CN203984579U - 高清光端机及使用该高清光端机的视频传输系统 - Google Patents
高清光端机及使用该高清光端机的视频传输系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种高清光端机及使用该高清光端机的视频传输系统，包括依次连接的信号接收芯片、带宽转换芯片、第一光模块，本实用新型还公开了一种用于信号接收端的高清光端机，包括依次连接的第二光模块、带宽恢复芯片、信号发送芯片。本实用新型还公开了一种视频传输系统，包括依次连接的摄像机，如上所述的分别位于信号发送端和信号发送端的高清光端机，以及高清显示器。本视频传输系统通过在发送端将原始视频信号转换为低带宽的第二视频转换信号，然后经由第一光模块发出光信号；再在接收端将接收到的光信号恢复为高带宽的第三视频转换信号，并经由信号发送芯片发送恢复的终端视频信号至终端显示，从而降低了传输成本，避免了光端机的带宽浪费。
Description
技术领域
本实用新型涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种高清光端机及使用该高清光端机的视频传输系统。
背景技术
目前，高清非压缩HD-SDI视频被广泛应用于高清视频监控领域。HD-SDI视频支持1920*1080的高清分辨率，具有高清、实时的特点。
基于高清非压缩HD-SDI视频的传输系统如图1所示，包括依次连接的HD-SDI摄像机、发送端的HD-SDI光端机、接收端的HD-SDI光端机和高清显示器。HD-SDI摄像机的视频信号发送给发送端的HD-SDI光端机，然后经由光纤传输至接收端的HD-SDI光端机，最后传至高清显示器显示。
其中，发送端的HD-SDI光端机的结构示意图如图2所示，包括均衡模块、发送模块和第一光模块。均衡模块接收HD-SDI视频信号的输入，并输出视频信号至发送模块；发送模块将视频信号预处理后，再经由第一光模块发送至光纤侧。
接收端的HD-SDI光端机的结构示意图如图3所示，包括依次连接的第二光模块、接收模块和驱动模块。第二光模块与光纤连接，接收发送过来的HD-SDI视频信号；然后经由接收模块传至驱动模块，并经由驱动模块输出标准格式的HD-SDI视频信号至电缆上传输。
现有技术中存在下列问题：
一路HD-SDI视频信号的传输速率为1.485Gbps，而目前常用的传输该视频信号的光端机的传输带宽一般为2.5G，这样就造成了光端机的带宽浪费。而且，在传输多路HD-SDI视频信号时，通常采取昂贵的高带宽光端机，例如10Gbps，或者2.5Gbps波分复用的光端机+粗波分复用器来实现。上述两种方案的成本都非常高，而且也造成了光端机的带宽的浪费。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提出一种高清光端机及使用该高清光端机的视频传输系统，以解决上述问题。
为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：
一种高清光端机，用于信号的发送端，包括：
信号接收芯片，具有原始视频信号的输入端，以及第一视频转换信号的输出端；
带宽转换芯片，具有第一视频转换信号的输入端，将所述第一视频转换信号的带宽降低以生成第二视频转换信号的编码模块，以及第二视频转换信号的输出端；
第一光模块，具有第二视频转换信号的输入端，以及光信号输出的输出端；
其中，所述信号接收芯片的输出端与所述带宽转换芯片的输入端连接，所述带宽转换芯片的输出端与所述第一光模块的输入端连接；
所述第一视频转换信号的带宽等于所述原始视频信号的带宽，所述第二视频转换信号的带宽小于所述第一视频转换信号的带宽的1/4。
优选地，所述带宽转换芯片的输入端与所述编码模块之间还连接有第一输入格式化模块；
所述编码模块与所述带宽转换芯片的输出端之间还依次连接有第一辅助模块、第一输出格式化模块、并串转换模块和第一均衡模块。
优选地，所述原始视频信号为并行的多路信号；
所述信号接收芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述带宽转换芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述第一光模块为一个；
所述带宽转换芯片与所述第一光模块之间通过信号整合芯片连接。
优选地，所述原始视频信号为一路信号；
所述信号接收芯片和所述带宽转换芯片均为一个单路信号芯片，所述第一光模块为一个。
优选地，所述第一光模块与所述带宽转换芯片通过Serdes信号线连接。
优选地，所述信号接收芯片通过视频环出线与发送端的显示设备连接。
优选地，所述第一光模块的带宽为2.5G；所述第二视频转换信号的带宽为270M；所述第一视频转换信号的带宽为1.485G。
本实用新型实施例还公开了一种高清光端机，用于信号的接收端，包括：
第二光模块，具有光信号的输入端，以及第二视频转换信号的输出端；
带宽恢复芯片，具有所述第二视频转换信号的输入端，将所述第二视频转换信号的带宽恢复以生成第三视频转换信号的解码模块，以及第三视频转换信号的输出端；
信号发送芯片，具有所述第三视频转换信号的输入端，以及终端视频信号的输出端；
其中，所述第二光模块的输出端与所述带宽恢复芯片的输入端连接，所述带宽恢复芯片的输出端与所述信号发送芯片的输入端连接；
所述第二视频转换信号的带宽小于所述第三视频转换信号的带宽的1/4；所述第三视频转换信号的带宽等于终端视频信号的带宽。
优选地，所述带宽恢复芯片的输入端与所述解码模块之间依次连接有第二均衡模块、串并转换模块、第二输入格式化模块和第二辅助模块；
所述解码模块与所述带宽恢复芯片的输出端之间还连接有第二输出格式化模块。
优选地，所述第三视频转换信号为一路信号；
所述信号发送芯片和所述带宽恢复芯片均为一个单路信号芯片，所述第二光模块为一个。
优选地，所述第三视频转换信号为并行的多路信号；
所述第二光模块为一个，所述带宽恢复芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述信号发送芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片；
所述带宽恢复芯片与所述第二光模块之间通过信号分解芯片连接。
优选地，所述第二光模块的带宽为2.5G；所述第二视频转换信号的带宽为270M；所述第三视频转换信号的带宽为1.485G。
优选地，所述第二光模块与所述带宽恢复芯片通过Serdes信号线连接。
本实用新型实施例还公开了一种视频传输系统，包括依次连接的摄像机，如上所述的位于信号发送端的高清光端机，如上所述的位于信号接收端的高清光端机，以及高清显示器；
位于信号发送端的所述高清光端机与位于信号接收端的所述高清光端机通过光纤连接。
本实用新型的有益效果为，发送信号时，通过在发送端的高清光端机将原始视频信号转换为低带宽的第二视频转换信号，然后经由第一光模块发出光信号至光纤侧；接收信号时，通过接收端的高清光端机将接收到的光信号恢复为高带宽的第三视频转换信号，并经由信号发送芯片发送恢复的终端视频信号至终端显示。
通过本实用新型的视频传输系统，在满足视频质量和传输延时的前提下，通过降低视频信号的带宽，从而有效地降低了传输成本，避免了光端机的带宽浪费。
附图说明
图1为现有技术中的高清非压缩HD-SDI视频的传输线路图；
图2为现有技术中的高清非压缩HD-SDI视频传输线路中发送端的HD-SDI光端机结构示意图；
图3为现有技术中的高清非压缩HD-SDI视频传输线路中接收端的HD-SDI光端机结构示意图；
图4为本实用新型实施例中发送端的高清光端机的结构示意图；
图5为本实用新型实施例中发送端的的带宽转换芯片的结构示意图；
图6为本实用新型实施例中接收端的高清光端机的结构示意图；
图7为本实用新型实施例中接收端的带宽恢复芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本实用新型进行详细说明。
为了解决现有技术中存在的通过2.5G光模块发送一路传输速率为1.485Gbps的HD-SDI视频信号会造成高清光端机的带宽浪费的问题，本实用新型提出一种视频传输系统，包括：依次连接的摄像机，位于信号发送端的高清光端机，位于信号接收端的高清光端机，以及高清显示器。
在此需要说明的是，高清为业内通用词汇，代表分辨率为1920*1080，即俗称的1080P。
其中，位于信号发送端的高清光端机与位于信号接收端的所述高清光端机通过光纤连接，摄像机与位于信号发送端的所述高清光端机通过视频输入线连接，位于信号接收端的所述高清光端机与所述高清显示器通过视频输出线连接。
其中，位于信号发送端的所述高清光端机的结构如图4所示，位于信号接收端的所述高清光端机的结构如图5所示。下面分别对其进行说明。
参见图4，位于信号发送端的高清光端机包括：
信号接收芯片GV7601，具有接收原始视频信号HD-SDI的输入端，以及发出第一视频转换信号BT1120-1的输出端；
带宽转换芯片GV7700，具有接收所述第一视频转换信号BT1120-1的输入端，将所述第一视频转换信号BT1120-1的带宽降低以生成第二视频转换信号VVLC-1的编码模块，以及将生成的第二视频转换信号VVLC-1输出的输出端；本实施例中，优选该带宽转换芯片为Gennum公司的ASIC芯片GV7700。
另外，参见图5，除去编码模块外，为了辅助完成实现带宽转换的过程，带宽转换芯片GV7700的输入端与所述编码模块之间还连接有第一输入格式化模块(对带宽转换前的视频信号的格式转换)；所述编码模块与所述带宽转换芯片GV7700的输出端之间还依次连接有第一辅助模块(可以将音频信号等叠加到视频信号上)、第一输出格式化模块(对带宽转换后的视频信号的格式转换)、并串转换模块(将并行信号转换为串行信号)和第一均衡模块(对视频信号的均衡)。
第一光模块A，具有接收所述第二视频转换信号VVLC-1的输入端，以及输出光信号至光纤的输出端；
其中，信号接收芯片GV7601的输出端与所述带宽转换芯片GV7700的输入端连接，第一光模块A的输入端与带宽转换芯片GV7700的输出端连接。
实际使用时，所述原始视频信号为一路信号：所述信号接收芯片和所述带宽转换芯片均为一个单路信号芯片，所述第一光模块为一个。
所述原始视频信号为并行的多路信号时：所述信号接收芯片可以为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述带宽转换芯片可以为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述第一光模块A为一个。本实施例中，信号接收芯片为单路信号芯片GV7601，带宽转换芯片为单路信号芯片GV7700，信号接收芯片GV7601与所述带宽转换芯片GV7700一一对应连接。
此种情况下，参见图4，多路的带宽转换芯片GV7601与第一光模块A之间通过信号整合芯片连接。这样可以实现多路视频信号的并行传输。本实施例中，信号整合芯片优选为FPGA芯片LFE3-35EA。
所述第一视频转换信号BT1120-1的带宽等于所述原始视频信号的带宽，所述第二视频转换信号VVLC-1的带宽小于所述第一视频转换信号BT1120-1的带宽的1/4。本实施例中，优选第二视频转换信号VVLC-1的带宽为270M，第一视频转换信号BT1120-1的带宽为1.485G。需要提及的是，本实施例的带宽转换是在不影响视频质量(即人眼的视觉系统不会察觉到图像损伤)和极低的延时(微秒级，而人眼可以觉察的范围为毫秒级)的前提下，将视频带宽降低到原始视频带宽的1/4以下。
需要提及的是，本实施例中的带宽转换芯片不仅为ASIC芯片，也可以为其余功能芯片，如FPGA芯片。此种情况下，带宽转换芯片和信号整合芯片便整合为一个芯片，从而使发送端的高清光端机的内部结构少了一级。
另外还需要提及的是，上述三个芯片/模块中的视频信号转换均可以通过硬件本身来完成。本实用新型实施例关注的是其硬件架构，对于软件层面的转换并不在本实用新型的保护范围内，而且本领域技术人员根据实施例中硬件的型号便可以实现该转换，本实施例便不再赘述。
以8路并行的视频信号为例，位于信号发送端的光端机的具体工作过程如下：
a)8个信号接收芯片GV7601通过输入端分别接收串行的高清非压缩原始视频HD-SDI信号的输入，并通过输出端将转成并行的第一视频转换信号BT1120-1输出。其中，原始视频信号的带宽为1.485G。
b)8个带宽转换芯片GV7700分别接收1路并行的第一视频转换信号BT1120-1，并将该信号BT1120-1转换为串行的第二视频转换信号VVLC-1输出。通过此步骤，1.485G带宽的第一视频转换信号BT1120-1转换为270M带宽的第二视频转换信号VVLC-1。
c)8路第二视频转换信号VVLC-1传输至信号整合芯片FPGA(型号为LFE3-35EA)，信号整合芯片LFE3-35EA可以实现8路270M视频信号的捆绑，并经由FPGA芯片内部的Serdes信号线传输至第一光模块A。
d)第一光模块A将单路的8*270M视频信号转换为光信号，并输出光信号至光纤侧。此处的光信号转换，目的是为了使该信号在光纤上传输，其带宽并未改变。本实施例中，第一光模块A的发送带宽选用2.5G，即可实现8路的270M视频信号的传输。
通过此光端机，8路高带宽(1.485G)的HD-SDI信号转换为低带宽的光信号(270M)后，经由一个2.5G光模块发出。
进一步地，在实际使用时，除去将视频信号经由光纤发送至远端的显示设备，还会有在本地进行显示的实际需求。信号接收芯片GV7601通过视频环出线与位于发送端的显示设备连接，从而可以进行本地的显示。
参见图6，位于信号接收端的高清光端机包括：
第二光模块B，具有接收光纤传送的光信号的输入端，以及发出第二视频转换信号VVLC-1的输出端；
带宽恢复芯片GV7704，具有接收所述第二视频转换信号VVLC-1的输入端，将所述第二视频转换信号VVLC-1的带宽恢复以生成第三视频转换信号BT1120-2的解码模块，以及将生成的第三视频转换信号BT1120-2输出的输出端；本实施例中，优选该带宽恢复芯片为Gennum公司的ASIC芯片GV7704。当然，实际使用时并不仅仅限于此芯片，其余类似功能的芯片也同样适用，如Intelsil公司的TW6874芯片。
另外，参见图7，除去解码模块外，为了辅助完成带宽的恢复过程，带宽恢复芯片GV7704的输入端与所述解码模块之间依次连接有第二均衡模块(对视频信号的均衡)、串并转换模块(将串行信号转换为并行信号)、第二输入格式化模块(对带宽恢复前的视频信号的格式转换)和第二辅助模块(可以将叠加在视频信号上的音频信号等解码出)；
所述解码模块与所述带宽恢复芯片GV7704的输出端之间还连接有第二输出格式化模块(对带宽恢复后的视频信号的格式转换)。
带宽恢复芯片GV7704为四路并行信号芯片，其包括L0～L3四路并行的信号传输线路，且该四路并行的线路L0～L3结构均相同。
信号发送芯片GV7600，具有接收所述第三视频转换信号BT1120-2的输入端，以及将转换生成的终端视频信号HD-SDI输出至终端的输出端。
其中，所述第二光模块B的输出端与所述带宽恢复芯片GV7704的输入端连接，所述带宽恢复芯片GV7704的输出端与所述信号发送芯片GV7600的输入端连接。
实际使用时，第三视频转换信号BT1120-2为一路信号：所述信号发送芯片和所述带宽恢复芯片均为一个单路信号芯片，所述第二光模块为一个。
所述第三视频转换信号BT1120-2为并行的多路信号：所述第二光模块B为一个，所述带宽恢复芯片可以为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述信号发送芯片可以为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片。本实施例中，带宽恢复芯片为四路并行信号芯片GV7704，信号发送芯片为单路信号芯片GV7600。带宽恢复芯片GV7704与四个并行的信号发送芯片GV7600连接。
此种情况下，参见图6，所述带宽恢复芯片GV7704与所述第二光模块B之间通过信号分解芯片连接，便可以实现多路视频信号的并行传输。本实施例中，信号分解芯片优选为FPGA芯片LFE3-35EA。
所述第二视频转换信号VVLC-1的带宽小于所述第三视频转换信号BT1120-2的带宽的1/4；所述第三视频转换信号BT1120-2的带宽等于终端视频信号的带宽。本实施例中，优选第二视频转换信号VVLC-1的带宽为270M，第三视频转换信号BT1120-2的带宽为1.485G。
本实施例中，第二视频转换信号VVLC-1可以为但不仅限于无损高清视频信号。
需要提及的是，本实施例中的带宽恢复芯片不仅为ASIC芯片，也可以为其余功能芯片，如FPGA芯片。此种情况下，带宽恢复芯片和信号分解芯片便整合为一个芯片，从而使接收端的高清光端机的内部结构少了一级。
需要提及的是，上述三个芯片/模块中的视频信号转换均可以通过硬件本身来完成。本实施例保护的是硬件架构，对于软件层面的转换并不在本实用新型的保护范围内，而且本领域技术人员根据实施例中硬件的型号便可以实现该转换，本实施例便不再赘述。
以8路并行的视频信号为例，位于信号接收端的光端机的具体工作过程如下：
a)第二光模块B接收光纤侧传送过来的光信号，并恢复为第二视频转换信号VVLC-1输出。此处的信号转换，该VVLC-1信号的码流由第二光模块B通过Serdes信号线送给信号分解芯片LFE3-35EA。其中，第二光模块B的接收带宽选用2.5G，即可实现该1路8*270M的视频信号的传输。
b)信号分解芯片LFE3-35EA接收该1路8*270M的视频信号，并对其进行分解(即解捆绑)。然后，将分解后的8路270M视频信号分别发送至2个四路并行的带宽恢复芯片GV7704。
c)每个带宽恢复芯片GV7704将并行的第二视频转换信号VVLC-1恢复(解码)成标准的HD-SDI视频信号格式——并行的第三视频转换信号BT1120-2，信号带宽也由270M恢复成1.485G，然后将此信号发送给4个信号发送芯片GV7600。
对于此信号的恢复(解码)过程，并非本实用新型实施例的发明点所在，且本领域技术人员可以根据现有公开的技术而得知，本实施例便不再赘述。
d)信号发送芯片GV7600的功能是将并行的BT1120-2信号转换成串行的终端视频信号HD-SDI，然后驱动输出至显示设备显示。
通过此光端机，低带宽的光信号(270M)又恢复为高带宽(1.485G)的HD-SDI信号。
本实用新型的视频传输系统在发送信号时，通过在发送端的高清光端机将传输的视频信号的带宽从1.485G降低到270M后经由光纤发送，然后通过接收端的高清光端机将光纤上发送的信号的带宽由270M转换回1.485G后发至显示设备显示，从而通过2.5G的光模块可以实现8路视频信号的传输，与现有技术相比，避免了光端机的带宽浪费，有效地降低了传输成本。
而且，本实用新型的高清光端机可以为蛙视视觉冗余编码VVLC(VORX VisualLossless Coding)光端机。VVLC的思想就是准确区分被人眼感知的信号，除去人眼不可察觉或对人眼没有任何作用的冗余信息，在保证人眼主观质量没有明显变化的前提下进行的编码算法。利用本实用新型的VVLC光端机组成的视频传输系统，可以实现高质量视频信号的传输。
需要重申的是，本实用新型实施例的发明点在于光端机内部硬件架构的改变，即为实现本实用新型的技术效果而搭建的硬件结构。而基于该硬件架构的改变，在软件层面也会随之改变，如信号的处理等等。但是信号的处理并非本实用新型的发明点所在，而且在本实用新型的硬件结构的基础上，本领域技术人员可以根据现有公开的技术资料实现信号处理等软件层面的处理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (14)
1.一种高清光端机，用于信号的发送端，其特征在于，包括：
信号接收芯片，具有原始视频信号的输入端，以及第一视频转换信号的输出端；
带宽转换芯片，具有第一视频转换信号的输入端，将所述第一视频转换信号的带宽降低以生成第二视频转换信号的编码模块，以及第二视频转换信号的输出端；
第一光模块，具有第二视频转换信号的输入端，以及光信号输出的输出端；
其中，所述信号接收芯片的输出端与所述带宽转换芯片的输入端连接，所述带宽转换芯片的输出端与所述第一光模块的输入端连接；
所述第一视频转换信号的带宽等于所述原始视频信号的带宽，所述第二视频转换信号的带宽小于所述第一视频转换信号的带宽的1/4。
2.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述带宽转换芯片的输入端与所述编码模块之间还连接有第一输入格式化模块；
所述编码模块与所述带宽转换芯片的输出端之间还依次连接有第一辅助模块、第一输出格式化模块、并串转换模块和第一均衡模块。
3.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述原始视频信号为并行的多路信号；
所述信号接收芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述带宽转换芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述第一光模块为一个；
所述带宽转换芯片与所述第一光模块之间通过信号整合芯片连接。
4.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述原始视频信号为一路信号；
所述信号接收芯片和所述带宽转换芯片均为一个单路信号芯片，所述第一光模块为一个。
5.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述第一光模块与所述带宽转换芯片通过Serdes信号线连接。
6.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述信号接收芯片通过视频环出线与发送端的显示设备连接。
7.根据权利要求1所述的高清光端机，其特征在于，所述第一光模块的带宽为2.5G；所述第二视频转换信号的带宽为270M；所述第一视频转换信号的带宽为1.485G。
8.一种高清光端机，用于信号的接收端，其特征在于，包括：
第二光模块，具有光信号的输入端，以及第二视频转换信号的输出端；
带宽恢复芯片，具有所述第二视频转换信号的输入端，将所述第二视频转换信号的带宽恢复以生成第三视频转换信号的解码模块，以及第三视频转换信号的输出端；
信号发送芯片，具有所述第三视频转换信号的输入端，以及终端视频信号的输出端；
其中，所述第二光模块的输出端与所述带宽恢复芯片的输入端连接，所述带宽恢复芯片的输出端与所述信号发送芯片的输入端连接；
所述第二视频转换信号的带宽小于所述第三视频转换信号的带宽的1/4；所述第三视频转换信号的带宽等于终端视频信号的带宽。
9.根据权利要求8所述的高清光端机，其特征在于，所述带宽恢复芯片的输入端与所述解码模块之间依次连接有第二均衡模块、串并转换模块、第二输入格式化模块和第二辅助模块；
所述解码模块与所述带宽恢复芯片的输出端之间还连接有第二输出格式化模块。
10.根据权利要求8所述的高清光端机，其特征在于，所述第三视频转换信号为一路信号；
所述信号发送芯片和所述带宽恢复芯片均为一个单路信号芯片，所述第二光模块为一个。
11.根据权利要求8所述的高清光端机，其特征在于，所述第三视频转换信号为并行的多路信号；
所述第二光模块为一个，所述带宽恢复芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片，所述信号发送芯片为多个单路信号芯片或一个多路信号芯片或多个多路信号芯片；
所述带宽恢复芯片与所述第二光模块之间通过信号分解芯片连接。
12.根据权利要求8所述的高清光端机，其特征在于，所述第二光模块的带宽为2.5G；所述第二视频转换信号的带宽为270M；所述第三视频转换信号的带宽为1.485G。
13.根据权利要求8所述的高清光端机，其特征在于，所述第二光模块与所述带宽恢复芯片通过Serdes信号线连接。
14.一种视频传输系统，其特征在于，包括依次连接的摄像机，如权利要求1-7任一项所述的位于信号发送端的高清光端机，如权利要求8-13任一项所述的位于信号接收端的高清光端机，以及高清显示器；
位于信号发送端的所述高清光端机与位于信号接收端的所述高清光端机通过光纤连接。
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