CN2634757Y - 数字视频录像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数字视频录像装置，包括：编码/解码处理器，用于将预定格式的音视频数据转换成MPEG数字流；中央处理单元，可支持多种类型的外部接口，通过PCI总线与所述编码/解码处理器连接，编码/解码处理器处理的信号通过该中央处理单元传输至存储装置或***接口；音频/视频输入和输出单元，用于将输入的模拟音频和视频信号处理为预定格式的数据后，输入至所述编码/解码处理器，或将所述编码/解码处理器输出的信号处理为模拟的音视频信号后输出。本实用新型的数字视频录像装置可支持MPEG1、MPEG2和MPEG4三种格式的编解码方式的处理和三种格式之间的转换。而且可以存储大量的节目信息，并通过中央处理单元的控制来有选择地更新硬盘存储内容。

Description

数字视频录像装置

技术领域

本实用新型涉及一种数字视频录像装置(DVR)，特别涉及一种能够兼容MPEG1、MPEG2或MPEG4三种编码格式进行节目的编码、存储、传输和输出的数字视频录像装置。

背景技术

随着数字化技术和多媒体技术的不断发展，对传统的广播电视信号进行数字化处理以向用户提供更为便捷和功能更为丰富的影像产品。将目前流行的数字视频音频编码/解码标准MPEG与常规的模拟和数字电视信号处理和传播技术结合构成数字化录像设备产品也在不断出现。例如中国实用新型专利01246307.X即公开了一种“数字化录像盒”，用于实现与计算机连接并将广播电视信号录制在计算机硬盘中。然而，目前市场上这类产品的功能应用很单一，一般只能对数字信号进行单一MPEG格式(如MPEG-2或MPEG-4)的存储播放。

本实用新型的内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的就是要提供一种数字视频录像机，能够在同一设备中分别采用MPEG-1、2、4三种编解码方式对输入节目进行编码处理、存储和节目解码输出。

根据本实用新型的一种数字视频录像机包括：编码/解码处理器，用于将输入的预定格式的音频视频数据进行MPEG格式的编码或解码；编码/解码处理控制部分，用于配置对所述多种MPEG格式的数据的编码/解码的音频和视频参数，并控制在编码过程中将所述预定格式的音频视频数据输入至所述编码/解码处理器，以及从所述编码/解码处理器中输出MPEG格式的数据流，和在解码过程中将MPEG格式的数据流输入至所述编码/解码处理器，以及从所述编码/解码处理器输出所述预定格式的数据流；中央处理单元，可支持多种类型的外部接口，通过PCI总线与所述编码/解码处理器连接，所述编码/解码处理器处理的信号通过该中央处理单元传输至存储装置或***接口；音频/视频输入和输出单元，用于将输入的模拟音频和视频信号处理为预定格式的数据后，输入至所述编码/解码处理器，或将所述编码/解码处理器输出的信号处理为模拟的音视频信号后输出。

根据本实用新型的一种实施方案，所述MPEG格式包括MPEG1、MPEG2或MPEG4。所述***接口是USB接口，串行接口，以太网接口和I/O接口。所述存储装置为硬盘。

根据本实用新型的另一种实施方案，上述数字视频录像机进一步包括人机交互单元，用于接收用户发出的指令并传送至所述中央处理单元。该人机交互单元可以是红外线接收单元与红外线遥控器的组合；或者是键盘、鼠标或手写板等。

根据本实用新型的又一种实施方案，所述音频/视频输入单元包括：音频/视频解码装置，用于将模拟的音频/视频输入信号解码为适合于所述编码/解码处理器处理的音频/视频数字数据流；音频/视频编码装置，用于将所述编码/解码处理器输出的音频/视频信号数据编码为模拟音频信号/全电视信号或分离电视信号。

本实用新型的上述数字视频录像机具有多种优点，可以对输入的节目进行编码处理、存储和节目解码输出；可以实时播放正在录制的节目或回放其它已录制好的节目；并且可支持MPEG1、MPEG2和MPEG4三种格式的编解码方式的处理和三种格式之间的转换。而且，本实用新型的上述数字视频录像机采用硬盘存储的方式，可以存储大量的节目信息，并且可以通过中央处理单元的控制来有选择地更新硬盘存储内容。

附图的简要说明

图1是本实用新型一实施方案的硬件结构框图；

图2是本实用新型一实施方案更详细的结构示意图；

图3是本实用新型上述实施方案中对视频信号的处理过程；

图4显示了本实用新型的DVR的内部操作***的框架；

图5显示了本实用新型的DVR的内部操作***应用程序的框图。

本实用新型的具体实施方式

以下结合附图，进一步详细说明本实用新型。

图1是本实用新型一实施方案的硬件结构框图。如图1所示，本实用新型的数字视频录像机主要包括数字化单元、音频/视频输入单元、音频/视频输出单元、人机交互单元、***接口单元和存储器等。

其中，数字化单元是本实用新型的数字视频录像机(以下简称DVR)的核心部分，它接收输入单元和网络接口传来的信号，例如复合视频信号CVBS(Composite Video Signal)、分离电视信号S-Video(Separated Video)以及非平衡立体声音频信号等，对这些信号分别进行处理，包括进行模拟-数字的转换以及编码/解码等，并与存储器进行数据交换，以及根据需要通过音频/视频输出单元进行音频/视频信号的输出。数字化单元主要包括编码/解码部分和中央处理器部分(CPU)，编码/解码部分通过PCI总线与CPU连接。

人机交互单元用于使DVR实现人机交互。人机交互单元可以是红外线接收单元与红外线遥控器的组合；或者是键盘、鼠标或手写板等。DVR通过人机交互单元接收用户发出的指令，通过CPU运行程序来完成相应的动作。在本实用新型的优选实施例中，在人机交互单元中可设置中文菜单。向用户显示中文菜单的选项，并根据用户对菜单中选项的选择进行相应的操作。这样可以更便利用户的使用。

电源单元部分用于为整个***提供工作电压，该部分采用常规的电源单元设计，因此不在本说明书中赘述。

音频/视频输入单元包括：音频/视频解码装置，用于将模拟的音频/视频输入信号解码为适合于上述编码/解码处理器处理的音频/视频数字数据流；音频/视频编码装置，用于将所述编码/解码处理器输出的音频/视频信号数据编码为模拟音频信号/全电视信号或分离电视信号。

接口单元可包括各种与***设备连接的接口，典型的例如以太网接口、USB接口等。DVR可通过以太网接口与以太网控制器连接，从而实现对DVR的远程控制。

存储器可以是例如大容量的硬盘。由CPU控制其读写，并且在硬盘录满后可以通过用户对DVR所提供的菜单***中相关选项的设置来选择自动覆盖全部或手动删除部分节目。为此，还可以在CPU中设置程序以提供节目锁定的功能。在自动覆盖硬盘时，使锁定的节目不被删除。

下面结合图2和图3更详细地说明本实用新型的一个实施例。

如图2所示，本实施例的DVR主要包括：数据流的编解码处理部分、CPU控制部分和数据流的传输部分。其中数据流的编解码处理部分主要包括编码/解码处理器，CPU控制部分主要包括CPU及内嵌的操作***，数据流的传输部分主要包括由CPU控制的接口部分。

编码/解码处理器的功能是将输入的音/视频数据转换成MPEG1、MPEG2或是MPEG4格式的数字信号，它可以将数字信号进行存储，也可以再将其转换成预定格式的音视频数据输出。

在本实施例中，编码/解码处理器采用了音频/视频***数字信号编码/解码器芯片HT2010。HT2010支持MPEG1，MPEG2和MPEG4三种格式的编码/解码方式，在编码/解码的过程中，三种格式之间可以进行转换(例如，可以将编码成MPEG1格式的数据流转换成MPEG2格式)。HT2010具有编码和解码双重功能，对数据流的编码和解码的过程可以同时进行。HT2010可以将数据流编码/解码成MPEG格式的TS流(Transmit Stream)即用于传送数据的传送流，或是PS流(Program stream)即用来存储的节目流。

HT2010提供了标准PCI接口，可以通过PCI总线与CPU进行数据交换。本实施例中，CPU采用的是SNX601。SNX601集成了32位PCI总线控制器，并可支持多种类型的外部存储器接口，它可以配备两个USB1.1控制器，10/100Mbps自适应以太网控制器、串口通讯控制器，以及直接访问控制器、时钟发生器、功耗管理器、中断控制器、通用I/O端口等大量***模块。CPU通过I²C接口与DVR的其他芯片进行命令数据的传送。

通过HT2010编码/解码后的数据流通过PCI总线与CPU进行数据交换，可以将数据通过CPU送到存储器(硬盘)中存储起来。通过CPU提供的上述***接口，DVR可以与多种设备进行连接。例如，用户可以通过USB接口、串行接口、I/O等外部接口来获得在DVR硬盘中存储的节目信息；用户还可以通过外部接口与摄像机连接，这样摄像机录制的节目就通过DVR存储起来，并可通过DVR进行播放；用户通过通用I/O端口与计算机连接；通过以太网接口与因特网连接来实现对DVR的远程控制。由于这些接口及其相应的配置都是按照相应的通用标准来实现的，因此本说明书中不再详细进行说明。

本实施例的DVR对视频信号的处理过程如图3所示。

编码/解码处理器的输入视频信号可以是CVBS即复合视频信号和S-Video即分离电视信号。

在图2所示的实施例中，音频视频输入单元包括视频解码单元和音频A/D单元。视频解码单元采用视频解码芯片SAA7115对输入的模拟视频信号进行视频A/D转换，将模拟的视频信号解码成预定格式(在本实施例中为ITU656格式)的视频数据流输入至HT2010芯片。该视频数据流经过HT2010芯片编码后可以转换成MPEG1、MPEG2或是MPEG4的格式的数据流，将这种格式的数据流输入到硬盘中存储起来，就完成了DVR的存储功能。

音频A/D单元采用音频A/D芯片CS53L32对输入的音频信号进行A/D转换，得到数字音频信号，再经过HT2010编码成MPEG格式。

另一方面，音频视频输出单元包括视频编码单元和音频D/A单元。视频编码单元采用视频编码芯片SAA7120。在DVR硬盘中存储的MPEG格式的数据流经过HT2010解码后转换成ITU656格式的数据输出到视频编码芯片SAA7120，SAA7120对该视频信号进行视频D/A转换后输出全电视信号CVBS或是分离电视信号S-Video，通过DVR的视频输出端子将电视信号连接到电视机上，就完成了DVR的播放功能。

音频D/A单元采用音频D/A芯片CS4331-KS将HT2010解码后的音频数据通过D/A转换形成模拟音频输出。

在DVR中，上述将视频和音频信号存储至硬盘中的过程和将DVR硬盘中储存的音频和视频信号进行播放的过程可以同时进行。在这种情况下，可以实现DVR的同时录播的功能，即一面录制音频和视频节目信号，一面播放所录制的节目。

在本实施例中的DVR中，可以通过USB接口或者是网络接口将存储在硬盘的节目提取出来，从而实现DVR对节目信息的传送。

此外，还可以把视频信号编码成MPEG的一种格式，由另一个格式解码出来，从而实现了MPEG三种格式之间的转换。

在本实用新型中，为了对多种MPEG格式数据流的转换与处理，还设置有编码/解码处理控制部分(图中未示出)，用于配置对所述多种MPEG格式数据编码/解码所用的音频和视频参数。

其中，视频参数包括视频压缩的格式选择(可以选择MPEG1/2/4数据格式)、分辨率、色度、亮度、帧速率；音频参数包括采样率、码率和音频压缩的格式选择。以下是这些参数的具体例子。

对PAL制的分辨率：可选176×144，352×288，352×576，480×576，528×576，544×576，640×576，704×576；

对NTSC制的分辨率：可选176×144，352×240，352×480，480×480，528×480，544×480，640×480，720×480。

需要说明的是，分辨率越高，图象越清晰但是占用的存储空间越多，传输的速率越慢。

帧速率可选25帧/秒和30帧/秒。

视频的码率：MPEG1格式对应的码率为1.5Mbps，MPEG2格式对应的码率为500K-6Mbps，MPEG4格式对应的码率为200K-6Mbps。

码率低传输的速度慢，图象的清晰度低，但是占用的存储空间少。

音频的采样率可选32KHZ，44.1KHZ，48KHZ。

用户可以根据自己的需要通过菜单来选择合适的参数。

在DVR对输入的音频、视频信号编码时，编码/解码处理控制部分配置DVR在编码时的各种音/视频参数。根据配置的参数，编码/解码处理控制部分控制将ITU656格式(由音视频输入单元的SAA7113将模拟视频信号解码成ITU656格式)的视频数据流输入至编码/解码处理器(HT2010芯片)。所输入的ITU656格式的视频数据经过HT2010编码成MPEG格式(这部分是由HT2010独立完成的，不受编码/解码处理控制部分的控制)。然后，编码/解码处理控制部分再控制将MPEG格式的数字流输出到存储装置或是***接口。

在DVR对储存的音频、视频信号解码时，编码/解码处理控制部分配置DVR在解码时的各种音/视频参数。根据配置的参数，编码/解码处理控制部分控制将MPEG格式的数据流从存储装置中提取出来，输入至编码/解码处理器(HT2010芯片)，经过数据解码过程(即经过HT2010解码成ITU656格式，这一步骤是由HT2010独立完成的，不受控制部分的控制)后将数据输出到音频/视频输出单元。

在本实用新型的一实施例中，编码/解码处理控制部分采用软件实现，该软件可设置在HT2010芯片中。

下面结合图4简要说明本实用新型的DVR的内部操作***的操作过程。如图4所示，用户通过遥控器发出控制指令，控制指令通过串口驱动模块将指令由操作***内核上传给应用程序。在本实用新型的优选实施方案中，操作***内核采用LINUX操作***内核。它具有启动速度快、占用空间小、软件***可固化到芯片中、调试过程简单、内核结构模块化、硬件依赖性小、可扩展性强、***稳定等特点。

操作***的应用程序分析遥控指令后通过PCI卡驱动模块来调用LINUX操作***内核，LINUX操作***内核反过来通过PCI卡驱动模块向应用程序返回数据，操作***通过PCI总线驱动模块控制硬件芯片，完成应用程序下传的指令。

下面结合图5简要说明操作***应用程序的主要组成。

应用程序是接收用户通过遥控器发出的各种指令控制，根据指令调用对应的管理模块，再根据管理模块的内容生成相应的显示内容，然后显示出来。

接收命令解析模块是用来接收用户通过遥控器发出的指令。

电源管理模块用于完成电源的开关控制。

输入法处理模块用于完成在菜单中输入汉字。本实用新型的DVR的汉字输入法包括区位、国标、全拼、双拼、五笔。

定时录制管理模块支持DVR的实时录像和定时录像，具有电视节目预约录制功能，可以预先制定一次性或周期性的录制计划。在该模块中可以随意设置录像的时间、时间段、录制周期等。

磁盘文件管理模块是用于控制与录制文件有关的所有操作，如：文件的删除、复制、移动、锁定、解锁、重命名等相关操作。

***时间控制模块是用于设置***的标准时间。

编码/解码功能调度用来设置编码/解码时的各种参数，如：编码/解码格式、信号制式、码率等。

错误处理用于指示用户操作错误，以及***磁盘空间满等状态。

显示内容生成模块生成要在菜单上显示的内容，然后通过OSD显示控制模块在DVR上显示出来。

以上对本实用新型实施方案和实施例的说明并非是对本实用新型的限定。显然在由权利要求所限定的本实用新型的范围内，可以对本实用新型的实施方式做出各种修改和变化。因此，本实用新型的权利要求的保护范围将包括这些等同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种数字视频录像装置，其特征在于包括：

编码/解码处理器，用于将预定格式的音频视频数据转换成多种MPEG格式之一的数据流，或者是将多种MPEG格式的数据流转换成预定格式的音频视频数据；

编码/解码处理控制部分，用于配置对所述多种MPEG格式的数据的编码/解码的音频和视频参数，并控制在编码过程中将所述预定格式的音频视频数据输入至所述编码/解码处理器，以及从所述编码/解码处理器中输出MPEG格式的数据流，和在解码过程中将MPEG格式的数据流输入至所述编码/解码处理器，以及从所述编码/解码处理器输出所述预定格式的数据流；

中央处理单元，可支持多种类型的外部接口，通过PCI总线与所述编码/解码处理器连接，所述编码/解码处理器处理的信号通过该中央处理单元传输至存储装置或***接口；

音频/视频输入和输出单元，用于将输入的模拟音频和视频信号处理为预定格式的数据，输入至所述编码/解码处理器，或将所述编码/解码处理器输出的数据流再转换成模拟的音频和视频信号后输出。

2.根据权利要求1所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述***接口包括USB接口，串行接口，以太网接口和I/O接口。

3.根据权利要求1所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述存储装置为硬盘。

4.根据权利要求1所述的数字视频录像装置，其特征在于，进一步包括人机交互单元，用于接收用户发出的指令并传送至所述中央处理单元。

5.根据权利要求1所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述人机交互单元是红外线接收单元与红外线遥控器的组合、键盘、鼠标或手写板。

6.根据权利要求1至5任一项所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述多种MPEG格式包括MPEG1、MPEG2或MPEG4。

7.根据权利要求6所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述音频/视频输入单元包括：

音频/视频解码装置，用于将模拟的音频/视频输入信号解码为适合于所述编码/解码处理器处理的音频/视频数字数据流；和

音频/视频编码装置，用于将所述编码/解码处理器输出的预定格式的音频/视频数据编码为模拟音频信号和全电视信号或分离电视信号。

8.根据权利要求6所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述编码/解码处理器采用数字信号编解码器HT2010；所述中央处理单元采用型号为SNX601的中央处理器；所述音频/视频解码装置分别为视频解码芯片SAA7115和音频解码芯片CS53L32；所述音频/视频编码装置分别为视频解码芯片SAA7120和音频解码芯片CS4331-KS。

9.根据权利要求6所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述中央处理单元通过I²C总线与所述***接口和所述存储装置进行数据和命令传送。

10.根据权利要求6所述的数字视频录像装置，其特征在于，所述视频参数包括视频压缩的格式选择，分辨率，色度，亮度，帧速率；音频参数包括采样率，码率和音频压缩的格式选择。

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