一種嵌入式視音頻信號多路同步錄播系統的製作方法

2023-12-04 23:45:01

專利名稱：一種嵌入式視音頻信號多路同步錄播系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及視音頻信號處理技術領域，尤其涉及一種嵌入式視音頻 信號多路同步錄播系統。
背景技術：
目前，市場上現有的眾多視音頻錄播產品，其可以實現單種格式和多種 格式視音頻信號的採集、壓縮、存儲以及傳輸。而對於多種格式視音頻信 號，現有視音頻錄播產品通常只能實現某幾種格式視頻信號的採集、轉換、 壓縮以及傳輸，並且是把多種格式視音頻信號錄製為多個文件在網絡中傳輸。
所以現有視音頻錄播產品存在視音頻信號採集播放形式單一 、資源利用 率低等缺陷，無法實現多場合廣泛適用。

實用新型內容
鑑於上述現有技術所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種嵌入式 視音頻信號多路同步錄捧系統，具有採集播放形式多樣以及適用範圍廣的優 點。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的 一方面，本實用新型提供一種視音頻信號採集裝置，包括 視頻模塊，其包括對視頻圖像陣列信號進行模數轉換為數位訊號的視頻 編解碼器，以及對複合視頻信號進行模數轉換為數位訊號的視頻編解碼器；音頻模塊，其包括對模擬音頻信號進行模數轉換為數位訊號的音頻編解
碼器；
主控模塊，其與所述視頻模塊及音頻模塊連接，所述主控模塊包括數字 信號處理器，所述數位訊號處理器將所述視頻圖像陣列或複合視頻數位訊號 分別與所述音頻數位訊號進行混合處理轉換為視音頻數位訊號後壓縮轉發。
其中，所述視頻編解碼器與所述數位訊號處理器之間連接有用於對視頻 編解碼器輸出的圖像進行自適應處理的可編程邏輯門陣列晶片。
其中，所述數位訊號處理器包括DM642多媒體數位訊號處理器。
其中，所述模擬音頻信號包括立體聲信號。
另一方面，本實用新型提供一種視音頻信號播放裝置，包括
主控模塊，其包括接收所述視音頻信號採集裝置發送的視音頻數位訊號 並分離出視頻圖像陣列數位訊號及立體聲數位訊號的數位訊號處理器，所述 數位訊號處理器還直接轉換輸出複合視頻信號；
視頻模塊，其與所述主控模塊連接，所述視頻模塊包括對所述主控模塊 發來的視頻圖像陣列數位訊號進行數模轉換輸出視頻圖像陣列信號的視頻編 解碼器；
音頻模塊，其與所述主控模塊連接，所述音頻模塊包括對所述主控模塊 發來的立體聲數位訊號進行數模轉換輸出立體聲信號的音頻編解碼器。 其中，所述數位訊號處理器包括DM6446多媒體數位訊號處理器。 其中，所述數位訊號處理器擴展連接有存儲所述經所述主控模塊壓縮處 理後的視音頻數位訊號的硬碟。
其中，所述音頻模塊的音頻編解碼器設置有立體聲信號輸入接口。 再一方面，本實用新型提供一種視音頻錄播系統，包括 所述視音頻信號採集裝置混合處理獲得視音頻數位訊號並轉發給視音頻 信號播放裝置，所述視音頻信號播放裝置分離處理輸出視音頻模擬信號，所述視音頻模擬信號包括視頻圖像陣列信號、複合視頻信號以及立體聲信號。
其中，所述視音頻信號採集裝置與所述視音頻信號播放裝置之間連接有 用於並行傳遞所述視音頻數位訊號的可編程邏輯門陣列晶片。
由上述本實用新型提供的技術方案可以看出
視音頻錄播系統可同時採集、轉換、壓縮、傳輸及存儲視頻圖像陣列信 號、複合視頻信號以及立體聲信號，系統的信號採集裝置將視頻圖像陣列及 複合視頻信號分別與立體聲信號混合處理為單獨的視音頻文件，視音頻文件 可以本地存儲，也可通過系統的信號播放裝置實時輸出到顯示器、電視及音 箱等外接設備，具有視頻信號採集播放形式多樣、適用範圍廣的優點；
視音頻錄播系統的信號採集裝置和信號播放裝置，均以數位訊號處理芯 片為核心，結構筒單，擴展功能強；
信號採集裝置和信號播放裝置可以單獨使用，也可以一個信號播放裝置 組合多個信號採集裝置共用，實現採集適用的環境場地更大、更靈活的優 點。


圖l為本實用新型實施例一視音頻信號採集裝置構成框圖； 圖2為本實用新型實施例二視音頻信號播放裝置構成框圖； 圖3為本實用新型實施例三視音頻錄播系統構成框圖； 圖4為本實用新型實施例原理圖。
具體實施方式
本實用新型的目的是實現同時採集、轉換、壓縮、傳輸及輸出視頻圖像 陣列信號、複合視頻信號及音頻信號，視頻圖像陣列信號或複合視頻信號分別和音頻信號混合為單獨的文件，即視音頻信號實現多流合一，具有採集播 放形式多樣以及適用範圍廣的優點。進一步，本實用新型實現對輸入視頻圖 像分辯率進行自適應調整，輸出圖像大小的自由縮放，以及將視音頻數據本 地存儲。
本實用新型具體提出了視音頻信號採集裝置、視音頻信號播放裝置以及 視音頻錄播系統，以下將結合附圖做出說明。
實施例一
如圖l、圖4所示， 一種視音頻信號採集裝置，包括
視頻模塊1 ，其包括對視頻圖像陣列信號進行模數轉換為數位訊號的視 頻編解碼器，以及對複合視頻信號進行模數轉換為數位訊號的視頻編解碼 器；
音頻模塊2，其包括對模擬音頻信號進行模數轉換為數位訊號的音頻編 解碼器；
主控模塊3，其與所述視頻模塊1及音頻模塊2連接，所述主控模塊3包括 數位訊號處理器，所述數位訊號處理器將所述視頻圖像陣列或複合視頻數字 信號分別與所述音頻數位訊號進行混合處理轉換為視音頻數位訊號後壓縮轉 發。
具體而言，視頻模塊l包括兩個Video encoder (視頻編解碼器)，分別 接收VGA信號(Video Graphics Array視頻圖像陣列信號)進行模數轉換， 以及CVBS (複合視頻信號)信號進行模數轉換。而且，視頻圖像陣列及複合 視頻數位訊號通過FPGA (可編程邏輯門陣列)將視頻數據傳輸到主控模塊3， FPGA可以實現輸入圖像解析度自適應，根據輸入的不同的解析度的圖像時， 實現圖像的縮放功能。本實施例中，在需要信號採集的區域內布置監控攝像 頭，可以採集到一路視頻圖像陣列信號及兩路複合視頻信號，對應的視頻編 解碼器分別將上述模擬視頻信號轉換為視頻圖像陣列及複合視頻數位訊號。音頻模塊2包括對音頻信號進行模數轉換的Audio codec (音頻編解碼 器)，將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號。本實施例中，在需要信號採集的 區域內布置拾音器等音頻採集設備採集stereo (立體聲)信號，音頻編解碼 器將立體聲信號轉換為數位訊號並接入主控模塊3。而且，音頻信號還可以是 單聲道信號，鑑於單聲道信號聽覺效果不好，優選立體聲音頻信號。
主控模塊3包括DM642多媒體數位訊號處理器以及裝置啟動、運行所需要 的最基本的N0R Flash (非易失快閃記憶體)以及SDRAM (動態隨機)存儲器。DM642 數位訊號處理器負責整個裝置各部分的協調、控制以及信號的處理。DM642處 理器可以保證很好的視音頻質量的前提下，將VGA及CVBS數位訊號分別與 stereo信號進行混合處理轉換為視音頻數位訊號，分別形成單獨文件進行傳 輸。DM642處理器還對視音頻數位訊號進行壓縮，以減少傳輸、存儲的負擔、 滿足視音頻遠端回放的實時性要求。音頻模塊2與DM642處理器的McASP (多通 道音頻串行埠 )連接，視頻模塊l與DM642處理器的VPx (視頻埠 )連接。
DM642處理器還擴展連接有網絡模塊4，網絡模塊4可以將所述主控模塊3 壓縮處理後的^L音頻數位訊號接入網絡(如Etherent乙太網)傳輸至遠端。 DM642處理器提供標準的MI1 (々某體獨立接口)，網絡才莫塊4是DM642處理器外 部加的一個PHY (網卡晶片)，PHY把視音頻數位訊號轉換成適合網絡傳輸的 信號。
DM642處理器還擴展連接有串口模塊5，由於DM642處理器沒有單獨的串 口，需要從EMIF (外部存儲器接口 )總線擴展標準串口.串口模塊5包括UART extend (UART多串口擴展器)以及Driver/receive (驅動/接收器)， Driver/receive將裝置電壓轉化成標準串行通信所要求的電壓。擴展的串口 用於調試通道以及控制一些外圍設備，例如監控攝像頭雲臺的轉動。
主控模塊3的DM642處理器提供音頻模塊2、視頻模塊l、網絡模塊4、串 口模塊5、存儲器及與其配合的視音頻信號播放裝置(具體見後文敘述)進行通信的接口，這樣整個裝置的設計更加簡單、方便。
本實施例的視音頻信號採集裝置有獨立的電源^t塊，提供3. 3V、 1.8V和 1. 4V三種電壓，根據裝置的需求整裝置的電流大約在1A左右。
由上可知，視音頻信號採集裝置可同時採集視頻圖像陣列信號、複合視 頻信號和立體聲信號，而且視頻圖像陣列信號、複合視頻信號分別與立體聲 信號混合處理為單獨的視音頻文件並壓縮傳輸，實現同時採集、轉換、壓縮 及傳輸視頻圖像陣列信號、複合視頻信號及立體聲信號，具有採集播放形式 多樣、資源利用率高以及適用範圍廣的優點；
視音頻信號採集裝置釆用嵌入式數位訊號處理晶片為核心，結構簡單， 擴展功能強；
視音頻信號採集裝置可以單獨使用，通過網絡模塊傳輸視音頻數位訊號 到接入網的任何終端，或者通過串口模塊傳輸視音頻數位訊號到視頻圖像陣 列上，靈活、適用範圍廣；
視音頻信號採集裝置還可以與視音頻信號播放裝置配合使用，實現視音 頻信號實時採集、實時播放。
實施例二
如圖2、圖4所示， 一種視音頻信號播放裝置，包括
主控模塊6，其包括接收所述視音頻信號採集裝置發送的視音頻數字信 號並分離出視頻圖像陣列數位訊號及立體聲數位訊號的數位訊號處理器，所 述數位訊號處理器還直接轉換輸出複合視頻信號；
視頻模塊7，其與所述主控模塊6連接，所述視頻模塊包括對所述主控模 塊發來的視頻圖像陣列數位訊號進行數模轉換輸出視頻圖像陣列信號的視頻 編解碼器；
音頻模塊8，其與所述主控模塊6連接，所述音頻模塊包括對所述主控模塊發來的立體聲數位訊號進行數模轉換輸出立體聲信號的音頻編解碼器。
具體而言，主控模塊6包括DM6446多媒體處理器以及與其連接的NOR Flash (非易失快閃記憶體)及DDR2 (雙倍數據速率)存儲器。DM6446處理器包含了 單獨的VPSS (視頻處理模塊)，用來做圖像輸出端的處理。畫6446處理器負 責整個裝置各部分的協調、控制以及信號的處理。
腿6446處理器接收視音頻數位訊號並從中分離出視頻圖像陣列數字信 號、立體聲數位訊號以及直接輸出複合視頻信號，視頻圖像陣列數位訊號、 立體聲數位訊號分別傳遞到視頻模塊7和音頻模塊8，經過視頻模塊7和音頻模 塊8的轉換後連接外接設備實現實時輸出播放。
另外，DM6446處理器還可以在保證^艮好的視音頻質量的前提下對接收到 的視音頻數位訊號進行壓縮，以減少傳輸、存儲的負擔。
而且，DM6446處理器有獨立的IDE (硬碟驅動器)，可支持PIO (可編程 輸入輸出模式)、multiword DMA (多字節直接存儲器存取)模式或ultra DMA (超級直接存儲器存取)模式。DM6446處理器可以外接硬碟以實現本地存 儲經主控模塊6壓縮後的視音頻數位訊號。
視頻模塊7包括可以,對視頻圖像陣列數位訊號進行數模轉換的Video encoder (視頻編解碼器)，將視頻圖像陣列數位訊號轉換為視頻圖像陣列信 號，視頻圖像陣列信號外接顯示器，實現實時輸出播放。
音頻模塊8包括可以對立體聲數位訊號進行數模轉換的Audio codec (音 頻編解碼器)，將立體聲數位訊號轉換為模擬信號，立體聲信號連接到音箱等 外接設備，實現實時輸出播放。而且，視音頻信號播放裝置還可以同時提供 立體聲輸入，通過Audio codec模^t轉換接入DM6446處理器，實現音頻信號的 採集、播放於一體，使用更靈活。
DM6446處理器還擴展連接有網絡模塊9，網絡模塊9用於將主控模塊6壓 縮處理後的^見頻、音頻信號4妻入網絡(如Etherent乙太網)傳輸至遠端。DM6446處理器提供標準的MII接口 ，網絡模塊9包括DM642處理器外部加的 一個 PHY晶片，PHY晶片把視音頻數位訊號轉換成適合網絡傳輸的信號。
畫6446處理器還擴展連接有串口模塊10,串口模塊10用於串口傳輸主控 模塊6壓縮處理後的視頻、音頻信號。視音頻數位訊號經UART接口 (通用異步 收發器)連接Driver/receive (驅動A接收器),Driver/receive將裝置電壓 轉化成標準串行通訊所要求的電壓。擴展的串口用於調試通道以及控制一些 外圍設備，例如監控攝像頭雲臺的轉動。
DM6446處理器還擴展有USB接口 ，標準的USB2. O接口使本實施例的視音 頻信號播放裝置可做主設備也可做從設備。
DM6446處理器提供音頻模塊8、視頻模塊7、網絡模塊9、串口模塊IO、 存儲器及與其配合的視音頻信號採集裝置進行通信的接口 (具體見後文敘 述)，這樣整個裝置的設計更加簡單、方便。
本實施例的視音頻信號播放裝置有獨立的電源沖莫塊，提供3. 3V、 1。8V、 1,2V三種電壓，外供5V電壓。1. 2V為DM6446的核電壓；1。 8V的電壓供DDR2和 Audio codec使用，3. 3V為主要的供電電壓，不僅供給視音頻信號播放裝置使 用，還為接入的視音頻信號採集裝置提供電壓。
由上可知，本實用新型視音頻信號播放裝置，可以將接收到的視音頻數 字信號存儲在本地硬碟上保存記錄，也可通過視音頻輸出接口輸出視頻圖像 陣列信號到顯示器或輸出複合視頻信號到電視，以及輸出立體聲信號到音箱
等外接設備，進行現場情況的實時監看；
本實用新型視音頻信號播放裝置，採用嵌入式數位訊號處理晶片為核 心，結構簡單，擴展功能強；
視音頻信號播放裝置通過網絡模塊傳輸視音頻數位訊號到接入網的任何 終端，或者通過串口模塊傳輸視音頻數位訊號到視頻圖像陣列上，靈活、適 用範圍廣；視音頻信號播放裝置可以單獨使用，提供一路音頻信號採集播放於一
體；
視音頻信號播放裝置還可以與視音頻信號採集裝置配合使用，實現視音 頻數位訊號實時採集播放，具有採集播放形式多樣、適用範圍廣以及資源利 用率高的優點。
實施例三
如圖3、 4所示，本實用新型提供一種視音頻錄播系統，包括 所述視音頻信號採集裝置混合處理獲得視音頻數位訊號並轉發給視音頻 信號播放裝置，所述視音頻信號播放裝置分離處理輸出視音頻模擬信號，所 述視音頻模擬信號包括視頻圖像陣列信號、複合視頻信號以及立體聲信號。
具體而言，視音頻信號採集裝置至少為一個，各視音頻信號採集裝置的 DM642處理器設置有HPI (並行)接口，為了完成大量圖像數據的處理和存 儲，視音頻信號採集裝置與視音頻信號播放裝置的通訊採用並口，但由於 DM6446沒有單獨的並口可供使用，需要一個轉接晶片，如FPGA晶片實現視音 頻信號播放裝置的DM6446處理器與視音頻信號採集裝置的DM642處理器之間的 連接。
FPGA晶片與DM6 4 2處理器的HP I才妄口連接，FPGA晶片與DM6 4 4 6處理器的連 接是通過EMIF總線的，在通信上要使用EMIF總線的時序。FPGA晶片根據需要 實現所需要不同接口之間的對接及速率的轉換，完成不同速度DM642處理器與 DM6446處理器之間的數據傳輸以及一些簡單的控制功能，滿足圖像等大量數 據的實在傳送。
本實施例的視音頻錄播系統， 一個視音頻信號播放裝置可帶四個3見音頻 信號採集裝置，各視音頻信號採集裝置上有三個視頻輸入接口， 一個音頻輸 入接口，可同時採集三路視頻信號和一路音頻信號，能將某個環境場地的三個不同位置監控攝像頭及一 個音頻採集設備的信號同時採集，這樣四個視音 頻信號採集裝置一共可採集四個環境場地的十二路視頻，四路音頻信號。
視音頻信號採集裝置及視音頻信號播放裝置有獨立的電源模塊，視音頻
信號播放裝置的電源模塊提供3. 3V、 1.8V、 1.2V三種電壓，外供5V電壓，其 中l. 2V為DM6446的核電壓、1. 8V的電壓供DDR2和Audio codec使用、3. 3V為主 要的供電電壓，不僅供給視音頻信號播放裝置使用，還為視音頻信號採集裝 置提供電壓。視音頻信號採集裝置的l. 8V單獨供給，視音頻信號採集裝置的 電源模塊提供3. 3V、 1. 8V和1. 4V三種電壓。
由上可知，視音頻信號採集裝置可同時採集多路視頻(VGA信號及CVBS 信號)和音頻(stereo信號)，把某個環境場地的多個不同位置監控攝像頭 及音頻採集設備的信號同時採集，多個視音頻信號採集裝置並用則可釆集的 環境場地範圍更大，具有採集播放形式多樣、適用範圍廣以及資源利用率高 的優點；
視音頻數位訊號可以存儲在硬碟上保存記錄，也可通過視音頻信號播放 裝置輸出到顯示器或音箱等外接設備，實現現場情況的實時監看；
視音頻信號採集裝置和視音頻信號播放裝置均採用數位訊號處理晶片為 核心，結構簡單，擴展功能強；
視音頻信號採集裝置和視音頻信號播放裝置可以單獨使用也可以組合共 用，靈活、適用範圍廣。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護 範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技 術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之 內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求1、一種視音頻信號採集裝置，其特徵在於，包括視頻模塊，其包括對視頻圖像陣列信號進行模數轉換為數位訊號的視頻編解碼器，以及對複合視頻信號進行模數轉換為數位訊號的視頻編解碼器；音頻模塊，其包括對模擬音頻信號進行模數轉換為數位訊號的音頻編解碼器；主控模塊，其與所述視頻模塊及音頻模塊連接，所述主控模塊包括數位訊號處理器，所述數位訊號處理器將所述視頻圖像陣列或複合視頻數位訊號分別與所述音頻數位訊號進行混合處理轉換為視音頻數位訊號後壓縮轉發。
2、 根據權利要求l所述的視音頻信號採集裝置，其特徵在於，所述視頻 編解碼器與所述數位訊號處理器之間連接有用於對視頻編解碼器輸出的圖像 進行自適應處理的可編程邏輯門陣列晶片。
3、 根據權利要求1或2所述的視音頻信號採集裝置，其特徵在於，所述 數位訊號處理器包括DM6 4 2多媒體數位訊號處理器。
4、 根據權利要求1或2所述的視音頻信號採集裝置，其特徵在於，所述 模擬音頻信號包括立體聲信號。
5、 一種與權利要求l-4中任一視音頻信號採集裝置相對應的視音頻信號 播放裝置，其特徵在於，包括主控模塊，其包括接收所述視音頻信號採集裝置發送的視音頻數位訊號 並分離出視頻圖像陣列數位訊號及立體聲數位訊號的數位訊號處理器，所述 數位訊號處理器還直接轉換輸出複合視頻信號；視頻模塊，其與所述主控模塊連接，所述視頻模塊包括對所述主控模塊 發來的視頻圖像陣列數位訊號進行數模轉換輸出視頻圖像陣列信號的視頻編 解碼器；音頻模塊，其與所述主控模塊連接，所述音頻模塊包括對所述主控模塊 發來的立體聲數位訊號進行數模轉換輸出立體聲信號的音頻編解碼器。
6、 根據權利要求5所述的視音頻信號播放裝置，其特徵在於，所述數位訊號處理器包括DM6446多^f某體數位訊號處理器。
7、 根據權利要求5或6所述的視音頻信號播放裝置，其特徵在於，所述 數位訊號處理器擴展連接有存儲所述經所述主控模塊壓縮處理後的視音頻數 字信號的硬碟。
8、 根據權利要求5或6所述的視音頻信號播放裝置，其特徵在於，所述 音頻模塊的音頻編解碼器設置有立體聲信號輸入接口 。
9、 一種視音頻錄播系統，其特徵在於，包括視音頻信號採集裝置以及 與其連接的視音頻信號播放裝置所述視音頻信號採集裝置混合處理獲得視音頻數位訊號並轉發給視音頻 信號播放裝置，所述視音頻信號播放裝置分離處理輸出視音頻模擬信號，所 述視音頻模擬信號包括視頻圖像陣列信號、複合視頻信號以及立體聲信號。
10、 根據權利要求9所述的視音頻錄播系統，其特徵在於，所述視音頻 信號採集裝置與所述視音頻信號播放裝置之間連接有用於並行傳遞所述視音 頻數位訊號的可編程邏輯門陣列晶片。
專利摘要本實用新型的嵌入式視音頻信號多路同步錄播系統，包括視音頻信號採集裝置以及與其連接的視音頻信號播放裝置視音頻信號採集裝置混合處理獲得視音頻數位訊號並轉發給所述視音頻信號播放裝置，視音頻信號播放裝置分離處理輸出視音頻模擬信號，視音頻模擬信號包括視頻圖像陣列信號、複合視頻信號以及立體聲信號。本實用新型可以同時採集、轉換、壓縮、傳輸及存儲視頻圖像陣列信號及複合視頻信號，具有採集播放形式多樣以及適用範圍廣的優點；採集裝置和播放裝置可以單獨或組合共用，靈活、適用範圍廣；視音頻信號可以存儲在硬碟上保存記錄，也可通過視音頻播放裝置實時輸出。
文檔編號H04N7/18GK201260213SQ20082010984
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月19日 優先權日2008年8月19日
發明者張愛軍, 徐興建, 文鳳霞, 偉 曹 申請人:北京競業達數字系統科技有限公司