一种8K视频传输方式的制作方法

本发明涉及视频传输领域，具体是指一种8k视频传输方式。

背景技术：

随着5g网络和流媒体的发展，且人们对视频分辨率的要求越来越高，视频分辨率朝着4k(3840x2160)和8k(7680×4320)超高清方向发展，8k等技术逐步成为人们对视觉体验的新需求，8k编码器视频传输方式将是未来的发展的趋势。8k分辨率是4k的4倍，hd的16倍，视频复杂度也是hd的16倍，给8k编码器带来了很大的挑战8k视频的超大数据量，对编码压缩性能要求比较高。目前视频编码技术为hevc发布的h.264与h.265。对于数据量极大的8k视频，在保证相同视频图像质量的情况下，h.265数据传输码率相比h.264降低了50％，有很大的优势。不过即使经过编码，8k视频的数据量也十分庞大。按照市面主流h.265标准，4k视频传输的传输速率至少需要在12-40mbps的范围内，而8k视频传输的传输速率至少需要保证在48-160mbps的范围内。

而对于8k视频信号的处理及网络传输来说，需要图像还原度高且肉眼无压缩的高质量的转换和编码器来实现8k的超高清视频信号在10g或以上的宽带光纤网络中保存、交互、传输和分发、广播，同时也就需要相应的8k视频源信号的转换编码器设备，因此需要一种能适应8k超高清电视实时直播的应用的8k视频信号传输方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种8k视频传输方式，能够有效的提升8k视频信号的传输效率，推动8k技术的普及，很好推动8k技术的进步，更好的促进了企业与行业的进步。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种8k视频传输方式，通过8k视频传输系统完成，该视频传输系统包括视频输入端，与视频输入端相连接的fpga，与fpga通过axi总线相连接的arm，同时与fpga和arm相连接的ddr，与arm相连接的以太网接口，以及与fpga相连接的视频输出端；

包括以下步骤：

(1)fpga通过视频输入端接收视频数据；

(2)fpga对视频输入端接收的视频数据进行信源检测，判断输入的视频数据是否为8k数据，若是8k数据则进入步骤(3)，若不是8k数据则结束步骤；

(3)fpga向arm发送协同信号，并使得arm协同fpga对8k信号进行预处理；

(4)通过视频输出端或以太网接口向外输出预处理后的信号。

所述视频输入端由4个12g-sdi接口模块组成，具体的设置方式为：4个12g-sdi接口模块分别用于传输输入的视频数据的1/4，并在传输的视频数据中加入同步帧头数据，在接收端通过算法判断同步数据来对分别从4个12g-sdi接口模块得到的4路视频数据进行同步整合。

步骤(3)中arm协同fpga的方法为：

设置同时与fpga和arm相连接的ddr以使得fpga与arm内存共享，在arm中搭载linux系统进行编码，使得arm能够协同fpga工作；

具体为：linux系统通过设置引导程序对arm进行初始化配置，加载fpga固件，生成u-boot引导linux系统启动，读取储存在ddr中的设备树文件来加载底层硬件驱动，使得arm可以通过内置的api控制底层硬件的驱动程序，arm分配内存地址空间，实现fpga与arm的内存共享，达到与arm和fpga数据交互的目的，进而达到arm协同fpga工作的目的。

步骤(3)中所述的预处理包括对视频数据进行串并转换和量化处理，以及对视频数据进行音频解嵌处理。

所述arm选用海思新品牌hi3559av100，并加载优化后的同步编解码算法。

所述优化后的同步编解码算法具体为：

(a)将4路视频数据的视频图像划分为基本的块单元，根据视频图像类型选择帧内预测或帧间预测对块单元进行预测，得到原始块与预测信号之差，即预测残差；

(b)对预测残差进行变换和量化处理得到相应的系数；

(c)对于变换后得到的系数一方面由熵编码得到编码后的数据，另一方面通过反量化和反处理，得到残差近似值，并同预测信号相加得到重构图像，重构图像经过滤波处理最终送入参考图像缓冲区；

(d)4路视频数据分别通过得到的系数和残差近似值来实时调整读取图像缓冲区的数据位置，从而使4路视频数据消除通道间的数据抖动，视频数据完全同步输出完整高质量的8k视频数据。

步骤(4)中通过视频输出端向外输出预处理后的视频数据则是将预处理后的视频数据直接通过播放设备进行播放，而通过以太网接口向外输出预处理后的视频数据则是通过网络将预处理后的视频数据发送给其他设备。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的视频输入端由4个12g-sdi接口模块组成，即需要使用4条12g同轴电缆完成视频数据的传输，每条同轴电缆传输四分之一的视频数据，从而能够从源头上保证传输的实时性和无压缩，很好的提高了传输的效率，并降低了后续视频数据处理的难度。

(2)本发明能够有效的提升8k视频信号的传输效率，推动8k技术的普及，很好推动8k技术的进步，更好的促进了企业与行业的进步。

附图说明

图1为本发明视频传输系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

一种8k视频传输方式，通过8k视频传输系统完成，该视频传输系统包括视频输入端，与视频输入端相连接的fpga，与fpga通过axi总线相连接的arm，同时与fpga和arm相连接的ddr，与arm相连接的以太网接口，以及与fpga相连接的视频输出端；

包括以下步骤：

(1)fpga通过视频输入端接收视频数据；

所述视频输入端由4个12g-sdi接口模块组成，具体的设置方式为：4个12g-sdi接口模块分别用于传输输入的视频数据的1/4，并在传输的视频数据中加入同步帧头数据，在接收端通过算法判断同步数据来对分别从4个12g-sdi接口模块得到的4路视频数据进行同步整合。

设置4个12g-sdi接口模块，并使用4条12g同轴电缆完成视频数据的传输，每条同轴电缆传输四分之一的视频数据，从而能够从源头上保证传输的实时性和无压缩，很好的提高了传输的效率，并降低了后续视频数据处理的难度。

(2)fpga对视频输入端接收的视频数据进行信源检测，判断输入的视频数据是否为8k数据，若是8k数据则进入步骤(3)，若不是8k数据则结束步骤；

(3)fpga向arm发送协同信号，并使得arm协同fpga对8k信号进行预处理；

arm协同fpga的方法为：

设置同时与fpga和arm相连接的ddr以使得fpga与arm内存共享，在arm中搭载linux系统进行编码，使得arm能够协同fpga工作；

具体为：linux系统通过设置引导程序对arm进行初始化配置，加载fpga固件，生成u-boot引导linux系统启动，读取储存在ddr中的设备树文件来加载底层硬件驱动，使得arm可以通过内置的api控制底层硬件的驱动程序，arm分配内存地址空间，实现fpga与arm的内存共享，达到与arm和fpga数据交互的目的，进而达到arm协同fpga工作的目的。

所述的预处理包括对视频数据进行串并转换和量化处理，以及对视频数据进行音频解嵌处理。

所述arm选用海思新品牌hi3559av100，并加载优化后的同步编解码算法。

优化后的同步编解码算法具体为：

(a)将4路视频数据的视频图像划分为基本的块单元，根据视频图像类型选择帧内预测或帧间预测对块单元进行预测，得到原始块与预测信号之差，即预测残差；

(b)对预测残差进行变换和量化处理得到相应的系数；

(c)对于变换后得到的系数一方面由熵编码得到编码后的数据，另一方面通过反量化和反处理，得到残差近似值，并同预测信号相加得到重构图像，重构图像经过滤波处理最终送入参考图像缓冲区；

(d)4路视频数据分别通过得到的系数和残差近似值来实时调整读取图像缓冲区的数据位置，从而使4路视频数据消除通道间的数据抖动，视频数据完全同步输出完整高质量的8k视频数据。

(4)通过视频输出端或以太网接口向外输出预处理后的信号。

通过视频输出端向外输出预处理后的视频数据则是将预处理后的视频数据直接通过播放设备进行播放，而通过以太网接口向外输出预处理后的视频数据则是通过网络将预处理后的视频数据发送给其他设备。

fpga收到4个12g-sdi接口模块接收的12g视频数据后并不立即输送给arm，而是缓存一部分数据，再从缓存数据中找到同步帧头数据。以同步帧头数据为起点时标将4路视频数据对齐后再发送给arm进行处理。有效的解决了12g视频数据对多根同轴电缆线长差异要求严格的问题，实现了通过4路12g同轴电缆实时无损传输8k视频数据的效果。

如上所述，便可很好的实现本发明。