阅读说明：本技术 一种视频编码系统 (Video coding system ) 是由 王晓杰 卢汀 于 2020-07-16 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种视频编码系统,包括：控制模块,以及依次相连的解串及图像处理模块、视频编码模块、第一转协议模块及交换机模块；控制模块分别与解串及图像处理模块、视频编码模块及交换机模块相连；还包括与解串及图像处理模块相连的本地输出模块。本申请解决了现有视频编码系统难以应用于灵活调度场景下,且一旦应用于灵活调度场景下会导致系统规模加大,复杂度变高的技术问题。(The application discloses a video coding system, comprising: the device comprises a control module, a deserializing and image processing module, a video coding module, a first conversion protocol module and a switch module which are sequentially connected; the control module is respectively connected with the deserializing and image processing module, the video coding module and the switch module; and the local output module is connected with the deserializing and image processing module. The method and the device solve the technical problems that the existing video coding system is difficult to apply to a flexible scheduling scene, and once the existing video coding system is applied to the flexible scheduling scene, the system scale is increased, and the complexity is high.)

一种视频编码系统

技术领域

本申请涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种视频编码系统。

背景技术

视频的实时编码与发送的常用方法一般为前端视频信号源通过标准的视频接口输入到系统模块中的视频数据处理模块，把处理后的视频信号流传输到H.264编码器，再把编码后的视频信号经由网口输出至IP网络。由于该系统模块前端的输入接口信号较多，在前端实现视频信号源的实时灵活调度时不适用。并且使用H.264编码器对编码压缩效率不高，带宽利用率相对较低，在K以上的超高清视频应用上较难支持。

现有技术对输入视频流均只适用于标准接口视频信号流，在前端的灵活调度场景下如拼接墙领域较难实现，多路的视频信道的同时调度会加重前端系统复杂度，降低可靠性。并且现有技术中采用拆分音视频编码模块的方式分别对音频和视频进行编码，会导致系统的复杂度提高。在多画面、高带宽的调度使用场景下，现有系统会同比大幅增加系统规模，使得整体方案复杂度较高。

发明内容

本申请实施例提供了一种视频编码系统，解决了现有视频编码系统难以应用于灵活调度场景下，且一旦应用于灵活调度场景下会导致系统规模加大，复杂度变高的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种视频编码系统，所述系统包括：

控制模块，以及依次相连的解串及图像处理模块、视频编码模块、第一转协议模块及交换机模块；

所述控制模块分别与所述解串及图像处理模块、所述视频编码模块及所述交换机模块相连；

还包括与所述解串及图像处理模块相连的本地输出模块；

所述控制模块用于管理视频编码系统的启动及运行状态；

所述解串及图像处理模块用于对输入视频编码系统的串行视频信号进行解串，及将解串后的视频信号恢复至原始视频数据；

所述视频编码模块用于将所述原始视频数据进行视频编码，输出视频码流；

所述第一转协议模块用于将所述视频码流进行协议转换，并将协议转换后的数据输入至所述交换机模块；

所述交换机模块用于将协议转换后的数据输出至广域网中；

所述本地输出模块用于接收所述解串及图像处理模块输出的所述原始视频数据，并将所述原始视频数据转换成标准格式图像进行输出。

可选的，所述控制模块还包括报警模块；

所述报警模块用于当检测到运行状态出现异常时，发出报警信号。

可选的，所述解串及图像处理模块包括FPGA芯片；

用于对输入视频编码系统的高带宽串行视频信号进行解串，并在行场同步时钟下将解串后的视频信号恢复原始视频数据。

可选的，所述本地输出模块包括HDMI接口芯片；

用于接收所述解串及图像处理模块输出的所述原始视频数据，并将所述原始视频数据转换成标准HDMI图像进行输出。

可选的，所述本地输出模块包括HDMI接口芯片；

用于接收所述解串及图像处理模块输出的所述原始视频数据，并将所述原始视频数据转换成标准HDMI图像进行输出。

可选的，所述视频编码模块包括H.265编码器；

用于将所述原始视频数据进行视频编码，输出H.265编码格式的码流。

可选的，与所述视频编码模块相连的本地码流输出模块；

用于将所述视频码流输出至本地设备。

可选的，还包括与所述交换机模块相连的网口模块；

所述网口模块用于连接广域网中的网络设备，所述交换机模块输出的数据经过所述网口模块输入广域网中。

可选的，还包括与所述交换机模块相连的第二转协议模块；

所述第二转协议模块用于将所述交换机模块输出的数据进行协议转换，转换成光纤网络中传输的数据。

可选的，还包括与所述第二转协议模块相连的光口模块；

所述光口模块用于连接至光纤网络中，所述第二转协议模块输出的数据经过所述光口模块输入至光纤网络中，

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请中，提供了一种视频编码系统，包括控制模块，以及依次相连的解串及图像处理模块、视频编码模块、第一转协议模块及交换机模块；控制模块分别与解串及图像处理模块、视频编码模块及交换机模块相连；还包括与解串及图像处理模块相连的本地输出模块；控制模块用于管理视频编码系统的启动及运行状态；解串及图像处理模块用于对输入视频编码系统的串行视频信号进行解串，及将解串后的视频信号恢复至原始视频数据；视频编码模块用于将原始视频数据进行视频编码，输出视频码流；第一转协议模块用于将视频码流进行协议转换，并将协议转换后的数据输入至交换机模块；交换机模块用于将协议转换后的数据输出至广域网中；本地输出模块用于接收解串及图像处理模块输出的原始视频数据，并将原始视频数据转换成标准格式图像进行输出。

本申请通过针对灵活调度场景中的音视频输入，采用解串及图像处理模块对音视频信号进行快速解串和恢复，恢复后的视频音频数据可以分别用于输出至本地或者输出至广域网；恢复后的原始视频数据还可以通过编码器单元进行编码用于输出码流至本地存储或者输出至广域网中供更多用户使用；控制模块用于控制解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块，使得能够实时监测系统的运行状态，从而实时做出反应。本申请通过控制模块对解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块的联合调度，能够实时处理多路信号的输入，并能够很好的控制多路的视频信道的同时调度。

附图说明

图1为本申请一种视频编码系统的一个实施例的系统架构图；

图2为本申请一种视频编码系统的另一个实施例的系统架构图；

图3为一种现有技术的结构示意图；

图4为另一种现有技术的结构示意图。

具体实施方式

如图3所示的一种现有技术的结构示意图，该系统包括以此连接的视频接口模块、H.264编码模块、物理层接口芯片、千兆交换机、千兆网口。视频接口模块对输入的标准视频进行采集、解析，然后传输给H.264编码模块进行压缩编码，经物理层协议转换后通过千兆交换机接入到IP网络，输出视频码流。该技术方案存在的问题是，对输入视频流均只适用于标准接口视频信号流，在前端的灵活调度场景下如拼接墙领域较难实现，多路的视频信道的同时调度会加重前端系统复杂度，降低可靠性。

如图4所示的另一种现有技术的结构示意图，该系统包括输入串并转换及音频解嵌模块、视频处理模块、H.265编码器、音频编码模块、音视频复用模块、IP视频流输出模块。输入串并转换及音频解嵌模块对输入的标准视频信号流转化为并行视频信号，并解析其中的音频信号，分别传输视频处理模块和音频编码模块，经处理过的视频数据会被发送至H.265编码器进行压缩编码，而编码后的视频和音频数据会被同时传输至音视频复用模块，音视频复用模块把两个码流复用合并后输出至IP视频流输出模块，从而完成视频的实时编码发送。

本申请通过针对灵活调度场景中的音视频输入，采用解串及图像处理模块对音视频信号进行快速解串和恢复，恢复后的视频音频数据可以分别用于输出至本地或者输出至广域网；恢复后的原始视频数据还可以通过编码器单元进行编码用于输出码流至本地存储或者输出至广域网中供更多用户使用；控制模块用于控制解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块，使得能够实时监测系统的运行状态，从而实时做出反应。本申请通过控制模块对解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块的联合调度，能够实时处理多路信号的输入，并能够很好的控制多路的视频信道的同时调度。该技术方案存在的问题是，采用拆分音视频编码模块的方式分别对音频和视频进行编码，会导致系统的复杂度提高。在多画面、高带宽的调度使用场景下，现有系统会同比大幅增加系统规模，使得整体方案复杂度较高。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请一种视频编码系统的一个实施例的系统架构图，如图1所示，图1中包括：

控制模块101，以及依次相连的解串及图像处理模块102、视频编码模块103、第一转协议模块104及交换机模块105；

控制模块101分别与解串及图像处理模块102、视频编码模块103及交换机模块105相连；

还包括与解串及图像处理模块102相连的本地输出模块106；

控制模块101用于管理视频编码系统的启动及运行状态；

解串及图像处理模块102用于对输入视频编码系统的串行视频信号进行解串，及将解串后的视频信号恢复至原始视频数据；

视频编码模块103用于将原始视频数据进行视频编码，输出视频码流；

第一转协议模块104用于将视频码流进行协议转换，并将协议转换后的数据输入至交换机模块105；

交换机模块105用于将协议转换后的数据输出至广域网中；

本地输出模块106用于接收解串及图像处理模块输出的原始视频数据，并将原始视频数据转换成标准格式图像进行输出。

具体的，本申请中的输入可以是通过高带宽的多路视频信号作为输入，即可以同时接收多路串行视频信号，同时画面对应的音频数据也可以随视频信号一起作为输入；输入的信号首先进入到解串及图像处理模块102，在解串及图像处理模块102中完成对多路视频信号的解串，并将解串后的多个视频信号恢复至原始视频数据，并且还能够对原始视频数据进行图像叠加和/或缩放等操作；经过解串及图像处理模块102处理后的视频信号可以经过本地输出模块106转换成适合于本地输出的标准格式视频，用于在本地进行输出，例如可以在本地的视频墙设备上输出多路视频数据；经过解串及图像处理模块102处理后的视频信号还可以经过视频编码模块103，对视频信号进行压缩编码，压缩后的视频码流数据可以保存至本地，也可以传输至广域网中供其他用户使用；具体的，传输至广域网中的视频码流数据可以先经过第一转协议模块104，用于将视频码流数据进行协议转换，以便于能够在广域网中传播；协议转换后的数据可以通过交换机模块，使得视频数据与广域网进行交互。另外，本申请中还包括控制模块，通过控制解串及图像处理模块102、视频编码模块103及交换机模块105相连，完成对视频解串、图像处理、视频编码及网络交互等过程的控制，从而实现对视频编码系统的启动及运行状态的监控以及对视频流的调度。

本申请通过针对灵活调度场景中的音视频输入，采用解串及图像处理模块对音视频信号进行快速解串和恢复，恢复后的视频音频数据可以分别用于输出至本地或者输出至广域网；恢复后的原始视频数据还可以通过编码器单元进行编码用于输出码流至本地存储或者输出至广域网中供更多用户使用；控制模块用于控制解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块，使得能够实时监测系统的运行状态，从而实时做出反应。本申请通过控制模块对解串及图像处理模块、视频编码模块及及交换机模块的联合调度，能够实时处理多路信号的输入，并能够很好的控制多路的视频信道的同时调度。

在一种具体的实施方式中，控制模块101还包括报警模块；报警模块用于当检测到运行状态出现异常时，发出报警信号。

需要说明的是，当系统中出现解串及图像处理模块、视频编码模块以及交换机模块出现运行状态异常时，控制模块可以实时监测异常信号，并发出报警信号。

在一种具体的实施方式中，解串及图像处理模块102包括FPGA芯片；用于对输入视频编码系统的高带宽串行视频信号进行解串，并在行场同步时钟下将解串后的视频信号恢复原始视频数据。

需要说明的是，本申请中FPGA芯片可以直接接收输入的高带宽串行视频信号，并在FPGA内部将高带宽串行视频信号完成解串化，之后在行场同步时钟下将视频信号恢复成原始视频数据；另外还可以在FPGA内部完成图像处理，包括但不限于图像叠加和缩放等。

在一种具体的实施方式中，本地输出模块包括HDMI接口芯片；用于接收解串及图像处理模块输出的原始视频数据，并将原始视频数据转换成标准HDMI图像进行输出。

需要说明的是，HDMI接口芯片可以将FPGA芯片输出的处理后的视频数据装换成标准HDMI图像进行输出，并输出至本地的播放设备。

在一种具体的实施方式中，HDMI接口芯片的数目为多个；多个HDMI接口芯片用于将多路标准HDMI图像在本地进行输出。

需要说明的是，多个HDMI接口芯片可以将FPGA芯片输出的多个视频数据全都转换成标准的HDMI图像进行输出，例如可以输出至本地的拼接墙上。

在一种具体的实施方式中，视频编码模块103包括H.265编码器；用于将原始视频数据进行视频编码，输出H.265编码格式的码流。

需要说明的是，采用H.265编码器来编码FPGA芯片输出的视频数据，可以提高视频压缩效率，并能够用来播放超高清视频数据。

在一种具体的实施方式中，还包括与视频编码模块103相连的本地码流输出模块；用于将视频码流输出至本地设备。

需要说明的是，本地码流输出模块可以用于将H.265编码器编码之后的视频码流数据输出到本地进行保存储。

在一种具体的实施方式中，还包括与交换机模块105相连的网口模块；网口模块用于连接广域网中的网络设备，交换机模块105输出的数据经过网口模块输入广域网中。

在一种具体的实施方式中，还包括与交换机模块相连的第二转协议模块；第二转协议模块用于将交换机模块输出的数据进行协议转换，转换成光纤网络中传输的数据。

在一种具体的实施方式中，还包括与第二转协议模块相连的光口模块；光口模块用于连接至光纤网络中，第二转协议模块输出的数据经过光口模块输入至光纤网络中。

需要说明的是，经过H.265编码器编码之后的视频码流数据经过协议转换之后，可以通过交换机模块105，经过网口流入到广域网中；或者再经过协议转换，转换成适合于在光网络中传输的协议格式，使得协议转换后的数据能够通过光口进入到光网络中传输。

本申请还提供了一种视频编码系统的另一个实施例的系统架构图，如图2所示，图2中包括：

依次连接的FPGA模块、H.265编码模块、物理层芯片模块、千兆交换机模块以及千兆网口模块；其中FPGA模块分别与两个HDMI接口芯片相连；H.265编码模块与HDMI输出接口相连；千兆交换机模块、物理芯片层以及千兆光口依次相连；并且还包括分别与FPGA模块、H.265编码模块以及千兆交换机模块相连的控制模块。

当输入为一对高速SERDES串行视频信号后，串行视频信号在FPGA模块完成高速视频信号的解串化以及图像处理，并输出至HDMI接口芯片，用于本地输出两路视频图像，经过处理的视频数据还会发送至H.265编码器进行视频压缩编码，而H.265编码器经过物理层芯片的协议转换后接入到千兆交换机的局域网络，通过用户选择的网口或光口在接入到广域网，接入网络的H.265编码器即可为其他用户提供压缩编码后的视频数据；另外，视频编码系统中还有控制模块，用于控制系统中各模块的启动与状态监控等功能。

在该系统中FPGA直接接收输入的高带宽串行视频信号，在FPGA内部完成解串化，并在行场同步时钟下恢复原始视频数据，同时在FPGA内部完成图像处理，包括但不限于图像叠加和缩放等。而处理后的视频图像信息会分别传输至HDMI接口芯片和H.265编码器处，HDMI接口芯片接收到视频图像信息后在本地输出标准的HDMI图像，H.265编码器接收到视频图像数据后则实现H.265编码，并接入以太网完成IP视频流的输出。在硬件电路上还有一个控制模块用于管理单板启动及运行状态，当单板上器件运行异常时可以实时监测并发出警告。

其中使用FPGA作为视频输入接口，可使得输入的视频数据通过一对高带宽的差分SERDES信号进行传输。多对SERDES信号接收多幅画面，每对SERDES信号高达6Gbps的带宽，同时画面对应的音频也在该SERDES通道被一起传输。音视频均在FPGA内部完成解析处理，无需另外添加处理器件。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列模块的系统不必限于清楚地列出的模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些模块固有的其它模块。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。