一種多源視頻融合系統設計方法

石燕志+張鑫+張建

摘要：本文重點介紹了多源視頻融合系統的工作原理和通信過程，通過將不同制式的視頻源信號數字化，經過高壓縮視頻編碼器壓縮編碼，加載自主知識產權的優化H.264算法，最終輸出統一格式的視頻流信號，實現在低帶寬條件下的高質量視頻傳輸，有效的節省了帶寬，更適用于現有網絡環境中高質量圖像信號傳輸和海量存儲。

關鍵詞：多源；視頻融合；視頻編碼；窄帶寬

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

1 多源視頻融合系統工作原理介紹

本文提出的多源視頻融合系統主要分為兩塊設計板卡，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、網絡控制模塊、視頻采集系統、串口通信模塊及SD存儲卡。

在此系統中，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供電，系統工作原理如圖2所示。視頻采集系統將采集到的不同制式（CVBS、YC、PAL等）的視頻源信號數字化，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，加載自主知識產權的優化H.264算法，輸出統一格式的視頻流信號，之后將該視頻流經過網絡傳輸模塊傳輸給服務器終端，保障在窄帶寬的條件下實現圖像的實時高速傳輸。

2 多源視頻融合系統核心板功能模塊介紹

系統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介紹。

2.1 CPU控制模塊

作為整個系統中的核心部分，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，主要應用于高清視頻監控領域，可以實現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內核，支持低功耗模式。

2.2 閃存模塊

系統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單元為固態應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用的最佳解決方案，閃存模塊用于存儲系統程序、配置文件及常數。

2.3 DDR模塊

系統中的DDR模塊采用MT47H64M16HR-25E型號芯片，與傳統的單數據速率相比，DDR技術實現了一個時鐘周期內進行兩次讀/寫操作。在系統中，DDR模塊用于存儲壓縮編碼過程中的中間數據、緩存及各種變量。

3 多源視頻融合系統底板功能模塊介紹

系統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介紹。

3.1 視頻采集系統

視頻采集系統作為整個系統中的重要組成部分，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。內置4個30MSPS、10位ADC且帶可編程增益控制的通道，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。通過標準I2C接口控制色調，對比度，亮度，飽和度和銳度等諸多參數。

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，它含有三個降壓轉化器分別為CPU、外設、IO端口等提供電源支撐，高效穩定可靠。在本系統中，電源控制模塊為整個核心板和底板供電，保障系統的正常運行。

3.3 網絡控制模塊

網絡控制模塊采用LXT971A快速以太網PHY收發器，可直接支持100 Mbits/s和10 Mbits/s應用，主要完成系統與其他外接設備進行的網絡通信過程。

3.4 串口通信模塊

串口通信模塊主要完成系統調試功能，完成對整個系統可靠性和穩定性的測試。

3.5 SD存儲卡

SD存儲卡主要用于系統配置和軟件升級，最大支持64G內存。

4 結語

本文重點介紹了多源視頻融合系統的工作原理和通信過程，對其各個子功能模塊進行了詳細介紹，通過將不同制式的視頻源信號數字化，經過高壓縮視頻編碼器壓縮編碼，加載自主知識產權的優化H.264算法，最終輸出統一格式的視頻流信號，實現在低帶寬條件下的高質量視頻傳輸，有效的節省了帶寬，目前此系統已經應用在了社會圖像資源整合項目工程中，通過對系統搭建、部署、配置，多源視頻融合系統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