CN112565889A - 一种4k高清接收盒及其视频输出系统 - Google Patents

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Abstract

一种4K高清接收盒，涉及拼接屏KVM领域。用于接收并处理光纤传入的高速串行数据，其特征在于，包括FGPA处理模块、HDMI转换芯片、音频转换芯片；所述FGPA处理模块将高速串行数据转换并输出串口数据并将其解析转换为：高速差分串行4K高清视频信号、音频信号，所述HDMI转换芯片将高速差分串行4K高清视频信号还原并扩展为若干HDMI高清视频输出，所述音频转换芯片将音频信号还原并扩展为若干音频，实现一个或者一组高速串行4K数据输出为多个HDMI高清视频输出和音频，本发明对光纤传输过来的高速串行数据进行解析，将高清视频流转换为低延时无损的4K高清HDMI输出，音频流转换为无损的模拟音频信号。

Description

一种4K高清接收盒及其视频输出系统
技术领域
本发明涉及拼接屏KVM领域，更具体地，涉及一种4K高清接收盒及其视频输出系统。
背景技术
随着音视频行业技术不断发展，人们对于视频图像品质的要求越来越高，低延时高质量的视频传输技术需求日益递增；市面上现有的视频传输大多基于 H264/H265有损压缩方式进行传输，存在延时高、视频质量缺失等缺点。
发明内容
本发明旨在克服传统的H264/H265有损压缩方式，提供一种4K高清接收盒及其视频输出系统，实现低延时高质量的4K视频接收。
本发明采取的技术方案是，
一种4K高清接收盒，用于接收并处理光纤传入的高速串行4K数据，其包括FGPA处理模块、还原模块；所述FGPA处理模块将高速串行4K数据转换并输出串口数据并将其解析转换为：高速差分串行4K高清视频信号、音频信号，所述HDMI转换芯片将高速差分串行4K高清视频信号还原并扩展为若干HDMI 高清视频输出，所述音频转换芯片将音频信号还原并扩展为若干音频，实现一个或者一组高速串行4K数据输出为若干HDMI高清视频输出和音频。
本方案中提出了一种新型的高性能的4K接收盒方案，用于实现低延时高质量的4K视频接收，可直接接收4K的无损视频流，再还原出无损低延时的4K 的HDMI信号。
优选的，所述光纤传入的4K信号为4K60Hz信号。
本方案中，进一步具体指出了4K信号的传输难度，传输的视频流为4K60Hz 的信号。
优选的，用于实现终端设备与显示屏的交互，还包括MPU模块、终端设备，所述MPU模块连接所述FPGA处理模块和所述终端设备；所述终端设备发送的 USB信号和控制指令通过所述MPU模块处理及所述FPGA处理模块进行打包封包为高速串行数据；或所述FGPA处理模块将高速串行数据转换并输出串口数据并将其解析转换为USB信号和主控信号控制，并通过所述MPU模块还原出USB 数据和控制信号。
本方案中，一些终端设备如监控视频、设计办公、编程显示等既可以通过本实施进行独立的4K高清分频显示，也可以是一些键鼠终端设备，增强输出显示与键鼠的互动。
本发明还提供了一种4K高清接收盒的视频输出系统，其包括光交换机、显示屏及所述接收盒，所述光交换机通过光纤连接所述接收盒，一个接受盒连接若干显示屏，所述光交换机通过光纤传送高速串行数据给所述4K高清接收盒，所述4K高清接收盒处理高速串行数据并输出到若干显示屏进行显示。
本方案可应用于拼接墙和光纤坐席系统，实现一机两用，从而降低4K接收盒的成本。
优选的，所述接收盒接收光交换机发送过来的高速串行数据，通过所述 FPGA处理模块进行解析，转换出高速差分串行4K高清视频信号、音频信号、 USB信号、中控信号，通过所述HDMI转换芯片，将高速差分串行4K高清视频信号还原为4K高清视频输出,通过所述音频转换芯片,还原出音频信号，通过与 MPU进行交互，还原出光交换机发送过来的控制信号和USB数据，或通过MPU, 将终端设备的USB数据和控制数据经所述FPGA处理模块打包封包后发送到光交换机及其连接的其他接收盒，实现多设备交互。
本方案中，还设置了终端扩展，一些终端设备如键鼠、监控视频等既可以通过本实施进行分频显示和进行键鼠与MPU的交互实现调节操作。
优选的，所述MPU模块设有USB设备或USB集线器芯片，用于将所述终端设备中的USB数据和控制数据传递到所述MPU模块。
优选的，设有音频设备，所述音频设备连接所述光交换机，所述音频转换芯片接收音频数据并转换为数字信号后，所述FPGA处理模块对其打包封包并发送给所述光交换机，所述光交换机传入到所述音频设备进行音频输出，和，所述音频设备转换后的数字信号给所述光交换机给所述FPGA处理模块，传入给所述音频转换芯片，所述音频转换芯片进行数模转换后输出，实现音频对讲。
本方案中，对音频功能作了进一步的拓展，其中，音频数据可通过专用的音频转换IC模数转换后转换为数字信号送入到FPGA打包封包转换为高速串行数据发送到高性能交换设备实现音频对讲等业务。
优选的，所述MPU模块设有控制接口，用于接收并发送红外信号、串口 RS232信号、串口RS485信号和开关控制信号源。
本实施例中，提供了一种具体的MPU交互方式，实现远端设备如键鼠的控制交互。
优选的，所述光口为向下兼容的万兆以太网光口，各光口之间独立或聚合。
优选的，所述MPU模块连接有两个4K HDMI输出接口，一个4K HDMI 输出接口连接一个所述显示屏，实现两个独立互不干涉的视频和音频对应同步的输出。
本发明的高性能的4K高清视频接收盒带有两个4K高清HDMI接口，可同时接入两个高清显示屏进行高清视频播放，同时可进行音频播放，两路高清视频独立互不干涉，相当与两个单路的4K高清接收盒，性价比高；上述方案中，实现低延时高质量的4K视频接收，可直接接收4K@60Hz的无损视频流，再还原出无损低延时的4K@60Hz的HDMI信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高性能的4K高清视频接收盒实现的功能是接收光交换机发送过来的高速串行数据，然后通过FPGA进行解析，转换出高速差分串行4K高清视频信号、音频信号、USB信号、中控信号，通过专用的HDMI转换芯片，将高速差分串行4K高清视频信号还原为4K高清视频输出,通过专用的音频转换IC,还原出音频信号，通过与MPU进行交互，还原出光交换机发送过来的各种控制信号和USB数据，通过MPU,也可将键鼠等各种USB数据和控制数据经FPGA打包封包后发送到高性能光交换机设备实现多设备交互，音频数据可通过专用的音频转换IC模数转换后转换为数字信号送入到FPGA打包封包转换为高速串行数据发送到高性能交换设备实现音频对讲等业务。
本发明基于光纤传输及FPGA无损解码技术，对光纤传输过来的高速串行数据进行解析，将其中高清视频流转换为低延时无损的4K高清HDMI输出，音频流转换为无损的模拟音频信号，同时可将模拟音频信号和各种控制信号、数据信号无损传输到其他设备进行交互；通过该方案，可实现一机两用，降低成本。光口冗余设计并独立通讯，可降低组网设备成本并提高组网系统的稳定性，提高系统的兼容性。
本发明的高性能的4K高清视频接收盒带有两个4K高清HDMI接口，可同时接入两个高清显示屏进行高清视频播放，同时可进行音频播放，两路高清视频独立互不干涉，相当与两个单路的4K高清接收盒，性价比高。
附图说明
图1为本发明的一种包括4K高清接收盒的视频输出系统的结构图。
图2为本发明的一种4K高清接收盒的结构图。
图3为本发明的一种4K高清接收盒的音频交换流程图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图2所示，一种4K高清接收盒，用于接收并处理光纤传入的高速串行4K 数据，其包括FGPA处理模块、还原模块；所述FGPA处理模块将高速串行4K 数据转换并输出串口数据并将其解析转换为：高速差分串行4K高清视频信号、音频信号，所述HDMI转换芯片将高速差分串行4K高清视频信号还原并扩展为若干HDMI高清视频输出，所述音频转换芯片将音频信号还原并扩展为若干音频，实现一个或者一组高速串行4K数据输出为若干HDMI高清视频输出和音频。
本方案中提出了一种新型的高性能的4K接收盒方案，用于实现低延时高质量的4K视频接收，可直接接收4K的无损视频流，再还原出无损低延时的4K 的HDMI信号。
优选的，所述光纤传入的4K信号为4K60Hz信号。
本方案中，进一步具体指出了4K信号的传输难度，传输的视频流为4K60Hz 的信号。
优选的，用于实现终端设备与显示屏的交互，还包括MPU模块、终端设备，所述MPU模块连接所述FPGA处理模块和所述终端设备；所述终端设备发送的 USB信号和控制指令通过所述MPU模块处理及所述FPGA处理模块进行打包封包为高速串行数据；或所述FGPA处理模块将高速串行数据转换并输出串口数据并将其解析转换为USB信号和主控信号控制，并通过所述MPU模块还原出USB 数据和控制信号。
本方案中，一些终端设备如监控视频、设计办公、编程显示等既可以通过本实施进行独立的4K高清分频显示，也可以是一些键鼠终端设备，增强输出显示与键鼠的互动。
如图1所示，一种4K高清接收盒的视频输出系统，其包括光交换机、显示屏及所述接收盒，所述光交换机通过光纤连接所述接收盒，一个接受盒连接若干显示屏，所述光交换机通过光纤传送高速串行数据给所述4K高清接收盒，所述 4K高清接收盒处理高速串行数据并输出到若干显示屏进行显示。
本方案可应用于拼接墙和光纤坐席系统，实现一机两用，从而降低4K接收盒的成本。
优选的，所述接收盒接收光交换机发送过来的高速串行数据，通过所述 FPGA处理模块进行解析，转换出高速差分串行4K高清视频信号、音频信号、 USB信号、中控信号，通过所述HDMI转换芯片，将高速差分串行4K高清视频信号还原为4K高清视频输出,通过所述音频转换芯片,还原出音频信号，通过与 MPU进行交互，还原出光交换机发送过来的控制信号和USB数据，或通过MPU, 将终端设备的USB数据和控制数据经所述FPGA处理模块打包封包后发送到光交换机及其连接的其他接收盒，实现多设备交互。
本方案中，还设置了终端扩展，一些终端设备如键鼠、监控视频等既可以通过本实施进行分频显示和进行键鼠与MPU的交互实现调节操作。
如图2所示，优选的，所述MPU模块设有USB设备或USB集线器芯片，用于将所述终端设备中的USB数据和控制数据传递到所述MPU模块。
优选的，设有音频设备，所述音频设备连接所述光交换机，所述音频转换芯片接收音频数据并转换为数字信号后，所述FPGA处理模块对其打包封包并发送给所述光交换机，所述光交换机传入到所述音频设备进行音频输出，和，所述音频设备转换后的数字信号给所述光交换机给所述FPGA处理模块，传入给所述音频转换芯片，所述音频转换芯片进行数模转换后输出，实现音频对讲。
进一步的，如图3所示，通过所述MPU模块连接所述音频转换芯片和所述 FPGA处理模块，用于将所述数字信号发送给所述FPGA处理模块。
本方案中，对音频功能作了进一步的拓展，其中，音频数据可通过专用的音频转换IC模数转换后转换为数字信号送入到FPGA打包封包转换为高速串行数据发送到高性能交换设备实现音频对讲等业务。
优选的，所述MPU模块设有控制接口，用于接收并发送红外信号、串口RS232信号、串口RS485信号和开关控制信号源。
本实施例中，提供了一种具体的MPU交互方式，实现远端设备如键鼠的控制交互。
优选的，所述光口为向下兼容的万兆以太网光口，各光口之间独立或聚合。
优选的，所述MPU模块连接有两个4K HDMI输出接口，一个4K HDMI 输出接口连接一个所述显示屏，实现两个独立互不干涉的视频和音频对应同步的输出。
本发明的高性能的4K高清视频接收盒带有两个4K高清HDMI接口，可同时接入两个高清显示屏进行高清视频播放，同时可进行音频播放，两路高清视频独立互不干涉，相当与两个单路的4K高清接收盒，性价比高；上述方案中，实现低延时高质量的4K视频接收，可直接接收4K@60Hz的无损视频流，再还原出无损低延时的4K@60Hz的HDMI信号。
本发明的高性能的4K高清视频接收盒实现的功能是接收光交换机发送过来的高速串行数据，然后通过FPGA进行解析，转换出高速差分串行4K高清视频信号、音频信号、USB信号、中控信号，通过专用的HDMI转换芯片，将高速差分串行4K高清视频信号还原为4K高清视频输出,通过专用的音频转换IC,还原出音频信号，通过与MPU进行交互，还原出光交换机发送过来的各种控制信号和USB数据，通过MPU,也可将键鼠等各种USB数据和控制数据经FPGA打包封包后发送到高性能光交换机设备实现多设备交互，音频数据可通过专用的音频转换IC模数转换后转换为数字信号送入到FPGA打包封包转换为高速串行数据发送到高性能交换设备实现音频对讲等业务。
本发明基于光纤传输及FPGA无损解码技术，对光纤传输过来的高速串行数据进行解析，将其中高清视频流转换为低延时无损的4K高清HDMI输出，音频流转换为无损的模拟音频信号，同时可将模拟音频信号和各种控制信号、数据信号无损传输到其他设备进行交互；通过该方案，可实现一机两用，降低成本。光口冗余设计并独立通讯，可降低组网设备成本并提高组网系统的稳定性，提高系统的兼容性。
本发明的高性能的4K高清视频接收盒带有两个4K高清HDMI接口，可同时接入两个高清显示屏进行高清视频播放，同时可进行音频播放，两路高清视频独立互不干涉，相当与两个单路的4K高清接收盒，性价比高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种4K高清接收盒，用于接收并处理光纤传入的高速串行数据，其特征在于，包括FGPA处理模块、HDMI转换芯片、音频转换芯片；
所述FGPA处理模块将高速串行数据转换并输出串口数据并将其解析转换为：高速差分串行4K高清视频信号、音频信号，所述HDMI转换芯片将高速差分串行4K高清视频信号还原并扩展为若干HDMI高清视频输出，所述音频转换芯片将音频信号还原并扩展为若干音频，实现一个或者一组高速串行4K数据输出为多个HDMI高清视频输出和音频。
2.根据权利要求1所述的4K高清接收盒，其特征在于，还包括MPU模块、终端设备，所述MPU模块连接所述FPGA处理模块和所述终端设备；
所述终端设备发送的USB信号和控制指令通过所述MPU模块处理及所述FPGA处理模块进行打包封包为高速串行数据；
或所述FGPA处理模块将高速串行数据转换并输出串口数据并将其解析转换为USB信号和主控信号控制，并通过所述MPU模块还原出USB数据和控制信号。
3.一种包括如权利要求2所述的4K高清接收盒的视频输出系统，其特征在于，包括光交换机、显示屏及所述接收盒，
所述光交换机通过光纤连接所述接收盒，一个接受盒连接若干显示屏，所述光交换机通过光纤传送高速串行数据给所述4K高清接收盒，所述4K高清接收盒处理高速串行数据并输出到若干显示屏进行显示。
4.根据权利要求3所述的一种视频输出系统，其特征在于，
所述接收盒接收光交换机发送过来的高速串行数据，通过所述FPGA处理模块进行解析，转换出高速差分串行4K高清视频信号、音频信号、USB信号、中控信号，通过所述HDMI转换芯片，将高速差分串行4K高清视频信号还原为4K高清视频输出,通过所述音频转换芯片,还原出音频信号，通过与MPU进行交互，还原出光交换机发送过来的控制信号和USB数据，或通过MPU,将终端设备的USB数据和控制数据经所述FPGA处理模块打包封包后发送到光交换机及其连接的其他接收盒，实现多设备交互。
5.根据权利要求3所述的一种视频输出系统，其特征在于，所述MPU模块设有USB设备或USB集线器芯片，用于将所述终端设备中的USB数据和控制数据传递到所述MPU模块。
6.根据权利要求3所述的一种视频输出系统，其特征在于，设有音频设备，所述音频设备连接所述光交换机，所述音频转换芯片接收音频数据并转换为数字信号后，所述FPGA处理模块对其打包封包并发送给所述光交换机，所述光交换机传入到所述音频设备进行音频输出，和，所述音频设备转换后的数字信号给所述光交换机给所述FPGA处理模块，传入给所述音频转换芯片，所述音频转换芯片进行数模转换后输出，实现音频对讲。
7.根据权利要求3所述的一种视频输出系统，其特征在于，所述光交换机并行输出连接多个接收盒。
8.根据权利要求3-7任一项所述的一种视频输出系统，其特征在于，所述MPU模块设有控制接口，用于接收并发送红外信号、串口RS232信号、串口RS485信号和开关控制信号源。
9.根据权利要求3-7任一项所述的一种视频输出系统，其特征在于，所述光口为向下兼容的万兆以太网光口，各光口之间独立或聚合。
10.根据权利要求3-7任一项所述的一种视频输出系统，其特征在于，设有MPU模块，所述MPU模块设有两个4K HDMI输出接口，一个4K HDMI输出接口连接一个显示屏，实现两个独立互不干涉的4K高清HDMI输出。
11.根据权利要求10所述的一种视频输出系统，其特征在于，一个4K HDMI输出接口通过一条HDMI线缆连接一个显示屏。
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