一种视频矩阵中视频无缝切换方法及系统

文档序号:212716 发布日期:2021-11-05 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 一种视频矩阵中视频无缝切换方法及系统 (Method and system for seamless switching of videos in video matrix ) 是由 韦纯 李昌绿 张常华 朱正辉 赵定金 于 2021-07-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种视频矩阵中视频无缝切换方法及系统,方法包括:将用于存储视频数据的存储器上的存储器地址划分为若干存储空间;若控未接收到视频切换指令,则执行正常读写视频数据步骤,若接收到视频切换指令,则执行步骤:视频切换指令维持有效期间,写控制模块跳回当前写入的存储空间的首地址,向当前存储空间写入切换后的目标通道视频数据中的一帧图像,读控制模块跳回当前读取的存储空间的首地址,向当前存储空间读取一帧图像,直至视频切换指令失效,写控制模块和读控制模块转向各自的下一个存储器空间,并继续读写下一个图像帧。本发明实现视频无缝切换且避免切换过程中出现黑屏、图像撕裂等问题,保证流畅地无缝切换视频。(The invention discloses a method and a system for seamless switching of videos in a video matrix, wherein the method comprises the following steps: dividing memory addresses on a memory for storing video data into a number of memory spaces; if the control unit does not receive the video switching instruction, executing the step of normally reading and writing the video data, and if the control unit receives the video switching instruction, executing the step of: and during the effective period of the video switching instruction, the writing control module jumps back to the head address of the currently written storage space, writes one frame of image in the switched target channel video data into the current storage space, and the reading control module jumps back to the head address of the currently read storage space, reads one frame of image into the current storage space until the video switching instruction fails, and then the writing control module and the reading control module turn to the respective next storage space and continue to read and write the next image frame. The invention realizes seamless video switching, avoids the problems of black screen, image tearing and the like in the switching process and ensures smooth seamless video switching.)

一种视频矩阵中视频无缝切换方法及系统

技术领域

本发明涉及视频切换技术领域,具体涉及一种视频矩阵中视频无缝切换方法及系统。

背景技术

在很多需要应用到的视频场景中,经常有视频源多路输入、多路输出的需求,也即需要用到视频矩阵。视频矩阵中的输入有多路,每一路有不同的视频源,视频矩阵中的输出同样也是输出,每一路输出可以输出不同的视频源。通过视频矩阵可以选择任意一路输入通道的视频在任意一路的输出通道进行输出,在这一过程中,涉及到视频切换,以及将当前输入通道的视频源切换为另一输入通道的输入源进行输出。例如,输出通道a当前输出的视频源为输入通道b1的视频源c1,现在需要在输出通道a输出的视频源切换为输入通道b2的视频源c2,也即将输入通道b1的视频源c1切换为输入通道b2的视频源c2,以完成视频切换。

现有的视频切换技术在切换过程中往往存在包括短暂黑屏、图像撕裂、图像短暂冻结等在内的其中一种或多种缺陷,从而降低视频切换效果,影响用户体验。特别是图像撕裂在视频切换中出现的概率较大,很影响用户体验,图像撕裂是指在切换时,视频矩阵输出的图像本身完整的一帧图像,而是两帧以上的图像帧混合后输出或者只有半帧图像帧输出。因此,需要一种能够避免视频切换时图像撕裂的处理方法,以避免这种情况发生。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明的目的之一提供一种视频矩阵中视频无缝切换方法,其能够解决视频切换时图像撕裂的问题;

本发明的目的之二提供一种视频矩阵中视频无缝切换系统,其能够解决视频切换时图像撕裂的问题;

实现本发明的目的之一的技术方案为:一种视频矩阵中视频无缝切换方法,包括以下步骤:

步骤1:将用于存储视频数据的存储器上的存储器地址划分为若干存储空间,每一个存储空间均包括若干存储器地址;

步骤2:若控制器未接收到视频切换指令,则执行步骤3,否则,执行步骤4,其中,视频切换指令包括目标通道信息,目标通道信息包括目标输入通道和目标输出通道;

步骤3:控制器内的写控制模块接收当前输入通道的视频数据并按图像帧写入存储器内,一帧图像对应存入存储器内的一个存储空间,控制器内的读控制模块读取存储器内的图像帧并在当前输出通道向外输出,写控制模块每当完成写入完整的一帧图像后,向下一个存储空间写入下一个完整的一帧图像,读控制模块每当读取当前存储空间的完整一帧图像,向下一个存储空间读取完整的一帧图像,

其中,写控制模块向存储器写入视频数据与读控制模块从存储器读取视频数据之间的读写顺序按预设规则一进行读写:

预设规则一:读控制模块和写控制模块开始读写后,按存储器地址顺序,写控制模块至少先写入完整一帧图像后,读控制模块才开始读取视频数据,且每当写控制模块写入完整的一帧图像后,读控制模块开始读取下一帧图像;读控制模块每当读取完整的一帧图像后,写控制模块开始写入下一帧图像,以使得写控制模块和读控制模块维持有序同步读写;

步骤4:视频切换指令维持有效期间,写控制模块跳回当前写入的存储空间的首地址,向当前存储空间写入切换后的目标输入通道视频数据中的一帧图像,读控制模块跳回当前读取的存储空间的首地址,向当前存储空间读取一帧图像,并向目标输出通道输出图像帧,直至视频切换指令失效,写控制模块和读控制模块转向各自的下一个存储器空间,并继续读写下一个图像帧。

进一步地,所述存储器为RAM存储器或ROM存储器。

进一步地,任意两个相邻存储空间的存储器地址均至少间隔一个存储器地址,使得任意两个相邻存储空间的存储器地址为非连续。

进一步地,所述视频切换指令由通道切换设备发出。

进一步地,视频切换指令维持有效时间为若干帧图像所占用的时长。

进一步地,视频切换指令维持有效时间为2帧图像所占用的时长。

进一步地,视频切换指令维持有效时间0.033秒。

进一步地,视频切换指令为电平信号,视频切换指令维持有效是指视频切换指令处于高电平。

实现本发明的目的之二的技术方案为:一种视频矩阵中视频无缝切换系统,包括控制器、存储器和通道切换设备,存储器和通道切换设备均与控制器电器连接,

存储器,用于接收控制器通过输出通道输出的图像帧,通一帧图像存储在一个存储空间,不同帧图像存储在不同的存储空间,

通道切换设备,用于向控制器发送视频切换指令,视频切换指令包括目标通道,目标通道包括目标输入通道和目标输出通道,

控制器,控制器内包括读控制模块和写控制模块,控制器用于接收输入通道输入的视频数据,以及根据是否接收到用接收视频切换指令执行相应步骤,若是,则执行步骤3,若否,则执行步骤4,

步骤3:控制器内的写控制模块接收当前输入通道的视频数据并按图像帧写入存储器内,一帧图像对应存入存储器内的一个存储空间,控制器内的读控制模块读取存储器内的图像帧并在当前输出通道向外输出,写控制模块每当完成写入完整的一帧图像后,向下一个存储空间写入下一个完整的一帧图像,读控制模块每当读取当前存储空间的完整一帧图像,向下一个存储空间读取完整的一帧图像,

其中,写控制模块向存储器写入视频数据与读控制模块从存储器读取视频数据之间的读写顺序按预设规则一进行读写:

预设规则一:读控制模块和写控制模块开始读写后,按存储器地址顺序,写控制模块至少先写入完整一帧图像后,读控制模块才开始读取视频数据,且每当写控制模块写入完整的一帧图像后,读控制模块开始读取下一帧图像;读控制模块每当读取完整的一帧图像后,写控制模块开始写入下一帧图像,以使得写控制模块和读控制模块维持有序同步读写;

步骤4:视频切换指令维持有效期间,写控制模块跳回当前写入的存储空间的首地址,向当前存储空间写入切换后的目标通道视频数据中的一帧图像,读控制模块跳回当前读取的存储空间的首地址,向当前存储空间读取一帧图像,直至视频切换指令失效,写控制模块和读控制模块转向各自的下一个存储器空间,并继续读写下一个图像帧。

本发明的有益效果为:本发明使得在视频切换过程中,输出的图像是始终是完整的一帧图像,而不是混合了多个输入通道的半帧图像或多帧图像,从而避免切换过程中出现黑屏、图像撕裂等问题,保证流畅地无缝切换视频,且视频切换指令维持有效的时间极端(通常为0.033秒),人眼察觉不出图像冻结的效果,人的感受是瞬间切换,切换非常流畅,实现了高质量的视频无缝切换。

附图说明

图1为本发明的原理框架图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

参考图1,一种视频矩阵中视频无缝切换方法,包括以下步骤:

步骤1:将用于存储视频数据的存储器上的存储器地址划分为若干存储空间,图1中划分了N个存储空间。每一个存储空间存储视频数据中的一帧图像,每一个存储空间均包括若干存储器地址,存储空间内最前面的存储器地址为首地址,最后一个存储器地址为尾地址。例如,用于存储视频数据中的第一帧图像的第一帧存储空间的存储器地址为1-10000,其包括了10000个存储器地址,其中,存储器地址1(即最前面的存储器地址)为首地址,存储器地址10000(即最后一个存储器地址)为尾地址。

存储器通常为缓存设备,可以为RAM存储器也可以是ROM存储器。

在一个可选的实施方式中,任意两个相邻存储空间的存储器地址均至少间隔一个存储器地址,使得任意两个相邻存储空间的存储器地址为非连续。例如,第一帧存储空间和第二帧存储空间是相邻的两个存储空间,第一帧存储空间的存储器地址为1-10000,第二存储空间的存储器地址为20000-30000,第一存储空间的尾地址是10000,第二存储空间的首地址是20000,故第一存储空间的尾地址与第二存储空间的首地址之间间隔了多个存储器地址,故两者非连续的。通过将相邻存储空间划分为非连续的,可以使得实现后续从存储空间读写图像帧的代码可读性更强,可维护性更强。原因在于,一帧图像所占用的存储空间并非都是整数,以1080P格式的一帧图像为例,需要占用的字节数为1920*1080*3(RGB三通道)=6220800Byte,其占用的存储空间并不是整数倍的存储器地址。故而将存储空间划分为非连续,其代码的可读性更强,也更易于维护。

步骤2:若控制器未接收到视频切换指令,则执行步骤3,否则,执行步骤4。其中,视频切换指令包括目标通道信息,目标通道信息包括目标输入通道和目标输出通道,以使得当前输入通道切换为目标输入通道接收视频数据,当前输出通道切换为目标输出通道输出来自目标输入通道接收到的视频数据。多个输入通道和多个输出通道即构成所述视频矩阵。

本步骤中,控制器能够接收到用于控制视频切换的通道切换设备发出的视频切换指令,通道切换设备可以是MCU或ARM或其他芯片,可以做成一个单独的模块。

步骤3:控制器内的写控制模块接收当前输入通道的视频数据并按图像帧写入存储器内,一帧图像对应存入存储器内的一个存储空间。控制器内的读控制模块读取存储器当前存储的视频数据并按图像帧读取,将读取到的图像帧在当前输出通道向外输出。写控制模块每当完成写入完整的一帧图像后,向下一个存储空间写入下一个完整的一帧图像,依次类推,不断写入新的图像帧,直至将写入所有图像帧或存储器容量已写满。同样的,读控制模块每当读取当前存储空间的完整一帧图像,向下一个存储空间读取完整的一帧图像,不断读取新的图像帧,直至读取所有图像帧或接收到停止读取指令。

其中,写控制模块向存储器写入视频数据与读控制模块从存储器读取视频数据之间的读写顺序按预设规则一进行读写:

预设规则一:读控制模块和写控制模块开始读写后,按存储器地址顺序,写控制模块至少先写入完整一帧图像后,读控制模块才开始读取视频数据,且每当写控制模块写入完整的一帧图像后,读控制模块才开始读取下一帧图像;读控制模块每当读取完整的一帧图像后,写控制模块才开始写入下一帧图像,以使得写控制模块和读控制模块维持有序同步读写。通过维持写控制模块和读控制模块的有序同步读写,能够保证读控制模块始终能够读取到完整的一帧图像,防止输出的图像出现半帧图像。

需要说明的是,所述读控制模块每当读取完整的一帧图像后,写控制模块才开始写入下一帧图像,其并不是因果或条件上的限制关系,而是表明读控制模块与写控制模块在读写时间上的配合,也即每当读控制模块读取完整的一帧图像时,正好写控制模块开始写下一帧图像,或者反过来说,每当写控制模块开始写下一帧图像时,正好读控制模块读取完一帧图像,两个读写控制模块在读写时间上相互配合。

例如,当读控制模块和写控制模块开始上电进入开始读写后,按存储器地址由低到高或由高到低顺序,写控制模块和读控制模块通常从第一个存储器地址开始读写,当然也可以从中间的某一个存储器地址开始读写,这里以从第一个存储器地址开始为例,写控制模块向第一个存储器地址写入第一帧图像后,读控制模块从第一个存储器地址读取第一帧图像并输出,然后,写控制模块继续向下一个存储器地址(即第二个存储器地址)写入第二帧图像后,读控制模块从第二个存储器地址读取第二帧图像并输出,依次类推,读控制模块始终滞后于一个存储器地址,维持有序同步读写。

步骤4:视频切换指令维持有效期间,写控制模块跳回当前写入的存储空间的首地址,向当前存储空间写入切换后的目标输入通道视频数据中的一帧图像,读控制模块跳回当前读取的存储空间的首地址,向当前存储空间读取切换前的当前通道视频数据中的一帧图像,直至视频切换指令失效,写控制模块和读控制模块才停止向各自的当前存储空间读写图像帧,而是转向各自的下一个存储器空间继续读写下一个图像帧,并向目标输出通道输出图像帧。

在一个可选的实施方式中,视频切换指令维持有效时间为两帧图像所占用的时长,也可以为其他若干帧图像所占用的时长,但,视频切换指令维持有效时间不能太长。对于刷新率为60Hz的视频数据来说,即1秒中刷新显示60张图像帧的视频数据,视频切换指令维持有效时间为0.033秒,相当于是两帧图像所占用的时长。在这样一个极端时间内说,人眼是感觉不到视频有切换的,从而实现视频无缝切换。

其中,视频切换指令失效是指控制器未接收到视频切换指令或者是接收视频切换指令消失后,也即是读写控制模块均未接收到视频切换指令。视频切换指令通常为电平信号,当视频切换指令维持高电平时,视频切换指令有效,读写控制模块均接收到视频切换指令;当视频切换指令维持低电平(通常为零电平)时,视频切换指令失效,读写控制模块均未接收到视频切换指令。

例如,在接收到视频切换指令的前一刻(即切换前),也即是按所述步骤3正常读写视频数据时,写控制模块正在向第二存储空间写入当前通道的第二帧图像,读控制模块正在向第一存储空间读取第一帧图像(第一帧图像来自当前通道的视频数据)。当接收到视频切换指令时(即切换过程中),写控制模块在项第二存储空间完成写入第二帧图像后,由第二存储空间的尾地址跳回第二存储空间的首地址,向第二存储空间写入目标输入通道的一帧图像,读控制模块在完成读取第一存储空间的第一帧图像后,由第一存储空间的尾地址跳回第一存储空间的首地址,继续从第一存储空间读取第一帧图像,直至视频切换指令失效(即切换后),写控制模块向第三存储空间写入第三帧图像,读控制模块向第二存储空间读取第二存储空间的图像帧(此时的图像帧是来自目标输入通道的视频数据),并依次进行下去。

通过本步骤处理,使得在视频切换过程中,输出的图像是始终是完整的一帧图像,而不是混合了多个输入通道的半帧图像或多帧图像,从而避免切换过程中出现黑屏、图像撕裂等问题,保证流畅地无缝切换视频,且视频切换指令维持有效的时间极端(通常为0.033秒),人眼察觉不出图像冻结的效果,人的感受是瞬间切换,切换非常流畅。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

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