CN109905375A - 一种具备电话功能的音视频网络编解码设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，在该设备中，PSTN电话接口与SIP语音网关板卡双向连接，SIP语音网关板卡与编码ARM处理器双向连接；DVI输入接口连接于第一视频AD芯片，音频输入接口连接于第一DSP芯片，第一视频AD芯片与第一DSP芯片均连接于编码ARM处理器的输入端；编码ARM处理器与第一RTL网络芯片双向连接，第一RTL网络芯片与交换机板卡双向连接；第二RTL网络芯片与交换机板卡双向连接，解码ARM处理器与第二RTL网络芯片双向连接，解码ARM处理器的其中两个输出端分别连接于第二视频AD芯片和第二DSP芯片，第二视频AD芯片连接于DVI输出接口，第二DSP芯片连接于音频输出接口。本发明的有益效果是：实现PSTN电话与网络编解码设备的音视频互通。
Description
技术领域
本发明涉及网络音视频解码领域，尤其涉及一种具备电话功能的音视频网络编解码设备。
背景技术
现有的音视频编解码设备，仅支持音频或视频采集后编解码传输进行音视频互通，但无法做到与传统模拟电话进行音频互通，在实际使用中有很多不便。因此研究具备电话功能的音视频网络编解码设备，可有效解决此问题，实现传统模拟电话与网络编解码设备的音视频互通。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，包括：PSTN电话单元、编码单元、解码单元和交换机板卡；
PSTN电话单元：包括PSTN电话接口和SIP语音网关板卡；其中，PSTN电话接口与SIP语音网关板卡双向连接，SIP语音网关板卡与编码ARM处理器双向连接；
编码单元：包括DVI输入接口、第一视频AD芯片、音频输入接口、第一DSP芯片、编码ARM处理器和第一RTL网络芯片；其中，DVI输入接口连接于第一视频AD芯片，音频输入接口连接于第一DSP芯片，第一视频AD芯片与第一DSP芯片均连接于编码ARM处理器的输入端；编码ARM处理器与第一RTL网络芯片双向连接，第一RTL网络芯片与交换机板卡双向连接；
解码单元：包括DVI输出接口、第二视频AD芯片、音频输出接口、第二DSP芯片、解码ARM处理器和第二RTL网络芯片；其中，第二RTL网络芯片与交换机板卡双向连接，解码ARM处理器与第二RTL网络芯片双向连接，解码ARM处理器的其中两个输出端分别连接于第二视频AD芯片和第二DSP芯片，第二视频AD芯片连接于DVI输出接口，第二DSP芯片连接于音频输出接口；
SIP语音网关板卡将通过PSTN电话接口获取的外部电话的模拟电话音频，转换为SIP格式的数字音频，然后将所述SIP格式的数字音频传输至编码ARM处理器；
第一视频AD芯片将通过DVI输入接口从外部音视频采集设备获取的模拟视频信号转换为数字视频信号；并将所述数字视频信号发送至编码ARM处理器；同时，第一DSP芯片对通过音频输入接口从外部音视频采集设备获取的模拟音频信号进行回声消除处理，并转换为数字音频发送至编码ARM处理器；
编码ARM处理器将接收到的数字音视频信号编码为H.265IP流，通过第一RTL网络芯片与交换机板卡连接，将所述H.265IP流通过交换机板卡传输至第二RTL网络芯片；解码ARM处理器通过第二RTL网络芯片与交换机板卡连接，将接收到的所述H.265IP流解码为数字信号，并分别传输至第二DSP芯片和第二视频AD芯片；第二DSP芯片将接收到的数字音频还原为模拟音频并传输至音频输出接口，第二视频AD芯片将接收到的数字信号还原为模拟信号并传输至DVI输出接口，以便于音视频信号的传输。
进一步地，所述SIP语音网关板卡采用的是VoIP网关。
进一步地，所述第一RTL网络芯片和第二RTL网络芯片采用的型号均是网络PHYRTL8211芯片。
进一步地，所述第一视频AD芯片和第二视频AD芯片采用的型号均是AD7656芯片。
进一步地，所述第一DSP芯片和第二DSP芯片，用来进行回声消除处理和数字音频与模拟音频互转处理。
进一步地，所述IP流为H.265IP流。
进一步地，所述编码ARM处理器采用的是32位编码ARM处理器。
进一步地，所述解码ARM处理器采用的是32位解码ARM处理器。
进一步地，还包括控制ARM处理器，控制ARM处理器采用的32位控制ARM处理器，所述32位控制ARM处理器的控制端与交换机板卡连接，用于控制将解码ARM处理器解码出的数字信号分发至第二DSP芯片、第二视频AD芯片和SIP语音网关板卡。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：实现PSTN电话与网络编解码设备的音视频互通。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种具备电话功能的音视频网络编解码设备的电路图；
图2是本发明实施例中一种具备电话功能的音视频网络编解码设备的结构图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种具备电话功能的音视频网络编解码设备。
请参考图1，图1是本发明实施例中具备电话功能的音视频网络编解码设备的电路图；所述具备电话功能的音视频网络编解码设备连接有PSTN电话和外部音视频设备；其特征在于：包括：PSTN电话单元、编码单元、解码单元和交换机板卡；
PSTN电话单元：包括PSTN电话接口和SIP语音网关板卡；其中，PSTN电话接口与SIP语音网关板卡双向连接，SIP语音网关板卡与编码ARM处理器双向连接；
编码单元：包括DVI输入接口、第一视频AD芯片、音频输入接口、第一DSP芯片、编码ARM处理器和第一RTL网络芯片；其中，DVI输入接口连接于第一视频AD芯片，音频输入接口连接于第一DSP芯片，第一视频AD芯片与第一DSP芯片均连接于编码ARM处理器的输入端；编码ARM处理器与第一RTL网络芯片双向连接，第一RTL网络芯片与交换机板卡双向连接；
解码单元：包括DVI输出接口、第二视频AD芯片、音频输出接口、第二DSP芯片、解码ARM处理器和第二RTL网络芯片；其中，第二RTL网络芯片与交换机板卡双向连接，解码ARM处理器与第二RTL网络芯片双向连接，解码ARM处理器的其中两个输出端分别连接于第二视频AD芯片和第二DSP芯片，第二视频AD芯片连接于DVI输出接口，第二DSP芯片连接于音频输出接口；
PSTN电话单元：
PSTN电话接口连接PSTN电话，获取模拟电话音频，并将所述模拟电话音频传输至SIP语音网关板卡，SIP语音网关板卡将接收到的所述模拟电话音频转换为SIP格式的数字音频，然后将所述SIP格式的数字音频传输至32位编码ARM处理器；其中，所述SIP语音网关板卡采用的是VoIP网关。
编码单元：
DVI输入接口和音频输入接口连接外部音视频设备，第一视频AD芯片将通过DVI输入接口从外部音视频设备获取的模拟视频信号转换为数字视频信号；并将所述数字视频信号发送至32位编码ARM处理器；同时，第一DSP芯片对通过音频输入接口从外部音视频设备获取的模拟音频信号进行回声消除处理，并转换为数字音频发送至32位编码ARM处理器；
32位编码ARM处理器将接收到的数字音视频信号编码为H.265IP流，通过第一RTL网络芯片与交换机板卡连接，将所述H.265IP流通过交换机板卡传输至第二RTL网络芯片；以便与32位解码ARM处理器进行互通，实现网络传输；
解码单元：
32位解码ARM处理器通过第二RTL网络芯片与交换机板卡连接，将接收到的所述H.265IP流解码为数字信号，并分别传输至第二DSP芯片、第二视频AD芯片和SIP语音网关板卡；第二DSP芯片将接收到的数字音频还原为模拟音频并传输至音频输出接口，第二视频AD芯片将接收到的数字信号还原为模拟信号并传输至DVI输出接口，以便于音视频信号的传输。
其中，所述第一RTL网络芯片和第二RTL网络芯片采用的型号均是网络PHYRTL8211芯片。所述第一视频AD芯片和第二视频AD芯片采用的型号均是AD7656芯片。所述第一DSP芯片和第二DSP芯片，用来进行回声消除处理和数字音频与模拟音频互转处理。
所述具备电话功能的音视频网络编解码设备还包括32位控制ARM处理器和电源模块；所述32位控制ARM处理器的控制端与交换机板卡连接，用于控制将解码ARM处理器解码出的数字信号分发至第二DSP芯片、第二视频AD芯片和SIP语音网关板卡；所述电源模块采用的是开关电源，用于给所述具备电话功能的音视频网络编解码设备供电。
上述一种具备电话功能的音视频网络编解码设备是一个整体设备，所述一种具备电话功能的音视频网络编解码设备内部为弱电环境，安全可靠。通过所述一种具备电话功能的音视频网络编解码设备的外部接口，即可完成外部电话采集设备和外部音视频采集设备的接入以及音视频输出设备的输出。当用户需要使用电话接入到所述一种具备电话功能的音视频网络编解码设备实现IP化音频互通的操作时，比如在网络化视频会议系统中接入传统电话座机等情况时，使用SIP语音网关板卡实现PSTN电话与SIP网络电话的转换，将模拟信号和数字信号相互转换。
该具备电话功能的音视频网络编解码设备对外的PSTN电话接口通过电话线进行通信，将电话的音频信号传输至32位解码ARM处理器，第二视频AD芯片进行信号处理，将数字信号转换为模拟信号输出，设备通过连接外部输出设备，即可完成电话音频输出。外部音视频采集设备，将采集到的音视频信号传输至第一视频AD芯片和第一DSP芯片进行信号处理，将模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至32位编码ARM处理器；32位编码ARM处理器根据H.265视频图像编码标准将接收到的数字信号编码为H.265IP流并通过第一RTL网络芯片传输到交换机板卡中，交换机板卡将接收到的H.265IP流传输至32位解码ARM处理器，32位解码ARM处理器对接收的所述H.265IP流进行解码，再由第二视频AD芯片和第二DSP芯片进行数字信号与模拟信号的转换，由32位控制ARM处理器控制数字音频与视频的分发，传输至DSP芯片及视频AD芯片或SIP语音网关板卡，第二DSP芯片进行回声消除及音频处理和第二视频AD芯片进行视频处理后，将得到的模拟音视频传输至外部音视频输出设备；传输至SIP语音网关板卡的音频信号，由SIP语音网关板卡将数字信号转换为模拟信号，实现与PSTN电话的互通，从而实现传统电话与音视频网络编码设备的互通。
请参考图2，图2是本发明实施例中一种具备电话功能的音视频网络编解码设备的结构图，所述具备电话功能的音视频网络编解码设备连接有外部电话设备和外部音视频采集设备；具体包括：电话模块、编解码模块、网络交换模块和控制模块；
电话模块，包括语音网关子模块和音频处理子模块；语音网关子模块用于将从外部电话设备采集到的音频信息与外部音视频采集设备采集到的音视频信息进行相互转换互通；
编解码模块，包括编码子模块和解码子模块；
音频处理子模块、语音网关子模块分别与解码子模块双向连接，编码子模块、解码子模块分别与网络交换模块双向连接，同时网络交换模块与控制模块双向连接；
音频处理子模块、语音网关子模块分别与解码子模块双向连接，编码子模块、解码子模块分别与网络交换模块双向连接，同时网络交换模块与控制模块双向连接；
编码子模块接收外部音视频采集设备采集到的音视频信号，并将采集到的音视频信号编码为视频流，然后将视频流传输至网络交换模块；网络交换模块将接收的视频流传输至解码子模块；解码子模块将接收的视频流解码为音视频信号，并将解码的音视频信号传输至音频处理子模块和语音网关子模块；
解码子模块接收从网络交换模块发送的音频信息进行解码，得到音频信号，并将音频信号传输至音频处理子模块；或者解码子模块接收从网络交换模块接收到的音视频信息解码为音视频信号，并将音视频信号传输至网络交换模块与语音网关子模块；
语音网关子模块用于将接收到的外部电话设备采集到的模拟电话信号与SIP网络电话的相互转换，并将模拟电话信号传输至解码子模块；与解码子模块进行音频信息互通；
音频处理子模块对接收到的音频信号和模拟电话信号进行回声消除处理，然后将处理后的音频信号传输至本地音视频输出设备进行输出。
电话模块将PSTN电话(传统电话)与SIP网络电话互相转换并使用回声消除等音频处理方式，然后通过解码子模块将网络电话的音频信息解码输出，编码模块将外部音视频设备采集的音视频信号编码为IP视频流，以流媒体的方式传输给网络交换模块，网络交换模块将视频流传输至解码模块，解码模块根据控制模块的业务控制，将解码还原的音视频信号，传输至外部音视频输出设备，也可传输至电话模块，由电话模块完成解码信号与传统电话的输出，从而形成音频信息的双向互通。
其中，语音网关子模块采用的是一种VoIP网关，音频处理子模块选用的是DSP芯片，编码子模块和解码子模块均选用的是AD7656芯片，控制模块选用的是ARM处理器与RTL网络芯片，电源模块选用的是开关电源，网络交换模块选用RJ45接口。使用其他型号但功能相近的芯片或模块均可实现本发明的上述功能。
ARM(AdvancedRISCMachines)是一款RISC微处理器，耗电少功能强、16位/32位双指令集并且合作伙伴众多，所以ARM处理器通常广泛地使用在许多嵌入式系统设计。ARM处理器的特点主要有：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；并且大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定。因此本实施例选择ARM处理器作为图像编码子模块、业务控制模块的处理器。
本次实例采用的H.265标准是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清(分辨率在1280P*720以下)数字图像传送；H.265则可以实现利用1～2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。
本次实例所选用的DPS芯片，也称为数字信号处理器，是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快捷地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DPS芯片具有如下主要特点：在一个指令周期内科完成一次乘法和一次加法；程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问等。目前DPS芯片广泛用于各类音频信号处理中。
本发明的有益效果是：实现PSTN电话与网络编解码设备的音视频互通。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：包括PSTN电话单元、编码单元、解码单元和交换机板卡；
PSTN电话单元：包括PSTN电话接口和SIP语音网关板卡；其中，PSTN电话接口与SIP语音网关板卡双向连接，SIP语音网关板卡与编码ARM处理器双向连接；
编码单元：包括DVI输入接口、第一视频AD芯片、音频输入接口、第一DSP芯片、编码ARM处理器和第一RTL网络芯片；其中，DVI输入接口连接于第一视频AD芯片，音频输入接口连接于第一DSP芯片，第一视频AD芯片与第一DSP芯片均连接于编码ARM处理器的输入端；编码ARM处理器与第一RTL网络芯片双向连接，第一RTL网络芯片与交换机板卡双向连接；
解码单元：包括DVI输出接口、第二视频AD芯片、音频输出接口、第二DSP芯片、解码ARM处理器和第二RTL网络芯片；其中，第二RTL网络芯片与交换机板卡双向连接，解码ARM处理器与第二RTL网络芯片双向连接，解码ARM处理器的其中两个输出端分别连接于第二视频AD芯片和第二DSP芯片，第二视频AD芯片连接于DVI输出接口，第二DSP芯片连接于音频输出接口；
SIP语音网关板卡将通过PSTN电话接口获取的外部电话的模拟电话音频，转换为SIP格式的数字音频，然后将所述SIP格式的数字音频传输至编码ARM处理器；
第一视频AD芯片将通过DVI输入接口获取的模拟视频信号转换为数字视频信号；并将所述数字视频信号发送至编码ARM处理器；同时，第一DSP芯片对通过音频输入接口从外部音视频采集设备获取的模拟音频信号进行回声消除处理，并转换为数字音频发送至编码ARM处理器；
编码ARM处理器将接收到的数字音视频信号编码为IP流，通过第一RTL网络芯片与交换机板卡连接，将所述H.265IP流通过交换机板卡传输至第二RTL网络芯片；解码ARM处理器通过第二RTL网络芯片与交换机板卡连接，将接收到的所述H.265IP流解码为数字信号，并分别传输至第二DSP芯片和第二视频AD芯片；第二DSP芯片将接收到的数字音频还原为模拟音频并传输至音频输出接口，第二视频AD芯片将接收到的数字信号还原为模拟信号并传输至DVI输出接口，以便于音视频信号的传输。
2.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述SIP语音网关板卡采用的是VoIP网关。
3.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述第一RTL网络芯片和第二RTL网络芯片采用的型号均是网络PHYRTL8211芯片。
4.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述第一视频AD芯片和第二视频AD芯片采用的型号均是AD7656芯片。
5.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述第一DSP芯片和第二DSP芯片，用来进行回声消除处理和数字音频与模拟音频互转处理。
6.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述IP流为H.265IP流。
7.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述编码ARM处理器采用的是32位编码ARM处理器。
8.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：所述解码ARM处理器采用的是32位解码ARM处理器。
9.如权利要求1所述的一种具备电话功能的音视频网络编解码设备，其特征在于：还包括控制ARM处理器，控制ARM处理器采用的32位控制ARM处理器，所述32位控制ARM处理器的控制端与交换机板卡连接，用于控制将解码ARM处理器解码出的数字信号分发至第二DSP芯片、第二视频AD芯片和SIP语音网关板卡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An audio and video network encoding and decoding device with telephone function Effective date of registration: 20231226 Granted publication date: 20210326 Pledgee: Wuhan area branch of Hubei pilot free trade zone of Bank of China Ltd. Pledgor: WUHAN XINGTU XINKE ELECTRONIC Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073771 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |