[發明專利]一種具有內部切換功能的高標清視音頻IO卡

有效

• 申請號: 200910309849.6
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN101706675A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 姚威;鄧偉;王雨;陳亞東;劉強;孔鑫;劉昌鑫;齊曉軒;金廷滿;許春鳳
• 申請（專利權）人: 北京中科大洋科技發展股份有限公司
• 主分類號: G06F3/00
• 分類號: G06F3/00;H04N5/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 孫福春;李桂玲

1.一種具有內部切換功能的高標清視音頻IO卡，其特征在于，包括：多個視音頻輸入端口和多個視音頻輸出端口，每個輸入端口或輸出端口都包括SDI、HDMI、模擬視頻、AES/EBU音頻和模擬音頻的信號類型端口，所述的多個視音頻輸入端口中的每個SDI輸入端口與各自的SDI輸入信號接口轉換芯片連接、每個HDMI輸入端口與各自的HDMI視音頻信號接收芯片連接、每個模擬視頻輸入端口與各自的模擬視頻信號接收芯片連接，所述的多個視音頻輸出端口中的每個SDI輸出端口與各自的SDI輸出驅動芯片連接、每個HDMI輸出端口與各自的HDMI視音頻信號發生芯片連接、每個模擬視頻輸出端口與各自的模擬視頻信號發生芯片連接，所述的多個視音頻輸入端口和多個視音頻輸出端口中的所有AES/EBU音頻端口都與AES/EBU音頻信號接收發送芯片連接，所述的多個視音頻輸入端口的所有模擬音頻輸入端口都與多路模擬音頻信號接收芯片連接、所述的多個視音頻輸出端口的所有模擬音頻輸出端口都與多路模擬音頻信號發生芯片連接，所述的各個SDI輸入信號接口轉換芯片、HDMI視音頻信號接收芯片、模擬視頻信號接收芯片和SDI輸出驅動芯片、HDMI視音頻信號發生芯片、模擬視頻信號發生芯片以及AES/EBU音頻信號接收發送芯片、多路模擬音頻信號接收芯片、多路模擬音頻信號發生芯片與現場可編程邏輯芯片連接，所述的現場可編程邏輯芯片與內存芯片、時鐘芯片、外鎖相芯片、板卡信息存儲芯片、板卡供電芯片、計算機總線接口連接；

所述的現場可編程邏輯芯片：是IO卡上的核心處理單元，用于外部視音頻信號的制式識別、制式編碼、音頻嵌入、音頻解嵌、視音頻的處理、視音頻的緩沖區管理、計算機總線接口管理、控制命令解析等功能實現；所述的視音頻的處理包括：視頻縮放、視頻混疊、視頻切換；

所述的計算機總線接口，用于從驅動軟件向IO卡硬件傳送數據的總線發送鏈路和從IO卡硬件向IO卡軟件傳送數據的總線接收鏈路；

所述的內存芯片，用于外部視音頻信號與軟件采集播出視音頻數據交互的緩沖區；

所述的時鐘芯片，用于IO卡運行需要的時鐘；

所述的外鎖相芯片，用于使IO卡硬件工作在鎖項外部輸入信號的模式；

所述的SDI輸入信號接口轉換芯片：是SDI輸入信號進入現場可編程邏輯芯片的橋梁；

所述的SDI輸出驅動芯片：用于將現場可編程邏輯芯片輸出的視音頻信號轉換為符合外部設備標準的SDI信號；

所述的AES/EBU音頻信號接收發送芯片：是AES/EBU音頻輸入輸出信號進出現場可編程邏輯芯片的橋梁；

所述的模擬視頻信號發生芯片：用于將現場可編程邏輯芯片輸出的視頻數據流轉換為模擬視頻信號，通過模擬視頻信號輸出端口輸出；

所述的模擬視頻信號接收芯片：用于將模擬視頻信號輸入端口輸入的模擬視頻信號轉換為視頻數據流進入現場可編程邏輯芯片；

所述的HDMI視音頻信號發生芯片：用于將現場可編程邏輯芯片輸出的視音頻數據流轉換為HDMI視頻信號，通過HDMI信號輸出端口輸出；

所述的HDMI視音頻信號接收芯片：用于將HDMI信號輸入端口輸入的HDMI視音頻信號轉換為視音頻數據流進入現場可編程邏輯芯片；

所述的多路模擬音頻信號發生芯片：用于將現場可編程邏輯芯片輸出的多路音頻數據流轉換為多路模擬音頻信號，通過模擬音頻信號輸出端口輸出；

所述的多路模擬音頻信號接收芯片：用于將模擬音頻信號輸入端口輸入的多路模擬音頻信號轉換為多路音頻數據流進入現場可編程邏輯芯片；

所述的板卡信息存儲芯片：用于存儲板卡的基本信息；

所述的板卡供電芯片，用于IO卡的供電。

2.一種使用權利要求1所述IO卡的高標清視音頻的切換方法，所述的IO卡各芯片與驅動軟件共同組成的系統中包括：多個播出數據端口單元，所述的多個播出數據端口單元與總線發送鏈路連接，所述的總線發送鏈路與緩沖Buffer連接，所述的緩沖Buffer與中央處理裝置連接；所述的緩沖Buffer與多個視音頻制式編碼與音頻嵌入單元連接，所述的各個視音頻制式編碼與音頻嵌入單元與各自的信號發送單元連接，所述的多個信號發送單元與多個信號輸出端口單元連接；多個信號輸入端口單元，所述的多個信號輸入端口單元與各自的信號接收單元連接，各個信號接收單元與各自的視頻音頻分離單元和視頻制式識別單元連接，所述視頻制式識別單元與視頻音頻分離單元連接，所述視頻音頻分離單元與所述的緩沖Buffer連接，所述的緩沖Buffer與總線接收鏈路連接，所述的總線接收鏈路與多個采集數據端口單元連接；所述的各個播出數據端口單元、總線發送鏈路、緩沖Buffer、中央處理裝置、各個視音頻制式編碼與音頻嵌入單元、各個信號發送單元、各個信號輸出端口單元、各個信號輸入端口單元、各個信號接收單元、各個視頻音頻分離單元、各個視頻制式識別單元、總線接收鏈路、采集數據端口單元與控制邏輯解析單元連接，所述的中央處理裝置中設置了多個視頻縮放器、混疊器交換矩陣、多個混疊器、主交換矩陣；其特征在于所述方法的步驟如下：

控制邏輯解析的步驟：用于接收應用軟件傳送來的控制命令并解析，對信號輸入輸出端口進行配置，對視音頻制式編碼與音頻嵌入電路進行配置，對緩沖器的隊列機制進行控制，對中央處理單元的運行模式進行設置；接收信號接收單元、視頻制式識別單元、信號發送單元的狀態信息，接收緩沖器的隊列狀態信息，接收中央處理裝置的狀態信息，接收總線發送鏈路與總線接收鏈路的狀態信息，傳送回應用軟件，本步驟完成后進入“進入緩沖Buffer的步驟”；

以下三個步驟按先后順序與“控制邏輯解析的步驟”平行進行：

接收外部視音頻信號的步驟：用于接收外部設備連接到視音頻IO卡上的物理電信號，并將這些物理電信號轉換為視音頻數據流；

信號制式識別的步驟：對接收外部視音頻信號步驟中所接收的視音頻數據流中的視頻數據流進行解析，識別該視頻數據流所描述的廣播電視行業標準規定的視頻制式；

視頻和音頻信號分離的步驟：用于從SDI或HDMI信號輸入端口接收到的視音頻數據流中分離出音頻數據，在此步驟中隨后根據控制邏輯解析步驟所確定選擇的視頻信號端口類型和音頻信號端口類型選擇需要處理的視頻數據流、音頻數據流或視音頻數據流，本步驟完成后進入“進入緩沖Buffer的步驟”；

以下兩個步驟按先后順序與“控制邏輯解析的步驟”平行進行：

接收應用軟件播出視音頻的步驟：用于通過播出數據端口接收應用軟件播出的視音頻數據流，并存儲在驅動軟件中的對應端口隊列中；

視音頻數據通過總線發送鏈路傳輸的步驟：用于存儲在驅動軟件的端口隊列中的視音頻數據流通過總線發送鏈路傳送到板卡硬件中的緩沖Buffer，本步驟完成后進入“進入緩沖Buffer的步驟”；

進入緩沖Buffer的步驟：用于在緩沖Buffer內對應于每個數據端口和每個信號端口，都建立相應的緩沖隊列，將來源于信號輸入端口的視音頻數據流與來源于播出數據端口的視音頻數據流存儲在各自對應的緩沖隊列中；

中央處理裝置進行處理的步驟：用于中央處理裝置從緩沖Buffer的信號輸入數據隊列和播出數據隊列中取出相應的視音頻數據流，在中央處理裝置中對各數據流進行單獨的視頻縮放處理、視頻混疊處理、視頻切換處理，以及視頻縮放處理、視頻混疊處理、視頻切換處理的混合處理；并將處理結果傳送回緩沖Buffer中對應于信號輸出端口的隊列或者對應于采集數據端口的隊列；

視音頻制式編碼與音頻嵌入到視頻數據流中的步驟：用于從緩沖Buffer對應于信號輸出端口的隊列中取出經中央處理裝置處理過的視音頻數據流，編碼生成廣播電視視頻標準規定的視音頻數據流，同時使用音頻嵌入技術將音頻數據流合并到視頻數據流中；

發送視音頻信號的步驟：用于將編碼后的視音頻數據流轉換為符合設備間交互標準的物理電信號并傳送到信號輸出端口；

以下兩步驟按先后順序與“視音頻制式編碼與音頻嵌入到視頻數據流中的步驟”、“發送視音頻信號的步驟”平行運行：

視音頻數據通過總線接收鏈路傳輸的步驟：用于從緩沖Buffer對應于采集數據端口的隊列中取出經中央處理單元處理過的視音頻數據流，通過總線的接收鏈路傳送到驅動軟件的對應采集數據端口的隊列中；

應用軟件接收采集視音頻數據的步驟：用于應用軟件通過采集數據端口取出存儲在驅動軟件的對應采集數據端口的隊列中的視音頻數據流。