CN104660871A - 一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及视频采集领域，具体公开了一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机，其包括第一DSP芯片以及第二DSP芯片，第一DSP芯片用于对两路高清视频信号进行压缩编码，第二DSP芯片用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至所述第一DSP芯片，且第一DSP芯片将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。借此，本发明能对三路高清视频信号进行采集，稳定性较好，更加适用于视频采集源较少的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及视频采集领域，具体涉及一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机。
背景技术
随着视音频多媒体行业的发展，视音频等多媒体应用在不同行业都有丰富的应用模式，如会议室行业的视频会议应用，教育行业的远程视频教学应用等都是非常典型的应用模式。与此时同随着视频硬件技术的发展多媒体行业对视频清晰度提出更高的要求，720P60Hz,1080P60Hz等高清视频信号源越来越普及，如何对高清视频信号进行采集与存储给录播系统带来机遇与挑战。
目前，应用在课堂以及会议室场景中录播系统，通常需要采集三路视频信号：主讲者或教师的视频信号，听讲者或学生的视频信号以及主讲者PPT的视频信号。
现有录播系统通常采用以下三种结构：
一、视音频编码器+录播服务器的分布式架构，这种架构具有以下缺点：对视音频编码器和录播服务器的技术性能提出较高要求，由于采用独立编码器方案，需要通过网络将编码后的视音频数据传送至服务器端，受网络带宽的影响和网络稳定性影响。另一方面在视频采集源较少的应用场景下，仍需配备一台服务器，造成资源浪费。
二、工控机+采集卡架构，采集卡通常只负责将视音频信号进行采集，在工控机端再进行图像的压缩编码存储。这种架构具有以下缺点：采用插卡结构，若采集卡插入不不正确，连接不稳固将影响系统稳定性；每一路的视频信号采集均需要一张单独的采集卡，若其中一张采集卡出现问题，则影响整个系统；工控机采用windows系统，其网络安全性较差；并且工控机需要工控板，导致系统功耗大。
三、嵌入式录播一体机架构，该录播一体机内部包括一块高性能DSP芯片完成多路视频的采集，但由于现有高性能DSP芯片仅能完成对两路高清视频（1080P60Hz）的采集，而在课堂以及会议室的录播应用场景中，需要对3路高清视频进行采集，现有方法通常需要对高清视频进行降帧或者将3路高清视频转换为分辨率较低的视频再进行采集，造成直播信号质量以及录制画面效果较差，不能满足高清录制需求。
发明内容
本发明提供的一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机，其能对三路高清视频信号进行采集，稳定性较好，更加适用于视频采集源较少的应用场景。
为达到以上目的，本发明提供一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机，所述录播一体机包括第一DSP芯片以及第二DSP芯片，
所述第一DSP芯片用于对两路高清视频信号进行压缩编码，
所述第二DSP芯片用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至所述第一DSP芯片，且所述第一DSP芯片将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。
根据本发明的录播一体机，所述第一DSP芯片包括两个网络接口，所述第二DSP芯片包括一个网络接口，
所述第一DSP芯片的一个网络接口与所述第二DSP芯片的网络接口，所述第一DSP芯片的另一个网络接口与所述录播一体机的外部网络接口连接，所述第一DSP芯片将整合后的高清视频信号传输至所述外部网络接口。
与所述第二DSP芯片的通过内部网络接口连接，所述第二DSP芯片通过所述内部网络接口将所述经过压缩编码后的数据发送至所述第一DSP芯片。
根据本发明的录播一体机，所述录播一体机还包括视频输入接口、A/D转换芯片以及FPGA，
所述A/D转换芯片用于接收所述视频输入接口传来的模拟或数字高清视频信号并转换为高清数字信号；
FPGA用于将所述高清数字信号转换为所述第一DSP芯片和第二DSP芯片可采集的标准数字信号，且所述FPGA将所述第一路与第二路标准数字信号发送至所述第一DSP芯片，且所述FPGA将所述第三路标准数字信号发送至所述第二DSP芯片。
根据本发明的录播一体机，所述录播一体机还包括一视频D/A转换芯片以及VGA视频信号输出接口，所述视频D/A转换芯片分别连接所述第一DSP芯片以及VGA视频信号输出接口，所述第一DSP芯片将整合后的视频信号发送至视频D/A转换芯片，所述视频D/A转换芯片对所述视频信号编码后发送至所述VGA视频信号输出接口。
根据本发明的录播一体机，录播一体机还包括液晶显示屏以及控制面板，所述第一DSP芯片通过SPI总线与所述液晶显示屏以及控制面板连接。
根据本发明的录播一体机，所述第一DSP芯片为DM8168芯片或HI3531芯片，所述第二DSP芯片为TMS320DM6467T芯片。
根据本发明的录播一体机，所述录播一体机还包括与所述第一DSP芯片连接的音频编解码器，所述音频编解码器与所述录播一体机的音频接口连接。
根据本发明的录播一体机，所述录播一体机还包括与所述第一DSP芯片连接的硬盘。
根据本发明的录播一体机，所述第一DSP芯片进行整合处理时，根据视频输入信号源是否接入信号自动适应进入图像合成模式，若有仅有一路高清视频信号输入则进行单画面显示输出，若有两路高清视频信号输入则对两路高清视频信号进行两画面合成显示，若有三路高清视频信号输入则对该三路高清视频信号进行三画面合成显示。
本发明录播一体机包括第一DSP芯片以及第二DSP芯片，第一DSP芯片用于对两路高清视频信号进行压缩编码，第二DSP芯片用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至第一DSP芯片，且第一DSP芯片将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。本发明采用第二DSP芯片对一路高清视频进行采集并将压缩后的信号发送到对两路高清视频进行采集的第一DSP芯片，再又第一DSP芯片对三路高清视频进行整合处理，本发明采用嵌入式双硬件平台架构，第一DSP芯片采用高性能的处理芯片，第二DSP芯片采用一般性能的处理芯片，在录播系统的架构上相对于现有的录播系统提高了稳定性及网络安全性，降低了功耗，实现了三路高清视频采集的问题。
优选的是，第一DSP芯片包括两个网络接口，第二DSP芯片包括一个网络接口，第一DSP芯片的一个网络接口与第二DSP芯片的网络接口，第一DSP芯片的另一个网络接口与录播一体机的外部网络接口连接。现有的高性能DSP芯片通常具有两个网络接口，而一般性能的DSP芯片仅具有一个网络接口，本发明将高性能的第一DSP芯片的两个网络接口中的其中一个与第二DSP芯片的网络接口连接，另外一个网络接口作为录播系统对外的网络接口，即能使第二DSP芯片能将数据高速传输到第一DSP芯片，又能使录播一体机向外提供网络直播的功能，并且第一DSP芯片与第二DSP芯片之间数据传输不占用录播一体机的外部网络带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机100，其录播一体机包括第一DSP芯片101和第二DSP芯片102。第一DSP芯片101用于对两路高清视频信号进行压缩编码，第二DSP芯片102用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至第一DSP芯片101，且第一DSP芯片101将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。在本发明中，第一DSP芯片101还负责录播系统的控制功能、记录与传输功能。
第一DSP芯片101选用高性能DSP芯片，例如德州仪器的DM8168芯片、海思公司的HI3531芯片，第一DSP芯片101负责处理两路高清视频信号，输入视频分辨率支持视频信号支持1080P60Hz，DVI信号最高支持1920×1080×60Hz，VGA信号最高支持1600×1200×60Hz，SD信号等任意视频信号。第二DSP芯片102选用一般性能的DSP芯片，例如TMS320DM6467T芯片，负责处理一路视频信号，输入视频分辨率支持：视频信号支持1080P60Hz，DVI信号最高支持1920*1080*60Hz，VGA信号最高支持1600*1200*60Hz。第二DSP芯片102通过内部网口将编码后的H.264视频压缩数据传输至第一DSP芯片101进行图像数据合成处理，并由第一DSP芯片101对合成的视音频数据进行本地写硬盘存储，第一DSP芯片101的一个网络接口提供网络传输功能将合成后的视音频数据发送至远端。
第一DSP芯片101包括两个网络接口，第二DSP芯片102包括一个网络接口，第一DSP芯片101的一个网络接口与第二DSP芯片102的网络接口，第一DSP芯片101的另一个网络接口与录播一体机的外部网络接口连接，第一DSP芯片101将整合后的高清视频信号传输至外部网络接口。现有的高性能DSP芯片通常具有两个网络接口，例如前述的德州仪器DM8168芯片、海思HI3531芯片；而一般性能的DSP芯片仅具有一个网络接口，本发明将高性能的第一DSP芯片101的两个网络接口中的其中一个与第二DSP芯片102的网络接口连接，另外一个网络接口作为录播系统对外的网络接口，即能使第二DSP芯片102能将数据高速传输到第一DSP芯片101，又能使录播一体机100向外提供网络直播的功能，实现了录播一体机100的网络传输功能，并且第一DSP芯片101与第二DSP芯片102之间数据传输不占用录播一体机100的外部网络带宽。
第一DSP芯片101进行整合处理时，根据视频输入信号源是否接入信号自动适应进入图像合成模式，若有仅有一路高清视频信号输入则进行单画面显示输出，若有两路高清视频信号输入则对两路高清视频信号进行两画面合成显示，若有三路高清视频信号输入则对该三路高清视频信号进行三画面合成显示。在录播系统中，进行画面录制以及直播时，录播一体机对外传输或录制的信号为一路视频信号，因此需要由高性能的第一DSP芯片101将两路或三路高清视频信号进行画面合成，最终输出一路视频信号。该图像合成方法不是本发明的重点，可采用现有技术中的图像合成机制，在此不详细描述。
本发明采用嵌入式双硬件平台架构，第一DSP芯片101采用高性能的处理芯片，第二DSP芯片102采用一般性能的处理芯片，在录播系统的架构上相对于现有的录播系统提高了稳定性及网络安全性，降低了功耗，实现了三路高清视频采集的问题。
优选的是，本发明的录播一体机100还包括：视频输入接口103、A/D转换芯片104、FPGA105、视频D/A转换芯片106、VGA视频信号输出接口107、音频编解码器108、音频接口109、硬盘110、液晶显示屏111以及控制面板112。
其中，由于需要对三路高清视频进行采集，因此需要设置3个A/D转换芯片104以及至少三个视频输入接口103。A/D转换芯片104用于接收视频输入接口103传来的模拟或数字高清视频信号并转换为高清数字信号，并将该高清数字信号发送至FPGA105；FPGA105用于将高清数字信号转换为第一DSP芯片101和第二DSP芯片102的VP口可采集的标准数字信号，且FPGA105将标准数字信号发送至第一DSP芯片101和第二DSP芯片102，再由第一DSP芯片101和第二DSP芯片102对该标准数字信号进行H.264编码压缩。具体的，FPGA105接收到3个A/D转换芯片104传来的3路高清数字信号，转换为标准数字信号后，将其中第一路以及第二路发送至第一DSP芯片101，第三路发送至第二DSP芯片102。
视频D/A转换芯片106分别连接第一DSP芯片101以及VGA视频信号输出接口107，第一DSP芯片101将整合后的视频信号发送至视频D/A转换芯片106，视频D/A转换芯片106对视频信号编码后发送至VGA视频信号输出接口107进行本地视频回显。从而录播一体机100可通过该VGA视频信号输出接口107连接一显示器，实现在本地监控、观看直播或录制的视频。
音频编解码器108与第一DSP芯片101以及与录播一体机100的音频接口109连接。从而实现录播一体机100的音频录制、音频本地输出功能。
硬盘110与第一DSP芯片101连接，第一DSP芯片101将三路视频信号进行整合处理后，存储至硬盘110，实现录播一体机的录制存储功能。
液晶显示屏111以及控制面板112通过SPI总线与第一DSP芯片101连接，液晶显示屏111主要用于显示录播一体机100的状态信息，控制面板112用于向用户提供控制功能。
在本发明录播系统一种具体实施例中，录播一体机100包括DM6467T单板以及前面板，DM6467T单板上DSP处理芯片：DM8168芯片和TMS320DM6467T芯片，DM8168芯片负责两路高清视频的编码压缩以及录播系统的控制功能、记录与传输功能，TMS320DM6467T芯片负责一路高清视频的编码压缩，DM8168芯片和TMS320DM6467T芯片之间EHT接口网络连接，TMS320DM6467T芯片的“GMII接口”通过“Broadcom公司”的全双功网络PHY接口芯片BCM5481实现系统10M/100M/1000M网络自适应通讯,通过“ERNI”插座与DM8168芯片进行数据交互。
DM6467T单板包括三个视频输入接口DVI-IN1、DVI-IN2和DVI-IN3，包括三个A/D转换芯片ADV7441A，由三个视频输入接口输入的高清模拟视频信号分别由一个A/D转换芯片进行模数转换，然后三路高清视频信号再进入FPGA进行格式转换以便DM8168芯片和TMS320DM6467T芯片的VP口进行采集，FPGA将其中两路高清视频信号发送至DM8168芯片，将其中一路高清视频信号发送至TMS320DM6467T芯片，DM8168芯片对FPGA发来的两路高清视频信号进行H.264编码压缩，TMS320DM6467T芯片对FPGA发来的一路高清视频信号进行H.264编码压缩，TMS320DM6467T芯片将高清视频信号进行压缩后通过EHT接口传输到DM8168芯片，由DM8168芯片完成3路高清视频的整合处理。
DM8168芯片通过包括两个网络接口，一个用于与TMS320DM6467T芯片连接，另一个连接至DM6467T单板的外部网络接口。DM8168芯片通过编码芯片VIDEO ENCODER THS8200与DM6467T单板的VGA输出接口连接，实现录播系统的本地回显功能，并且DM8168芯片通过音频编解码芯片AUDIO CODEC WM8960与DM6467T单板上的音频输入输出接口连接，实现录播系统的音频输入、录制以及本地输出功能。DM8168芯片通过SATA接口与本地硬盘连接，实现录播一体机的存储功能。DM8168芯片还通过SPI总线与前面板的液晶显示器以及控制面板连接，以实现录播一体机的状态显示及控制功能。
DM8168芯片的USB0数据信号通过USB接口与外部USB存储设备进行数据交互。当接入USB存储设备后，点击“DOWNLOAD”功能按键后，选定文件导出。同时该USB接口支持录播文件直接存储至外部USB设备。
综上所述，本发明录播一体机包括第一DSP芯片以及第二DSP芯片，第一DSP芯片用于对两路高清视频信号进行压缩编码，第二DSP芯片用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至第一DSP芯片，且第一DSP芯片将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。本发明采用第二DSP芯片对一路高清视频进行采集并将压缩后的信号发送到对两路高清视频进行采集的第一DSP芯片，再又第一DSP芯片对三路高清视频进行整合处理，本发明采用嵌入式双硬件平台架构，第一DSP芯片采用高性能的处理芯片，第二DSP芯片采用一般性能的处理芯片，在录播系统的架构上相对于现有的录播系统提高了稳定性及网络安全性，降低了功耗，实现了三路高清视频采集的问题。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种基于嵌入式混合硬件架构的录播一体机，其特征在于，所述录播一体机包括第一DSP芯片以及第二DSP芯片，
所述第一DSP芯片用于对两路高清视频信号进行压缩编码，
所述第二DSP芯片用于对一路高清视频信号进行压缩编码并将压缩编码后的数据发送至所述第一DSP芯片，且所述第一DSP芯片将经过压缩编码后的三路高清视频信号进行整合处理。
2.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述第一DSP芯片包括两个网络接口，所述第二DSP芯片包括一个网络接口，
所述第一DSP芯片的一个网络接口与所述第二DSP芯片的网络接口，所述第一DSP芯片的另一个网络接口与所述录播一体机的外部网络接口连接，所述第一DSP芯片将整合后的高清视频信号传输至所述外部网络接口。
与所述第二DSP芯片的通过内部网络接口连接，所述第二DSP芯片通过所述内部网络接口将所述经过压缩编码后的数据发送至所述第一DSP芯片。
3.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述录播一体机还包括视频输入接口、A/D转换芯片以及FPGA，
所述A/D转换芯片用于接收所述视频输入接口传来的模拟或数字高清视频信号并转换为高清数字信号；
FPGA用于将所述高清数字信号转换为所述第一DSP芯片和第二DSP芯片可采集的标准数字信号，且所述FPGA将所述第一路与第二路标准数字信号发送至所述第一DSP芯片，且所述FPGA将所述第三路标准数字信号发送至所述第二DSP芯片。
4.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述录播一体机还包括一视频D/A转换芯片以及VGA视频信号输出接口，所述视频D/A转换芯片分别连接所述第一DSP芯片以及VGA视频信号输出接口，所述第一DSP芯片将整合后的视频信号发送至视频D/A转换芯片，所述视频D/A转换芯片对所述视频信号编码后发送至所述VGA视频信号输出接口。
5.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，录播一体机还包括液晶显示屏以及控制面板，所述第一DSP芯片通过SPI总线与所述液晶显示屏以及控制面板连接。
6.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述第一DSP芯片为DM8168芯片或HI3531芯片，所述第二DSP芯片为TMS320DM6467T芯片。
7.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述录播一体机还包括与所述第一DSP芯片连接的音频编解码器，所述音频编解码器与所述录播一体机的音频接口连接。
8.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述录播一体机还包括与所述第一DSP芯片连接的硬盘。
9.根据权利要求1所述的录播一体机，其特征在于，所述第一DSP芯片进行整合处理时，根据视频输入信号源是否接入信号自动适应进入图像合成模式，若有仅有一路高清视频信号输入则进行单画面显示输出，若有两路高清视频信号输入则对两路高清视频信号进行两画面合成显示，若有三路高清视频信号输入则对该三路高清视频信号进行三画面合成显示。
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