一种基于嵌入式GPU级联的4K超高清直播方法及系统与流程

本发明涉及信息处理，具体地涉及一种基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法及系统。

背景技术：

1、4k超高清直播是对1路或多路4k输入的画面进行特效处理、直播传输的一种技术。现有4k超高清直播，要么采用nvidia/amd等显卡处理4k图像，显示效果好，但价格高、设备体积大、功耗高，不易携带；要么采用单个嵌入式gpu，价格较显卡便宜，但效能不足，尤其无法完成多路4k图像的特效处理。针对上述问题，有必要设计一种基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法及系统，以解决现有4k超高清直播将所有的计算集中在单个gpu上，导致效能不足的问题。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

3、一种基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法，包括以下步骤：

4、步骤1、hdmi/sdi视频采集模块获取4k超高清画面，cpu通过dma方式将其存储在共享显存中，同时cpu记录每一路视频的格式以及在共享显存的存储位置；

5、步骤2、cpu检测到一路视频采集完后，cpu将画面格式、在共享显存的存储位置以及待gpu1渲染的共享显存地址以渲染指令的方式通知到gpu1，gpu1根据渲染指令内容，将采集的画面转换成gpu数据，并将转换后的数据渲染到指定的共享显存中；

6、步骤3、cpu再将gpu1渲染后的一路或者多路共享显存地址以及待gpu2渲染的共享显存地址以渲染指令方式通知给gpu2，gpu2对gpu1渲染后的数据进行绿幕抠图、转场特效等渲染到gpu2指定的共享显存地址中；

7、步骤4、cpu将gpu2渲染后的共享显存数据，以指令集方式通知给gpu1，gpu1将rgba数据格式转换成yuv格式；

8、步骤5、cpu通知编码器对gpu1转换的yuv数据进行编码推流。

9、优选的，步骤2中，所述转换为yuv数据转换成rgba格式。

10、优选的，步骤5中，整个过程的时间控制在16ms以内，以保证4kp60的直播效能。

11、优选的，一种实现所述基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法的系统，包括：hdmi/sdi视频采集模块、cpu模块、共享显存模块、gpu1模块、gpu2模块；hdmi/sdi视频采集模块与cpu模块连接，所述cpu模块通过系统内部数据总线与共享显存模块连接，所述gpu1模块和gpu2模块通过系统内部数据总线与共享显存模块连接。

12、优选的，hdmi/sdi视频采集模块，负责获取4k超高清信号数据；

13、cpu模块，负责数据调度、通知gpu1与gpu2渲染以及编码推流；

14、共享显存模块，负责存储采集的数据以及gpu1与gpu2渲染的数据；

15、gpu1模块，负责数据格式转换；

16、gpu2模块，负责特效渲染。

17、优选的，所述gpu1模块的数据格式转换包括视频数据转换成gpu数据，以及将gpu数据转换成待编码数据等。

18、优选的，所述gpu2模块的特效渲染包括绿幕抠图特效处理、转场特效处理等。

19、本发明的技术效果：

20、与现有技术相比，本发明解决了现有4k超高清直播将所有的计算集中在单个gpu上，导致效能不足的问题。本发明采用多嵌入式gpu协同处理的方式，使得系统效能可达4kp60，保持稳定的流畅度。此外，它还具有能耗低和便于携带的优点，同时价格相对较低，便于推广应用。

技术特征：

1.一种基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法，其特征在于：步骤2中，所述转换为yuv数据转换成rgba格式。

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法，其特征在于：步骤5中，整个过程的时间控制在16ms以内。

4.一种用于实现如权利要求1或2或3的基于嵌入式gpu级联的4k超高清直播方法的系统，其特征在于：所述系统包括：hdmi/sdi视频采集模块、cpu模块、共享显存模块、gpu1模块、gpu2模块；hdmi/sdi视频采集模块与cpu模块连接，所述cpu模块通过系统内部数据总线与共享显存模块连接，所述gpu1模块和gpu2模块通过系统内部数据总线与共享显存模块连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：hdmi/sdi视频采集模块，负责获取4k超高清信号数据；

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述gpu1模块的数据格式转换包括视频数据转换成gpu数据，以及将gpu数据转换成待编码数据。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述gpu2模块的特效渲染包括绿幕抠图特效处理、转场特效处理。

技术总结
本发明涉及信息处理技术领域，具体地涉及一种基于嵌入式GPU级联的4K超高清直播方法及系统，所述方法包括：CPU通过DMA方式将其存储在共享显存中，同时CPU记录视频格式以及在共享显存的存储位置；CPU将画面格式等以渲染指令的方式通知到GPU1，GPU1将采集的画面转换成GPU数据，并将转换后的数据渲染到指定的共享显存中；CPU再将GPU1渲染后的共享显存地址以及待GPU2渲染的共享显存地址通知给GPU2，GPU1模块负责数据格式转换，GPU2模块负责特效渲染；CPU通知编码器对GPU1转换的YUV数据进行编码推流。本发明解决了现有超高清直播将所有的计算集中在单个GPU上导致效能不足的问题。

技术研发人员：林盈志,吴乐昌
受保护的技术使用者：富视智通电子技术（济南）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17