CN102917200A - 高带宽影音传输处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种高带宽影音传输处理系统，包括多个摄影机、多个影音处理装置、传输导线、主机、影音播放装置及储存装置所组成；利用摄影机摄取及接收影音信号，该影音信号经影音处理装置的编码单元编码及压缩为H.264/MPEG/AAC影音信号后，再经由复合单元(Multiplexer)转变为MPEG2影音传输串流(Transport Stream)格式的信号，再经由调变单元调变为数字电视的射频基频信号，再经由升频单元调整为频率较高的数字电视的射频信号经由传输导线传输至主机；可使用原布设给模拟摄影机用的同轴电缆，使原模拟影像传输系统升级为数字影音传输系统；且系统时间由复合单元混合在该MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳，方便以自动方式找到特定时间的影像片段。

Description

高带宽影音传输处理系统
技术领域
本发明是有关影音传输系统，尤其是可利用既有的同轴电缆、一般绞线及并行线做为传输高分辨率影音的媒介。
背景技术
传统监视器系统，每一台模拟摄影机摄取影像后，经专属的同轴电缆传送至主机端监控与录像，同轴电缆上传送的是NTSC或PAL规格的CVBS(Composite Video Baseband Signal，复合视频基带信号)影像信号。传统监视器系统缺点包括：CVBS影像信号无法支持HD(高分辨率，如1920x1080x30P)摄影机；需采用专属的同轴电缆布线方式，会让长距离布线成本大幅膨涨。
中国台湾专利第M400723号，揭示一种同时传送模拟影像及网络信号的装置，包括有：至少一供接收基频模拟影像信号(Analogue Video)及基带网络信号的混合装置，该混合装置内包含有至少一用于改变基频模拟影像信号(Analogue Video)的频率的第一移频装置；及一通过同轴电缆(Coaxial cable)与该混合装置电性连接的还原装置，该还原装置内包含有一用于还原来自混合装置且经移频后的模拟影像信号(Analogue Video)频率的第二移频装置。
中国台湾专利第I227635号，揭示一种影像传输装置，用于将一影像捕获设备所取得的影像信号，利用既有布线(如电力线路)进行影像封包的传递，并且对影像捕获设备进行操控；包含有：一将影像信号转换成数字影像资料的影像转换单元；一应用影像压缩技术对数字影像资料加以压缩的影像压缩单元；一将压缩后的资料封装成影像资料封包的封包处理单元；以及一将该影像资料封包以射频调变(RF)方式并通过既有布线传递的通讯调变解调单元，另附加的控制单元以控制信号监控其他控制；通讯调变解调单元调变后的资料具有20MHz的频率，且传输速度可达14Mbps；该通讯调变解调单元提供16bits的资料容量，可提供16组IP地址。
上述中国台湾专利技术，虽可利用既有单一的同轴计算机或电力线路传输多具摄影机摄取的影像信号，但无法同时传输多具HD摄影机摄取的高分辨率影像资料，因此无法使监视系统具有同时监控多个高分辨率影像画面的功能。
发明内容
为了进一步改良已知的影音传输处理系统，而提出本发明。
本发明的主要目的，在提供一种高带宽影音传输处理系统，是利用影音处理装置的编码单元将摄影机摄取及接收的影音信号，编码及压缩为H.264/MPEG/AAC影音信号后，再经由复合单元(Multiplexer)转变为MPEG2影音传输串流(Transport Stream)格式的信号，再经由调变单元调变为数字电视的射频基频信号，再经由升频单元调整为频率较高的数字电视的射频信号经由传输导线传输至主机；可使用原布设给模拟摄影机用的同轴电缆，使原模拟影像传输系统升级为数字影音传输系统。
本发明的另一目的，在提供一种高带宽影音传输处理系统，可将系统时间由复合单元(Multiplexer)直接以DVB SI TDT/TOT标准格式或ATSCPSIP STT标准格式混合在MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳(Time stamp)，方便未来资料搜寻时，可以自动方式找到特定时间的影像片段。
本发明的又一目的，在提供一种高带宽影音传输系统，可同时传送数字与模拟信号，使同一条同轴电缆可同时传输一路模拟CVBS(CompositeVideo Baseband Signal，复合视频基带信号)影像信号及多路数字影音信号。
本发明的又一目的，在提供一种高带宽影音传输系统，可以同时传送数字电视与控制信号，使同一条同轴电缆可同时传输一路串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422在基频带波段(Baseband)及多路数字影音信号在射频带波段(RF band)。
本发明的高带宽影音传输处理系统，包括：
多个影音处理装置，每一影音处理装置包括依序电气连接的一编码单元、一复合单元、一调变单元及一升频单元；
至少一传输导线；该传输导线分别电气连接该多个影音处理装置；
其中，当该影音处理装置接收影音信号时，该编码单元将该影音信号编码及压缩为编码影音信号，该复合单元将该编码影音信号转变为影音传输流格式的信号，该调变单元将该影音传输流格式的信号调变为数字电视的射频基频信号，该升频单元将该数字电视的射频基频信号调整为频率较高的数字电视的射频信号，通过该传输导线进行传输。
本发明的编码影音信号是H.264/MPEG/AAC影音信号；该影音传输流格式的信号是MPEG2影音传输流格式的信号。
本发明的升频单元包括一本地振荡器，通过调整该本地振荡器的频率，调整该数字电视的射频信号的频率，使多个不同频率的数字电视的射频信号在同一传输导线上传输。
本发明的系统时间混合在该MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳，以方便未来资料搜寻时，以自动方式找到特定时间的影像片段。
本发明的影音处理装置包括一功率放大单元；该升频单元电气连接该功率放大单元；该功率放大单元放大该数字电视的射频信号，以利该数字电视的射频信号长距传输。
本发明的传输导线同时传输一路模拟复合视频基带信号或一路串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422在基频带波段其中之一。
本发明的传输导线电气连接至少一主机；该主机包括至少一接收装置；该接收装置包括依序电气连接的一调谐单元、一解调变单元及一译码单元；该调谐单元是接收所要频率的数字电视的射频信号；该解调变单元是将该数字电视的射频信号解调出影音传输串流信号；该译码单元是将该影音传输串流信号译码出影音信号。
本发明的主机电气连接至少一影音播放装置或至少一储存装置或至少一影音播放装置和至少一储存装置其中之一。
本发明的主机及该影音处理装置分别通过该混波器电气连接该传输导线；该传输导线为同轴电缆、绞线或并行线其中之一。
附图说明
本发明的其他目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下，其中：
图1为本发明高带宽影音传输处理系统的功能性结构方块示意图。
图2为本发明影音处理装置的功能性结构方块示意图。
图3为本发明接收装置的功能性结构方块示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明高带宽影音传输处理系统1，包括摄影机10、多个影音处理装置20、至少一传输导线30、至少一主机4、至少一影音播放装置50、至少一储存装置60及多个混波器70所组成。每一摄影机10电气连接一影音处理装置20；多个影音处理装置20及至少一主机4分别经混波器70电气连接传输导线30；多个影音处理装置20输出的影音信号通过传输导线30传输至主机4；主机4电气连接至少一影音播放装置50及/或至少一储存装置60。影音播放装置50包括可播放影像的显示器及可播放声音的喇叭。传输导线30可为一般的同轴电缆、绞线或并行线其中之一。混波器70(Mixer)也有称为分路器(Splitter)的。
如图2所示，本发明的影音处理装置20包括依序电气连接的编码单元21、复合单元22、调变单元23、升频单元24、及功率放大单元(Poweramplifier)25，且包括一本地时间(Real Time Clock，RTC)单元26。
本发明的编码单元21是H.264/MPEG/ACC编码器，用以将影音信号编码及压缩为H.264/MPEG/ACC(编码)影音信号；复合单元22是用以将H.264/MPEG/ACC影音信号调变为MPEG2影音传输串流(Transport stream)格式的信号，并以DVB SI TDT/TOT标准格式或ATSC PSIP STT标准格式将本地时间单元26提供的系统时间混合在MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳(Time stamp)；调变单元23是用以将MPEG2影音传输流格式的信号调变为数字电视的射频基频(RF baseband)信号；升频单元24包括一本地振荡器(Local Oscillator，L0)，通过调整本地振荡器的频率，将数字电视的射频基频(RF baseband)信号调整为频率较高的数字电视的射频信号；功率放大单元25用以将数字电视的射频信号适当放大，以利数字电视的射频信号可以长距传输。可调整本地振荡器的频率在50MHz-1000MHz范围内，使每一影音处理装置20对应不同的射频频率，多个不同频率的数字电视的射频信号可在同一传输导线上传输，因此可以使多支摄影机10共享同一条传输导线30。
如图1、3所示，本发明的主机4包括至少一接收装置40，每一个接收装置40包括依序电气连接的调谐单元(tuner)41、解调变单元42及译码单元43所组成。
本发明的调谐单元41是用以接收所要频率的数字电视的射频信号，并解出数字电视的射频基频(RF baseband)信号；解调变单元42是用以将数字电视的射频基频信号解调出H.264/MPEG/AAC影音信号；译码单元43是用以将H.264/MPEG/AAC影音信号译码出影音播放装置50可以播放的影音信号。
如图1、2、3所示，本发明摄影机10摄取的影像信号及接收的声音信号构成的高分辨率的影音信号，被影音处理装置20接收后，编码单元21将该影音信号编码及压缩为H.264/MPEG/AAC影音信号后，再经由复合单元22转变为MPEG2影音传输流格式的信号，并以DVB SI TDT/TOT标准格式或ATSC PSIP STT标准格式将本地时间单元26提供的系统时间混合在MPEG2影音传输流格式的信号内做为电子时间戳(Time stamp)，再经由调变单元23调变为数字电视的射频基频(RF baseband)信号，再经由升频单元24调整为频率较高的数字电视的射频信号，再经由功率放大单元25适当放大数字电视的射频信号，以利数字电视的射频信号可以长距在传输导线30上传输。
主机4的每一接收装置40的调谐单元41可接收在传输导线30上传输的所要频率的数字电视的射频信号，并解出数字电视的射频基频(RFbaseband)信号，再经由解调变单元42解调出H.264/MPEG/ACC影音信号；再经由译码单元43译码出影音播放装置50可以播放的影音信号、或将影音信号储存于储存装置60。
本发明的调变单元23是以数字电视调变方式将MPEG2影音传输流格式的信号调变为射频基频(RF baseband)信号，其中的数字电视调变规范可选用DVB-C/DVB-C2、DVB-T/DVB-H/DVB-T2、ATSC、ISDB-T、DMB-T/H(DTMB)或QAM(ITU J.83Annex A/B/C)等任一种调变规范。
本发明的影音传输串流是根据ISO_IEC_13818-1所定义的MPEG2传输串流(MPEG2Transport Stream(TS))规格，其规格是由固定长度的188-字节封包(188-byte packets)组合而成。MPEG2传输串流内除了包含影/音封包(Audio/Video packets)，还有SI/PSI/PSIP封包(SI/PSI/PSIPpackets)。SI(Service information，服务信息)/PSI(Program SpecificInformation，程序特定信息)/PSIP(Program and System InformationProtocol节目与系统信息协议)用来描述MPEG2传输串流的内容，与提供一些额外信息。
PSI是ISO_IEC_13818-1定义，SI则是DVB EN 300468所规范。在SI表(Table)中，TOT(Time offset table，时间偏移表)/TDT(Time Datetable，时间日期表)用来描述本地时间。PSIP则是由ATSC A/65所规范，在PSIP中，STT(System time table)用来描述系统时间。
本发明的另一特色是可将系统时间，直接以DVB SI TDT/TOT或ATSCPSIP STT标准格式混合在MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳(Time stamp)，方便未来资料搜寻时，可以自动方式找到特定时间的影像片段。
本发明根据选定调变的带宽决定，在一条传输导线上可传输的频道数。以6MHz为例，如果升频单元的本地振荡器可调范围是50-1000MHz，理论上可以同时搭载158支摄影机。
本发明可使用原布设给模拟摄影机用的同轴电缆，很容易达成使原模拟影像传输系统升级为数字影音传输系统的目地。
本发明利用数字电视调变的另一好处是，其技术成熟，相关外围设备取得容易且便宜。在安装、侦错及维护上也相对容易。与模拟电视调变方式相比，数字电视调变方式信号，同样传输导线可传递更远，因此可使用的传输导线才更具弹性。
此外，本发明在使用同样带宽可传送更多资料，以DVB-T调变方式为例，一个6MHz带宽的频道，最高可传送23.75Mbps，也就是可传送两路10Mbps数字节目。
本发明利用的传输流格式架构，能在同一MPEG2影音传输流格式的信号上搭载多路的H.264/MPEG/AAC影音信号。
此外，本发明因升频单元的本地振荡器升频后，占的频带与原来模拟CVBS(Composite Video Baseband Signal，复合视频基带信号)影像信号(小于8MHz)不同，所以可容许一路CVBS信号复合在同一同轴电缆上；也就是，本发明可同时传送数字与模拟信号，使同一条同轴电缆可同时传输一路模拟CVBS(Composite Video Baseband Signal，复合视频基带信号)影像信号及多路数字影音信号，可大幅改善已知的影音传输系统。
此外，基频带波段(Baseband)可用来传送串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422，而不是CVBS(Composite Video Baseband Signal，复合视频基带信号)；后端主机可通过串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422来控制前端摄影机，一般称之为反向控制通道(Return Channel)。因为串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422使用的是基频带波段(Baseband)，所以它可以与射频带波段(RF band)信号并存。因此，不需要另外拉一条RS-485/RS-232/RS-422控制线来做为反向控制通道(Return Channel)。
以上所记载的，仅为利用本发明技术内容之实施例，任何熟悉本项技术者运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明所主张的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种高带宽影音传输处理系统，包括：
多个影音处理装置，每一影音处理装置包括依序电气连接的一编码单元、一复合单元、一调变单元及一升频单元；
至少一传输导线；该传输导线分别电气连接该多个影音处理装置；
其中，当该影音处理装置接收影音信号时，该编码单元将该影音信号编码及压缩为编码影音信号，该复合单元将该编码影音信号转变为影音传输流格式的信号，该调变单元将该影音传输流格式的信号调变为数字电视的射频基频信号，该升频单元将该数字电视的射频基频信号调整为频率较高的数字电视的射频信号，通过该传输导线进行传输。
2.如权利要求1所述的高带宽影音传输处理系统，其中该编码影音信号是H.264/MPEG/AAC影音信号；该影音传输流格式的信号是MPEG2影音传输流格式的信号。
3.如权利要求2所述的高带宽影音传输处理系统，其中该升频单元包括一本地振荡器，通过调整该本地振荡器的频率，调整该数字电视的射频信号的频率，使多个不同频率的数字电视的射频信号在同一传输导线上传输。
4.如权利要求3所述的高带宽影音传输处理系统，其中系统时间混合在该MPEG2传输流格式的信号内做为电子时间戳，以方便未来资料搜寻时，以自动方式找到特定时间的影像片段。
5.如权利要求4所述的高带宽影音传输处理系统，其中该影音处理装置包括一功率放大单元；该升频单元电气连接该功率放大单元；该功率放大单元放大该数字电视的射频信号，以利该数字电视的射频信号长距传输。
6.如权利要求5所述的高带宽影音传输处理系统，其中该传输导线同时传输一路模拟复合视频基带信号或一路串行控制信号RS-485/RS-232/RS-422在基频带波段中之一。
7.如权利要求6所述的高带宽影音传输处理系统，其中该MPEG2影音传输流格式的信号内搭载至少一路的H.264/MPEG/AAC影音信号。
8.如权利要求1至7中任一项所述的高带宽影音传输处理系统，其中该传输导线电气连接至少一主机；该主机包括至少一接收装置；该接收装置包括依序电气连接的一调谐单元、一解调变单元及一译码单元；该调谐单元接收所要频率的数字电视的射频信号；该解调变单元将该数字电视的射频信号解调出影音传输串流信号；该译码单元将该影音传输串流信号译码出影音信号。
9.如权利要求8所述的高带宽影音传输处理系统，其中该主机电气连接至少一影音播放装置或至少一储存装置或至少一影音播放装置和至少一储存装置其中之一。
10.如权利要求9所述的高带宽影音传输处理系统，包括多个混波器；该主机及该影音处理装置分别通过该混波器电气连接该传输导线；该传输导线为同轴电缆、绞线或并行线其中之一。
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