一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于數據視頻圖像處理設備技術領域，具體是涉及一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統包括多個輸入模塊、多個輸出模塊和數字信號交換模塊，每個輸入模塊連接一個視頻信號的輸入端口，用于接收輸入端口的視頻信號，經處理后傳輸給數字信號交換模塊；每個輸出模塊連接一個視頻信號的輸出端口，用于接收經數字信號交換模塊交換后的視頻信號，處理后經輸出端口傳輸給顯示終端；數字信號交換模塊連接于多個輸入模塊和多個輸出模塊之間，控制由任意一個輸入模塊的視頻信號切換至任意一個輸出模塊。解決了目前多格式混合矩陣切換會黑屏和切換帶特效的局面，切換過程中實現快速無縫切換。
【專利說明】
一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于數據視頻圖像處理設備技術領域，具體是涉及一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統。
【背景技術】
[0002]在會議室等場所中，一般輸入的設備很多，如攝像頭了、DVD、VCR、實物展臺、臺式電腦和很多的筆記本信號等等，而用于顯示的終端很少，如投影機、等離子顯示器和大屏幕顯示等，需要將輸入設備的顯示內容在終端上顯示，多個輸入設備在同一終端如投影機進行顯示，并隨時切換顯示內容，這時就需要用到矩陣設備，可以把提供信號源的設備的任意一路的信號送到任意一路的顯示終端上，可以做到音頻和視頻同步或者不同步，隨君所欲，方便且節約成本。
[0003]視頻矩陣系統是指通過陣列切換的方法將m路視頻信號任意輸出至η路監看設備上的電子裝置，一般情況下矩陣的輸入大于輸出即m>n。有一些視頻矩陣也帶有音頻切換功能，能將視頻和音頻信號進行同步切換，這種矩陣也叫做音視頻矩陣。視頻矩陣就其實現方法來說有模擬矩陣和數字矩陣兩大類，視頻矩陣廣泛用于各類監控場合。
[0004]目前多格式視頻矩陣由于其接口豐富，實時傳輸，視頻圖像數字化等優點被廣泛應用于各工程領域。其信號切換方式主要有兩種，一種是黑場切換，信號在切換過程中會出現黑屏，藍屏等現象，信號顯示會中斷。另一種是無縫切換，信號在切換過程中圖像畫面無縫過度，不會出現黑屏，藍屏等現象，信號顯示不會中斷。其通過凍結一幀圖像畫面或產生一次淡入淡出等特效畫面來掩蓋黑屏，藍屏過程，其切換過程持續一到兩秒，過渡過程中人眼能明顯識別出來。而在實際應用過程中，用戶往往不希望看到這些多余的過渡現象出現。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，多種不同格式的視頻信號切換過程中實現超快速無縫切換，無縫過度速度快，解決了目前多格式混合矩陣切換會黑屏和切換帶特效的局面。
[0006]為達上述目的，本實用新型采取的技術方案如下:
[0007]提供一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，包括多個輸入模塊、多個輸出模塊和數字信號交換模塊，每個輸入模塊連接一個視頻信號的輸入端口，用于接收輸入端口的視頻信號，經處理后傳輸給數字信號交換模塊；
[0008]每個輸出模塊連接一個視頻信號的輸出端口，用于接收經數字信號交換模塊交換后的視頻信號，處理后經輸出端口傳輸給顯示終端；
[0009]數字信號交換模塊連接于多個輸入模塊和多個輸出模塊之間，控制由任意一個輸入模塊的視頻信號切換至任意一個輸出模塊。
[0010]其中，所述視頻信號包括有VGA格式、CVBS格式、YPbPr格式、S-Video格式、DVI格式、HDMI格式和SDI等格式。
[0011]以上所述技術方案的一個實施例中，所述輸入模塊包括信號采集單元、輸入處理單元和輸入編碼單元；
[0012]信號采集單元與視頻信號的輸入端口連接，接收輸入的視頻信號進行解碼，傳送至輸入處理單元；
[0013]輸入處理單元接收信號采集單元的視頻信號，對視頻信號的時鐘和分辨率進行處理，轉換為系統預設的統一值后，傳輸給輸入編碼單元；
[0014]輸入編碼單元對視頻信號進行編碼，轉成系統預設的統一格式，后傳輸給數字信號交換模塊。
[0015]以上所述技術方案的一個實施例中，所述輸出模塊包括輸出解碼單元、輸出處理單元和輸出編碼單元；
[0016]輸出解碼單元與數字信號交換模塊連接，接收視頻信號并進行解碼，傳輸給輸出處理單元進行處理;輸出處理單元用于將視頻信號的時鐘和分辨率轉換與顯示終端的設定需求值一致，同時還緩存上一次視頻信號的最后一幀圖像，待視頻信號穩定之后，將視頻信號傳輸給輸出編碼單元；
[0017]輸出編碼單元與輸出處理單元連接，用于對視頻信號進行編碼，轉成顯示終端能支持的視頻格式進行輸出。
[0018]以上所述技術方案的一個實施例中，其特征在于，所述信號采集單元包括數模轉換芯片。
[0019]以上所述技術方案的一個實施例中，其特征在于，所述輸出處理單元包括FPGA芯片和DDR內存芯片，FPGA芯片也可采用專用視頻處理芯片替換。
[0020]本實用新型的技術方案的技術效果在于，在視頻信號切換之前，輸入模塊進行視頻處理，進行了幀頻轉換，統一了所有輸入模塊的輸入視頻信號的時鐘、分辨率等因素，從而給后端輸出模塊處理節省了大量信號識別時間，達到快速切換的目的；輸出模塊利用視頻處理芯片對DDR內存進行讀寫操作，每個輸出模塊先緩存上一次視頻信號的最后一幀圖像，等到要切換的視頻信號穩定之后，再將其進行編碼輸出，起到了輸出信號不中斷，顯示不中斷的作用，進一步達到無縫快速切換的目的。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型的實施例的系統結構框圖。
[0022]圖2是實現本實用新型的實施例的工作流程原理圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖與具體實施例對本實用新型的技術方案做詳細的說明。
[0024]參照圖1所示，本實施例的視頻矩陣系統包括M個視頻信號的輸入模塊、一個MXN路的數字信號交換模塊，以及N個視頻信號的輸出模塊，該系統將任意一個輸入模塊的視頻信號切換到任意一個輸出模塊，在連接該輸出模塊的顯示終端上進行顯示輸出。
[0025]數字信號交換模塊的規模大小決定整套視頻矩陣系統的信號交換規模，規模越大其可同時輸出和輸出的視頻信號越多，連接M個輸入模塊和N個輸出模塊，控制任意輸入模塊的視頻信號切換至任意一個輸出模塊，其中M和N可以相同也可以不同，取決于數字信號交換模塊的規模大小。
[0026]每一個輸入模塊都是由信號采集單元、輸入處理單元和輸入編碼單元三部分組成，輸入模塊接收輸入端口的視頻信號，對視頻信號進行解碼后傳送至輸入處理單元;信號采集單元，是將外部輸入的各種格式的視頻信號通過解碼傳輸給輸入處理單元進行信號處理，視頻信號的格式包括有模擬VGA格式、CVBS格式、YPbPr格式、S-Video格式、數字DVI格式和各HDMI格式等，其中解碼是將視頻信號用特定方法轉換成電脈沖信號，以便進行處理。信號采集單元內可以采用各種視頻的ADC芯片，對信號進行解碼。
[0027]輸入處理單元是將解碼后的視頻信號的時鐘、分辨率等進行處理，轉換為系統預設的統一值，傳輸給輸入編碼單元;系統預設的統一值是指所有輸入模塊都要將視頻信號的時鐘、分辨率轉換為相同的值。輸出處理單元可以采用FPGA或各類視頻處理專用芯片(ASIC)0
[0028]輸入編碼單元對處理后的視頻信號進行編碼成系統預設的統一格式，后傳輸給數字信號交換模塊，該統一格式是數字信號交換模塊能識別的信號格式，以便所有輸入模塊的視頻信號在數字信號交換模塊中進行隨意的切換到任意的輸出模塊，不會因格式問題產生不能識別的情況，由于時鐘、分辨率和格式相同，切換也就更快。輸入編碼單元內可以采用HDMI，V-by-0ne或SDI等數字格式編碼芯片。
[0029]每一個輸出模塊都是由輸出解碼單元、輸出處理單元和輸出編碼單元三部分組成，接收經數字信號交換模塊交換后的視頻信號，處理后由輸出端口傳輸給顯示終端。
[0030]輸出解碼單元是將路由交換后的數字信號解碼并傳輸給輸出處理單元進行信號處理，解碼成輸出處理單元能識別的信號格式。輸出解碼單元內可以采用HDMI，V-by-0ne或SDI等數字格式解碼芯片。
[0031]輸出處理單元將輸出模塊中解碼后的視頻信號的時鐘和分辨率轉換與顯示終端的設定需求值一致，同時還緩存上一次視頻信視號的最后一幀圖像，待后一輸出視頻信號穩定之后，將后一視頻信號傳輸給輸出編碼單元，輸出處理單元可以采用FPGA或各類視頻處理專用芯片(ASIC)，主要由視頻處理芯片和DDR內存芯片構成，DDR內存芯片也可以集成在視頻處理芯片內部，主要完成視頻信號的幀頻轉換統一和緩存圖像信息的作用。
[0032]輸出編碼單元，是將處理過的視頻信號進行編碼，編碼成顯示終端能接收的各種視頻格式，包括模擬VGA格式、CVBS格式、YPbPr格式、S-Video格式、數字DVI格式和數子HDMI格式等等，最終傳輸到顯不終端進彳丁顯不。
[0033]本實施例中系統能在多種不同格式的視頻信號切換過程中實現超快速無縫切換，無縫過度速度快，人眼識別不到任何定幀和淡入淡出等特效過程，信號切換過程簡單快捷，解決了目前多格式混合矩陣切換會黑屏和切換帶特效的局面。
[0034]參照圖2所示，說明實現本實施例的系統的工作流程原理，并說明本實施例快速無縫切換的實現過程。
[0035]以兩路輸入信號和一路輸出為例，首先系統通過連接兩路輸入信號的輸入模塊的信號采集單元分別采集兩路輸入信號I和2，可以是不同格式的視頻信號分別給到輸入處理單元進行視頻處理。
[0036]兩路輸入信號分別經輸入處理單元進行幀頻轉換并統一時鐘、分頻率輸出，第I路和第2路的輸入信號分別再經輸入編碼單元進行編碼，編碼成數字信號交換芯片能識別的數字信號格式。
[0037]數字信號交換芯片默認輸出第I路輸入信號至輸出模塊中，當收到切換請求進行第2路輸入信號到輸出模塊的切換操作時。將第2路輸入信號的視頻信號傳輸給視頻信號的輸出模塊。
[0038]輸出解碼單元將數字信號交換芯片傳輸過來的數字信號進行解碼，解碼成輸出處理單元能識別的信號格式。
[0039]輸出處理單元在切換時要先緩存上一次第I路輸入信號的最后一幀圖像，等到要切換的第2路輸入信號穩定之后，再將第2路輸入信號進行編碼，編碼成用戶所需的各種視頻格式進行輸出顯示，這個過程能起到輸出信號不中斷，顯示不中斷的作用。這樣就能達到無縫切換的目的。
[0040]由上述切換過程可以看出，在信號切換之前進行視頻處理是實現快速無縫切換的關鍵，正因為輸入視頻處理進行了幀頻轉換，統一了所有輸入信號的時鐘，分辨率等因素，從而給后端輸出視頻處理節省了大量信號識別時間，這樣就達到了快速切換的目的。
【主權項】
1.一種多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，包括多個輸入模塊、多個輸出模塊和數字信號交換模塊，每個輸入模塊連接一個視頻信號的輸入端口，用于接收輸入端口的視頻信號，經處理后傳輸給數字信號交換模塊； 每個輸出模塊連接一個視頻信號的輸出端口，用于接收經數字信號交換模塊交換后的視頻信號，處理后經輸出端口傳輸給顯示終端； 數字信號交換模塊連接于多個輸入模塊和多個輸出模塊之間，控制由任意一個輸入模塊的視頻信號切換至任意一個輸出模塊。2.根據權利要求1所述的多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，其特征在于，所述視頻信號包括有VGA格式、CVBS格式、YPbPr格式、S-Video格式、DVI格式、HDMI格式和SDI格式。3.根據權利要求1或2所述的多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，其特征在于，所述輸入模塊包括信號采集單元、輸入處理單元和輸入編碼單元； 信號采集單元與視頻信號的輸入端口連接，接收輸入的視頻信號進行解碼，傳送至輸入處理單元； 輸入處理單元接收信號采集單元的視頻信號，對視頻信號的時鐘和分辨率進行處理，轉換為系統預設的統一值后，傳輸給輸入編碼單元； 輸入編碼單元對視頻信號進行編碼，轉成系統預設的統一格式，后傳輸給數字信號交換模塊。4.根據權利要求1或2所述的多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，其特征在于，所述輸出模塊包括輸出解碼單元、輸出處理單元和輸出編碼單元； 輸出解碼單元與數字信號交換模塊連接，接收視頻信號并進行解碼，傳輸給輸出處理單元進行處理;輸出處理單元用于將視頻信號的時鐘和分辨率轉換與顯示終端的設定需求值一致，同時還緩存上一次視頻信號的最后一幀圖像，待視頻信號穩定之后，將視頻信號傳輸給輸出編碼單元； 輸出編碼單元與輸出處理單元連接，用于對視頻信號進行編碼，轉成顯示終端能支持的視頻格式進行輸出。5.根據權利要求3所述的多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，其特征在于，所述信號采集單元包括數模轉換芯片。6.根據權利要求4所述的多格式視頻信號快速切換的視頻矩陣系統，其特征在于，所述輸出處理單元包括DDR內存芯片和FPGA芯片、或專用視頻處理芯片。
【文檔編號】H04N5/765GK205726099SQ201620405488
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】黎徽, 董勝軍
【申請人】深圳市漢普銳科技有限公司