CN107567710A - 用于处理视频数据的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于输出视频数据的视频处理器卡，该视频处理器卡被布置用于插入到视频媒体服务器中并且与视频媒体服务器的输出端通信，该卡包括：输入端，用于接收来自视频媒体服务器的输出端的处于第一视频分辨率的第一视频数据流；处理器，被布置为将处于第一分辨率的所接收的第一视频数据流解复用为多个第二视频数据流，每个第二视频数据流处于第二视频分辨率；以及多个视频输出端；每个视频输出端被布置为输出多个第二视频数据流中的一个，其中第一视频分辨率处于比第二视频分辨率更高的视频分辨率。

Description

用于处理视频数据的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于处理视频数据的系统和方法。具体地，本发明涉及经由能够支持相对更高分辨率的视频信号的传输的基础设施传输多个较低分辨率的视频信号。
背景
虽然当前的HD视频标准(1920×1080像素)依然普遍，但是近些年来，4K视频标准(高达4096×2160像素)已经开始流行。最新一代的媒体服务器包含能够输出多个4K视频流的现代图形处理器单元(GPU)。虽然新一代的监控器和投影仪愈发能够显示4K视频，并且近几年在传统视频流网站(例如，YouTube、Vimeo和Netflix)中已经增加了对4K视频的摄取，但在视频和媒体行业中的主导标准保留了当前的HD视频标准。具体地，行业中的许多专业用户还没有产生将他们的HD输出系统(例如，显示器和投影仪)替换为能够支持4K视频标准的那些输出系统的花费。
需要注意，虽然行业保留了许多HD投影和信号传输/切换装置，但是这并不是因为4K天生难以传输，而是由于已经提上日程的大量投资。
在未来几年中，4K视频标准将很可能经历大幅增加的流行度，并且对于消费者和对于视频行业总的来说升级他们的系统以便兼容4K视频将变得必要。在从HD到4K的迁移中，他们将需要再投资媒体服务器/播放器。
但是，与此同时，存在与视频行业中的4K标准的实现相关联的问题，特别是与使用传统装置在长距离(多于2-3m)上传输4K视频信号相关联的难点有关的问题。因此，尽管承诺了与传统HD视频相比更高的分辨率，但是4K视频在整个视频行业中并没有被容易地接纳。
许多用户因此已经保留了他们的HD兼容系统，并且还未投资4K兼容技术；4K系统不是必须反兼容的并且并非易于支持经由许多用户已经拥有的传统硬件来传输和显示较低分辨率HD信号。
但是，从长远来看，HD兼容系统的保留可能不是特别划算。此外，一些用户可能实际上最终进行两次支付，首先投资于最新的HD兼容系统，并且然后在几年内当4K标准变得更加广泛使用时，用户将需要将他们的HD系统升级为4K兼容系统。
虽然当前的HD视频标准(1920×1080像素)依然普遍，但是近些年来，4K视频标准(高达4096×2160像素)已经开始流行。最新一代的媒体服务器包含能够输出多个4K视频流的现代图形处理器单元(GPU)。虽然新一代的监控器和投影仪愈发能够显示4K视频，并且近几年在传统视频流网站(例如，YouTube、Vimeo和Netflix)中已经增加了对4K视频的摄取，但在视频和媒体行业中的主导标准保留了当前的HD视频标准。具体地，行业中的许多专业用户还没有产生将他们的HD输出系统(例如，显示器和投影仪)替换为能够支持4K视频标准的那些输出系统的花费。
因此，存在构建到媒体服务器中的GPU的能力(支持4K)和下游视频分配和投影系统(支持HD)之间的不匹配。这导致无法充分利用GPU的能力，其中其支持4K的输出中的每一个仅服务于HD分辨率，其实际能力的四分之一。
由于GPU行业和视频直播行业以不同的时间表发展，因此随着GPU行业渐渐变为8K分辨率，而视频行业渐渐变为4K，这种不匹配预期还会继续。
出于这个原因，行业已经产生了被设计为在GPU的4K输出能力以及行业保留的HD信号分配和显示装备之间协调地工作的技术。
这种技术通常被实现为独立的处理设备，其接收来自GPU的高分辨率视频流，并且将其分割成多个较低分辨率的流以用于传输到视频设备。
但是，这在成本、复杂性、装备体积、可靠性、建立时间和管理开销方面产生了对于该装备的操作者的极大负担。
针对此背景设计了本发明。
发明概述
根据本发明的方面，提供了一种用于输出视频数据的视频处理器卡，该视频处理器卡被布置用于插入到视频媒体服务器中并且与视频媒体服务器的输出端通信，该卡包括：输入端，其用于接收来自视频媒体服务器的输出端的处于第一视频分辨率的第一视频数据流；处理器，其被布置为将处于第一分辨率的所接收的第一视频数据流解复用为多个第二视频数据流，每个第二视频数据流处于第二视频分辨率；以及多个视频输出端，每个视频输出端被布置为输出多个第二视频数据流中的一个，其中第一视频分辨率处于比第二视频分辨率更高的视频分辨率处。
应注意，多个第二视频数据流可对应于数量m，以及多个视频输出端可对应于另一数量n，其中n大于或等于m。换言之，在第二视频数据流和视频输出端之间不需要存在一对一的对应性，并且可能存在比第二视频数据流更多的视频输出端。
有利地，如上所描述的视频处理器卡提供了将单个高分辨率输入视频数据流解复用为多个低分辨率输出视频数据流的能力，该多个低分辨率输出视频数据流随后能够被输出到投影仪以用于公开展示。当在媒体服务器中使用时，视频处理器卡确保媒体服务器的输出端与信号传输或投影装备的能力兼容。例如，这在媒体服务器能够处理4K分辨率视频数据而信号传输装备仅能够传输HD分辨率视频数据的情况中是有用的。
此外，视频处理器卡消除对于将初始视频数据流解复用为用于输出的必要形式的媒体服务器本身的需求。当输入或输出视频数据流的性质改变时，由于只有视频处理器卡将需要被替换或升级，而不是需要替换或升级整个媒体服务器，因此其更便宜且更易于调整结合了以上的视频处理器卡的系统。
可选地，视频处理器卡是视频格式转换卡。这确保了视频处理器卡能够将输入视频数据流的视频格式转换为用户需要的输出格式。
可选地，处于第一视频分辨率的第一视频数据流包括交错在一起的多个第二视频数据流。
在以上情况中有利的是，输入到视频处理器卡的第一视频数据流已经包括需要被输出的第二视频数据流。由于对于输出所需要的全部数据已经呈现，因此这意味着视频处理器卡不需要具备对输入视频数据流执行复杂处理的能力。因此视频处理器卡制造简单且便宜。
可选地，第一和第二视频数据流包括像素数据。第一视频数据流中的连续像素可包括来自多个第二视频数据流中的不同的视频数据流的像素数据。处理器可被布置为解复用所接收的第一视频数据流，使得与多个第二视频数据流中的一个有关的像素数据被发送到多个视频输出端中的一个。
以上配置具有以最佳方式定序输入视频数据流中的像素以用于容易解复用为多个输出数据流的优点。具体地，在输入流的连续像素包括意图用于不同输出数据流的像素数据的情况下，所接收的像素可以经由多个视频输出端中的一个立即被输出。这种配置消除了对于处理或存储输入数据中的任一个的需求，并且由此允许同时输出多个数据流而不需要读取和缓存完整帧的延迟时期。这在需要实时更新或输出的情境中特别有利。
可选地，第一视频分辨率是4K分辨率，而第二视频分辨率是HD分辨率。作为选择，第一视频分辨率可以是8K分辨率，而第二视频分辨率可以是4K分辨率。
有利地，视频处理器卡的以上配置提供了处理在视频服务器和其他信号发生装备的能力与投影和单个传输装备的能力之间的不兼容性的灵活性。在来自媒体服务器的4K分辨率输入数据和HD信号传输装备的输出之间的当前的不兼容性通过将视频数据从4K转换到HD分辨率的视频处理器卡得到解决。在未来，当媒体服务器生成更高的分辨率视频数据(例如，8K分辨率)，而信号传输装备仅保持能够处理较低分辨率数据(例如，4K分辨率)时，仅升级将8K分辨率数据转换为4K分辨率数据的视频处理器卡能力将解决不兼容性，而无须升级整个媒体服务器或全部的信号传输装备。
可选地，视频处理器卡包括用于将第二视频数据流编码为特定视频格式的编码器。特定视频格式可以是DVI或3G-SDI。
结合了视频格式编码器的视频处理器卡的以上配置在其中视频处理器卡可能需要以许多不同格式(每个具有不同的需求)输出视频数据的情况下是有用的。
根据本发明的另一方面，提供了用于生成处于第一视频分辨率的第一视频数据流和将视频数据输出到视频显示设备的媒体服务器，该媒体服务器包括：输入端，其用于接收处于源视频分辨率的多个源视频数据流；视频处理器卡槽，其用于接收可移除的视频处理器卡；处理器，其被布置成使在输入端处接收的第二视频数据流的像素交错，以便生成第一视频数据流；输出端，其被布置成将第一视频数据流输出到视频处理器卡槽。
在以上配置中有利的是，媒体服务器使来自多个视频数据流(其每个意图分别从视频处理器卡中输出)的像素数据交错，并且将得到的视频数据流传递到视频处理器卡。这意味着多个输出视频数据流的像素数据以最优的顺序(特别地，以其中每个像素将需要被读取且输出到信号传输装备的顺序)向视频处理器卡呈现。因此，视频处理器卡的处理能力和储存能力可由于在数据被解复用和输出用于信号传输之前不需要缓存或处理输入数据中的任一个而被降低。这使得视频处理器卡更便宜且更容易制造和替换。
可选地，媒体服务器包括处于第二视频分辨率的第二视频数据流。
有利地，具有以上配置的媒体服务器将能够操纵对额外视频数据流的处理。特别地，第二视频数据流可包括(处于特定源视频分辨率的)源视频，其在经由视频处理器卡被输出之前被提供到媒体服务器(或通过媒体服务器生成)以用于后续处理。例如，这在其中处于非常高分辨率(高于4K分辨率)的特定源视频数据流可由媒体服务器接收的情况下将是有用的，意图是源视频帧的不同区域将被渲染为分开的4K或HD分辨率的视频数据流。
媒体服务器的视频处理器卡槽可包括视频处理器卡，使得媒体处理器卡输出处于第二视频分辨率的多个第二视频数据流。
以上配置有利地结合了视频处理器卡和媒体服务器的功能，允许通过媒体服务器处理的数据解复用为初始数据流的不同分辨率的多个输出视频数据流，用于与信号传输和/或投影装备的兼容性。
可选地，媒体服务器的视频处理器卡槽包括直通(pass-through)视频处理器卡，该直通视频处理器卡被布置为在视频处理器卡的输入端处接收第一视频数据流，并且将第一视频数据流传递到视频处理器卡的输出端。
视频处理器卡与直通功能的结合允许视频处理器卡仅将(从媒体服务器接收的)输入视频数据流直接传递到输出端，而不需要执行任何解复用。这在其中媒体服务器和信号传输和/或投影装备的能力之间不存在不匹配的情况下是有利的。例如，当信号传输装备已经被升级来处理4K分辨率视频数据，并且对于将4K视频数据分为多个HD视频流以用于传输和投影目的不再有任何需要。在这种情况下，媒体服务器自身不需要被升级，全部所需的是交换解复用视频处理器卡以用于直通视频卡，这是更加便宜且容易的解决方案。
可选地，媒体服务器包括至少两个视频处理器卡槽。处理器可被布置为生成至少两个第一视频数据流，每个第一视频数据流被发送到不同的视频处理器卡槽。
有利地，以上配置中的媒体服务器能够处理多个输入视频数据流(例如，至少两个4K分辨率视频数据流)，并且能够将每个输入流传递到不同的视频处理器卡用于同步输出。这有效地增加了可以从单个媒体服务器输出的视频数据流的数量，而无需对媒体服务器自身的功能或配置进行任何重大改变。
一种输出视频数据的方法，该方法包括：在输入端处接收来自视频媒体服务器的输出端的处于第一视频分辨率的第一视频数据流；将第一视频数据流解复用为多个第二视频数据流，每个第二视频数据流处于第二视频分辨率；以及从多个视频输出端输出视频数据，每个视频输出端被布置为输出多个第二视频数据流中的一个，其中第一视频分辨率处于比第二视频分辨率更高的视频分辨率。
一种用于携带计算机可读代码的媒介，该计算机可读代码用于控制计算设备以执行上述方法。
一种生成处于第一视频分辨率的第一视频数据流且将视频输出到视频显示设备的方法，该方法包括：在输入端处接收处于源视频分辨率的多个源视频数据流；将源视频数据流的像素交错以便生成第一视频数据流；以及将第一视频数据流输出到用于接收可移除的视频处理器卡的视频处理器卡槽。
一种用于携带计算机可读代码的媒介，该计算机可读代码用于控制计算机设备以执行上述方法。
在本申请的范围内，其明确目的在于，在先前段落中、在权利要求中和/或在以下描述和附图中以及在其单独的特征中陈述的各个方面、实施例、示例和可选方案可以独立地或以任何组合采用。也即，全部实施例和/或任一实施例的特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不相容。申请人保留改变任一原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以从属于和/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初并非以该方式要求保护。
附图简述
以下参考所附附图描述了本发明的优选实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的执行视频数据的处理和传输的视频数据处理系统的环境的示意性框图；
图2是示出图1的媒体服务器的部件的细节的示意性框图；
图3是示出结合到图2的媒体服务器中的VFC卡的部件的细节的示意性框图；
图4是包括图2的系统实施例中的视频数据的处理和传输的高水平过程的流程图；
图5是在图2的媒体服务器内包括的计算机内的视频数据的处理和传输的过程的流程图；
图6是示出根据图2的系统实施例中执行的过程的方法的框图，通过该方法将多个低分辨率视频数据流多路复用为单个较高分辨率的输出视频数据流；
图7是在图3的VFC卡内的视频数据的处理和传输的过程的流程图；以及
图8是示出根据图2的系统实施例中执行的过程的方法的框图，根据该方法将图6中生成的单个高分辨率视频数据流解复用为多个低分辨率视频数据流。
本文展示的附图示出了本发明的实施例，但不应被视为对本发明的范围的限制。在适当的情况下，相似的参考数字将在不同的附图中使用以关联所示实施例的相同结构特征。
详细描述
图1示出了根据本发明的第一实施例的用于处理和传输视频数据流的视频数据处理系统。
视频数据处理系统1包括媒体服务器4，其用于处理视频数据流且向视频投影仪6的远程用户提供视频数据流，以用于在一个或更多个远程显示屏幕8上显示或显示到显示设备7(诸如，等离子显示器)。使用网络10来执行媒体服务器4和一个或更多个视频投影仪6之间的交互。在特定实施例中，来自媒体服务器4的视频信号通过视频链路(DVI或SDI)被传输到一个或更多个视频投影仪6。网络10可包括无线或有线连接装置、数据传送网络、视频传送网络、视频分配系统或其任意组合。
在一些实施例中，视频数据流可通过图像/视频记录器12被初始提供到媒体服务器4。例如，在其中现场事件被记录且经由网络10被流式传送到媒体服务器4以用于后处理和随后重新显示的情况下。其他实施例也被设想，其中视频数据流通过单独的图像/视频源14创建，并且经由网络10被提供到媒体服务器4。例如，视频数据流通过运行创作和后期制作工具的计算机来创建并且经由网络10被提供到媒体服务器4。作为选择，这样的实施例可以在其中预先记录的事件被投影到远程显示屏幕8上(伴随现场事件)的情况下被应用。在其他实施例中，媒体服务器4可以使用其内置图形处理能力(未示出)生成视频数据本身。
将认识到，视频流产生的以上实施例的组合还可以根据终端用户的需求使用以上系统的部件中的一些或全部来实现，并且这些实施例被视为落入本发明的实施例的范围内。
图2示出了根据本发明的实施例的被包括在媒体服务器4内的主要部件，以及通过其视频数据流从媒体服务器传输到网络的机制。
在该附图所示的特定实施例中，十六个(即，四组四个)初始低分辨率(HD)视频数据流在媒体服务器4中被处理并且被多路复用(被组合)以产生四个更高分辨率(4K)视频数据流，其随后被解复用(分离)从而以与经由网络10传输且在远程显示屏幕8、8a上显示的兼容的格式输出原始十六个低分辨率视频数据流。
应注意，这里描述的布置(采用16个HD输入视频数据流来生成4个4K输出视频数据流)是可使用图2的系统实施例来采用的布置的一个示例，并且具有不同数量和类型的输入和输出视频数据流的媒体服务器系统的其他配置也将是可能的。
媒体服务器4包括与四个视频处理器卡/VFC(视频格式转换)卡22a、22b、22c、22d有效通信的计算机20。以下将参考图3提供包括VFC卡的部件的具体分析(breakdown)。注意，在可选实施例中，计算机20可以与一个或更多个视频处理器卡/VFC卡有效通信。
计算机20包括主板24，该主板24本身包括具有处理器26、SSD(固态硬盘)28和RAM(随机存取存储器)部件30的标准计算机的部件。这些部件可用于视频数据流的产生和储存，用于其中媒体服务器4生成视频数据流本身并且将其存储在SSD 28的实施例中。在其中媒体服务器4接收来自图像/视频记录器12或图像/视频源14的视频数据流的其他实施例中，该媒体服务器还包括信号接收器31，其接收数据并将其传输到主板24以用于初始处理和/或使用SSD 28或RAM 30储存。
计算机20还包括GPU(图形处理单元)32和背板部件34。GPU 32的主要功能是操纵从主板24接收的输入视频数据流并产生适用于输出到各个显示屏幕8、8a的视频数据流。GPU 32的重要部件是交错着色器(interleave shader)36，其对于每一组的4×HD视频数据流使HD视频流的像素交错以产生随后被输出到背板部件34的单个4K视频数据流。由于在图2所示的实施例中存在16个输入HD视频流(四组的4×HD流)，因此从交错着色器36到背板部件34的输出是4个分离的4K视频数据流。背板部件34对这些4K视频流执行行重新驱动(linere-driving)以防止信号退化，并且随后向单独的VFC卡22a-d传输每个4K视频流。每个VFC卡22a-d将输入4K视频流分为四个较低分辨率的HD视频流，并且随后将它们转换为需要的格式(例如，DVI或3G-SDI)以用于输出到网络10。
最后，媒体服务器4包括用于得到来自电源40的电力以便允许媒体服务器工作的电源输入模块38。
在特定实施例中，设想的是VFC卡22a-d将采用被插入媒体服务器的专门设计的接收部分的物理卡的形式。特别地，卡可以被插入到专门设计为接收它们的背板中。卡被设计为易于从媒体服务器中移除，使得它们可以被移除并且在需要的情况下与具有不同视频格式转换能力的其他VFC卡互换。
因此，能够通过互换VFC卡而非常容易的改变输出视频的格式，这是本发明的实施例的优点。
应该注意，图2所示的VFC卡的数量不旨在进行限制。根据终端用户的需求以及由此的需要通过媒体服务器系统来处理和传输的视频数据的量，可以存在最少一个VFC卡，或者可以物理上定位在媒体服务器内而不会过度损害其功能的尽可能多的卡。
可选实施例已经被设想用于未来使用，当在行业标准已经赶上硬件能力并且4K流可以经由网络10直接被传输时。在这样的实施例中，将输入4K流分为多个HD流的VFC卡22a-22d将由用作对于4K流的“直通”的VFC卡替代。因此，媒体服务器4不会将输入4K视频流分为多个HD视频流，而是仅提供通过其4K流可以被编码为终端用户所需格式且随后将4K视频流输出到网络10的装置。
因此，本发明的实施例具有灵活性的优点，因为它们具有以仅仅微小的修改来适应不断变化的行业需求的能力。其他当前系统将需要改变整个媒体服务器以便适应变化的行业需要。
现在参考图3提供了VFC卡22a(图2中示出)中的一个的部件的具体分析。
VFC卡22a包括信号接收器50、FPGA(现场可编程门阵列)52、多个视频输出端54a、54b、54c、54d、以及(可选地)一个或更多个状态指示器56。这些状态指示器可采用LED型指示器的形式，并且可以通过例如根据VFC卡当前是否向网络10输出数据而改变颜色来提供指示VFC卡系统的状态的信息。
FPGA52还包括与多个编码器块60a、60b、60c、60d有效通信的分路器(重定格式器)58，该多个编码器块操作地连接到多个视频输出端54a、54b、54c、54d。FPGA 52还包括连接到FGPA 52的全部其他部件(例如，存储器64)或控制其的处理器62，执行用于VFC卡22a的设置、同步和反馈任务。
信号接收器50接收从背板部件34传输的输入4K视频数据流、解析数据流以及然后将其传输到FPGA 52。这个4K视频流由分路器58接收，并且解复用以产生4个较低分辨率HD视频流。这个HD视频流随后被传递到多个编码器块60a、60b、60c、60d中的一个，其将视频流编码为所需的输出格式(例如，DVI或3G-SDI)。所得的视频流然后经由多个视频输出端54a-d中的一个输出到网络10。
图4的流程图示出了一般过程，通过该一般过程输入HD视频流通过图2所示的媒体服务器系统实施例的组成部件来处理和传输。这个过程将参考图5-8进行更具体的描述。
出于清楚的目的，将参考单个VFC卡22a来描述随后的过程，其中来自主板24的初始输入包括4个HD视频流，其将被组合为单个4K视频流，并且随后被分为从VFC卡22a输出的四个HD视频流。但是，应改注意，这个过程可以通过在图2的系统实施例中示出的其他三个VFC卡22b、22c、22d来反映，使得来自媒体服务器系统的最终输出作为整体是16个HD视频流。
过程200在步骤205处开始，其中计算机20从主板24中检索多个HD视频流，其通过计算机本身生成，或者经由网络10从图像/视频记录器12或其他源14得到。
HD视频流然后被传送到GPU 32的交错着色器36，其在步骤210处将每个HD流分为其组成像素，并且在步骤215处将这些像素交错以生成单个4K视频流。其然后在步骤220中从GPU交错着色器36通过背板部件34传输到VFC卡22a。
在VFC卡22a中，4K视频流在步骤225中通过分路器58解复用，使得4K流中的连续像素被读取并且依次被分配到可选的视频输出端54a-d。换言之，流中的第一像素被分配到第一视频输出端54a，第二像素被分配到第二视频输出端54b，以此类推，直到整个流都被处理为止。在步骤230中，视频输出端54a-d中的每一个经由网络10将它们的相应HD输出传输到投影仪6、6a以用于在远程显示屏幕8、8a上显示。
图5的流程图更清楚地示出了用于在本发明的其中4个输入HD视频数据流被交错以形成单个输出4K视频数据流的这些实施例中，在计算机20内操纵和传输视频数据流的过程的步骤。
过程300于步骤305开始，其中计算机主板24将初始HD视频数据流传输到GPU 32。如参考图2所描述的，这些初始HD视频流可通过计算机主板24本身生成；它们可以可选地或另外地使用计算机20中的信号接收器31经由网络10从其他源接收，并且可检索地存储在主板24的存储器部件28、32中。不管输入视频数据流如何通过主板24得到，它们在步骤305处也全部传输到GPU 32，从而传输到GPU交错着色器36。
在步骤310中，GPU交错着色器36分析输入HD视频数据流，以便确定每个视频流的某些重要性质。例如，这些性质能够包括视频流的大小和分辨率。
一旦在继续进行过程之前已经确定了输入视频数据流的相关性质，GPU交错着色器36可以将HD视频数据流中的每一个分配到多个子着色器(未示出)中的与视频数据流的期望输出配置相兼容的至少一个子着色器。例如，特定子着色器可以支持双分离(dual-split)、四分离(quad-split)或者镜像输出布置，并且视频数据流将通过支持期望输出布置的相应子着色器处理。因此，应该理解，对执行本过程中的特定任务的GPU交错着色器36的全部参考可被采用为所分配的执行相同任务的子着色器。
随后，在步骤315处，GPU交错着色器36的相关子着色器依次从每个输入HD视频数据流中读取一个像素，并且根据预先确定的交错规则交错这些像素。图6中示出了交错过程的细节。
当4个输入HD视频数据流360、362、364、366(在附图中分别标记为A、B、C和D，其中每一个包括多个单独的像素)被提供到GPU交错着色器36时过程350开始。来自四个输入流中的每一个的像素通过GPU交错着色器36依次被读取，并且被交错以形成单个输出流370。使用这个方法，流A的第一像素(表示为A0,0)对应于输出流370的第一像素；流B的第一像素(表示为B0,0)对应于输出流370的第二像素；流C的第一像素(表示为C0,0)对应于输出流370的第三像素；流D的第一像素(表示为D0,0)对应于输出流370的第一序列372的第四像素。输入流360、362、364、366的每一个中的第二像素然后以相应的方式来交错，并且所得到的序列374与四个像素的第一序列372相连结。这个过程继续直到来自输入流360、362、364、366的全部像素都已经被交错以产生单个输出流370为止。
应该注意，这个实施例的像素的交错方法和所得的定序优化了像素配置以用于产生将被输出到网络10的DVI格式的视频流。输入像素的其他交错方法和定序可以用于其他视频格式(例如，3G-SDI)。
返回到图6，一旦已经生成交错的输出流370，GPU交错着色器36则在步骤320处确定对于每个输出像素该像素从哪个输入流中得到。一旦此被确定，GPU交错着色器36访问输入视频数据流缓冲器以得到对于该像素的相应颜色，并且将其写入到用于输出流的缓冲器，使得输入视频数据流中的信息在转换到单个输出流时不被丢失。
GPU交错着色器36于是在步骤325处确定输入视频数据流中的每一个的分辨率是否远远小于预先确定的阈值分辨率(例如，在特定实施例中这个阈值分辨率可以是1080像素)。如果在步骤325处确定了全部输入视频数据流的分辨率高于预先确定的阈值，则GPU交错着色器36在步骤330处立即开始确定来自输入视频输入流的全部像素是否已被交错。
可选地，如果在继续进行到步骤330之前确定了输入视频数据流的任一个的分辨率低于该阈值，则GPU交错着色器36在步骤335处在输出视频流中插入空白区或行，使得数据在完全正确的时间处到达VFC卡22a-d。
如果在步骤330处随后确定了并不是全部像素都已经被交错，则GPU交错着色器继续重复315至330，直到确定了已经成功交错了来自输入视频数据流中的每一个的全部像素。一旦此已经发生，GPU交错着色器36在步骤340处向背板部件34输出单个输出4K视频数据流，其通过交错全部四个HD输入视频数据流的像素来产生。
在具有16个输入HD视频数据流的实施例中，四个4K视频数据流通过GPU交错着色器36使用图4和图5的上述过程来生成。这四个4K视频数据流被传输到背板部件34，其执行行重新驱动以确保信号不会退化，并且随后向单独的VFC卡22a-d输出4K视频数据流中的每一个。
图7的流程图更具体地示出了通过VFC卡22a-d中的每一个执行的对输入4K视频数据流的分析和操纵，以便产生4个输出HD视频数据流。
过程400开始于步骤405处，其中VFC卡接收器50解析从背板部件34接收的输入4K视频数据流。输入视频数据流然后被传输到分路器58，其在步骤410处将输入视频数据流的一部分接收到缓冲器中(例如，10行视频数据，其中每行4096个像素)，数据从该缓冲器中被检索以被处理且输出到网络10。
通过初始地将输入视频数据流接收到缓冲器中，分路器产生了小延迟，使得其能够确保在所接收和输出的信号之间的任意时间差能够被处理(取决于可以在任一个时间处在缓冲器内容纳的数据的极限)。这有助于最小化与最终HD视频数据流的输出相关联的任意延迟问题。
在步骤415处，分路器58读取来自缓冲器的视频流数据，并且解复用信号数据流以产生四个HD输出视频数据流，其在步骤420中被发送到编码器块60a-d。
这在图8中被更详细地示出。特别地，来自输入4K视频数据流370的连续像素通过分路器58读取，并且依次发送到单独的编码器块60a-d。换言之，像素A0,0被读取并传递到编码器块60a；像素B0,0被读取并传递到编码器块60b；像素C0,0被读取并传递到编码器块60c；像素D0,0被读取并传递到编码器块60d。以这种方式，在过程350中被提供到GPU交错着色器36的四个单独的HD视频数据流360、362、364、366被重新生成并传递到编码器块60a-d以用于进一步处理。出于完整性，应该注意到，来自块A(即，来自视频数据流360)的全部后续像素将被传递到相同的编码器块60a；来自块B(即，来自视频数据流362)的全部后续像素将被传递到编码器块60b；来自块C(即，来自视频数据流364)的全部后续像素将被传递到编码器块60c；来自块D(即，来自视频数据流366)的全部后续像素将被传递到编码器块60d。
返回图7，一旦通过编码器块60a-d接收到HD视频数据流，它们则在步骤420处被处理且编码到适当的格式中以用于输出到网络10。每个HD视频数据流于是经由单独的视频数据端54a-d被输出到网络10，并且随后被传输到投影仪6以用于在远程显示屏幕8上显示。
当数据已经被输出到网络10时，VFC卡系统处理器62在步骤430处检查在输入4K视频数据流中是否存在任何需要被输出的剩余数据。如果在步骤430处确定仍然存在在输入视频数据流中剩余的数据，则过程的步骤410-430被重复直到在步骤430处返回否定结果。一旦返回否定结果(即，全部的输入视频数据流已经被输出到网络10)，VFC卡22a-d于是能够在步骤435处接收来自背板部件34的其他数据流。
将认识到，本发明的上述实施例具有将与解复用的HD视频数据流相关联的延迟时期降低的优点。
尝试向下沿着单个4K传输管线传输4个HD视频数据流(A、B、C、D)的当前媒体服务器系统将流布置到单个输入4K帧中，包括对应于以顺时针布置为A、B、D、C的四个HD视频数据流的四个子帧。为了解复用单个4K帧以产生原始的四个HD流，这样的系统将执行对在输入HD视频帧中提供的像素的简单的光栅型的读取。因此，为了生成四个HD视频数据流A、B、C、D并且同时输出这些流，系统将需要在接收到来自子帧C和D的任意像素之前接收并处理来自子帧A和B的全部像素。
为了同时输出4个HD视频数据流，当前系统因此将引入用于输出视频数据流的等同于缓存所需的时间的延迟时期。这在许多实例中是不期望的，特别是在其中输出视频数据流被传输到用于在现场事件中在远程显示屏幕上显示的投影仪的情况下，其中实时更新是重要的。
相反地，在本发明的实施例中，由于在背板部件34中执行的交错过程，VFC卡22a-d以在所需的优化顺序预先布置的像素来呈现，使得像素一被接收到，它们就能够用于立即生成四个输出视频数据流，而无须等待缓存完整帧。延迟时间由此被最小化，并且如果需要的话能够被完全移除。
此外，由于不需要在输出之前存储完整帧，因此在本发明的上述实施例中采用的方法降低了系统被实现的存储器需求。
应该注意，上述实施例的系统具有灵活的优点。
当产业能力不足以在网络10内传输4K信号，初始HD视频数据流在计算机20中交错，并且VFC卡22a-d仅解复用所得到的4K视频数据流以产生输出HD视频数据流。但是，当行业能力提高且4K视频数据可以从计算机直接输出到网络10时，全部所需将是用于将本发明的VFC卡22a-d更换为用于输出4K视频数据的仅提供“直通”能力的VFC卡，以及使4K信号能够被输出的正确连接。
在其中VFC卡采用了可插入到媒体服务器系统中的插槽的物理卡形式的实施例中，对于将媒体服务器系统的功能从HD输出到4K输出以及甚至到其他分辨率和视频格式的改变全部所需的是卡的简单更换。例如，已经设想的是在未来，在8K视频数据流(或者甚至更高分辨率的数据流)变得更流行时，系统也可以用于该视频数据流。
可以在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下对以上示例做出许多修改。

Claims (20)

1.一种视频处理器卡，其用于输出视频数据，所述视频处理器卡被布置用于插入到视频媒体服务器中并且与所述视频媒体服务器的输出端通信，所述卡包括：
输入端，所述输入端用于接收来自所述视频媒体服务器的所述输出端的处于第一视频分辨率的第一视频数据流；
处理器，所述处理器被布置为将处于所述第一分辨率的所接收的第一视频数据流解复用为多个第二视频数据流，每个第二视频数据流处于第二视频分辨率；以及
多个视频输出端，每个视频输出端被布置为输出所述多个第二视频数据流中的一个，
其中，所述第一视频分辨率处于比所述第二视频分辨率更高的视频分辨率。
2.根据权利要求1所述的视频处理器卡，其中，所述视频处理器卡是视频格式转换卡。
3.根据权利要求1或2所述的视频处理器卡，其中，处于所述第一视频分辨率的所述第一视频数据流包括交错在一起的所述多个第二视频数据流。
4.根据任一前述权利要求所述的视频处理器卡，其中，所述第一视频数据流和第二视频数据流包括像素数据。
5.根据权利要求4所述的视频处理器卡，其中，所述第一视频数据流中的连续像素包括来自所述多个第二视频数据流中的不同视频数据流的像素数据。
6.根据权利要求4或5所述的视频处理器卡，其中，所述处理器被布置为解复用所接收的第一视频数据流，使得与所述多个第二视频数据流中的一个有关的全部像素数据被发送到所述多个视频输出端中的一个。
7.根据任一前述权利要求所述的视频处理器卡，其中，所述第一视频分辨率是4K分辨率，而所述第二视频分辨率是HD分辨率。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的视频处理器卡，其中，所述第一视频分辨率是8K分辨率，而所述第二视频分辨率是4K分辨率。
9.根据任一前述权利要求所述的视频处理器卡，还包括用于将所述第二视频数据流编码为特定视频格式的编码器。
10.根据权利要求9所述的视频处理器卡，其中，所述特定视频格式是DVI或3G-SDI。
11.一种媒体服务器，其用于生成处于第一视频分辨率的第一视频数据流并且将视频数据输出到视频显示设备，所述媒体服务器包括：
输入端，所述输入端用于接收处于源视频分辨率的多个源视频数据流；
视频处理器卡槽，所述视频处理器卡槽用于接收可移除的视频处理器卡；
处理器，所述处理器被布置为将在所述输入端接收的所述源视频数据流的像素交错以便生成所述第一视频数据流；
输出端，所述输出端被布置为将所述第一视频数据流输出到所述视频处理器卡槽。
12.根据权利要求11所述的媒体服务器，其中，所述源视频数据包括处于第二视频分辨率的第二视频数据流。
13.根据权利要求11或12所述的媒体服务器，其中，所述视频处理器卡槽包括根据权利要求1至10中任一项所述的视频处理器卡，使得所述媒体服务器输出处于所述第二视频分辨率的多个第二视频数据流。
14.根据权利要求11或12所述的媒体服务器，其中，所述视频处理器卡槽包括直通视频处理器卡，所述直通视频处理器卡被布置为在所述视频处理器卡的输入端处接收所述第一视频数据流，并且将所述第一视频数据流直接传递到视频处理器卡的输出端。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的媒体服务器，其中，所述媒体服务器包括至少两个视频处理器卡槽。
16.根据权利要求15所述的媒体服务器，其中，所述处理器被布置为生成至少两个第一视频数据流，每个第一视频数据流被发送到不同的视频处理器卡槽。
17.一种输出视频数据的方法，所述方法包括：
在输入端处接收来自视频媒体服务器的输出端的处于第一视频分辨率的第一视频数据流；
将所述第一视频数据流解复用为多个第二视频数据流，每个第二视频数据流处于第二视频分辨率；以及
从多个视频输出端输出视频数据，每个视频输出端被布置为输出所述多个第二视频数据流中的一个，
其中，所述第一视频分辨率处于比所述第二视频分辨率更高的视频分辨率。
18.一种生成处于第一视频分辨率的第一视频数据流且将视频输出到视频显示设备的方法，所述方法包括：
在输入端处接收处于源视频分辨率的多个源视频数据流；
交错所述源视频数据流的像素，以便生成所述第一视频数据流；以及
将所述第一视频数据流输出到用于接收可移除的视频处理器卡的视频处理器卡槽。
19.一种用于携带计算机可读代码的媒介，所述计算机可读代码用于控制计算设备以执行权利要求17的方法。
20.一种用于携带计算机可读代码的媒介，所述计算机可读代码用于控制计算机设备以执行权利要求18的方法。
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