一種多源視頻融合系統(tǒng)設(shè)計方法

石燕志+張鑫+張建

摘要：本文重點介紹了多源視頻融合系統(tǒng)的工作原理和通信過程，通過將不同制式的視頻源信號數(shù)字化，經(jīng)過高壓縮視頻編碼器壓縮編碼，加載自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)化H.264算法，最終輸出統(tǒng)一格式的視頻流信號，實現(xiàn)在低帶寬條件下的高質(zhì)量視頻傳輸，有效的節(jié)省了帶寬，更適用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中高質(zhì)量圖像信號傳輸和海量存儲。

關(guān)鍵詞：多源；視頻融合；視頻編碼；窄帶寬

中圖分類號：TP391.41 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0166-02

1 多源視頻融合系統(tǒng)工作原理介紹

本文提出的多源視頻融合系統(tǒng)主要分為兩塊設(shè)計板卡，一塊是核心板，一塊是底板，如圖1所示。上層為核心板，主要由端口、CPU控制模塊、閃存控制模塊、DDR控制模塊組成；下層為底板，包含電源控制模塊、網(wǎng)絡(luò)控制模塊、視頻采集系統(tǒng)、串口通信模塊及SD存儲卡。

在此系統(tǒng)中，核心板和底板通過端口進行通信，電源控制模塊為整個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)工作原理如圖2所示。視頻采集系統(tǒng)將采集到的不同制式（CVBS、YC、PAL等）的視頻源信號數(shù)字化，通過端口傳輸給上層的核心板，核心板中的CPU控制模塊接收到信號后，對其進行壓縮編碼操作，加載自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)化H.264算法，輸出統(tǒng)一格式的視頻流信號，之后將該視頻流經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳輸給服務(wù)器終端，保障在窄帶寬的條件下實現(xiàn)圖像的實時高速傳輸。

2 多源視頻融合系統(tǒng)核心板功能模塊介紹

系統(tǒng)核心板各功能模塊通信過程框圖如圖3所示，下面分別對各個模塊進行詳細(xì)介紹。

2.1 CPU控制模塊

作為整個系統(tǒng)中的核心部分，CPU控制模塊的處理芯片采用DM368，它是TI公司研制的一款高清視頻編解碼芯片，主要應(yīng)用于高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域，可以實現(xiàn)1080P 30幀高清視頻的實時編碼壓縮和傳輸。其擁有3路獨立DAC支持模擬視頻輸出（NTSC/PAL），支持USB 2.0 OTG，擁有獨立的DSP音視頻編碼解碼器，432MHz ARM926EJ-S內(nèi)核，支持低功耗模式。

2.2 閃存模塊

系統(tǒng)中的閃存模塊由存儲空間為512M * 8 bits的SLC NAND flash存儲器組成，具有備用128M位的4G位NAND閃存，其NAND單元為固態(tài)應(yīng)用市場提供了最具成本效益的解決方案。作為大型非易失性存儲應(yīng)用的最佳解決方案，閃存模塊用于存儲系統(tǒng)程序、配置文件及常數(shù)。

2.3 DDR模塊

系統(tǒng)中的DDR模塊采用MT47H64M16HR-25E型號芯片，與傳統(tǒng)的單數(shù)據(jù)速率相比，DDR技術(shù)實現(xiàn)了一個時鐘周期內(nèi)進行兩次讀/寫操作。在系統(tǒng)中，DDR模塊用于存儲壓縮編碼過程中的中間數(shù)據(jù)、緩存及各種變量。

3 多源視頻融合系統(tǒng)底板功能模塊介紹

系統(tǒng)底板各功能模塊通信過程框圖如圖4所示，下面分別對各個模塊進行詳細(xì)介紹。

3.1 視頻采集系統(tǒng)

視頻采集系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)中的重要組成部分，采用TVP5146PFP視頻解碼器，使用簡易，超低功耗，封裝較小。其支持NTSC、PAL、YC、CVBS等視頻制式，適應(yīng)多種信號源連接的10個模擬視頻輸入端，具有用戶可編程視頻輸出格式。內(nèi)置4個30MSPS、10位ADC且?guī)Э删幊淘鲆婵刂频耐ǖ?，帶可編程的位置、極性和寬度控制的行、場同步輸出及場識別信號輸出。通過標(biāo)準(zhǔn)I2C接口控制色調(diào)，對比度，亮度，飽和度和銳度等諸多參數(shù)。

3.2 電源控制模塊

電源控制模塊主要由TI公司的TPS65023RSB高集成度多通道電源管理芯片作為主要控制部分，它含有三個降壓轉(zhuǎn)化器分別為CPU、外設(shè)、IO端口等提供電源支撐，高效穩(wěn)定可靠。在本系統(tǒng)中，電源控制模塊為整個核心板和底板供電，保障系統(tǒng)的正常運行。

3.3 網(wǎng)絡(luò)控制模塊

網(wǎng)絡(luò)控制模塊采用LXT971A快速以太網(wǎng)PHY收發(fā)器，可直接支持100 Mbits/s和10 Mbits/s應(yīng)用，主要完成系統(tǒng)與其他外接設(shè)備進行的網(wǎng)絡(luò)通信過程。

3.4 串口通信模塊

串口通信模塊主要完成系統(tǒng)調(diào)試功能，完成對整個系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的測試。

3.5 SD存儲卡

SD存儲卡主要用于系統(tǒng)配置和軟件升級，最大支持64G內(nèi)存。

4 結(jié)語

本文重點介紹了多源視頻融合系統(tǒng)的工作原理和通信過程，對其各個子功能模塊進行了詳細(xì)介紹，通過將不同制式的視頻源信號數(shù)字化，經(jīng)過高壓縮視頻編碼器壓縮編碼，加載自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)化H.264算法，最終輸出統(tǒng)一格式的視頻流信號，實現(xiàn)在低帶寬條件下的高質(zhì)量視頻傳輸，有效的節(jié)省了帶寬，目前此系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在了社會圖像資源整合項目工程中，通過對系統(tǒng)搭建、部署、配置，多源視頻融合系統(tǒng)可以保障在較低帶寬下對圖像資源進行高效傳輸和安全存儲。endprint