專利名稱：基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的傳輸方法和接收方法
基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的傳輸方法和接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻傳輸方法和接收方法，特別是一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻 的傳輸方法和接收方法。
背景技術(shù)：
目前，針對(duì)脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation, PCM)的視頻信號(hào)而言，非壓縮 視頻的傳輸采用時(shí)分復(fù)用(Time Division Multiplexer, TDM)和并/串轉(zhuǎn)換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 這種私有的傳輸協(xié)議只能在專用的網(wǎng)絡(luò)中傳輸，不同廠家的設(shè)備、同一廠家不同型號(hào)的設(shè) 備傳輸協(xié)議各不相同，不能互通，使用不便。而現(xiàn)有的ITU-R BT. 656視頻均采用壓縮編碼的 方式傳輸，壓縮編碼會(huì)對(duì)視頻信息帶來不同程度的損失，在壓縮解壓時(shí)需要存儲(chǔ)多幀圖像， 數(shù)據(jù)延時(shí)很大，在視頻質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，這種視頻失真和延時(shí)是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的 傳輸方法。此外，本發(fā)明還提供一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法。一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，包括以下步驟根據(jù)所提取的定時(shí)基準(zhǔn) 碼產(chǎn)生信息標(biāo)識(shí)，并從待傳輸?shù)囊曨l中提取有效像素；將信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有 效像素存入發(fā)送端的存儲(chǔ)器；從發(fā)送端的存儲(chǔ)器中讀出信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效 像素，按照以太網(wǎng)協(xié)議作為一個(gè)以太網(wǎng)包的載荷，封裝成以太網(wǎng)幀格式；以及按照有效像素 的行序順序發(fā)送以太網(wǎng)包。優(yōu)選地，所述信息標(biāo)識(shí)用來指示該以太網(wǎng)幀中的有效像素在數(shù)據(jù)流中的行序和幀序。優(yōu)選地，所述信息標(biāo)識(shí)包括2字節(jié)，其中第0 9位表示有效像素的行序，第10位 表示傳輸數(shù)據(jù)的類型，第11位表示有效像素的幀序。優(yōu)選地，所述定時(shí)基準(zhǔn)碼是指在ITU-R BT. 656格式的數(shù)據(jù)流中的“FF 00 00SAV”序列。優(yōu)選地，所述根據(jù)所提取的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生信息標(biāo)識(shí)并從待傳輸?shù)囊曨l中提取有 效像素，是指根據(jù)SAV的變化，產(chǎn)生ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流的行序和幀序并提取有效數(shù)據(jù)行 中SAV之后的720個(gè)有效像素。一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻接收方法，包括以下步驟接收以信息標(biāo)識(shí)和一行 或連續(xù)的多行有效像素封裝成的以太網(wǎng)包；根據(jù)幀結(jié)構(gòu)，從接收到的以太網(wǎng)包中取出信息 標(biāo)識(shí)和有效像素；以及根據(jù)信息標(biāo)識(shí)將有效像素依次寫入接收端的存儲(chǔ)器的相應(yīng)位置。優(yōu)選地，所述信息標(biāo)識(shí)根據(jù)所接收的視頻的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生，所述信息標(biāo)識(shí)包括 幀序和行序。優(yōu)選地，所述接收端包括第一存儲(chǔ)器和第二存儲(chǔ)器，所述第一存儲(chǔ)器和第二存儲(chǔ)
3器分別用于存儲(chǔ)從以太網(wǎng)包中所提取的二個(gè)連續(xù)的幀的有效像素。優(yōu)選地，當(dāng)從第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一讀出某一幀的一行或連續(xù)多行有 效像素時(shí)，同一幀內(nèi)接下來的一行或多行有效像素繼續(xù)從所述第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其 中之一中讀出。優(yōu)選地，當(dāng)已從第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一中讀出一幀有效像素并需要從 第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器中的另一存儲(chǔ)器中讀出下一幀有效像素時(shí)，如果當(dāng)前所述另一存 儲(chǔ)器正在被寫入，則重復(fù)讀出所述第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一中的一幀有效像素。本發(fā)明能夠以非壓縮的方式來傳輸和接收視頻圖像，避免視頻在壓縮中出現(xiàn)的失 真，保證視頻的傳輸和接收還原的質(zhì)量。而且，傳輸協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議，可以使用 公用的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以與其他廠家的以太網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)使用，如交換機(jī)等。

圖1為ITU-R BT. 656的行數(shù)據(jù)格式。圖2為ITU-R BT. 656的垂直時(shí)序。圖3為2字節(jié)信息標(biāo)識(shí)的具體內(nèi)容示意圖。圖4為信息標(biāo)識(shí)和有效像素在發(fā)射端的存儲(chǔ)器中的位置示意圖。圖5為以太網(wǎng)幀格式示意圖。圖6為有效像素在接收端的存儲(chǔ)器中的位置示意圖。圖7為采用本發(fā)明的傳輸方法和接收方法的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式為更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1和圖2中所示為ITU-R BT. 656幀格式示意圖，除了包含4:2:2的YCbCr有效 視頻信號(hào)外，還包括數(shù)字消隱信號(hào)和定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)。一幀圖像數(shù)據(jù)由一個(gè)625行、每行1728 字節(jié)的數(shù)據(jù)塊組成。其中，23 311行是偶數(shù)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)，336 624行是奇數(shù)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)， 其余為控制信號(hào)。下面以PAL-D制式為例來說明具體實(shí)施方式
。一幀ITU-R BT. 656分為兩場(chǎng)，每場(chǎng) 有288行有效數(shù)據(jù)行，每行有720個(gè)有效像素即1440字節(jié)有效視頻數(shù)據(jù)，ITU-R BT. 656接 口除了傳輸4:2:2的YCbCr的有效像素外，還包括垂直消隱、行消隱和定時(shí)基準(zhǔn)碼。首先，從ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流中，檢測(cè)定時(shí)基準(zhǔn)碼“FF 00 00 SAV”。根據(jù)定時(shí)基 準(zhǔn)碼產(chǎn)生2字節(jié)的信息標(biāo)識(shí)，信息標(biāo)識(shí)的內(nèi)容如圖3中所示。當(dāng)SAV由0XAB變?yōu)?X80時(shí)， 第一場(chǎng)有效數(shù)據(jù)行開始，F(xiàn)rame置為0，Line置為23，提取SAV后面的720個(gè)有效像素，丟棄 行消隱；當(dāng)再次檢測(cè)到SAV為0X80時(shí)，Line加1，提取SAV后面的720個(gè)有效像素，丟棄行 消隱。當(dāng)SAV由0XEC變?yōu)?XC7時(shí)，第二場(chǎng)有效數(shù)據(jù)行開始，Line置為336，提取SAV后面 的720個(gè)有效像素，丟棄行消隱；當(dāng)再次檢測(cè)到SAV為0XC7時(shí)，Line加1，提取SAV后面的 720個(gè)有效像素，丟棄行消隱。當(dāng)SAV為0XEC、0XAB時(shí)，該行數(shù)據(jù)為垂直消隱，Line保持不 變，丟棄垂直消隱。當(dāng)SAV由0XEC變?yōu)?XAB時(shí)，F(xiàn)rame的值取反。上述Line和Frame是2字節(jié)信息標(biāo)識(shí)中用來指示該以太網(wǎng)包中的有效像素在 ITU-R BT. 656格式中的行和幀序。如圖3中所示，Line用來表示有效像素的行序，用bitO bit9表示，范圍為23 310、336 623 ；bitlO用來表示類型，用‘0，表示傳輸視頻；Frame 用來表示有效像素的幀序，用‘0’和‘1’循環(huán)表示相鄰的2幀有效像素；bitl2 bitl4保 留；bitl5為校驗(yàn)位，把信息標(biāo)識(shí)進(jìn)行奇校驗(yàn)。從ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流中提取有效像素后，把2字節(jié)的信息標(biāo)識(shí)和720個(gè)有效像 素存入發(fā)送端的存儲(chǔ)器，如圖4中所示，存滿一行有效像素后，從發(fā)送端的存儲(chǔ)器中讀出信 息標(biāo)識(shí)和有效像素，按照以太網(wǎng)協(xié)議，作為一個(gè)以太網(wǎng)包的載荷，如圖5中所示，封裝成二 層以太網(wǎng)幀格式。按照有效像素的行序順序發(fā)送以太網(wǎng)包。如圖7中所示，接收端收到以太網(wǎng)包后，根據(jù)圖4中所示的幀結(jié)構(gòu)，取出信息標(biāo)識(shí) 和有效像素。然后，判斷信息標(biāo)識(shí)中的bitio為‘0’，即視頻類型，再提取出信息標(biāo)識(shí)中的 Frame和Line。接收端使用2個(gè)存儲(chǔ)器，即存儲(chǔ)器A和存儲(chǔ)器B，分別緩存Frame為‘0’和 ‘1，的兩幀ITU-R BT. 656的有效像素。根據(jù)信息標(biāo)識(shí)中的Frame和Line依次寫入存儲(chǔ)器 的相應(yīng)位置。圖6中所示是有效像素在存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)器A或存儲(chǔ)器B)中的分布示意圖。當(dāng) 需要從存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)器A或存儲(chǔ)器B)中讀出第23行的有效像素時(shí)，如果此時(shí)從以太網(wǎng)包 中提取的有效像素正寫入存儲(chǔ)器A，則從存儲(chǔ)器B中讀出有效像素輸出，接下來的第24 310行、第336 623行的有效像素仍從存儲(chǔ)器B中讀出，這樣就從存儲(chǔ)器中讀出了完整的 一幀ITU-R BT. 656的有效像素；當(dāng)需要從存儲(chǔ)器中讀出下一幀的第23行的有效像素時(shí)，從 以太網(wǎng)包中提取的有效像素正寫入存儲(chǔ)器B，則從存儲(chǔ)器A中讀出有效像素輸出，接下來的 第14 310行、第336 623行的有效像素仍從存儲(chǔ)器A中讀出，這樣就從存儲(chǔ)器中又讀 出了完整的下一幀ITU-R BT. 656的有效像素，如此循環(huán)。如果從存儲(chǔ)器A中讀出完整的一 幀ITU-R BT. 656的有效像素后，當(dāng)需要從存儲(chǔ)器A或者B中讀出下一幀的第23行的有效 像素時(shí)，從以太網(wǎng)包中提取的有效像素仍然正寫入存儲(chǔ)器B，此時(shí)重復(fù)讀出A中的一幀有效 像素。為了節(jié)省帶寬，只在網(wǎng)絡(luò)中傳輸有效像素，接收部分還原ITU-R BT. 656格式時(shí)，再 插入行消隱、垂直消隱和定時(shí)基準(zhǔn)碼。由于網(wǎng)絡(luò)的性能，在傳輸過程中以太網(wǎng)包可能出現(xiàn)亂序和延時(shí)。如果出現(xiàn)亂序，信 息標(biāo)識(shí)中的行序不再是順序的，同樣根據(jù)行序把視頻數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器的相應(yīng)位置，這樣通 過非順序存入、順序讀出的緩存方式和重復(fù)讀出上一幀有效像素的機(jī)制可以消除亂序和網(wǎng) 絡(luò)延時(shí)帶來的影響。對(duì)于非壓縮視頻的傳輸，不需要通過存儲(chǔ)多幀視頻、比較前后幀進(jìn)行壓縮視頻， 所以非壓縮視頻的延時(shí)很小。本發(fā)明中發(fā)送端提取一行有效像素后立即發(fā)送，數(shù)據(jù)的延 時(shí)即一行ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流的時(shí)間；接收部分存儲(chǔ)兩幀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的延時(shí)即一幀ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流的時(shí)間。一幀ITU-R BT. 656分為625行，每秒播放25幀，本發(fā)明中數(shù)據(jù)延時(shí) 為(1/25/625+1/25)秒，約40ms，而目前壓縮視頻的數(shù)據(jù)延時(shí)至少在200ms之上。還原ITU-R BT. 656時(shí)，根據(jù)ITU-R BT. 656的格式，如圖2所示，先輸出1 22行 的垂直消隱；在23 310行時(shí)，根據(jù)行數(shù)據(jù)格式輸出行消隱、定時(shí)基準(zhǔn)碼，在輸出SAV后從 存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)有效數(shù)據(jù)行的有效像素輸出；再輸出311 312行的垂直消隱、313 315行的垂直消隱；同樣在316 623行時(shí)，根據(jù)行數(shù)據(jù)格式輸出行消隱、定時(shí)基準(zhǔn)碼，在輸 出SAV后從存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)有效數(shù)據(jù)行的有效像素輸出；最后輸出624 625行的垂直 消隱。這樣就還原了發(fā)射部分的ITU-RBT. 656數(shù)據(jù)流。
上述傳輸和接收方法在NTSC制式下同樣適用。 本發(fā)明的傳輸方法，也可以適用于巨型數(shù)據(jù)包(Jumbo Frame)的傳輸。在千兆以 太網(wǎng)傳輸中，采用Junbo Frame可以大大提高視頻數(shù)據(jù)的傳輸效率。例如，可把連續(xù)的4行 視頻數(shù)據(jù)和2字節(jié)的信息標(biāo)識(shí)一起封裝成以太網(wǎng)幀，其中信息標(biāo)識(shí)中的場(chǎng)和行序表示這4 行視頻數(shù)據(jù)中起始行在ITU-R BT. 656格式中的場(chǎng)、行信息。接收部分根據(jù)信息標(biāo)識(shí)中的場(chǎng) 和行序作為起始位置連續(xù)存儲(chǔ)4行視頻數(shù)據(jù)。類似地，在其它可選實(shí)施例中，也可根據(jù)實(shí)際 情況將連續(xù)的最多6行視頻數(shù)據(jù)和2字節(jié)的信息標(biāo)識(shí)一起封裝成以太網(wǎng)幀進(jìn)行發(fā)送。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，包括以下步驟根據(jù)所提取的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生信息標(biāo)識(shí)，并從待傳輸?shù)囊曨l中提取有效像素；將信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效像素存入發(fā)送端的存儲(chǔ)器；從發(fā)送端的存儲(chǔ)器中讀出信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效像素，按照以太網(wǎng)協(xié)議作為一個(gè)以太網(wǎng)包的載荷，封裝成以太網(wǎng)幀格式；以及按照有效像素的行序順序發(fā)送以太網(wǎng)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，其特征在于所述信息 標(biāo)識(shí)用來指示該以太網(wǎng)幀中的有效像素在數(shù)據(jù)流中的行序和幀序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，其特征在于所述信息 標(biāo)識(shí)包括2字節(jié)，其中第0 9位表示有效像素的行序，第10位表示傳輸數(shù)據(jù)的類型，第11 位表示有效像素的幀序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，其特征在于所述定時(shí) 基準(zhǔn)碼是指在ITU-R BT.656格式的數(shù)據(jù)流中的“FF 00 00 SAV”序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻傳輸方法，其特征在于所述根據(jù) 所提取的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生信息標(biāo)識(shí)并從待傳輸?shù)囊曨l中提取有效像素，是指根據(jù)SAV的變 化，產(chǎn)生ITU-R BT. 656數(shù)據(jù)流的行序和幀序并提取有效數(shù)據(jù)行中SAV之后的720個(gè)有效像素。
6.一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法，包括以下步驟接收以信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效像素封裝成的以太網(wǎng)包；根據(jù)幀結(jié)構(gòu)，從接收到的以太網(wǎng)包中取出信息標(biāo)識(shí)和有效像素；以及根據(jù)信息標(biāo)識(shí)將有效像素依次寫入接收端的存儲(chǔ)器的相應(yīng)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法，其特征在于所述信 息標(biāo)識(shí)根據(jù)所接收的視頻的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生，所述信息標(biāo)識(shí)包括幀序和行序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法，其特征在于所述接 收端包括第一存儲(chǔ)器和第二存儲(chǔ)器，所述第一存儲(chǔ)器和第二存儲(chǔ)器分別用于存儲(chǔ)從以太網(wǎng) 包中所提取的二個(gè)連續(xù)的幀的有效像素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法，其特征在于當(dāng)從第 一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一讀出某一幀的一行或連續(xù)多行有效像素時(shí)，同一幀內(nèi)接下 來的一行或多行有效像素繼續(xù)從所述第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一中讀出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法，其特征在于當(dāng)已從 第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一中讀出一幀有效像素并需要從第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ) 器中的另一存儲(chǔ)器中讀出下一幀有效像素時(shí)，如果當(dāng)前所述另一存儲(chǔ)器正在被寫入，則重 復(fù)讀出所述第一存儲(chǔ)器或第二存儲(chǔ)器其中之一中的一幀有效像素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的傳輸方法，包括根據(jù)所提取的定時(shí)基準(zhǔn)碼產(chǎn)生信息標(biāo)識(shí)，并從待傳輸?shù)囊曨l中提取有效像素；將信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效像素存入發(fā)送端的存儲(chǔ)器；從發(fā)送端的存儲(chǔ)器中讀出信息標(biāo)識(shí)和一行或連續(xù)的多行有效像素，按照以太網(wǎng)協(xié)議作為一個(gè)以太網(wǎng)包的載荷，封裝成以太網(wǎng)幀格式；以及按照有效像素的行序順序發(fā)送以太網(wǎng)包。此外，本發(fā)明還提供一種基于以太網(wǎng)的非壓縮視頻的接收方法。本發(fā)明能夠以非壓縮的方式來傳輸視頻圖像，避免視頻在壓縮中出現(xiàn)的失真，保證視頻的傳輸和接收還原的質(zhì)量。而且，傳輸協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議，可以使用公用的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以與其他廠家的以太網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)使用，如交換機(jī)等。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101860738SQ201010142390
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者張志華, 朱小兵, 楊紅杰, 邢亞平 申請(qǐng)人:武漢微創(chuàng)光電股份有限公司