CN117240984A - 一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统，涉及信号处理技术领域，包括：获取当前输入信号对应的帧率、分辨率，每个输入信号至少为两路信号；根据至少两路信号的帧率、分辨率，确定目标接收信号；关闭目标接收通道之外的传输通道，目标接收通道是目标接收信号对应的传输通道向控制系统发送目标接收信号；控制系统确定目标接收信号的信号强度，具体是确定目标接收信号的第一电平特征，第一电平特征包括包括第一黑电平和第一同步电平；能够改善在演播时信号的切换与管理，降低出现信号异常对演播的影响，提高演播的稳定性。

Description

一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统。

背景技术

目前，高清演播室多使用拼接屏进行控制处理，在使用拼接屏时，通常是将主屏和副屏的触控设备共同接入同一信号转发接口，然后接入主屏的主板，通过主屏的主板对触控设备产生的触控信号进行处理，使用主屏和副屏交互处理信号传输。

多个屏幕的信号源进行切换时，主屏和副屏的信号会多次进行传输切换，当切换次数过多时，容易出现主屏之间在通信中出现延迟和异常的情况，造成图像失真、增加能量消耗，影响交互显示和使用。

此时需要保证可靠的信号传输与切换，保证系统不因某个设备的意外故障导致系统瘫痪，任何情况下都能安全可靠地进行直播。

发明内容

本申请实施例通过提供一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统，降低了现有技术中信号不好时对演播的影响，提高了信号的稳定性。

本申请实施例提供了一种高清演播室高可靠性信号处理方法及控制系统，包括：

获取当前输入信号对应的帧率、分辨率，每个输入信号至少为两路信号；

根据至少两路信号的帧率、分辨率，确定目标接收信号；

关闭目标接收通道之外的传输通道，目标接收通道是目标接收信号对应的传输通道向控制系统发送目标接收信号；

控制系统确定目标接收信号的信号强度，具体是确定目标接收信号的第一电平特征，第一电平特征包括包括第一黑电平和第一同步电平。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过对输入信号进行选择，确定目标接收信号，使用第一差集和第二差集确定当前信号的强度，并根据信号强度选择合适的目标接收信号；在确定好目标接收信号后，根据第二电平特征来调整目标接收信号，使得演播室信号切换效果更好，提高信号处理的效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种信号处理的流程示意图；

图2为本发明的系统组成的流程示意图；

图3为本发明提供的另一种信号处理的流程示意图；

图4为本发明提供的另一种信号处理的流程示意图；

图5为本发明提供的另一种信号处理的流程示意图；

图6为本发明提供的另一种信号处理的流程示意图；

图7为本发明的系统模块示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，在进行信号切换时，不同的设备对信号切换的要求和方式不同，考虑到整体系统化的安全可靠性，在进行信号切换时，尽可能的减少信号切换的次数，提高信号传输的效果，从而减少信号传输产生的失真和干扰情况。本发明为了降低信号切换时，故障对信号的影响，将控制系统分为两个部分，一部分用于连接所有的系统设备，将所有的设备作为一个整体；另一部分是实现对高清演播室的监视和集中控制的系统。

请参阅图1，为本发明的流程示意图；

如图1所示，一种高清演播室高可靠性信号处理方法，包括：

S100，获取当前输入信号对应的帧率、分辨率，每个输入信号至少为两路信号；

获取切换台分配的输入信号，此时的输入信号分为2通道多画面显示，每个通道与两路信号一一对应；

接收到的两路信号的场景可以是，获取到摄像机采集的视频信号信息，也可以是虚拟系统、视频录像机内存储的视频信息；包括根据不同的分配策略下获取到的不同分布的视频信号；

进一步的，输入信号设置为可选可进行插入修改，两路信号传输至对应的主切换台处；

进一步的，获取到两路信号后，检测两路信号对应的帧率、分辨率，并将两路信号传输至备切换台；

S101，根据至少两路信号的帧率、分辨率，确定目标接收信号；

进一步的，备切换台接收到两路信号后，从两路信号中根据矩阵变化结果选择当前需要的目标接收信号；

例如，当前演播室需要采用的信号为直播的信号源，此时根据分配的策略将对应的信号播放到当前监测人员位于的大屏显示器；若当前目标接收信号在帧率等数据相同的情况下，向主切换台发送消息，以确定目标接收信号；

又例如，在确定好目标接收信号连接情况下，确定目标接收信号存在的视频信号与音频信号，在两者的干扰频率小于一定阈值的情况下，将两路信号选择符合的一路信号作为目标接收信号；

在确定好目标接收信号的情况时，将目标接收信号以外的信号发送至备切换台，根据数字视频矩阵调整信号的切换；

S102，关闭目标接收通道之外的传输通道，目标接收通道是目标接收信号对应的传输通道；

具体的，根据当前演播室对当前场景要求进行设置，每个设置的目标接收通道是用于选择当前播放的视频信号，将视频信号与音频信号合并将符合要求的视频行发送至目标接收通道；

S103，向控制系统发送目标接收信号；

具体的，根据目标接收信号控制每个信号的切换；控制系统对信号进行滤波处理，去除信号中的噪声，根据目标接收信号的信号强度确定发送的目标切换请求信息；进一步，主切换台或备切换台收到目标切换请求信息后，对演播室播放的信号进行切换。

为了提高信号的稳定性，在本发明的一个实施例中，如图3所示，该方法包括以下流程：

S201，控制系统确定目标接收信号的信号强度，具体是确定目标接收信号的第一电平特征，第一电平特征包括包括第一黑电平和第一同步电平；

在获取到第一电平特征厚朴，将第一黑电平和第一同步电平与预期电平范围进行比较，以此判断第一电平特征是否处于预期范围内；

电平是指两功率或电压之间的比数，根据目标接受信号的功率或电平可以确定信号的质量和稳定性，从而得到预期水平内的信号，使得信号能够稳定显示。

进一步，根据第一电平特征的范围确定当前采用的工作模式如下所示：

S301，若第一同步电平不在预期电平范围内，表示获得conv信号出现问题，或者是HDMI信号对应的时钟同步和数据同步存在问题；因此根据第一同步电平和预期电平范围的差值的绝对值，对目标接收信号的时钟同步、数据同步进行偏移调整，通过输入偏移值，将目标接收信号调整至目标偏移值；确定调整的时序特征和第一偏移特征；

上述的时序特征是指时钟同步和数据同步存在问题时，出现的一些共同的时序性特征，能够表达在某个时间段或者某种场景情况下，有关时间的特征。

上述的偏移特征是指conv信号发生异常时，出现的图像偏移或者其他形式的图像损失问题，此时图像出现偏移或者损失时对应的特征。

S302，若第一黑电平不在预期电平范围内，表示当前信号需要进行增益调整，通过输入增益值，将目标接收信号调整至目标增益值；确定调整的时序特征和第一增益特征；

此时第一黑电平不在范围内就说明图像出现对比度和亮度较低，需要对对比度和亮度进行调整，调整输入信号的信号幅度；输入增益值是根据当前信号和预期电平范围的差值，目标增益值是表示信号能够正常进行使用的值。

S303，完成偏移或增益后，重新获取第一电平特征，并确定当前第一电平特征是否处于预期电平范围内，如果满足执行S304；

S304，确定第一电平特征处于预期电平范围内，确定此时对应的第一偏移特征和第一增益特征；

在上面步骤中，使用的增益值和偏移值是根据当前播放信号源的信号强度和格式进行调整的，目的是为了保证信号中携带的视频信息的一致性；

进一步，为了识别在不同时序条件下，第一偏移特征和第一增益特征的变化情况，从而可以更好的预防播放异常的发生，如图4所示，此时可以通过以下步骤实现：

S401，确定每个时序特征对应的第一偏移特征和第一增益特征；

第一偏移特征是用于总结对于不同时序变化，偏移值的变化情况，从而可以调整对信号检测的效果；

第一增益特征是用于总结对于不同时序变化，增益值的变化情况。

S402，根据每个第一偏移特征对应的第一同步电平和第一黑电平，得到第一同步电平与第一黑电平的第一差值；根据每个第一增益特征对应的第一同步电平和第一黑电平，得到第一同步电平与第一黑电平的第二差值；

第一差值是表示出现第一同步电平不满足预期电平范围时，第一同步电平和第一黑电平的差值，以及包含当前情况对应的时序信息；

第二差值是表示出现第一黑电平不满足预期电平范围时，第一同步电平和第一黑电平的差值，以及包含当前情况对应的时序信息。

S403，将每个时序特征下对应的第一差值进行迭代，将每个相同时序特征下的第一差值放入第一差集，获取每个第一差集的均值，比较每个均值的变化幅度；

对于每个第一差集，计算器所有差值的平均值，可以使用常用的平均值函数来计算集合的均值；计算每两个相邻第一差集的均值变化情况，根据上一个均值与当前均值和上一个均值的差值所占的比值，确定均值的变化幅度。

由于每个视频或者音频信号在每秒的变化次数很高，此时对信号根据每秒或者每分钟样本之间均值的变化情况来确定接入信号的强度。

S404，将每个时序特征下对应的第二差值进行迭代，将每个相同时序特征下的第二差值放入第二差集，获取每个第二差集的均值，比较每个均值的变化幅度；

对于第二差集，与第一差集的处理方式相同。

S405，将每个第一差集与第二差集进行合并处理，确定第一差集与第二差集合并后的变化幅度。

在本步骤中，根据获得到的第一差集与第二差集的变化幅度来确认出现信号强度较弱是，在满足一定时序条件时，信号的之间变化的幅度，若第一差集或第二差集中差值小于一定阈值是，说明当前信号幅度较小，较为稳定，需要重新测量对应的信号强度，从而确定信号源是否为可用的状态，当信号幅度较大时，说明信号源强，但是可能查出预期电平范围，直接进行使用可能出现其他的异常信息，需要对信号进行监控。

具体的，将第一差集和第二差集根据时序特征的相似度进行合并，此时表明的相似度是指在进行合并时，时序信息的变化相似度，例如根据多少秒进行采样、第一差集或第二差集产生的时间间隔、每段时间是否是黄金时间等；第一差集和第二差集采取一比一的比例合并，每个第一差集的值均对应一个第二差集的值，不断迭代，直至输出当前相关性最高的值；此时输出的值能表示第一电平特征的平均值趋势。

S406，根据第一差集与第二差集合并后的变化幅度，确定当前目标接收信号。

此步骤中，根据步骤S403、S404、S405得到的变化幅度，确定目标接收信号的变化幅度，当变化幅度小于第一阈值时，确定目标接收信号的第一电平特征，判断是否满足预期电平范围，对目标接收信号进行放大处理；当变化幅度大于第一阈值小于第二阈值时，此时目标接收信号正常；当变化幅度大于第二阈值时，确定目标接收信号的第一电平特征，对目标接收信号进行缩小处理。

其中，第一阈值小于第二阈值；第一阈值是指能满足正常信号使用时，电平变化幅度的最小值；第二阈值是指满足正常信号使用时，电平变化幅度的最大值。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，为了确定每个信号频率的稳定性，在进行对第一电平特征处理前，先获得第二电平特征，第二电平特征用于根据信号的采样和传输时机，确定同步电平传输时的稳定性和幅度，从而识别潜在问题；或者是确定黑电平的稳定性和电平值，从而检测出可能出现的干扰或者异常情况；

S601，获取当前输出信号对应的第二电平特征，第二电平特征包括第二同步电平和第二黑电平；

S602，获取每个第二同步电平的稳定系数和幅度；

其中，稳定系数是指第二同步电平的在输入电压变化时，第二同步电平的相对变化量，指的是第二同步电平电压的变化百分比；

幅度是指第二同步电平的电压的大小，例如同步电平幅度大小如5V等形式；

S603，获取每个第二黑电平的稳定系数和电平值；

其中，稳定系数是指第二黑电平的在输入电压变化时，第二黑电平的相对变化量，指的是第二黑电平电压的变化百分比；电平值是指第二黑电平对应的功率值，用于衡量信号的大小；

S604，若第二同步电平的稳定系数大于第三阈值，且第二同步电平的幅度大于标准幅度时，获取第二同步电平的稳定系数与第三阈值的第三差值，根据第三差值确定第二偏移特征；

第三阈值是，第二同步电平在输入电压发生变化时，第二同步电平标准的相对变化量；标准幅度也是用于表示当前标准显示的幅度，在稳定的信号中，幅度变换越小，幅度稳定性越好，信号也会更稳定。

第三差值就是表示超出了标准电平的值，减去这个超出标准电平的值，从而使得信号处在标准范围内，即第三差值乘上标准电平就是需要减去的值。第二偏移特征就是表示出现这种情况时的特征，根据此时的第二偏移特征，可以确定同步电平调整的趋势。

S605，若第二黑电平的稳定系数大于第四阈值，且第二黑电平的电平值大于标准电平值时，获取第二黑电平的稳定系数与第四阈值的第四差值，根据第四差值确定第二增益特征。

第四阈值是，第二黑电平在输入电压发生变化时，第二黑电平标准的相对变化量；标准电平值是用于检测一般电压值的标准值；

第四差值是表示了超出了标准电平的值，用于增强当前信号，增强当前的信号，增益的值是第四差值乘上标准电平。第二增益特征是表示当前情况下，增益值的调整趋势。

S606，根据第二偏移特征和第二增益特征，调整目标接收信号。

在本步骤中，根据第二偏移特征和第二增益特征的分布情况，确定当前目标接收信号的变化幅度与稳定性，并对目标接收信号进行放大或缩小；放大是指对信号加强，缩小时减弱信号，具体方式可采用常用手段进行处理。

在本发明的一个实施例中，为了确定信号的质量，图5所示，可以通过以下方式实现：

S501，对目标切换请求进行核实，确定目标接收信号的分辨率与帧率；

此时是对目标接收信号进行核实，确定信号没有异常状态。

S502，若目标接收信号出现故障，发送目标切换请求至控制系统，切换至备切换台；

如果出现异常，此时就切换实际使用的信号，并切换备切换台。

S503，确定目标接收信号的优先级，根据每个目标接收信号的优先级发送目标切换请求；

此时是对不同目标接收信号处理，优先级是根据预先设置的，此时只需要根据优先级控制播放时序，从而实现对播放的控制。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

通过对输入信号进行选择，确定目标接收信号，使用第一差集和第二差集确定当前信号的强度，并根据信号强度选择合适的目标接收信号；在确定好目标接收信号后，根据第二电平特征来调整目标接收信号，使得演播室信号切换效果更好，提高信号处理的效果。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，一种高清演播室高可靠性信号控制系统，包括：

获取模块，用于获取目标接收信号的第一电平特征和第二电平特征；

控制模块，用于根据第一电平特征和第二电平特征，核实目标接收信号的稳定性；基于第一电平特征和第二电平特征，提取目标偏移值和目标增益值，调整目标接收信号。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，控制系统包括：主切换台、备切换台、矩阵、多画面系统；

主切换台、备切换台、矩阵输入端均连接有摄像机、虚拟系统、字幕在线包、HDMI转换器、帧同步器、多格式转换器、视频录像器和播出服务器；

主切换台、备切换台、矩阵输出端连接有监测装置、音频嵌入器、延时器、分配装置、多画面系统；

延时器、分配装置的输出端与摄像机、虚拟系统、字幕在线包、视频录像器和播出服务器输入端连接；

主切换台用于接收摄像机、虚拟系统、字幕在线包发送的数据，并输出至多画面系统中；

备切换台用于根据主切换台接收的视频信号，确定连接的设备与状态；

矩阵用于接收视频信号，将视频信号根据控制系统状态，调整备切换台的工作状态与大屏显示器的分割规则。

分配装置还包括对视频信号仅音频插入处理，将处理完成的信号分配至对应的切换台。

在本发明的一个实施例中，控制系统分为正常工作状态和应急工作状态；具体为以下方式：

控制系统的工作状态包括正常工作状态和应急工作状态。正常工作状态为演播室使用的切换台正常工作时，控制系统的工作状态。当切换台发生故障，使用矩阵完成视频信号的主要切换工作时为应急工作状态。控制系统的正常工作状态和应急工作状态通过外部按键开关手工进行切换。

根据要求，控制系统需要实现演播室在使用摄像机共享功能时，自动完成指示的自动匹配。

根据要求，控制系统可以向特定的多画面系统发送指令，以完成多画面系统多布局方案的调用及备屏方案的调用。

根据系统规划，控制系统可以向监控系统提供视频信号交叉点数据和视频信号状态数据。

切换台和矩阵设备通过RS-422接口连接到串行接口单元。画面分割器和UMD控制器通过RS-422或者RS-232接口连接到串行接口单元，具体使用哪种接口需要参考多画面分割器和UMD控制器的使用需求。GPI接口单元与CCU和状态选择器连接，并可以跟据需要与在线包装主机的GPI输出接口相连。

控制系统工作时，控制系统控制服务器通过串行接口单元与切换台和矩阵进行数据交换，得到信号的交叉点和切换台内部数据，同时获得GPI接口单元上接入的线包装系统的GPI信号数据，根据预定的生成规则计算出当前演播室的信号状态，然后将指示信号和源名数据通过串行接口单元通知多画面分割器进行显示，同时根据系统配置方案通过GPI接口单元通知其他设备。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，包括：

获取当前输入信号对应的帧率、分辨率，每个输入信号至少为两路信号；

根据至少两路信号的帧率、分辨率，确定目标接收信号；

关闭目标接收通道之外的传输通道，目标接收通道是目标接收信号对应的传输通道向控制系统发送目标接收信号；

控制系统确定目标接收信号的信号强度，具体是确定目标接收信号的第一电平特征，第一电平特征包括包括第一黑电平和第一同步电平。

2.如权利要求1所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，若第一同步电平不在预期电平范围内，根据第一同步电平和预期电平范围的差值的绝对值，对目标接收信号的时钟同步、数据同步进行偏移调整，通过输入偏移值，将目标接收信号调整至目标偏移值；确定调整的时序特征和第一偏移特征；

若第一黑电平不在预期电平范围内，表示当前信号需要进行增益调整，通过输入增益值，将目标接收信号调整至目标增益值；确定调整的时序特征和第一增益特征；

完成偏移或增益后，重新获取第一电平特征，并确定当前第一电平特征是否处于预期电平范围内；

确定第一电平特征处于预期电平范围内，确定此时对应的第一偏移特征和第一增益特征。

3.如权利要求2所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，确定每个时序特征对应的第一偏移特征和第一增益特征；

根据每个第一偏移特征对应的第一同步电平和第一黑电平，得到第一同步电平与第一黑电平的第一差值；根据每个第一增益特征对应的第一同步电平和第一黑电平，得到第一同步电平与第一黑电平的第二差值；

将每个时序特征下对应的第一差值进行迭代，将每个相同时序特征下的第一差值放入第一差集，获取每个第一差集的均值，比较每个均值的变化幅度；

将每个时序特征下对应的第二差值进行迭代，将每个相同时序特征下的第二差值放入第二差集，获取每个第二差集的均值，比较每个均值的变化幅度；

将每个第一差集与第二差集进行合并处理，确定第一差集与第二差集合并后的变化幅度；

根据第一差集与第二差集合并后的变化幅度，确定当前目标接收信号。

4.如权利要求1所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，获取当前输出信号对应的第二电平特征，第二电平特征包括第二同步电平和第二黑电平；

获取每个第二同步电平的稳定系数和幅度；

获取每个第二黑电平的稳定系数和电平值；

若第二同步电平的稳定系数大于第三阈值，且第二同步电平的幅度大于标准幅度时，获取第二同步电平的稳定系数与第三阈值的第三差值，根据第三差值确定第二偏移特征；

若第二黑电平的稳定系数大于第四阈值，且第二黑电平的电平值大于标准电平值时，获取第二黑电平的稳定系数与第四阈值的第四差值，根据第四差值确定第二增益特征；

根据第二偏移特征和第二增益特征，调整目标接收信号。

5.如权利要求1所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于对目标切换请求进行核实，确定目标接收信号的分辨率与帧率；

若目标接收信号出现故障，发送目标切换请求至控制系统，切换至备切换台；

确定目标接收信号的优先级，根据每个目标接收信号的优先级发送目标切换请求。

6.如权利要求3所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，对于每个第一差集，计算器所有差值的平均值；计算每两个相邻第一差集的均值变化情况，根据上一个均值与当前均值和上一个均值的差值所占的比值，确定均值的变化幅度。

7.如权利要求3所述的一种高清演播室高可靠性信号处理方法，其特征在于，确定目标接收信号的变化幅度，当变化幅度小于第一阈值时，确定目标接收信号的第一电平特征，判断是否满足预期电平范围，对目标接收信号进行放大处理；当变化幅度大于第一阈值小于第二阈值时，此时目标接收信号正常；当变化幅度大于第二阈值时，确定目标接收信号的第一电平特征，对目标接收信号进行缩小处理；第一阈值小于第二阈值。

8.一种高清演播室高可靠性信号控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标接收信号的第一电平特征和第二电平特征；

控制模块，用于根据第一电平特征和第二电平特征，核实目标接收信号的稳定性；基于第一电平特征和第二电平特征，提取目标偏移值和目标增益值，调整目标接收信号。

9.如权利要求8所述的一种高清演播室高可靠性信号控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括：主切换台、备切换台、矩阵、多画面系统；

主切换台、备切换台、矩阵输入端均连接有摄像机、虚拟系统、字幕在线包、HDMI转换器、帧同步器、多格式转换器、视频录像器和播出服务器；

主切换台、备切换台、矩阵输出端连接有监测装置、音频嵌入器、延时器、分配装置、多画面系统；

延时器、分配装置的输出端与摄像机、虚拟系统、字幕在线包、视频录像器和播出服务器输入端连接；

主切换台用于接收摄像机、虚拟系统、字幕在线包发送的数据，并输出至多画面系统中；

备切换台用于根据主切换台接收的视频信号，确定连接的设备与状态；

矩阵用于接收视频信号，将视频信号根据控制系统状态，调整备切换台的工作状态与大屏显示器的分割规则；

分配装置还包括对视频信号仅音频插入处理，将处理完成的信号分配至对应的切换台。

10.如权利要求8所述的一种高清演播室高可靠性信号控制系统，其特征在于，所述的控制系统的工作状态包括正常工作状态和应急工作状态；正常工作状态为演播室使用的切换台正常工作时，控制系统的工作状态；当切换台发生故障，使用矩阵完成视频信号的主要切换工作时为应急工作状态。