专利名称：一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器的制作方法
技术领域：
本专利涉及一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，它是一种将多媒体和电视信号解调成普通的模拟信号后处理成数字信号，然后进行压缩、存储和网络传输的嵌入式网络流媒体服务器。适用于新型的家庭网络数字娱乐和在局域网和广域网上的实时视频监控、视频会议、远程医疗远程教育等领域。
二、技术背景目前电视按信号传输可以分为模拟电视和数字电视两大类。
模拟电视是电视的视音频模拟信号加载在高频的电磁波上，通过铜轴电缆传输到各个家庭的电视机，电视机内置对高频电磁波的解调器，该解调器将模拟的音视频信号解调出来输入到电视机显示屏幕上。
数字电视是把压缩的数字信号(MPEG2)加载在电磁波上，通过铜轴电缆传输到各个家庭，然后通过数字机顶盒，其原理是将数字信号解调出来，然后将数字信号解压缩成模拟信号，再在电视上显示出来。
此外还可以通过电视卡直接在电脑上显示，其工作原理是通过一个解调器将铜轴电缆上的高频电磁信号解调成模拟的视音频信号，然后将该模拟信号转换成数字信号传输到电脑上显示出来，反过来电脑可以控制解调器，从而实现调台的功能。电脑也可以通过软件来实现压缩等传输到网络，从而实现网络的多媒体功能。但是由于软件压缩效率以及电脑的安全和稳定性不高，加上功耗大的原因，而用嵌入式系统则可以弥补以上缺陷。
现在流行的网络IP电视(IPTV)是把原始的电视信号数据通过编码转化成适合网络传输的数据形式，然后通过互联网传送解码变成终端(电脑或是电视)能够接受的信号播放。
流媒体服务器主要有两种实现方式基于主机/PC平台的流媒体服务器和嵌入式流媒体服务器，基于主机/PC平台的流媒体服务器的视频压缩主要由流媒体服务器软件完成，凭借CPU强大的计算能力，流媒体服务器软件可获得非常高的视频压缩率和强大的视频编辑功能(视频剪辑、视频合成等)。但基于主机/PC平台的流媒体服务器的缺点是只能用于室内，容易受网络病毒攻击，因此基于主机/PC平台的服务器需要专人管理，主要用于电台、交互式电视、网站等领域。
嵌入式流媒体服务器的视频压缩主要由高速DSP芯片或嵌入式微处理器完成，其优点在于体积小、功耗低、不会受到病毒攻击、可靠性高，可用于各种恶劣环境，可实现无人值守，尤其适合野外使用。目前嵌入式流媒体服务器主要用于视频监控、可视电话等。
嵌入式流媒体服务器采用MPEG-4压缩视频信号，MPEG-4是为移动通信设备在Internet上实时传输视频信号而制定的低速率、高压缩比的视频编码标准，MPEG-4采用帧间压缩，仅存储连续帧之间有差别的地方，可达到较大的压缩比。MPEG-4采用面向对象的压缩方式，不同于MPEG-1和MPEG-2，MPEG-4并不是简单地将图像分解成各个成像块来压缩，而是先将图像中的对象(如人、物)和背景分离出来，针对不同的对象分别进行帧内和帧间编码，同时允许对不同对象灵活分配码率，对重要信息分配较多字节的编码，次要的信息分配较少字节的编码，因此可在实现高压缩比的同时，获得较小的失真。
发明内容
(1)发明目的本发明的目的是提供一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，电脑、PDA或手机通过网络访问该流服务器可以收看电视节目，DVD录像以及实时的监控信息。该服务器可以具有IPTV机顶盒的功能，通过访问网络上的其他服务器或者本服务器上的硬盘或者外接移动硬盘上的多媒体内容，然后播放到电视机上。
(2)技术方案该流服务器通过一个解调器将铜轴电缆上的高频电磁信号解调成模拟的视音频信号，然后将该模拟信号转换成数字信号传输到视频压缩芯片。
电视的高频信号可以是模拟视频信号，也可以是数字视频信号，经过电视高频解调器(Tuner)解调成模拟的音频和视频信号后通过模拟信号转换成数字(A/D转换)信号的芯片转换成数字音视频数字信号，输入到实时图像压缩编码器。
该流服务器包含其他模拟的视音频输入口，视频输入口输入模拟视频信号，可连接普通摄像头、VCD/VCR/DVD播放器等视频输出端；音频为双向传输，可连接麦克风和耳机(可实现IP电话)，通过模拟信号转换成数字(A/D转换)信号的芯片转换成数字音视频数字信号，输入到实时图像压缩编码器。
多路的模拟信号可以同时输入分别变成数字信号，经过多画面合成以后输入到压缩芯片压缩，也可以多路信号切换输入数字信号，单独的输入到压缩芯片压缩。
压缩芯片可以采用高效的压缩算法，其中包括H.264，MPEG4，MPEG2，H263，MJEPG，通过内部总线送到内置的嵌入式操作系统。该操作系统包含内置的WEB服务器，通过该服务器可以控制A/D转换芯片，调整亮度、饱和度、色调等参数；控制电视信号解码的频率，达到调台、搜台以及频率设置的功能；此外还能配置视频格式，码流，帧率以及音频等参数，以实现不同网络环境下最好的视音频效果。该内置WEB服务器还能设置IP地址以及其他网络参数。
该微处理器芯片连接到有线网络或者用无线网络器件，可以进行网络通信，也可以连接到可读写的硬盘或者USB移动式硬盘，将压缩的数据存储到硬盘上面。当用户通过网络访问时，客户端把从网络接收到的数据经过解压后，使用户能观看到实时的视频图像，同时用户也可以通过网络来访问内置WEB服务器，来控制视频切换和选台、搜台等功能。通过该WEB服务器用户还可以设置IP地址，可对视频编码流进行控制，允许多人同时访问，可在网络上实现组播和广播。由于把视音频数据压缩集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网和广域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电缆，安装时仅需设置一个IP地址，用户也无需安装任何硬件设备。
该微处理器可以内置视音频解压缩系统，也可以连接到一个视音频解码芯片上，然后通过D/A转换，输出到电视上显示。同时该微处理器可以读取硬盘或者其他存储设备的音视频数据，或者通过内置的WEB服务器访问网络中的其他服务器得到压缩的音视频数据，经过解码器系统解码，并将它们通过D/A转换，输出到电视上显示。
该微处理器可以连接数据输入端口和I/O接口。
两台该流服务器接入摄像头和麦克风以及电视可以实现双向实时的音视频交流。
该流服务器还包含视音频信号的压缩及嵌入式Web服务器两大功能，视频输入口输入模拟视频信号，可连接普通摄像头、VCD/VCR/DVD播放器等视频输出端；音频为双向传输，可连接麦克风和耳机(可实现IP电话)；全双工的RS-232数据通道可用于数据传输和控制。
方案框图见附图1、附图2。
(3)技术效果我们用电脑、PDA或手机通过网络访问该流服务器可以收看电视节目，DVD录像以及实时的监控信息。该服务器还可以具有IPTV机顶盒的功能，通过访问网络上的其他服务器或者本服务器上的硬盘或者外接移动硬盘上的多媒体内容，然后播放到电视机上。
内置的WEB服务器，可以设置IP地址和域名等，可以提供网络实时的音视频流，也可以提供文件的数据流。通过手机、PDA或者个人电脑播放实时或者文件上的视音频。
通过内置的数字电视解调器及内置的WEB服务器，可以作为家庭电视的流服务器，提供给家庭网络，如MPEG4，MPEG2压缩的数字电视。
该服务器具有嵌入式PC的功能，它能访问其他网站显示在电视屏幕上，通过它内置的MPEG4，MPEG2解压缩芯片可以在电视屏幕上面实时显示。
通过该服务器可以在电视上或者家庭网络电脑上看到连接在该服务器上的监控摄像头或者看护小孩的摄像头上的实时图像。您如果外出或在工作场所上网，通过该服务器可以看到家中实时的情况，报警器可以通过I/O口连接到该服务器上，一旦发生报警，报警信号可以通过该服务器传输到网络平台上，再通知到服务机构或者本人。
可以手动或自动将电影、电视、摄像头等的视音频数据经过压缩成文件后存储到网络硬盘上，并且该网络硬盘上的音视频数据可以传输到网络里的PC、PDA、智能手机客户。
网络服务器体现在允许网络客户通过浏览器观看流媒体服务器上的视频图像，播放流媒体服务器上的音频信号。流媒体服务器允许多人同时访问，可在网络上实现组播和广播。该服务器的特点是(1)布控范围广阔，可使用现成的计算机网络传输视频信号，没有线缆长度和信号衰减的限制；(2)扩展能力强，所有设备以IP地址标识，增加设备只是意味着增加IP地址；(3)可组成多层远程监控网络，数字化后的视频信号用统一的网络协议在网络上传输，可跨网关、跨路由器远程传输视频。
四
附图1是电视流服务器技术方案框图。
附图2是带流解码功能的电视流服务器技术方案框图。
附图3是电视流服务器实施例一框图。
附图4是带流解码功能的电视流服务器实施例二框图。
五具体实施例方式
实施例一下面结合附图3对本发明实施例作进一步说明。
本流服务器，是一个基于ARM微处理器的系统，它拥有强大的功能，提供众多的接口给客户使用。
该流服务器通过一个解调器(TV Tuner)将铜轴电缆上的高频电磁信号解调成模拟的视音频信号，然后将该模拟信号转换成数字信号传输到压缩芯片上。该流服务器包含其他模拟的视音频输入口，视频输入口输入模拟视频信号，可连接普通摄像头、VCD/VCR/DVD播放器等视频输出端；音频为双向传输，可连接麦克风和耳机(可实现IP电话)，通过模拟信号转换成数字(A/D转换)信号的芯片转换成数字音视频数字信号，输入到实时图像压缩编码器。多路的模拟信号可以同时输入分别变成数字信号，经过多画面合成以后输入到压缩芯片压缩，也可以多路信号切换输入数字信号，单独的输入到压缩芯片压缩。
视频信号经过专用的视频A/D、视频编码芯片、ARM处理器、以太网络接口接入以太网。通过远端的模拟摄像仪获取的模拟视频图像输入专业的视频信号处理器，如可以实现四路视频切换输入，SAA7113(视频处理A/D)以PAL或NTSC格式完成对一路模拟视频的A/D转换输出数字视频信号，或者用TW2824可以让四路模拟视频信号同时输入，合成一路视频模拟信号并实现A/D转换出数字视频信号。该单元先对模拟视频信号进行嵌位、放大和滤波，来去除信号的噪声干扰。净化后的信号经过A/D转化为数字视频信号。数字视频经过Y/C分离控制电路进行Y、UV分离。分离后的Y、UV信号分别进入亮度和色度控制电路，亮度和色度的信号根据用户预设值得到增强和削弱。经过亮度和色度处理的YUV信号在视频解码电路中被转化成可被压缩编码单元处理的CCIR-601标准视频数据流。模拟音频信号输入专业的音频信号处理器UDA136ITS(音频处理A/D)完成一路模拟音频的A/D转换输出数字音频信号。
标准视频数据流通过视频编码器GO7007SB进行高效快速的压缩编码，压缩格式可以是MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263、GoStream format，用户根据需要自行来设定，以满足不同客户不同的要求。GO7007SB是一个高效率、高功能的集成芯片，可以对图像的对比度、亮度，色度进行控制，在编码的过程中实现运动估计、运动补偿、DCT、IDCT、量化和反量化以及变长编码。可以输出DVD品质的画面，以及低速带宽下有40Kbps的高品质QCIF格式图像。而且它还有自己的USB接口和HPI接口可以直接通过USB来控制GO7007SB；通过HPI接口和ARM微处理器S3C2510X进行通讯和数据传输。为了高效的传输图像，GO7007SB外置了一个高速寄存器MT48LC2M32B2 SDRAM(寄存器1)进行图像的缓存，通过DMA进行数据传输，节省了资源以便更高效的进行数据编码。经过压缩的数字视频信号被传送给了微型处理器S3C2510X(微处理器)。
该微处理器芯片连接到有线的以太网络或者用无线网络器件，可以进行网络通信。当用户通过网络访问时，客户端把从网络接收到的数据经过解压后，使用户能观看到实时的视频图像，同时用户也可以通过网络来访问内置WEB服务器，来控制视频切换和选台、搜台等功能。通过该WEB服务器用户还可以设置IP地址，可对视频编码流进行控制，允许多人同时访问，可在网络上实现组播和广播。
该流服务器还包含视音频信号的压缩及嵌入式Web服务器两大功能，视频输入口输入模拟视频信号，可连接普通摄像头、VCD/VCR/DVD播放器等视频输出端；音频为双向传输，可连接麦克风和耳机(可实现IP电话)；全双工的RS-232数据通道可用于数据传输和控制。
实施例二下面结合附图3对本发明实施例作进一步说明。
结合实施例一，电视的高频信号是数字视频信号，所用的电视高频解调器是数字电视高频解调器(DVB-T等)解调成模拟的音频和视频信号。其余跟实施例一相似。
实施例三下面结合附图四对本发明实施例作进一步说明。
结合实施例一，该微处理器可以内置视音频解压缩系统，也可以连接到一个视音频解码芯片上，然后通过D/A转换，输出到电视上显示。同时该微处理器可以读取硬盘或者其他存储设备的音视频数据，或者通过内置的WEB服务器访问网络中的其他服务器得到压缩的音视频数据，经过解码器系统解码，并将它们通过D/A转换，输出到电视上显示。
该微处理器可以连接数据输入端口和I/O接口。
两台该流服务器接入摄像头和麦克风以及电视可以实现双向实时的音视频交流。
其余跟实施例一相似。
实施例四下面结合附图4对本发明实施例作进一步说明。
结合实施例二和三。可以接受网络数字电视信号，通过本流服务器实现家庭网络电视和视频电话功能。
权利要求
1.一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于电视解调器的电路输出的模拟视音频信号与视音频A/D转换电路连接，视音频A/D转换电路的输出连接到视音频编码芯片，视音频编码芯片与微处理器相连，微处理器与以太网控制器相连，以太网控制器与标准以太网相连。
2.一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于电视解调器的电路与视音频A/D转换电路连接，视音频A/D转换电路的输出连接到视音频编码芯片，视音频编码芯片与微处理器相连，微处理器包括解码模块，微处理器与以太网控制器、硬盘、模拟视频信号输出以及USB移动存储器连接。
3.根据权利要求1所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于微处理器与无线网络模块相连。
4.根据权利要求1所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于同时其他模拟视音频输入信号经过接口与视音频A/D转换电路连接。
5.根据权利要求3和4所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于微处理器连接数据通讯模块和报警通信模块。
6.根据权利要求2所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于微处理器与无线网络模块相连。
7.根据权利要求2所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于同时其他模拟视音频输入信号经过接口与视音频A/D转换电路连接。
8.根据权利要求6和7所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于微处理器连接数据通讯模块和报警通信模块。
9.根据权利要求5所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于所用的编码芯片是MPEG4、MPEG2、H.264，MJPEG压缩芯片。
10.根据权利要求5所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于所用的压缩芯片是WIS7007SB，所用的微处理器是ARM。
11.根据权利要求8所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于所用的编码芯片和解码模块，是MPEG4、MPEG2、H.264，MJPEG芯片。
12.根据权利要求8所述的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，其特征在于所用的压缩芯片是WIS7007SB，所用的微处理器是内置解码模块的ARM芯片。
全文摘要
一种新型的嵌入式多媒体兼电视的流服务器，它是一种将电视信号解调成普通的视音频模拟信号及DVD和摄像机视音频模拟信号处理成数字信号，然后进行压缩(MPEG4、MPEG2、H.264，MJPEG)、存储和网络传输的嵌入式网络流媒体服务器，电脑、PDA或手机可以通过网络访问该流服务器收看电视节目，DVD录像以及摄像机实时的监控信息。该流服务器还具有IPTV机顶盒的功能，从网络上接收视音数字流解码后在电视机上播放。该服务器适用于新型的家庭网络数字娱乐和网作上的实时视频监控、视频会议、远程医疗远程教育等领域。
文档编号H04N5/44GK101035275SQ200610034238
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者潘锋 申请人:深圳市方通科技有限公司