CN101577816A

CN101577816A - 一种支持多通道高清视频解码的装置和方法

Info

Publication number: CN101577816A
Application number: CN 200910108009
Authority: CN
Inventors: 翟卫东; 张雪林; 唐李卉; 罗勇; 冯安斌; 裴卫斌
Original assignee: Shenzhen ZTE Netview Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen ZTE Netview Technology Co Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2029-06-09
Also published as: CN101577816B

Abstract

本发明是一种支持多通道高清视频解码的装置及方法，其包括有主处理器单元、交换网络单元、高清解码单元、高清接口单元，主处理器单元作为处理系统，通过交换网络单元与高清解码单元进行通讯，将音视频数据传输到高清解码单元，高清解码单元对音视频数据进行解码处理，并通过高清接口单元，将音视频数据输出到显示器，该装置通过主处理器单元和交换网络单元，能够将大数据量的高清音视频数据进行高效的分发，在多个高清解码单元实现多路同时解码。

Description

一种支持多通道高清视频解码的装置和方法

技术领域

本发明涉及网络视频监控领域，尤其涉及一种支持多通道高清视频解码的装置和方法。

背景技术

随着整个社会对治安环境的要求不断提高，国内各地掀起建设平安城市、数字城管等大型视频监控项目的热潮。这类视频监控项目的共同特点是监控点多、覆盖地域广、存储要求高，为满足这类需求，这些项目都采用基于IP的网络视频监控系统作为组网架构。

目前经常所采用的一个典型的基于IP的网络视频监控系统如图1所示，它包括模拟摄像机11、编码设备12、IP摄像机13、IP网络14、存储设备15、解码设备16、监视器17。其中，模拟摄像机11实现前端监控点的音视频采集，并输出模拟音视频信号；编码设备12实现模拟音视频信号的数字化和压缩编码，并封装成适合IP网络传输的数据包；IP摄像机13实现前端监控点的音视频采集、完成数字化和压缩编码、并封装成适合IP网络传输的数据包；IP网络14实现IP数据包的传输，它既可以是公网，也可以是私网；存储设备15实现音视频数据的集中存储；解码设备16实现音视频数据的解码以及显示接口的适配；监视器17实现监控图像的显示。

由此可见，对于组建一个网络视频监控系统来说，解码设备是不可或缺的网元，它实现的功能是从IP网络上获取压缩的音视频数据流，完成音视频的解码和同步，然后把解码后的音视频数据输出到监视器和音响设备。

从实现方案上来说，现有的解码设备通常有两种：第一种是基于工控机加视频卡的解码设备，第二种是基于嵌入式技术的解码设备。

比较而言，第一种方式采用工控机，实质上是基于PC机的实现方案，这种方案的优点是基于PC机的开发工具和资源非常丰富，系统开发实现难度小，易于实现友好的人机交互界面，缺点是由于病毒的入侵或者操作人员的误删除或误操作，系统的稳定性较差，难以保证24小时不间断的运行。

第二种方式是基于嵌入式处理器和嵌入式操作系统的实现方案，这种方案的优点是系统高效稳定，缺点是技术门槛高，开发难度大。

随着视频编解码技术和半导体芯片技术的高速发展，视频监控呈现出高清化的趋势，主要表现在两个方面：

第一，在前端视频采集方面，目前很多厂家提供的IP摄像机可以支持百万以上的像素；

第二，在显示设备上，目前很多厂家提供的监视器可以支持高清分辨率，原有普通分辨率的监控图像显示到高清显示器时，由于图像拉伸会造成图像细节不清楚，同时，随着各种显示设备分辨率的提高，在一个监视器上，显示多幅监控画面也成为可能。

但是，支持高清的解码设备还非常稀缺，已经成为网络视频监控系统高清化的瓶颈，亟待解决。

如在专利申请CN200720082121.0“视频监控显示服务器”中，侧重介绍基于PC平台的解码设备的架构，在其所述的解码模块中，没有说明对高清的支持；

在专利申请CN200610104030“基于IP网络的编码终端、解码终端和编解码终端”中，侧重介绍解码设备如何从IP网络存储子系统中获取数据，以及如何同时实现以太网电口和以太网光口，其中也没有说明对高清的支持。

发明内容

本发明的首要目的在于提出一种新型的视频解码的装置和方法，该装置和方法能够支持高清压缩视频的解码，能够同时输出多个视频通道。

本发明的另一个目的在于提供一种支持多通道高清视频解码的装置和方法，该装置和方法是支持高清视频解码的同时，能够在单个视频通道上显示多个监控画面。

基于此，本发明是这样实现的：

一种支持多通道高清视频解码的装置，其包括有主处理器单元、交换网络单元、高清解码单元、高清接口单元，主处理器单元作为主控系统，通过交换网络单元与高清解码单元进行通讯，将音视频数据传输到高清解码单元，高清解码单元对音视频数据进行解码处理，并通过高清接口单元，将音视频数据输出到监视器，所述高清解码单元，至少具有一路连接到主处理器单元，每一路高清解码单元，都连接有一个高清接口单元。该装置通过主处理器单元和交换网络单元，能够将大数据量的高清音视频数据进行高效的分发，在多个高清解码单元实现多路同时解码。

所述支持多通道高清视频解码的装置，还设置有多画面处理单元，该单元设置于高清解码单元和高清接口单元之间，高清解码单元的解码数据传输到多画面处理单元进行处理，然后通过高清接口单元输出，进行多画面显示。对于一路以上的高清解码单元，同时输出到多画面处理单元，由一个多画面处理单元完成多画面的处理。

所述主处理器单元是一个处理器系统(通常采用嵌入式处理系统)，包括处理器、SDRAM、FLASH、时钟、电源、复位、网口，该单元必须提供两个网口，其中，一个网口是对外的网口，用于连接外部网络，其功能是从网络上获取音视频数据流，另一个网口用于连接交换网络单元，其功能是将音视频数据流通过交换网络单元分发到各个高清解码单元。

所述交换网络单元是指以太网交换芯片及其外围电路，该单元构建一个内部的以太网交换网络，它和外部网络是隔离的，其功能是实现主处理器单元和高清解码单元之间的数据交换。

所述高清解码单元实现音视频数据的解码，采用支持高清视频解码的DSP芯片或者SOC芯片，该单元从交换网络单元获取音视频数据流，完成解码操作，解码后的数据有两个流向，一个流向是输出到高清接口单元，另一个流向是输出到多画面处理单元。

所述高清接口单元实现数字视频接口的适配(如实现bt.1120接口到HDMI接口的适配)，以及数字视频接口到模拟视频接口的转换。

所述多画面处理单元是指多通道视频控制器芯片及其外围电路，其功能是从各个高清解码单元获取视频数据，完成图像的裁剪、缩放和拼接，合成为一个视频输出。

一种支持多通道高清视频解码的方法，该方法包括以下步骤：

A、主处理器单元获取音视频数据，

B、主处理器单元将音视频数据通过交换网络单元传输到高清解码单元，由高清解码单元进行解码处理，

C、高清解码单元将解码的音视频数据传输给高清接口单元，高清接口单元将所述解码的音视频数据传输到监视器进行显示。

所述主处理器单元，首先对所接收的IP数据包(音视频数据)进行分析，然后根据内部配置的路由表，将音视频流通过交换网络单元分发到各个高清解码单元。

所述高清解码单元对输入的音视频流进行解码操作，并将解码后的音视频数据输出到高清接口单元，同时，也输出一份解码后的音视频数据给多画面处理单元。

本发明的有益效果在于：

第一，采用以太网交换芯片实现交换网络单元，选用不同路数的以太网交换芯片就能够方便灵活的支持不同数量的高清解码单元，从而通过单台设备支持多个解码通道，能够有效降低设备的成本；

第二，通过高清解码单元实现高清监控视频图像的显示，能够极大改善监控的效果。

而且，结合多画面处理单元，实现多画面显示，能够在一台显示设备上，实现多路监控视频图像的显示，有效提高显示设备的使用效率。

附图说明

图1 现有网络视频监控系统的组网图，

图2 本发明实现的解码设备的架构图，

图3 本发明实现的解码设备的数据流图，

图4 本发明实现的解码设备的使用场景图，

图5 4通道高清视频解码设备的架构图，

图6 主处理器单元的结构图，

图7 高清解码单元的结构图。

具体实施方式

如图2所示，本发明包括主处理器单元21、交换网络单元22、高清解码单元23、高清接口单元24、多画面处理单元25。

主处理器单元21是一个嵌入式处理器系统，包括嵌入式处理器、SDRAM、FLASH、时钟、电源、复位、网口，该单元必须提供两个网口，其中，一个网口是对外的网口，用于连接外部网络，其功能是从网络上获取音视频数据流，另一个网口用于连接交换网络单元22，其功能是将音视频数据流通过交换网络单元22分发到各个高清解码单元23。

所述交换网络单元22是指以太网交换芯片及其外围电路，该单元构建一个内部的以太网交换网络，它和外部网络是隔离的，其功能是实现主处理器单元21和高清解码单元23之间的数据交换。

所述高清解码单元23实现音视频数据的解码，采用支持高清视频解码的DSP芯片或者SOC芯片，该单元从交换网络单元22获取音视频数据流，完成解码操作，解码后的数据有两个流向，一个流向是输出到高清接口单元24，另一个流向是输出到多画面处理单元25。

所述高清接口单元24实现数字视频接口的适配(如实现bt.1120接口到HDMI接口的适配)，以及数字视频接口到模拟视频接口的转换。

所述多画面处理单元25是指多通道视频控制器芯片及其外围电路，其功能是从各个高清解码单元获取视频数据，完成图像的裁剪、缩放和拼接，合成为一个视频输出。

图3所示、从数据流向来说，所述解码设备涉及两种数据流，分别是视频流和控制流，如图3所示(图中用实线表示视频流，用虚线表示控制流)。

视频流从外部IP网络进入设备，首先由主处理器单元31对IP数据包进行分析，然后根据内部配置的路由表，将视频流通过交换网络单元32分发到各个高清解码单元33，各个高清解码单元33对输入的视频流进行解码操作，并将解码后的视频数据输出到高清接口单元34，同时，也输出一份解码后的视频数据给多画面处理单元35，多画面处理单元35接收来自各个高清解码单元33的解码后的视频数据，完成图像的裁剪、缩放和拼接，然后输出到高清接口单元34。

控制流的中心是主处理器单元31，该单元根据已配置好的控制逻辑或者从外部IP网络接收到的控制管理命令，将各种控制命令分发到各个高清解码单元33、多画面处理单元35和高清接口单元34，实现对它们的各种控制操作。对于控制命令来说，由于数据量比较小，既可以通过交换网络单元32分发，也可以通过其他慢速通道来传输，例如，对于多画面处理单元35，根据具体芯片的选择，可以通过I2C等总线实现控制命令的传输。

图4所示，所述支持多通道高清视频解码设备的应用场景如图4所示。所述解码设备42对外连接IP网络41，获取音视频数据流，完成解码操作和多画面处理后，输出到多个高清监视器43，实现多路高清监控视频的显示，同时，也输出1路视频到高清监视器44，实现多画面显示。高清监视器43和高清监视器44可以是同样的监视器，只是显示的内容不同，高清监视器43显示单路高清监控视频，高清监视器44通过多画面的方式显示多路高清监控视频。

下面以一个4通道高清视频解码设备为例，说明本发明的具体实施方式。

图5所示是4通道高清视频解码设备的架构图。

为了实现4通道高清视频监控，所述高清视频解码设备包括1个主处理器单元51、1个交换网络单元52、4个高清解码单元53、5个高清接口单元54、1个多画面处理单元55。

其中，所述交换网络单元52以一片5端口的以太网交换芯片为核心，一个端口用于连接主处理器单元51，剩余的4个端口分别连接4个高清解码单元53。

所述4通道高清视频解码设备共输出5路高清视频，其中的4路分别输出单通道的高清监控视频，剩下的1路输出通过多画面的方式显示多通道的高清监控视频。

所述主处理器单元的结构如图6所示，包括时钟电路61、电源电路62、复位电路63、嵌入式处理器64、DDR SDRAM 65、FLASH 66、以太网MAC芯片67、以太网PHY芯片68。其核心是嵌入式处理器64，其他部分都是外围电路。因为嵌入式处理器技术属于公知技术，在此不再详述。需要说明的是，有些嵌入式处理器内部已经包含以太网MAC功能，那么就可以不需要以太网MAC芯片67。所述主处理器单元的重要特点是必须提供两个以太网接口，一个用于连接外部IP网络，一个用于连接交换网络单元。

所述高清解码单元的结构如图7所示，包括时钟电路71、电源电路72、复位电路73、DSP或解码芯片74、DDR SDRAM 75、FLASH 76、以太网MAC芯片77、以太网PHY芯片78、高清数字视频接口79。其核心是DSP或解码芯片74，其他部分都是外围电路。因为DSP或解码芯片属于公知技术，在此不再详述。需要说明的是，有些DSP或解码芯片内部已经包含以太网MAC功能，那么就可以不需要以太网MAC芯片77。所述高清解码单元的重要特点是必须提供1个以太网接口，用于连接交换网络单元；必须提供一个高清数字视频接口79，用于连接高清接口单元和多画面处理单元。

所述交换网络单元由以太网交换芯片及其外围电路构成，属于公知技术，不再详述。

所述高清接口单元以高清接口芯片为核心构成，属于公知技术，不再详述。

所述多画面处理单元以多画面处理芯片为核心构成，属于公知技术，不再详述。

所述多通道高清视频解码设备并不限于4通道，通过设计不同规模的交换网络单元，可以很容易的扩展到8通道、12通道、16通道等。

Claims

1、一种支持多通道高清视频解码的装置，其特征在于包括有主处理器单元、交换网络单元、高清解码单元、高清接口单元，主处理器单元作为主控系统，通过交换网络单元与高清解码单元进行通讯，将音视频数据传输到高清解码单元，高清解码单元对音视频数据进行解码处理，并通过高清接口单元，将音视频数据输出到监视器，所述高清解码单元，至少具有一路连接到主处理器单元，每一路高清解码单元，连接有一个高清接口单元。

2、如权利要求1所述支持多通道高清视频解码的装置，其特征在于该装置设置有多画面处理单元，该单元设置于高清解码单元和高清接口单元之间，高清解码单元的解码数据传输到多画面处理单元进行处理，然后通过高清接口单元输出，进行多画面显示。

3、如权利要求1所述支持多通道高清视频解码的装置，其特征在于对于一路以上的高清解码单元，同时输出到多画面处理单元，由一个多画面处理单元完成多画面的处理。

4、如权利要求1所述支持多通道高清视频解码的装置，其特征在于所述主处理器单元是一个处理器系统(通常采用嵌入式处理系统)，包括处理器、SDRAM、FLASH、时钟、电源、复位、网口，该单元必须提供两个网口，其中，一个网口是对外的网口，用于连接外部网络，以从网络上获取音视频数据流，另一个网口用于连接交换网络单元，以将音视频数据流通过交换网络单元分发到各个高清解码单元。

5、如权利要求2所述支持多通道高清视频解码的装置，其特征在于所述高清解码单元实现音视频数据的解码，采用支持高清视频解码的DSP芯片或者SOC芯片，该单元从交换网络单元获取音视频数据流，完成解码操作，解码后的数据有两个流向，一个流向是输出到高清接口单元，另一个流向是输出到多画面处理单元。

6、一种如权利要求1所述支持多通道高清视频解码的支持多通道高清视频解码的方法，该方法包括以下步骤：

A、主处理器单元获取音视频数据，

7、如权利要求6所述支持多通道高清视频解码的方法，其特征在于在步骤A中，所述主处理器单元，首先对所接收的IP数据包(音视频数据)进行分析，然后根据内部配置的路由表，将音视频流通过交换网络单元分发到各个高清解码单元。

8、如权利要求6所述支持多通道高清视频解码的方法，其特征在于步骤C中，所述高清解码单元对输入的音视频流进行解码操作后，将解码后的音视频数据输出到高清接口单元，同时，也输出一份解码后的音视频数据给多画面处理单元。