CN104168438B - 基于sdi实现逐点对应的视频传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过SDI实现逐点对应的视频传输方法，由发送端和接收端组成，发送端将含有视频信息的用户数据打包，根据视频数据特征混入SDI音频数据中，并对原视频的边缘插入无关值，使其填充成为SDI协议所支持的标准分辨率，一同发送至接收设备，接收设备根据SDI数据特点以及视频数据特征分离音频、视频和用户数据，从而根据特定的用户数据对视频数据进行处理，切除视频多余的像素，还原视频分辨率，对原图像边缘进行像素点填充至符合SDI标准的分辨率，并不是对原图进行放大，而在接收端中根据用户数据信息对传输过来的图像进行像素的裁剪，并不是对其进行缩小，真正实现了点对点不失真的SDI视频传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种音视频信号传输方法，具体的说，是涉及一种基于SDI的视频传输方法。
背景技术
随着社会不断进步，经济快速发展和技术突飞猛进，公共秩序安全、生产安全和财产安全等越来越受到人们的重视，因此，以视频信息为特征的视频监控广泛地被应用到各行各业。而随着视频监控技术的发展，对于视频画面的分辨率、视频的传输距离，和布线难易程度的要求也越来越高。
主要常见的HDMI和VGA电缆的支持视频模式较为灵活和丰富。但HDMI的传输距离通常比较短，只有10米左右，而VGA传输的是模拟信号，传输过程中容易被干扰。相对而言，SDI使用一根同轴电缆，实现100米以上的长距离传输，其传输速度可高达3Gb/s。但是，SDI的缺点是，只支持特定的视频模式，较为局限，因此不能满足一些特殊的应用场合。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种可传输用户自定义视频分辨率，并且视频分辨率在传输后不失真的基于SDI的视频传输方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于SDI的视频传输方法，包括如下步骤：
图像预处理单元对音视频数据以及用户数据进行处理；
发送端的接收单元接收经过图像预处理单元组织的音视频数据以及用户数据；
发送端数据处理单元将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道中；发送端数据处理单元将视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其进行像素点的填充后送至视频通道中；
SDI信号发送器接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆发送至接收端；
SDI信号接收器接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码；
经过解扰解码的SDI电信号传输至解串器单元；
解串器将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号送至数据分离单元；
数据分离单元将并行的SDI信号分离为视频数据和音频/用户数据；
数据处理单元根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，并对传输过来的视频数据进行裁剪。
所述数据处理单元组织后的用户数据格式依次为：起始包头、数据类型、包长、数据、校验位。
所述数据处理单元将视频数据格式为1024*768按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后的视频数据格式为1920*1080。
一种基于SDI的视频传输系统，包括：
用于对音视频数据以及用户数据进行处理的图像预处理单元；
用于接收经过图像预处理单元处理的音视频数据以及用户数据的发送端的接收单元；
用于将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道中；用于将接收到的视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后送至视频通道中的发送端数据处理单元；
用于接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆发送至接收端的SDI信号发送器；
用于接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码的SDI信号接收器；
用于将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号的解串器；
用于将并行的SDI信号分离为视频数据和音频/用户数据的数据分离单元；
用于根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，并对传输过来的视频数据进行裁剪的数据处理单元。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明基于SDI的视频传输方法，在不影响原有SDI视频数据传输的前提下，对视频数据进行像素填充至SDI标准的要求；同时使用空闲音频通道传输用户数据，并有效地根据用户数据对视频数据进行像素裁剪，点对点的还原原视频数据。与现有技术相比，本发明提供的通过SDI实现逐点对应的视频传输方法打破了现有SDI传输模式的限制，从而有效的解决了SDI传输分辨率受限制的问题，为视频监控，录播等音视频领域提供了有效的解决方法。
附图说明
图1为本发明传输过程中的用户数据格式示意图；
图2为本发明SDI一帧图像中的数据排列和组成方式示意图；
图3为本发明通过SDI实现逐点对应的视频传输方法的工作流程示意图。
附图中主要部件符号说明：
图中各附图标记说明如下：
起始包头 1 数据类型 2
包长 3 数据 4
校验位 5 EAV头 6
行消隐数据 7 SAV头 8
有效图像数据 9 数据源 10
图像预处理单元 11 音视频数据 12
用户数据 13 发送端的接收单元 14
发送端数据处理单元 15 视频通道 16
音频通道 17 SDI信号发送器 18
同轴电缆 19 SDI信号接收器 20
解串器单元 21 数据分离单元 22
视频数据 23 音频数据 24
接收端数据处理单元 25。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1-3可知，一种基于SDI的视频传输方法，包括如下步骤：
图像预处理单元11对音视频数据12以及用户数据13进行处理；
发送端的接收单元14接收经过图像预处理单元11组织的音视频数据12以及用户数据13；
发送端数据处理单元15将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道17中；发送端数据处理单元15将视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其进行像素点的填充后送至视频通道16中；
SDI信号发送器18接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆19发送至接收端；
SDI信号接收器20接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码；
经过解扰解码的SDI电信号传输至解串器单元21；
解串器21将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号送至数据分离单元12；
数据分离单元22将并行的SDI信号分离为视频数据23和音频/用户数据24；
数据处理单元25根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，并对传输过来的视频数据进行裁剪。
所述数据处理单元组织后的用户数据格式依次为：起始包头1、数据类型2、包长3、数据4、校验位5。
所述数据处理单元将视频数据格式为1024*768按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后的视频数据格式为1920*1080。
一种基于SDI的视频传输系统，包括：
用于对音视频数据以及用户数据进行处理的图像预处理单元11；
用于接收经过图像预处理单元处理的音视频数据以及用户数据的发送端的接收单元14；
用于将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道17中；用于将接收到的视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后送至视频通道16中的发送端数据处理单元15；
用于接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆发送至接收端的SDI信号发送器18；
用于接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码的SDI信号接收器20；
用于将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号的解串器21；
用于将并行的SDI信号分离为视频数据23和音频/用户数据24的数据分离单元12；
用于根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，并对传输过来的视频数据进行裁剪的数据处理单元25。
本发明提供的通过SDI实现逐点对应的视频传输方法模型包括发送端、接收端以及连接所述发送端和接收端的同轴电缆。所述发送端主要由接收单元、数据处理单元、SDI信号发送器单元组成。所述接收端主要由SDI信号接收单元、解串器单元、数据处理单元依次相连组成。
如图2所示，SDI中视频数据的排列方式是以每个像素为最小单位，每个像素逐一排列形成一行数据，一幅图像由若干行组成，根据隔行扫描或者逐行扫描视频的特性，将各行的数据连续排列，组成一幅图像数据，多幅连续图像数据逐一排列从而形成连贯的视频流数据。原始SDI数据传输主要以视频数据为主要排列方式，每一行视频数据以EAV 6开头，其后是行消隐数据7，再接着是SAV 8头，然后是该行的有效视频数据9。
由于视频数据的特性，每行起始的一部分像素数据会被作为该行的消隐区数据。这部分数据对于视频来说为无效数据，在接收端视频采集过程不被采用。对于576i 50的视频格式来说，每行的消隐区有144个像素，对于720p 60的视频格式来说，每行的消隐区有370个像素，而对于1080p 60的视频格式来说，每行的消隐区有280个像素点。
以发送端接收到外部的视频格式为1024*768来说，数据处理单元会对视频数据进行插值运算。在每行的1024个像素点后依次插入896个无关的点，使每行的像素为1920。同样的，在768列之后插入(1080-768)*1920个像素点，使得1027*768的视频格式变成符合SDI标准1920*1080的视频格式。当然此时有效的视频数据区域仍然是1024*764个像素点。并且将含有视频格式的用户数据写入SDI中未使用的音频通道，按照标准SDI协议传输出去。
由于用户数据是嵌入在SDI传输过程的音频通道中，所以需要以一定的数据格式来组织用户数据。用户数据的组成格式如图1，该定义的数据格式依次为：起始包头1、数据类型2、包长3、数据4、校验位5。
以原视频为1024*768格式为例，传输过来的视频格式为1920*1080，并且用户数据含有1024*768的原视频分辨率信息。数据分离单元通过判别EAV和SAV头，分离出音频/用户数据和视频数据，分别传输至数据处理单元25。数据处理单元25根据用户数据格式(如图1)分离出音频数据和用户数据，当包头数据为用户包头数据时，根据包的类型和包的长度，提取含视频分辨率信息的数据，并对接收的数据进行校验，否则该数据为音频数据。当获取并分析用户数据含有1024*768的原视频信息后，数据处理单元将对获取的视频数据进行像素裁剪。经去除每行1024-1920的像素点，和去除768-1080行的所有像素点后，所剩下的即为视频的有效像素点。
SDI音视频原始数据的格式由EAV头、音频数据、SAV头、视频数据组成。其中视频数据根据其视频的特性分为消隐区和数据有效区，消隐区包括场消隐区和行消隐区。发射端数据处理单元按起始包头、数据类型、包长、数据内容、校验位的排列顺序组合成用户数据，并将其替换视频区域中的消隐数据。
数据处理单元接收到用户数据后，根据用户数据得到原始的视频分辨率信息，并对视频区域进行截取，去除在发送端中填充的无关边缘像素点，得到指定分辨率的原始视频数据，实现了点对点不失真的图像还原。
现有的SDI可自定义分辨率的传输系统多为图像的失真传输，并不是正真意义上的点对点，该方案在发送端中首先对原图像进行一次插值算法，使图像放大，满足SDI标准的分辨率，在接收端则对图像进行缩小运算，变为原图像，但此时，图像在处理的过程中已经失真，不是正真意义上的点对点。
本发明则是对原图像边缘进行像素点填充至符合SDI标准的分辨率，并不是对原图进行放大，而在接收端中根据用户数据信息对传输过来的图像进行像素的裁剪，并不是对其进行缩小，从而正真的实现的点对点不失真的SDI视频传输。
本发明利用了SDI的高速传输带宽，插入了与原视频无关的像素点，使得视频分辨率格式变为SDI标准格式进行传输，并且将用户数据嵌入SDI音频通道中，以便在接收端中进行原视频信号的还原，实现了SDI逐点对应的。
Claims (4)
1.一种基于SDI的视频传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
图像预处理单元对音视频数据以及用户数据进行处理；
发送端的接收单元接收经过图像预处理单元组织的音视频数据以及用户数据；
发送端数据处理单元将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道中；发送端数据处理单元将视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其进行像素点的填充后送至视频通道中；
SDI信号发送器接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆发送至接收端；
SDI信号接收器接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码；
经过解扰解码的SDI电信号传输至解串器单元；
解串器将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号送至数据分离单元；
数据分离单元将并行的SDI信号分离为视频数据和音频/用户数据；
数据处理单元根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，根据用户数据得到原始的视频分辨率信息，并对传输过来的视频数据进行裁剪。
2.根据权利要求1所述基于SDI的视频传输方法，其特征在于：所述数据处理单元组织后的用户数据格式依次为：起始包头、数据类型、包长、数据、校验位。
3.根据权利要求1所述基于SDI的视频传输方法，其特征在于：所述数据处理单元将视频数据格式为1024*768按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后的视频数据格式为1920*1080。
4.一种基于SDI的视频传输系统，
其特征在于，包括：
用于对音视频数据以及用户数据进行处理的图像预处理单元；
用于接收经过图像预处理单元处理的音视频数据以及用户数据的发送端的接收单元；
用于将用户数据打包并按照SDI传输格式将其插入未使用的音频通道中；用于将接收到的视频数据按照SDI协议所规定的分辨率对其图像的边缘进行像素点的填充后送至视频通道中的发送端数据处理单元；
用于接收数据处理单元组织后的音视频以及用户数据，并将所述音视频以及用户数据转换成SDI电信号，经同轴电缆发送至接收端的SDI信号发送器；
用于接收经同轴电缆传输来的SDI电信号，并对SDI电信号进行解扰解码的SDI信号接收器；
用于将串行的SDI信号转换为并行的SDI信号的解串器；
用于将并行的SDI信号分离为视频数据和音频/用户数据的数据分离单元；
用于根据用户数据格式分离出音频数据和用户数据，根据用户数据得到原始的视频分辨率信息，并对传输过来的视频数据进行裁剪的数据处理单元。
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