专利名称：基于vga和hdmi两种显示模式的视频传输系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是一种集视频采集、传输和显示为一体的系统及方法， 该系统及方法基于VGA和HDMI两种模式显示。其中，所述VGA是Video Graphic Array (显示绘图阵列)的简称，HDMI是High Definition Multimedia Interface (高清晰多媒体接 口)的简称。
背景技术：
随着多媒体技术的迅猛发展，音频、视频、图像等已广泛融于人们的日常生活中，成为 不可或缺的一部分，比如有线电视，家庭影院等。多媒体技术还可以与计算机、英特网技 术相结合，应用于视频会议、音视频点播、远程教育等众多领域。同时，随着高清视频采 集和显示设备的兴起，高清视频迅猛发展，以满足人们日益提高的体验需求和某些对清晰 度要求较高的应用场合。
视频信号的获得，涉及到采集、传输和显示等多种不同的技术。由于视频图像传输系统， 特别是高清视频的传输，具有数据量大、实时性要求高等特点，具有较大的技术难度，因 此也成为制约视频图像与计算机、英特网进一步结合的关键因素。
在现有的视频传输系统中， 一般使用普通视频编解码标准，比如MPEG-2，将视频图像 压縮成标准清晰度(如800X600)分辨率，这样不可避免地造成了视频图像细节的损失， 无法到达高清显示的目的。MPEG-4、 H.264等高清视频编解码标准为高清视频的传输提供 了实时性保障，能够有效传输高清视频信号。同时，HDMI (高清晰多媒体接口)可以提供 高达5Gbps的数据传输带宽，在保证高品质的情况下能够以数码形式传输未经压縮的高分 辨率视频和多声道音频数据，足以应付一个1080P (1920X1080P)的视频和一个8声道的 音频信号。虽然VGA接口的视频图像显示效果一般，但现在大多数终端显示设备依旧沿用， 因此VGA接口是视频传输系统不可缺少的一部分。上述技术都为视频图像传输，特别是高 清视频的传输提供了高保真和实时性保障。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于VGA和HDMI两种显示模式
的视频传输系统，采用该系统能够实现视频信号的采集、传输和显示，并且通过改进完善， 该系统还具有视频质量高、实时性好、通用性强等特点。
本发明还提供一种基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输方法。
本发明总的技术构思为，基于VGA和HDMI两种接口以及IP网络，利用高清视频源， 高清视频信号编解码器和终端显示设备，实现视频信号的采集、传输和显示，在终端显示 设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像，并同时显示控制界面，又可以通过HDMI 接口传输显示高清数字视频画面。
本发明的技术方案如下
基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在于包括通过IP网络互 联的发送端和接收端；所述发送端通过具有1394或HDMI接口的视频采集设备，以获得原 始高清视频数据，对该原始视频数据进行预处理，并通过视频编码模块编码后传输给接收 端；所述接收端通过视频解码模块解码，并对解码后的数据进行后期视频处理，在终端显 示设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像，并同时显示控制界面，又可以通过HDMI 接口传输显示高清数字视频画面。
所述VGA接口的体系结构包括5个单元模块其l为时序发生器产生控制整个芯片 上所有功能模块的时序信号；其2为CRT(阴极射线管)控制器产生CRT时序信号(如行同 步HS，场同步VS信号等)，以控制CRT显示操作和显示刷新同步；其3为图形控制器可 编程控制所需显示图像的各像素点颜色数据，并存放到颜色管理器中；其4为颜色管理器 提取各像素点rgb三基色颜色数据，为数字信号；其5为DAC数模转换器将rgb数字信 号转化为RGB模拟信号，以供CRT显示器显示。
所述HDMI接口具有以下体系结构包括3个独立的通信通道用来传输音/视频数据
以及辅助数据的TMDS通道，所述TMDS是最小变换差分信号的简称；用来在自动配置时 发送端读取接收端的EDID数据结构的DDC通道，所述DDC是数据显示通道的简称，所 述EDID是扩展显示识别数据的简称，它是一种数据格式，包含有关终端设备及其性能的 参数；用来支持高级用户功能的CEC通道，所述CEC是用户电子控制的简称，它是一个 可选通道。
所述HDMI接口包括HDMI的编码发送芯片，视频、音频和辅助信号送入HDMI的 编码发送芯片，进行数据编码;3路TMDS数据通道和1路TMDS时钟通道，通过3路TMDS 数据通道和1路TMDS时钟通道将编码后的数据传送到信号接收端，所述TMDS时钟通道 用于传送视频像素时钟信号，作为接收端对3路TMDS数据通道传来的数据进行恢复的频
率参考；接收端的HDMI解码芯片，用于数据解码，将对应的音/视频信号还原并送到相应 的处理模块中。
所述IP网络包括有线IP网络和/或无线IP网络；所述原始视频数据的分辨率为1440 X 1080i或1920X 1080i或1280X720P或1920X 1080P或其他格式的高清视频图像分辨率； 所述视频编码模块和视频解码模块采用MPEG-4、 H.264、 VC-l或AVS等高清视频编解码 标准。
所述预处理模块和后期视频处理模块均在PC机，或是专用视频图像处理芯片上实现； 预处理是对视频数据进行裁减或縮放，码率和帧率控制等；后期视频处理用于对视频图像 进行平滑降噪，对比度增强等画质增强处理，以及像素分辨率调整；所述PC机是指个人计 算机，其包括基于X86架构或PowerPC处理器的台式机、便携式PC机、笔记本电脑等。
所述视频采集设备具有1394或HDMI接口 ；所述终端显示设备具有VGA和HDMI接□。
基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1 ，通过具有1394或HDMI接口的视频采集设备，获得原始高清视频数据； 步骤2，对原始视频数据进行预处理；
步骤3，通过视频编码模块对预处理的视频数据进行编码； 步骤4，发送端将编码后的视频流通过IP网络发送给接收端； 步骤5，接收端通过IP网络接收编码后的视频数据； 步骤6，通过视频解码模块对接收到的视频数据进行解码； 步骤7，对解码后的视频数据进行后期视频处理；
步骤8，处理后的视频数据在终端显示设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像， 并同时显示控制界面，又可以通过HDMI接口传输显示高清数字视频画面。 所述步骤2中的预处理，是对视频数据进行裁减或縮放，码率和帧率控制。 所述步骤7中的后期视频处理是对视频图像进行平滑降噪，对比度增强的画质增强处 理，以及像素分辨率调整。
本发明的技术效果如下
1. 采用高清视频采集设备，视频图像质量高；
2. 采用高清视频编解码标准，图像失真小，系统时延小、实时性好；
3.即有HDMI高清数字视频显示接口，又保留VGA模拟信号显示接口，系统通用性强。
图1为本发明的系统方框图。
图2为本发明的系统工作原理方框图，方框中数字1至9为流程顺序号。 图3为本发明中HDMI接口的结构方框图。 图4为本发明中VGA接口的结构方框图。 附图标记列示如下
100-视频源，200-发送端，300-IP网络，400-接收端，500-VGA显示设备，600-HDMI 显示设备。
具体实施例方式
如图1所示，本发明高清视频传输系统，该系统基于VGA和HDMI两种接口，它包括 视频源100，发送端200， IP网络300，接收端400， VGA显示设备500， HDMI显示设 备600。其中，所述的视频源100与发送端200通过具有1394或HDMI接口的传输线相连； 发送端200、接收端400通过IP网络300互联；接收端400与VGA显示设备500通过具有 VGA接口的传输线相连；接收端400与HDMI显示设备600通过具有HDMI接口的传输线 相连。
所述视频源100的输出接口为1394或HDMI接口；
所述发送端200的输入接口为1394或HDMI接口，输出接口为IP网络接口； 所述接收端400的输入接口为IP网络接口 ，输出接口有VGA和HDMI两种接口 ； 所述VGA显示设备500的输入接口为VGA接口 ； 所述HDMI显示设备600的输入接口为HDMI接口 。
所述的发送端200所实现的功能，包括
(1) 通过视频采集设备，获得原始高清视频数据；
(2) 对原始视频数据进行预处理；
(3) 通过视频编码模块对视频数据进行编码；
(4) 将编码后的视频数据通过IP网络300发送至接收端400。
所述的接收端400所实现的功能，包括
(1) 通过IP网络300接收视频码流；
(2) 通过视频解码模块进行解码；
(3) 对解码后的视频数据进行后期视频处理；
(4) 使用具有VGA和HDMI接口的终端显示设备显示画面，其中VGA接口可以显 示控制界面，HDMI接口仅显示视频画面。
本发明基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输方法，它包括
(1) 高清视频信号的采集，获得原始视频数据，并通过1394或HDMI接口将原始视 频数据高速、无损地发送到预处理模块；
(2) 对原始视频数据进行预处理；
(3) 启动视频编码模块对视频数据进行编码，以便于网络传输，提高实时性；
(4) 将编码后的视频数据通过IP网络300发送至接收端400;
(5) 通过IP网络300接收视频码流；
(6) 启动视频解码模块进行解码；
(7) 对解码后的视频数据进行后期视频处理；
(8) 使用具有VGA和HDMI接口的终端显示设备显示画面，其中VGA接口可以显 示控制界面，HDMI接口仅显示视频画面。
如图2所示，本发明基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输系统的工作原理是
1. 高清视频信号的采集，获得原始视频数据，其分辨率为1440X1080i或1920X1080i 或1280X720P或1920X1080P或其他格式的高清视频图像，并通过1394或HDMI接口将 原始视频数据高速、无损地发送到预处理模块；
2. 对原始视频数据进行裁减或縮放，码率和帧率控制等预处理；
3. 发送端对视频数据进行编码，可通过高清视频编码器(MPEG-4、 H.264、 VC-1或 AVS)进行视频编码；
4. 发送端将编码后的视频数据通过IP网络300发送至接收端；
5. 接收端通过IP网络300接收视频数据；
6. 接收端对视频数据进行解码，可通过高清视频解码器(MPEG-4、 H.264、 VC-1或 AVS)进行视频解码；
7. 接收端对解码后的数据进行图像画质增强，像素分辨率调整等后期视频处理；
8. 对于具有VGA接口的终端显示设备，则通过VGA接口传输显示视频图像，并同时 显示控制界面；
9. 对于具有HDMI接口的终端显示设备，则通过HDMI接口传输显示高清数字视频画面。
从图2可以看出，步骤1的1394或HDMI采集、步骤2的视频预处理、步骤3的视频 编码和步骤4的发送由发送端完成；步骤5的接收、步骤6的视频解码、步骤7的视频后 期处理、步骤8的VGA显示和步骤9的HDMI显示由接收端完成。
如图3所示，本发明中HDMI接口的体系结构，它包括3个独立的通信通道TMDS、 DDC禾B CEC。
所述TMDS是Transition Minimized Differential Signal (最小变换差分信号)的简称， TMDS通道用来传输音/视频数据以及辅助数据。
所述DDC是Digital Display Channel (数据显示通道)的简称，DDC通道用来在自动 配置时发送端读取接收端的EDID数据结构。所述EDID是Extended Display Identification Data (扩展显示识别数据)的简称，它是一种数据格式，包含有关终端设备及其性能的参 数。
所述CEC是Consumer Electronics Control (用户电子控制)的简称，CEC通道是一个 可选通道，用来支持一些高级用户功能，如红外遥控等。
本发明中HDMI接口包括HDMI的编码发送芯片，视频、音频和辅助信号送入HDMI 的编码发送芯片，进行数据编码；通过3路TMDS数据通道和1路TMDS时钟通道将编码 后的数据传送到信号接收端，所述TMDS时钟通道用于传送视频像素时钟信号，作为接收 端对3路TMDS数据通道传来的数据进行恢复的频率参考；接收端的HDMI解码芯片，用 于数据解码，将对应的音/视频信号还原并送到相应的处理模块中。相应的处理模块是指高 清视频显示终端或高清视频编码器。辅助信号包括场、行同步信号。
本发明中HDMI接口的音/视频信号传输方法，其特征包括
(1) 视频、音频和辅助信号(如场、行同步信号)送入HDMI的编码发送芯片，进行 数据编码；
(2) 通过3路TMDS数据通道和1路TMDS时钟通道传送到信号接收端。所述TMDS
时钟通道用于传送视频像素时钟信号，作为接收端对3路TMS数据通道传来的数据进行恢
复的频率参考；
(3)接收端的HDMI解码芯片进行数据解码，将对应的音/视频信号还原并送到相应 的处理模块(如高清视频显示终端或高清视频编码器)中。
如图4所示，本发明中VGA接口的体系结构，它包括5个单元模块
1. 时序发生器产生控制整个芯片上所有功能模块的时序信号；
2. CRT(阴极射线管)控制器产生CRT时序信号(如行同步HS，场同步VS信号等)，以控 制CRT显示操作和显示刷新同步；
3. 图形控制器可编程控制所需显示图像的各像素点颜色数据，并存放到颜色管理器中；
4. 颜色管理器提取各像素点rgb三基色颜色数据，为数字信号；
5. DAC (数模转换器)将rgb数字信号转化为RGB模拟信号，以供CRT显示器显示。
应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但 不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图对本发明己进行了详细的说明， 但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，例如，附图 中的接收端仅标明一台的情况，但显然在实际实施中往往是多台连网；另外，发送端和接 收端也可以集成在同一台PC机上；具有VGA接口的显示设备和具有HDMI接口的显示设备， 既可以是两个不同的显示设备，也可以是同时具有这两种显示接口的一个设备。而一切不 脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。
权利要求
1.基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在于包括通过IP网络互联的发送端和接收端；所述发送端通过具有1394或HDMI接口的视频采集设备，以获得原始高清视频数据，对该原始视频数据进行预处理，并通过视频编码模块编码后传输给接收端；所述接收端通过视频解码模块解码，并对解码后的数据进行后期视频处理，在终端显示设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像，并同时显示控制界面，又可以通过HDMI接口传输显示高清数字视频画面。
2. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在于所述VGA接口的体系结构包括5个单元模块其l为时序发生器产生控制整个芯片 上所有功能模块的时序信号；其2为CRT(阴极射线管)控制器产生CRT时序信号(如行同 歩HS，场同步VS信号等)，以控制CRT显示操作和显示刷新同步；其3为图形控制器可 编程控制所需显示图像的各像素点颜色数据，并存放到颜色管理器中；其4为颜色管理器 提取各像素点rgb三基色颜色数据，为数字信号；其5为DAC数模转换器将rgb数字信 号转化为RGB模拟信号，以供CRT显示器显示。
3. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在于所述HDMI接口具有以下体系结构包括3个独立的通信通道用来传输音/视频数据以及辅助数据的TMDS通道，所述TMDS是最小变换差分信号的简称；用来在自动配置时 发送端读取接收端的EDID数据结构的DDC通道，所述DDC是数据显示通道的简称，所 述EDID是扩展显示识别数据的简称，它是一种数据格式，包含有关终端设备及其性能的 参数；用来支持高级用户功能的CEC通道，所述CEC是用户电子控制的简称，它是一个 可选通道。
4. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在 于所述HDMI接口包括HDMI的编码发送芯片，视频、音频和辅助信号送入HDMI的 编码发送芯片，进行数据编码;3路TMDS数据通道和1路TMDS时钟通道，通过3路TMDS 数据通道和1路TMDS时钟通道将编码后的数据传送到信号接收端，所述TMDS时钟通道 用于传送视频像素时钟信号，作为接收端对3路TMDS数据通道传来的数据进行恢复的频 率参考；接收端的HDMI解码芯片，用于数据解码，将对应的音/视频信号还原并送到相应 的处理模块中。
5. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在 于所述IP网络包括有线IP网络和/或无线IP网络；所述原始视频数据的分辨率为1440 X1080i或1920X1080i或1280X720P或1920X1080P或其他格式的高清视频图像分辨率； 所述视频编码模块和视频解码模块采用MPEG-4、 H.264、 VC-1或AVS等高清视频编解码 标准。
6. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在 于所述预处理模块和后期视频处理模块均在PC机，或是专用视频图像处理芯片上实现；预处理是对视频数据进行裁减或縮放，码率和帧率控制等；后期视频处理用于对视频图像进行平滑降噪，对比度增强等画质增强处理，以及像素分辨率调整；所述PC机是指个人计 算机，其包括基于X86架构或PowerPC处理器的台式机、便携式PC机、笔记本电脑等。
7. 根据权利要求1所述的基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在 于所述视频采集设备具有1394或HDMI接口 ；所述终端显示设备具有VGA和HDMI接 P。
8. 基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输方法，其特征在于包括以下步骤 步骤l，通过具有1394或HDMI接口的视频采集设备，获得原始高清视频数据； 步骤2，对原始视频数据进行预处理；步骤3,通过视频编码模块对预处理的视频数据进行编码； 步骤4，发送端将编码后的视频流通过IP网络发送给接收端； 步骤5，接收端通过IP网络接收编码后的视频数据； 步骤6，通过视频解码模块对接收到的视频数据进行解码； 步骤7，对解码后的视频数据进行后期视频处理；步骤8，处理后的视频数据在终端显示设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像， 并同时显示控制界面，又可以通过HDMI接口传输显示高清数字视频画面。
9. 根据权利要求8所述的基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输方法，其特征在 于所述步骤2中的预处理，是对视频数据进行裁减或縮放，码率和帧率控制。
10. 根据权利要求8所述的基于VGA和HDMI两种模式显示的视频传输方法，其特征 在于所述步骤7中的后期视频处理是对视频图像进行平滑降噪，对比度增强的画质增强 处理，以及像素分辨率调整。
全文摘要
本发明提供一种基于VGA和HDMI两种显示模式的视频传输系统，其特征在于包括通过IP网络互联的发送端和接收端；所述发送端通过具有1394或HDMI接口的视频采集设备，以获得原始高清视频数据，对该原始视频数据进行预处理，并通过视频编码模块编码后传输给接收端；所述接收端通过视频解码模块解码，并对解码后的数据进行后期视频处理，在终端显示设备上既可以通过VGA接口传输显示视频图像，并同时显示控制界面，又可以通过HDMI接口传输显示高清数字视频画面。采用该系统能够实现视频信号的采集、传输和显示，并且通过改进完善，该系统还具有视频质量高、实时性好、通用性强等特点。本发明还提供方法。
文档编号H04N5/765GK101102487SQ20071011957
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年7月26日
发明者李建华, 王生安, 邓大鹏, 枫 韩 申请人:北京华纬讯电信技术有限公司