CN102724518A - 一种高清视频信号传输方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种高清视频信号传输方法与装置，包括：从高清视频信号中分离亮度信号和色度信号，并利用模拟信号传输方式，利用不发生交叠的频带分别传输亮度信号和色度信号。根据本发明方案，采用模拟信号传输方法，利用独立的频带分别传输亮度信号和色度信号，保证亮度信号和色度信号互相不产生影响，从而可以保证高清视频信号在长距离传输时的视频质量和实时性。

Description

一种高清视频信号传输方法与装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种高清视频信号传输方法与装置。
背景技术
在安防行业中，在传输高清视频信号，如高清摄像机采集的视频流时，主要采用对高清视频信号编码后网络传输或是将高清视频信号原始数据利用数字串行接口（SDI，serial digital interface）的数据传输标准传输的方法。
基于编码后网络传输的方法传输高清视频信号时，需要采用网线进行传输，存在视频质量的损失和图像延时。在需要进行长距离传输时，视频质量的损失和图像延时问题会更加严重，使得经过长距离传输的高清视频信号视频质量和实时性难以得到保证。
基于原始数据利用SDI的数据传输标准传输的方法传输高清视频信号时，由于高清视频信号的数据量比较大，为了保证数据传输质量，传输距离会受到限制。例如，为了保证数据传输质量，采用720p格式或1080p格式的高清视频信号最大传输距离在100米以内。因此，基于原始数据利用SDI的数据传输标准传输的方法同样无法保证长距离传输的高清视频信号视频质量。
而传统的模拟视频长距离传输主要采用复合视频消隐和同步（CVBS，Composite Video Blanking and Sync）方法，也无法实现对960H以上高清视频信号的传输。
综上所述，现有的长距离传输方案无法满足高清视频信号传输的视频质量和实时性要求。
发明内容
本发明实施例提供一种高清视频信号传输方法与装置，用于解决现有技术中高清视频信号长距离传输时，视频质量和实时性难以得到保证的问题。
一种高清视频信号传输方法，所述方法包括：
从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号；
利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号；
其中，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。
一种高清视频信号传输装置，所述装置包括：
分离模块，用于从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号；
传输模块，用于利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号，其中，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。
根据本发明实施例提供的方案，从高清视频信号中分离亮度信号和色度信号，并利用模拟信号传输方式，利用不发生交叠的频带分别传输亮度信号和色度信号。根据本发明方案，采用模拟信号传输方法，利用独立的频带分别传输亮度信号和色度信号，保证亮度信号和色度信号互相不产生影响，从而可以保证高清视频信号在长距离传输时的视频质量和实时性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的高清视频信号传输方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例二提供的720P高清视频信号的模拟信号频域图；
图3为本发明实施例二提供的720P高清视频信号的模拟信号时域图；
图4为本发明实施例三提供的高清视频信号传输装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种基于模拟信号传输高清视频信号的方法，实现高清视频信号的长距离传输，在传输时高清视频信号无压缩、无信号损失、无延时，从而可以满足安防行业对高清视频信号传输的需求。
下面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。
实施例一、
本发明实施例一提供一种高清视频信号传输方法，该方法的步骤流程可以如图1所示，包括：
步骤101、信号分离。
在本实施例中，需要对高清视频信号中的亮度信号和色度信号分别进行传输。因此，在本步骤中，需要对高清视频信号进行处理，从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号，使得后续可以针对分离出的亮度信号和色度信号进行操作。
步骤102、进行传输。
在本实施例中，采用模拟信号传输方法传输高清视频信号。因此，在本步骤中，可以利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号。而为了保证亮度信号和色度信号不相互产生影响，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带完全独立，不发生交叠现象。
在本步骤中，可以将所述亮度信号转化为亮度量化值，具体的，可以采用基带编码方式，将所述亮度信号转化为亮度量化值。将色度信号调制后加载到中频载波上形成色度信号调制载波后的量化值，将所述亮度量化值和色度信号调制载波后的量化值进行叠加，将叠加后的信号转换为模拟信号进行传输。具体的，可以采用高速数模转换器将叠加后的信号转换为模拟信号。
在本实施例中，可以采用同轴线缆传输所述亮度信号和所述色度信号。因此，可以将转换后得到的模拟信号输出至同轴线缆传输。而基于同轴线缆长距离传输对信号频率的衰减特性，在较低频率的信号能够满足长距离传输需要，因此在传输时，可以设定所述亮度信号和所述色度信号占用的频带的最高频率均不大于设定阈值，从而实现高清视频信号的长距离传输，并保证传输的可靠性和稳定性。所述设定阈值可以设定为不小于20MHz。较优的，所述设定阈值可以为20MHz~40MHz。
根据高清视频信号的水平分辨率要求，如，根据高清视频的分辨率要求水平分辨率至少为900线及以上，可以确定传输亮度信号的频带带宽，进一步的，可以根据帧率及水平分辨率要求确定传输亮度信号的频带带宽；根据高清视频信号的色彩分辨率要求，可以确定传输色度信号的频带带宽以及载波频点。进一步的，在确定载波频点时，可以根据设定的中频载波频带与传输亮度信号的频带之间的频率空隙，确定载波频点，使得传输和采样时，亮度信号和色度信号可以更好地通过滤波器分离。
在本实施例中，传输亮度信号时，可以利用频带为0~fy MHz低频段基带传输亮度信号，采用中频载波传输色度信号时，可以利用频带带宽为fcd MHz，载波频点为fc MHz的中频载波传输色度信号，且亮度信号和色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。具体的，在采用同轴线缆传输时，可以根据帧率及水平分辨率要求确定传输亮度信号的频带带宽，例如，根据水平分辨率为720P、帧率为25帧，可以利用0~15MHz的频带传输亮度信号。若确定出的中频载波频带带宽为4MHz，可以根据设定的频率空隙，确定载波频点。例如，利用0~15MHz的频带传输亮度信号，中频载波频带带宽为4MHz时，若设定的频率空隙为1MHz，载波频点可以为18MHz；若利用0～14MHz的频带传输亮度信号，中频载波频带带宽为4MHz时，设定的频率空隙为2MHz，载波频点可以为18MHz。上述所述的低频带宽、频率空隙、载波频点均可根据实际情况作出调整。
同时，在本实施例中，为了保证色度信号采样过程的同步要求，在高清视频信号的消隐位置，耦合一个时钟同步信号，用作色度信号的恢复采样时钟源。
下面以采用同轴线缆作为传输介质，针对720P的分辨率、25帧的帧率要求，利用频带为0~fy MHz低频段基带传输亮度信号、利用频带带宽为fcd MHz，载波频点为fc MHz的中频载波传输色度信号为例，通过一个具体的实例对本发明实施例一的方案进行说明。
实施例二、
如图2所示为720P高清视频信号的模拟信号频域图，包括：将模拟信号划分信号带宽，为满足长距离传输的要求，根据同轴线缆信号衰减的标准，确定所有的信号带宽上限为fmax，一般fmax采用20MHz。根据帧率及水平分辨率要求，确定亮度信号的带宽为fyMHz，一般采用15MHz。根据高清视频信号的色彩分辨率要求，确定色度信号的带宽为fcd，一般采用4MHz，并进一步根据设定的频率空隙，确定色度信号的载波频点为fcMHz，设定的频率空隙一般为1MHz，即一般采用18MHz作为载波频点。并且亮度信号和色度信号各自占的频带不发生交叠，以各自独占的频带传输信号。
如图3所示为720P高清视频信号的模拟信号时域图。其中，附图标记1表示高清视频信号中每一帧图像的每一行信号的同步头，附图标记2表示色度信号的时钟同步信号，附图标记3表示经高速数模转换器转化后的模拟信号上亮度的电信号（模拟亮度信号），附图标记4表示经高速数模转换器转化后的模拟信号上，调制载波后色度的电信号（模拟色度信号）。其中Th表示传输高清视频信号中每一帧图像的每一行占用的时间，针对720P的高清视频信号，即有效像素为1280×720的高清视频信号，依据本发明实施例一提供的方案，Th可以达到52us；Ta表示高清视频信号中传输每一帧图像的每一行中亮度信号和色度信号的有效使用时间，针对720P的高清视频信号，依据本发明实施例一提供的方案，Ta可以达到42us，即每行的亮度信号和色度信号在这个时间内传输完成。由此也可以看出，依据本发明实施例一提供的方案，高清视频信号传输的实时性可以得到较好的保证。
与本发明实施例一和实施例二基于同一发明构思，提供以下的装置。
实施例三、
本发明实施例三提供一种高清视频信号传输装置，该装置的结构可以如图4所示，包括：
分离模块11用于从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号；传输模块12用于利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号，其中，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。
传输模块12具体用于将所述亮度信号转化为亮度量化值，将色度信号调制后加载到中频载波上形成色度信号调制载波后的量化值，将所述亮度量化值和色度信号调制载波后的量化值进行叠加，将叠加后的信号转换为模拟信号进行传输。
传输模块12进一步具体用于将转换后得到的模拟信号输出至同轴线缆传输，且所述亮度信号和所述色度信号占用的频带的最高频率均不大于设定阈值。
传输模块12还可以进一步具体用于根据高清视频信号的水平分辨率要求，确定传输亮度信号的频带带宽，根据高清视频信号的色彩分辨率要求，确定传输色度信号的频带带宽以及载波频点。
传输模块12还可以更进一步具体用于根据帧率及水平分辨率要求确定传输亮度信号的频带带宽。
传输模块12还可以更进一步具体用于根据设定的中频载波频带与传输亮度信号的频带之间的频率空隙，确定载波频点。
所述装置还包括同步模块13：
同步模块13用于在高清视频信号的消隐位置，耦合一个时钟同步信号，用作色度信号的恢复采样时钟源。
本发明实施例一~实施例三中涉及的高清视频信号可以为百万像素及以上的高清实时视频源，可以但不限于为720P或1080P格式中任意一种。
根据本发明实施例一~实施例三提供的方案，可以利用模拟信号传输方式，利用独立的频带分别传输高清视频信号中的亮度信号和色度信号，从而可以传输百万像素及以上的高清实时视频源，尤其可以用于传输1280H或1920H格式高清视频信号。进一步的，可以利用基带传输亮度信号，利用中频载波传输色度信号。且具体的，可以根据分辨率要求，在0-fyMHz基带带宽内传输模拟亮度信号，在fcdMHz的带宽内，传输通过调制、加载到fcMHz为频点的中频载波的模拟色度信号。而在利用同轴电缆进行传输时，可以设置设定阈值，利用最高频率不高于设定阈值的频带传输亮度信号和色度信号，从而满足同轴线缆长距离传输对信号频率的衰减特性，在保证长距离传输实现的同时，进一步保证传输的可靠性和稳定性。根据本发明实施例提供的方案，可以实现高清视频信号的长距离，如至少300米，甚至500米以上的传输，并可以实现高清视频信号无压缩、无信号损失和无延时的传输。而且，基于本发明实施例提供的方案，还同时解决了基于编码后网络传输的方法存在的难以实现在原有同轴线缆传输系统里的升级的问题。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种高清视频信号传输方法，其特征在于，所述方法包括：
从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号；
利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号；
其中，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号，具体包括：
将所述亮度信号转化为亮度量化值；
将色度信号调制后加载到中频载波上形成色度信号调制载波后的量化值；
将所述亮度量化值和色度信号调制载波后的量化值进行叠加，将叠加后的信号转换为模拟信号进行传输。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将叠加后的信号转换为模拟信号进行传输，具体包括：将转换后得到的模拟信号输出至同轴线缆传输，且所述亮度信号和所述色度信号占用的频带的最高频率均不大于设定阈值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定阈值不小于20MHz。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据高清视频信号的水平分辨率要求，确定传输亮度信号的频带带宽；根据高清视频信号的色彩分辨率要求，确定传输色度信号的频带带宽以及载波频点。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据高清视频信号的水平分辨率要求，确定传输亮度信号的频带带宽，具体包括：根据帧率及水平分辨率要求确定传输亮度信号的频带带宽。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据高清视频信号的色彩分辨率要求，确定传输色度信号的频带带宽以及载波频点，具体包括：根据设定的中频载波频带与传输亮度信号的频带之间的频率空隙，确定载波频点。
8.如权利要求1~7任一所述的方法，其特征在于，在高清视频信号的消隐位置，耦合一个时钟同步信号，用作色度信号的恢复采样时钟源。
9.如权利要求1~7任一所述的方法，其特征在于，高清视频信号采用720P格式或1080P格式中的任意一种。
10.一种高清视频信号传输装置，其特征在于，所述装置包括：
分离模块，用于从高清视频信号中分离出亮度信号和色度信号；
传输模块，用于利用模拟信号传输方式传输所述亮度信号和所述色度信号，其中，所述亮度信号和所述色度信号在传输时占用的频带不发生交叠。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，传输模块，具体用于将所述亮度信号转化为亮度量化值，将色度信号调制后加载到中频载波上形成色度信号调制载波后的量化值，将所述亮度量化值和色度信号调制载波后的量化值进行叠加，将叠加后的信号转换为模拟信号进行传输。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，传输模块，具体用于将转换后得到的模拟信号输出至同轴线缆传输，且所述亮度信号和所述色度信号占用的频带的最高频率均不大于设定阈值。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，传输模块，具体用于根据高清视频信号的水平分辨率要求，确定传输亮度信号的频带带宽，根据高清视频信号的色彩分辨率要求，确定传输色度信号的频带带宽以及载波频点。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，传输模块，具体用于根据帧率及水平分辨率要求确定传输亮度信号的频带带宽。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，传输模块，具体用于根据设定的中频载波频带与传输亮度信号的频带之间的频率空隙，确定载波频点。
16.如权利要求10~15任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
同步模块，用于在高清视频信号的消隐位置，耦合一个时钟同步信号，用作色度信号的恢复采样时钟源。
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