CN109688361A - 一种音视频传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音视频传输系统，包括发送器和接收器，发送器和接收器连接；发送器包括：视频接收模块、ADC模块、音视频编码模块、HDBaseT编码模块、第一存储模块、第一主控模块、第一控制面板模块以及给上述模块提供电源的第一供电模块；接收器包括视频发送模块、DAC模块、音视频解码模块、HDBaseT解码模块、第二存储模块、第二主控模块、第二控制面板模块以及给上述模块提供电源的第二供电模块。该音视频传输系统的发送器集合了视频接收模块、ADC模块及音视频编码模块，接收器集合了视频发送模块、DAC模块及音视频编码模块，可实现音视频同步传输以及音视频同步分离，解决了传统的传输器无法实现音视频同步传输及音视频同步分离的问题。
Description
技术领域
本发明涉及音视频传输技术领域，尤其涉及一种音视频传输系统。
背景技术
视频传输器主要用于远程视频监控、大型会场和指挥中心等场合。随着大屏幕液晶、背影机、LED幕墙等高级视频终端显示产品在视频显示工程及家庭影院越来越多的应用，对分辨率和清晰度的要求越来越高，同时性价比越来越高。网络带宽，为高清视频源提供了流通的渠道。正是这些上下游产业链的成熟，使得普通的高清视频已经不能满足所有用户的需求，而超高清视频逐渐成为市场主流。但是，现有的视频传输器无法实现音视频同步传输及音视频同步分离。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种音视频传输系统，其能实现音视频同步传输以及音视频同步分离。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种音视频传输系统，包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器连接；
所述发送器包括：视频接收模块、ADC模块、音视频编码模块、HDBaseT编码模块、第一存储模块、第一主控模块、第一控制面板模块以及给所述发送器的各个模块提供电源的第一供电模块，所述音视频编码模块分别与所述视频接收模块、所述ADC模块、所述HDBaseT编码模块及所述第一主控模块连接；所述第一主控模块分别与所述第一控制面板模块、所述视频接收模块、所述HDBaseT编码模块及所述第一存储模块连接；所述发送器还设有视频输入接口、音频输入接口及第一RJ45接口，所述视频接收模块与视频输入接口连接，所述ADC模块与所述音频输入接口连接，所述HDBaseT编码模块与所述第一RJ45接口连接；
所述接收器包括视频发送模块、DAC模块、音视频解码模块、HDBaseT解码模块、第二存储模块、第二主控模块、第二控制面板模块以及给所述接收器的各个模块提供电源的第二供电模块，所述音视频解码模块分别与所述视频发送模块、所述DAC模块、所述HDBaseT解码模块及所述第二主控模块连接；所述第二主控模块分别与所述第二控制面板模块、所述视频发送模块、所述HDBaseT解码模块及所述第二存储模块连接；所述接收器还设有视频输出接口、音频输出接口及第二RJ45接口，所述视频发送模块与所述视频输出接口连接，所述DAC模块与所述音频输出接口连接，所述HDBaseT解码模块与所述第二RJ45接口连接；所述第一RJ45接口与所述第二RJ45接口连接。
进一步地，所述第一RJ45接口和所述第二RJ45接口均支持POE供电功能；所述第一RJ45接口通过网络双绞线与所述第二RJ45接口连接；所述第一供电模块与所述第一RJ45接口连接，所述第二供电模块与所述第二RJ45接口连接。
进一步地，所述发送器还包括第一串行接口，所述第一串行接口与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括第二串行接口，所述第二串行接口与所述HDBaseT解码模块连接。
进一步地，所述发送器还包括红外接收端，所述红外接收端与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括红外发射端，所述红外发射端与所述HDBaseT解码模块连接。
进一步地，所述视频输入接口包括HDMI视频输入接口和DVI视频输入接口；所述视频输出接口包括HDMI视频输出接口和DVI视频输出接口。
进一步地，所述发送器还包括HDMI环出接口，所述HDMI环出接口与所述音视频编码模块连接。
进一步地，所述发送器设有第一USB升级接口，所述第一USB升级接口与所述第一主控模块连接；所述接收器设有第二USB升级接口，所述第二USB升级接口与所述第二主控模块连接。
进一步地，所述发送器还包括第一KM模块，所述第一KM模块与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括第二KM模块，所述第二KM模块与所述HDBaseT解码模块连接。
进一步地，所述第一控制面板模块包括面板本体，所述面板本体上设有显示屏、红外接收头及操作按键；所述第二控制面板模块与所述第一控制面板模块结构相同。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该音视频传输系统的发送器集合了视频接收模块、ADC模块及音视频编码模块，接收器集合了视频发送模块、DAC模块及音视频编码模块，可实现音视频同步传输以及音视频同步分离，解决了传统的传输器无法实现音视频同步传输及音视频同步分离的问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种音视频传输系统的结构框图；
图2为图1中的音视频传输系统的工作流程示意图；
图3为图1中的发送器的第一主控模块的电路图；
图4为图1中的发送器的第一KM模块的电路图；
图5为图1中的发送器的音视频编码模块的电路图；
图6为图1中的发送器的POE模块电路图；
图7为图1中的发送器的HDBaseT编码模块的电路图组，其中，图7(a)为HDBaseT编码模块的整体电路图，图7(b)至图7(h)为图7(a)中各个单元的放大图；
图8为图1中的发送器的HDMI环出接口的电路图；
图9为图1中的发送器的第一RJ45接口的电路图；
图10为图1中的发送器的第一USB升级接口的电路图；
图11为图1中的发送器的第一供电模块的电路图；
图12为图1中的发送器的红外接收端及串行接口的电路图；
图13为图1中的发送器的HDMI视频输入接口和DVI视频输入接口的电路图；
图14为图1中的发送器的音频输入接口和ADC模块的电路图；
图15为图1中的接收器的POE模块的电路图；
图16为图1中的接收器的HDBaseT解码模块的电路图，其中，图16(a)为HDBaseT解码模块的整体电路图，图16(b)至图16(h)为图16(a)中各个单元的放大图；
图17为图1中的接收器的音频输出接口和DAC模块的电路图；
图18为图1中的接收器的第二KM模块的电路图；
其中，接收器部分模块的电路图与发送器的对应的模块的电路图一致，故不再另以附图示出，具体参考发送器对应模块的电路图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1至图18，一种音视频传输系统，包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器连接；
发送器包括：视频接收模块、ADC模块、音视频编码模块、HDBaseT编码模块、第一存储模块、第一主控模块、第一控制面板模块以及给发送器的各个模块提供电源的第一供电模块，音视频编码模块分别与视频接收模块、ADC模块、HDBaseT编码模块及第一主控模块连接；主控模块分别与第一控制面板模块、视频接收模块、HDBaseT编码模块及存储模块连接；发送器还设有视频输入接口、音频输入接口及第一RJ45接口，视频接收模块与视频输入接口连接，ADC模块与音频输入接口连接，HDBaseT编码模块与第一RJ45接口连接；
接收器包括视频发送模块、DAC模块、音视频解码模块、HDBaseT解码模块、第二存储模块、第二主控模块、第二控制面板模块以及给接收器的各个模块提供电源的第二供电模块，音视频解码模块分别与视频发送模块、DAC模块、HDBaseT解码模块及第二主控模块连接；第二主控模块分别与第二控制面板模块、视频发送模块、HDBaseT解码模块及第二存储模块连接；接收器还设有视频输出接口、音频输出接口及第二RJ45接口，视频发送模块与视频输出接口连接，DAC模块与音频输出接口连接，HDBaseT解码模块与第二RJ45接口连接；第一RJ45接口与第二RJ45接口连接。
通过以上结构，视频信号从视频接收模块传输至音视频编码模块中，而音频信号ADC模块传输至音视频编码模块中，音视频编码模块将音频和视频一同传输至HDBaseT编码模块中进行编码，实现音视频同步传输；当HDBaseT解码模块将接收到的HDBaseT信号解码为HDMI信号并传输至音视频解码模块中，音视频解码模块根据EDID管理及HDMI/DVI格式管理输出合适的分辨率和信号格式到显示终端，同时，通过I2S端口输出数字音频信号到DAC模块，经过DAC数模转换，输出立体声模拟音频，实现音视频同步分离。该音视频传输系统可将音频数据嵌入视频流，或从视频流中提取出音频数据，解决了传统的传输器无法实现音视频同步传输及音视频同步分离的问题。
作为一种优选的实施方式，第一RJ45接口和第二RJ45接口均支持POE供电功能；第一RJ45接口通过网络双绞线与第二RJ45接口连接；第一供电模块与第一RJ45接口连接，第二供电模块与第二RJ45接口连接。该音视频传输系统支持网线POE供电，只要发送器或接收器任意一端供电，另一端就能正常工作，也可以通过矩阵统一所有音视频传输系统供电，解决了传统的音视频传输系统需要独立供电造成的不便于安装的问题。该音视频传输系统以一根超五类的双绞线可以同时传输信号和电源，POE技术能在确保现有结构化布线安全同时保证现有网络与音视频信号的正常动作，最大限度地降低成本。标准POE设备利用双绞线中的4-5和7-8两对线给远端设备供电，由于双绞线线芯较细无法通过较大电流，POE设备需要使用32-56V电压传输，并严格限定UTP的传输电流在400MA以下，用电端利用DC-DC转换器将高电压转换为恒定12V电压。以接收器为例，若采用POE供电，直接将发送器的电源和视频分别接入接收端，不需要在接收器额外增加电源适配器。具体地，发送器和接收器的POE供电功能模块的电路结构参阅图6和图15。
作为一种优选的实施方式，发送器还包括第一串行接口，第一串行接口与HDBaseT编码模块连接；接收器还包括第二串行接口，第二串行接口与HDBaseT解码模块连接。
作为一种优选的实施方式，发送器还包括红外接收端，红外接收端与HDBaseT编码模块连接；接收器还包括红外发射端，红外发射端与HDBaseT解码模块连接。
作为一种优选的实施方式，视频输入接口包括HDMI视频输入接口和DVI视频输入接口；视频输出接口包括HDMI视频输出接口和DVI视频输出接口。
作为一种优选的实施方式，发送器还包括HDMI环出接口，HDMI环出接口与音视频编码模块连接。
作为一种优选的实施方式，发送器设有第一USB升级接口，第一USB升级接口与第一主控模块连接；接收器设有第二USB升级接口，第二USB升级接口与第二主控模块连接。
作为一种优选的实施方式，发送器还包括第一KM(Keyboard Mouse)模块，第一KM模块与HDBaseT编码模块连接；接收器还包括第二KM模块，第二KM模块与HDBaseT解码模块连接。采用CH9350芯片(USB键盘鼠标转串口通讯控制芯片)，结合异步串口简单易用特点，实现USB键盘鼠标和USB主机之间USB通讯方式扩展为异步串口(UART)的方式，便于与音频、视频数据整合，实现KVM信号的实时传输，可用于KVM通讯距离扩展使用。具体地，KM模块的电路结构请参阅图4和图18。
具体地，鼠标键盘通过USB口接入到接收器中，接收器把USB数据转换成串口数据，然后监听串口数据，进入数据透传模式，将KVM信号传输给发送器，发送器将所接收到的鼠标、键盘数据转换成USB数据传输到与发送器连接的电脑主机。此外，还可在发送器和接收器之间设置一矩阵切换器，可通过指令进入KVM管理模式，实现通过鼠标键盘来输入切换指令给矩阵切换器以切换视频通道。
作为一种优选的实施方式，第一控制面板模块包括面板本体，面板本体上设有显示屏、红外接收头及操作按键；第二控制面板模块与第一控制面板模块结构相同。第一控制面板模块和第二控制面板模块支持红外遥控以及按键操控，用户的操作数据传送给第一主控模块和第二主控模块处理，然后将处理结果返回给显示屏进行实时显示。
该音视频传输系统的各个模块主要功能如下：
主控模块：采用ST-STM32F103RCT6-TR(LQFP-64)芯片，该芯片模块外围由8.000Mhz晶体振荡电路，复位电路，J-LINK烧录数据接口，储存模块，串口模块等组成；用于管理和调度其他各个模块的正常运行；储存模块用于保存当前发送器EDID，PIP以及内外部音频状态，避免掉电后数据丢失；
存储器：采用一款低容量储存芯片ATMEL-AT24C02C-SSHM-T(SOIC-8)，用于对所述传输器的用户配置数据进行存储；
第一控制面板模块和第二控制面板模块：供用户对该音视频传输系统进行配置的交互面板；
音频ADC/DAC模块：用于音频数据在模拟和数字格式之间转换；
音视频编/解码模块：采用LATTICE公司开发的一款支持4Kx2K高清分辨率的接口芯片，型号为sil9575，该芯片模块外围由27.000Mhz晶体振荡电路，复位电路，TMDS输入接口电路，TMDS输出接口电路，I2S音频编解码以及I2C通讯组成；用于实现音频流和视频流的合并和分离，支持将音频数据嵌入视频流，或从视频流中提取出音频数据，视频数据和音频数据保持同步；
HDBaseT数据编码模块：采用以色列公司的一款HDBaseT系列芯片方案，芯片型号为VALENS-VS100TX(LBGA-196)，该芯片模块外围由125.000Mhz晶体振荡电路，复位电路，储存模块，TMDS输入接口电路，HDBaseT输出接口电路，串口模块等组成，支持将视频、音频、USB、红外、串口等数据统一编码成利于远距离传输的HDBaseT帧格式；该芯片可通过超五类以上类型双绞线传送和接收无压缩高清视频，音频，互联网，电源控制信号，红外等信号；由于传输过程中，音视频及其他信号不作压缩打包处理，故不存在压缩与解压过程产生的延时时间，解决了由于普通传输器传输延时过大而导致用户体验杆差的问题。
HDBaseT数据解码模块：用于支持将HDBaseT帧数据解码成视频、音频、USB、红外、串口等数据；
第一KM模块和第二KM模块：用于处理USB鼠标键盘数据，在透传鼠标键盘数据的同时解析出其中的键盘快捷键数据；
视频发送模块：由高清数字输入接口以及ESD防静电电路，HPD热插拔电路，输入电压检测电路，HDCP协议解密电路等组成；用于驱动输出HDMI/DVI视频信号；
视频接收模块：用于支持HDMI和DVI接口的视频输入，进行EDID管理以及HDCP管理；检测和接收HDMI视频信号，对视频进行HDCP检验和HDCP加解密，并从2个视频输入中选择其中1个的视频数据；
第一供电模块和第二供电模块：采用分布式电源架构，节约成本同时控制PCB布局占用面积。芯片由ETA提供的ETA3451D2I(DFN2x2-8L)实现5V输入低电压大电流组，电压包括1.0V@3.5A,1.2V@3.5A,1.8V@3.5A,3.3V@3.5A。
该音视频传输系统的工作流程为：
(1)通过HDMI/DVI线材将发送器的视频输入接口与输入信号源连接，采用超五类双绞线连接发送器和接收器，同时发送器与接收器均接入电源，处于正常供电状态；
(2)HDMI/DVI视频源接入，第一主控模块通过读取端口配置，判断输入接口的视频格式(视频格式包括HDMI和DVI)，并且保存当前输入格式配置；
(3)USB升级系统通过第一USB升级接口升级系统固件，通过WCH-CH340G(SOP-16)模块电路给第一主控模块的MCU-STM32核心芯片升级固件；
(4)音视频编码模块的sil9575芯片根据EDID管理输出视频信号给HDBaseT编码模块，另外，音频信号嵌入，通过ADC音频梳理模块转换成I2S音频数字信号发送到音视频编码模块的sil9575芯片中，为HDMI音频嵌入提供外部音频源，然后输出给HDBaseT编码模块，此外，红外信号及串口信号直接输入至HDBaseT编码模块；
(5)HDBaseT编码模块将音视频信号、红外输出信号及串口信号转换成HDBaseT信号，并将其通过网络双绞线传输至接收器的HDBaseT解码模块；
(6)HDBaseT解码模块接收到HDBaseT信号，解码为HDMI信号、红外输出信号及串口信号并将HDMI信号传输给音视频解码模块；
(7)音视频解码模块接收到HDMI信号后根据EDID管理及HDMI/DVI格式管理输出合适的分辨率和信号格式到显示终端(比如LED显示屏、LCD显示屏)，同时，将I2S端口输出数字音频信号到DAC模块，经过DAC数模转换，输出立体声模拟音频。
其中，第一控制面板模块主要用于对第一主控模块进行配置输入通道切换、EDID管理、PIP管理及内外部音频切换；第二控制面板模块主要用于进行EDID管理、红外载波选择及恢复出厂设置功能。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种音视频传输系统，其特征在于，包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器连接；
所述发送器包括：视频接收模块、ADC模块、音视频编码模块、HDBaseT编码模块、第一存储模块、第一主控模块、第一控制面板模块以及给所述发送器的各个模块提供电源的第一供电模块，所述音视频编码模块分别与所述视频接收模块、所述ADC模块、所述HDBaseT编码模块及所述第一主控模块连接；所述第一主控模块分别与所述第一控制面板模块、所述视频接收模块、所述HDBaseT编码模块及所述第一存储模块连接；所述发送器还设有视频输入接口、音频输入接口及第一RJ45接口，所述视频接收模块与视频输入接口连接，所述ADC模块与所述音频输入接口连接，所述HDBaseT编码模块与所述第一RJ45接口连接；
所述接收器包括视频发送模块、DAC模块、音视频解码模块、HDBaseT解码模块、第二存储模块、第二主控模块、第二控制面板模块以及给所述接收器的各个模块提供电源的第二供电模块，所述音视频解码模块分别与所述视频发送模块、所述DAC模块、所述HDBaseT解码模块及所述第二主控模块连接；所述第二主控模块分别与所述第二控制面板模块、所述视频发送模块、所述HDBaseT解码模块及所述第二存储模块连接；所述接收器还设有视频输出接口、音频输出接口及第二RJ45接口，所述视频发送模块与所述视频输出接口连接，所述DAC模块与所述音频输出接口连接，所述HDBaseT解码模块与所述第二RJ45接口连接；所述第一RJ45接口与所述第二RJ45接口连接。
2.如权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述第一RJ45接口和所述第二RJ45接口均支持POE供电功能；所述第一RJ45接口通过网络双绞线与所述第二RJ45接口连接；所述第一供电模块与所述第一RJ45接口连接，所述第二供电模块与所述第二RJ45接口连接。
3.如权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述发送器还包括第一串行接口，所述第一串行接口与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括第二串行接口，所述第二串行接口与所述HDBaseT解码模块连接。
4.如权利要求3所述的音视频传输系统，其特征在于，所述发送器还包括红外接收端，所述红外接收端与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括红外发射端，所述红外发射端与所述HDBaseT解码模块连接。
5.如权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述视频输入接口包括HDMI视频输入接口和DVI视频输入接口；所述视频输出接口包括HDMI视频输出接口和DVI视频输出接口。
6.如权利要求1至5任一项所述的音视频传输系统，其特征在于，所述发送器还包括HDMI环出接口，所述HDMI环出接口与所述音视频编码模块连接。
7.如权利要求6所述的音视频传输系统，其特征在于，所述发送器设有第一USB升级接口，所述第一USB升级接口与所述第一主控模块连接；所述接收器设有第二USB升级接口，所述第二USB升级接口与所述第二主控模块连接。
8.如权利要求7所述的音视频传输系统，其特征在于，所述发送器还包括第一KM模块，所述第一KM模块与所述HDBaseT编码模块连接；所述接收器还包括第二KM模块，所述第二KM模块与所述HDBaseT解码模块连接。
9.如权利要求8所述的音视频传输系统，其特征在于，所述第一控制面板模块包括面板本体，所述面板本体上设有显示屏、红外接收头及操作按键；所述第二控制面板模块与所述第一控制面板模块结构相同。
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