CN113596373A - 12g-sdi转hdmi2.1的8k视频处理架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了12G‑SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，属于视频技术领域，该12G‑SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，包括:ARM处理模块，DDR内存模块，DDR内存模块包括第一DDR内存模块、第二DDR内存模块与第三DDR内存模块。通过拨码开关对12G‑SDI数据进行地址配置，选择模式和输入输出接口，其次是结合FPGA模块，可以实现对12G‑SDI数据进行解析、图像转换和转换成HDMI2.1接口输出，保证低延迟、高质量和图像音频稳定输出，避免出现图像和音频不同步的问题，提高使用者的观感，其次在数据处理的过程中，结合DDR内存模块，提高计算缓冲空间，保证大数据处理的性能。

Description

12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构
本发明涉及视频技术领域，具体为12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构。
背景技术
SDI-HDMI是支持广播级质量的带嵌入音频的高标清兼容的SDI信号转为HDMI信号输出的转换板，可以将广播级质量的高清或标清SDI信号转为标准的带音频的HDMI信号和独立的模拟音频通道进行输出，SDI-HMDI方案广泛用于使用SDI信号的各级电视台的播出机房和非编制作领域，也广泛用于各种使用HDMI接口的光端传输领域，SDI-HDMI方案性能非常先进，支持目前业内最高端的12G SDI、3G SDI信号及1.485G SDI高清信号，并同时兼容各类SD-SDI信号。
输出端支持目前应用最广泛的HDMI1.3版本，并同时向下兼容HDMI1.2及HDMI1.1及以下版本，SDI-HDMI方案的画质输出效果一流，能完全满足广电播出机房及非编系统的专业要求，SDI-HDMI方案注重信号支持的兼容性，对目前市场上的所有SDI信号都经过反复测试以得到完美支持，转为HDMI信号输出后同样经过反复测试以支持目前市场上绝大多数HDMI接口的显示设备，SDI-HDMI方案针对广电播出机房24小时不间断运营环境，方案从设计到元器件选型及生产工艺等环节都特别强调稳定性，长期运行的要求。
目前在使用的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频技术和设备，往往存在以下问题，首先是在图像信息的解析、处理和转换的过程中，受制于处理器的主频标准，导致的后续的使用过程中，信息处理的效率较低，造成视频信息的高延迟和低刷新率，其次是后续的使用过程发现，会产生信号的丢包和信号损失，且音频和图像存在不同步的问题。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构。通过拨码开关对12G-SDI数据进行地址配置，选择模式和输入输出接口，其次是结合FPGA模块，可以实现对12G-SDI数据进行解析、图像转换和转换成HDMI2.1接口输出，保证低延迟、高质量和图像音频稳定输出，避免出现图像和音频不同步的问题，提高使用者的观感，其次在数据处理的过程中，结合DDR内存模块，提高计算缓冲空间，保证大数据处理的性能。
为了实现上述效果，本发明提供如下技术方案：
12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，包括:
ARM处理模块；
DDR内存模块，所述DDR内存模块包括第一DDR内存模块、第二DDR内存模块与第三DDR内存模块，所述第一DDR内存模块与ARM处理模块之间双向信号连接用于图像缓存，快速数据交换；
FPGA模块，用于图像数据转换和解析，所述FPGA模块包括数据解析模块、图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块，所述数据解析模块与ARM处理模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与数据解析模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与ARM处理模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块之间双向信号连接，所述数据转换HDMI2.1模块与ARM处理模块之间双向信号连接；
HDMI2.1输出模块，所述HDMI2.1输出模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
HDMI2.1输入模块，所述HDMI2.1输入模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
数据收发模块，所述数据收发模块与数据解析模块之间信号连接。
进一步的，所述数据转换HDMI2.1模块与第三DDR内存模块之间双向信号连接。
进一步的，所述数据解析模块的输出端与第二DDR内存模块的输入端信号连接，所述第二DDR内存模块的输出端与图像处理模块的输入端信号连接。
进一步的，所述数据收发模块包括12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块，所述12G-SDI输出模块、万兆网SPF输出模块与数据解析模块之间信号连接，所述12G-SDI输入模块、万兆网SPF输入模块与数据解析模块之间信号连接。
进一步的，所述12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块均通过HDMI接口均衡驱动芯片进行信息传输。
进一步的，所述12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块数据均通过拨码开关进行地址配置。
进一步的，所述FPGA模块支持4路12G-SDI信号输入，SPF输入，4路12G-SDI输出，SPF输出。
进一步的，所述FPGA模块支持万兆网SPF输出模块输出的信号转换成TMDS信号输出到带HDMI2.1接口的显示终端设备。
进一步的，所述数据收发模块具有SDI内嵌音频输入功能。
进一步的，所述HDMI2.1输出模块可实现音频、图像唇形同步输出，其内部集成8K测试信号。
本发明提供了12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，具备以下有益效果：
通过拨码开关对12G-SDI数据进行地址配置，选择模式和输入输出接口，其次是结合FPGA模块，可以实现对12G-SDI数据进行解析、图像转换和转换成HDMI2.1接口输出，保证低延迟、高质量和图像音频稳定输出，避免出现图像和音频不同步的问题，提高使用者的观感，其次在数据处理的过程中，结合DDR内存模块，提高计算缓冲空间，保证大数据处理的性能。
附图说明
图1为本发明的架构示意图，
图2为本发明的电路示意图；
图3为本发明数据收发模块的示意图；
图4为本发明FPGA模块的示意图；
图5为本发明DDR内存模块的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种技术方案：
请参阅图1-5，12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，包括:
ARM处理模块；
DDR内存模块，DDR内存模块包括第一DDR内存模块、第二DDR内存模块与第三DDR内存模块，第一DDR内存模块与ARM处理模块之间双向信号连接用于图像缓存，快速数据交换；
FPGA模块，用于图像数据转换和解析，FPGA模块包括数据解析模块、图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块，数据解析模块与ARM处理模块之间双向信号连接，图像处理模块与数据解析模块之间双向信号连接，图像处理模块与ARM处理模块之间双向信号连接，图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块之间双向信号连接，数据转换HDMI2.1模块与ARM处理模块之间双向信号连接；
HDMI2.1输出模块，HDMI2.1输出模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
HDMI2.1输入模块，HDMI2.1输入模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
数据收发模块，数据收发模块与数据解析模块之间信号连接。
本实施例：通过ARM处理模块，ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Jaarm处理器阶梯图[1]va虚拟机(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80％，CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性，ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列，通过DDR内存，用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据，只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行，通过FPGA模块，可以实现对数据的解析、处理和数据转换功能，通过HDMI2.1输出模块，可以保证输出图像信息的清晰度，通过数据收发模块可以快速进行信息的输入，可以选配HDMI2.1输入转换成12G-SDI输出，电性连接方向相同，工作原理同上12G-SDI输入转成HDMI2.1输出信号反向。
具体的，数据转换HDMI2.1模块与第三DDR内存模块之间双向信号连接。
本实施例：通过数据转换HDMI2.1模块与第三DDR内存模块之间双向信号连接，可以保证数据转换HDMI2.1模块的数据转换效率，避免数据堆积无法处理，导致的整个架构的转换效率降低。
具体的，数据解析模块的输出端与第二DDR内存模块的输入端信号连接，第二DDR内存模块的输出端与图像处理模块的输入端信号连接。
本实施例：通过数据解析模块的输出端与第二DDR内存模块的输入端信号连接，第二DDR内存模块的输出端与图像处理模块的输入端信号连接，可以协助数据解析模块和图像处理模块进行高效的数据处理，提高处理效率。
具体的，数据收发模块包括12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块，12G-SDI输出模块、万兆网SPF输出模块与数据解析模块之间信号连接，12G-SDI输入模块、万兆网SPF输入模块与数据解析模块之间信号连接。
本实施例：通过数据收发模块，可以保证数据的收发高效。
具体的，12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块均通过HDMI接口均衡驱动芯片进行信息传输。
本实施例：通过HDMI接口均衡驱动芯片进行信息传输，可以提高数据的处理稳定性，且HDMI接口均衡驱动芯片具体型号为LMH1297。
具体的，12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块数据均通过拨码开关进行地址配置。
本实施例：通过拨码开关，操作控制的地址开关。
具体的，FPGA模块支持4路12G-SDI信号输入，SPF输入，4路12G-SDI输出，SPF输出。
本实施例：通过4路12G-SDI信号，可以保证图像的信息高速传输。
具体的，FPGA模块支持万兆网SPF输出模块输出的信号转换成TMDS信号输出到带HDMI2.1接口的显示终端设备。
本实施例：通过FPGA模块支持万兆SPF输出信号转换成TMDS信号输出到带HDMI2.1接口的显示终端设备，可以保证显示的清晰度和低延迟。
具体的，数据收发模块具有SDI内嵌音频输入功能。
本实施例：通过数据收发模块包含SDI内嵌音频输入功能，可以保证音频的稳定同步传输。
具体的，HDMI2.1输出模块可实现音频、图像唇形同步输出，其内部集成8K测试信号。
本实施例：通过HDMI2.1输出模块音频和图像唇形同步输出，可以避免图形和音频的稳定的同步输出。
工作原理：
通过数据收发模块，将图像信息输送给FPGA模块，随后图像信息和音频信息传输到FPGA模块，图像信息通过数据解析模块进行解析，随后通过图像处理模块进行图像处理，最后在数据转换HDMI2.1模块的转化下，将图像信息转化为HDMI2.1格式图像信息，在图像的转换过程中，通过DDR内存，对计算的数据进行预先储存，提高处理的效率，随后通过HDMI2.1输出模块将图像信息输送到外部8K显示装置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，包括:
ARM处理模块；
DDR内存模块，所述DDR内存模块包括第一DDR内存模块、第二DDR内存模块与第三DDR内存模块，所述第一DDR内存模块与ARM处理模块之间双向信号连接用于图像缓存，快速数据交换；
FPGA模块，用于图像数据转换和解析，所述FPGA模块包括数据解析模块、图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块，所述数据解析模块与ARM处理模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与数据解析模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与ARM处理模块之间双向信号连接，所述图像处理模块与数据转换HDMI2.1模块之间双向信号连接，所述数据转换HDMI2.1模块与ARM处理模块之间双向信号连接；
HDMI2.1输出模块，所述HDMI2.1输出模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
HDMI2.1输入模块，所述HDMI2.1输入模块与数据转换HDMI2.1模块之间信号连接；
数据收发模块，所述数据收发模块与数据解析模块之间信号连接。
2.根据权利要求1所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述数据转换HDMI2.1模块与第三DDR内存模块之间双向信号连接。
3.据权利要求1所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述数据解析模块的输出端与第二DDR内存模块的输入端信号连接，所述第二DDR内存模块的输出端与图像处理模块的输入端信号连接。
4.根据权利要求1所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述数据收发模块包括12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块，所述12G-SDI输出模块、万兆网SPF输出模块与数据解析模块之间信号连接，所述12G-SDI输入模块、万兆网SPF输入模块与数据解析模块之间信号连接。
5.根据权利要求4所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块均通过HDMI接口均衡驱动芯片进行信息传输。
6.根据权利要求5所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述12G-SDI输出模块、12G-SDI输入模块、万兆网SPF输出模块与万兆网SPF输入模块数据均通过拨码开关进行地址配置。
7.根据权利要求6所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述FPGA模块支持4路12G-SDI信号输入，SPF输入，4路12G-SDI输出，SPF输出。
8.根据权利要求7所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述FPGA模块支持万兆网SPF输出模块输出的信号转换成TMDS信号输出到带HDMI2.1接口的显示终端设备。
9.根据权利要求1所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述数据收发模块具有SDI内嵌音频输入功能。
10.根据权利要求1所述的12G-SDI转HDMI2.1的8K视频处理架构，其特征在于，所述HDMI2.1输出模块可实现音频、图像唇形同步输出，其内部集成8K测试信号。
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