CN102422648A - 用于分配多路独特视频/音频流的系统 - Google Patents

Abstract

一种分配多路独特视频数据流的系统和方法。每个视频数据流可以用唯一标识符来编码，并且每个接收器可以与其中一个唯一标识符相关联。视频数据流可以被多路复用到单根电缆上，并且可以利用各种组网技术将其分配到接收器。接收器只可以解码它之前已与之关联的视频流。一旦被解码，该视频流就可以通过电子显示器显示。这些视频数据流彼此可以有不同的分辨率和/或不同的帧率。该网络可以与互联网进行双向通信，以便可以远程更改接收器与特定视频数据流的关联。

Description

用于分配多路独特视频/音频流的系统

技术领域

示例实施方式一般涉及用于将多路(a plurality of)独特视频/音频流分配给多路电子显示器的系统。

背景技术

电子显示器正越来越多地用于显示信息和/或广告。一些装置可以包括多个电子显示器，并且用户可能要求在每个显示器上显示同一个视频源，在每个显示器上显示不同的视频源，或者这些方式的任意组合。显示器也可以具有不同的分辨率(例如640x480或者1920x1080)或者不同的刷新率。这些显示器上的内容实际上可以在某种程度上是静态的(例如快餐店的菜单簿或者机场航班起降公告板)，或者显示非常动态的内容(例如电影宣传片)。有些可以包含与视频显示相关联的音频内容，而有些可以只有视频。

以前，必须将视频播放器(有时还有音频播放器)连接到每个显示器。当在分别独立的位置安装许多显示器时，这就会导致视频播放器数目巨大。视频播放器可以位于每个显示器附近，这使维护视频播放器或者改变其内容比较困难，因为用户必须走到每个视频播放器的位置。如果在集中的位置使用所有的视频播放器，则每个显示器走线的费用就会非常昂贵。不过，对于许多应用，优选情况下可以是从中心位置经由网络传送显示器的内容，而不是相反地将视频播放器直接连接到每个显示器。

发明内容

随着网络和计算机的速度加快，通过单根网络线缆传送多路(multiple)视频/音频流是可行的。尽管压缩后视频流的大小根据其分辨率和内容可以差别很大，但是研究发现，对于显示分辨率为1366x768的视频，在数据速率低至40Mb/s时传输质量已经很好。千兆网络可以很容易地维持800Mb/s或者更高的吞吐量。因此，可以开发单独的视频发射器，它可以接受多路视频和可选的音频数据流，甚至全高清分辨率(1920x1080)的数据流，可以压缩数据流，以及通过单独的高速网络来广播数据，然后可以由一个或多个接收器接收。通过让单独的发射器接受多路输入源并通过单独的网络，最好是千兆网络，来广播所有的源，安装和维护成本大大降低。

视频/音频流数据可以通过网络发送，其方式是把压缩的帧分解为一连串较小的数据包，并且然后通过网络依序发送这些数据包。接收器的职责是“收听”所需的视频流，并且忽略来自其他视频流的数据包。来自所需视频流的数据包接着用来重构完整的压缩帧，以便解压缩和最终输出到显示器设备。有许多不同的方法可以使用，以便给定的接收器可以过滤与它不想显示的其他视频流相关联的网络数据包。在最高层级上，发射器可以有多个网络连接，并且一些数据流可以通过一个网络接口出去，而另一些数据流通过其他可用网络接口出去。对于广播视频而言，通常用到两种网络视频流类型中的一种：多播和单播。

如果视频流只需要由一个接收器接收，通常使用单播，因为这是点对点的分配方法。对于单播，目的地IP地址在创建网络连接时就被选定，并且数据包只由那个特定的接收器接收。如果用户希望更换显示给定单播数据流的接收器，那么就会结束现有数据流，并且针对新的目的地IP地址创建新数据流。不过单播有个优势，即它在网络上发送一定量的数据所带来的CPU负荷较小。

如果需要多个接收器显示同一个视频流，就要使用多播。多播数据流有这样的优势，即一旦被创建，一个或多个接收器就可以在任何时间“订阅”多播数据流，并且开始处理它要显示的数据包，而发射器上的CPU负荷无显著增加。对于新接收器，不必停止和重建数据流就可以开始接收数据流。

下面来讲述示例实施方式的进一步特征，或者通过下面的详细讲述将使这些特征更加清楚。

附图说明

对附图用参考数字进行标记将能更好地理解示例实施方式，其中相同的部件用相同的参考数字来标记，并且其中：

图1为示意图，示出了基本实施方式。

图2为示意图，示出了系统安装实例。

具体实施方式

如图1所示，多路视频源11与发射器10进行电气通讯。如上所述，视频源11可以提供不同分辨率和/或刷新率的视频内容。可选的音频内容也可以提供给发射器10。还显示了附加视频源12，表明任意数目的视频源都可以与发射器10进行通信。视频源11和12的数目不是固定的，并且最大容许数目与下列因素有关：发射器中CPU处理器的能力大小、网络速度、视频源的分辨率、以及对刷新的要求(例如每秒2帧、30帧、60帧或者更多)。

发射器10可以被认为是视频服务器，并且可以提供各种不同功能。借助控制板和处理器，发射器10可以接受各种不同的视频源并且可以正确地转换、编码、压缩以及在单独的网络线缆14上多路复用这些不同的视频源。典型的网络线缆是CAT5或CAT6电缆。发射器10还可以将合适的数据包(datapacket)和与每个数据包相关联的报文头(header)组合起来，这些报文头可用于指示哪个接收器应该“收听”哪个视频源，以及作为用于重新组合这些数据包的指示说明。

发射器10可以有多条物理输出线，或者可选情况下如图1所示，单独的线缆14可以从发射器10出来并在随后连接到网络集线器15，然后该网络集线器可以把单独的线缆14分配给多个接收器(这里是接收器1～4)和相关联的显示器。不管该系统有多少优点，至少有一个优点，即各种实施方式都可以使用到处可得的网络集线器，并且这些集线器在行业中很普遍，而且相对便宜。此外，使用CAT5或CAT6电缆比诸如组件、HDMI、DVI或VGA等其他高清视频连接便宜得多。而且，CAT5和CAT6电缆可以跨越非常长的距离才有信号衰减或信号损耗的问题。在其他实施方式中，与从发射器出来单根线不同，发射器板上包含的硬件支持同一网络上的多个PHY连接。于是，多条电缆从发射器出来，并且连到接收器。发射器和可选集线器的精确设置依赖于接收器和发射器的相对位置。

所示的另一条电缆16离开集线器15并且连到第二个集线器17，集线器17可以把该信号分配给其他几个接收器(这里是接收器5～8)和相关联的显示器。而且，电缆和集线器18仍可用来进一步分配该信号。每个接收器都可以接受视频信号，并且可以根据数据包报文头中所含信息来确定该特定接收器打算“收听”哪个视频源。

发射器10还可以有一条到控制网络13的连接，该网络允许用户控制视频源、发射器和接收器的各种属性。控制网络13还可以接受来自电子显示器的数据(图中未示出)，这些显示器连接到接收器，以便用户可以监视显示器并且确定它们是否正常工作或者可能发生了故障。在示例实施方式中，有一个http服务器运行在发射器10上，并且用户通过控制网络13上的网页界面与该服务器进行通信。网页可以存储在发射器10上，并且通过使用网页浏览器，用户可以执行许多不同的功能(仅受存储在发射器上的网页及其所执行软件的功能的限制)。例如，点击按钮或图标可以依次调出其他网页或者运行发射器上的程序，该程序可以从一或多个接收器/显示器检索数据。这些命令和数据检索可以通过视频流所经过的同一网络进行发送，因为这些命令和数据的大小与视频流相比相对很小。可选情况下，可以使用独立的网络来进行从接收器/显示器到发射器或者从接收器/显示器直接到用户的数据通讯。该独立网络可以是有线或无线的。

除了交互式网页界面，还可以使用应用程序编程接口(ApplicationProgramming Interface，API)，通过此接口用户可以检索来自发射器和/或接收器/显示器的数据。这种接口可用于更多特定目的，诸如从中央控制设施获得所有单元的定期状态更新，以及检测/记录故障。

每个视频源11和12都输出视频流(有时还有音频流)，并且具有相关联的IP地址和端口号。例如，第一个视频源可以是多播，IP地址为224.0.0.1，端口号为6200，第二个视频源可以是同样IP地址上的多播，但是使用的端口号为6201。然后任何给定接收器都可以接收所需的视频流，只需“订阅”合适的多播地址和端口号即可。

要做一个完整的系统安装，很明显发射器和接收器必须正确配置以显示所需的视频流。通过使用连接到发射器和接收器的网络接口之一(或者可选情况下为串口)的网络浏览器，所需的配置可以被定义和存储在每个单元(例如闪存)中，以便该配置在该单元关闭时仍可以进行维护。

在安装发射器时，可能需要配置几个参数：所连接的视频源数目、每个源的分辨率、用来在显示器端广播图像的输出分辨率(例如，视频源可以按比例放大或缩小)、通过网络广播每个信号源的以帧/秒为单位的速率(例如，如果是视频，数据流就可以配置为30甚至60帧/秒，如果是静态图像的循环，就可以配置为1帧/秒，甚至更小)、应用于每个源的压缩属性(例如，根据内容用户可以选择不同的压缩率或压缩算法，较高的压缩需要较少的网络带宽，较低的压缩则提高图像质量)、网络分配方法(即单播或多播)、网络数据流所用的网络地址和端口号、以及与视频流相关联的逻辑名(例如，Menu1、Menu2、TV Stream 1、Movie Trailers 1)。

在安装接收器时，可能需要配置下列参数：所连接的显示设备的分辨率、从其接收视频的网络地址和端口号(或者可选情况下为隐含了与之相关联的网络地址的数据流名称)、在将连接标记为失败之前可以接收的最小有效帧率、以及在没有有效视频流被接收的情况下待显示的可选标识。

一旦配置好发射器10，就可以维护所连接的视频源11和12的数据库。发射器10在网络上有个已知的IP地址，并且当未配置的接收器接入到该网络上时，它会向发射器询问已配置视频源的数目及其属性。通过使用可选的网页界面，可以把接收器“绑定”到视频流，并且强制进行必要的软件验证以确保接收器能够接收指定的流(例如显示分辨率的匹配——注意，发射器和/或接收器可以调整图像比例来满足这一要求)。

图2为示意图，示出一种可能安装的实例。对于此实例，有4个视频源20、21、22和23连接到发射器25。这4个视频源被指定为：

源1(20)1366x768——到接收器1的单播流，无调整

源2(21)1366x768——到接收器2和3的多播流，无调整

源3(22)1920x1080——到接收器4和8的多播流，接收器4按比例缩小为1366x768的分辨率

源4(23)1366x768——到接收器5、6和7的多播流，接收器5和6把数据流提高到1920x1080的分辨率

通过使用控制网络26，用户可以为该系统更改设置，并且指示不同的接收器收听或订阅不同的视频流。这样，用户通过调用网页并配置那些单元，就可以指示接收器2收听源4(23)而不是源2(21)。新配置会通过视频网络发送给接收器2，并且同时还会存储在发射器25本地。一旦新配置得以存储，软件就会重新启动或者该单元会自动重启，并且然后当接收器2有效时，它会收听合适的IP地址和端口以接收来自源4(23)的视频流。然后该配置将会保持，除非它在将来某个时间被更改。数据会以硬盘驱动器或闪存驱动器的方式被保存在接收器本地。

这样，示例实施方式就允许用户维护可以包含几个不同视频源组合的几个不同显示器。简单而熟悉的网页访问可以允许用户从任何位置通过网络连接来监视该系统并且进行更改。与以前的多视频源和显示系统相比，成本、可靠性、简单性和空间全都减少。

这里所指的电子显示器可以是任意类型的电子图像生成显示器，包括但不限于：LCD、OLED、发光聚合物、等离子、投影、DLP、OELD和尚未发现的显示类型。

在示出和介绍优选实施方式之后，本领域的一般技术人员都知道，在本发明权利要求的范围内可以对所述的发明进行各种更改和修订。另外，只要能提供同样的结果并且符合本发明的精神主旨，可以使用不同的元件来对以上所指的许多元件进行更改或替换。因此，本发明不应局限于本发明的权利要求书的范围所指。

Claims (16)

1.一种用于分配多路独特视频流的系统，该系统包括：

提供视频流的多路视频源；

与所述视频源有电气通讯的发射器，接受所述视频流并且给每个流附上标识符；

与该发射器有电气通讯的控制网络；

与该发射器有电气通讯的多个接收器，每个接收器与标识符相关联，并且接收每个视频流，并且仅选择具有匹配标识符的流；以及

与每个接收器相关联的电子显示器，显示所选的视频流。

2.如权利要求1所述的系统，其中：

该发射器压缩每个视频流，并且把压缩的视频流多路复用到单个数据流上。

3.如权利要求2所述的系统，其中：

所述接收器在发送到该电子显示器之前解复用和解压缩该所选的视频流。

4.如权利要求1～3中的任一个所述的系统，其中：

该发射器和所述接收器之间的电气通讯是双向的电气通讯。

5.如权利要求1～3中的任一个所述的系统，进一步包括：

与该发射器有电气通讯的网络集线器；

与该网络集线器有电气通讯的多个接收器；以及

与每个接收器有电气通讯的电子显示器。

6.一种用于分配独特视频流的系统，该系统包括：

第一视频源，提供第一视频流；

第二视频源，提供第二视频流；

发射器，接受所述视频流，压缩所述视频流，给该第一视频流附上第一标识符并且给该第二视频流附上第二标识符，并且将这两个压缩的视频流多路复用到单根电缆上；

网络集线器，与该单根电缆有电气通讯；

第一接收器，通过单根电缆连接到该网络集线器，该第一接收器与该第一标识符相关联，并且解复用这两个压缩的流而且解压缩该第一视频流；

第二接收器，通过单根电缆连接到该网络集线器，该第二接收器与该第二标识符相关联，并且解复用这两个压缩的流并且解压缩该第二视频流；

第一电子显示器，从该第一接收器接收该第一视频流；以及

第二电子显示器，从该第二接收器接收该第二视频流。

7.如权利要求6所述的系统，进一步包括：

控制网络，与发射器有电气通讯。

8.如权利要求6-7中的任一个所述的系统，其中：

该单根电缆是CAT5电缆。

9.如权利要求6-7中的任一个所述的系统，其中：

该单根电缆是CAT6电缆。

10.如权利要求7所述的系统，进一步包括：

互联网连接，与该控制网络有电气通讯。

11.如权利要求6-7和10中的任一个所述的系统，进一步包括：

第二网络集线器，与网络集线器有电气通讯。

12.一种在单根电缆上分配独特视频流的方法，该方法包括如下步骤：

给出提供视频数据流的多路独特视频源；

把每个视频数据流分成多个包；

压缩该多个包；

为每个包指定与独特视频源相对应的唯一标识符；

把该多个包多路复用到单根电缆上；

给出多个接收器，每个接收器与唯一标识符中的一个相关联；

把该多个包分配给多个接收器；

解复用该多个包；

如果包的标识符与接收器所关联的标识符相匹配，就接受包；

解压缩所接受的包；以及

显示被解压缩的包。

13.如权利要求12所述的方法，其中：

该分配步骤由网络集线器执行。

14.如权利要求12所述的方法，其中：

包被多路复用到单个CAT5电缆上。

15.如权利要求12-14中的任一个所述的方法，进一步包括：

在将视频数据流分成多个包之前，重新剥视频数据流。

16.如权利要求12-14中的任一个所述的方法，其中：

该显示步骤由液晶显示器执行。

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