号； 

将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号； 

对时分复用后的该路高清视频信号进行传输； 

采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据； 

从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据。 

优选地，所述高清定时参考信号及所述高清时钟信号是基于输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号生成的。 

优选地，经过时分复用后的一路高清视频信号的每一帧对应四路标清视频信号的各一帧，且所述四路标清视频信号的各一帧均为完整的一帧。 

优选地，所述从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据是在计算机软件的控制下，在计算机内部完成的。 

优选地，所述采集传输来的该路高清视频信号是利用通用的高清采集计算机扩展卡实现的。 

本发明的技术效果： 

首先，本发明在接收端不需要设置专用的解复用硬件设备，且采集时不需要配备多套采集存储设备，只需一路高清采集单元，这样就极大地降低了安装布线成本和硬件成本，进而可以降低设备的故障率以及管理维护成本； 

另外，因为在对四路标清视频信号进行时分复用之前还进行了视频分离处理，所以在高清视频信号传输的过程中，传输的均为有效视频信号，即从录制模块输出的四路标清视频信号均为有效视频信号，这就为之后的视频信号处理提供了便利。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术1对四路标清视频信号进行传输与录制所采用的方式； 

图2示出了现有技术2对四路标清视频信号进行传输与录制所采用的方式； 

图3示出了根据本发明的实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统框图； 

图4示出了根据本发明的实施例的复用模块的结构示意图； 

图5示出了根据本发明的实施例的对四路标清视频信号进行帧同步前的时序图； 

图6示出了根据本发明的实施例的对四路标清视频信号进行帧同步后的时序图； 

图7示出了根据本发明的另一实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统示意图； 

图8示出了根据本发明的又一实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统示意图； 

图9示出了1个视频行内的将四路标清视频信号时分复用为一路格式为1920*1080i/50的高清视频信号的时分复用结构示意图； 

图10示出了1个视频帧内的将四路标清视频信号时分复用为一路格式为1920*1080i/50的高清视频信号的时分复用结构示意图； 

图11示出了根据本发明的实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的方法的流程图。 

具体实施方式

本发明的基本思想是：将四路标清视频信号采用同步时分复用的方式复用为一路高清视频信号进行传输，在接收端利用高清采集单元进行采集，之后在计算机软件的控制下，在计算机内部即可实现从获取的高清视频数据中分离得到四路标清视频数据。 

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明的实现。 

图3示出了根据本发明的实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统框图。如图3所示，该系统包括：复用模块31、传输模块32、录制模块33，存储模块34，其中，复用模块31，用于将输入的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号；传输模块32，用于将时分复用后的一路高清视频信号传输至录制模块33；录制模块33，包括高清采集单元331和标清录制单元332，其中，高清采集单元331，用于采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据；标清录制单元332，用于从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据；存储模块34，用于存储分离得到的四路标清视频数据。 

优选地，在本实施例中，高清采集单元331可以为通用的高清采集计算机扩展卡。即，只利用一个通用的高清采集计算机扩展卡就可以将传输来的高清视频信号进行采集。 

优选地，在本实施例中，标清录制单元实现从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据的过程是在计算机软件的控制下，在计算机内部完成的。即，可以通过软件编程的方式从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据，而不需要专用的解时分复用硬件设备。 

需要说明，在本发明的实施例中，传输模块可以由光纤或同轴电缆构成，当然，传输模块还可以是能够用于传输视频信号的其他传输介质。 

图4示出了根据本发明的实施例的复用模块的结构示意图。如图4所示，复用模块41包括：帧同步单元411、有效视频信号获取单元412、同步时分复用单元413，其中，帧同步单元411，用于基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理；有效视频信号获取单元412，与所述帧同步单元相连，用于将接收到的经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号；同步时分复用单元413，用于将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号。 

具体地，帧同步单元411包括帧同步控制器和帧同步存储器，帧同步控制器用于控制帧同步存储器的读写指针和读写复位。 

图5示出了根据本发明的实施例的对四路标清视频信号进行帧同步前的时序图；以及图6示出了根据本发明的实施例的对四路标清视频信号进行帧同步后的时序图。如图5和图6所示，经过帧同步处理之后，四路标清视频信号与高清参考视频信号的帧起始时间是对齐的，且在每场时间内，高清参考视频信号的场正程时间大于标清视频信号的场正程时间。 

图7示出了根据本发明的另一实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统示意图。如图7所示，该系统包括复用模块71、传输模块72、录制模块73、存储模块74。特别地，除了帧同步单元711、有效视频信号获取单元712、同步时分复用单元713以外，复用模块71还包括：时钟生成单元714，用于基于输入的四路标清 视频信号中的任一路标清视频信号生成高清定时参考信号及高清时钟信号，即，利用经过其中一路标清视频信号的时序作为参考，对其它三路标清视频信号进行帧同步，使得四路标清视频信号相互同步，且与相应的高清视频信号也同步。 

需要注意，在本发明的实施例中，我们只给出了将输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号作为高清定时参考信号及高清时钟信号的情况，当然，也可以使用其他的外部信号作为高清定时参考信号及高清时钟信号，即，也可以基于其他外部信号进行帧同步处理。 

图8示出了根据本发明的又一实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的系统示意图。如图8所示，该系统可以包括：复用模块81、传输模块82、录制模块83、存储模块84。 

其中，复用模块81可以包括：帧同步单元811、有效视频信号获取单元812、同步时分复用单元813、时钟生成单元814、电缆均衡器815、标清串行数字视频接收器816、标清模拟视频解码器817、高清串行数字视频串化器818。其中，帧同步单元811可以包括帧同步控制器811-1和帧同步存储器811-2。 

传输模块82可以为光纤或者同轴电缆，特别地，如果传输介质为光纤，传输模块82还可以包括电-光转换单元和光-电转换单元。当然，传输模块82还可以是能够用于传输视频信号的其他传输介质。 

录制模块83可以包括：高清采集单元831、标清录制单元832、内存单元833。 

基于如图8所示的用于传输和录制四路标清视频信号的系统示意图，下面我们将对该系统的工作流程进行详细的描述。 

输入的四路标清视频信号分别为：两路分辨率为720*576的标清串行数字视频信号SD-SDI1和SD-SDI4；两路PAL制的标清模拟视频信号Analog2和Analog3。 

发送端的工作流程<复用模块内部的信号走向>： 

两路标清串行数字视频信号SD-SDI1和SD-SDI4经过电缆均衡器815进行电缆均衡，之后再利用串行数字视频接收器816进行解串化，得到两路10bit的并行标清视频信号；两路PAL制的模拟标清视频信号Analog2和Analog3经过标清模拟视频解码器817的解码，得到两路10bit的并行标清视频信号；将SD-SDI4作为帧同步的标清定时参考信号，产生其它三路帧同步处理时所需的标清同步信号和时钟、以及相同步的高清同步信号和时钟，当然，也可以选择SD-SDI1、Analog2或Analog3作为帧同步的标清定时参考信号，具体的过程与此类似，以下不再重复描述；将另外三路10bit并行标清视频信号分别与SD-SDI4做帧同步，帧同步控制器811-1可以利用可编程逻辑器件来实现，帧同步存储器811-2可以使用容量至少大于一个完整帧的标清视频数据量的先入先出存储器(FIFO存储器)；将帧同步处理后的四路标清视频信号传输至有效视频信号获取单元812进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号；之后将做完视频分离处理的4路10bit标清视频信号送入同步时分复用单元813，同步时分复用单元813可以利用可编程逻辑器件来实现；最后用高清串行数字视频串化器818进行串行化，输出给接收端的录制模块83。 

其中，对于同步时分复用单元813而言，主要是基于以下的情况来实现同步时分复用的过程的： 

如前所述，复用后的高清视频信号与经帧同步后的四路标清视频信号的帧率相同，帧开始时间对齐，且高清视频信号的场正程时间大于标清视频信号的场正程时间(即在高清视频的场逆程期间，没有有效的标清视频输入)，因此，只要在1帧时间内，高清视频信号的有效视频传输周期数大于传输4帧标清视频有效图像所需的周期数，就可以实现在1帧高清视频的有效图像传输周期上，复用传输4路标清视频的有效图像部分。图9示出了1个视频行内的将四路标清视频信号时分复用为一路格式为1920*1080i/50的高清视频信号的时分复用结构示意图。除了传输标清视频的有效样点之外，为了方便接收，还要对某一周期是否是有效传输周期做标记，因此，采用如图9所示的传输结构，将每个高清视频行正程的1920个周期，划分为由12个数据周期和1个头周期组成的数据段，每个头中有12位用于分别标记段头之后12个数据周期的有效性。由此，每帧高清视频信号中，可用于传输数据的周期数为(每视频行的段数*每帧的总有效行数*12)，每视频行的段数为1920除以13的商，即147段，因此每高清帧的总复用数据周期数为147*1080*12＝1905120个。4帧标清视频的有效样点数为720*576*4＝1658880，小于1帧高清视频的复用数据周期数，因此该方案是可行的。 

图10示出了1个视频帧内的将四路标清视频信号时分复用为一路格式为1920*1080i/50的高清视频信号的时分复用结构示意图。如图9和图10所示，每个高清行正程有1920个周期，其中每13个周期划分为一段，每行可以划分为147段，每个段内的第一个周期传输段头，其后的12个周期对应12个数据通道，段头和数据通道都为20位宽。段头的第18位到第12位，第8位到第2位分别为12个通道有效性的标志位，其中，0代表无效，1代表有效。第1， 5，9通道传输第一路标清视频信号S1，第2，6，10通道传输第二路标清视频信号S2，第3，7，11通道传输第三路标清视频信号S3，第4，8，12通道传输第四路标清视频信号S4。 

接收端的工作流程<录制模块内部的信号走向>： 

首先，可以利用一块8bit或10bit的通用高清采集计算机扩展卡作为高清采集单元831对该路高清视频信号进行采集，以获取高清视频数据；获取的高清视频数据的有效图像数据部分放入内存单元833；再在计算机软件的控制下，在计算机内部完成分离出四路标清数据的过程，即，通过软件编程的方式对获取的高清视频数据进行解复用，以分离出四路标清视频数据。 

之后可以将分离出的四路标清视频数据放入相应的存储模块84。 

图11示出了根据本发明的实施例的用于传输和录制四路标清视频信号的方法的流程图。如图11所示，该方法包括： 

S1101，将输入的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号； 

S1102，对时分复用后的该路高清视频信号进行传输； 

S1103，采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据，其中，可以利用通用的高清采集计算机扩展卡来实现高清视频信号的采集过程； 

S1104，从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据，在本实施例中，可以在计算机软件的控制下，在计算机内部完成四路标清视频数据的分离过程，即，可以通过软件编程的方式从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据。 

具体地，将输入的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号的详细流程包括： 

S1101-1，基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理，其中，高清定时参考信号及高清时钟信号是基于输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号生成的； 

S1101-2，对经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号； 

S1101-3，将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号，其中，经过时分复用后的一路高清视频信号的每一帧对应四路标清视频信号的各一帧，且所述四路标清视频信号的各一帧均为完整的一帧。 

在本发明的实施例中，从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据的过程，需要对高清视频数据进行逐帧处理，具体地，从一帧高清视频数据中分离出四路标清视频数据的详细流程包括： 

S1104-1，从该帧数据中取出一段数据； 

S1104-2，判断取出的该段数据的各通道的有效性，若该通道无效，则抛弃该通道的数据，若该通道有效，则执行S1104-3； 

S1104-3，存储该通道的数据，具体地，可以将通道1、5、9的数据写入用于存储第一路标清视频信号的存储单元内，将通道2、6、10的数据写入用于存储第二路标清视频信号的存储单元内，将通道3、7、11的数据写入用于存储第三路标清视频信号的存储单元内， 将通道4、8、12的数据写入用于存储第四路标清视频信号的存储单元内； 

S1104-4，判断取出的该帧数据中的各段数据是否均完成处理，如果否，则返回S1104-1，如果是，则结束该流程。 

当然，在完成上述对一帧高清视频数据的处理之后，需要判断下一帧高清视频数据是否已经接收完毕，如果是，则重复步骤S1104-1至S1104-4，开始对下一帧高清视频数据进行处理，如果否，则继续等待，直到该帧高清视频数据接收完毕。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种用于传输和录制四路标清视频信号的系统，其特征在于，

所述系统包括：复用模块、传输模块、录制模块、存储模块，

其中，

复用模块，包括帧同步单元、有效视频信号获取单元和同步时分复用单元，其中，

帧同步单元，用于基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理；

有效视频信号获取单元，与所述帧同步单元相连，用于将接收到的经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号；

同步时分复用单元，用于将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号；

传输模块，用于将时分复用后的一路高清视频信号传输至录制模块；

所述录制模块，包括高清采集单元和标清录制单元，其中，

高清采集单元，用于采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据；

标清录制单元，用于从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据；

存储模块，用于存储分离得到的四路标清视频数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复用模块还包括：时钟生成单元，用于基于输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号生成所述高清定时参考信号及所述高清时钟信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，经过所述同步时分复用单元时分复用后的一路高清视频信号的每一帧对应四路标清视频信号的各一帧，且所述四路标清视频信号的各一帧均为完整的一帧。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标清录制单元实现从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据的过程是在计算机软件的控制下，在计算机内部完成的。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高清采集单元为通用的高清采集计算机扩展卡。

6.一种用于传输和录制四路标清视频信号的方法，其特征在于，所述方法包括：

基于高清定时参考信号及高清时钟信号，对输入的四路标清视频信号进行帧同步处理；

对经过帧同步处理的四路标清视频信号进行视频分离，获取有效的四路标清视频信号；

将获取的有效的四路标清视频信号时分复用为一路高清视频信号；

对时分复用后的该路高清视频信号进行传输；

采集传输来的该路高清视频信号，以获取高清视频数据；

从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据；

存储分离得到的四路标清视频数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高清定时参考信号及高清时钟信号是基于输入的四路标清视频信号中的任一路标清视频信号生成的。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，经过时分复用后的一路高清视频信号的每一帧对应四路标清视频信号的各一帧，且所述四路标清视频信号的各一帧均为完整的一帧。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从获取的高清视频数据中分离出四路标清视频数据是在计算机软件的控制下，在计算机内部完成的。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集传输来的该路高清视频信号是利用通用的高清采集计算机扩展卡实现的。

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