CN217721354U - 一种支持smpte st 2110标准的avs2 4k超高清专业解码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，属于广播数字电视技术领域，其包括机壳，所述机壳内设置有AVS2 4K超高清解码板和SDI‑IP数据流转换板；所述AVS2 4K超高清解码板，用于接收AVS2超高清音视频编码码流并解码转换为12G‑SDI音视频信号输出；所述SDI‑IP数据流转换板，采用SMPTE ST 2110标准协议，与所述AVS2 4K超高清解码板电连接，用于接收所述12G‑SDI音视频信号并转换为IP音视频数据流输出。本实用新型能够便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求。

Description

一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器

技术领域

本实用新型涉及广播数字电视技术领域，尤其是涉及一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器。

背景技术

AVS标准是我国自主知识产权的信源编码标准，是针对中国音视频产业的需求，由中国数字音视频领域的科研机构和企业牵头，相关国际单位和企业广泛参与，按照国际开放式规则制定的系列标准。其中，AVS2则是指第二代AVS标准，其首要应用目标是超高清晰度视频，支持超高分辨率(4K以上)、高动态范围视频的高效压缩。

目前，解码器是一种能将数字视音频数据流解码还原成模拟视音频信号的硬件/软件设备，常见的解码器通过将4K视频数据以有损或高时延压缩编码再解码的方式进行传输，解码后再通过SDI或HDMI输出到显示、编辑或其它制播设备。

针对上述中的相关技术，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：常见的解码器在对解码输出的4K超高清信号进行传输时，通常需要通过四条3G-SDI连接线或一条12G-SDI连接线进行传输，使得传输距离受到限制，不便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求。

实用新型内容

为了便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求，本实用新型提供了一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器。

本实用新型提供的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器采用如下的技术方案：

一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，包括机壳，所述机壳内设置有AVS2 4K超高清解码板和SDI-IP数据流转换板；

所述AVS2 4K超高清解码板，用于接收AVS2超高清音视频编码码流并解码转换为12G-SDI音视频信号输出；

所述SDI-IP数据流转换板，采用SMPTE ST 2110标准协议，与所述AVS2 4K超高清解码板电连接，用于接收所述12G-SDI音视频信号并转换为IP音视频数据流输出。

通过采用上述技术方案，利用机壳内的AVS2 4K超高清解码板对AVS2超高清音视频编码码流进行节目解码，并转换为12G-SDI音视频信号输出，通过SDI-IP数据流转换板，将12G-SDI音视频信号转换为IP音视频数据流输出，并以SMPTE ST 2110标准协议进行传输，实现了基于ST2110无压缩标准的全IP化4K超高清输出，并且通过采用SMPTE ST 2110标准协议，打破了传统连接线缆传输距离的限制，从而便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求，提高了用户体验。

可选的，所述AVS2 4K超高清专业解码器还包括前面板，所述前面板与所述AVS24K超高清解码板电连接，所述前面板用于提供显示和按键操作功能。

通过采用上述技术方案，利用前面板对输入信源、节目信息等进行显示，用户即可通过按键操作选择所需的输入信源或节目信息，从而便于满足用户的不同配置需求。

可选的，所述AVS2 4K超高清解码板包括：

码流输入处理单元，用于接收多个信源输入的所述AVS2超高清音视频编码码流，并根据所述前面板选择的信源输入的所述AVS2超高清音视频编码码流进行处理；

节目解析单元，连接于所述码流输入处理单元和所述前面板，用于对处理后的所述AVS2超高清音视频编码码流进行节目信息解析，并将解析得到的所述节目信息发送至前面板进行显示，根据所述前面板接收的操作命令选择待解码节目；

节目解码单元，连接于所述码流输入处理单元，用于对所述待解码节目对应的AVS2超高清音视频编码节目进行音视频解码，并输出HDMI2.0音视频信号；

HDMI-SDI格式转换输出单元，连接于所述节目解码单元，用于对所述HDMI2.0音视频信号进行转换，输出12G-SDI音视频信号；

主控CPU单元，分别连接于所述SDI-IP数据流转换板、所述前面板、所述码流输入处理单元、所述节目解析单元、所述节目解码单元和所述HDMI-SDI格式转换输出单元，用于对所述AVS2 4K超高清专业解码器进行控制。

通过采用上述技术方案，在主控CPU单元的控制下，码流输入处理单元接收多个信源输入的AVS2超高清音视频编码码流，并根据前面板选择的信源输入的AVS2超高清音视频编码码流进行码流格式变换处理，通过节目解析单元对处理后的AVS2超高清音视频编码码流进行节目信息解析，并将解析得到的节目信息发送至前面板进行显示，用户即可选择所需的节目信息作为待解码节目，利用节目解码单元对待解码节目对应的超高清音视频编码节目进行音视频解码并输出HDMI2.0音视频信号，再通过HDMI-SDI格式转换输出单元对HDMI2.0音视频信号进行转换，并输出12G-SDI音视频信号，从而即可实现AVS2超高清音视频编码码流到12G-SDI音视频信号的转换。

可选的，所述SDI-IP数据流转换板包括：

4K SDI输入处理单元，连接于所述HDMI-SDI格式转换输出单元，用于对所述12G-SDI音视频信号进行PTP时钟信号提取，并输出视频流、音频流和辅助数据流；

ST2110 IP封装单元，连接于所述4K SDI输入处理单元，用于将所述视频流、音频流和辅助数据流分别封装为ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流；

复用处理单元，连接于所述ST2110 IP封装单元，用于对所述ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流进行复用处理，并输出复用后的ST2110 IP流；

PTP同步处理单元，连接于所述4K SDI输入处理单元，用于按照ST2059-2协议将提取的所述PTP时钟信号进行时钟同步处理，并输出ST2059-2 PTP同步时钟信号；

多协议复用输出单元，连接于所述复用处理单元和所述PTP同步处理单元，用于将所述ST2059-2 PTP同步时钟信号嵌入所述复用后的ST2110 IP流，并输出IP音视频数据流；

转换控制单元，分别连接于所述4K SDI输入处理单元、所述ST2110 IP封装单元、所述复用处理单元、所述PTP同步处理单元、所述多协议复用输出单元和所述主控CPU单元，用于对所述SDI-IP数据流转换板进行控制。

通过采用上述技术方案，在转换控制单元的控制下，4K SDI输入处理单元对接收的12G-SDI音视频信号进行PTP时钟信号提取，并分离出视频流、音频流和辅助数据流，通过ST2110 IP封装单元按照ST2110标准分别封装为ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流并送至复用处理单元，利用复用处理单元进行复用处理后，输出复用后的ST2110 IP流，同时利用PTP同步处理单元将提取的PTP时钟信号进行时钟同步处理并输出ST2059-2 PTP同步时钟信号，再通过多协议复用输出单元将ST2059-2 PTP同步时钟信号嵌入复用后的ST2110 IP流，并输出IP音视频数据流，从而即可实现12G-SDI音视频信号到IP音视频数据流的转换。

可选的，所述多协议复用输出单元通过SFP28光纤接口输出所述IP音视频数据流。

通过采用上述技术方案，SFP28光纤接口能够支持单通道25Gb/s的速率，为网络的不断更新升级提供了一种高效的解决方案，可满足下一代数据中心网络持续增长的需求。

可选的，所述节目解析单元、所述节目解码单元和所述主控CPU单元均采用海思Hi3796MV200芯片。

通过采用上述技术方案，作为全4K高性能SOC芯片，海思Hi3796MV200芯片集成4核64位高性能Cortex A53处理器和多核高性能2D/3D加速引擎，具有高性能的CPU，能够满足多种应用需求。

可选的，所述HDMI-SDI格式转换输出单元采用Intel FPGA芯片。

通过采用上述技术方案，Intel FPGA芯片作为能够实现特定功能的集成电路芯片，具有编程方便灵活、集成度高、处理速度快、低功耗等优点。

可选的，AVS2 4K超高清专业解码器还包括电源板，所述电源板与所述AVS2 4K超高清解码板电连接，所述电源板用于对所述AVS2 4K超高清专业解码器进行供电。

通过采用上述实施方式，利用电源板将市网输入的交流信号转换为直流电压，从而即可实现对AVS2 4K超高清专业解码器的供电。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：利用机壳内的AVS2 4K超高清解码板对AVS2超高清音视频编码码流进行节目解码，并转换为12G-SDI音视频信号输出，通过SDI-IP数据流转换板，将12G-SDI音视频信号转换为IP音视频数据流输出，并以SMPTE ST 2110标准协议进行传输，实现了基于ST2110无压缩标准的全IP化4K超高清输出，并且通过采用SMPTE ST 2110标准协议，打破了传统连接线缆传输距离的限制，从而便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求，提高了用户体验。

附图说明

图1是本申请其中一实施例的AVS2 4K超高清专业解码器的结构框图。

图2是本申请又一实施例的AVS2 4K超高清专业解码器的结构框图。

附图标记说明：1、机壳；2、AVS2 4K超高清解码板；21、码流输入处理单元；22、节目解析单元；23、节目解码单元；24、HDMI-SDI格式转换输出单元；25、主控CPU单元；3、SDI-IP数据流转换板；31、4K SDI输入处理单元；32、ST2110 IP封装单元；33、复用处理单元；34、PTP同步处理单元；35、多协议复用输出单元；36、转换控制单元；4、前面板；5、电源板。

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，以下结合附图1-2及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例公开一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器。

参照图1，一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器包括机壳1，机壳1内设置有AVS2 4K超高清解码板2、SDI-IP数据流转换板3、前面板4和电源板5，AVS24K超高清解码板2分别与前面板4、电源板5和SDI-IP数据流转换板3电连接；其中，前面板4用于提供显示和按键操作功能，电源板5通过将市网输入的交流信号转换为直流电压，以实现对AVS2 4K超高清专业解码器的供电；AVS2 4K超高清解码板2用于接收AVS2超高清音视频编码码流并解码转换为12G-SDI音视频信号输出；SDI-IP数据流转换板3采用SMPTE ST2110标准协议，SDI-IP数据流转换板3用于接收12G-SDI音视频信号并转换为IP音视频数据流输出。

上述实施例中，利用机壳1内的AVS2 4K超高清解码板2对AVS2超高清音视频编码码流进行节目解码，并转换为12G-SDI音视频信号输出，通过SDI-IP数据流转换板3，将12G-SDI音视频信号转换为IP音视频数据流输出，并以SMPTE ST 2110标准协议进行传输，实现了基于ST2110无压缩标准的全IP化4K超高清输出，并且通过采用SMPTE ST 2110标准协议，打破了传统连接线缆传输距离的限制，从而便于满足解码后的4K超高清信号的远距离传输需求，提高了用户体验。

作为机壳1的一种实施方式，机壳1采用标准的19吋宽、1U高机箱，能够适用于19吋标准机柜安装使用，其中，19吋标准机柜内设备安装所占高度用一个特殊单位"U"表示，1U=44.45mm。

作为前面板4的一种实施方式，前面板4包括显示模块和按键操作模块，显示模块用于对输入信源、节目信息等进行显示，按键操作模块用于响应按键触发信号以执行相应的操作指令，例如供用户选择所需的输入信源或节目信息等；其中，显示模块可以为LCD液晶显示屏幕，按键触发信号为用户在触发对应按键后产生的触发信号，用户通过触发按键即可进行选择操作，从而便于满足用户的观看需求。

参照图2，作为AVS2 4K超高清解码板2的一种实施方式，AVS2 4K超高清解码板2包括：

码流输入处理单元21，用于接收多个信源输入的AVS2超高清音视频编码码流，并根据前面板4选择的信源输入的AVS2超高清音视频编码码流进行处理；

其中，AVS2超高清音视频编码码流可通过Tuner输入接口、IP输入接口和ASI输入接口等信源输入接口输入，用户再根据通过前面板4选择所需的信源即可；

节目解析单元22，连接于码流输入处理单元21和前面板4，用于对处理后的AVS2超高清音视频编码码流进行节目信息解析，并将解析得到的节目信息发送至前面板4进行显示，根据前面板4接收的操作命令选择待解码节目；

节目解码单元23，连接于码流输入处理单元21，用于对待解码节目对应的AVS2超高清音视频编码节目进行音视频解码，并输出HDMI2.0音视频信号；

HDMI-SDI格式转换输出单元24，连接于节目解码单元23，用于对HDMI2.0音视频信号进行转换，输出12G-SDI音视频信号；

主控CPU单元25，分别连接于SDI-IP数据流转换板3、前面板4、码流输入处理单元21、节目解析单元22、节目解码单元23和HDMI-SDI格式转换输出单元24，用于对AVS2 4K超高清专业解码器进行控制。

上述实施方式中，在主控CPU单元25的控制下，码流输入处理单元21接收多个信源输入的AVS2超高清音视频编码码流，并根据前面板4选择的信源输入的AVS2超高清音视频编码码流进行码流格式变换处理，通过节目解析单元22对处理后的AVS2超高清音视频编码码流进行节目信息解析，并将解析得到的节目信息发送至前面板4进行显示，用户即可选择所需的节目信息作为待解码节目，利用节目解码单元23对待解码节目对应的超高清音视频编码节目进行音视频解码并输出HDMI2.0音视频信号，再通过HDMI-SDI格式转换输出单元24对HDMI2.0音视频信号进行转换，并输出12G-SDI音视频信号，从而即可实现AVS2超高清音视频编码码流到12G-SDI音视频信号的转换。

在本实施例中，节目解析单元22、节目解码单元23和主控CPU单元25均采用海思Hi3796MV200芯片，海思Hi3796MV200芯片集成4核64位高性能Cortex A53处理器和多核高性能2D/3D加速引擎，具有高性能的CPU，能够满足多种应用需求；HDMI-SDI格式转换输出单元24采用Intel FPGA芯片，作为能够实现特定功能的集成电路芯片，Intel FPGA芯片具有编程方便灵活、集成度高、处理速度快、低功耗等优点。

参照图2，作为SDI-IP数据流转换板3的一种实施方式，SDI-IP数据流转换板3包括：

4K SDI输入处理单元31，连接于HDMI-SDI格式转换输出单元24，用于对12G-SDI音视频信号进行PTP时钟信号提取，并输出视频流、音频流和辅助数据流；

ST2110 IP封装单元32，连接于4K SDI输入处理单元31，用于将视频流、音频流和辅助数据流分别封装为ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流；

其中，ST2110 IP封装单元32可按照ST2110标准进行封装；

复用处理单元33，连接于ST2110 IP封装单元32，用于对ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流进行复用处理，并输出复用后的ST2110IP流；

PTP同步处理单元34，连接于4K SDI输入处理单元31，用于按照ST2059-2协议将提取的PTP时钟信号进行时钟同步处理，并输出ST2059-2 PTP同步时钟信号；

多协议复用输出单元35，连接于复用处理单元33和PTP同步处理单元34，用于将ST2059-2 PTP同步时钟信号嵌入复用后的ST2110 IP流，并输出IP音视频数据流；

其中，多协议复用输出单元35通过SFP28光纤接口输出IP音视频数据流，采用支持单通道25Gb/s速率的SFP28光纤接口，能够满足下一代数据中心网络持续增长的需求；

转换控制单元36，分别连接于4K SDI输入处理单元31、ST2110 IP封装单元32、复用处理单元33、PTP同步处理单元34、多协议复用输出单元35和主控CPU单元25，用于对SDI-IP数据流转换板3进行控制。

在上述实施例中，SDI-IP数据流转换板3采用Intel高性能ARM和FPGA硬件架构设计，通过转换控制单元36的控制，4K SDI输入处理单元31对接收的12G-SDI音视频信号进行PTP时钟信号提取，并分离出视频流、音频流和辅助数据流，通过ST2110 IP封装单元32按照ST2110标准分别封装为ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流并送至复用处理单元33，利用复用处理单元33进行复用处理后，输出复用后的ST2110IP流，同时利用PTP同步处理单元34将提取的PTP时钟信号进行时钟同步处理并输出ST2059-2 PTP同步时钟信号，再通过多协议复用输出单元35将ST2059-2 PTP同步时钟信号嵌入复用后的ST2110 IP流，最终输出IP音视频数据流。

本申请实施例的SDI-IP数据流转换板3，通过将12G-SDI音视频信号分成拥有PID的视频流、音频流和辅助数据流的IP数据包，并以SMPTE ST 2110标准协议进行传输，从而实现了基于ST2110无压缩标准的全IP化4K超高清输出。

在本实施例中，AVS2 4K超高清解码板2和SDI-IP数据流转换板3采用分离式板卡设计，方便进行售后维护和替换设计。

本申请通过内嵌式SOC芯片实现产品的高度集成化和低成本化，基于SMPTE ST2110标准框架，打破了传统连接线缆传输距离的限制，能够实现4K超高清音视频信号的长距离无损压缩传输，大大提高了用户体验。

以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于：包括机壳（1），所述机壳（1）内设置有AVS2 4K超高清解码板（2）和SDI-IP数据流转换板（3）；

所述AVS2 4K超高清解码板（2），用于接收AVS2超高清音视频编码码流并解码转换为12G-SDI音视频信号输出；

所述SDI-IP数据流转换板（3），采用SMPTE ST 2110标准协议，与所述AVS2 4K超高清解码板（2）电连接，用于接收所述12G-SDI音视频信号并转换为IP音视频数据流输出。

2.根据权利要求1所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于：所述AVS2 4K超高清专业解码器还包括前面板（4），所述前面板（4）与所述AVS24K超高清解码板（2）电连接，所述前面板（4）用于提供显示和按键操作功能。

3.根据权利要求2所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于，所述AVS2 4K超高清解码板（2）包括：

码流输入处理单元（21），用于接收多个信源输入的所述AVS2超高清音视频编码码流，并根据所述前面板（4）选择的信源输入的所述AVS2超高清音视频编码码流进行处理；

节目解析单元（22），连接于所述码流输入处理单元（21）和所述前面板（4），用于对处理后的所述AVS2超高清音视频编码码流进行节目信息解析，并将解析得到的所述节目信息发送至前面板（4）进行显示，根据所述前面板（4）接收的操作命令选择待解码节目；

节目解码单元（23），连接于所述码流输入处理单元（21），用于对所述待解码节目对应的AVS2超高清音视频编码节目进行音视频解码，并输出HDMI2.0音视频信号；

HDMI-SDI格式转换输出单元（24），连接于所述节目解码单元（23），用于对所述HDMI2.0音视频信号进行转换，输出12G-SDI音视频信号；

主控CPU单元（25），分别连接于所述SDI-IP数据流转换板（3）、所述前面板（4）、所述码流输入处理单元（21）、所述节目解析单元（22）、所述节目解码单元（23）和所述HDMI-SDI格式转换输出单元（24），用于对所述AVS2 4K超高清专业解码器进行控制。

4.根据权利要求3所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于，所述SDI-IP数据流转换板（3）包括：

4K SDI输入处理单元（31），连接于所述HDMI-SDI格式转换输出单元（24），用于对所述12G-SDI音视频信号进行PTP时钟信号提取，并输出视频流、音频流和辅助数据流；

ST2110 IP封装单元（32），连接于所述4K SDI输入处理单元（31），用于将所述视频流、音频流和辅助数据流分别封装为ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40IP辅助数据流；

复用处理单元（33），连接于所述ST2110 IP封装单元（32），用于对所述ST2110-20 IP视频流、ST2110-30 IP音频流和ST2110-40 IP辅助数据流进行复用处理，并输出复用后的ST2110 IP流；

PTP同步处理单元（34），连接于所述4K SDI输入处理单元（31），用于按照ST2059-2协议将提取的所述PTP时钟信号进行时钟同步处理，并输出ST2059-2 PTP同步时钟信号；

多协议复用输出单元（35），连接于所述复用处理单元（33）和所述PTP同步处理单元（34），用于将所述ST2059-2 PTP同步时钟信号嵌入所述复用后的ST2110 IP流，并输出IP音视频数据流；

转换控制单元（36），分别连接于所述4K SDI输入处理单元（31）、所述ST2110 IP封装单元（32）、所述复用处理单元（33）、所述PTP同步处理单元（34）、所述多协议复用输出单元（35）和所述主控CPU单元（25），用于对所述SDI-IP数据流转换板（3）进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于，所述多协议复用输出单元（35）通过SFP28光纤接口输出所述IP音视频数据流。

6.根据权利要求3所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于，所述节目解析单元（22）、所述节目解码单元（23）和所述主控CPU单元（25）均采用海思Hi3796MV200芯片。

7.根据权利要求3所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于，所述HDMI-SDI格式转换输出单元（24）采用Intel FPGA芯片。

8.根据权利要求1到7任一所述的一种支持SMPTE ST 2110标准的AVS2 4K超高清专业解码器，其特征在于：所述AVS2 4K超高清专业解码器还包括电源板（5），所述电源板（5）与所述AVS2 4K超高清解码板（2）电连接，所述电源板（5）用于对所述AVS2 4K超高清专业解码器进行供电。

Images