[发明专利]一种高清光端机和多媒体视频数字信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光传输设备，特别涉及一种通过光纤进行远程多媒体视频数字信号传输的高清光端机以及用于该高清光端机上的多媒体视频数字信号处理方法。

背景技术

当前，高清视频已经越来越多的应用到安防监控领域，同标清视频相比，高清视频在画面质量与色彩还原方面有明显的优势。高清光端机采用非压缩等技术，实现数字高清视频、音频、数据等业务的传输。高清光端机可以将计算机、高清摄像机、蓝光播放器等各种高清视频信号源输出设备的各种分辨率的HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）/DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）高清数字信号、立体声音频、RS422/RS485/RS232（电子工业协会制定的通讯接口）数据等业务通过光纤传输至对端，突破了高清视频信号用电缆传输衰减大、距离短的缺点，大大提高了高清视频的传输距离和使用范围，使得高清视频的广域传播、发布和共享成为可能。

当前高清光端机采用的实现方案主要有以下两种：

1、CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，粗波分复用器）方案。从原理上讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。该方案将HDMI/DVI视频的四组串行数据分别输入到不同波长的光纤中，然后将四种光纤波分复用到一根光纤进行传输，接收端分解出不同波长信号后还原出HDMI/DVI视频的四组串行数据，完成传输。

2、FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）方案/SERDES（并串行与串并行转换器）方案。该方案首先发送机使用HDMI/DVI解码芯片或者HDMI/DVI解码模块对HDMI/DVI串行数据进行解码，得到视频的行同步信号、场同步信号、数据有效指示信号以及图像数据等视频信息，然后使用FPGA内部的serdes模块或者专用的SERDES芯片将这些信息统一进行并串转换生成串行数据并通过光纤发送给接收机；接收机将接收的串行数据进行串并转换处理得到视频的行同步信号、场同步信号、数据有效指示信号以及图像数据等视频信息，最后将得到的视频信息发送给HDMI/DVI接口编码芯片或者HDMI/DVI编码模块进行编码。

对于CWDM方案来说，使用此技术可以最大限度的还原视频信息，但所使用的波分复用器件价格较贵，对产品成本影响较大，并且此技术无法实现在必要的时候对图像进行进一步处理，也无法添加额外的音频数据等业务，如要添加则需要另外增加一个波长的光纤，提高产品成本。

与CWDM方案相比，使用FPGA方案/SERDES方案可以对解码后得到的视频数据进行必要的处理，但由于FPGA内部的serdes模块和SERDES芯片都有带宽限制即传输带宽有最低和最高限制，并且serdes模块和SERDES芯片只能选择一种传输带宽范围进行工作，传输带宽范围不能够实时动态调整，而较高分辨率和较低分辨率的图像的传输带宽范围不同，因此较高分辨率和较低分辨率的图像便无法实现兼容传输，限制了产品的应用范围。

例如LATTICE公司的ECP3芯片中的serdes模块有六种数据传输带宽范围可供选择：LOWLOW（低低）、LOW（低）、MEDLOW（中低）、MED（中）、MEDHIGH（中高）、HIGH（高）。对应的传输带宽分别为：150Mbps≤LOWLOW≤230Mbps、230Mbps＜LOW≤450Mbps、450Mbps＜MEDLOW≤0.9Gbps、0.9Gbps＜MED≤1.8Gbps、1.8Gbps＜MEDHIGH≤2.55Gbps、2.55Gbps＜HIGH≤3.2Gbps。分辨率为1024×76860Hz的图像占用的传输带宽约为65Mbps×20=1.3Gbps，属于MED范围，全高清分辨率1920×108060Hz的图像占用的传输带宽约为148.5Mbps×20=2.97Gbps，属于HIGH范围，而serdes模块只能选择一种传输带宽范围进行工作，传输带宽范围不能够实时动态调整，若采用HIGH范围传输全高清分辨率1920×108060Hz的图像，便不能同样采用HIGH范围传输分辨率为1024×76860Hz的图像，在serdes模块设置的同一数据传输带宽范围内，不能实现1920×108060Hz和1024×76860Hz两种分辨率图像的兼容传输，因此限制了产品的应用范围。

发明内容