一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型的一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，所述裝置包括：核心處理模塊；與所述核心處理模塊連接的視頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的視頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述視頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊；與所述核心處理模塊連接的音頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的音頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述音頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊；接口模塊，與所述核心處理模塊連接，用于提供多個I/O接口。本方案大大降低生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)技術(shù)方案實現(xiàn)相同效果需要至少3臺主機通過以太網(wǎng)連接，本方案只需1臺主機解決，降低了接近三分之二的生產(chǎn)成本。本方案無需輔助攝像機，直接用全景攝像機同時復(fù)用為定位分析攝像機，降低生產(chǎn)成本，減少調(diào)試復(fù)雜度。本裝置小型化一體化，只有1U設(shè)備高度，安裝現(xiàn)場無需組網(wǎng)，無需專業(yè)機柜，調(diào)試維護簡單。
【專利說明】
一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及教學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全自動錄播系統(tǒng)需要多臺主機組網(wǎng)完成，需要I臺主機接入拍攝攝像機完成視頻的錄制和直播，I臺圖像分析主機接入輔助攝像機完成圖像分析與定位跟蹤，I臺主機接入多個麥克風(fēng)完成音頻的處理與混合，同時需要用到拍攝攝像機和輔助攝像機，系統(tǒng)設(shè)備繁多，生產(chǎn)成本高，安裝實施復(fù)雜、維護難度較大。本實用新型基于SOC技術(shù)，采用多核并行處理技術(shù)方案設(shè)計，將教學(xué)音視頻錄播、視頻編解碼，圖像分析與視頻跟蹤、音頻處理，集成到一個芯片上，只要單臺小形化IU高度主機完成全自動錄播系統(tǒng)功能。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]基于此，本發(fā)明的第一方面提供了一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置。
[0004]—種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，所述裝置包括:
[0005]核心處理模塊；
[0006]與所述核心處理模塊連接的視頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的視頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述視頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊；
[0007]與所述核心處理模塊連接的音頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的音頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述音頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊；
[0008]接口模塊，與所述核心處理模塊連接，用于提供多個I/O接口。
[0009]在其中一個實施例中，所述裝置還包括:
[0010]電源模塊，與所述核心處理模塊連接，用于對所述核心處理模塊提供一穩(wěn)定電源。
[0011]在其中一個實施例中，所述電源模塊為具備以下一項或多項的電源模塊:
[0012]電源模塊采用多模供電方式進行并行供電；
[0013]電源模塊包括一大電容和連接所述大電容的多級小電容，電源模塊通過所述大電容進行儲能，通過所述多級小電容濾波；
[0014]電源模塊為一采用多個DC-DC降壓芯片的電源模塊。
[0015]在其中一個實施例中，提供一12V的電源模塊，以及在所述電源模塊內(nèi)■個DC-DC降壓模塊，經(jīng)過所述3個DC-DC降壓模塊，12V電壓被降低為5V、3.3V、1.5V三種電壓。
[0016]在其中一個實施例中，所述核心處理模塊包括主芯片和內(nèi)置于所述主芯片上的同步動態(tài)隨機存儲器。
[0017]在其中一個實施例中，所述接口模塊包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太網(wǎng)接
□ O
[0018]在其中一個實施例中，所述主芯片包括前處理核、視頻編解碼核、數(shù)字信號處理核和ARM處理核。
[0019]在其中一個實施例中，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教師、學(xué)生特寫視頻；
[0020]所述VGA接口用于采集電腦視頻；
[0021]所述以太網(wǎng)接口采集教師學(xué)生的全景視頻。
[0022]一種一體化全自動教學(xué)錄播方法，所述方法包括視頻處理步驟、音頻處理步驟以及錄制步驟；
[0023]所述視頻處理步驟包括:
[0024]M3前處理核中的采集模塊采集全景、特寫和VGA視頻；
[0025]M3前處理核復(fù)制全景視頻，并發(fā)送所有全景視頻；
[0026]IPC模塊傳輸所述全景視頻；
[0027]M3編碼核中的視頻編碼模塊編碼特寫、VGA和全景視頻，并通過ARM A8核錄制模塊接收多路視頻流；
[0028]視頻處理模塊核中的視頻分析模塊接受全景視頻分析教師學(xué)生行為，ARM核中的錄制模塊接收教師學(xué)生行為指令。
[0029]所述音頻處理步驟包括:
[0030]ARM A8核中的采集模塊通過音頻采集芯片采集音頻數(shù)據(jù)；
[0031 ] IPC模塊傳輸所述音頻數(shù)據(jù)；
[0032]DSP核中的音頻模塊降噪處理、混合處理所述音頻數(shù)據(jù)；
[0033]DSP核中的音頻模塊編碼音頻；
[0034]ARM核中的錄制模塊接收音頻流；
[0035]所述錄制步驟包括:
[0036]ARM A8核錄制模塊根據(jù)教師學(xué)生行為切換視頻、同步音頻錄制；
[0037]ARM A8核直播模塊直播視頻。
[0038]在其中一個實施例中，所述IPC模塊主要完成ARM A8、M3前處理器、M3編碼器和DSP核之間的通信，通信發(fā)起方為發(fā)送核，通信接收端為接受核，其具體步驟包括:
[0039]系統(tǒng)啟動時，創(chuàng)建一個多核協(xié)調(diào)器，負責(zé)管理多核注冊和內(nèi)存管理，多核協(xié)調(diào)器啟動時申請100M的共享內(nèi)存；
[0040]發(fā)送核和接收核在啟動向多核協(xié)調(diào)器注冊ID、郵箱寄存器R以及中斷；
[0041]發(fā)送核需要向接核發(fā)送長度為L數(shù)據(jù)時，首先向多核協(xié)調(diào)器申請需要的長度為L+4的首地址為M的共享內(nèi)存，先將數(shù)據(jù)長度寫入M，然后將數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存M+4處，然后將M轉(zhuǎn)換為相對地址Ml，其中，Ml為M-共享內(nèi)存發(fā)送核地址空間首址，寫入接收核的郵箱寄存器，觸發(fā)接收核的郵箱中斷；
[0042]接收核觸發(fā)郵箱中斷時，從郵箱寄存器取出相對地址Ml，然后將Ml轉(zhuǎn)換為自己的地址空間M，其中，Μ*Μ1+共享內(nèi)存接收核地址空間首址，從M讀出4個字節(jié)的長度L，然后從M+4處讀出長度為L的數(shù)據(jù)；
[0043]接收核完成數(shù)據(jù)讀取后，通知多核協(xié)調(diào)器釋放相對地址Ml處長度為L的內(nèi)存。
[0044]有益效果:
[0045]本實用新型提供了一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，所述裝置包括:核心處理模塊;與所述核心處理模塊連接的視頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的視頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述視頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊;與所述核心處理模塊連接的音頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的音頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述音頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊;接口模塊，與所述核心處理模塊連接，用于提供多個I/o接口。本設(shè)備裝置在單芯片上集成視頻錄制、直播、跟蹤、音頻處理，基于總線傳輸，大大提高傳輸性能，減少傳輸噪聲引入，可以實現(xiàn)一鍵系統(tǒng)升級，無需多臺設(shè)備單獨升級，維護簡單。
【附圖說明】

[0046]為了更清楚地說明本實用新型運行原理和使用的技術(shù)方案，下面將對運行原理和使用的技術(shù)中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些運行例子，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0047]圖1是一種全自動教學(xué)錄播裝置的裝置示意圖。
[0048]圖2是一種一體化全自動教學(xué)錄播方法的流程圖。
[0049]圖3是一種SOC多核全自動錄直播跟蹤音頻一體化軟件IPC模塊傳輸流程。
【具體實施方式】
[0050]下面將結(jié)合本實用新型運行原理中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0051 ]請參照圖1，一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，所述裝置包括:
[0052]核心處理模塊100;
[0053]與所述核心處理模塊100連接的視頻采集模塊200，用于采集預(yù)設(shè)的視頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述視頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊100;
[0054]與所述核心處理模塊100連接的音頻采集模塊300，用于采集預(yù)設(shè)的音頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述音頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊100;
[0055]接口模塊400，與所述核心處理模塊100連接，用于提供多個I/O接口。
[0056]在其中一個實施例中，所述裝置還包括:
[0057]電源模塊500，與所述核心處理模塊100連接，用于對所述核心處理模塊提供一穩(wěn)定電源。
[0058]在其中一個實施例中，所述電源模塊為具備以下一項或多項的電源模塊:
[0059]電源模塊采用多模供電方式進行并行供電；
[0060 ]電源模塊包括一大電容和連接所述大電容的多級小電容，電源模塊通過所述大電容進行儲能，通過所述多級小電容濾波；
[0061]電源模塊為一采用多個DC-DC降壓芯片的電源模塊。
[0062]需要說明的是，電源設(shè)計采用多模供電方式，其中PLL采用獨立供電方式，并使用大電容儲能多級小電容濾波以提高可靠性，其他電源供電通過12V供電進行降壓得到。
[0063]電源模塊支持寬電壓直流輸入(4.5V—21V);標準輸入為+12V，采用低紋波、大功率DC to DC降壓芯片作為主電源系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換，采用硬控制啟動方式來實現(xiàn)控制各子電源的啟動時序，使得啟動時序更可靠。電源電流流向如下:12V供電接入經(jīng)由3個DC to DC降壓得到5V、3.3V、1.5V三種電壓;5V電壓一方面為主芯片USB模塊供電，另外一方面通過降壓芯片得1.0V給CHJ供電，同時可降壓得到1.8V和1.2V分別為CHJ和音頻采集芯片供電；
3.3V電壓給CPU、以太網(wǎng)、音頻采集芯片供電；1.5V電壓給CPU、DDR模塊供電。
[0064]在其中一個實施例中，提供一12V的電源模塊，以及在所述電源模塊內(nèi)置3個DC-DC降壓模塊，經(jīng)過所述3個DC-DC降壓模塊，12V電壓被降低為5V、3.3V、1.5V三種電壓。
[0065]在其中一個實施例中，所述核心處理模塊包括主芯片和內(nèi)置于所述主芯片上的同步動態(tài)隨機存儲器。
[0066]在其中一個實施例中，所述接口模塊包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太網(wǎng)接口。
[0067]在其中一個實施例中，所述主芯片包括前處理核、視頻編解碼核、數(shù)字信號處理核和ARM處理核。
[0068]在其中一個實施例中，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教師、學(xué)生特寫視頻；
[0069 ]所述VGA接口用于采集電腦視頻；
[0070]所述以太網(wǎng)接口采集教師學(xué)生的全景視頻。
[0071]在其中一個實施例中，所述多級小電容為濾波電容，所述濾波電容包括33uF、10uF、luF、0.0luF 的濾波電容。
[0072]請參照圖2，一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置方法，其特征在于，所述方法包括視頻處理步驟和音頻處理步驟；
[0073]所述視頻處理步驟包括:
[0074]SlOl:M3前處理核中的采集模塊采集全景、特寫和VGA視頻；
[0075]S102:M3前處理核復(fù)制全景視頻，并發(fā)送所有全景視頻；
[0076]S103: IPC模塊傳輸所述全景視頻；
[0077]S104:M3編碼核中的視頻編碼模塊編碼特寫、VGA和全景視頻；
[0078]S105:并通過ARM A8核錄制模塊接收多路視頻流；
[0079]S106:視頻處理模塊核中的視頻分析模塊接受全景視頻分析教師學(xué)生行為;S107:ARM核中的錄制模塊接收教師學(xué)生行為指令；
[0080]所述音頻處理步驟包括:
[0081 ] S201:ARM A8核中的采集模塊通過音頻采集芯片采集音頻數(shù)據(jù)；
[0082]S202: IPC模塊傳輸所述音頻數(shù)據(jù)；
[0083]S203:DSP核中的音頻模塊降噪處理、混合處理所述音頻數(shù)據(jù)；
[0084]S204: DSP核中的音頻模塊編碼音頻；
[0085]S205: ARM核中的錄制模塊接收音頻流；
[0086]所述錄制步驟包括:
[0087]S301:ARM A8核錄制模塊根據(jù)教師學(xué)生行為切換視頻、同步音頻錄制；
[0088]S302:ARM A8核直播模塊直播視頻。
[0089]需要說明的是，全自動錄直播跟蹤音頻一體化軟件運行與主芯片上，主芯片上有4個核心分別是Arm contex M3前處理核、Arm contex M3視頻編解碼核、DSP核和ARM contexAS核，全自動錄直播跟蹤音頻一體化軟件協(xié)調(diào)處理器的4個核并行計算，完成音視頻采集、編碼、視頻分析與全自動跟蹤導(dǎo)播、錄制與直播功能，其中視頻采集包括教師特寫視頻、VGA板書視頻、教師全景視頻、學(xué)生特寫和全景視頻采集，全自動跟蹤導(dǎo)播主要完成各個場景的自動切換。
[0090]請參照圖3，所述IPC模塊主要完成ARM A8、M3前處理器、M3編碼器和DSP核之間的通信，通信發(fā)起方為發(fā)送核，通信接收端為接受核，其具體步驟包括:
[0091 ] S401:系統(tǒng)啟動時，創(chuàng)建一個多核協(xié)調(diào)器，負責(zé)管理多核注冊和內(nèi)存管理，多核協(xié)調(diào)器啟動時申請100M的共享內(nèi)存；
[0092]S402:發(fā)送核和接收核在啟動向多核協(xié)調(diào)器注冊ID、郵箱寄存器R以及中斷；
[0093]S403:發(fā)送核需要向接核發(fā)送長度為L數(shù)據(jù)時，首先向多核協(xié)調(diào)器申請需要的長度為L+4的首地址為M的共享內(nèi)存，先將數(shù)據(jù)長度寫入M，然后將數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存M+4處，然后將M轉(zhuǎn)換為相對地址Ml，其中，Ml為M-共享內(nèi)存發(fā)送核地址空間首址，寫入接收核的郵箱寄存器，觸發(fā)接收核的郵箱中斷；
[0094]S404:接收核觸發(fā)郵箱中斷時，從郵箱寄存器取出相對地址Ml，然后將Ml轉(zhuǎn)換為自己的地址空間M，其中，M為Ml+共享內(nèi)存接收核地址空間首址，從M讀出4個字節(jié)的長度L，然后從M+4處讀出長度為L的數(shù)據(jù)；
[0095]S405:接收核完成數(shù)據(jù)讀取后，通知多核協(xié)調(diào)器釋放相對地址Ml處長度為L的內(nèi)存。
[0096]本發(fā)明的一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，所述裝置包括:核心處理模塊;與所述核心處理模塊連接的視頻采集模塊;與所述核心處理模塊連接的音頻采集模塊；以太網(wǎng)USB接口模塊，與所述核心處理模塊連接。本方案大大降低生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)技術(shù)方案實現(xiàn)相同效果需要至少3臺主機通過以太網(wǎng)連接，本方案只需I臺主機解決，降低了接近三分之二的生產(chǎn)成本。本方案無需輔助攝像機，直接用全景攝像機同時復(fù)用為定位分析攝像機，降低生產(chǎn)成本，減少調(diào)試復(fù)雜度。本裝置小型化一體化，只有IU設(shè)備高度，安裝現(xiàn)場無需組網(wǎng)，無需專業(yè)機柜，調(diào)試維護簡單。本設(shè)備軟件在單芯片上集成視頻錄制、直播、跟蹤、音頻處理，基于總線傳輸，大大提高傳輸性能，減少傳輸噪聲引入，可以實現(xiàn)一鍵系統(tǒng)升級，無需多臺設(shè)備單獨升級，維護簡單。本裝置電源設(shè)計采用多模供電、大電容儲能多級小電容濾波，保證系統(tǒng)可靠性。
[0097]以上對本實用新型運行原理進行了詳細介紹，上述運行原理的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1.一種一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述裝置包括: 核心處理模塊； 與所述核心處理模塊連接的視頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的視頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述視頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊； 與所述核心處理模塊連接的音頻采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)的音頻數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述音頻數(shù)據(jù)到所述核心處理模塊； 接口模塊，與所述核心處理模塊連接，用于提供多個I/o接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 電源模塊，與所述核心處理模塊連接，用于對所述核心處理模塊提供一穩(wěn)定電源。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述電源模塊為具備以下一項或多項的電源模塊: 電源模塊采用多模供電方式進行并行供電； 電源模塊包括一大電容和連接所述大電容的多級小電容，電源模塊通過所述大電容進行儲能，通過所述多級小電容濾波； 電源模塊為一采用多個DC-DC降壓芯片的電源模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，提供一12V的電源模塊，以及在所述電源模塊內(nèi)置3個DC-DC降壓模塊，經(jīng)過所述3個DC-DC降壓模塊，12V電壓被降低為5￥、3.3￥、1.5￥三種電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述核心處理模塊包括主芯片和內(nèi)置于所述主芯片上的同步動態(tài)隨機存儲器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述接口模塊包括SDI接口、HDMI接口、VGA接口和以太網(wǎng)接口。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述主芯片包括前處理核、視頻編解碼核、數(shù)字信號處理核和ARM處理核。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化全自動教學(xué)錄播裝置，其特征在于，所述SDI接口和所述HDMI接口用于采集教師、學(xué)生特寫視頻； 所述VGA接口用于采集電腦視頻； 所述以太網(wǎng)接口采集教師學(xué)生的全景視頻。
【文檔編號】H04N5/76GK205693771SQ201620574955
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620574955.2, CN 201620574955, CN 205693771 U, CN 205693771U, CN-U-205693771, CN201620574955, CN201620574955.2, CN205693771 U, CN205693771U
【發(fā)明人】鄧劍鴻, 龍土仲, 陳天晴
【申請人】惠州紫旭科技有限公司