音视频解码器、解码上墙系统以及音视频监控系统

摘要

本发明公开了一种音视频解码器，用于对音视频监控系统中的一个或多个监控通道的数据进行解码，所述解码器为物理上独立的设备，包括网络数据传输模块、主控CPU模块和至少一个解码模块，每个解码模块对应一个或多个监控通道，其中：所述主控CPU模块，用于控制所述网络数据传输模块从网络获取音视频数据流，并将所述数据流提供给所述解码模块，并控制和管理解码模块的解码过程，并控制所述解码模块将解码后的数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置。对比于基于PC的解码，本发明无需第三方软件支持，其对立性和稳定性大大提高，很好的符合了监控系统中对解码上墙的需求。此外，本发明还提供一种解码上墙系统以及音视频监控系统。

说明书

技术领域

本发明涉及音视频监控技术领域，尤其涉及一种音视频解码器、解码上墙系统以及音视频监控系统。

背景技术

当前音视频监控技术已经发展到基于网络的数字音视频监控时代，构建的音视频监控系统往往是各种监控设备基于网络的有效组建，典型的一个音视频监控系统请参见图1。该系统由图像采集中心(前端)、图像存储处理中心(中端)和监控中心(后端)构成，其中，图像采集中心是由最上方的摄像机等设备构成的，用来采集现场图像；图像存储处理中心位于中间部分，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能；监控中心对前端的视频图像进行综合的控制和管理，其中有报警的管理，视频图像存储的管理，以及视频图像实时预览的管理。预览管理中包括一个重要的功能是解码上墙，所谓解码上墙指的是，将解码器解码后的图像，经过解码器的物理显示口显示到电视墙上。其中，解码上墙是由电视墙控制台，电视墙服务器和电视墙联合实现的功能，其中的电视墙是由多个电视(背投电视)单元拼接而成的一种超大屏幕电视墙体，可认为是一种影像、图文显示系统。本文要详细阐述的就是监控中心如何实现解码上墙的方案。

现有音视频监控系统中实现解码上墙的一种方案是基于PC和解码卡实现的，即解码卡类似于显卡，组装在PC机上，然后通过PC机来控制解码卡实现解码显示的功能。其主要的缺点是需要进行二次开发，即客户拿到解码卡后必须在PC机上编程来控制解码卡，才能实现解码的功能，对于能力比较弱的客户来说，这是一个巨大的挑战和困难。另外，基于PC自身不稳定的特点，这个解码系统是比较脆弱的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种音视频解码器、解码上墙系统以及音视频监控系统，以克服现有方案解码上墙存在的需二次开发且不稳定的问题。

为此，本发明实施例采用如下技术方案：

一种音视频解码器，用于对音视频监控系统中的一个或多个监控通道的数据进行解码，所述解码器为物理上独立的设备，包括网络数据传输模块、主控CPU模块和至少一个解码模块，每个解码模块对应一个或多个监控通道，其中：所述主控CPU模块，用于控制所述网络数据传输模块从网络获取音视频数据流，并将所述数据流提供给所述解码模块，并控制和管理解码模块的解码过程，并控制所述解码模块将解码后的数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置。

一种解码上墙系统，包括显示装置，还包括音视频解码器，用于对音视频监控系统中的一个或多个监控通道的数据进行解码，所述解码器为物理上独立的设备，包括网络数据传输模块、主控CPU模块和至少一个解码模块，每个解码模块对应一个或多个监控通道，其中：所述主控CPU模块，用于控制所述网络数据传输模块从网络获取音视频数据流，并将所述数据流提供给所述解码模块，并控制和管理解码模块的解码过程，并控制所述解码模块将解码后的数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置。

一种音视频监控系统，包括图像采集中心、图像存储处理中心和监控中心，所述监控中心包括解码上墙系统，该解码上墙系统包括显示装置还包括音视频解码器，音视频解码器用于对音视频监控系统中的一个或多个监控通道的数据进行解码，所述解码器为物理上独立的设备，包括网络数据传输模块、主控CPU模块和至少一个解码模块，每个解码模块对应一个或多个监控通道，其中：所述主控CPU模块，用于控制所述网络数据传输模块从网络获取音视频数据流，并将所述数据流提供给所述解码模块，并控制和管理解码模块的解码过程，并控制所述解码模块将解码后的数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置。

所述主控CPU模块包括：网口控制器，用于控制所述网络数据传输模块从网络获取音视频数据流，包括网络数据传输模块参数初始化以及传输协议的设置；PCI控制器，用于控制和管理解码模块的解码过程，包括解码模块参数初始化以及控制各解码模块顺序解码。

所述解码器还包括：存储模块，用于存储主控CPU模块内存数据以及存储主控CPU模块的升级软件程序；时钟同步模块，用于控制所述主控CPU模块时钟同步。

所述主控CPU模块采用ARM芯片实现，所述网络数据传输模块采用自适应网口芯片实现，所述解码模块采用DSP芯片实现。

所述采用DSP芯片实现的解码模块支持多编码格式、多分辨率、多路数据码流的解码或/和多种物理显示接口。

所述编码格式包括H.264或MPEG4。所述分辨率包括720P、CIF、2CIF、4CIF或QCIF。所述物理显示接口包括HDMI、VGA或BNC。

与基于PC和解码卡实现的现有方案相比，本发明具有以下优点：

(1)板卡+PC的解码服务器方式，要求客户根据板卡和厂商提供的SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)进行系统的二次开发，开发后客户才能使用，客户拿到板卡是不能直接用来解码上墙的。相比较而言，嵌入式的解码器，其硬件和软件已经融为一体，客户拿到设备后，可以直接用来解码上墙，不需要客户进行二次开发。

(2)板卡+PC的解码服务器方式，由于PC机本身操作系统的不稳定性，导致客户需要经常对该解码服务器进行重启，以恢复正常解码。而嵌入式解码器其硬件是专门选择的，操作系统是专用的嵌入式操作系统(比如Linux或者vxWorks)，其软件功能开发完全是基于解码功能的，硬件和软件的结合是非常紧密和谐的。通常，嵌入式设备可以连续工作几个月都不需要客户的任何干预。

附图说明

图1为现有技术音视频监控系统示意图；

图2为本发明音视频解码器结构示意图；

图3为本发明实施例音视频解码器结构示意图；

图4为本发明实施例音视频解码器工作交互示意图；

图5为本发明实施例音视频解码器工作流程图；

图6为本发明实施例音视频解码器取流过程示意图；

图7为本发明实施例音视频解码器取流过程流程图；

图8为本发明实施例音视频解码器解码过程示意图；

图9为本发明实施例音视频解码器解码过程流程图；

图10为本发明实施例音视频解码器显示过程示意图；

图11为本发明实施例音视频解码器显示过程流程图。

具体实施方式

与现有方案不同，本发明提供了一种嵌入式音视频解码器，通过该解码器，即可实现解码操作，而无需依附与计算机，无需用户二次开发，使用非常简便，且稳定性更强。

参见图2，为本发明提供的音视频解码器结构示意图，该解码器至少包括网络数据传输模块201、主控CPU模块202和至少一个解码模块203，其中，根据解码模块203处理能力的不同，每个解码模块203对应一个或多个监控通道。优选地，该解码器还包括存储模块204和时钟同步模块205。各个模块功能介绍如下：

网络数据传输模块201可通过10M/100M/1000M自适应UTP(Unshielded Twisted Pair，非屏蔽双绞线)芯片实现，用于与网络侧进行数据通信，主要包括获取音视频监控系统各个监控通道获取到的数据，并提供给主控CPU模块202。

主控CPU模块202是解码器核心模块，可通过ARM(Advanced RISCMachines)芯片实现，用于控制和管理整个解码器的工作，包括控制和管理网络数据传输模块201、解码模块203、存储模块204和时钟同步模块205。其中，对于网络数据传输模块201，主控CPU模块202通过其网口控制器2021进行控制和管理，包括控制网络数据传输模块201从网络获取音视频数据流，以及网络数据传输模块201参数初始化以及传输协议的设置，传输协议包括TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)/UDP(User DatagramProtocol，用户数据报协议)/多播连接等。对于解码模块203，主控CPU模块202通过其PCI控制器2022进行控制和管理，包括各解码模块203参数初始化，以及将数据流提供给所述解码模块203，并控制各解码模块203顺序解码，并控制解码模块203将解码后的数据通过自身的物理显示接口2031提供给外部的显示装置。

解码模块203可采用DSP(数字信号处理，Digital Signal Processing)芯片实现，可支持多编码格式、多分辨率、多路数据码流的解码和多种物理显示接口，其中，支持的多编码格式包括H.264和MPEG4(Moving PicturesExperts Group4，动态图像专家组4)，支持的多分辨率包括720P、CIF(Common Intermediate Format，常用视频标准化格式)和QCIF(QuarterCIF)、2CIF、4CIF(D1)等，支持的多物理显示接口包括HDMI(High DefinitionMultimedia Interface，高清晰多媒体接口)、VGA(Video Graphics Array，显示绘图阵列)和BNC(同轴电缆卡环形接口)等。

存储模块204具体又可以包括SDRAM(Synchronous Dynamic RandomAccess Memory，同步动态随机存取存储器)和FLASH(闪存)，分别用于作为内存以及存储主控CPU模块202的升级软件程序。时钟模块205用于控制主控CPU模块202的时钟同步。

与基于PC和解码卡实现的现有方案相比，本发明具有以下优点：

(1)板卡+PC的解码服务器方式，要求客户根据板卡和厂商提供的SDK进行系统的二次开发，开发后客户才能使用，客户拿到板卡是不能直接用来解码上墙的。相比较而言，嵌入式的解码器，其硬件和软件已经融为一体，客户拿到设备后，可以直接用来解码上墙，不需要客户进行二次开发。

(2)板卡+PC的解码服务器方式，由于PC机本身操作系统的不稳定性，导致客户需要经常对该解码服务器进行重启，以恢复正常解码。而嵌入式解码器其硬件是专门选择的，操作系统是专用的嵌入式操作系统(比如Linux或者vxWorks)，其软件功能开发完全是基于解码功能的，硬件和软件的结合是非常紧密和谐的。通常，嵌入式设备可以连续工作几个月都不需要客户的任何干预。

下面结合附图以一个具体实施例对本发明进行详细介绍。

参见图3，为本发明实施例中解码器的内部结构示意图，其中，主控CPU采用ARM芯片实现，通过网络控制器从连接的自适应UTP芯片获取网络数据，通过PCI(Peripheral Component Interconnect，外设组件互连标准)控制器连接一个或多个实现解码功能的DSP芯片，通过SDRAM控制器连接外部的SDRAM和FLASH，通过IIC控制器连接时钟芯片。

参见图4，为本发明实施例中音视频解码器工作交互示意图，由图4可知，DVR(Digital Video Recorder，数字硬盘录像机)、DVS(Digital Video Sever，数字视频编码器)、IPC(IP Camera，网络摄像机)、流媒体服务器和监控平台都是编码数据的来源之处，也是一个监控系统中需要进行解码显示上墙的对象。解码器就是实现解码显示上墙的装置，其物理显示接口可以接各种HDMI接口显示器、VGA接口显示器或者监视器。各种监控设备全部通过网络连接。解码器的主要作用是负责以各种传输方式从前端编码设备进行取流，然后把取到的编码数据送入DSP芯片进行解码，DSP芯片解码后的数据输出到HDMI、VGA或者BNC物理接口，连接在这些物理接口上的显示器或监视器显示解码后的视音频画面。

从系统结构图分析，参见图5(音视频解码器工作流程图)，解码器的工作过程抽象为以下三个过程：

①.取流过程：与前端编码器建立连接，进行编码数据的取得；

②.解码过程：取得编码数据后，送入解码缓冲区，通知DSP芯片解码，准备好解码资源；

③.显示过程：把解码资源在显示通道上进行显示。

下面，对每个子过程进行详细的原理分析和逻辑实现说明。

一、取流过程

参见图6，为本发明实施例音视频解码器取流过程示意图。取流过程由每个取流任务负责，其主要工作是与前端编码设备取得连接，然后进行编码数据的接收，并在数据接收后通知DSP芯片取流解码。

在使用解码器进行解码时，首先需要对解码器进行解码参数的配置，其中包括解码取流方式的配置、前端设备的信息、解码通道和显示通道关联的信息，使解码器进入正常工作状态。

参见图7，为本发明实施例音视频解码器取流过程流程图，包括：

701：取流任务启动，进行取流任务的参数初始化工作。

702：取流过程任务侦测该解码通道是否需要取流。如果是，则进入步骤703；如果否，等待1秒后执行702继续检测。

703：进行该解码通道配置参数的获取，初始化该解码通道的参数，为取流做好准备。

704：根据客户配置的取流方式进行区分，以进入不同的取流传输模式，具体有TCP连接、UDP连接、多播连接3中传输模式。

705.1：如果是TCP连接模式，则根据配置参数与前端编码设备建立TCP连接。

705.2：根据设备的交互协议登录设备。

705.3：向设备发送TCP实时预览的请求命令。如果设备允许，则进入708，如果设备不允许，则回到702。

706.1：如果是UDP连接模式，则根据配置参数与前端编码设备建立TCP连接。

706.2：根据设备的交互协议登录设备。

706.3：绑定UDP传输端口号，向设备发送UDP实时预览的请求命令。如果设备允许，则进入708，如果设备不允许，则回到702。

707.1：如果是多播连接模式，则根据配置参数与前端编码设备建立TCP连接。

707.2：根据设备的交互协议登录设备。

707.3：加入多播组，向设备发送多播实时预览的请求命令。如果设备允许，则进入708，如果设备不允许，则回到702。

708：设置解码通道开始解码。

709：检查是否有需要关闭解码连接；若是，则执行710、711，停止该连接，停止解码通道解码，回到702；如果没有，则进入712。

710：关闭解码连接。

711：设置解码通道停止解码。

712：检查网络连接是否正常。如果是，则进入713；如果不是，则执行710-711，停止该连接，停止解码通道解码，则回到702。

713：接收网络传输的数据到接收缓冲区。

714：在接收完数据后，通知解码任务进行取流解码，并等待其完成。

715：解码任务通知取流任务解码完毕，取流任务回到709继续取流。

二、解码过程

参见图8，为本发明实施例音视频解码器解码过程示意图。解码过程由每个解码任务负责，其主要工作是从相应的接收缓冲区中取得编码数据，然后拷入ARM芯片和DSP芯片的共享缓冲区，让DSP芯片进行解码。

参见图9，为本发明实施例音视频解码器解码过程流程图，包括：

901：任务开始，进行解码通道的参数初始化工作。

902：等待相应的取流任务通知是否开始解码；如果是，进入903；如果否，则等待1秒后继续等待。

903：判断相应的接收缓冲区是否有数据；如果是，进入904；如果否，则退回到902；

904：判断相应的共享缓冲区是否有空闲空间；如果是，进入905；如果否，则退回到902；

905：从相应的接收缓冲区拷贝数据到共享缓冲区；

906：数据拷贝完毕，通知相应的取流任务继续取流。

三、显示过程

参见图10，为本发明实施例音视频解码器显示过程示意图。显示过程由每个显示任务负责，其主要工作是关联解码通道到某个显示通道进行显示，并进行一些显示操作的控制实现。

参见图11，为本发明实施例音视频解码器显示过程流程图，包括：

1101：显示任务启动，进行显示通道的参数初始化工作。

1102：判断显示通道配置或者控制是否改变。如果是，进入1103；如果否，等待1秒后继续检测。

1103：更新显示通道配置。

1104：使用新的配置关联解码通道。

1105：当前显示通道的状态是否为开启状态。如果是，进入1106；如果否，进入1107.

1106：打开显示通道，并设置显示通道状态为显示；然后退回到1102。

1107：判断是否开启显示。如果是，进入1108；如果不是，进入1109.

1108：改变显示通道显示，具体动作为关闭当前显示通道的显示，并开启最新配置的显示通道显示，然后退回到1102。

1109：设置显示通道状态为关闭，然后退回到1102。

可见，本发明将解码器的工作原理划分为取流过程、解码过程、显示过程三个相对独立的过程，以比较清晰的过程化逻辑指导系统的设计实现。

本发明提供了监控系统中多路监控通道、多种编码格式、多种编码分辨率的解码器，并提供了多种物理显示接口，以适应不同的监控系统，体现了装置比较好的灵活性。同时，作为一款嵌入式设备，对比于基于PC的解码，无需第三方软件支持，其对立性和稳定性大大提高，很好了符合了监控系统中对解码上墙的需求。

除了上述解码器，本发明还提供一种解码上墙系统以及音视频监控系统，其与现有方案的主要区别在于采用了本发明提供的嵌入式音视频解码器，有关内容不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。