[發明專利]一種基于FPGA的便攜式HDMI視頻采集設備和方法

有效

• 申請號: 201710055855.8
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106791547B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 馬飛
• 申請（專利權）人: 南京美樂威電子科技有限公司
• 主分類號: H04N5/765
• 分類號: H04N5/765;H04N5/268
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

本發明涉及一種基于FPGA的便攜式HDMI視頻采集設備和方法，本發明所述設備包括HDMI輸入接口連接器、HDMI輸出接口連接器、FPGA芯片、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器；HDMI輸入接口連接器、HDMI輸出接口連接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器分別與FPGA芯片連接；FPGA芯片接收HDMI輸入接口連接器發送的HDMI?TMDS信號，進行信號分配和信號分離，分別輸出至HDMI輸出接口連接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器。本發明的設備和方法，全部HDMI視頻采集核心功能均通過FPGA實現，實現HDMI視頻采集核心功能的單芯片化，后期可以通過軟件進行系統升級，系統整合程度高、功耗低、成本低。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，具體涉及一種基于FPGA的便攜式HDMI視頻采集設備和方法。

背景技術

隨著科技的發展，HDMI接口技術在高清多媒體領域中已經得到了越來越廣泛的應用。現有HDMI視頻采集技術一般采用如圖1所示的硬件架構，采用HDMI?RX芯片對輸入的HDMI芯片進行解碼，解碼后的視頻數據通過并行的總線傳輸至FPGA，音頻數據通過I2S總線傳輸至FPGA；采用HDMI?TX芯片對HDMI信號進行編碼，FPGA將HDMI?RX芯片發送的視頻數據和音頻數據傳輸至TX對應接口。采用這樣的硬件架構存在很多的缺陷，1.HDMI?RX/TX芯片功耗較大；2.RX/TX芯片和FPGA間物理連線很多，對于12bit色彩深度的HDMI信號，發送和接收各需要36根視頻數據線，且另需時鐘線、同步線，并且視頻總線工作在較高的頻率，導致功耗大，板上串擾大，信號完整性較差；3.FPGA?I/O資源有限，過多的I/O占用將需要使用較大封裝的FPGA芯片，導致產品體積加大，無法順應目前電子設備小型化、便攜化的發展路徑；4.如果減少視頻數據線位寬，將導致畫面像素精度降低，畫面可能出現過渡色失真問題。

另外，對于游戲用戶，在使用HDMI視頻采集設備時，需要通過耳機聽到游戲聲音，同時還要對音頻進行錄制和直播，如圖2所示，對于現有技術的HDMI視頻采集設備，還需另外連接音頻分離器對HDMI中的音頻進行分離，又增加了整體系統設備的成本，且不易攜帶。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于FPGA的便攜式HDMI視頻采集設備和方法，可實現HDMI視頻采集核心功能的單芯片化，降低系統整體成本及功耗。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于FPGA的便攜式HDMI視頻采集設備，包括HDMI輸入接口連接器、HDMI輸出接口連接器、FPGA芯片、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器；

HDMI輸入接口連接器、HDMI輸出接口連接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器分別與FPGA芯片連接；

FPGA芯片接收HDMI輸入接口連接器發送的HDMI?TMDS信號，進行信號分配和信號分離：接收的HDMI?TMDS信號經HDMI解碼分離后，復制分配為兩路進行處理，第一路HDMI數據包括音頻數據、視頻數據和輔助數據，經HDMI編碼后作為環路輸出數據輸出至HDMI輸出接口連接器；第二路HDMI數據中包括視頻數據和兩路音頻數據，分別輸出至USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音頻解編碼器；

所述USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片通過USB/PCIe2Thunderbolt接口連接器連接至采集計算機，所述音頻解編碼器通過耳機接口連接器連接至耳機。

作為本發明的進一步優選，所述FPGA芯片包括HDMI?RX?IP核模塊、HDMI?TX?IP核模塊、USB/PCIe接口模塊、音頻接口模塊、視頻處理模塊、第一音頻處理模塊和第二音頻處理模塊；