CN111225173A - 音视频传输装置及音视频传输系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供一种音视频传输系统及音视频传输装置，所述系统包括音视频传输装置以及至少一个无线麦克风发射装置；所述无线麦克风发射装置用于将无线麦克风采集的音频信号发送给所述音视频传输装置；所述音视频传输装置用于分别与视频采集装置和所述无线麦克风发射装置连接，接收所述音频信号并将所述音频信号传输至所述视频采集装置，以及从所述视频采集装置获取所述音频信号和视频信号生成的混合信号，并将所述混合信号处理后输出。本说明书实施例提供的音视频传输系统可以实现音频信号源与视频采集装置距离较远的拍摄场景中的音频信号的采集以及音视频信号和音视频混合信号的传输，并且保证音频信号的质量。

Description

音视频传输装置及音视频传输系统
技术领域
本说明书涉及通信技术领域，尤其涉及一种音视频传输装置及音视频传输系统。
背景技术
影视拍摄、商业视频拍摄以及个人拍摄等场景，在对被拍摄对象进行视频拍摄时，需要同时采集被拍摄对象的视频信号以及需要与视频信号同步播放的音频信号，然后对视频信号和音频信号进行同步对齐处理，得到最终的音视频混合信号并传输给视频接收端。通常，在采用摄像装置拍摄视频时，可以通过摄像装置采集被拍摄对象的视频信号，并且同时通过摄像装置内置的麦克风采集音频信号，同步处理后生成的音视频混合信号通过无线传输技术发送给视频接收端。但是，内置的麦克风只适用于音频信号源与摄像装置距离较近的场景，如果二者相距较远，就会导致内置麦克风的采集效果差，另外，由于摄像装置上的马达、风扇等产生噪音干扰，无法保证所采集的音频信号的质量。
发明内容
基于此，本说明书实施例提供了一种音视频传输系统及音视频传输装置。
根据本说明书实施例的第一方面，提供一种音视频传输系统，所述系统包括音视频传输装置以及至少一个无线麦克风发射装置；
所述无线麦克风发射装置用于将无线麦克风采集的音频信号发送给所述音视频传输装置；
所述音视频传输装置用于分别与外部的视频采集装置和所述无线麦克风发射装置连接，接收所述音频信号，将所述音频信号传输给所述视频采集装置，以及从所述视频采集装置获取所述音频信号和视频信号生成的混合信号，并将所述混合信号处理后输出。
根据本说明书实施例的第二方面，提供一种音视频传输装置，所述音视频传输装置分别与外部的视频采集装置和无线麦克风发射装置连接，所述音视频传输装置包括：
音频传输单元，用于从所述无线麦克风发射装置接收无线麦克风采集的音频信号，并将所述音频信号传输至所述视频采集装置；
视频传输单元，用于从所述视频采集装置获取所述音频信号和视频信号混合后的混合信号，并将所述混合信号输出。
应用本说明书实施例方案，利用物理实体上与视频采集装置分离的无线麦克风采集音频信号源的音频信号，采集的音频信号不是直接由无线麦克风传输给视频采集装置，而是利用一音视频传输系统传输，音视频传输系统中具有无线麦克风发射装置和音视频传输装置，音频信号由无线麦克风发射装置发给音视频传输装置，再由音视频传输装置传输给视频采集装置。为了可以利用视频采集装置目前已有的功能，在设计本方案时，仍然可由视频采集装置完成音频信号和视频信号的同步处理，生成音视频混合信号，并将混合信号输出至音视频传输装置，以便音视频传输装置将混合信号发送至视频接收端，因此无需对视频采集装置的已有功能进行改变。本说明书实施例的方案可以实现音频信号源与视频采集装置距离较远的拍摄场景的音频信号采集以及音频信号和音视频混合信号的传输。通过将麦克风置于方便采集音频信号源的位置采集音频信号，可以提高采集的音频信号的质量，保证了最终采集的音视频的效果。且通过自行设计的音视频传输装置同时实现音频信号和音视频混合信号的传输，解决了音频信号源与视频采集装置距离较远的拍摄场景中的音频信号和音视频混合信号的传输问题，通过一个装置实现两种信号的传输，也简化了拍摄过程中设备的安装流程。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本说明书一个实施例的一种音视频传输系统的示意图。
图2-6是本说明书实施例的一种音视频传输装置的结构示意图。
图7是本说明书实施例的一种音频传输单元的结构示意图。
图8是本说明书实施例的一种视频传输单元的结构示意图。
图9是本说明书一个实施例的一种音视频传输系统的示意图。
图10是本说明书一个实施例的一种无线麦克风的结构的示意图。
图11是本说明书一个实施例的一种音视频传输装置的结构的示意图。
图12是本说明书一个实施例的一种无线视频接收端的结构的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在......时”或“当......时”或“响应于确定”。
在影视拍摄、商业视频拍摄或者个人视频拍摄场景，可以通过摄像装置同时从被拍摄对象采集视频信号以及从音频信号源采集音频信号，将音频信号和视频信号同步处理后得到音视频混合信号，并输出给视频接收端。在某些场景，视频接收端与摄像装置距离较远，因而，可以通过无线传输技术将摄像装置采集的音视频混合信号发送给视频接收端，以便在视频接收端可以远程查看。目前，摄像装置在采集被拍摄对象的音频信号时，多采用摄像装置内置的麦克风来采集，这种方式在摄像装置与音频信号源距离较近时比较适用，但是当摄像装置与音频信号源距离较远时，采集的音频信号质量较差，影响播放效果。
基于此，本说明书实施例提供一种音视频传输装置以及音视频传输系统，用于实现音频信号源与视频采集装置距离较远的拍摄场景中，音频信号的采集以及音频信号与音视频混合信号的传输。
如图1所示，所述音视频传输系统10可包括音视频传输装置11以及无线麦克风发射装置12。无线麦克风发射装置12的数量不作限制，图1中示出两个无线麦克风发射装置12作为举例。其中，一个无线麦克风发射装置12与一个无线麦克风13连接，用于将无线麦克风13采集的音频信号源的音频信号发送给音视频传输装置11。音视频传输装置11还与视频采集装置14连接，视频采集装置14用于采集被拍摄对象的视频信号。音视频传输装置11将从无线麦克风发射装置12接收的音频信号发送给视频采集装置14，以便视频采集装置14将被拍摄对象的音频信号和视频信号进行同步处理，生成音视频混合信号(以下简称为混合信号)，并将混合信号输出至音视频传输装置11，以便音视频传输装置11将混合信号输出。
音频信号源可能存在多种示例，例如，作为音频信号源的可能是被拍摄对象、也可能是需要与被拍摄对象的视频同步播放的其他声音来源(比如对视频进行解说的解说员的声音)等等。
在远距离拍摄场景，由于音频信号源与视频采集装置14距离较远，如采用视频采集装置14内置的麦克风，收音效果较差，本申请中采用外置的无线麦克风13。为了采集到更加清晰的音频信号，提升音频信号的质量，无线麦克风13可以置于靠近音频信号源的位置，比如，如果音频信号源是视频的解说员，可以将无线麦克风13携带在解说员的身上。为了便于携带，无线麦克风发射装置12与无线麦克风13可以采用一体化设计，比如，可以设计成手持式或者小型一体化领夹式。无线麦克风13采集到音频信号源的音频信号后，通过无线麦克风发射装置12发送给音视频传输装置11。无线麦克风发射装置12可以通过各种无线传输技术将采集的音频信号发送给音视频传输装置11，比如、蓝牙、WIFI、Zigbee等无线传输技术。考虑到传输距离和传输效果，在音频信号源与视频采集装置14距离较远的拍摄场景，通常选用WIFI传输技术。比如，可以将采集的音频信号通过数字调制的方式调制后，通过1.9GHz DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications Digital EnhancedCordless Telecommunications：数字增强无绳通信)，2.4GHz ISM或5GHz ISM频段对调制后的音频信号进行传输。
通常，为了满足现场立体声或多通道收音需求，一个音视频传输装置11可以同时连接至少两个无线麦克风发射装置12，每个无线麦克风发射装置12将与其连接的无线麦克风13采集的音频信号分别发送给音视频传输装置11。一个音视频传输装置11连接多个无线麦克风发射装置12时，可以采用TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)的传输方式，不同的无线麦克风发射装置12占用不同时隙，多个无线麦克风发射装置12与音视频传输装置11进行数据传输时只占用一个独立无线频道。
音视频传输装置11与视频采集装置14之间可以采用物理连接的方式，也可以采用无线连接的方式。通常，音视频传输装置11可以放置在靠近视频采集装置14的位置，比如，视频采集装置14上设计有与音视频传输装置11连接的物理接口，两者可以通过物理接口进行连接，当然，为了节约空间，方便拍摄过程中视频采集装置14与音视频传输装置11的移动，音视频传输装置11可以固定安装在视频采集装置14上。
音视频传输装置11接收到无线麦克风发射装置12发送的音频信号后，可以将音频信号输入到视频采集装置14，视频采集装置14将接收到的音频信号与采集的视频信号进行同步对齐处理，生成使用该音频信号对该视频信号伴音后的混合信号，然后再将混合信号输出给音视频传输装置11，音视频传输装置11对混合信号进行处理后输出。比如，在某些实施例中，音视频传输装置11可以具有显示屏等部件，将混合信号解码后输出至显示界面以供用户观看。
在某些实施例中，音视频传输装置11也可以将混合信号发送给其他的视频接收端，以便用户通过视频接收端观看视频，比如，在很多视频拍摄场景，导演需远程监控拍摄效果，这时可以将混合信号发送给远程监控设备，以便导演监控拍摄效果。为了实现远距离传输，且无需布线，音视频传输装置11也可以通过无线传输技术将混合信号输出给视频接收终端，比如、蓝牙、WIFI、Zigbee等无线传输技术。考虑到音频信号源与视频采集装置14距离较远的拍摄场景，传输距离可能较远，且视频数据量较大，可以选用WIFI传输。比如，可以采用通用视频压缩编码技术(例如H.264/H.265)对混合信号进行编码后，采用通用WIFI传输技术，例如通过2.4GHz、5GHz UNII WIFI及60GHz 802.11d WIFI将混合信号传输给视频接收端。视频接收端可以是具有通用WIFI连接功能和通用H.264/H.265视频解码能力的智能终端，比如、手机、电脑等个人终端，也可以是具有更强硬件H.264/H.265解码能力及更强无线WIFI性能的独立设备。
本说明书实施例中的音视频传输系统，通过无线麦克风13采集音频信号源的音频信号，然后通过无线麦克风发射装置12发送给音视频传输装置11，音视频传输装置11将音频信号输入到视频采集装置14，视频采集装置14将音频信号和采集的视频信号同步后生成混合信号，然后将混合信号输出至音视频传输装置11，音视频传输装置11再将混合信号输出。通过外置的无线麦克风13采集音频信号源的音频信号，可以提升音频信号的质量，且可以通过自行设计的音视频传输装置11来传输音视频信号，将音频信号输入至视频采集装置14，实现音频信号与视频信号的同步，生成音视频混合信号。并且音视频传输装置11还可以同时实现混合信号的传输，将音视频混合信号发送至视频接收端。通过一个音视频传输装置11，同时实现音频信号和音视频混合信号的传输，既方便拍摄过程中的设备安装，又可以解决远距离拍摄场景的音频采集与传输问题，提升了最终采集的音视频的效果。
如图2所示，本说明书实施例提供的音视频传输装置11可以包括视频传输单元110和音频传输单元111，音频传输单元111通过无线传输通道接收无线麦克风发射装置12传输的音频信号，并传输至视频采集装置14，视频传输单元110将视频采集装置14输出的音频信号和视频信号同步后的混合信号通过无线传输通道发送至视频接收端15。
在某些实施例中，音视频传输装置11在传输音频信号和混合信号时可以独立传输，比如，如图3所示，音视频传输装置11可以包含视频传输单元110、音频传输单元111、配件112以及多根天线(图中的113和114)，配件112可能包括电池、按键、显示屏、外壳等。视频传输单元110和音频传输单元111各自采用独立的无线传输通道和天线，通过各自的无线传输通道进行数据的传输。比如，音频传输单元111可以通过天线114接收无线麦克风发射装置12发送的音频信号，并输出至视频采集装置14，视频传输单元110从视频采集装置14获取混合信号，通过天线113将混合信号发送至视频接收端15，为了避免两种信号传输造成的相互干扰，视频传输单元110和音频传输单元111可以工作于不同的频段，比如视频传输单元110工作于UNII 5GHz WIFI，而音频传输单元111工作于UHF(Ultra High Frequency：特高频)或2.4GHz。当然，在某些实施例中，如图4所示，为了减少天线数量，音视频传输装置11还可以包括双频双工滤波器116和双频天线115，通过双频双共滤波器116实现射频合路，然后通过双频天线115传输，以便减少天线数量。
当然，由于音频信号和混合信号各自采用独立的传输通道，既占用无线传输通道资源，比如，至少要占用两个无线通道，并且两种信号的传输也会造成相互干扰。为了减少对无线传输通道资源的占用，并且减小两种信号传输之间的干扰。在某些实施例中，音视频传输装置11可以按照时分复用的方式采用同一个无线通道进行传输音频信号和混合信号，即音频信号和混合信号可以采用统一的无线传输技术，比如，可以统一采用WIFI IEEE802.11传输技术。由于无线视频信号传输特点是码流带宽高，但是可接受较长时间的延时，而无线麦克风音频信号的特点是码流带宽低，但是对延时的要求较为严格，因而将两种信号通过同一个无线通道传输，既可兼顾无线麦克风音频信号带宽占用小，低功耗，延时参数低等特点，又可保证无线视频信号高传输带宽的要求，各取所需。另外，音频信号和混合信号可以通过2.4GHz，5GHz UNII或60GHz ISM频段进行传输，可以保证无线视频传输高速率带宽的要求，而较少干扰的5GHz UNII和60GHz ISM频段也可为音频信号的实时传输提供更可靠的保障。
在某些实施例中，音频信号和混合信号均采用WIFI技术进行传输，两种信号可以共用WIFI传输通道。如图5所示，音视频传输装置还可以包括WIFI传输单元117，视频传输单元110和音频传输单元111可以共用WIFI传输单元117，音频传输单元111通过WIFI传输单元117从无线麦克风发射装置12接收音频信号，视频传输单元110通过WIFI传输单元117将混合信号发送至视频接收端15。
在某些实施例中，如图6所示，音视频传输装置11还包括中央处理单元118，中央处理单元118用于从视频传输单元110接收混合信号，分别对所述混合信号中音频信号和视频信号进行压缩编码后输出给WIFI传输单元117，以便WIFI传输单元117传输至视频接收端15，以及从WIFI传输单元117接收无线麦克风发射装置12发送的音频信号，转换成数字压缩音频信号后发送给音频传输单元111。当音视频接收装置11中的WIFI传输单元117从无线麦克风发射装置12接收音频信号后，可以先将音频信号发送给中央处理单元118，中央处理单元118将音频信号转换成数字压缩音频信号，转化得到的数字压缩音频信号的格式同无线麦克风发送装置12发送的音频信号的格式相同，可以是经过ADPCM，Opus-CELT等开源编码算法编码后的一种。中央处理单元118再将该数字压缩音频信号发送给音频传输单元110，以便音频传输单元110进一步处理后得到模拟音频信号再输出给视频采集装置14。同时，视频采集装置14将音频传输单元111输入的音频信号与采集的视频信号同步处理，生成音视频混合信号，并将混合信号输出给视频传输单元110，视频传输单元110将混合信号发送给中央处理的单元118，以便中央处理单元118分别对混合信号中音频信号和混合信号中的视频信号进行压缩编码后得到编码后的混合信号，再将编码后的混合信号输出给WIFI传输单元117，通过WIFI传输单元117发送至视频接收端15。在某些实施中，中央处理单元118可以是集成CPU和H.264/H.265编解码功能的SOC芯片。
在某些实施例中，如图7所示，音频传输单元111可以包括音频处理子单元111a、采样子单元111b以及第一接口子单元111c，其中，音频处理子单元111a用于获取中央处理单元118转化后的数字压缩音频信号，并对该数字压缩音频信号进行解码处理，同时，还可完成对该数字压缩音频信号的均衡、音效、降噪、音量电平调节的处理。采样子单元111b用于对解码处理后的数字压缩音频信号进行采样恢复得到模拟音频信号，在某些实施例中，采样子单元111b可以是多通道音频采样DAC(Digital to Analog Converter：数模转换器)。第一接口子单元111c用于将采样恢复得到的模拟音频信号输出给所述视频采集装置14，以便视频采集装置14将采样恢复得到的音频信号与采集的视频信号同步处理。其中，第一接口子单元111c包括多通道放大处理器，用于对采样恢复得到的模拟音频经过多通道音频放大处理，以输出幅度满足视频采集装置14外置麦克风输入接口电平要求的模拟音频信号。
在某些实施例中，如图8所示，视频传输单元110可以包括第二接口子单元110a、视频信号处理子单元110b，第二接口子单元110a用于从视频采集装置14接收所述混合信号，并分离出混合信号中的音频信号和视频信号，将混合信号中的音频信号传输给中央处理单元118以进行压缩编码处理，视频信号处理子单元110b用于对视频信号进行处理后发送给中央处理单元118，以进行压缩编码处理。在某些实施例中，第二接口子单元110a包括SDI视频接收器，HDMI视频接收器，视频采集装置14输出SDI和HDMI标准的接口信号，该接口信号为包含音频信号和视频信号的混合信号，其中，混合信号中的视频信号通过SDI视频接收器和HDMI视频接收器转换成标准数字并行视频信号，信号格式为BT1120或MIPI，然后送入视频处理子单元110b，视频处理子单元110b可以是FPGA芯片，FPGA芯片选择一路视频信号发送给送给中央处理单元118，以便中央处理单元118对视频信号进行压缩编码处理。混合信号中的音频信号则直接输出给中央处理单元110，与视频信号分开做压缩编码处理。
在某些实施例中，所述音视频传输装置11还包括CCU(Camera Control Unit，摄像机控制单元)控制接口，中央处理单元118通过所述CCU控制接口对视频采集装置14的CCU进行控制，以便完成视频采集装置14的镜头、图像参数、辅助数据的调节。
在某些实施例中，音视频传输装置11还包括与中央处理单元118连接的扩展接口，用于连接以下一种或多种配件：LCD屏幕、按键、电源。比如，音视频传输装置11可以包括屏幕、按键、电源等配件，这些配件通过扩展接口与中央处理单元118连接，以便中央处理单元118实现对这这些配件的控制。
在某些应用场景，音视频传输装置11在接收到视频采集装置14输出的混合信号后，可以发送给其他的视频接收终端15。比如，在影视拍摄领域或商业拍摄领域，视频采集装置14采集的音视频混合信号需发送给视频接收终端15，以便导演，灯光师等工作人员可以根据视频的效果做出相应的调整。为了方便这些工作人查看拍摄好的视频，在某些实施例中，音视频传输系统10还可以包括安装于电子设备上的APP，作为视频接收端15，音视频传输装置11可以将音视频信号同步后的混合信号发送至APP，以便用户通过APP查看拍摄好的音视频。电子设备可以是用户的手机、平板、电脑等终端设备，用户预先在电子设备安装指定的APP，通过APP从音视频传输装置11接收音视频信号同步后的混合信号。
在某些实施例中，音视频传输装置11可以与无线麦克风发射装置12以及安装有APP的电子设备通过WIFI通道连接，并且音视频传输装置11的WIFI传输单元的工作模式为AP模式，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元和安装有APP的电子设备的工作模式为Station模式。比如，音视频传输装置11可以开启WIFI热点，无线麦克风发射装置12和安装有APP的电子设备可以搜索音视频传输装置11的SSID，通过预设的密码与音视频传输装置11建立WIFI连接。然后无线麦克风发射装置12可以通过建立的WIFI连接通道向音视频传输装置11传输音频信号，而安装有APP的电子设备可以通过建立的WIFI连接通道从音视频传输装置11接收混合信号。
应用于视频拍摄领域的无线麦克风音频信号一般要求非常低的传输延时，通常小于10ms，同时具有50至数百米的传输距离。对无线麦克风音频信号的传输对延时要求较为严格是因为：如果延时严重，则会出现声音和图像画面不同步的问题，严重影响最终的视频效果。因此，减小无线麦克风音频信号传输的延时十分关键。无线麦克风13传输的音频信号发生延时的原因主要包括以下几个方面：第一、无线麦克风13采集到音频信号源的音频信号后，无线麦克风发射装置12通常需要将音频信号进行压缩编码处理，再通过无线通道发送给音视频传输装置11，通常音频信号可以逐帧数据依次进行编码，所以，在采集音频信号时，会先将采集的音频数据缓存，等待缓存的音频数据长度达到一帧后再进行编码，无线麦克风发射装置12在等待采集的音频数据达到一帧长度的过程也会产生一定的延时，这个延时与音频数据的帧长有关。第二、对音频信号进行压缩的过程需要消耗一定的时间，会造成一部分延时。与之相对应的，在音视频传输装置11接收到音频信号后，需要将其解码，则解码过程也会造成一定的延时。第三、编码完成后，音频信号按时隙发送时，时隙之间会产生一定的空口时隙延时。第四、音频信号从无线麦克风发射装置12发送到音视频传输装置11，会产生一定的收发延时。
在某些实施例中，为了减少因音频信号编解码带来的延时，在对音频信号进行压缩编码时，可以采用低延时低损压缩技术对音频信号进行压缩编码，所述低延时损压缩技术可以是OPUS-CELT、ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation：自适应差分脉冲编码调制)、LC3、LC3plus中的一种。
由于OPUS-CELT、ADPCM、LC3、LC3plus等低延时低损压缩技术在对音频信号进行压缩时，压缩的每帧音频信号的帧长可以自行设置，且对于短帧结构的音频信号，压缩后的音频信号的质量也可以保证。因而，在某些实施例中，为了减少上述第一方面原因造成的延时，可以将无线麦克风13采集的音频信号帧长配置成小于指定长度，音频信号的帧长尽可能采用短帧结构，比如，小于2.5ms，以便减小音频信号因帧内缓存导致的等待延时。当然，指定长度可以根据实际情况去设置，比如可以设置成上述低延时低损压缩技术支持的最小帧长。
在某些实施例中，由于音频信号传输和混合信号传输共用一个无线传输通道，而音频信号对延时的要求高于音视频混合信号，为了减小音频信号的传输延时，音频信号被传输的优先级高于混合信号被传输的优先级，保证无线麦克风音频信号优先传送，从而降低其收发延时，提高传输的可靠性。当然，无线麦克风发射装置12与音视频传输装置11之间除了传输音频信号，还会传输一些控制指令，在音视频传输装置11传输的各种数据中，可以将音频信号的传输优先级设置成最高，保证音频信号最先传送。比如，无线麦克风发射装置12与音视频传输装置11均采用WIFI传输技术，无线麦克风发射装置12与音视频传输装置11的WIFI传输单元可以支持WMM QOS机制，通过WMM QOS机制来设置各传输信号的优先级。
由于音频信号和混合信号均采用WIFI传输技术，相比于蓝牙技术和Zigbee技术，WIFI技术的功耗更大。而在视频拍摄领域，通常需要将无线麦克风13与无线麦克风发射装置12设计成一体化形式，这样无线麦克风设备的整体尺寸更小，重量更轻，便于被拍摄对象佩戴安装，这就要求供电电池体积要更小，从而电池容量也更小。所以，如何降低无线麦克风发射装置12的功耗也非常关键。
在某些实施例中，无线麦克风发射装置12利用WIFI技术向音视频传输装置11传输音频信号，无线麦克风发射装置12和音视频传输装置11均包含WIFI传输单元，为了减小无线麦克风发射装置12的功耗，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元可以交替的工作于休眠状态和唤醒状态，休眠状态功耗更低，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元不必一直处于唤醒状态，可以减少电量消耗。比如，在某些实施例中，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元以预设时间间隔从休眠状态切换到唤醒状态，并在本次唤醒状态下执行完传输任务后，再从唤醒状态切换到休眠状态，传输任务可以是指将无线麦克风13采集的音频信号发送给音视频传输装置11、从音视频传输装置11接收控制指令等任务。比如，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元可以每隔3ms从休眠状态唤醒，唤醒后，首先将音频信号发送给音视频传输装置11，然后接收音视频传输装置11发送的控制指令，完成后又进入休眠模式。
使WIFI传输单元省电的关键是尽量降低发送时隙持续时间，所以可以从以下几方面来降低发送时隙持续时间：第一、降低发送数据速率，比如可以采用低延时压缩编码技术对音频信号进行编码，可降低4倍以上发送数据速率。第二、提高空口传输速率，比如工作于更高MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略)速率配置。第三、降低接收时隙持续时间，比如，由于音视频传输装置11发送给无线麦克风发射装置12的一些控制指令通常对实时性的要求都不高，因而在无线麦克风发射装置12处于休眠状态时，音视频传输装置11可以将这些控制指令先缓存，等待无线麦克风发射装置12被唤醒后，再发送给无线麦克风发射装置12，这样也可降低无线麦克风发射装置12的接收时隙时间，达到节电目的。举个例子，音视频传输装置11的WIFI传输单元可以采用WMM QOS省电机制中的下行数据包缓存技术，音视频传输装置11对于发送给无线麦克风13的控制指令(即下行数据包)可以采用触发方式发送，当音视频传输装置11没有接收到无线麦克风发射装置12发送的触发帧时，则将控制指令缓存，当收到触发帧时，说明此时无线麦克风发射装置12处于唤醒状态，这时便可以将控制指令发送给无线麦克风发射装置12。
总体来说，为了尽可能地降低功耗，无线麦克风发射装置12可以在发射-接收-休眠-唤醒等工作状态之间不断切换。可见，无线麦克风发射装置12具有被周期性唤醒的恃性，由于音频信号实时性要求更高，无线麦克风发射装置12唤醒后可以立即将音频信号发送给音视频传输装置11，而对于音视频传输装置11发送的控制指令，由于数据量小且实时性要求不高，因而在无线麦克风发射装置12休眠时，可由音视频传输装置11将控制信号缓存，待无线麦克风发射装置12被唤醒后再集中发送。无线麦克风发射装置12在唤醒后，会先发送音频信号，再接收音视频传输装置11发送的控制指令。通过这种方式，可以大大降低无线麦克风发射装置12的功耗。
在某些实施例中，为了进一步降低无线麦克风发射装置12的功耗，无线麦克风发射装置12的WIFI传输单元被配置为单发单收模式(SISO：single input single out模式)，可以采用单根天线对数据进行收发，以减少天线发射接收通道数量，达到节省功耗目的。
为了进一步解释本说明书实施例提供的音视频传输装置和音视频传输系统，以下以一个具体的实施例加以说明。
在影视拍摄和商业视频拍摄场景，通常是摄影师通过摄像装置采集被拍摄对象的视频，然后通过无线传输技术发送至导演等工作人员，以便对拍摄效果进行远程监控。在拍摄过程可以同时采集被拍摄对象的视频信号和音频信号，通常摄像装置有内置的麦克风，接收被拍摄对象的音频信号，但对于被拍摄对象与摄像装置距离较远时，采用内置麦克风的收音效果较差，严重影响最终采集的音视频的效果。
本说明书实施例提供一种音视频传输系统，可以很好地解决被拍摄对象与摄像装置距离较远的拍摄场景中的音频信号的采集与传输问题。如图9所示，该音视频传输系统包括无线麦克风91，其中，无线麦克风91的数量不限制，图中以两个为例。音视频频传输装置92以及无线视频接收端93，无线视频接收端93的数量也不限制，无线视频接收端可以是具有通用WIFI连接功能和通用H.264/H.265视频解码能力的智能终端，也可以是具有更强硬件H.264/H.265解码能力及更强无线WIFI性能的独立设备，该独立设备可以连接切换台或者监控台94。无线麦克风91可以采用麦克风本体与上述实施例中的无线麦克风发射装置一体化设计，比如，可以设计成微型的领夹模式，由被拍摄对象携带，这样麦克风本体便可以减小外界噪声的干扰，清晰地采集被拍摄对象的音频信号，提升采集的音频信号的效果，通过无线麦克风发射装置发送给音视频传输装置92。
音视频传输装置92可以安装于摄像装置95上，并通过物理接口与摄像装置95连接。该音视频传输装置92用于接收无线麦克风91发送的音频信号，并通过物理接口输入至摄像装置95，摄像装置95将音频信号和采集的视频信号进行同步对齐处理，生成音视频信号混合后的混合信号，并将混合信号输出给音视频传输装置92，音视频传输装置92将混合信号发送给无线视频接收端93，以便导演等工作人员查看拍摄的音视频。其中，无线视频接收端93可以是安装有APP的设备，比如、手机、平板、笔记本电脑或者是独立的硬件设备等，该APP可以从音视频传输装置92接收摄像装置95的音视频信号。
其中，音频信号和混合信号可以采用WIFI传输技术，比如，可以统一采用WIFIIEEE 802.11传输技术，传输音频信号和混合信号的WIFI传输单元可以工作于2.4GHz，5GHzUNII或60GHz ISM频段。传输过程中的组网方式为音视频传输装置92工作于AP模式，无线麦克风91和无线视频接收端93工作于Station模式。
为了节省无线频道资源，并且减少音频信号和混合信号传输过程中的相互干扰，音频信号和混合信号可以按照时分复用的方式采用同一个无线通道进行传输。
以下分别对无线麦克风91、音视频传输装置92、无线视频接收端93的结构以及处理流程进行详细的介绍。
1、无线麦克风
以下结合无线麦克风91的结构示意图图10来介绍其处理流程。
无线麦克风91包括麦克风音频驱动放大电路912，音频驱动放大电路912与麦克风本体(910或911)连接，主要用于模拟音频信号产生及音频信号的调节。无线麦克风91支持内置麦克风本体910和外置麦克风本体911的输入，当同时接入内置麦克风910和外置麦克风本体911时，可以通过外置麦克风本体911接入阻抗变化检测或通过多通道音频采样ADC(Analog to Digital Converter：模数转换器)913的数字信号检测来优先选择外置麦克风本体911作为主信号输入，没有外置麦克风本体911接入时，系统默认以内置麦克风本体910作为音频输入信号输入。
音频驱动放大电路912生成音频模拟信号后，输入至多通道音频采样ADC913，多通道音频采样ADC913实现模拟音频信号转换为数字原始音频信号，具有预放大增益调节和数字电平增益调节功能，CPU915可通过控制调整预放大增益或数字电平增益来实现麦克风本体输入音量的调节。
多通道音频采样ADC 913将数字原始音频信号发送至音频信号处理及压缩编码DSP单元914，音频信号处理及压缩编码DSP单元914实现音频信号的低延时低损压缩编码和实现均衡，降噪等音频信号增强处理功能。为了减小音频信号的传输延时，音频信号采用低延时低损压缩技术，比如OPUS-CELT、ADPCM、LC3、LC3plus压缩编码技术中的一种。
音频信号处理及压缩编码DSP单元914将编码压缩后的数字压缩音频信号发送给CPU 915，CPU915运行TCP/IP协议栈完成从数字压缩音频信号到IP数据流转换，无线传输参数配置管理，音频参数配置。同时，CPU915还可以实现对按键/LCD屏幕、电源等配件917的控制管理功能，主要控制工作通过内置固件完成。
CPU 915将音频信号传输给WIFI传输单元916，WIFI传输单元916通过天线918将音频信号传输给视音频传输装置92，WIFI传输单元916工作于Station模式，和工作于AP模式的音视频传输装置92保持无线通信连接，主要完成WIFI无线传输协议栈和无线传输链路功能，可通过发送-接收-休眠-唤醒方式交替工作，可支持WIFI WMM QOS机制以及及WMM省电功能。
此外，无线麦克风91还包括其他配件917，比如，按键，LCD屏幕，电源、外壳及安装配件等。
2、音视频传输装置
以下结合音视频传输装置92的结构示意图图11来介绍其工作流程。
音视频传输装置92包括接口电路部分，接口电路部分主要包括SDI视频接收器920，HDMI视频接收器921，CCU控制信号接口电路922及多通道音频放大处理器923等构成。
摄像装置95的接口部分包括SDI视频接口950、HDMI视频接口951、CCU控制接口952以及外置麦克风音频接口953摄像装置95通过SDI视频接口950、HDMI视频接口951输出SDI和HDMI标准视频接口信号，并通过SDI视频接收器920和HDMI视频接收器921转换成标准数字并行视频信号，信号格式为BT1120或MIPI，送入后端FPGA芯片924，FPGA芯片924主要进行视频信号的处理及总线选择，FPGA芯片924选择一路需要的视频发送给系统SOC芯片925，系统SOC芯片925可以是集成CPU和H.264/H.265编解码功能的芯片，SOC芯片925对视频进行压缩编码处理，数字串行视频接口信号中还包含双通道数字伴音音频信号，可直接送入系统SOC芯片925，和视频信号分开做音频压缩处理。
SOC芯片925与WIFI传输单元926连接，将压缩处理后混合信号发送给WIFI传输单元926，以便WIFI传输单元926通过天线9210发送给无线视频接收端93。同时，WIFI传输单元926接收无线麦克风91发送的音频信号，并传输给SOC芯片925。音视频传输装置92的WIFI传输单元926工作于AP模式，可设置一个独立SSID，可连接多个无线麦克风91和无线视频接收端93，构成一个BSS(Basic Service Set：基本服务集)网络系统单元，WIFI传输单元926支持WIFI WMM协议，支持WMM QOS机制和WMM省电功能。
SOC芯片925接收到WIFI传输单元926发送的无线麦克风采集的音频信号后，可以转换成数字压缩音频信号，压缩音频信号的格式同无线麦克风发送的音频信号格式相同，为经过ADPCM，Opus-CELT、LC3、LC3plus低延时低损音频压缩编码算法编码后的一种。SOC芯片925将数字压缩音频信号发送给音频信号处理及压缩解码DSP单元927，音频信号处理及压缩解码DSP单元927完成数字压缩音频的解码输出，同时还可完成均衡，音效，降噪，音量电平调节的处理功能，解码后恢复的音频信号可以是48KHz 16-24bit高清音频信号，然后通过多通道音频采样DAC928完成数字音频到模拟音频的转换，转换后模拟音频经过多通道音频放大处理器923处理，输出幅度满足摄像装置95的外置麦克风音频接口953电平要求的模拟音频信号。
此外，SOC芯片925还通过CCU控制接口电路923与摄像装置CCU控制接口953连接，可支持对摄像装置951的CCU进行控制。
SOC芯片925还通过扩展接口与配件929连接，实现对配件的控制。配件929包括按键，LCD屏幕，电源、外壳及安装配件等。
3、无线视频接收端
无线视频接收端93可以是具有通用WIFI连接功能和通用H.264/H.265视频解码能力的智能终端，也可以是具有更强硬件H.264/H.265解码能力及更强无线WIFI性能的独立设备。如无线视频接收端为独立设备，其结构示意图如图12所示，以下结合其结构示意图来介绍其工作流程。
无线视频接收端93包括WIFI传输单元931，WIFI传输单元931通过天线930接收音视频传输装置92发送的混合信号，WIFI传输单元931工作于Station模式，和工作与AP模式的音视频传输装置92保持无线通信连接，接收音视频传输装置92发送的音视频混合后的混合信号。
WIFI传输单元931接收混合信号后，发送给系统SOC芯片932，系统SOC芯片932可以是集成CPU和H.264/H.265编解码功能的芯片，SOC芯片932完成混合信号中的视频信号的压缩解码，同时完成音频信号的解码，然后SOC芯片932将直接将混合信号中的音频信号送给SDI发送器934和HDMI发送器935，并且将混合信号中的视频信号输出给FPGA芯片933，视频信号的格式为BT1120或MIPI，FPGA芯片933主要用于对混合信号中的视频信号进行处理及总线分发。FPGA芯片933完成数字视频信号格式转换，图像增强，辅助数据和并行视频总线分发等处理等功能，然后将视频信号发送给SDI发送器934和HDMI发送器935，SDI发送器934和HDMI发送器935将音频信号和视频信号通过与无线视频接收端93连接的监视器或视频切换台94的SDI视频接口940和HDMI视频接口941传输至监视器或视频切换台94。
无线视频接收端93还包括配件936，配件936与系统SOC芯片932连接，并由SOC芯片932控制，配件包括按键、LCD屏幕、电源、外壳及安装配件等。
本说明书实施例提供的音视频传输系统通过对音频信号采用低延时编码压缩、设置音频信号传输的优先级高于混合信号的优先级、音频信号采用短帧结构等方式来减少音频信号的传输延时，通过上述技术，音频信号的延时情况如下：
T0为低延时音频信号压缩编码延时，小于0.5ms。
T1为音频信号数据帧编码前的缓存延时，与数据帧长有关，最小为2.5ms。
T2为音频信号传输过程中的收发延时，小于1ms。
T3为空口发送时隙长度，小于0.5ms。
T4为音频信号解码延时，小于0.5ms。
最终音频信号的传输总延时为T0+T1+T2+T3+T4，基本可实现＜5ms目标。
此外，本说明书实施例提供的音视频传输系统通过采取音频信号采用低延时压缩编码技术、无线麦克风91采用单发单收模式、无线麦克风的WIFI传输单元采用发射-接收-休眠-唤醒的工作模式、音视频传输装置92将发送给无线麦克风91的控制指令缓存，待其处于唤醒状态再集中发送等方式，可以大大降低无线麦克风91的功耗。无线麦克风91的WIFI传输单元工作于休眠状态时其耗电电流可低到20uA左右，唤醒状态时电流逐渐增大，最大的发送时隙电流可达200mA，后转入接收状态，电流下降到80mA，其功耗明显降低。
通过以上描述可以看出，本实施例提供的音视频传输系统，可以具有以下优势：
(1)通过物理上与摄像装置94分离的无线麦克风91采集被拍摄对象的音频信号，相比于内置于摄像装置的麦克风，可以提升音频信号的质量，且通过音视频传输装置92同时实现音频信号和混合信号的传输，方便安装。
(2)音频信号和混合信号可以均采用无线传输技术，音视频传输装置92按照时分复用的方式采用同一个无线传输通道传输音频信号和混合信号，节省信道资源，避免两种信号传输产生干扰。采用这种传输方案，既可兼顾无线麦克风采集的音频信号带宽占用小，功耗低，延时参数低的特点，又可保证无线视频信号的高传输带宽要求，音视频传输业务各取所需。
(3)由于音频信号对实时性要求更高，因而可以通过WMM QOS机制设置音频信号的传输优先级高于混合信号的优先级，降低音频信号的延时。
(4)通过对音频信号进行低延时低损压缩，降低音频信号的传输延时。
(5)音频信号可以采用短帧结构，无线麦克风91的WIFI传输单元被配置为单发单收模式，无线麦克风发射装置可以在发射-接收-休眠-唤醒的多种工作模式之间不断切换，对于实时性要求高的音频信号可唤醒后立即发射，对于控制指令，数据量小且实时性要求不高，无线麦克风91休眠时，可由音视频传输装置92缓存，待其唤醒后再集中发出。通过上述手段，可以大大降低无线麦克风91的功耗。
以上实施例中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的说明书后，将容易想到本说明书实施例的其它实施方案。本说明书实施例旨在涵盖本说明书实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书实施例的一般性原理并包括本说明书实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书实施例的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本说明书实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述仅为本说明书实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书实施例，凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例保护的范围之内。

Claims (22)

1.一种音视频传输系统，其特征在于，所述系统包括音视频传输装置以及至少一个无线麦克风发射装置；
所述无线麦克风发射装置用于将无线麦克风采集的音频信号发送给所述音视频传输装置；
所述音视频传输装置用于分别与外部的视频采集装置和所述无线麦克风发射装置连接，接收所述音频信号，将所述音频信号传输给所述视频采集装置，以及从所述视频采集装置获取所述音频信号和视频信号生成的混合信号，并将所述混合信号处理后输出。
2.根据权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述音视频传输装置按照时分复用的方式通过同一个无线通道传输所述音频信号和所述混合信号。
3.根据权利要求2所述的音视频传输系统，其特征在于，所述音频信号被传输的优先级高于所述混合信号被传输的优先级。
4.根据权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述无线麦克风发射装置在将所述音频信号发送给所述音视频传输装置之前，采用低延时低损压缩技术对所述音频信号进行压缩，所述低延时低损压缩技术包括OPUS-CELT、ADPCM、LC3、LC3plus中的一种。
5.根据权利要求4所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音频信号的帧长被配置为小于指定长度。
6.根据权利要求1所述的音视频传输系统，其特征在于，所述系统还包括安装于一外部电子设备上的APP，所述音视频传输装置处理后的混合信号发送至所述APP，以使所述APP将所述处理后的混合信号解码后显示。
7.根据权利要求6所述的音视频传输系统，其特征在于，所述无线麦克风发射装置和所述音视频传输装置包括WIFI传输单元，所述音视频传输装置与所述无线麦克风发射装置和所述外部电子设备通过WIFI通道连接，所述音视频传输装置的工作模式为AP模式，所述无线麦克风发射装置和所述电子设备的工作模式为Station模式。
8.根据权利要求7所述的音视频传输系统，其特征在于，所述无线麦克风发射装置的WIFI传输单元的工作状态在休眠状态和唤醒状态之间交替切换。
9.根据权利要求8所述的音视频传输系统，其特征在于，所述无线麦克风发射装置的WIFI传输单元以预设时间间隔从休眠状态切换到唤醒状态，并在本次唤醒状态下执行完传输任务后，从所述唤醒状态切换到所述休眠状态；所述传输任务包括将所述音频信号发送给所述音视频传输装置，以及从所述音视频传输装置接收控制指令。
10.根据权利要求9所述的音视频传输系统，其特征在于，所述音视频传输装置在所述无线麦克风发射装置的WIFI传输单元工作状态为休眠状态时，缓存所述控制指令。
11.根据权利要求7所述的音视频传输系统，其特征在于，所述无线麦克风发射装置的WIFI传输单元被配置为单发单收模式。
12.一种音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置分别与外部的视频采集装置和无线麦克风发射装置连接，所述音视频传输装置包括：
音频传输单元，用于从所述无线麦克风发射装置接收无线麦克风采集的音频信号，并将所述音频信号传输至所述视频采集装置；
视频传输单元，用于从所述视频采集装置获取所述音频信号和视频信号混合后的混合信号，并将所述混合信号输出。
13.根据权利要求12所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置按照时分复用的方式通过同一个无线通道传输所述音频信号和所述混合信号。
14.根据权利要求13所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音频信号被传输的优先级高于所述混合信号被传输的优先级。
15.根据权利要求12所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音频信号通过低延时低损压缩技术压缩后发送给所述音频传输单元，所述低延时低损压缩技术包括OPUS-CELT、ADPCM、LC3、LC3plus中的一种。
16.根据权利要求15所述的音视频传输装置，其特征在于，压缩获得的音频信号的帧长小于指定长度。
17.根据权利要求12所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置还包括WIFI传输单元，所述音频传输单元通过所述WIFI传输单元从所述无线麦克风发射装置接收所述音频信号，所述视频传输单元通过所述WIFI传输单元发送所述混合信号。
18.根据权利要求17所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置还包括中央处理单元，所述中央处理单元用于从所述视频传输单元接收所述混合信号中的音频信号和所述混合信号中的视频信号，分别对所述混合信号中音频信号和所述混合信号中的视频信号进行压缩编码后输出给所述WIFI传输单元，以及从所述WIFI传输单元接收无线麦克风发射装置发送的音频信号，转换成数字压缩音频信号后发送给所述音频传输单元。
19.根据权利要求18所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音频传输单元包括音频处理子单元、采样子单元以及第一接口子单元，
所述音频处理子单元用于对所述数字压缩音频信号进行解码处理；
所述采样子单元用于对所述解码处理后的数字压缩音频信号进行采样恢复得到模拟音频信号；
所述第一接口子单元用于将所述模拟音频信号输出给所述视频采集装置。
20.根据权利要求18所述的音视频传输装置，其特征在于，所述视频传输单元包括第二接口子单元和视频信号处理子单元；
所述第二接口子单元用于从所述视频采集装置接收所述混合信号，并分离出所述混合信号中的音频信号和所述混合信号中的视频信号，将所述混合信号中的音频信号传输给所述中央处理单元，将所述混合信号中的视频信号传输给所述视频信号处理子单元；
所述视频信号处理子单元用于对所述混合信号中的视频信号进行处理后发送给所述中央处理单元，以进行压缩编码处理。
21.根据权利要求18所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置还包括CCU控制接口，所述中央处理单元通过所述CCU控制接口对所述视频采集装置的CCU进行控制。
22.根据权利要求18所述的音视频传输装置，其特征在于，所述音视频传输装置还包括与所述中央处理单元连接的扩展接口，用于连接以下一种或多种配件：LCD屏幕、按键和电源。
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