CN109413397B - 一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法 - Google Patents

Abstract

一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，视频输入端通过数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块，将实时视频数据、行同步、场同步信号同步采集和编码，通过并行处理的方式同步编码组帧；通过插入特殊标识符把视频的有效显示数据打包，形成高速的串行数据流，经光纤传输至视频输出端；视频输出端经串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块，将接收到的串行数据流根据不同的标识符复原不同类型的数据、通过空闲符调整显示时序，从而恢复原始视频显示数据，达到低时延、分辨率自适应的视频光纤传输目的。

Description

一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法

技术领域

本发明涉及视频信号光纤传输技术领域，具体涉及用于高清视频单光纤传输的一种低延时、显示分辨率自适应视频光纤传输编解码方法。

背景技术

传统视频光纤传输方法是基于图像恢复的方式，其传输数据以一帧或一场方式进行传输，即通过缓存一帧或一场的视频数据，光纤发送端接收一帧、向外发送一帧；光纤接收端同样会缓存一帧，恢复一帧视频数据；在实际的传输过程中因需等待一帧或一场视频数据，因此会有较大的延时，此延迟时间会与视频显示刷新率及视频数据处理有关，通常大于40ms；当切换不同的分辨率的视频时，视频数据也会随之变化，同时显示时序也会随之变化，光纤接收端无法识别不同分辨率下和不同帧频和场频的视频，从而产生了不能自适应分辨率和场频的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，信号发送端通过数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块将符合VESA标准的视频信号转换成包含有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码、空闲符、控制符的串行数据帧，然后经光纤传输至信号接收端；信号接收端通过串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块将接收到的信号还原成符合VESA标准的视频信号，可以直接连接符合VESA标准的显示设备进行显示。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：包括数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块、串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块；

所述数字视频数据流输入模块设置有HDMI、DVI、VGA视频输入接口，可以输入采用VESA显示标准的通用视频RGB或YCbCr色度空间的视频数据，还可通过控制设备对输入的各种视频数据进行数据通信；所述视频数据经多路波形信号采样，分别获得视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻，然后输入到同步检测及归一化模块；所述同步检测及归一化模块将输入的视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻数据进行分析，然后按照VESA标准进行归一化处理，所述归一化处理就是确定输入视频的分辨率、刷新率、显示时序、色度空间及提取有效视频数据，然后将分辨率、刷新率、显示时序、色度空间及有效视频数据输入到数据编码模块；所述数据编码模块包括色度空间转换模块、视频时序及数据提取编码模块、通信数据编码模块；色度空间转换模块将输入的有效视频数据的色度空间统一转换为RGB色度空间的有效视频数据；视频时序及数据提取编码模块将输入的分辨率、刷新率、显示时序进行编码，形成视频时序编码；通信数据编码模块生成用于控制视频输出的各种控制设备的控制信号编码；所述数据编码模块生成的RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码输入到视频数据成帧模块，视频数据成帧模块按照编码协议，将RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码生成相应的并行的通信数据帧，并行的通信数据帧输入到串行化编码模块；所述串行化编码模块按照编码协议将RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码对应的并行通信数据帧加入帧头、空闲符、控制符组合成串行数据帧，然后经光纤传输介质进行传输；

串行数据帧输入到串行化解码模块，串行化解码模块工作过程与串行化编码模块相反，将接收到的串行的数据帧按照编码协议还原成并行的RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码对应的并行的通信数据帧，然后将并行的通信数据帧输入到视频数据解帧模块；所述视频数据解帧模块的工作过程与视频数据成帧模块相反，视频数据解帧模块将接收到的并行的通信数据帧按照编码协议还原成RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码，并传输到数据解码模块；所述数据解码模块包括色度空间还原模块、视频时序及数据提取解码模块、通信数据解码模块；所述色度空间还原模块与色度空间转换模块的工作过程相反，色度空间还原模块将输入的RGB色度空间的有效视频数据还原成与数字视频数据流输入模块输入信号色度空间一致的有效视频数据；所述视频时序及数据提取编码模块将输入的视频时序编码还原成输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据；所述通信数据解码模块将控制信号编码还原成控设备的通信信号；还原后的色度空间的有效视频数据、输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据、各种控制设备的控制信号输入到视频时序重建模块，视频时序重建模块根据收到的有效视频数据、输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据，按照VESA标准还原成有效视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻及控制信号；有效视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻及控制信号输入到数字视频数据流输出模块，数字视频数据流输出模块将根据输入信息完全还原出数字视频数据流输入模块输入的视频数据，然后经对应的视频输出口输出。

优选的，所述输入数字视频数据流输入模块的视频数据波形信号和数据采样包括：符合VESA标准帧时序的行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻以及视频信号，且行同步、场同步、视频信号的采集同步进行。

优选的，光纤传输的串行数据帧用视频时序编码取代显示行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻。

优选的，光纤传输的串行数据帧中的有效视频数据只包含图像有效显示区域内的视频数据，因此需传输数据量小。

优选的，所述编码协议为自定义；串行数据帧包括视频帧头、视频时序编码、空闲符A、视频有效控制符A、视频有效数据、视频有效控制符B、空闲符B、通信数据，从视频帧头到通信数据为一个完整的数据帧。

优选的，所述视频帧头为数据起始的唯一标识；所述视频时序编码按编码协议可获取显示时序中行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻的时序信息；所述空闲符A为特定插入的调整符，用于行显示开始时序提取；所述视频有效控制符A为有效视频数据起始标识符；所述有效视频数据为视频显示有效区域内的数据；所述视频有效控制符B为有效视频数据结束标识符；空闲符B为特定插入的调整符，用于行显示结束时序提取；所述通信数据为控制设备的控制信号编码。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，视频输入端通过数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块将实时视频数据的采集和行同步、场同步信号等时序同时提取，通过并行处理的方式，同步编码组帧，通过插入控制符、空闲符把视频的有效显示数据打包，形成高速的串行数据流，经光纤传输至视频输出端；视频输出端经串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块将接收到的串行数据流根据不同的控制符提取不同类型的数据、通过空闲符调整行显示有效区，从而复原显示时序和数据，达到了低时延、分辨率自适应视频光纤传输目的。

附图说明

图1是低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法流程图；

图2是串行数据帧格式示意图；

图3是视频显示时序示意图；

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，包括数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块、串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块；在进行视频传输时，首先数字视频数据流输入模块通过多路波形扫描，获得如图3所示视频显示时序的行同步、场同步的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻信息及视频信息，此信息通过归一化模块与采用VESA标准的图像显示帧时序对比，即可获得输入视频数据的分辨率、刷新率、显示时序、色度空间信息；通过数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块将采集到的行同步、场同步的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻信息进行时序编码，同时为了保证提取显示时序的准确性和同步，对视频同步时钟进行采样编码，同步编码组帧，通过插入控制符、空闲符把视频的有效显示数据打包，形成高速串行数据流；高速串行数据流经光纤传输至视频接收端，视频接收端通过串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块，进行与视频输入端完全相反的工作过程，将接收到的高速串行数据流，根据不同的控制符提取不同类型的数据、通过空闲符调整显示时序，从而恢复和复原显示时序和视频数据；该方法在传输图像时，仅传输了图像的显示时序编码和有效显示数据，达到了降低传输的数据量的目的，同时对视频同步时钟进行提取编码、实现了数据发送与数据接收的时钟同步，经过重建显示时序，满足视频各个显示时序的自适应，从而达到了显示分辨率的自适应的目的；本方法在传输的数据中同时包含有视频数据和显示时序数据，在数据接收端同步还原视频信号和显示时序信号，因此达到了低延时的目的。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (6)

1.一种低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：包括数字视频数据流输入模块、同步检测及归一化模块、数据编码模块、视频数据成帧模块、串行化编码模块、串行化解码模块、视频数据解帧模块、数据解码模块、视频时序重建模块、数字视频数据流输出模块；

所述数字视频数据流输入模块设置有HDMI、DVI、VGA视频输入接口，输入采用VESA显示标准的通用视频RGB或YCbCr的视频数据，通过控制设备对输入的各种视频数据进行操作控制；输入数字视频数据流输入模块的所述视频数据经波形信号和数据采样，分别获得视频有效数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻，输入到同步检测及归一化模块；所述同步检测及归一化模块将输入的视频数据、显示行同步、场同步和同步时钟数据进行分析，按照VESA标准进行归一化处理，所述归一化处理就是确定输入视频的分辨率、刷新率、显示时序、色度空间及提取有效视频数据，归一化后的分辨率、刷新率、显示时序、色度空间及有效视频数据输入到数据编码模块；所述数据编码模块包括色度空间转换模块、视频时序及数据提取编码模块、通信数据编码模块；色度空间转换模块将输入的有效视频数据的色度空间统一转换为RGB色度空间的有效视频数据；视频时序及数据提取编码模块将输入的分辨率、刷新率、显示时序进行编码，形成视频时序编码；通信数据编码模块生成用于随视频输出的各种控制设备的控制信号编码；所述数据编码模块生成的RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码输入到视频数据成帧模块，视频数据成帧模块按照编码协议，将RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码生成相应的并行的通信数据帧，并行的通信数据帧输入到串行化编码模块；所述串行化编码模块按照编码协议将RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码相应的并行的通信数据帧加入帧头、空闲符、控制符组合成串行数据帧，经光纤传输介质进行传输；

串行数据帧输入到串行化解码模块，将接收到的串行的数据帧按照编码协议还原成并行的RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码相应的并行的通信数据帧，并行的通信数据帧输入到视频数据解帧模块；所述视频数据解帧模块将接收到的并行的通信数据帧按照编码协议还原成RGB色度空间的有效视频数据、视频时序编码、控制信号编码，传输到数据解码模块；所述数据解码模块包括色度空间还原模块、视频时序及数据提取解码模块、通信数据解码模块；所述色度空间还原模块将输入的RGB色度空间的有效视频数据还原成与数字视频数据流输入模块输入信号色度空间一致的有效视频数据；所述视频时序及数据提取编码模块将输入的视频时序编码还原成输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据；所述通信数据解码模块将控制信号编码还原成控制视频输出的各种控制设备的控制信号；还原后的色度空间的有效视频数据、输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据、各种控制设备的控制信号输入到视频时序重建模块，视频时序重建模块根据收到的有效视频数据、输入视频的分辨率、刷新率、显示时序的数据、各种控制设备的控制信号，按照VESA标准还原成视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻及控制信号；视频数据、行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻及控制信号输入到数字视频数据流输出模块，数字视频数据流输出模块将根据输入信息完全还原出原始视频数据，经对应的视频输出口输出。

2.根据权利要求1所述的低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：所述视频数据波形信号和数据采样包括：符合VESA标准帧时序的行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻以及视频信号，且行同步、场同步、视频信号的采样为同步进行。

3.根据权利要求1所述的低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：光纤传输的串行数据帧用视频时序编码取代显示行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻。

4.根据权利要求1所述的低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：光纤传输的串行数据帧中的有效视频数据只包含图像有效显示区域内的视频数据。

5.根据权利要求1所述的低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：所述编码协议为自定义；串行数据帧依次包括视频帧头、视频时序编码、空闲符A、视频有效控制符A、视频有效数据、视频有效控制符B、空闲符B、通信数据，从视频帧头到通信数据为一个完整的数据帧。

6.根据权利要求5所述的低时延分辨率自适应视频光纤传输编解码方法，其特征是：所述视频帧头为数据起始的唯一标识；所述视频时序编码按编码协议可获取显示时序中行同步、场同步信号的前肩、后肩、行同步区宽度、场同步区宽度及各个信号的触发时刻的信息；所述空闲符A为特定插入的调整符，用于行显示开始时序提取；所述视频有效控制符A为有效视频数据起始标识符；所述有效视频数据为视频显示有效区域内的数据；所述视频有效控制符B为有效视频数据结束标识符；空闲符B为特定插入的调整符，用于行显示结束时序提取；所述通信数据为控制设备的控制信号编码。

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