CN108989849A - 一种dvb-t2+s2电视信号处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种DVB‑T2+S2电视信号处理方法及系统，该系统包括音频缓存器：用于缓存所述数字音频数据；视频缓存器：用于缓存所述数字视频数据；高速闪存：用于储存一个GOP的所有帧的所有像素点数据；视频输出模块：用于播放处理后的视频数据；永久性储存器：用于储存处理后的DVB－T2+S2电视信号。本发明提供的DVB－T2+S2电视信号处理方法及系统，在尽可能保持画质的情况下，对电视信号的视频信号内容进行有损压缩，减少电视信号储存占用空间，提高存储器利用率，具有良好的实用性。

Description

一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统
技术领域
本发明涉及电视广播领域，具体涉及一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统。
背景技术
DVB(Digital Video Broadcasting，数字视频广播)是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。
DVB系统传输方式有如下几种：卫星(DVB-S及DVB-S2)、有线(DVB-C)、地面无线(DVB-T)、手持地面无线(DVB-H)。这些传输方式的主要区别在于使用的调制方式，因为调制方式不同它们应用的频率带宽的要求不同。利用高频载波的DVB-S使用QPSK调制方式，利用低频载波的DVB-C使用QAM-64调制方式，而利用VHF及UHF载波的DVB-T使用COFDM调制。
现在市面上许多机顶盒都集成有DVB-T和DVB-S的解码模块，可以实现DVB-T信号和DVB-S信号的解码还原。
DVB-T和DVB-S信号除了用于电视机播放以外，还有很大一部分用于储存备份。DVB-T和DVB-S自身采用MPEG传输流格式，压缩比例较大，很难通过压缩格式的改变减少DVB-T和DVB-S数据的储存空间。随着电视节目数量的爆炸性增长，现有储存设备很难完全储存DVB信号。
发明内容
针对DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统在电视信号储存上的不足，本发明提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统，对电视信号的视频信号内容进行有损压缩，减少电视信号储存占用空间，提高存储器利用率，具有良好的实用性。
相应的，本发明提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理方法，包括以下步骤：
基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
基于DVB-T2+S2解码模块将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据并分别储存至音频缓存器和视频缓存器中；
基于处理器模块，以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中；
基于所述处理器模块将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块；
调节所述时钟控制信号，直至视频输出模块的输出图像稳定；
基于处理器模块将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中。
所述基于处理器模块，以GOP为单位依次将所述原始视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中包括以下步骤：
基于处理器模块解析所述GOP中的I帧、P帧和B帧，生成所述GOP内所有帧的所有像素点数据并加载至高速闪存中。
所述像素点数据为像素点YCbCr数据。
所述高速闪存中最多只保存一组GOP的像素点数据。
所述基于所述处理器模块将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块包括以下步骤：
每一帧像素点数据占用所述高速闪存x位地址；
基于所述处理器模块将高速闪存中的前x位地址的像素点输出至视频输出模块；
按照预设时钟信号，基于所述处理器模块依次将第(ix+1)～(i+1)x位中的其中n位像素点数据输出至处理器模块，其中，i为正整数且i≥1，n≤x；
所述n位像素点数据外的其余像素点数据，与自身地址减去x位地址后的像素点数据相同。
所述基于处理器模块将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中中包括以下步骤：
基于MPEG标准，所述处理器模块压缩所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据。
所述基于MPEG标准，所述处理器模块压缩所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据包括以下步骤：
基于所述处理器模块将所述视频输出模块的输出图像压缩成多个连续GOP中的I帧、P帧、B帧。
所述永久性存储器基于ROID 0储存所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据。
相应的，本发明还提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理系统，所述系统包括
天线模块：用于基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
DVB-T2+S2解码模块：用于将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据；
时钟信号模块：用于产生时钟信号；
处理器模块：用于以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中、将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块、将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中；
音频缓存器：用于缓存所述数字音频数据；
视频缓存器：用于缓存所述数字视频数据；
高速闪存：用于储存一个GOP的所有帧的所有像素点数据；
视频输出模块：用于播放处理后的视频数据；
永久性储存器：用于储存处理后的DVB-T2+S2电视信号。
本发明实施例提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统，对电视信号的视频信号内容进行有损压缩，减少电视信号储存占用空间，提高存储器利用率，具有良好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。
图1示出了本发明实施例的DVB-T2+S2电视信号处理方法流程图；
图2示出了DVB电视信号发送端的作业流程图；
图3示出了DVB电视信号接收端的作业流程图；
图4示出了本发明实施例的DVB-T2+S2电视信号处理系统结构图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
MPEG-2的压缩方式已经十分成熟，目前很难在压缩技术上对其改进，在保持良好的通用性的同时使得数据空间占用减少，因此，本发明实施例提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统，对电视信号的视频信号内容进行有损压缩，减少电视信号储存占用空间，提高存储器利用率。
图1示出了相应的本发明实施例的DVB-T2+S2电视信号处理方法流程图，本发明实施例提供的DVB-T2+S2电视信号处理方法，包括以下步骤：
S101：基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
图2示出了电视信号发送端的流程图。基本的，发送端(即卫星或地面广播站)的输入为图像/声音数字数据，输出为调制后的射频信号。输入的视音频数据经过音视频编码，复用，调制，发送4个步骤形成最终的信号并通过不同的方式进行发射。
图3示出了电视信号接收端的流程图，接收端做的工作与发送端是完全相反的。输入的视音频数据经过接收，解调制，解复用，解码4个步骤完成信号的接收，并最终输出到终端的显示屏/音响设备中。
针对DVB-S2数字卫星直播系统标准，该标准以卫星作为传输介质，将视频、音频以及资料放入固定长度打包的MPEG-2传输流中，信号在传输过程中有很强的抗干扰能力，然后进行信道处理。通过卫星转发的压缩数字信号，经过卫星接收机后由卫星机顶盒处理，输出视频信号。
针对DVB-T2数字地面广播系统标准，使用编码正交频分复用(COFDM)调制方式，8MHz带宽内能传送4套电视节目，而且传输质量高。采用MPEG-2数字视频、音频压缩编码技术。地面数字发发射的传输容量，在理论上大致与有线电视系统相当，本地区覆盖好。
具体实施中，接收终端的信号接收工作由天线模块完成。具体的，针对卫星电视调制信号(即DVB-S2卫星信号)和地面电视调制信号(即DVB-T2地面广播信号)，天线模块可分为卫星信号天线和广播信号天线。
S102：基于DVB-T2+S2解码模块将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据；
S103：所述数字音频数据储存至音频缓存器中，所述数字视频数据储存在视频缓存器中；
基于DVB-T2+S2解码模块执行解调和解复用工作，对卫星电视调制信号和/或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和数字视频数据。
传统的解码模块，需要将数字音频数据和数字视频数据直接解码进行输出，本发明实施例的DVB-T2+S2电视信号处理方法，将数字音频数据输出至音频缓存器中，数字视频数据输出至视频缓存器中，而不是直接进行输出。
一般的，依照MPEG-2帧结构，数字视频数据由多个GOP(group of picture图像群组)组成，每个GOP是由固定模式的一系列I帧、P帧、B帧组成。常用的结构由15个帧组成，形式为IBBPBBPBBPBBPBB。
I帧表示关键帧，可以理解为这一帧画面的完整保留；解码时只需要本帧数据就可以完成(因为包含完整画面)
P帧表示的是这一帧跟之前的一个关键帧(或P帧)的差别，解码时需要用之前缓存的画面叠加上本帧定义的差别，生成最终画面。(也就是差别帧，P帧没有完整画面数据，只有与前一帧的画面差别的数据)
B帧是双向差别帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别，要解码B帧，不仅要取得之前的缓存画面，还要解码之后的画面，通过前后画面的与本帧数据的叠加取得最终的画面。
现有的机顶盒(STB)、接收卡、数字电视机、移动设备等均可完成本步骤的操作，本发明实施例不详细介绍。
S104：基于处理器模块，以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中；
对视频储存器中的数字视频数据进行解码操作，以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存。
像素点数据是指像素点的颜色信息，如像素点的rgb信息或YCbCr信息。
YCbCr或Y'CbCr有的时候会被写作：YCBCR或是Y'CBCR，是色彩空间的一种，通常会用于影片中的影像连续处理，或是数字摄影系统中。Y'为颜色的亮度(luma)成分、而CB和CR则为蓝色和红色的浓度偏移量成份。Y'和Y是不同的，而Y就是所谓的流明(luminance)，表示光的浓度且为非线性，使用伽马修正(gamma correction)编码处理。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼将察觉不到的图像质量的变化，主要的子采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2和YCbCr 4:4:4。
通过处理器模块读取视频缓存器中解码后的数字视频数据，以GOP为单位，将一个GOP中的所有帧的所有像素点数据加载至高速闪存中。
具体的，所述像素点数据可以为像素点的YCbCr数据，也可将YCbCr转换为RGB数据后进行加载。
具体的转换公式为，
R＝1.164*(Y-16)+1.596*(Cr-128)
G＝1.164*(Y-16)-0.392*(Cb-128)-0.813*(Cr-128)
B＝1.164*(Y-16)+2.017*(Cb-128)。
具体的，像素点在高速闪存中的存储物理结构如下：
每一帧像素点数据占用所述高速闪存x位地址，即第一帧占用所述高速闪存0至x位地址，第二帧占用所述高速闪存(x+1)至(2x)位地址……以此类推。
具体实施中，通常以GOP为单位，对数字视频数据进行解码和储存；每次解码和储存都是有序即同步发生的，由于不需要进行二次操作，解码和储存的数据经使用或取出后即不再保留，内存地址清空。
S105：基于所述处理器模块将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块；
高速闪存中每一时刻至多只缓存有1个GOP的帧的像素信息，一般的，将第1帧信息输出至视频输出模块，即0至x位地址的像素点数据输出至视频输出模块，然后接着，按照设定的时钟信号，按照预设时钟信号，基于所述处理器模块依次将第(ix+1)～(i+1)x位中的其中n位像素点数据输出至处理器模块，其中，i为正整数且i≥1，n≤x；
在一个GOP内，所述n位像素点数据外的其余像素点数据，与其自身地址减去x位地址后的像素点数据相同，即所述n位像素点数据外的其余像素点数据与前一帧相同位置的像素点数据相同。
以上所说的时钟信号可以视为一固定的方波信号，当时钟信号呈高电平时，所述处理器模块依次将第(ix+1)～(i+1)x位中的其中n位像素点数据输出至视频输出模块，其中，i为正整数且i≥1，n≤x；
当时钟信号呈低电平时，所述处理器模块将所述n位像素点数据外的其余像素点数据，与其自身地址减去x位地址后的像素点数据输出至视频输出模块。
为了保证每个GOP中保留的数据百分比占比相同，时钟信号的高电平在每一个gop中的占比应是相同的。
由于MPEG的P帧的设置，图像的失真在一定程度上来说是无可避免的；由P帧的记录信息可知，P帧主要记录的前1～2帧I帧的变化图像矢量信息；如果将解码的视频信号重新按照IBBPBBPBBPBBPBB形式进行压缩，就算发生失真的情况，其储存空间占用大小改变不大。
因此，本发明本实施例对视频数据内容进行调整。发明实施例将解码的视频数据除第一帧外按照时钟信号进行部分提取输出，提取的视频数据与原视频数据相比，前一帧和后一帧的差异性减少(差异像素点减少)，有利于B帧和P帧的储存空间占用减少。
具体的，该所述n位像素点数据外的其余像素点数据中，有一部分的确与其自身地址减去x位地址后的像素点数据相同；但也有一部分是已经发生改变的，即其本身与自身地址减去x位地址后的像素点数据不相同，本发明实施例将该部分像素点数据与其自身地址减去x位地址后的像素点数据等同，使视频数据整体上发生改变的像素点数量减少，即B帧和P帧容量减少，减少压缩的视频数据所占用的储存空间。
S106：调节所述时钟控制信号，直至视频输出模块的输出图像稳定；
本发明实施例的做法会丢失一部分细节信息，但通过调节时钟信号的高电平信号在整体上的占比，可得到大小与质量适中的视频数据；其最终标准以肉眼观察视频信号的稳定性为标准，图像能达到基本的连续，总体失真程度不超过30％为佳。
S107：基于处理器模块将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中。
具体的，通过处理器模块将所述视频输出模块的输出图像重新打包为数字视频数据，并与数字音频数据一体储存至永久性存储器中。
具体的打包形式可选用MPEG方式以保证压缩率，存储方式可选择RAID 0方式储存，以提高数据安全性。
RAID 0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。
图4示出了本发明实施例的DVB-T2+S2电视信号处理系统结构图，虚线标识控制信号连接。相应的，本发明实施例还提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理系统，该系统包括
天线模块：用于基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
DVB-T2+S2解码模块：用于将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据；
时钟信号模块：用于产生时钟信号；
处理器模块：用于以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中、将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块、将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中；
音频缓存器：用于缓存所述数字音频数据；
视频缓存器：用于缓存所述数字视频数据；
高速闪存：用于储存一个GOP的所有帧的所有像素点数据；
视频输出模块：用于播放处理后的视频数据；
永久性储存器：用于储存处理后的DVB-T2+S2电视信号。
本发明实施例提供了一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统，对电视信号的视频信号内容进行有损压缩，减少电视信号储存占用空间，提高存储器利用率，具有良好的实用性。
以上对本发明实施例所提供的一种DVB-T2+S2电视信号处理方法及系统进行了详细介绍，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方法及其核心思想；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。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

Claims (9)

1.一种DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
基于DVB-T2+S2解码模块将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据并分别储存至音频缓存器和视频缓存器中；
基于处理器模块，以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中；
基于所述处理器模块将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块；
调节所述时钟控制信号，直至视频输出模块的输出图像稳定；
基于处理器模块将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中。
2.如权利要求1所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述基于处理器模块，以GOP为单位依次将所述原始视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中包括以下步骤：
基于处理器模块解析所述GOP中的I帧、P帧和B帧，生成所述GOP内所有帧的所有像素点数据并加载至高速闪存中。
3.如权利要求2所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述像素点数据为像素点YCbCr数据。
4.如权利要求2所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述高速闪存中最多只保存一组GOP的像素点数据。
5.如权利要求3所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述基于所述处理器模块将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块包括以下步骤：
每一帧像素点数据占用所述高速闪存x位地址；
基于所述处理器模块将高速闪存中的前x位地址的像素点输出至视频输出模块；
按照预设时钟信号，基于所述处理器模块依次将第(ix+1)～(i+1)x位中的其中n位像素点数据输出至处理器模块，其中，i为正整数且i≥1，n≤x；
所述n位像素点数据外的其余像素点数据，与自身地址减去x位地址后的像素点数据相同。
6.如权利要求1所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述基于处理器模块将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中中包括以下步骤：
基于MPEG标准，所述处理器模块压缩所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据。
7.如权利要求5所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述基于MPEG标准，所述处理器模块压缩所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据包括以下步骤：
基于所述处理器模块将所述视频输出模块的输出图像压缩成多个连续GOP中的I帧、P帧、B帧。
8.如权利要求6所述的DVB-T2+S2电视信号处理方法，其特征在于，所述永久性存储器基于ROID 0储存所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据。
9.一种DVB-T2+S2电视信号处理系统，其特征在于，所述系统包括
天线模块：用于基于天线模块接收卫星电视调制信号或地面电视调制信号；
DVB-T2+S2解码模块：用于将卫星电视调制信号或地面电视调制信号解码解复用，生成数字音频数据和包含多个GOP的数字视频数据；
时钟信号模块：用于产生时钟信号；
处理器模块：用于以GOP为单位依次将所述数字视频数据转换为视频输出模块的像素点数据并加载至高速闪存中、将高速闪存中的第一帧像素点数据输出至视频输出模块后，按照预设时钟信号将所述高速闪存中其余帧的像素点数据随机抽取输出至视频输出模块、将所述视频输出模块的输出图像和所述音频缓存器的数字音频数据储存至永久性存储器中；
音频缓存器：用于缓存所述数字音频数据；
视频缓存器：用于缓存所述数字视频数据；
高速闪存：用于储存一个GOP的所有帧的所有像素点数据；
视频输出模块：用于播放处理后的视频数据；
永久性储存器：用于储存处理后的DVB-T2+S2电视信号。
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