CN109089056A - 一种视频教学交互设备 - Google Patents

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陈永强
陈永胜
李丹宏
杨坤
冯少杰
史振嵩
张维啦
路帅
靳文军
陈雷
杨建森
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Abstract

一种视频教学交互设备，包括学生显示器端、码流读取器、视频解码器、视频拼接器、OSD字幕叠加器、视频编码器、视频码流缓冲单元和网络端；所述OSD字幕叠加器用于将字幕信息配置到每个独立的视频信号以及拼接后的视频信号上；所述视频编码器用于对拼接以及叠加字幕后的视频进行编码压缩，压缩后的视频通过网络端配置在视频码流缓冲单元中。本发明提供的视频教学交互设备通过网络(有线、无线)传输视频码流数据，支持丢包重传功能；安装、维护简单；单设备支持多个学生终端视频画面源终端接入，并支持画面拼接处理；视频交换矩阵设备之间能够进行视频画面交换；支持屏幕画面内容压缩录制；设备成本低。

Description

一种视频教学交互设备
技术领域
本发明涉及一种视频教学交互设备。
背景技术
现有的教室显示屏视频交互方案中，大都采用现用的应用于视频会议的基于线路交换的视频交换矩阵，其支持M路HDMI视频信号输入和N路HDMI视频输出；该产品的缺点是施工复杂，需要部署很多视频线，对于教学环境中终端数量很大，视频线路的安装和维护是一个很大问题。对于小组教学模式，要求小组内能够视频共享显示，还需要小组显示屏幕之间也能够进行视频交换和共享，采集线路交换的视屏矩阵几乎很难完成，且硬件投入成本非常高。现有的无线同屏器(基于Miracast和AirPlay)，可以将单路无线视频信号通过Wifi网络输出到同屏器处理器中，然后进行解码后再通过HDMI输出到显示器，与视频矩阵配合使用，可以实现无线同屏和交换；其缺点是要支持多个学生的视频画面，需要对应数量的无线同屏器，施工和维护工作量大，且硬件设备投入成本高。同时目前的视频交换矩阵设备不支持视频录制功能。
发明内容
为克服现有技术问题，本发明提供一种视频教学交互设备。
一种视频教学交互设备，包括学生显示器端、码流读取器、视频解码器、视频拼接器、OSD字幕叠加器、视频编码器、视频码流缓冲单元和网络端；
所述每个所述学生显示器端均依次与一个与之对应的码流读取器和视频解码器电连接；各个所述视频解码器与所述视频拼接器电连接；所述视频拼接器将各个所述视频解码器内的视频信号拼接到一个屏幕上；所述视频拼接器与所述OSD字幕叠加器电连接，所述OSD字幕叠加器用于将字幕信息配置到每个独立的视频信号以及拼接后的视频信号上；所述视频编码器用于对拼接以及叠加字幕后的视频进行编码压缩，压缩后的视频通过网络端配置在视频码流缓冲单元中。
优选的是，所述视频教学交互设备包括多组，各组所述视频教学交互设备共用所述视频码流缓冲单元和网络端。
优选的是，所述OSD字幕叠加器与显示器电连接，所述显示器用于显示拼接以及叠加字幕后的视频。
优选的是，所述视频码流缓冲单元与控制器电连接，所述控制器用于控制各个所述视频教学交互设备发送的视频信息通道。
有选的是，所述网络端包括有线网络或无线网络。
优选的是，所述视频码流缓冲单元与录制单元电连接。
优选的是，所述码流读取器根据设置的视频源参数，通过网络读取H.264/H.265编码的视频码流，并将读取到的视频码流推送到所述视频解码器，所述码流读取器支持自动重传和前向纠错功能。
优选的是，所述视频解码器支持容错处理功能，当所述视频解码器出现故障时自动快速重启视频解码器。
本发明的有益效果：
本发明提供的视频教学交互设备通过网络(有线、无线)传输视频码流数据，支持丢包重传功能；安装、维护简单；单设备支持多个学生终端视频画面源终端接入，并支持画面拼接处理；视频交换矩阵设备之间能够进行视频画面交换；支持屏幕画面内容压缩录制；设备成本低。
附图说明
图1为本发明的视频教学交互设备的结构示意图；
图2为本发明的视频教学交互设备之间的配置示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步说明：如图1所示，一种视频教学交互设备，包括学生显示器端1、码流读取器2、视频解码器3、视频拼接器4、OSD字幕叠加器5、视频编码器6、视频码流缓冲单元7和网络端8；
所述每个所述学生显示器端1均依次与一个与之对应的码流读取器2和视频解码器电连接；各个所述视频解码器与所述视频拼接器电连接；所述视频拼接器将各个所述视频解码器3内的视频信号拼接到一个屏幕上；所述视频拼接器4与所述OSD字幕叠加器5电连接，所述OSD字幕叠加器5用于将字幕信息配置到每个独立的视频信号以及拼接后的视频信号上；所述视频编码器用于对拼接以及叠加字幕后的视频进行编码压缩，压缩后的视频通过网络端所述视频编码器6用于对拼接以及叠加字幕后的视频进行编码压缩，压缩后的视频通过网络端8配置在视频码流缓冲单元7中。所述OSD字幕叠加器5与显示器9电连接，所述显示器9用于在本地显示拼接以及叠加字幕后的视频。所述视频码流缓冲单元7与控制器10电连接，所述控制器10用于控制各个所述视频教学交互设备发送的视频信息通道。所述网络端8包括有线网络或无线网络。所述视频码流缓冲单元7与录制单元11电连接。所述码流读取器2根据设置的视频源参数，通过网络读取H.264/H.265编码的视频码流，并将读取到的视频码流推送到所述视频解码器，所述码流读取器支持自动重传和前向纠错功能。所述视频解码器3使用嵌入式处理器提供的硬件视频解码器，实现低功耗快速解码，将解压得到的视频画面推送给视频拼接器；支持容错处理，当所述视频解码器出现故障时自动快速重启视频解码器；所述视频拼接器4按照设定的显示模式如1x1，2x1，2x2等将视频解码器输出的视频画面进行缩放后输出至对应的显示区域，并通过HDMI显示接口输出到显示器上，视频拼接器4可采用OpenGL和OpenCL技术，充分发挥嵌入式处理提供的硬件加速功能；所述OSD字幕叠加器5采用OpenGL技术，将待显示的OSD字幕和视频拼接器输出的画面内容进行叠加并显示；所述视频编码器6从所述OSD字幕叠加器5获取拼接后的视频画面，并使用嵌入式处理器提供的硬件视频编码进行H.264/H.265编码，并将编码后的视频码流推送到视频码流输出服务器中；所述视频码流缓冲单元7将视频码流发送到已接入的客户端并提供丢包重传机制。录制单元11将屏幕画面压缩后的视频码流数据，通过RTMP、RTSP协议推送到视频录制服务器，同时也支持HTTP、TCP协议。
如图2所示，所述视频教学交互设备包括多组，各组所述视频教学交互设备共用所述视频码流缓冲单元7和网络端8。
在使用时，实现视频同组设备内部的视频拼接(共享)功能如下：学生显示器端1的画面通过码流读取器2发送给视频解码器3，所述视频拼接器4定时从视频解码器3获取视频画面数据，根据当前显示模式进行缩放，然后输出缩放后的视频画面到对应的显示区域；当所有区域的视频画面都填充完毕，将拼接后的视频画面推送到OSD字幕叠加器5，字幕叠加后将处理后的视频画面推送到视频编码器6；视频编码器6进行视频压缩，并将压缩后的视频码流推送到视频码流缓冲单元7中；视频码流缓冲单元7通过网络主动推送视频码流到已接入的客户端进行显示。
不同视频教学交互设备之间的视频交互功能如下：A小组学生将本组的学生推送来的视频画面进行拼接处理、压缩后再推送给另外一个小组的视频交互矩阵设备B，目标小组视频矩阵B解码后在其显示上显示A组的视频画面内容；同理小组的视频交换矩阵设备B也接收B小组学生终端的画面内容，进行拼接处理、压缩后推送给A小组的视频交换矩阵设备，A小组视频交换矩阵解码后在A小组的屏幕上显示；从而实现A、B小组视频画面的交换功能。这里的显示包括各个学生显示器端1和显示器9。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种视频教学交互设备，其特征在于：
包括学生显示器端、码流读取器、视频解码器、视频拼接器、OSD字幕叠加器、视频编码器、视频码流缓冲单元和网络端；
所述每个所述学生显示器端均依次与一个与之对应的码流读取器和视频解码器电连接；各个所述视频解码器与所述视频拼接器电连接；所述视频拼接器将各个所述视频解码器内的视频信号拼接到一个屏幕上；所述视频拼接器与所述OSD字幕叠加器电连接，所述OSD字幕叠加器用于将字幕信息配置到每个独立的视频信号以及拼接后的视频信号上；所述视频编码器用于对拼接以及叠加字幕后的视频进行编码压缩，压缩后的视频通过网络端配置在视频码流缓冲单元中。
2.根据权利要求1所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述视频教学交互设备包括多组，各组所述视频教学交互设备共用所述视频码流缓冲单元和网络端。
3.根据权利要求1所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述OSD字幕叠加器与显示器电连接，所述显示器用于显示拼接以及叠加字幕后的视频。
4.根据权利要求2所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述视频码流缓冲单元与控制器电连接，所述控制器用于控制各个所述视频教学交互设备发送的视频信息通道。
5.根据权利要求1所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述网络端包括有线网络或无线网络。
6.根据权利要求1所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述视频码流缓冲单元与录制单元电连接。
7.根据权利要求1所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述码流读取器根据设置的视频源参数，通过网络读取H.264/H.265编码的视频码流，并将读取到的视频码流推送到所述视频解码器，所述码流读取器支持自动重传和前向纠错功能。
8.根据权利要求7所述的视频教学交互设备，其特征在于：所述视频解码器支持容错处理功能，当所述视频解码器出现故障时自动快速重启视频解码器。
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