一种高清流媒体服务器的制造方法
【专利摘要】一种高清流媒体服务器，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，视频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片输入端口，音频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片，该主芯片通过接口与以太网控制器相连，以太网控制器通过接口与标准以太网相连。其中视频数据流是经过微处理器加密后输出。加密方式采用对称加密或对称加密和非对称加密向结合。微处理器接口与音频输出接口、串行接口、USB接口和报警接口相连接，USB接口可外接存储器如硬盘、闪盘等。用户通过网络客户端连接到该服务器，服务器的数据经过解密、解压后，客户端即能收到实时的视音频信号。所用的主芯片是MPEG4、MPEG2、H.264压缩芯片，主芯片可以是3512、3516、3518。
【专利说明】一种高清流媒体服务器
一、【技术领域】
[0001]本专利涉及一种高清流媒体服务器，即一种对视频和音频流压缩加密的高清嵌入式网络流媒体传输设备，适用于在局域网和广域网上实时视频监控、视频会议、远程医疗远程教育等领域.二、技术背景
[0002]目前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。
[0003]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。
[0004]嵌入式流媒体服务器采用MPEG-4压缩视频信号，MPEG-4，H.264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，
H.264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，
H.264采用面向对象的压缩方式，不同于MPEG-1和MPEG_2，MPEG_4，H.264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。
[0005]随着Internet的分布越来越广泛，安全问题也日益突出，保护传送数据的需求也越来越强烈。例如一些安全性要求比较高的视音频数据，如重要会议、监控场所以及医疗等等，如果不对其进行加密，一旦失窃或者被更改，后果将非常严重。
[0006]信息加密技术分为两类:即对称加密和非对称加密。
[0007](I)对称加密技术
[0008]在对称加密技术中，对信息的加密和解密都使用相同的钥，也就是说一把钥匙开一把锁。这种加密方法可简化加密处理过程，信息交换双方都不必彼此研究和交换专用的加密算法。如果在交换阶段私有密钥未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以得以保证。对称加密技术也存在一些不足，如果交换一方有N个交换对象，那么他就要维护N个私有密钥，对称加密存在的另一个问题是双方共享一把私有密钥，交换双方的任何信息都是通过这把密钥加密后传送给对方的。
[0009](2)非对称加密技术
[0010]在非对称加密体系中，密钥被分解为一对(即公开密钥和私有密钥)。这对密钥中任何一把都可以作为公开密钥(加密密钥)通过非保密方式向他人公开，而另一把作为私有密钥(解密密钥)加以保存。公开密钥用于加密，私有密钥用于解密，私有密钥只能有生成密钥的交换方掌握，公开密钥可广泛公布，但它只对应于生成密钥的交换方。非对称加密方式可以使通信双方无须事先交换密钥就可以建立安全通信，广泛应用于身份认证、数字签名等信息交换领域。非对称加密体系一般是建立在某些已知的数学难题之上，是计算机复杂性理论发展的必然结果。
三、
【发明内容】
[0011](I)发明目的
[0012]本发明的目的是提供一种一种高清流媒体服务器，它能够对视、音频流进行加密还不加密高清传输，以保证视、音频信息安全的在网络上进行传输。
[0013](2)技术方案
[0014]嵌入式流媒体服务器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。Web服务器的IP地址可设置，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。
[0015]嵌入式流媒体服务器，把摄像机送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩(MPEG4，MPEG2，H264，MJEPG)，通过内部总线送到内置的嵌入式服务器，然后对压缩的视音频流进行加密。当用户通过浏览器观看时，客户端把从网络接收到的数据经过解密、解压后，使用户能观看到实时的视频图像，授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作或对系统配置进行操作。同时具有全双工音频传输，透明的全双工RS-232数据通道，报警功能.由于把视频/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，仅用浏览器即可观看。
[0016]方案框图见附图1。
[0017]视、音频流的加密方法之一可以采用一些成熟的对称加密算法，如DES、3DES、RC5等对压缩的视音频流数据进行加密。对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是数据加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用做解密密钥。
[0018]视、音频流的加密方法之二采用非对称密钥算法加密对称密钥后进行传送，与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(Public Key)和私有密钥(Private Key)。公开密钥和私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解
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[0019](3)技术效果
[0020]嵌入式流媒体服务器包含视音频信号的采集压缩和嵌入式网络服务器两大功能，视频输入是模拟信号，可接普通模拟摄像头、电视机、DVD播放器等；音频双向传输，可接麦克风和耳机。通过流媒体服务器可实现IP电话功能。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。流媒体服务器的特点是:(I)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、【专利附图】
【附图说明】
[0021 ] 附图1是本嵌入式流媒体服务器技术方案框图。
[0022]附图2是本嵌入式流媒体服务器实施例一框图。
五、【具体实施方式】
[0023]实施例一:
[0024]下面结合附图2对本发明实施例作进一步说明。
[0025]本流媒体服务器，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。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，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。
[0026]标准视频数据流通过视频编码器G07007SB进行高效快速的压缩编码，压缩格式可以是MPEGl、MPEG2、MPEG4、H.264,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。G07007SB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G07007SB ;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，G07007SB外置了一个高速寄存器MT48LC2M32B2SDRAM(寄存器I)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)。
[0027]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，视频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片输入端口，音频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片，该主芯片通过接口与以太网控制器相连，以太网控制器通过接口与标准以太网相连。其中视频数据流是经过微处理器加密后输出。加密方式采用对称加密或对称加密和非对称加密向结合。微处理器接口与音频输出接口、串行接口、USB接口和报警接口相连接，USB接口可外接存储器如硬盘、闪盘等。用户通过网络客户端连接到该服务器，服务器的数据经过解密、解压后，客户端即能收到实时的视音频信号。所用的主芯片是MPEG4、MPEG2、H.264压缩芯片，主芯片可以是3512、3516、3518.[0028]本实施例采用对称加密与非对称加密相结合对数据流进行加密。使用对称加密算法对视音频流进行加密，然后用非对称加密算法对对称加密算法的密钥进行加密。对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是数据加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用做解密密钥。这个对称性加密的速度相当快，适合大的数据流的加密。非对称加密是使用一对非对称的密码加密或解密的方法。每一对密码由公钥和私钥组成。公钥被广泛发布。私钥是隐密的，不公开。用公钥加密的数据只能够被私钥解密。反过来，使用私钥加密的数据只能用公钥解密。这个非对称的特性使得公钥密很有用。
[0029]RSA算法的描述如下:
[0030]公开密钥:n = pq(p、q分别为两个互异的大素数，P、q必须保密)
[0031]e 与(p-1) (q-Ι)互素
[0032]私有密钥:d= e-l{mod(p_l) (q-1)}
[0033]加密:c = me (mod n)，其中m为明文，c为密文。
[0034]解密:m= cd (mod η)
[0035]微型处理器S2C2510X是一个低功耗，高性能的16/32位RISC结构的微型处理器，是专门为了以太网络系统开发的，例如:S0H0路由器，INTERNET GATEWAY、WLAN AP等。有专门的以太网接口通过网络适配器RTL820IBL和以太网络进行连接。而且S3C25IOX还配备了网络接口、音频输出、串行接口、USB接口等，通过USB接口可以将视频流存储在外接的存储器上，例如带USB接口的硬盘或闪盘等，使的整个流媒体服务器系统有了强大的接口系统。还可以定义专门的接口来进行报警。AM29LV320DB-90E1 (闪存)是一个的FLASHMEMORY，它的作用是一个程序存储器，系统的启动程序、配置程序和嵌入系统都存储在这。MT48LC4M32B2TG (寄存器2)是一个数据存储器，它是ARM微处理器的工作间，微处理器要执行的程序，处理的数据都会暂存在这里。EMP3032(逻辑芯片)是一个PLD芯片，它的作用是给电路提供各种逻辑，同时具有保密的作用。RTL8021BL支持10/100MbpS、半双工/全双工、遵从IEEE802.3和IEEE802.3U协议，支持双绞线和光纤输出。微处理器内部运行了实时操作系统并内嵌了嵌入式Web服务器，这样，在以太网上的任一台主机都可以通过TCP、UDP等协议访问运行于微处理器内的Web Server来查看输入的视频信号，而且还可以通过网络对微处理器任务实施控制，如控制云台的转动，传输图像的速率，传输图像的质量等。
[0036]实施例二:
[0037]本实施例硬件的连接和实施例一中相同，不同的是对视、音频流加密方法。本实施例采用对称加密，在微处理器中对视音频数据流进行对称加密算法，如DES、3DES、RC5等对压缩的视音频流数据进行加密。对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是数据加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用做解密密钥。
【权利要求】
1.一种高清流媒体服务器，其特征在于: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，视频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片输入端口，音频A/D转换电路的输出连接到包含视音频编码和微处理器的主芯片，该主芯片通过接口与以太网控制器相连，以太网控制器通过接口与标准以太网相连。
2.根据权利要求1所述的信息安全的嵌入式流媒体服务器，其特征在于:视频数据流经过对称加密和非对称加密结合的方式进行加密。
3.根据权利要求1所述的信息安全的嵌入式流媒体服务器，其特征在于:所用的主芯片是MPEG4、MPEG2、H.264压缩芯片； 或者优选的，所述主芯片是3512、3516、3518。
【文档编号】H04N21/234GK103974031SQ201310041237
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】潘锋, 成真 申请人:深圳市方通科技有限公司