CN103686039B - 多通道视频采集卡及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道视频采集卡，包括：视频接收处理模块，与数据采集控制模块连接，用于接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理；时间码接收模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收与所述视频信号的每视频帧同步输出的时间码；数据采集控制模块，与所述视频接收处理模块、所述时间码接收模块和总线控制接口连接，用于将所述视频接收处理模块处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存。本发明还公开了一种多通道视频采集卡的处理方法。本发明的多通道视频采集卡直接录制多台摄像机的视频输出，节省了多台录像设备，替代了现有的单通道的视频采集卡，结构简单，节约了成本。

Description

多通道视频采集卡及其处理方法

技术领域

本发明涉及视频处理技术领域，更具体地，涉及一种多通道视频采集卡及其处理方法。

背景技术

在多摄像机机位的节目制作过程中，首先需要对多台摄像机输出的视频信号进行采集，同时也需要对视频信号的时间码（Time Code，TC）进行采集，并将视频信号和时间码一并写入计算机中，形成供后期编辑使用的节目素材。在节目的后期编辑中，来自同一场景的多个机位的素材，需要在不同的视频轨上保持原始的相对时间关系，因此，需要采用一定的同步技术，比如选取某个特定的视频帧作为时间参考，或者在采集视频信号的同时，采集同步的时间码等。

在现有技术中，将摄像机输出的视频采集到计算机的设备通常分为两种，一种是单通道的PCI（Peripheral Component Interconnect，外设组件互连）或PCIe（PCIexpress，快速外设组件互连）接口的视频采集卡，直接采集摄像机输出的视频，在直接采集摄像机输出的流程中，每台摄像机都需要一块视频采集卡，多块视频采集卡可能需要安装于多台计算机中，系统成本高，结构复杂。

另一种设备是将摄像机输出的视频录制到磁带或光盘等存储介质上，然后再采集放像机的输出视频，在采集放像机输出的流程中，由于需要对多台摄像机的输出同步进行录制，因此，需要多台录像设备，成本高昂，同时，将录制在磁带等存储介质上的视频素材采集到计算机中，又需要额外的时间，降低了工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多通道视频采集卡及其处理方法，能够解决现有技术中存在的成本高、结构复杂以及工作效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，提供了一种多通道视频采集卡，包括：视频接收处理模块、时间码接收模块、数据采集控制模块和总线控制接口，其中，所述视频接收处理模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理；所述时间码接收模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收与所述视频信号的每视频帧同步输出的时间码；所述数据采集控制模块，与所述视频接收处理模块、所述时间码接收模块和所述总线控制接口连接，用于将所述视频接收处理模块处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存。

优选地，所述多通道视频采集卡，还包括：切换点接收模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收机位切换时间和切换动作。

优选地，所述数据采集控制模块还用于将所述切换时间和切换动作的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存。

优选地，所述视频接收处理模块包括：至少一个视频接收单元、至少一个视频压缩单元和缓冲存储单元，其中，

每个所述视频接收单元，与每个所述视频压缩单元一一对应，用于接收一路视频信号，将所述视频信号转换为并行数字视频信号后，输出给所述视频压缩单元；

每个所述视频压缩单元，与所述视频接收单元、所述缓冲存储单元连接，用于对所述并行数字视频信号进行实时压缩后输出给所述缓冲存储单元；

所述缓冲存储单元，与每个所述视频压缩单元和所述数据采集控制模块连接，用于对至少一路压缩后的所述并行数字视频信号进行缓冲存储，供所述数据采集控制模块对压缩后的所述视频信号的数据进行读取。

优选地，所述视频接收处理模块还包括：至少一个缩略帧生成单元，与每个所述视频接收单元一一对应，用于接收所述视频接收单元输出的并行数字视频信号，对所述并行数字视频信号的每一帧在水平和垂直两个方向上进行分辨率缩减而生成缩略图，并将所述缩略图输出给所述缓冲存储单元。

优选地，所述视频接收处理模块还包括：至少一个切换开关，与每个所述视频接收单元、每个所述视频压缩单元一一对应，用于从所述视频接收单元输出的并行数字视频信号和所述视频压缩单元输出的压缩视频信号中选择一路，输出到所述缓冲存储单元。

优选地，所述总线控制接口连接在所述计算机的系统总线上。

另一方面，还提供了一种多通道视频采集卡的处理方法，包括：视频接收处理模块接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理；时间码接收模块接收与所述视频信号的每视频帧对应的时间码；数据采集控制模块将处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过总线控制接口写入计算机的内存。

本发明的技术效果：

1.多通道视频采集卡具有多个视频接收单元，可以直接录制多台摄像机的视频输出，节省了多台录像设备，替代了现有的单通道的视频采集卡，结构简单，系统成本低；

2.本发明通过专门的时间码接收模块可以在采集视频图像的同时，采集视频图像的每视频帧同步输出的时间码，使得计算机采集到的视频文件可以直接用于支持时间码的后期节目制作；

3.有些多机位节目在录制过程中，在录制现场就通过操作制作切换台进行机位切换，形成了初步剪辑的节目视频，由于本发明设置有切换点接收模块，用于接收机位切换时间和切换动作，对切换操作进行了相关记录，保留了所有机位的节目素材以及现场的切换操作，在后期制作过程中，方便了编辑人员在初步剪辑的基础上对节目进行编辑修改，提高了工作效率。

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示出了根据本发明的实施例一的多通道视频采集卡的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例二的多通道视频采集卡的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例三的多通道视频采集卡的结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例四的多通道视频采集卡的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例五的多通道视频采集卡的结构示意图；

图6示出了根据本发明的实施例六的多通道视频采集卡的处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例一

图1示出了根据本发明的实施例一的多通道视频采集卡的结构示意图，该多通道视频采集卡安装在计算机中，用于采集至少一台视频输出设备输出的视频信号和时间码。

本实施例提及的视频输出设备可以为摄像机、放像机等可以输出视频信号的所有设备，在此不作限定。

由于多台视频输出设备的输出视频定时不同步，本实施例引入了同步发生器，所有视频输出设备将以同步发生器作为参考时钟，使多台视频输出设备的输出视频定时同步。

如图1所示，该多通道视频采集卡包括：视频接收处理模块10、时间码接收模块20、数据采集控制模块30和总线控制接口40，其中，

视频接收处理模块10，与数据采集控制模块30连接，用于接收至少一路视频信号并对视频信号进行处理；

时间码接收模块20，与数据采集控制模块30连接，用于接收与视频信号的每视频帧同步输出的时间码；时间码每视频帧接收一组，与处理好的视频信号的数据一起同步采集到计算机内存中；

本实施例中，时间码接收模块20可以从任一台视频输出设备中通过专门的时间码接口来接收时间码，接收到的时间码为LTC（纵向时间码）时间码；为了使所有视频输出设备输出的时间码一致，每台视频输出设备都有一个时间码输出接口和一个时间码输入接口；例如，我们可以将第1台视频输出设备的时间码作为参考，则第1台视频输出设备的时间码输出接口将时间码输出给第2台视频输出设备，第2台视频输出设备通过时间码输入接口接收从第1台视频输出设备传来的时间码，以此类推，第N台视频输出设备从第N-1台视频输出设备中获取时间码，则第N台视频输出设备通过时间码输出接口将时间码输出给时间码接收模块20；

我们还可以利用一个时码发生器的时间码作为参考，此时，假设第1台视频输出设备从时码发生器中获取时间码，则第2台视频输出设备从第1台视频输出设备中获取时间码，以此类推，第N台视频输出设备从第N-1台视频输出设备中获取时间码，则第N台视频输出设备通过时间码输出接口将时间码输出给时间码接收模块20。

数据采集控制模块30，与视频接收处理模块10、时间码接收模块20和总线控制接口40连接，用于将视频接收处理模块10处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过总线控制接口40写入计算机的内存。

其中，总线控制接口40连接在计算机的系统总线上，从系统总线上接收数据以及向系统总线上发送数据。

现有技术中，是单通道的PCI或PCIe接口的视频采集卡，直接采集摄像机输出的视频，每台摄像机都需要一块视频采集卡，多块视频采集卡可能需要安装于多台计算机中；或者将摄像机输出的视频录制到磁带或光盘等存储介质上，然后再采集放像机的输出视频，由于需要对多台摄像机的输出同步进行录制，因此，需要多台录像设备，系统成本高，结构复杂。而本发明实施例的多通道视频采集卡可以直接录制多台摄像机的视频输出，节省了多台录像设备，替代了现有的单通道的视频采集卡，结构简单，系统成本低；该系统通过专门的时间码接收模块可以在采集视频图像的同时，采集视频图像的每视频帧同步输出的时间码，使得计算机采集到的视频文件可以直接用于支持时间码的后期节目制作。

实施例二

如图2所示，实施例一中的多通道视频采集卡中还可以包括：切换点接收模块50，与数据采集控制模块30连接，用于接收机位切换时间和切换动作，其中，

数据采集控制模块30还用于将所述切换时间和切换动作的数据读出，并通过总线控制接口40写入计算机的内存。

有些多机位节目在录制过程中，在录制现场就通过操作制作切换台进行机位切换，如图2所示，本实施例引入了切换台，切换台接收多台视频输出设备输出的视频信号，操作人员通过切换台对多路视频进行机位切换，将接收到的多路视频信号输出给视频接收处理模块10，将切换时间和切换动作输出给切换点接收模块50，切换动作指的是切换到哪一路视频信号。

由于本发明实施例设置有切换点接收模块，用于接收机位切换时间和切换动作，对切换操作进行了相关记录，保留了所有机位的节目素材以及现场的切换操作，形成了初步剪辑的节目视频，在后期制作过程中，方便了编辑人员在初步剪辑的基础上对节目进行编辑修改，提高了工作效率。

实施例三

如图3所示，实施例一和二中的多通道视频采集卡中的视频接收处理模块10中可以包括：至少一个视频接收单元102、至少一个视频压缩单元104和缓冲存储单元106，其中，

每个视频接收单元102，与每个视频压缩单元104一一对应，用于接收一路视频信号，将所述视频信号转换为并行数字视频信号后，输出给视频压缩单元104；

每个视频压缩单元，与视频接收单元102、缓冲存储单元106连接，用于对所述并行数字视频信号进行实时压缩后输出给缓冲存储单元106；

缓冲存储单元106，与每个视频压缩单元104和数据采集控制模块30连接，用于对至少一路压缩后的所述并行数字视频信号进行缓冲存储，供数据采集控制模块30对压缩后的所述视频信号的数据进行读取。

总线控制接口40提供本地总线到计算机的系统总线（PCI（Peripheral ComponentInterconnect，外设组件互连）、PCIe（PCI express，快速外设组件互连）等）之间的桥接逻辑。计算机中的视频采集程序通过总线控制接口40接收数据采集控制模块30发送的写数据请求，生成PCIe写存储器数据包，通过计算机的PCIe总线发送给计算机的PCIe根节点，进而将数据存储到计算机内存中。

实施例四

如图4所示，实施例三中的多通道视频采集卡中的视频接收处理模块10中还可以包括：至少一个缩略帧生成单元108，与每个视频接收单元102一一对应，用于接收视频接收单元102输出的并行数字视频信号，对所述并行数字视频信号的每一帧在水平和垂直两个方向上进行分辨率缩减而生成缩略图，并将所述缩略图输出给所述缓冲存储单元106。

本发明的实施例中，由于计算机在采集过程中实时进行监视，需要对多路压缩视频进行实时解压缩，计算机负担比较重，因此该多通道视频采集卡设置了缩略帧生成单元，通过为每帧图像生成非压缩的缩略图，方便了计算机在采集视频信号过程中对每路视频进行监看。

实施例五

如图5所示，实施例四中的多通道视频采集卡中的视频接收处理模块10中还可以包括：至少一个切换开关110，与每个视频接收单元102、每个视频压缩单元104一一对应，用于从视频接收单元102输出的并行数字视频信号和视频压缩单元104输出的压缩视频信号中选择一路，输出到缓冲存储单元106。

本发明的实施例中，由于多通道视频采集卡设置了切换开关，可以让系统选择采集压缩格式的视频信号还是非压缩格式的视频信号，在系统带宽和处理能力允许的情况下，可以选择非压缩格式的视频信号进行采集，此时，计算机可以进行更加灵活的视频信号压缩编码。

实施例六

实施例一至五中的多通道视频采集卡的处理方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S602，视频接收处理模块接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理；具体的，

步骤S602-1，每个视频接收单元接收一路视频信号，将所述视频信号转换为并行数字视频信号（例如，将串行数字视频信号转换为并行数字视频信号，或者，将模拟视频信号转换为数字视频信号后再并行化）后，输出给视频压缩单元、缩略帧生成单元和切换开关；

步骤S602-2，每个视频压缩单元对并行数字视频信号进行实时压缩后输出给切换开关；

步骤S602-3，每个缩略帧生成单元接收视频接收单元输出的并行数字视频信号，对并行数字视频信号的每一帧在水平和垂直两个方向上进行分辨率缩减而生成缩略图，并将缩略图输出给缓冲存储单元；

步骤S602-4，每个切换开关从视频接收单元输出的并行数字视频信号和视频压缩单元输出的压缩视频信号中选择一路，输出到所述缓冲存储单元；

步骤S602-5，缓冲存储单元对至少一路压缩后的所述并行数字视频信号或非压缩视频信号、缩略图等数据进行缓冲存储。

步骤S604，时间码接收模块接收与所述视频信号的每视频帧同步输出的时间码；

步骤S606，数据采集控制模块将处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过总线控制接口写入计算机的内存。

本发明实施例的多通道视频采集卡可以直接录制多台摄像机的视频输出，节省了多台录像设备或多台计算机，替代了现有的单通道的视频采集卡，结构简单，系统成本低；该系统通过专门的时间码接收模块可以在采集视频图像的同时，采集视频图像的每视频帧同步输出的时间码，使得计算机采集到的视频文件可以直接用于支持时间码的后期节目制作。

实施例七

在实施例六的方法中，还包括：切换点接收模块接收机位切换时间和切换动作，数据采集控制模块将所述切换时间和切换动作的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.多通道视频采集卡具有多个视频接收单元，可以直接录制多台摄像机的视频输出，节省了多台录像设备，替代了现有的单通道的视频采集卡，结构简单，系统成本低；

2.本发明通过专门的时间码接收模块可以在采集视频图像的同时，采集视频图像的每视频帧同步输出的时间码，使得计算机采集到的视频文件可以直接用于支持时间码的后期节目制作；

3.有些多机位节目在录制过程中，在录制现场就通过操作制作切换台进行机位切换，形成了初步剪辑的节目视频，由于本发明设置有切换点接收模块，用于接收机位切换时间和切换动作，对切换操作进行了相关记录，保留了所有机位的节目素材以及现场的切换操作，在后期制作过程中，方便了编辑人员在初步剪辑的基础上对节目进行编辑修改，提高了工作效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (5)

1.一种多通道视频采集卡，其特征在于，包括：视频接收处理模块、时间码接收模块、数据采集控制模块、切换点接收模块和总线控制接口，其中：

所述视频接收处理模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理，包括：至少一个视频接收单元、至少一个视频压缩单元和缓冲存储单元，其中，

每个所述视频接收单元，与每个所述视频压缩单元一一对应，用于接收一路视频信号，将所述视频信号转换为并行数字视频信号后，输出给所述视频压缩单元；

每个所述视频压缩单元，与所述视频接收单元、所述缓冲存储单元连接，用于对所述并行数字视频信号进行实时压缩后输出给所述缓冲存储单元；

所述缓冲存储单元，与每个所述视频压缩单元和所述数据采集控制模块连接，用于对至少一路压缩后的所述并行数字视频信号进行缓冲存储，供所述数据采集控制模块对压缩后的所述视频信号的数据进行读取；

所述视频接收处理模块还包括：至少一个缩略帧生成单元，与每个所述视频接收单元一一对应，用于接收所述视频接收单元输出的并行数字视频信号，对所述并行数字视频信号的每一帧在水平和垂直两个方向上进行分辨率缩减而生成缩略图，并将所述缩略图输出给所述缓冲存储单元；

所述时间码接收模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收与所述视频信号的每视频帧同步输出的时间码；

所述数据采集控制模块，与所述视频接收处理模块、所述时间码接收模块和所述总线控制接口连接，用于将所述视频接收处理模块处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存；

所述切换点接收模块，与所述数据采集控制模块连接，用于接收机位切换时间和切换动作；其中，

所述数据采集控制模块还用于将所述切换时间和切换动作的数据读出，并通过所述总线控制接口写入计算机的内存。

2.根据权利要求1所述的多通道视频采集卡，其特征在于，所述视频接收处理模块还包括：

至少一个切换开关，与每个所述视频接收单元、每个所述视频压缩单元一一对应，用于从所述视频接收单元输出的并行数字视频信号和所述视频压缩单元输出的压缩视频信号中选择一路，输出到所述缓冲存储单元。

3.根据权利要求1所述的多通道视频采集卡，其特征在于，所述总线控制接口连接在所述计算机的系统总线上。

4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的多通道视频采集卡的处理方法，其特征在于，包括：

视频接收处理模块接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理，包括：

每个视频接收单元接收一路视频信号，将所述视频信号转换为并行数字视频信号后，输出给视频压缩单元；

每个所述视频压缩单元对所述并行数字视频信号进行实时压缩后输出给缓冲存储单元；

所述缓冲存储单元对至少一路压缩后的所述并行数字视频信号进行缓冲存储；

所述视频接收处理模块接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理，还包括：每个缩略帧生成单元接收所述视频接收单元输出的并行数字视频信号，对所述并行数字视频信号的每一帧在水平和垂直两个方向上进行分辨率缩减而生成缩略图，并将所述缩略图输出给所述缓冲存储单元；

时间码接收模块接收与所述视频信号的每视频帧同步输出的时间码；

切换点接收模块接收机位切换时间和切换动作；

数据采集控制模块将处理好的所述视频信号和所述时间码的数据读出，以及将所述切换时间和切换动作的数据读出，

并通过总线控制接口写入计算机的内存。

5.根据权利要求4所述的多通道视频采集卡的处理方法，其特征在于，所述视频接收处理模块接收至少一路视频信号并对所述视频信号进行处理，还包括：

每个切换开关从所述视频接收单元输出的并行数字视频信号和所述视频压缩单元输出的压缩视频信号中选择一路，输出到所述缓冲存储单元。