CN104244085A - 基于现场可编程门阵列的多媒体数据传输方法及装置 - Google Patents

基于现场可编程门阵列的多媒体数据传输方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的多媒体数据传输方法，包括：接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并对所述数字视频数据进行编码格式转换；对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至网络。本发明同时还公开了一种FPGA装置。采用本发明的技术方案，不仅能够传输视频数据，还能够传输音频数据，并且有效地提升了多媒体数据的传输速度。

Description

基于现场可编程门阵列的多媒体数据传输方法及装置
技术领域
本发明涉及互联网中的多媒体数据传输技术，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)的多媒体数据传输方法及装置。
背景技术
随着终端产品的发展，终端屏幕的分辨率越来越高，终端单帧屏幕数据往往超过3M，庞大的数据量为终端视频信息的采集带来很大的困难。目前，通过在终端安装客户端的方式采集终端视频信息的方法面临很大压力，不利于终端资源池的开发和推广。
传统的客户端获取终端视频信息的方式有以下几个缺点：只能获得视频信息，无法获取音频信息；客户端支持的终端设备的类型以及操作系统受到限制；客户端会额外占用终端较高的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)和内存资源。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于FPGA的多媒体数据传输方法及装置，不仅能够传输视频数据，还能够传输音频数据，并且有效地提升了多媒体数据的传输速度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于现场可编程门阵列FPGA的多媒体数据传输方法，包括：
接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；
将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并对所述数字视频数据进行编码格式转换；
对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至网络。
其中，所述数字视频数据的编码格式为红绿蓝RGB；
对所述数字视频数据进行编码格式转换包括：将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为亮度色差YUV。
其中，所述对所述数字音频数据和转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，包括：
采用第三音频层运动图像专家组MP3压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
采用联合图像专家组JPEG压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
其中，所述对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换，包括：
根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
其中，所述对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩之前，该方法还包括：
将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；并在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据，以进行压缩处理。
一种FPGA装置，包括：转换模块、分离模块、编码格式转换模块、压缩模块、协议格式转换模块以及发送模块；其中，
所述转换模块，用于接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；
所述分离模块，用于将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据；
所述编码格式转换模块，用于对所述数字视频数据进行编码格式转换；
所述压缩模块，用于对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩；
所述协议格式转换模块，用于对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换；
所述发送模块，用于将协议格式转换后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别发送至网络。
其中，所述数字视频数据的编码格式为RGB；
所述编码格式转换模块，还用于将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为YUV。
其中，所述压缩模块包括：第一压缩子模块以及第二压缩子模块；其中，
所述第一压缩子模块，用于采用MP3压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
所述第二压缩子模块，用于采用JPEG压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
其中，所述协议格式转换模块，还用于根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
其中，该装置还包括：存储模块以及读取模块；其中，
所述存储模块，用于将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；
所述读取模块，用于在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据。
本发明提供的基于FPGA的多媒体数据传输方法及装置，接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并对所述数字视频数据进行编码格式转换；对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至网络。如此，不仅能够传输视频数据，还能够传输音频数据，并且有效地提升了多媒体数据的传输速度。
附图说明
图1为本发明实施例基于FPGA的多媒体数据传输方法的实现流程示意图一；
图2为本发明实施例基于FPGA的多媒体数据传输方法的实现流程示意图二；
图3为本发明实施例FPGA装置的结构组成示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
本发明实施例记载了一种基于FPGA的多媒体数据传输方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101：接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据。
这里，可以从终端的主板上引线，通过引线接收终端发送的模拟多媒体数据。
为了使模拟多媒体数据可以在网络上传输，从终端接收到的模拟多媒体数据，需要将其转换为对应的数字多媒体数据。由模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据时，需要进行相应的模拟数字(AD，Analog Digital)采样，采样时可以根据实际情况选择所需的采样频率对模拟多媒体数据进行采样；采样频率的高与低代表音/视频信号的精度的好与坏。
步骤102：将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并对所述数字视频数据进行编码格式转换。
这里，将所述数字多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据是因为数字多媒体数据的格式不需要进行转换，而数字视频数据的格式需要进行转换。
这里，所述数字视频数据的编码格式为红绿蓝(RGB，Red Green Blue)。
对应地，所述对所述数字视频数据进行编码格式转换包括：将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为亮度色差-YUV。
这里，将将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为YUV，是因为YUV主要用于优化彩色视频信号的传输，与RGB视频信号传输相比，YUV最大的优点在于只需占用极少的频宽(RGB要求三个独立的视频信号同时传输)对视频信号进行传输。
步骤103：对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩。
所述对所述数字音频数据和转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，包括：
采用第三音频层运动图像专家组(MP3，Moving Picture Experts Group AudioLayer III)压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
采用联合图像专家组(JPEG，Joint Photo graphic Experts Group)压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
这里，对所述数字音频数据和转换后的所述数字视频数据分别进行压缩的目的是减小所述数字音频数据和转换后的所述数字视频数据所占的数据量。
优选地，所述对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩之前，该方法还包括：
将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；并在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据，以进行压缩处理。
这里，设定的阈值可以是2帧或3帧等。
优选地，所述专用存储器可以是第二代双倍速率同步(DDR2，Double DataRate2)。这里，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行，因此DDR2具有高性能的读写能力。
步骤104：对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至网络。
所述对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换，包括：
根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换后，压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据就可以以数据包的形式在网络上传输。
本发明的基于FPGA的多媒体数据传输方法，相对于现有技术，无需在终端上安装客户端，就能够将终端的多媒体数据传输至网络；并且，本发明提供的基于FPGA的多媒体数据传输方法，传输的多媒体数据的速度可以达到每秒24帧以上，而通过在终端上安装客户端来传输终端的多媒体数据一般传输速度在每秒8帧左右，本发明的基于FPGA的多媒体数据传输方法能够有效地提升多媒体数据的传输速度，可以较大的节省成本，从而快速推进终端资源池的开发。
针对图上述基于FPGA的多媒体数据传输方法，本发明实施例还记载了一种FPGA装置，如图2所示，该装置包括：转换模块21、分离模块22、编码格式转换模块23、压缩模块24、协议格式转换模块25以及发送模块26；其中，
所述转换模块21，用于接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；
所述分离模块22，用于将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据；
所述编码格式转换模块23，用于对所述数字视频数据进行编码格式转换；
所述压缩模块24，用于对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩；
所述协议格式转换模块25，用于对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换；
所述发送模块26，用于将协议格式转换后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别发送至网络。
上述方案中，所述数字视频数据的编码格式为RGB。
优选地，所述编码格式转换模块23，还用于将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为YUV。
优选地，所述压缩模块24包括：第一压缩子模块以及第二压缩子模块；其中，
所述第一压缩子模块，用于采用MP3压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
所述第二压缩子模块，用于采用JPEG压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
优选地，所述协议格式转换模块25，还用于根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
优选地，该装置还包括：存储模块27以及读取模块28；其中，
所述存储模块27，用于将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；
所述读取模块28，用于在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据。
本领域技术人员应当理解，图3所示的FPGA装置中的各模块及其子模块的实现功能可参照前述基于FPGA的多媒体数据传输方法的相关描述而理解。图3所示的FPGA装置中的各模块及其子模块的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
结合上述基于FPGA的多媒体数据传输方法以及上述FPGA装置中各模块的功能，本发明实施例还记载了一种基于FPGA的多媒体数据传输方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤301：终端将模拟多媒体数据发送至转换模块。
步骤302、303：转换模块将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据，并将数字多媒体数据发送至分离模块。
步骤304、305：分离模块将所述数字多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并将数字视频数据发送至编码格式转换模块。
步骤306、307：编码格式转换模块对数字视频数据进行编码格式转换。将数字音频数据和编码格式转换后的数字视频数据发送至存储模块。
步骤308、309：存储模块将数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据写入并存储至专用存储器中；并在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，读取模块从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据，并发送至压缩模块。
步骤310、311：压缩模块对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩；将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据发送至协议格式转换模块。
步骤312、313：协议格式转换模块对对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至发送模块。
步骤314：发送模块将协议格式转换后的数据包发送至网络。
本领域技术人员应当理解，上述转换模块、分离模块、编码格式转换模块、存储模块、读取模块、压缩模块、协议格式转换模块以及发送模块可参照前述FPGA装置的各模块的相关描述而理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于现场可编程门阵列FPGA的多媒体数据传输方法，其特征在于，该方法包括：
接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；
将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据，并对所述数字视频数据进行编码格式转换；
对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换并发送至网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字视频数据的编码格式为红绿蓝RGB；
对所述数字视频数据进行编码格式转换包括：将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为亮度色差YUV。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述数字音频数据和转换后的所述数字视频数据分别进行压缩，包括：
采用第三音频层运动图像专家组MP3压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
采用联合图像专家组JPEG压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换，包括：
根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩之前，该方法还包括：
将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；并在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据，以进行压缩处理。
6.一种FPGA装置，其特征在于，该装置包括：转换模块、分离模块、编码格式转换模块、压缩模块、协议格式转换模块以及发送模块；其中，
所述转换模块，用于接收到终端发送的模拟多媒体数据后，将所述模拟多媒体数据转换为数字多媒体数据；
所述分离模块，用于将所述多媒体数据分离为数字音频数据和数字视频数据；
所述编码格式转换模块，用于对所述数字视频数据进行编码格式转换；
所述压缩模块，用于对所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别进行压缩；
所述协议格式转换模块，用于对压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行协议格式转换；
所述发送模块，用于将协议格式转换后的所述数字音频数据和所述数字视频数据分别发送至网络。
7.根据权利要求6所述的FPGA装置，其特征在于，所述数字视频数据的编码格式为RGB；
所述编码格式转换模块，还用于将所述数字视频数据的编码格式由所述RGB转换为YUV。
8.根据权利要求7所述的FPGA装置，其特征在于，所述压缩模块包括：第一压缩子模块以及第二压缩子模块；其中，
所述第一压缩子模块，用于采用MP3压缩算法对所述数字音频数据进行压缩；
所述第二压缩子模块，用于采用JPEG压缩算法对编码格式转换后的所述数字视频数据进行压缩。
9.根据权利要求8所述的FPGA装置，其特征在于，所述协议格式转换模块，还用于根据所述网络的传输协议将压缩后的所述数字音频数据和所述数字视频数据封装为所述网络的传输协议对应的数据包。
10.根据权利要求6至9任一项所述的FPGA装置，其特征在于，该装置还包括：存储模块以及读取模块；其中，
所述存储模块，用于将所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据分别存储至专用存储器中；
所述读取模块，用于在所述专用存储器中存储的数据达到设定阈值时，从所述专用存储器中读取所述数字音频数据和编码格式转换后的所述数字视频数据。
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