CN113438502B - 一种视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED显示技术领域，具体公开了一种视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统，视频帧图像的传输方法包括：获取数据缓存参数、网口面积设置参数、视频帧图像数据；根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中；通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置；将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出。本发明相比于现有技术改变了缓冲数据量，从而实现数据的读取比写入更快，降低了图像数据传输的延迟时间，进而可提高图像显示速率。

Description

一种视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，尤其涉及一种视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统。
背景技术
在现有技术中，会借助以FPGA构成的发送卡向接收卡发送视频帧图像，以将视频帧图像显示至与接收卡连接的LED箱体中，具体是通过输入接口(如HDMI接口、DVI接口)先获取输入视频源的一帧视频帧图像，并将该帧视频帧图像写入至同步动态随机存储器(SDRAM/DDR3)中，然后通过同步动态随机存储器向FPGA设置的各个网口输送视频帧图像，其中，在将同步动态随机存储器中的视频帧图像进行读取获取后，下一帧的视频帧图像会继续写入至同步动态随机存储器中，并继续向外输送视频帧图像，此种方式可称为Ping-Pong操作，但目前存在的一个问题为：写入和读取视频帧图像的延迟时间达到一帧或者一帧以上，对于一些追求时间以及需要低延迟的使用场景来说，会造成一定的干扰影响。
因此，本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统。
一种视频帧图像的传输方法，包括：
获取数据缓存参数与网口面积设置参数；数据缓存参数与网口面积设置参数通过上位机进行设置；
获取视频帧图像数据；
根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中；预缓存的图像数据的数据量小于一帧；
通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置；
将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出。
进一步地，数据缓存参数包括预缓存数据量以及缓存区域。
进一步地，预缓存的图像数据的数据量为0.2帧至0.5帧。
进一步地，网口面积设置参数包括网口起点坐标与网口宽高。
进一步地，通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置，包括：
根据网口起点坐标与网口宽高，将若干个输出网口的网口面积设置成高大于宽的竖条形；
将每一个输出网口的网口面积列向合并，形成总网口面积；总网口面积中以输出网口的序号作为列编号。
进一步地，将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出，包括：
将图像数据的每一行分配至若干个输出网口进行并行输出。
进一步地，视频帧图像传输方法还包括：
获取目标帧率参数；目标帧率参数通过上位机进行设置；
根据目标帧率参数和预设的输出频率计算策略计算系统时钟所需的周期缓冲数，并根据周期缓冲数确定数据输出频率；以及
将同步动态随机存储器中存储的图像数据按照数据输出频率从若干个输出网口输出。
本发明还包括一种发送卡，发送卡包括输入接口、FPGA芯片、同步动态随机存储器以及若干个输出网口，其中：
输入接口，与FPGA芯片相连接，用于获取数据缓存参数与网口面积设置参数，以及获取视频帧图像数据；数据缓存参数与网口面积设置参数通过上位机进行设置；
FPGA芯片，与输入接口、同步动态随机存储器、输出网口相连接，用于根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，以及，通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置；预缓存的图像数据的数据量小于一帧；
同步动态随机存储器，与FPGA芯片相连接，用于存储预缓存的图像数据；
若干个输出网口，与FPGA芯片相连接，用于将图像数据输出。
进一步地，输入接口包括参数输入接口和数据输入接口，其中：
参数输入接口，与FPGA芯片相连接，用于获取数据缓存参数与网口面积设置参数；
数据输入接口，与FPGA芯片相连接，用于获取视频帧图像数据。
本发明还包括一种视频帧图像显示系统，包括上位机、发送卡、接收卡以及LED显示屏，其中：
上位机，与发送卡通讯连接，上位机中存储有数据缓存参数、网口面积设置参数以及若干个视频帧图像数据；
发送卡，与上位机、接收卡通讯连接，发送卡为上述的发送卡；
接收卡，与发送卡、LED显示屏通讯连接，接收卡用于接收图像数据，并将图像数据划分为若干个视频帧图像；
LED显示屏，与接收卡通讯连接，LED显示屏用于显示视频帧图像。
本发明的视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统，根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，再将预缓存的图像数据写入到同步动态随机存储器中，实现了小于一帧的预缓存数据量的图像数据的缓冲，相比于现有技术改变了缓冲数据量，从而实现数据的读取比写入更快，降低了图像数据传输的延迟时间，进而可提高图像显示速率。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例的视频帧图像传输方法的步骤流程图(一)；
图2为本发明实施例的视频帧图像传输方法的步骤流程图(二)；
图3为本发明实施例的视频帧图像传输方法的步骤流程图(三)；
图4为本发明实施例的发送卡的结构组成图(一)；
图5为本发明实施例的发送卡的结构组成图(二)；
图6为本发明实施例的视频帧图像显示系统的结构组成图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
针对现有技术中视频帧图像的写入和读取过程延迟时间达到一帧或者一帧以上，而不符合低延迟使用场景的情况，本发明实施例提供一种视频帧图像的传输方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S10：获取数据缓存参数与网口面积设置参数。
数据缓存参数与网口面积设置参数通过上位机进行设置。技术人员可通过上位机软件对数据缓存参数与网口面积设置参数进行设定。本步骤从上位机处获取到数据缓存参数和网口面积设置参数。
步骤S20：获取视频帧图像数据。
视频帧图像数据为一帧图像大小，即本方法的执行主体获取视频帧图像数据是以一帧一帧的形式获取的。
步骤S30：根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中。
本实施例所选取的预缓存的图像数据是视频帧图像数据的一部分，即预缓存的图像数据的数据量小于一帧，所以对预缓存的图像数据进行缓存所用的时间肯定小于缓存一帧图像数据所用的时间。
本实施例中的数据缓存参数可包括有预缓存数据量以及缓存区域。预缓存数据量为预缓存的图像数据的数据量，优选设定为0.2帧至0.5帧。缓存区域为预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中指定的位置或区域。
步骤S40：通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置。
本步骤可在步骤S10之后执行，也可在步骤S30结束后执行。本步骤对若干个输出网口的数据传输面积进行了设定，当然，本步骤所设定的数据传输面积肯定小于或等于该输出网口所能带载的最大像素数据量。
对于网口面积设置参数，应当包括网口起点坐标与网口宽高。网口起点坐标包括X、Y两个参数。本实施例不具体限定网口起点坐标与网口宽、高这些参数的具体取值。作为一种实施方式，如图2所示，步骤S40中通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置，包括：
步骤S401：根据网口起点坐标与网口宽高，将若干个输出网口的网口面积设置成高大于宽的竖条形。
步骤S402：将每一个输出网口的网口面积列向合并，形成总网口面积；总网口面积中以输出网口的序号作为列编号。
每一个输出网口都具备自身的序号，总网口面积中的每一列的编号一一对应于每一个输出网口的序号。
本实施例没有将输出网口设置成横条形(即宽大于高)，这是由于图像数据是一行行从输出网口中输出，会出现输入带宽和输出带宽存在不匹配的问题，这就需要通过同步动态随机存储器来缓存更多的数据才能够避免发生这样的情况，所以采用本发明将输出网口的网口面积设置成竖条形的方式，多个输出网口可同时输送数据，每个输出网口在拆分某一行图像数据时，确保输出网口的带宽大于或等于视频帧图像数据输入的带宽，防止视频帧图像数据输入时出现阻塞现象，也不再需要同步动态随机存储器来缓存很多的数据，所以显著地降低了图像数据传输带来的延迟。
步骤S50：将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出。
在步骤S40中对输出网口的数据传输面积进行了设定，本步骤则通过数据传输面积被设定后的输出网口输出图像数据。
结合前面步骤的优选实施方式，步骤S50中将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出，包括：将图像数据的每一行分配至若干个输出网口进行并行输出，即每个输出网口对每一行图像数据的对应内容进行了读取输出，这样克服了输入带宽和输出带宽不匹配的问题，降低了图像数据传输带来的延迟。
本实施例所获取的视频帧图像数据与缓存于同步动态随机存储器中的图像数据所包含的内容是一致的，在数据传输的过程中数据内容并不会发生变化。在不断的获取视频帧图像数据的过程中，视频帧图像数据是一帧一帧连续输入，在输出图像数据的过程中，图像数据也是连续输出的，只是同一内容的图像数据自输入时刻至输出时刻，相差有一个“预缓存的图像数据”缓存所花费的时间长度，即垂直同步信号(VSYNC)向后推迟。以60Hz的输送频率为例，若预缓存的图像数据设定为0.2帧，则VSYNC所推移的时间为
Figure BDA0003087403280000061
所以一帧图像从输入到输出整体延时0.2帧，即3.33ms。
具体的，如图3所示，视频帧图像传输方法还包括：
步骤S60：获取目标帧率参数；目标帧率参数通过上位机进行设置。
步骤S70：根据目标帧率参数和预设的输出频率计算策略计算系统时钟所需的周期缓冲数，并根据周期缓冲数确定数据输出频率。
步骤S80：将同步动态随机存储器中存储的图像数据按照数据输出频率从若干个输出网口输出。
本发明实施例对图像数据输出的频率进行设定，在现有技术中，常对输入的图像数据进行倍频，也即输出频率和输入频率是倍数关系，所以输出频率的值可变性非常小，只能依靠于输入频率的多少来决定，例如比较常见的是将输入频率60Hz变成输出频率120Hz，所以通过本实施例的方案对输出频率进行改变，达到人们想要的输出频率的视频帧图像。本实施例通过在上位机软件中所设定的目标帧率参数，对应最终要达到的输出频率，实现了数据输出频率的任意可变性，满足不同的播放需求。步骤S70中，相当于设置一个定时器，计算目标帧率的图像需要多少个周期缓冲数，例如目标帧率为120Hz，FPGA中内部使用的时钟周期为8ns，则
Figure BDA0003087403280000071
等于周期缓冲数。同步动态随机存储器中存储的图像数据则按照数据输出频率一帧帧的从若干个输出网口向外输出。
本发明实施例还包括一种发送卡100，如图4所示，发送卡100包括输入接口101、FPGA芯片102、同步动态随机存储器103以及若干个输出网口104，其中：
输入接口101，与FPGA芯片102相连接，用于获取数据缓存参数与网口面积设置参数，以及获取视频帧图像数据；数据缓存参数与网口面积设置参数通过上位机进行设置；
FPGA芯片102，与输入接口101、同步动态随机存储器103、输出网口104相连接，用于根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，以及，通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置；预缓存的图像数据的数据量小于一帧；
同步动态随机存储器103，与FPGA芯片102相连接，用于存储预缓存的图像数据；
若干个输出网口104，与FPGA芯片102相连接，用于将图像数据输出。
本实施例中的发送卡100，通过以下步骤实现视频帧图像的传输，如图1所示：
步骤S10：获取数据缓存参数与网口面积设置参数。
数据缓存参数包括预缓存数据量以及缓存区域，预缓存的图像数据的数据量为0.2帧至0.5帧，网口面积设置参数包括网口起点坐标与网口宽高。
步骤S20：获取视频帧图像数据。
步骤S30：根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中。
步骤S40：通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置。
步骤S50：将同步动态随机存储器中存储的图像数据从若干个输出网口输出。
发送卡100对于实施以上视频帧图像的传输方法，可参考本发明第一个实施例中的说明，此处不做赘述。
具体的，如图2所示，发送卡100在实施步骤S40时包括：
步骤S401：根据网口起点坐标与网口宽高，将若干个输出网口的网口面积设置成高大于宽的竖条形。
步骤S402：将每一个输出网口的网口面积列向合并，形成总网口面积；总网口面积中以输出网口的序号作为列编号。
本实施例中的发送卡100，还通过以下步骤实现视频帧图像的传输，如图3所示：
步骤S10：获取数据缓存参数与网口面积设置参数。
步骤S20：获取视频帧图像数据。
步骤S30：根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的图像数据写入同步动态随机存储器中。
步骤S40：通过网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置。
步骤S60：获取目标帧率参数；目标帧率参数通过上位机进行设置。
步骤S70：根据目标帧率参数和预设的输出频率计算策略计算系统时钟所需的周期缓冲数，并根据周期缓冲数确定数据输出频率。
步骤S80：将同步动态随机存储器中存储的图像数据按照数据输出频率从若干个输出网口输出。
发送卡100对于实施以上视频帧图像的传输方法，可参考本发明对于视频帧图像传输方法的实施例说明，此处不做赘述。
具体的，如图5所示，本发明实施例中输入接口101包括参数输入接口1011和数据输入接口1012，其中：参数输入接口1011，与FPGA芯片102相连接，用于获取数据缓存参数与网口面积设置参数。
数据输入接口1012，与FPGA芯片102相连接，用于获取视频帧图像数据。发送卡100通过数据输入接口1032可与上位机软件所在服务器或发送器等视频处理设备进行信息交互，来获取视频帧图像数据。
本发明实施例不限定以上各组成部分的产品型号，例如，同步动态随机存储器可为SDRAM、DDR2、DDR3中的一个或多个，参数输入接口可为USB-B接口和/或RJ11接口，数据输入接口可为DVI接口、HDMI接口、DP接口、VGA接口中的一个或多个，输出网口可选用千兆网口或者百兆网口。
本发明实施例还包括一种视频帧图像显示系统，如图6所示，包括上位机200、发送卡100、接收卡300以及LED显示屏400，其中：
上位机200，与发送卡100通讯连接，上位机200中存储有数据缓存参数、网口面积设置参数以及若干个视频帧图像数据；
发送卡100，与上位机200、接收卡300通讯连接，发送卡100为上一实施例中的发送卡100；
接收卡300，与发送卡100、LED显示屏400通讯连接，接收卡300用于接收图像数据，并将图像数据划分为若干个视频帧图像；
LED显示屏400，与接收卡300通讯连接，LED显示屏400用于显示视频帧图像。
本实施例不对上位机200、发送卡100、接收卡300以及LED显示屏400的具体产品信号进行限定，本领域技术人员选用适宜型号的产品只要通过上述实施例的视频帧图像传输方法实现视频帧图像的显示，均属于本发明的保护范围。
本发明实施例的视频帧图像传输方法、发送卡及视频帧图像显示系统，根据缓存参数以及预设的数据选取策略从视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，再将预缓存的图像数据写入到同步动态随机存储器中，实现了小于一帧的预缓存数据量的图像数据的缓冲，相比于现有技术改变了缓冲数据量，从而实现数据的读取比写入更快，降低了图像数据传输的延迟时间，进而可提高图像显示速率。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种视频帧图像传输方法，其特征在于，包括：
获取数据缓存参数与网口面积设置参数；所述数据缓存参数与所述网口面积设置参数通过上位机进行设置，所述网口面积设置参数包括网口起点坐标与网口宽高；
获取视频帧图像数据；
根据所述缓存参数以及预设的数据选取策略从所述视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，并将预缓存的所述图像数据写入同步动态随机存储器中；预缓存的所述图像数据的数据量小于一帧；
通过所述网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个输出网口的数据传输面积进行设置，包括：
根据所述网口起点坐标与所述网口宽高，将若干个输出网口的网口面积设置成高大于宽的竖条形；
将每一个输出网口的网口面积列向合并，形成总网口面积；所述总网口面积中以输出网口的序号作为列编号；
将同步动态随机存储器中存储的所述图像数据从若干个输出网口输出。
2.如权利要求1所述的视频帧图像传输方法，其特征在于，所述数据缓存参数包括预缓存数据量以及缓存区域。
3.如权利要求1所述的视频帧图像传输方法，其特征在于，预缓存的所述图像数据的数据量为0.2帧至0.5帧。
4.如权利要求1所述的视频帧图像传输方法，其特征在于，所述将同步动态随机存储器中存储的所述图像数据从若干个输出网口输出，包括：
将所述图像数据的每一行分配至若干个输出网口进行并行输出。
5.如权利要求1所述的视频帧图像传输方法，其特征在于，还包括：
获取目标帧率参数；所述目标帧率参数通过上位机进行设置；
根据所述目标帧率参数和预设的输出频率计算策略计算系统时钟所需的周期缓冲数，并根据所述周期缓冲数确定数据输出频率；以及
将同步动态随机存储器中存储的所述图像数据按照所述数据输出频率从若干个输出网口输出。
6.一种发送卡，其特征在于，所述发送卡包括输入接口、FPGA芯片、同步动态随机存储器以及若干个输出网口，其中：
所述输入接口，与所述FPGA芯片相连接，用于获取数据缓存参数与网口面积设置参数，以及获取视频帧图像数据；所述数据缓存参数与所述网口面积设置参数通过上位机进行设置，所述网口面积设置参数包括网口起点坐标与网口宽高；
所述FPGA芯片，与所述输入接口、同步动态随机存储器、输出网口相连接，用于根据所述缓存参数以及预设的数据选取策略从所述视频帧图像数据中选取预缓存的图像数据，以及，通过所述网口面积设置参数以及预设的网口面积设置策略对若干个所述输出网口的数据传输面积进行设置，包括：根据所述网口起点坐标与所述网口宽高，将若干个输出网口的网口面积设置成高大于宽的竖条形；将每一个输出网口的网口面积列向合并，形成总网口面积；所述总网口面积中以输出网口的序号作为列编号；预缓存的所述图像数据的数据量小于一帧；
所述同步动态随机存储器，与所述FPGA芯片相连接，用于存储预缓存的所述图像数据；
若干个所述输出网口，与所述FPGA芯片相连接，用于将所述图像数据输出。
7.如权利要求6所述的发送卡，其特征在于，所述输入接口包括参数输入接口和数据输入接口，其中：
所述参数输入接口，与所述FPGA芯片相连接，用于获取所述数据缓存参数与所述网口面积设置参数；
所述数据输入接口，与所述FPGA芯片相连接，用于获取视频帧图像数据。
8.一种视频帧图像显示系统，其特征在于，包括上位机、发送卡、接收卡以及LED显示屏，其中：
所述上位机，与所述发送卡通讯连接，所述上位机中存储有数据缓存参数、网口面积设置参数以及若干个视频帧图像数据；
所述发送卡，与所述上位机、接收卡通讯连接，所述发送卡为权利要求6至7任一项所述的发送卡；
所述接收卡，与所述发送卡、LED显示屏通讯连接，所述接收卡用于接收所述图像数据，并将所述图像数据划分为若干个视频帧图像；
所述LED显示屏，与所述接收卡通讯连接，所述LED显示屏用于显示所述视频帧图像。
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