CN102982783B

CN102982783B - 视频处理器及其视频请求处理方法

Info

Publication number: CN102982783B
Application number: CN201210529981.XA
Authority: CN
Inventors: 林文富; 景博
Original assignee: Vtron Technologies Ltd
Current assignee: Vtron Technologies Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: CN102982783A

Abstract

本发明提供一种视频处理器，用于接收远程客户端的视频处理请求，并进行响应，包括至少一个视频处理器，所述视频处理器包括：用于采集视频处理器的各个装置的信息参数，并根据采集到的信息参数生成可视化信息进行输出的均衡调度装置；用于对输入到视频处理器的视频信号进行处理，并将处理后的视频信号通过背板传输到视频输出模块；用于连接视频处理器各个装置，相互传递各个装置的信号的背板，视频输出模块根据预设的视频开窗特征进行调整处理，并进行输出的视频输出装置；通过对处理器内部的统一调度处理，使到处理器中的所有服务得到均衡的利用，大大的节约了进行视频处理的成本，降低了运营的成本和费用。

Description

视频处理器及其视频请求处理方法

技术领域

本发明涉及大屏幕拼墙的视频处理技术领域，特别是涉及一种视频处理器及其视频请求处理方法。

背景技术

目前在大屏幕拼墙行业里边，视频处理器有多种，包括了基于PC架构的总线式视频处理器、以FPGA为核心的嵌入式硬件实时处理器和两种技术结合的视频处理。这些处理器的业务模式都是采用产品一次性销售的模式，即是客户购买处理器仅仅是给客户自己使用，其它客户不能使用。这就存在一个缺点，每个客户都购买自己的处理器，很多时候处理器的功能没有完全用上，无形中对客户来说是一种资源浪费，而且成本比较高。这些处理器客户购买后，往往是放置客户处，这样，全国各地都有处理器，如果出问题了，公司技术维护人员得全国各地跑，维护成本和难度都非常大。很多处理器目前也没有功耗控制功能，一般一上电就是全速工作，不会去判断处理器的使用率，造成功耗大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个技术目的是提供一种能够用于为用户提供高效、快速大屏幕拼墙视频信号处理服务的视频处理器。

为了克服现有技术的不足，本发明的第二个技术目的是提供一种能够用于为用户提供高效、快速大屏幕拼墙视频信号处理服务的视频处理器所实现的视频请求处理方法。

为实现上述第一个技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种视频处理器，所述视频处理器包括：

用于采集视频处理器的各个装置的信息参数，并根据采集到的信息参数生成调度信息进行输出的均衡调度装置；

用于对输入到视频处理器的视频信号进行处理，并将处理后的视频信号通过背板传输到视频输出模块的视频处理装置；

用于将由背板输出的视频数据根据预设的视频开窗特征进行调整处理，并进行输出的视频输出装置；

用于连接视频处理器各个装置，相互传递各个装置的信号的背板；

所述的均衡调度模块分别与视频处理装置、背板、视频输出装置连接，用于根据采集到的信息参数发送相应的控制命令控制视频处理装置、背板、视频输出装置。

优选地，所述信息参数包括：处理器内各个装置的使用率参数、网络使用量、通信地址和电源使用状态。

优选地，所述均衡调度装置包括：

用于进行数据的输入和输出的信号传输模块；

用于根据信息参数实时发送控制命令的主控模块；

用于监控处理器内的各个装置网络使用量的网络监控模块；

用于监控处理器内各个装置的电源使用状态的电源监控模块；

用于管理处理器内各个装置的通信地址的地址管理模块；

所述的主控模块分别与信号传输模块、网络监控模块、电源监控模块、地址管理模块连接，主控模块根据各个模块采集到的信息参数，发送相应的控制命令协调均衡调度装置内各个模块。

优选地，所述均衡调度装置包括：

用于为主控模块提供时钟信号的时钟模块；

用于为主控模块提供驱动程序的加载模块。

优选地，所述信号传输模块包括：

用于接收外部数据的第一网口；

用于与背板进行数据交换的连接器；

用于与视频处理装置、视频输出装置进行通信的第一通信模块。

优选地，所述视频处理装置包括：

用于接收外部视频数据的第二网口；

用于对接收的视频数据进行处理的第一数据处理模块；

用于与均衡调度装置进行通信，并执行均衡调度装置发送的控制命令的第一控制模块；

用于管理电源输入的供电模块；

用于与处理器内各个装置进行通信的第二通信模块；

所述的第一控制模块分别与数据处理模块、供电模块、第二通信模块连接，第一控制模块根据均衡调度装置的控制命令对数据处理模块、供电模块、第二通信模块进行控制。

第一数据处理模块包括：

用于对接收到的视频数据进行解压处理的解压模块；

用于对解压后的视频数据进行放大或者缩小处理的缩放模块；

用于对缩放模块输出的视频数据进行进行叠加或者透明处理，并传输到背板的后处理模块。

优选地，所述视频输出装置包括：

用于接收背板传输的视频数据根据预设的视频开窗特征进行调整处理的第二数据处理模块；

用于将第二数据处理模块输出的视频数据进行压缩后传输到网口的编码模块；

用于与均衡调度装置进行通信，并执行均衡调度装置发送的控制命令的第二控制模块；

用于输出视频数据的输出网口；

用于管理电源输入的第二供电模块；

用于与处理器内各个装置进行通信的第三通信模块；

所述的第二控制模块分别与第二数据处理模块、第二供电模块连接，第二控制模块根据均衡调度装置的控制命令对第二数据处理模块、第二供电模块、第三通信模块进行控制。

为实现上述第二个技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种根据上述的视频处理器所实现的视频请求处理方法，所述处理方法用于至少一个视频处理器进行视频请求处理，所述视频处理器包括至少一个视频处理装置和至少一个视频输出装置，所述均衡调度装置的调度控制包括以下步骤：

S1均衡调度装置获取视频处理器中各个信息参数；

S2根据预设的调控规则对信息参数进行判断；

S3根据判断结果与接收到视频处理请求实时调用视频处理装置进行视频数据处理；

S4并根据预设的视频开窗特征，选择相应的视频输出装置输出视频信号。

优选地，步骤S3具体包括以下步骤：

S300各视频处理器根据各自的视频处理器信息参数的判断结果对视频处理器进行排列，所述排列为根据视频处理器内各个装置的使用状态参数、网络使用量从大到小进行视频处理器利用率排列；

S301根据接收到视频请求从排列中最小的视频处理器开始调用，从调用的视频处理器中调用视频处理装置进行视频数据处理。

优选地，所述步骤S300中的排列方法为：P₁< P₂< P₃……< P_n-1 < P_n 其中，假设网络使用量为D，通用视频处理装置使用率为C，视频处理器的利用率为P

P_n= i D_n ＋ j C_n

n表示视频处理器机群中的第n台处理器；i为网络流量在处理器利用率中的权重因子，为一个常数；j为视频处理装置利用率在处理器利用率中的一个权重因子，也是一个常数，i和j范围均为0～1，且i+j＝1，并且该排列将视频处理装置使用率达到100％的视频处理器进行排除。

优选地，所述步骤S301中调用视频处理装置的方法为：

根据视频请求的数据量进行判断处理，识别出需要调用的视频处理装置数量；

并根据以下方法进行视频装置的调用：

m=xn+y

其中m为需要用到的视频处理器装置，x和y为正整数，其中y<n，n为可用视频处理器数量，n为需要用到的视频处理器装置数量，m、n均为正数；

当x=0时候，根据视频处理器的利用率从小到大的顺序调用前Y个视频处理器，并且使每个视频处理器开启一个视频处理装置；

当x 0，y=0时，则依次给每一视频处理器开启一个通用视频处理模块，开启次数为x，在每次给一个视频处理器开启完一个视频处理装置后，检查是否有P＝100％的视频处理器，若有，则将其排除在外，重新进行视频处理器利用率排列，并将n值减1，m值减去x，重新执行m=xn+y的计算；若无Pn＝100％的视频处理器,则依次继续给每台视频处理器开启一个通用视频处理装置，直到开启m个视频处理装置；

当x0，y0时候，首先，均衡调度装置根据视频处理器的利用率从小到大的顺序调用前Y个视频处理器，并且使每个视频处理器开启一个视频处理装置；此时，，将回到x0，y=0的状态，然后重复上述直到开启足够的视频处理装置。

优选地，在不步骤S3中还包括由各个视频处理器的均衡调度装置获取视频处理器中各个信息参数；并由每一个均衡调度装置进行协同调度根据判断结果与接收到视频处理请求实时调用视频处理装置进行视频数据处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过用提供服务代替提供机器，使到用户使用大屏幕拼墙时无需部署视频处理器，只需直接通过网络请求对视频信号的处理就可实现对大屏幕拼墙的视频输出，降低了大屏幕拼墙的成本，使到大屏幕拼墙的部署更快和更方便，无需在每次进行大屏幕拼墙时都要进行的视频处理器的部署和日常维护，由于采用云服务进行的视频处理，因此客户无需对视频处理器进行维护，同时也提高了视频处理器利用率。并且通过对处理器内部的统一调度处理，使到处理器中的所有服务得到均衡的利用，大大的节约了进行视频处理的成本，降低了运营的成本和费用。

附图说明

图1为本发明中视频处理器机群的结构示意图；

图2为本发明中视频处理器的结构示意图；

图3为本发明中均衡调度装置的结构示意图；

图4为本发明中视频处理装置的结构示意图；

图5为本发明中视频输出装置的结构示意图；

图6为本发明中视频请求处理中均衡调度处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明，并不用于限定实用新型。

如图1所示本发明提供了一种新型视频处理器机群1，用于接收远程客户端的视频处理请求，并进行响应，在一个的视频处理器机群1中至少包括一个的视频处理器2，其中，任一视频处理器2均可单独连接到网络中，如图2所示，所述视频处理器2包括：

用于采集视频处理器的各个装置的信息参数，并根据采集到的信息参数生成可视化信息进行输出的均衡调度装置3；

用于对输入到视频处理器的视频信号进行处理，并将处理后的视频信号传输到背板6的视频处理装置4；

用于连接视频处理器各个装置，相互传递各个装置的信号的背板；6；

用于将由背板6输出的视频数据根据预设的视频开窗特征进行调整处理，并进行输出的视频输出装置5；

均衡调度模块分别与视频处理装置4、背板6、视频输出装置5连接，用于根据采集到的信息参数发送相应的控制命令控制视频处理装置4、背板6、视频输出装置5。

其中均衡调度装置3主要功能是采集视频处理器2的当前使用情况，获取信息参数，并根据采集到的信息参数生成可视化信息反馈回视频请求客户端，所述信息参数包括：处理器内各个装置的使用率参数、网络使用量、通信地址和电源使用状态等等，根据采集到的信息参数生成可视化信息，处理器内各个装置的使用率参数包括：正在工作的视频处理装置4有多少个、处于空闲状态的视频处理装置4有多少、每个视频处理装置4的利用率、每个视频处理器2的使用率等等。

均衡调度装置3对对整个视频处理器2进行电源监控，根据每个视频处理装置4的是否空闲，对于没有使用到的视频处理装置4使其处于低功耗状态，若当前的视频处理装置4处理能力处于饱和状态时则唤醒处于低功耗状态的视频处理装置4加入处理。

进一步地，如图3所示，均衡调度装置3可以为由一个单板构成，单板可以实现热插拔，方便现场维护和调试。单板的对外接口为信号传输模块，该模块包括有第一网口31和与用于与视频处理装置4和视频输出装置5进行通信的第一通信模块33。在均衡调度装置3上设置有用于根据信息参数实时发送控制命令的主控模块35，该模块可以采用采用DSP芯片实现，主控模块35主要做整个处理器运行的控制和业务流程功能实现，视频处理器2的均衡调度方法也是在这里通过编写程序实现；用于监控处理器内的各个装置网络使用量的网络监控模块34，主要是对处理器整体网络流量状态进行监控，实时计算网络使用带宽，提供给主控模块35作为计算参考使用；用于监控处理器内各个装置的电源使用状态的电源监控模块39，收集处理器内部各个装置的电源使用状况，有电源控制权限，根据主控模块35的均衡需求，实现对各个装置的电源开启和关闭的功能；用于管理处理器内各个装置的通信地址的地址管理模块36，根据处理器内部各个装置数量进行动态分配各个装置的网络IP地址，避免重复等冲突；第一通信模块33要是为主控模块35设计一条和各个装置通信的物理链路，提供数据长距离稳定传输功能，包括了信号驱动增强芯片和数据均衡芯片。主控模块35根据各个模块采集到的信息参数，发送相应的控制命令。

更进一步地，所述均衡调度装置3还包括：

用于为主控模块35提供时钟信号的时钟模块38；

用于为主控模块35提供驱动程序的加载模块37，该加载模块37为EPROM主要是用来存储主控模块35的程序，供上电加载时候使用。

进一步地，视频处理装置4在一个处理器中最多可以插入10个，主要是用于对视频信号进行一些常用的处理，最终输出给大屏幕拼墙使用。如图4所示，所述视频处理装置4包括：用于接收外部视频数据的第二网口42；用于对接收的视频数据进行处理的第一数据处理模块；用于与均衡调度装置3进行通信，并执行均衡调度装置3发送的控制命令的第一控制模块41，该模块为一控制MCU；用于管理电源输入的供电模块44，用于与其他视频处理装置4进行通信的第二通信模块43；

具体地，所述数据处理模块包括：用于对第二网口42接收到的视频数据进行解压处理的解压模块45；用于对解压后的视频数据进行放大或者缩小处理的缩放IC46；用于对缩放IC46输出的视频数据进行进行叠加或者透明处理，并传输到背板6的后处理模块47，所述的后处理模块47在一个具体实施例中可以为FPGA。

进一步地，所述的缩放IC46和后处理模块47可以自带或另接用于视频帧的存储和调整视频帧率的内存。

视频信号从网口进来后，先经过解压模块45的处理，因为进入视频处理器2的视频信号均是从网络过来的，因此需要对其进行解压，经过解压模块45转换成RGB视频信号，进入到缩放IC46进行特定的放大或者缩写处理，然后进入到后处理模块47，后处理模块47对数据根据客户端的需要进行叠加或者透明处理，因为视频信号需要经过背板6到达视频输装置，中间会经过较长的物理路径，传输的又是高速的视频数据，所以采用高速Serdes来传输该视频信号。在后处理模块47内部，采用Serdes模块将视频信号处理后进行串行传输。

第一数控制模块41主要用于和均衡调度装置3的主控模块35连接，根据主控模块35的控制命令控制视频处理装置4中各个模块，同时还对电源进行控制，根据均衡调度装置3的需求开启或者低功耗状态。供电模块44主要是用于控制板上的供电模块44，根据MCU下发的相应控制命令执行电源通断操作。视频处理装置4的整体业务流程为接受来自主控模块35的控制命令，开启或者关闭视频处理装置4功能。当开启视频处理功能时候，把视频处理装置4从低功耗状态中唤醒，主控模块35给各个视频处理装置4下发配置数据，使之开始正常的工作。当接受到来自主控模块35的关闭命令后，MCU首先停止第一数据处理模块的视频处理操作，然后给供电模块44下发控制命令，使得板上的各个芯片处于待机或者低功耗状态，同时MCU处于等待主控模块35开启命令的状态。

具体地，所述的视频处理模块还包括与第一控制模块41连接的提供时钟信号的时钟模块48和EPROM 49。

所述的第二通信模块43用于使到视频处理模块与视频处理器内各个装置进行通信。

在一具体实施例中，视频输出装置5在一个处理器中最多可以插入10个，主要用于处理客户端发过来的视频坐标信号和分辨率大小信号。因为每个视频在大墙上开窗的位置和大小在特定时间内是唯一的，输出装置就对视频开窗的位置和分辨率进行调整处理。最终，视频信号的传输是通过网络开传输的，输出模块还需要对视频信号和控制信号进行压缩，通过网络传输到大屏幕显示。如图5所示，所述视频输出装置5包括：用于接收背板6传输的视频数据，根据预设的视频开窗特征进行调整处理的第二数据处理模块54；用于将第二数据处理模块54输出的视频数据进行压缩后传输到输出网口56的编码模块52；用于与均衡调度装置3进行通信，并执行均衡调度装置3发送的控制命令的第二控制模块51；用于输出视频数据的；用于管理电源输入的第二供电模块57。

视频信号流从背板6的Serdes通道过来后，首先进入到第二数据处理模块54中，由第二数据处理模块54中包括的FPGA芯片将视频信号先进行解串处理，转换为RGB格式的视频信号，其通过在FPGA芯片上的serdes模块543、视频坐标处理模块541和分辨率切换模块542进行，根据主控模块35的需求对视频进行分辨率切换，同时根据给定的拼墙上的显示坐标进行处理，确定视频显示位置，同时FPGA还可以外挂用于视频帧缓存用的内存。处理完毕的视频信号从FPGA流入到视频编码模块52。编码模块52将RGB格式的视频信号进行压缩，压缩后的视频信号送入到网络，通过网络送出到大屏幕拼墙使用，时钟55和EPROM模块58是给MCU提供稳定的时钟和程序存储作用。

视频处理器2中的各个控制命令是通过主控模块35下发到各个装置的MCU。视频输出装置5上的MCU主要是控制单板上的各个模块正常工作，同时也控制供电模块44，使得视频输出装置5能在正常工作和低功耗状态中进行切换。

具体实施例2

同时，根据上述的视频处理器机群1本发明提供了一种根据上述的新型视频请求处理方法，采用所述视频处理器2，其包括至少一个视频处理装置4和至少一个视频输出装置5，所述均衡调度装置3的调度控制包括以下步骤：

S1均衡调度装置3获取视频处理器2中各个信息参数；

S2根据预设的调控规则对信息参数进行判断；

S3根据判断结果与接收到视频处理请求实时调用视频处理装置4进行视频数据处理；

S4并根据预设的视频开窗特征，选择相应的视频输出装置5输出视频信号。

优选地，步骤S3具体包括以下步骤：

S300视频处理器机群1根据各个视频处理器2信息参数的判断结果对视频处理器2进行排列，所述排列为根据视频处理器2内各个装置的使用状态参数、网络使用量从大到小进行视频处理器2利用率排列；

S301根据接收到视频请求从排列中最小的视频处理器2开始调用，从调用的视频处理器2中调用视频处理装置4进行视频数据处理。

优选地，所述步骤S300中的排列方法为：P₁< P₂< P₃……< P_n-1 < P_n 其中，假设网络使用量为D，通用视频处理装置4使用率为C，视频处理器2的利用率为P

P_n= i D_n ＋ j C_n

优选地，所述步骤S301中调用视频处理装置的方法为：

并根据以下方法进行视频装置的调用：

m=xn+y

当x0，y=0时，则依次给每一视频处理器开启一个通用视频处理模块，开启次数为x，在每次给一个视频处理器开启完一个视频处理装置后，检查是否有P＝100％的视频处理器，若有，则将其排除在外，重新进行视频处理器利用率排列，并将n值减1，m值减去x，重新执行m=xn+y的计算；若无Pn＝100％的视频处理器,则依次继续给每台视频处理器开启一个通用视频处理装置，直到开启m个视频处理装置；

Claims

1.一种视频处理器，其特征在于，所述视频处理器包括：

用于对输入到视频处理器的视频信号进行处理，并将处理后的视频信号通过背板传输到视频输出装置的视频处理装置；

所述的均衡调度模块分别与视频处理装置、背板、视频输出装置连接，用于根据采集到的信息参数发送相应的控制命令控制视频处理装置、背板、视频输出装置；

所述均衡调度装置包括：

用于进行数据的输入和输出的信号传输模块；

用于根据信息参数实时发送控制命令的主控模块；

用于监控处理器内的各个装置网络使用量的网络监控模块；

用于管理处理器内各个装置的通信地址的地址管理模块；

2.根据权利要求1所述的视频处理器，其特征在于，所述视频处理装置包括：

用于接收外部视频数据的第二网口；

用于对接收的视频数据进行处理的第一数据处理模块；

用于管理电源输入的供电模块；

用于与处理器内各个装置进行通信的第二通信模块；

3.根据权利要求2所述的视频处理器，其特征在于，所述第一数据处理模块包括：

用于对接收到的视频数据进行解压处理的解压模块；

4.根据权利要求1所述的视频处理器，其特征在于，所述视频输出装置包括：

用于输出视频数据的输出网口；

用于管理电源输入的第二供电模块；

用于与处理器内各个装置进行通信的第三通信模块；

5.一种根据权利要求1～4任一所述的视频处理器所实现的视频请求处理方法，其特征在于，所述处理方法用于至少一个视频处理器进行视频请求处理，所述视频处理器包括至少一个视频处理装置和至少一个视频输出装置，所述均衡调度装置的调度控制包括以下步骤：

S1均衡调度装置获取视频处理器中各个信息参数；

S2根据预设的调控规则对信息参数进行判断；

6.根据权利要求5所述的视频请求处理方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

S300各个视频处理器根据各自的视频处理器信息参数的判断结果对视频处理器进行排列，所述排列为根据视频处理器内各个装置的使用状态参数、网络使用量从大到小进行视频处理器利用率排列；

7.根据权利要求6所述的视频请求处理方法，其特征在于，所述步骤S300中的排列方法为：P₁<P₂<P₃……<P_n-1<P_n其中，假设网络使用量为D，通用视频处理装置使用率为C，视频处理器的利用率为P_n

P_n＝i D_n+j C_n

8.根据权利要求6所述的视频请求处理方法，其特征在于，所述步骤S301中调用视频处理装置的方法为：

并根据以下方法进行视频处理装置的调用：

m＝xn+y

其中m为需要用到的视频处理装置数量，x和y为正整数，其中y<n，n为可用视频处理器数量，m、n均为正数；

当x＝0时候，根据视频处理器的利用率从小到大的顺序调用前y个视频处理器，并且使每个视频处理器开启一个视频处理装置；

当x≠0，y＝0时，则依次给每一视频处理器开启一个通用视频处理装置，开启次数为x，在每次给一个视频处理器开启完一个视频处理装置后，检查是否有P_n＝100％的视频处理器，若有，则将其排除在外，重新进行视频处理器利用率排列，并将n值减1，m值减去x，重新执行m＝xn+y的计算；若无P_n＝100％的视频处理器,则依次继续给每台视频处理器开启一个通用视频处理装置，直到开启m个视频处理装置；

当x≠0，y≠0时候，首先，均衡调度装置根据视频处理器的利用率从小到大的顺序调用前y个视频处理器，并且使每个视频处理器开启一个视频处理装置；此时，将回到x≠0，y＝0的状态，然后重复上述直到开启足够的视频处理装置。

9.根据权利要求5所述的视频请求处理方法，其特征在于，步骤S3中还包括由各个视频处理器的均衡调度装置获取视频处理器中各个信息参数；并由每一个均衡调度装置进行协同调度，根据判断结果与接收到视频处理请求实时调用视频处理装置进行视频数据处理。