专利名称：一种信号切换矩阵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及多媒体领域，具体涉及一种信号切换矩阵系统。
背景技术：
随着多媒体技术和IT技术的快速发展，传统媒体和新媒体领域所涉及的多媒体信号格式和协议不断增加。作为典型代表，传统广播电视行业的SDI信号、新媒体领域的多种流媒体信号、以及各种格式文件在各个领域内都占据着不同比例的份额。由于这些信号各自格式、协议均不相同，各个领域各个环节所使用的设备所能接收和输出的信号也存在局限性，所以在业内存在着多种信号的信号变换，比如SDI到流媒体的相互转换设备、流媒体间的转换软件等。同时，在传统电视台内部，普遍使用的信号路由设备是切换台和总控设备，这些设备都是将在多个输入和输出设备之间，按照矩阵的方式完成信号的切换和路由，但这些设备一般都只支持SDI或者CVBS的信号输入输出，在新媒体快速发展的今天，对新媒体信号的路由切换无用武之地。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何对多种信号进行矩阵式切换。为了解决上述问题，本发明提供了一种信号切换矩阵系统，包括 多个信号采集服务器、多个信号分发服务器和交换机；
管理服务器，用于指示所述信号采集服务器向指定的信号分发服务器转发信号； 各所述信号采集服务器分别用于接收输入信号，解封装得到视音频编码数据流；通过所述交换机向所述管理服务器指定的信号分发服务器转发所述视音频编码数据流；
各所述信号分发服务器分别用于接收信号采集服务器转发的视音频编码数据流，进行视音频重编码和重封装后输出。进一步地，所述管理服务器根据客户端的请求来控制信号采集服务器的转发。进一步地，所述信号采集服务器包括
信号转发控制模块、多个信号协议插件模块和多个转发输出模块； 所述信号协议插件模块直接同信号源连接，用于从信号源接收输入信号并且对输入信号进行协议解封装，形成视音频编码数据流；
所述信号转发控制模块用于按照所述管理服务器的指令将所述信号协议插件模块输出的视音频编码数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器；
所述转发输出模块通过所述交换机同对应的信号分发服务器建立私有连接，将来自于所述信号转发控制模块的视音频编码数据流封装后发送到建立了私有连接的信号分发服务器。进一步地，所述信号协议插件模块还用于对解封装后得到的基带数据流进行编码。
进一 步地，所述信号协议插件模块和转发输出模块采用插件结构，由所述信号转发控制模块所动态创建和释放；
所述信号转发控制模块将数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器是指
所述信号转发控制模块当需要将视音频编码数据流发送到指定的信号分发服务器时， 动态创建一个对应于该指定的信号分发服务器的转发输出模块；待创建完成的转发输出模块和对应的信号分发服务器之间建立私有连接后，将所述信号协议插件模块解封装后的视音频编码数据流交由该转发输出模块发送。进一步地，所述管理服务器包括
信号管理单元，用于对当前所有信号采集服务器的输入信号进行管理； 服务器管理单元，用于管理信号采集服务器中被动设备的配置信息、和信号分发服务器的目标设备的配置信息；管理信号采集服务器和信号分发服务器的活动信息；当存在多台信号采集服务器，对这些信号采集服务器的信号数量、处理器/内存负荷进行监视；
转发控制单元，用于根据客户端的指令或预定规则，指示信号采集服务器将视音频编码数据流转发到指定的信号分发服务器；
客户端接口单元，用于提供标准接口供客户端调用。进一步地，所述信号分发服务器包括 相互独立的多个通道；
每个所述通道包括一个输入子模块、一个或者多个输出子模块； 所述输入子模块用于接收信号采集服务器通过交换机转发的视音频编码数据流，对接收到的视音频编码数据流进行解封装，并对解封装后的视音频帧数据或者流数据进行基带处理，形成视音频基带数据流；
所述输出子模块用于将输入子模块输出的视音频基带数据流，按照本信号切换矩阵系统的目标设备所需要的媒体格式和信号协议封装格式进行重编码和重封装，将重编码和重封装后的数据流分发出去。进一步地，所述信号采集服务器还用于在传送视音频编码数据流之前，先将该视音频编码数据流所对应的元数据信息及其中视音频帧数据的时间戳信息通过所述交换机传送到信号分发服务器；所述元数据信息包括该视音频编码数据流的媒体编码格式信息。进一步地，所述输入子模块包含
信号接收解封装单元、视音频解码单元及丢帧补偿和音画同步单元； 所述信号接收解封装单元用于接收来自于信号采集服务器的封装后的视音频编码数据流，并对该封装后的视音频编码数据流进行解封装，以及将接收的元数据信息中的媒体编码格式信息输出给视音频解码单元；
所述视音频解码单元用于按照所述媒体编码格式信息构建视音频解码器，将所述信号接收解封装单元输出的视音频编码数据流通过解码器进行解码输出视音频基带数据，送往丢帧补偿和音画同步单元；
所述丢帧补偿和音画同步单元用于提供一个视频单帧缓冲区以及一个为各个输出子模块分别进行实例计数的音频流式缓冲区；视频单帧缓冲区按照视音频基带数据信号帧率保存最后一帧视频帧数据，以及从信号接收解封装单元读取视音频帧数据的时间戳信息，从视音频解码单元接收解码后的视音频基带数据，按照音频帧数据的时间戳信息和当前提取的视频帧数据的时间戳信息一致的原则供所述输出子模块提取音频帧数据。进一步地，所述输出子模块包含
帧率定时器、帧率变换单元、视音频编码单元、输出适配单元及输出插件单元； 所述帧率变换单元模块用于按照目标设备的媒体格式设置触发帧率定时器的频率，每到帧率定时器触发时从所述视频单帧缓冲区读取最后一帧视频帧数据；
所述视音频编码单元按照目标设备的媒体格式，对视频帧数据进行幅面缩放和重编码，对音频帧数据进行重采样和重编码；
所述输出适配单元用于为目标设备所使用的信号协议封装格式查找合适的输出插件单元并实例化和设置参数，同时将来自于视音频编码单元输出的视音频压缩数据、或者来自于帧率变换单元的视音频基带数据送到输出插件单元；
所述每个输出插件单元对应一种目标设备，用于将视音频基带数据或者视音频压缩数据经过相应的信号协议封装格式重封装后输出给所对应的目标设备。本发明的技术方案可实现对各种信号(流媒体信号、SDI信号、文件、私有协议信号等)进行矩阵式切换；矩阵的输入和输出按照集群化部署，在一定范围内能够按照集群成员数量等比增长；能够替代传统电视台中的总控切换台，实现信号路由功能，适用于信号变换和信号路由等应用场景，弥补了传统设备在多媒体领域内的技术空白。
图1为实施例一的信号切换矩阵系统的结构示意图； 图2为实施例一中信号采集服务器的结构示意图3为实施例一中信号分发服务器的结构示意图； 图4为实施例一中信号分发服务器中输入子模块的结构示意图； 图5为实施例一中信号分发服务器中输出子模块的结构示意图； 图6为实施例一中管理服务器的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。实施例一、一种信号切换矩阵系统，如图1所示，包括 多个信号采集服务器、多个信号分发服务器和交换机；
管理服务器，用于指示所述信号采集服务器向指定的信号分发服务器转发信号； 各所述信号采集服务器分别用于接收输入信号，解封装得到视音频编码数据流；通过所述交换机向所述管理服务器指定的信号分发服务器转发所述视音频编码数据流；
各所述信号分发服务器分别用于接收信号采集服务器转发的视音频编码数据流，进行视音频重编码和重封装后输出。本实施例中，所述管理服务器除了可以对所述信号采集服务器进行转发控制以夕卜，还可以根据所述信号采集服务器和所述信号分发服务器发来的服务器管理请求，分别对它们进行配置管理、以及对信号进行管理；所述管理服务器可以根据预先配置的规则控制信号采集服务器的转发，还可以根据外界客户端的请求来控制信号采集服务器的转发。本实施例中，所述信号采集服务器作为所述信号切换矩阵系统的信号输入端点， 每个信号采集服务器在同一时刻可以接入一定数量的信号源，该数量受管理服务器硬件处理器性能以及网络带宽等条件限制。所有信号采集服务器可视为一个信号采集服务器集群，如图1中，该集群内信号采集服务器1到信号采集服务器M的输入信号总和形成所述信号切换矩阵系统的M个输入信号。本实施例中，所述信号分发服务器作为所述信号切换矩阵 系统的信号输出端点， 按照目标设备的类型对信号进行视音频重编码，并按照目标设备支持的协议类型进行协议重封装，然后按照目标设备所支持的方式将重封装后的输出信号发送给目标设备；所有信号采集服务器可视为一个信号分发服务器集群，如图1中，该集群内信号分发服务器1到信号分发服务器N的输出信号综合构成所述信号切换矩阵系统的N路输出。图1中的信号切换矩阵系统为一个MXN的矩阵，输入和输出按照集群化部署，端点数量(M和N值)在一定范围内(受限于管理服务器的处理能力及网络带宽等条件限制)能够按照集群成员数量等比增长。一般而言，所述管理服务器可以同管理客户端配合使用，为了实现标准化，管理服务器可提供统一的管理接口 ；使用信号切换矩阵系统的业务系统(比如节目播放系统等)可以定制符合自己要求的管理客户端，或者将客户端内置在业务系统内部，通过管理接口同管理服务器进行交互，从而实现对整个信号切换矩阵系统的控制。本实施例中，所述信号采集服务器还可以用于在转发视音频编码数据流之前，先将该视音频编码数据流所对应的元数据信息及其中视音频帧数据的时间戳信息通过所述交换机传送到所要转发到的信号分发服务器；所述元数据信息包括该视音频编码数据流的媒体编码格式信息等。本实施例中，所述信号采集服务器的模块结构如图2所示，具体可以包括信号转发控制模块、多个信号协议插件模块和多个转发输出模块。(1.1)信号协议插件模块。所述信号协议插件模块直接同信号源连接，用于从信号源接收输入信号，并且对输入信号进行协议解封装，形成原始的视音频编码数据流；供后续流程使用。如果解封装后得到SDI等基带数据流，所述信号协议插件模块需要对基带数据流进行编码，以保证编码形成视音频压缩数据流能够在网络中进行传输(基带数据流因为带宽太高，一般不会在网络上直接进行传输)。所述信号协议插件模块主要完成的功能如下
(a)输入信号协议解封装，将各种各样的输入信号转换成统一的视音频编码数据流；
(b)对解封装后得到的基带数据流进行编码，形成视音频编码数据流。该信号协议插件模块可以采用插件结构，以保证对新增加的信号格式的扩展能力；
按照信号的类型，该信号协议插件模块可包括从信号源“拔(PULL)”数据和接受信号源 “推(PUSH)”数据两种形态，具体形态和实际的输入信号格式有关。所述信号协议插件模块的数量根据服务器的处理能力和网络带宽以及插件类型，存在上限值。在此上限值内，所述信号协议插件模块数量可根据输入信号的数量动态变化， 并且等于输入信号的数量。当信号源断开时，其所对应的所述信号协议插件模块将自动销毁，释放所占用的系统资源。(1.2)信号转发控制模块。所述信号转 发控制模块接受所述管理服务器的控制，按照所述管理服务器的指示，将数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器；受信号转发控制模块所操作的数据流都是已经通过信号协议插件模块解封装后的视音频编码数据流。每台信号采集服务器只包含一个信号转发控制模块，在信号协议插件模块和转发输出模块之间形成桥梁作用。如果采用插件结构，则所述信号协议插件模块和转发输出模块都可以由该信号转发控制模块所动态创建和释放。(1.3)转发输出模块。所述转发输出模块通过所述交换机同对应的信号分发服务器建立私有连接，将来自于所述信号转发控制模块的视音频编码数据流封装后发送到建立了私有连接的信号分发服务器。所述转发输出模块的主要功能包含
(a)由所述信号转发控制模块根据所述管理服务器的指令所动态创建，并且根据指令中包含的信号分发服务器参数信息(服务器IP地址、端口号)同信号分发服务器建立私有连接，可以但不限于是Socket (套接字)连接；
(b)接收信号转发控制模块传送过来的视音频编码数据流，并封装成携带有信号源数据的可靠网络数据流；
(c)将网络数据流通过Socket发送到信号分发服务器，实现信号的转发功能。本实施例中，上述的Socket连接保证如下目标
(A)在开始正式传送视音频编码数据流之前，先将该视音频编码数据流所对应的元数据信息传送到目标信号分发服务器；所述元数据信息包括该视音频编码数据流的媒体编码格式信息；
(B)同时传输来自于信号源的视音频帧数据的时间戳信息，以保证目标信号分发服务器能够通过接收到的视音频编码数据流分析出原始的视音频编码数据流的丢帧等信息以完成后续操作。(C)网络传输必须使用TCP等具有可靠连接和数据校验的传输方式，保证目标信号分发服务器在接收到视音频编码数据流后不需要再进行排序等操作并保证数据的完整性。
如果采用插件结构，则该转发输出模块可由信号转发控制模块根据所述管理服务器的指令所动态创建，当所述管理服务器通知信号采集服务器需要将某路信号转发到某特定信号分发服务器(开始信号路由)时，则需要新创建一个转发输出模块并对其进行参数配置。 当所述管理服务器通知信号采集服务器结束信号路由或者目标信号分发服务器主动断开连接(服务器宕机、网络连接断开或者信号分发服务器主动踢掉输入信号等情形)时，转发输出模块断开同目标信号分发服务器的连接，并通知信号转发控制模块，由信号转发控制模块删除该转发输出模块并释放其所占有的资源。如果采用插件结构，所述信号转发控制模块将数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器具体可以是指
所述信号转发控制模块当需要将视音频编码数据流发送到指定的信号分发服务器时， 动态创建一个对应于该指定的信号分发服务器的转发输出模块；待创建完成的转发输出模块和对应的信号分发服务器之间建立私有连接后，将所述信号协议插件模块解封装后的视音频编码数据流交由该转发输出模块发送。本实施例中，所述信号分发服务器如图3所示，具体可以包括
相互独立的一个或多个通道，比如图3中的通道1到通道η ；每个所述通道完成将来自于信号采集服务器转发的视音频编码数据流进行解码、处理直到输出的所有流程。单台所述信号分发服务器的 通道数目上限可以由实际信号分发服务器的处理能力以及每个通道目标设备类型和数量共同限制，并且在实际部署环境中，每台信号分发服务器的通道数目以及每个通道的输出配置信息是固定的。每个所述通道具体可以包括一个输入子模块、一个或者多个输出子模块，比如图3 中的输出子模块1到输出子模块χ。(2.1)输入子模块。所述输入子模块主要用于接收信号采集服务器通过交换机转发的视音频编码数据流，对接收到的视音频编码数据流进行解封装，并对解封装后的视音频帧数据(或者流数据)进行解码、丢帧补偿、音画同步等基带处理，使之形成符合源信号媒体格式的标准化的视音频基带数据流，以供所述输出子模块使用。(2. 2)输出子模块
所述输出子模块主要用于将输入子模块输出的视音频基带数据流，按照本信号切换矩阵系统的目标设备(也就是要从本信号切换矩阵系统接收数据流的设备)所需要的媒体格式和信号协议封装格式进行重编码和重封装，将重编码和重封装后的输出信号分发出去； 目标设备连接该输出子模块后，就可以接收到所述输出信号。在正常工作时，每个通道有且只有一个输入子模块，完成将当前输入信号预处理为视音频基带数据流的过程。所述通道还可以包括一个控制子模块，用于在切换过程中建立一个辅助的输入子模块，用于完成对新切入信号的预解码和预处理工作。当新切入信号预处理完成后，通道将释放之前老的输入子模块，而将新建立的输入子模块接入到各个输出子模块，实现输入信号的无缝切换。所述输入子模块如图4所示，具体可以包含信号接收解封装单元、视音频解码单元及丢帧补偿和音画同步单元。(2. 1. 1)信号接收解封装单元。所述信号接收解封装单元用于接收来自于信号采集服务器通过Socket连接或其它连接发送过来的封装后的视音频编码数据流，并对该封装后的视音频编码数据流进行解封装，形成同信号采集服务器中信号转发控制模块输出所对等的视音频编码数据流；同时， 该信号接收解封装单元用于接收元数据信息，以将元数据信息中的媒体编码格式信息输出给视音频解码单元，构建匹配的视音频解码器；
(2. 1.2)视音频解码单元。所述视音频解码单元用于按照所述媒体编码格式信息构建视音频解码器，将所述信号接收解封装单元输出的视音频编码数据流通过解码器进行解码输出视音频基带数据，送往丢帧补偿和音画同步单元；
(2. 1. 3)丢帧补偿和音 画同步单元。所述丢帧补偿和音画同步单元用于提供一个视频单帧缓冲区以及一个为各个输出子模块分别进行实例(Sample)计数的音频流式缓冲区；视频单帧缓冲区按照视音频基带数据帧率保存最后一帧视频帧数据，供输出子模块提取最新的视频帧数据，并且配合输出子模块的帧率定时器完成帧率转换，实现对视频数据的丢帧补偿。同时，在处理过程中， 从信号接收解封装单元读取视音频帧数据的时间戳信息，从视音频解码单元接收解码后的视音频基带数据，输出子模块提取音频帧数据时，按照音频帧数据的时间戳信息和当前提取的视频帧数据的时间戳信息一致的原则，实现提取到输出子模块的视音频数据的音画同步校正。所述输出子模块如图5所示，具体可以包含帧率定时器(图5中未示出)、帧率变换单元、视音频编码单元、输出适配单元及输出插件单元。(2.2. 1)帧率变换单元。所述帧率变换单元用于按照目标设备的媒体格式设置触发帧率定时器的频率，每到帧率定时器触发时从所述丢帧补偿和音画同步单元的视频单帧缓冲区读取最后一帧视频帧数据，从而完成帧率变换功能(低帧率视频变换为高帧率时，自动用当前最近帧数据补帧；高帧率变换为低帧率时，自动丢弃部分帧)；同时当视音频基带数据出现丢帧时，也可按照低帧率变换为高帧率的方式实现丢帧自动补偿。(2. 2.2)视音频编码单元。所述视音频编码单元按照目标设备的媒体格式，对视频帧数据进行幅面缩放和重编码，对音频帧数据进行重采样和重编码，得到视音频压缩数据。如果输出插件单元中有任何一个需要编码后的数据，则需要初始化和设置视音频编码单元，从而使其能够向输出适配单元输出编码后的视音频压缩数据；否则不需要视音频编码单元。(2. 2. 3)输出适配单元。所述输出适配单元用于对输出插件模块进行管理。为了保证信号分发服务器的可扩展性，对流输出部分(即后述输出插件单元)可采用插件结构，当需要增加对新的协议支持时，只需要开发新的输出插件单元即可。该输出适配单元即是为目标设备所使用的信号协议封装格式查找合适的输出插件单元并实例化和设置参数，同时将来自于视音频编码单元输出的视音频压缩数据(如果输出插件单元需要编码后的数据)或者直接来自于帧率变换单元的视音频基带数据送到输出插件单元。(2. 2. 4)输出插件单元。所述输出插件单元为插件结构，每个输出插件单元对应一种目标设备(也就是对应于该目标设备使用的信号协议封装格式及媒体格式)，用于将视音频基带数据或者视音频压缩数据经过相应的协议重封装后输出给对应的目标设备。管理服务器的模块结构如图6所示，具体可以包含
(3. 1)信号管理模块，用于对当前所有信号采集服务器的输入信号进行管理，信号采集服务器的信号源按照设备不同可分为两种类型主动设备和被动设备。主动设备只是由该设备主动连接信号采集服务器；被动设备是指由信号采集服务器按照管理服务器下发的配置信息(下述服务器管理模块的功能)主动联系该设备。但无论何种方式，当设备和信号采集服务器建立连接后，对于信号采集服务器而言都是一个信号源，信号采集服务器将该信号相关的元数据信息通知给管理服务器的信号管理模块，从而该信号作为管理服务器的一个信号可以被客户端检索和使用，也能够作为一个信号对象通过信号采集服务器转发(路由)到信号分发服务器。(3. 2)服务器管理模块，用于进行以下管理
(一)配置信息管理主要管理信号采集服务器中被动设备的配置信息(信号采集服务器可通过这些配置信息联系到被动设备，获取信号)、和信号分发服务器的目标设备的配置信息(信号分发服务器可通过这些配置信息确定目标编码格式、目标协议、目标设备地址信息等)。管理服务器可通过客户端的接口调用，再将相关的配置信息下发到合适的信号采集 /信号分发服务器。(二)服务器管理管理信号采集服务器和信号分发服务器的活动信息，并且可将当前活动的信号采集服务器和信号分发服务器返回给客户端，供客户端对这些服务器进行配置管理以及转发控制。(三)负载均衡管理当存在多台信号采集服务器(构成集群时)，可以对这些信号采集服务器的信号数量、处理器/内存负荷等进行监控，当有新的信号源接入时，查找当前负载最轻的信号采集服务器供使用，保证优异的性能和可靠性。(3. 3)转发控制模块，用于根据客户端的指令或预定规则，指示所述信号采集服务器将视音频编码数据流转发到指定的信号分发服务器，该指定的信号分发服务器在本次转发中就是目标信号分发服务器。(3. 4)客户端接口模块，用于提供一系列标准接口(比如Web Service接口)，供客户端调用，以完成特定功能，这些接口可以包括以下任一个或任几个
信号枚举接口 枚举当前所有信号采集服务器的所有信号并检索这些信号的元数据信
息；
信号查询接口 按照元数据信息的关键字(比如标题、描述、时间、地点等信息)查找符合要求的信号列表；
连接被动服务器接口 按照负载均衡原则找到一个最优的信号采集服务器，配置被动设备的参数信息；
配置输出目标接口 按照复杂均衡原则找到一个最优的信号分发服务器，配置目标设备的参数信息；
信号路由接口 通过信号参数，找到该信号所在的信号采集服务 器，通知该信号采集服务器，将信号转发到目标信号分发服务器。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种信号切换矩阵系统，其特征在于，包括 多个信号采集服务器、多个信号分发服务器和交换机；管理服务器，用于指示所述信号采集服务器向指定的信号分发服务器转发信号； 各所述信号采集服务器分别用于接收输入信号，解封装得到视音频编码数据流；通过所述交换机向所述管理服务器指定的信号分发服务器转发所述视音频编码数据流；各所述信号分发服务器分别用于接收信号采集服务器转发的视音频编码数据流，进行视音频重编码和重封装后输出。
2.如权利要求1所述的信号切换矩阵系统，其特征在于所述管理服务器根据客户端的请求来控制信号采集服务器的转发。
3.如权利要求1所述的信号切换矩阵系统，其特征在于，所述信号采集服务器包括 信号转发控制模块、多个信号协议插件模块和多个转发输出模块；所述信号协议插件模块直接同信号源连接，用于从信号源接收输入信号并且对输入信号进行协议解封装，形成视音频编码数据流；所述信号转发控制模块用于按照所述管理服务器的指令将所述信号协议插件模块输出的视音频编码数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器；所述转发输出模块通过所述交换机同对应的信号分发服务器建立私有连接，将来自于所述信号转发控制模块的视音频编码数据流封装后发送到建立了私有连接的信号分发服务器。
4.如权利要求3所述的信号切换矩阵系统，其特征在于所述信号协议插件模块还用于对解封装后得到的基带数据流进行编码。
5.如权利要求3所述的信号切换矩阵系统，其特征在于所述信号协议插件模块和转发输出模块采用插件结构，由所述信号转发控制模块所动态创建和释放；所述信号转发控制模块将数据流通过所述转发输出模块转发到指定的信号分发服务器是指所述信号转发控制模块当需要将视音频编码数据流发送到指定的信号分发服务器时， 动态创建一个对应于该指定的信号分发服务器的转发输出模块；待创建完成的转发输出模块和对应的信号分发服务器之间建立私有连接后，将所述信号协议插件模块解封装后的视音频编码数据流交由该转发输出模块发送。
6.如权利要求1所述的信号切换矩阵系统，其特征在于，所述管理服务器包括 信号管理单元，用于对当前所有信号采集服务器的输入信号进行管理；服务器管理单元，用于管理信号采集服务器中被动设备的配置信息、和信号分发服务器的目标设备的配置信息；管理信号采集服务器和信号分发服务器的活动信息；当存在多台信号采集服务器，对这些信号采集服务器的信号数量、处理器/内存负荷进行监控；转发控制单元，用于根据客户端的指令或预定规则，指示信号采集服务器将视音频编码数据流转发到指定的信号分发服务器；客户端接口单元，用于提供标准接口供客户端调用。
7.如权利要求1到6中任一项所述的信号切换矩阵系统，其特征在于，所述信号分发服务器包括相互独立的多个通道；每个所述通道包括一个输入子模块、一个或者多个输出子模块； 所述输入子模块用于接收信号采集服务器通过交换机转发的视音频编码数据流，对接收到的视音频编码数据流进行解封装，并对解封装后的视音频帧数据或者流数据进行基带处理，形成视音频基带数据流；所述输出子模块用于将输入子模块输出的视音频基带数据流，按照本信号切换矩阵系统的目标设备所需要的媒体格式和信号协议封装格式进行重编码和重封装，将重编码和重封装后的数据流分发出去。
8.如权利要求7所述的信号切换矩阵系统，其特征在于所述信号采集服务器还用于在传送视音频编码数据流之前，先将该视音频编码数据流所对应的元数据信息及其中视音频帧数据的时间戳信息通过所述交换机传送到信号分发服务器；所述元数据信息包括该视音频编码数据流的媒体编码格式信息。
9.如权利要求8所述的信号切换矩阵系统，其特征在于，所述输入子模块包含 信号接收解封装单元、视音频解码单元及丢帧补偿和音画同步单元；所述信号接收解封装单元用于接收来自于信号采集服务器的封装后的视音频编码数据流，并对该封装后的视音频编码数据流进行解封装，以及将接收的元数据信息中的媒体编码格式信息输出给视音频解码单元；所述视音频解码单元用于按照所述媒体编码格式信息构建视音频解码器，将所述信号接收解封装单元输出的视音频编码数据流通过解码器进行解码输出视音频基带数据，送往丢帧补偿和音画同步单元；所述丢帧补偿和音画同步单元用于提供一个视频单帧缓冲区以及一个为各个输出子模块分别进行实例计数的音频流式缓冲区；视频单帧缓冲区按照视音频基带数据信号帧率保存最后一帧视频帧数据，以及从信号接收解封装单元读取视音频帧数据的时间戳信息， 从视音频解码单元接收解码后的视音频基带数据，按照音频帧数据的时间戳信息和当前提取的视频帧数据的时间戳信息一致的原则供所述输出子模块提取音频帧数据。
10.如权利要求9所述的信号切换矩阵系统，其特征在于，所述输出子模块包含 帧率定时器、帧率变换单元、视音频编码单元、输出适配单元及输出插件单元；所述帧率变换单元模块用于按照目标设备的媒体格式设置触发帧率定时器的频率，每到帧率定时器触发时从所述视频单帧缓冲区读取最后一帧视频帧数据；所述视音频编码单元按照目标设备的媒体格式，对视频帧数据进行幅面缩放和重编码，对音频帧数据进行重采样和重编码；所述输出适配单元用于为目标设备所使用的信号协议封装格式查找合适的输出插件单元并实例化和设置参数，同时将来自于视音频编码单元输出的视音频压缩数据、或者来自于帧率变换单元的视音频基带数据送到输出插件单元；所述每个输出插件单元对应一种目标设备，用于将视音频基带数据或者视音频压缩数据经过相应的信号协议封装格式重封装后输出给所对应的目标设备。
全文摘要
本发明公开了一种信号切换矩阵系统，包括多个信号采集服务器、多个信号分发服务器和交换机；管理服务器，用于指示所述信号采集服务器向指定的信号分发服务器转发信号；各所述信号采集服务器分别用于接收输入信号，解封装得到视音频编码数据流；通过所述交换机向所述管理服务器指定的信号分发服务器转发所述视音频编码数据流；各所述信号分发服务器分别用于接收信号采集服务器转发的视音频编码数据流，进行视音频重编码和重封装后输出。本发明可以对多种信号进行矩阵式切换。
文档编号H04N5/268GK102316276SQ20111028711
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者余军, 席堂海, 徐楠 申请人:成都索贝数码科技股份有限公司