一种一体化全自动教学录播装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的一种一体化全自动教学录播装置，所述装置包括：核心处理模块；与所述核心处理模块连接的视频采集模块，用于采集预设的视频数据，并发送所述视频数据到所述核心处理模块；与所述核心处理模块连接的音频采集模块，用于采集预设的音频数据，并发送所述音频数据到所述核心处理模块；接口模块，与所述核心处理模块连接，用于提供多个I/O接口。本方案大大降低生产成本，传统技术方案实现相同效果需要至少3台主机通过以太网连接，本方案只需1台主机解决，降低了接近三分之二的生产成本。本方案无需辅助摄像机，直接用全景摄像机同时复用为定位分析摄像机，降低生产成本，减少调试复杂度。本装置小型化一体化，只有1U设备高度，安装现场无需组网，无需专业机柜，调试维护简单。
【专利说明】
一种一体化全自动教学录播装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及教学领域，尤其涉及一种一体化全自动教学录播装置。
【背景技术】
[0002]目前全自动录播系统需要多台主机组网完成，需要I台主机接入拍摄摄像机完成视频的录制和直播，I台图像分析主机接入辅助摄像机完成图像分析与定位跟踪，I台主机接入多个麦克风完成音频的处理与混合，同时需要用到拍摄摄像机和辅助摄像机，系统设备繁多，生产成本高，安装实施复杂、维护难度较大。本实用新型基于SOC技术，采用多核并行处理技术方案设计，将教学音视频录播、视频编解码，图像分析与视频跟踪、音频处理，集成到一个芯片上，只要单台小形化IU高度主机完成全自动录播系统功能。
【实用新型内容】
[0003]基于此，本发明的第一方面提供了一种一体化全自动教学录播装置。
[0004]—种一体化全自动教学录播装置，所述装置包括:
[0005]核心处理模块；
[0006]与所述核心处理模块连接的视频采集模块，用于采集预设的视频数据，并发送所述视频数据到所述核心处理模块；
[0007]与所述核心处理模块连接的音频采集模块，用于采集预设的音频数据，并发送所述音频数据到所述核心处理模块；
[0008]接口模块，与所述核心处理模块连接，用于提供多个I/O接口。
[0009]在其中一个实施例中，所述装置还包括:
[0010]电源模块，与所述核心处理模块连接，用于对所述核心处理模块提供一稳定电源。
[0011]在其中一个实施例中，所述电源模块为具备以下一项或多项的电源模块:
[0012]电源模块采用多模供电方式进行并行供电；
[0013]电源模块包括一大电容和连接所述大电容的多级小电容，电源模块通过所述大电容进行储能，通过所述多级小电容滤波；
[0014]电源模块为一采用多个DC-DC降压芯片的电源模块。
[0015]在其中一个实施例中，提供一12V的电源模块，以及在所述电源模块内■个DC-DC降压模块，经过所述3个DC-DC降压模块，12V电压被降低为5V、3.3V、1.5V三种电压。
[0016]在其中一个实施例中，所述核心处理模块包括主芯片和内置于所述主芯片上的同步动态随机存储器。
[0017]在其中一个实施例中，所述接口模块包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太网接
□ O
[0018]在其中一个实施例中，所述主芯片包括前处理核、视频编解码核、数字信号处理核和ARM处理核。
[0019]在其中一个实施例中，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教师、学生特写视频；
[0020]所述VGA接口用于采集电脑视频；
[0021]所述以太网接口采集教师学生的全景视频。
[0022]一种一体化全自动教学录播方法，所述方法包括视频处理步骤、音频处理步骤以及录制步骤；
[0023]所述视频处理步骤包括:
[0024]M3前处理核中的采集模块采集全景、特写和VGA视频；
[0025]M3前处理核复制全景视频，并发送所有全景视频；
[0026]IPC模块传输所述全景视频；
[0027]M3编码核中的视频编码模块编码特写、VGA和全景视频，并通过ARM A8核录制模块接收多路视频流；
[0028]视频处理模块核中的视频分析模块接受全景视频分析教师学生行为，ARM核中的录制模块接收教师学生行为指令。
[0029]所述音频处理步骤包括:
[0030]ARM A8核中的采集模块通过音频采集芯片采集音频数据；
[0031 ] IPC模块传输所述音频数据；
[0032]DSP核中的音频模块降噪处理、混合处理所述音频数据；
[0033]DSP核中的音频模块编码音频；
[0034]ARM核中的录制模块接收音频流；
[0035]所述录制步骤包括:
[0036]ARM A8核录制模块根据教师学生行为切换视频、同步音频录制；
[0037]ARM A8核直播模块直播视频。
[0038]在其中一个实施例中，所述IPC模块主要完成ARM A8、M3前处理器、M3编码器和DSP核之间的通信，通信发起方为发送核，通信接收端为接受核，其具体步骤包括:
[0039]系统启动时，创建一个多核协调器，负责管理多核注册和内存管理，多核协调器启动时申请100M的共享内存；
[0040]发送核和接收核在启动向多核协调器注册ID、邮箱寄存器R以及中断；
[0041]发送核需要向接核发送长度为L数据时，首先向多核协调器申请需要的长度为L+4的首地址为M的共享内存，先将数据长度写入M，然后将数据写入共享内存M+4处，然后将M转换为相对地址Ml，其中，Ml为M-共享内存发送核地址空间首址，写入接收核的邮箱寄存器，触发接收核的邮箱中断；
[0042]接收核触发邮箱中断时，从邮箱寄存器取出相对地址Ml，然后将Ml转换为自己的地址空间M，其中，Μ*Μ1+共享内存接收核地址空间首址，从M读出4个字节的长度L，然后从M+4处读出长度为L的数据；
[0043]接收核完成数据读取后，通知多核协调器释放相对地址Ml处长度为L的内存。
[0044]有益效果:
[0045]本实用新型提供了一种一体化全自动教学录播装置，所述装置包括:核心处理模块;与所述核心处理模块连接的视频采集模块，用于采集预设的视频数据，并发送所述视频数据到所述核心处理模块;与所述核心处理模块连接的音频采集模块，用于采集预设的音频数据，并发送所述音频数据到所述核心处理模块;接口模块，与所述核心处理模块连接，用于提供多个I/o接口。本设备装置在单芯片上集成视频录制、直播、跟踪、音频处理，基于总线传输，大大提高传输性能，减少传输噪声引入，可以实现一键系统升级，无需多台设备单独升级，维护简单。
【附图说明】
[0046]为了更清楚地说明本实用新型运行原理和使用的技术方案，下面将对运行原理和使用的技术中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些运行例子，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0047]图1是一种全自动教学录播装置的装置示意图。
[0048]图2是一种一体化全自动教学录播方法的流程图。
[0049]图3是一种SOC多核全自动录直播跟踪音频一体化软件IPC模块传输流程。
【具体实施方式】
[0050]下面将结合本实用新型运行原理中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0051 ]请参照图1，一种一体化全自动教学录播装置，所述装置包括:
[0052]核心处理模块100;
[0053]与所述核心处理模块100连接的视频采集模块200，用于采集预设的视频数据，并发送所述视频数据到所述核心处理模块100;
[0054]与所述核心处理模块100连接的音频采集模块300，用于采集预设的音频数据，并发送所述音频数据到所述核心处理模块100;
[0055]接口模块400，与所述核心处理模块100连接，用于提供多个I/O接口。
[0056]在其中一个实施例中，所述装置还包括:
[0057]电源模块500，与所述核心处理模块100连接，用于对所述核心处理模块提供一稳定电源。
[0058]在其中一个实施例中，所述电源模块为具备以下一项或多项的电源模块:
[0059]电源模块采用多模供电方式进行并行供电；
[0060 ]电源模块包括一大电容和连接所述大电容的多级小电容，电源模块通过所述大电容进行储能，通过所述多级小电容滤波；
[0061]电源模块为一采用多个DC-DC降压芯片的电源模块。
[0062]需要说明的是，电源设计采用多模供电方式，其中PLL采用独立供电方式，并使用大电容储能多级小电容滤波以提高可靠性，其他电源供电通过12V供电进行降压得到。
[0063]电源模块支持宽电压直流输入(4.5V—21V);标准输入为+12V，采用低纹波、大功率DC to DC降压芯片作为主电源系统的电压转换，采用硬控制启动方式来实现控制各子电源的启动时序，使得启动时序更可靠。电源电流流向如下:12V供电接入经由3个DC to DC降压得到5V、3.3V、1.5V三种电压;5V电压一方面为主芯片USB模块供电，另外一方面通过降压芯片得1.0V给CHJ供电，同时可降压得到1.8V和1.2V分别为CHJ和音频采集芯片供电；
3.3V电压给CPU、以太网、音频采集芯片供电；1.5V电压给CPU、DDR模块供电。
[0064]在其中一个实施例中，提供一12V的电源模块，以及在所述电源模块内置3个DC-DC降压模块，经过所述3个DC-DC降压模块，12V电压被降低为5V、3.3V、1.5V三种电压。
[0065]在其中一个实施例中，所述核心处理模块包括主芯片和内置于所述主芯片上的同步动态随机存储器。
[0066]在其中一个实施例中，所述接口模块包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太网接口。
[0067]在其中一个实施例中，所述主芯片包括前处理核、视频编解码核、数字信号处理核和ARM处理核。
[0068]在其中一个实施例中，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教师、学生特写视频；
[0069 ]所述VGA接口用于采集电脑视频；
[0070]所述以太网接口采集教师学生的全景视频。
[0071]在其中一个实施例中，所述多级小电容为滤波电容，所述滤波电容包括33uF、10uF、luF、0.0luF 的滤波电容。
[0072]请参照图2，一种一体化全自动教学录播装置方法，其特征在于，所述方法包括视频处理步骤和音频处理步骤；
[0073]所述视频处理步骤包括:
[0074]SlOl:M3前处理核中的采集模块采集全景、特写和VGA视频；
[0075]S102:M3前处理核复制全景视频，并发送所有全景视频；
[0076]S103: IPC模块传输所述全景视频；
[0077]S104:M3编码核中的视频编码模块编码特写、VGA和全景视频；
[0078]S105:并通过ARM A8核录制模块接收多路视频流；
[0079]S106:视频处理模块核中的视频分析模块接受全景视频分析教师学生行为;S107:ARM核中的录制模块接收教师学生行为指令；
[0080]所述音频处理步骤包括:
[0081 ] S201:ARM A8核中的采集模块通过音频采集芯片采集音频数据；
[0082]S202: IPC模块传输所述音频数据；
[0083]S203:DSP核中的音频模块降噪处理、混合处理所述音频数据；
[0084]S204: DSP核中的音频模块编码音频；
[0085]S205: ARM核中的录制模块接收音频流；
[0086]所述录制步骤包括:
[0087]S301:ARM A8核录制模块根据教师学生行为切换视频、同步音频录制；
[0088]S302:ARM A8核直播模块直播视频。
[0089]需要说明的是，全自动录直播跟踪音频一体化软件运行与主芯片上，主芯片上有4个核心分别是Arm contex M3前处理核、Arm contex M3视频编解码核、DSP核和ARM contexAS核，全自动录直播跟踪音频一体化软件协调处理器的4个核并行计算，完成音视频采集、编码、视频分析与全自动跟踪导播、录制与直播功能，其中视频采集包括教师特写视频、VGA板书视频、教师全景视频、学生特写和全景视频采集，全自动跟踪导播主要完成各个场景的自动切换。
[0090]请参照图3，所述IPC模块主要完成ARM A8、M3前处理器、M3编码器和DSP核之间的通信，通信发起方为发送核，通信接收端为接受核，其具体步骤包括:
[0091 ] S401:系统启动时，创建一个多核协调器，负责管理多核注册和内存管理，多核协调器启动时申请100M的共享内存；
[0092]S402:发送核和接收核在启动向多核协调器注册ID、邮箱寄存器R以及中断；
[0093]S403:发送核需要向接核发送长度为L数据时，首先向多核协调器申请需要的长度为L+4的首地址为M的共享内存，先将数据长度写入M，然后将数据写入共享内存M+4处，然后将M转换为相对地址Ml，其中，Ml为M-共享内存发送核地址空间首址，写入接收核的邮箱寄存器，触发接收核的邮箱中断；
[0094]S404:接收核触发邮箱中断时，从邮箱寄存器取出相对地址Ml，然后将Ml转换为自己的地址空间M，其中，M为Ml+共享内存接收核地址空间首址，从M读出4个字节的长度L，然后从M+4处读出长度为L的数据；
[0095]S405:接收核完成数据读取后，通知多核协调器释放相对地址Ml处长度为L的内存。
[0096]本发明的一种一体化全自动教学录播装置，所述装置包括:核心处理模块;与所述核心处理模块连接的视频采集模块;与所述核心处理模块连接的音频采集模块；以太网USB接口模块，与所述核心处理模块连接。本方案大大降低生产成本，传统技术方案实现相同效果需要至少3台主机通过以太网连接，本方案只需I台主机解决，降低了接近三分之二的生产成本。本方案无需辅助摄像机，直接用全景摄像机同时复用为定位分析摄像机，降低生产成本，减少调试复杂度。本装置小型化一体化，只有IU设备高度，安装现场无需组网，无需专业机柜，调试维护简单。本设备软件在单芯片上集成视频录制、直播、跟踪、音频处理，基于总线传输，大大提高传输性能，减少传输噪声引入，可以实现一键系统升级，无需多台设备单独升级，维护简单。本装置电源设计采用多模供电、大电容储能多级小电容滤波，保证系统可靠性。
[0097]以上对本实用新型运行原理进行了详细介绍，上述运行原理的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述装置包括: 核心处理模块； 与所述核心处理模块连接的视频采集模块，用于采集预设的视频数据，并发送所述视频数据到所述核心处理模块； 与所述核心处理模块连接的音频采集模块，用于采集预设的音频数据，并发送所述音频数据到所述核心处理模块； 接口模块，与所述核心处理模块连接，用于提供多个I/o接口。2.根据权利要求1所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述装置还包括: 电源模块，与所述核心处理模块连接，用于对所述核心处理模块提供一稳定电源。3.根据权利要求2所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述电源模块为具备以下一项或多项的电源模块: 电源模块采用多模供电方式进行并行供电； 电源模块包括一大电容和连接所述大电容的多级小电容，电源模块通过所述大电容进行储能，通过所述多级小电容滤波； 电源模块为一采用多个DC-DC降压芯片的电源模块。4.根据权利要求3所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，提供一12V的电源模块，以及在所述电源模块内置3个DC-DC降压模块，经过所述3个DC-DC降压模块，12V电压被降低为5￥、3.3￥、1.5￥三种电压。5.根据权利要求1所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述核心处理模块包括主芯片和内置于所述主芯片上的同步动态随机存储器。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口模块包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太网接口。7.根据权利要求5所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述主芯片包括前处理核、视频编解码核、数字信号处理核和ARM处理核。8.根据权利要求6所述的一体化全自动教学录播装置，其特征在于，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教师、学生特写视频； 所述VGA接口用于采集电脑视频； 所述以太网接口采集教师学生的全景视频。
【文档编号】H04N5/76GK205693771SQ201620574955
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月15日 公开号201620574955.2, CN 201620574955, CN 205693771 U, CN 205693771U, CN-U-205693771, CN201620574955, CN201620574955.2, CN205693771 U, CN205693771U
【发明人】邓剑鸿, 龙土仲, 陈天晴
【申请人】惠州紫旭科技有限公司