專利名稱：：Ip網(wǎng)上壓縮多媒體源信號的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字化通信中多媒體源信號的壓縮裝置，尤其涉及在IP網(wǎng)絡上的多媒體源信號的壓縮裝置。目前數(shù)字化通信中使用的信號壓縮技術(shù)主要有MPEG(MovingPictureExpertsGroup)，它的缺點是成本高；JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)，它限用于靜止圖像的壓縮；還有主要用于可視電話系統(tǒng)中的國際電信聯(lián)盟ITU-T建議H.261協(xié)議等等。這些現(xiàn)有的壓縮技術(shù)尚不能完全滿足數(shù)字化通信的發(fā)展需要，市場正尋求具備成本低、品質(zhì)高的新的信號壓縮技術(shù)。本發(fā)明旨在針對信號壓縮技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種未曾用于IP網(wǎng)絡上的數(shù)字信號壓縮裝置，該裝置將以其壓縮品質(zhì)高以及編碼器端成本低的特點，使目前數(shù)字信號壓縮技術(shù)更為先進。本發(fā)明的IP網(wǎng)上壓縮多媒體源信號的裝置包含視頻輸入模塊、音頻輸入模塊、兩個信號轉(zhuǎn)換模塊、視頻壓縮模塊、DSP模塊、信息檢錯模塊、網(wǎng)絡接口模塊；其中，DSP模塊由音頻壓縮模塊、包封被壓縮音頻模塊、視頻比特率控制模塊、包封被壓縮視頻模塊以及包封后視頻和音頻的復用模塊構(gòu)成；并且視頻輸入模塊連接到一個信號轉(zhuǎn)換模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊連接到視頻壓縮模塊、視頻壓縮模塊連接到包封被壓縮視頻模塊、包封被壓縮視頻模塊連接到包封后視頻和音頻的復用模塊、音頻輸入模塊連接到另一個信號轉(zhuǎn)換模塊，這個信號轉(zhuǎn)換模塊連接到音頻壓縮模塊，音頻壓縮模塊連接到包封被壓縮音頻模塊，包封被壓縮音頻模塊連接到包封后視頻和音頻的復用模塊、包封后視頻和音頻的復用模塊連接到信息檢錯模塊、信息檢錯模塊連接到網(wǎng)絡接口模塊，網(wǎng)絡接口模塊連接到IP網(wǎng)絡，視頻比特率控制模塊連接到視頻壓縮模塊。使用本發(fā)明的數(shù)字信號壓縮裝置，壓縮品質(zhì)高，編碼器簡單并且編碼器端成本低。圖1是IP網(wǎng)上壓縮多媒體源信號裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是IP網(wǎng)上傳輸被壓縮多媒體源信號的示意圖；圖3是本實施例中的視頻壓縮模塊10的示意圖4是本實施例中的音頻壓縮模塊13a的示意圖。下面參照附圖，詳細描述本發(fā)明的壓縮多媒體源信號裝置及其在IP網(wǎng)絡上的應用。圖1是IP網(wǎng)上壓縮多媒體源信號裝置的結(jié)構(gòu)圖，它示出本發(fā)明的源信號壓縮裝置由視頻輸入模塊15、音頻輸入模塊16、信號轉(zhuǎn)換模塊11a和11b、視頻壓縮模塊10、DSP模塊13、信息檢錯模塊12、網(wǎng)絡接口模塊14構(gòu)成，其中，DSP模塊13包含有音頻壓縮模塊13a、包封被壓縮音頻模塊13b、視頻比特率控制模塊13c、包封被壓縮視頻模塊13d以及包封后視頻和音頻的復用模塊13e。其中，視頻輸入模塊15用于輸入視頻信號；音頻輸入模塊16用于輸入音頻信號；信號轉(zhuǎn)換模塊11a和11b將輸入信號由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；視頻壓縮模塊10用于壓縮視頻數(shù)字信號；信息檢錯模塊12用于對壓縮復用后的數(shù)據(jù)進行信息檢錯；網(wǎng)絡接口模塊14將檢錯后的壓縮數(shù)據(jù)經(jīng)其輸送到外部的IP網(wǎng)絡。其中，在DSP模塊13中，音頻壓縮模塊13a用于壓縮音頻數(shù)字信號；包封被壓縮音頻模塊13b用于對壓縮音頻數(shù)據(jù)進行包封處理；視頻比特率控制模塊13c用于根據(jù)應用中對圖像質(zhì)量的需要以及網(wǎng)絡情況，對壓縮比率進行控制；包封被壓縮視頻模塊13d用于對壓縮視頻數(shù)據(jù)進行包封處理；而包封后視頻和音頻的復用模塊13e用于對經(jīng)過包封的視頻和音頻數(shù)據(jù)進行復用。這些處理模塊按照以下方法連接視頻輸入模塊15連接到信號轉(zhuǎn)換模塊11a。信號轉(zhuǎn)換模塊11a連接到視頻壓縮模塊10，視頻壓縮模塊10連接到包封被壓縮視頻模塊13d，包封被壓縮視頻模塊13d連接到包封后視頻和音頻的復用模塊13e，音頻輸入模塊16連接到信號轉(zhuǎn)換模塊11b，信號轉(zhuǎn)換模塊11b連接到音頻壓縮模塊13a，音頻壓縮模塊13a連接到包封被壓縮音頻模塊13b，包封被壓縮音頻模塊13b連接到包封后視頻和音頻的復用模塊13e，包封后視頻和音頻的復用模塊13e連接到信息檢錯模塊12，信息檢錯模塊12連接到網(wǎng)絡接口模塊14，網(wǎng)絡接口模塊14連接到IP網(wǎng)絡，視頻比特率控制模塊13c連接到視頻壓縮模塊10。下面結(jié)合圖1和圖3，描述源信號的壓縮以及壓縮信號的傳輸過程。如圖1所示，多媒體源信號通過視頻輸入模塊15和音頻輸入模塊16輸入相應的信號轉(zhuǎn)換模塊11a和11b，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后音頻數(shù)字信號的壓縮直接通過DSP完成；視頻數(shù)字信號的壓縮由視頻壓縮模塊10完成。如圖3所示，視頻信號的壓縮模塊10由小波變換器濾波器模塊1、自適應變化模塊2、和RUNLENGTH編碼(游程編碼)和HUFFMAN編碼(霍夫曼編碼)模塊3構(gòu)成。先將視頻信號輸送到小波變換模塊。小波變換是一種數(shù)學變換方法，小波變換可以看作由一系列帶通濾波器組成。輸入信號被劃分成不同的子頻帶，這樣可以達到3∶1的無損壓縮，但是這遠遠不能滿足許多應用。信號在最高頻率的子頻帶中包含許多屬于高頻率噪聲的小幅抖動和少數(shù)出現(xiàn)在圖像邊緣幅度非常大的毛刺，為了達到更高的壓縮，可以丟掉一些高頻率子頻帶的低位比特(濾掉些高頻信息)，這樣可以得到更多的零，然后再由后面的RUNLENGTH編碼變成更短的碼。每一個子頻帶的所有圖像數(shù)據(jù)乘以一個小數(shù)就可以擲棄一些低位比特。這就是小波變換和RUNLENGTH編碼，HUFFMAN編碼之間的自適應量化，在自適應量化模塊2中完成。不同的小數(shù)可以達到不同的壓縮，這可以由DSP中的算法實現(xiàn)，這屬于有損壓縮。根據(jù)對圖像質(zhì)量的需要(壓縮率越小，圖像越清晰)和網(wǎng)絡帶寬的變化，視頻比特率控制模塊13c對壓縮比率進行調(diào)節(jié)。如壓縮率為5∶1時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為33.6Mbps，壓縮率為81.9∶1時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為2Mbps，而后面的RUNLENGTH編碼和HUFFMAN編碼模塊3中進行的是無損壓縮。這樣的視頻信號經(jīng)過小波變換、自適應量化以及RUNLENGTH編碼和HUFFMAN編碼形成壓縮數(shù)據(jù)。然后，如圖1中所示的DSP模塊13對這些視頻數(shù)據(jù)在被壓縮視頻的包封模塊13d中進行包封處理。音頻數(shù)字信號的壓縮通過DSP完成，如圖4所示，音頻信號的壓縮模塊由映射模塊、量化器和編碼模塊、心理聲學模塊和幀封裝模塊構(gòu)成。先將音頻抽樣信號送到映射模塊，映射建立輸入音頻數(shù)據(jù)流的經(jīng)濾波的子抽樣表示，映射的抽樣是子帶抽樣(層Ⅱ)。然后數(shù)據(jù)被送入量化器和編碼模塊進行量化和編碼，編碼參照ISO/IEC11172-3音頻層Ⅱ標準，這一層采用混合帶通濾波器來提高頻率分辨率，它還增加了一個差值量化器(非均勻)自適應分段和量化值的熵編碼，從而實現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的壓縮。并且，心理聲學模型建立一組控制量化器和編碼數(shù)據(jù)，對編碼過程進行控制。編碼后的數(shù)據(jù)最后經(jīng)過幀封裝模塊匯集成實際數(shù)據(jù)流，然后輸入被壓縮音頻數(shù)據(jù)的包封模塊13b中進行包封。包封后的音頻數(shù)據(jù)與如上所述包封后的視頻數(shù)據(jù)在包封后音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的復用模塊13e中進行復用，復用過程是先發(fā)送15幀的視頻數(shù)據(jù)，再發(fā)送1幀的音頻數(shù)據(jù)。復用后的數(shù)據(jù)送到檢錯模塊12進行信息檢錯，然后送入網(wǎng)絡接口模塊14完成信息傳輸，最后，由網(wǎng)絡接口模塊14輸出的信號被送到外部的IP網(wǎng)絡17中，其中IP網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀格式為<tablesid="table1"num="001"><table>Ethernet頭IP頭UDP頭壓縮的多媒體數(shù)據(jù)</table></tables>下面，參照圖2，描述如上所述被壓縮多媒體信號在IP網(wǎng)絡上傳輸?shù)倪^程。在圖2中，參數(shù)21表示IP網(wǎng)絡，22表示核心交換機，23表示邊緣交換機。24表示小波變換壓縮裝置，25表示小波變換解壓縮裝置；26表示攝像機；27表示監(jiān)視器。如圖2所示，將來自攝像機26a的視頻信號送到小波變換壓縮裝置24a進行小波變換壓縮和IP包封處理。將由小波變換壓縮裝置24a輸出的IP視頻流送入邊緣交換機23a，邊緣交換機23a僅向與IP網(wǎng)絡上想要收看攝像機26a的視頻信息的監(jiān)視器27c相連的核心交換機22b轉(zhuǎn)發(fā)IP視頻流。核心交換機22向想收看IP視頻流的網(wǎng)絡21轉(zhuǎn)發(fā)IP視頻流。小波變換解壓縮裝置25b對從核心交換機26接收到的IP視頻流解壓縮，然后將輸出信號送到監(jiān)視器27，進行視頻播放。以上描述了將來自攝像機26a的多媒體源信號通過壓縮復用以及解壓縮，由IP網(wǎng)21傳送至監(jiān)視器27c的過程，同樣，攝像機26b和26c的多媒體源信號也可以如此傳送到監(jiān)視器27a和27b。以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的IP網(wǎng)上壓縮多媒體源信號的方法，以及具體的實現(xiàn)方式，但是需要指出，這里所描述的方式僅僅作為對本發(fā)明的說明和解釋，在遵從本發(fā)明的主旨的條件下，可以有各種細節(jié)和形式上的修改。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1．一種IP網(wǎng)上壓縮多媒體信號的裝置，其特征在于包含視頻輸入模塊15、音頻輸入模塊16、信號轉(zhuǎn)換模塊11a和11b、視頻壓縮模塊10、DSP模塊13、信息檢錯模塊12、網(wǎng)絡接口模塊14，其中，DSP模塊13由音頻壓縮模塊13a、包封被壓縮音頻模塊13b、視頻比特率控制模塊13c、包封被壓縮視頻模塊13d以及包封后視頻和音頻的復用模塊13e構(gòu)成，并且視頻輸入模塊15連接到信號轉(zhuǎn)換模塊11a、信號轉(zhuǎn)換模塊11a連接到視頻壓縮模塊10、視頻壓縮模塊10連接到包封被壓縮視頻模塊13d、包封被壓縮視頻模塊13d連接到包封后視頻和音頻的復用模塊13e、音頻輸入模塊16連接到信號轉(zhuǎn)換模塊11b、信號轉(zhuǎn)換模塊11b連接到音頻壓縮模塊13a、音頻壓縮模塊13a連接到包封被壓縮音頻模塊13b、包封被壓縮音頻模塊13b連接到包封后視頻和音頻的復用模塊13e、包封后視頻和音頻的復用模塊13e連接到信息檢錯模塊12、信息檢錯模塊12連接到網(wǎng)絡接口模塊14、網(wǎng)絡接口模塊14連接到IP網(wǎng)絡、視頻比特率控制模塊13c連接到視頻壓縮模塊10。全文摘要本發(fā)明提供了一種將小波變換用于IP網(wǎng)上的多媒體信號壓縮的裝置,裝置包含:視頻輸入模塊15、音頻輸入模塊16、信號轉(zhuǎn)換模塊11a和11b、視頻壓縮模塊10、DSP模塊13、信息檢錯模塊12、網(wǎng)絡接口模塊14,其中,DSP模塊13由音頻壓縮模塊13a、包封被壓縮音頻模塊13b、視頻比特率控制模塊13c、包封被壓縮視頻模塊13d以及包封后視頻和音頻的復用模塊13e構(gòu)成。文檔編號H04N7/26GK1302157SQ9912702公開日2001年7月4日申請日期1999年12月29日優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日發(fā)明者王翔,吳志遠,黃鳴濤,陸宏成,沈振宇,高漢中申請人:上海龍林通訊技術(shù)開發(fā)有限公司