CN102801948B - 高清数字串行接口数据转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于安防监控技术领域，提供一种HD-SDI数据转换方法及装置，所述方法包括：将并行4:2:2的视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；将所述视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数色度Cr数据删除，色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的视频数据写入存储器中。通过本发明可实现在不压缩视频数据的前提下将高清视频数据通过千兆以太网传输，丰富了高清视频传输的解决方案。

Description

高清数字串行接口数据转换方法及装置

技术领域

本发明属于安防监控技术领域，尤其涉及一种高清数字串行接口数据转换方法及装置。

背景技术

在安防监控领域中，随着视频监控技术的不断发展，视频监控系统要求高清化、数字化的趋势已越来越明显。串行数字接口（SerialDigitalInterface，SDI）是由SMPTE组织制订的一种视频接口标准体系，其接口主要用来传输非压缩的数字视频信号，目前已广泛应用于广播电视等其它相关行业。高清数字串行接口（High-definitionSerialDigitalInterface，HD-SDI）满足SMPTE274M标准和SMPTE292M标准，支持1.485Gb/s和1.485/1.001Gb/s的视频信号传输速率，能够传输图像分辨率为1920×1080的高清视频图像。相对于其它高清视频接口，HD-SDI具有传输距离长、支持非压缩数字视频信号、设备连接可实现平滑升级等优点。典型的非压缩视频监控系统大致上分为前端采集（摄像机）、传输（视频光端机）、交换（视频矩阵）、存储（磁盘阵列）和显示（电视墙）等几个主要部分。目前支持HD-SDI接口的高清视频摄像机正在日益普及，但与之对应的高清视频传输和交换部分的解决方案还比较单一。

现有的HD-SDI视频光端机是一种单纯的视频信号传输设备，本身并不具备视频信号的交换功能。在实际应用中，HD-SDI视频光端机往往需要配合同样支持HD-SDI接口的高清视频矩阵来实现高清数字视频信号的交换和控制。目前的情况是，能够生产制造支持HD-SDI接口的高清视频矩阵的厂家还比较少，设备价格昂贵。各个厂家生产的高清视频矩阵大多采用厂家私有的交换协议，以此来构建的视频监控平台必然存在着系统兼容性差的缺点。

为了解决这个问题，目前可以将高清摄像机采集到的高清数字串行接口数据，在满足网络传输要求技术指标下进行高压缩比编码后，再封装成以太网数据包进行网络传输，可以方便利用现有的以太网交换技术实现视频数据交换和控制，但HD-SDI数据经过压缩编码后不可避免降低了视频质量，无法真正实现视频数据无损传输。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种高清数字串行接口数据转换方法，旨在解决现有对HD-SDI数据经过压缩编码后再进行传输的技术方案降低了视频质量的技术问题。

本发明是这样实现的，从并行4:2:2的YCbCr视频数据转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据这方面来看，本发明提供的一种高清数字串行接口数据转换方法，包括下述步骤：

将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

从另一方面，从并行4:2:2的YCbCr视频数据转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据这方面来看，本发明提供的一种高清数字串行接口数据转换方法，包括下述步骤：

将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

本发明的另一目的在于提供一种高清数字串行接口数据转换装置，对应的，从一方面，所述装置包括：

亮度数据写入单元，用于将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

色度数据写入单元，用于将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

数据存储单元，用于将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

从另一方面，所述装置包括：

数据缓存单元，用于将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

亮度地址空间写入单元，用于将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

色度地址空间写入单元，用于将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明去掉并行4:2:2的YCbCr视频数据中的一部分色度数据，转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据，使得数据总量减少，能够在千兆以太网中传输；在另一侧，将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的色度Cb数据和色度Cr数据进行相互补偿，使得能够恢复成并行4:2:2的YCbCr视频数据，这样即可实现在不压缩视频数据的前提下将高清视频数据通过千兆以太网传输，丰富了高清视频传输的解决方案，同时可以利用成熟的以太网技术完成对高清视频数据的交换和控制，提高了视频监控平台的系统兼容性，而且与现有的数据压缩方案相比，本发明技术方案对高清视频数据的损失较小、延时也较小。

附图说明

图1是高清视频数据以太网帧基本格式示意图；

图2是本发明第一实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程图；

图3是本发明第二实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程图；

图4是SMPTE292M标准中规定的高清视频传输数据流格式示意图；

图5是本发明第三实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程图；

图6是本发明第四实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程图；

图7是本发明第五实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图；

图8是本发明第六实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图；

图9是本发明第七实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图；

图10是本发明第八实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图；

图11是本发明第九实施例提供的一路HD-SDI高清视频在千兆以太网上传输系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一路HD-SDI高清数字视频信号的数据带宽为1.485Gbps，如果不对其进行处理，是无法用一路千兆以太网通道进行承载传输的。而本发明的思想是将一路并行4:2:2的YCbCr视频数据，在不影响视频质量的前提下，转换成小于1Gbps的并行4:2:0的YCbCr视频数据，使得能够在一条千兆以太网通道中进行数据传输。

从实现原理上，一帧HD-SDI高清视频图像分辨率为1920×1080、每秒帧率为30时，去除视频消隐等无效数据后，由于4:2:2的YCbCr视频图像中，平均每个像素用2个样本值，每个样本值的精度为10bit，因此，高清视频总有效数据量为：

1920×1080×2×30×10bit＝1.24416Gbits

若对有效的视频数据由4:2:2的YCbCr视频数据转换成4:2:0的YCbCr视频数据，总共减少了一半的色度数据，总体上转换后的视频数据量只有转换前的3/4，因此转换后的视频数据量为：

1.24416Gbit×3/4＝933.12Mbits

为了方便数据存放和读取，如果将每10bit视频数据分成高8位和低2位存储和读取，对于转换后的一行高清视频数据，包括1920字节的高8位亮度信息，960字节的高8位色度信息，以及720字节的低2位混合数据信息，包括低2位亮度信息和色度信息，总数据量超过以太网包的最大载荷1478字节，因此对于一行高清视频数据需要分成多个以太网数据包进行传输，假设用3个以太网数据包进行传输，亮度信息和色度信息的高8位数据一起用2个以太网数据包传输，低2位的混合数据单独用一个以太网数据包进行传输，因此高8位数据平均每

(1920+1920/2)/2＝1440Bytes

低2位混合数据的以太网数据包载荷为：

(1920+1920/2)*2/8＝720Bytes

均小于以太网数据包的最大载荷，符合传输要求。

将高清视频有效数据按照以太网帧格式进行封装打包，如图1所示，那么实际利用的以太网的带宽为：

$933.12\mathrm{Mbits}\×\frac{\frac{1920*20}{8}*\frac{3}{4}+(12+8+6+6+3+2+4)*3}{\frac{1920*20}{8}*\frac{3}{4}}=962.0012\mathrm{Mbits}$

因此转换后的并行4:2:0的YCbCr视频数据可以在一条千兆以太网线上进行传输，因此证明了本发明从技术原理上可行。

为了说明本发明所述的数据转换技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图2示出了本发明第一实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例从并行4:2:2的YCbCr视频数据转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据这一侧来描述本发明的技术方案，包括：

步骤S201、将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

步骤S202、将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

上述两个步骤实现了通过读取并行4:2:2的YCbCr视频数据中的每一行数据，将亮度数据和色度数据写入对应的缓存中，两个步骤不分先后。本发明实施例分配4个RAM缓存用于存储亮度数据和色度数据，分别为高位亮度RAM缓存、低位亮度RAM缓存、高位色度RAM缓存、低位色度RAM缓存。具体的，由于在视频数据转换过程中只涉及到色度数据，因此在读取到亮度数据时，直接将亮度数据的高8位写入高位亮度RAM缓存中，低2位写入低位亮度RAM缓存，对于色度数据，包括色度Cb数据和色度Cr数据，去掉其中一半行数的色度Cb数据，并将色度Cr数据的高8位写入高位色度RAM缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，再将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据的高8位写入高位色度RAM缓存中，低2位数据写入低位色度RAM缓存中。

步骤S203、将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

所述4个RAM缓存用作缓存亮度数据和色度数据，作为一种实现方式，所述4个RAM缓存可以缓存2行高清视频数据，当一组数据准备完毕后，即可将准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中，所述存储器可以选用各种存储介质，本发明实施例中采用SDRAM。

进一步作为优选的实施方式，考虑到有效的YCbCr视频数据，可以为逐行扫描得到的高清视频书，也可以为隔行扫描的高清视频数据，若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则上述步骤S102具体为：

将其中奇数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将偶数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

若当前YCbCr视频数据为隔行扫描的高清视频数据，则上述步骤S102具体为：

将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

本优选实施方式考虑到视频数据的不同的视频格式，并根据视频数据是逐行扫描或是隔行扫描对视频数据进行相应转换，当是逐行扫描时，判断视频数据行号，对于奇数行，删除色度Cb数据，将色度Cr数据的高8位写入高8位色度RAM缓存中，低2位写入低位色度RAM缓存中，并将偶数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；当是隔行扫描时，将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据色度Cr数据的高8位写入高位色度RAM缓存中，低2位数据写入低位色度RAM缓存中，并将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度RAM缓存中，低2位数据写入低位色度RAM缓存中。当然，本优选方式中，对于逐行扫描情况，若是删除奇数行的Cr数据、偶数行的Cb数据；对于隔行扫描情况，若是删除奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cr数据，以及删除奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cb数据，这种类似等同便函显然也在本发明的保护范围之内。

本发明实施例从4:2:2的YCbCr视频数据转换成4:2:0的YCbCr视频数据这一侧描述了本发明技术方案在不影响视频质量的情况下，删除了一部分的色度数据，总体上减少了数据量，为实现HD-SID数据在一路千兆以太网通道中传输提供了基础。

实施例二：

图3示出了本发明第二实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

步骤S301、对接入的高清数字串行接口数据进行线路负载均衡，并将之转换为一对高速差分数字信号；

步骤S302、对所述差分数字信号进行串并转换，得到并行4:2:2的YCbCr视频数据，并从中提取时钟信号和对应的同步信息状态指示。

上述三个步骤为实现数据转换的前序步骤，目的是为了获取除去无效数据的并行4:2:2的YCbCr视频数据。首先对高清视频摄像机传输过来的HD-SDI信号进行负载均衡处理，使之转换成一对高速差分数字信号，再经过串并转换后得到并行4:2:2的YCbCr视频数据，并提取时钟信号和对应的同步信息状态指示。

步骤S303、检测所述并行4:2:2的YCbCr视频数据，去除其中无效的视频消隐数据，并判断出数据扫描方式以及具体格式和传输帧率。

为了减少传输不必要的信息，在本步骤中去除视频数据中无效的视频消隐数据，将1.485Gbps的视频数据转换成1.244Gbps的有效视频数据，根据SMPTE274M标准和SMPTE292M标准中的对高清视频传输数据流格式的描述，如图4所示，提取视频数据中的图像定时基准码和数字行号等信息。根据图像定时基准码中对视频场号的检测，判断输入的高清视频信号是属于隔行扫描还是属于逐行扫描。同时还会统计每行视频数据中包含的有效数据字节数和行消隐字节数，每场视频数据中包含的有效数据行数和场消隐数据行数等信息，来判断输入高清视频的具体格式和传输帧率。

步骤S304、将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

步骤S305、将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

由于在步骤S303中已经判断出了当前的高清视频数据扫描方式，若为逐行扫描，在本步骤中，将其中奇数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将偶数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；若为隔行扫描，在本步骤中，将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

步骤S306、将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中；

步骤S307、读取所述存储器中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据，并按照以太网帧格式要求进行打包封装，在缓存足够数量的以太网数据包后发送出去；

步骤S308、将所述以太网数据包转发到千兆以太网上。

在将高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器后，为了使得转换后视频数据能在以太网中传输，这里需要将视频数据封装成符合以太网数据帧格式的数据包，具体封装格式如图1所示。

本发明实施例提供了一个完整的视频数据转换过程，从高清视频摄像机获取HD-SDI数据，经过均衡处理、串并转换、去除无效数据、去除一半色度数据，再经过数据封装和转发，为实现将HD-SDI视频数据无损地在千兆以太网中传输提供了切实可行的解决方案。

实施例三：

图5示出了本发明第三实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

发明实施例从并行4:2:0的YCbCr视频数据转换成并行4:2:2的YCbCr视频数据这一侧来描述本发明的技术方案，包括：

步骤S501、将所述并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存。

在实现本步骤之前需要获取到并行的4:2:0的YCbCr视频数据，所述4:2:0的YCbCr视频数据为从实施例一步骤中转换得到的4:2:0的YCbCr视频数据，本实施例的目的是将所述并行的4:2:0的YCbCr视频数据还原成4:2:2的YCbCr视频数据。本实施例同样准备了4个RAM缓存用于缓存所述亮度数据和色度数据，对视频数据采用乒乓读写操作，使得能够有序地实现数据写入和读取，所述4个RAM缓存具体包括高位亮度第二缓存、低位亮度第二缓存、高位亮度第二缓存、低位亮度第二缓存，同样这一组RAM缓存可以缓存2行高清视频数据。

步骤S502、将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

步骤S503、将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

由于在实施例一中进行数据转换时只是除去一半色度数据，亮度数据不变，因此这里在数据还原时，可以直接将所述并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据提取出，并写入对应的亮度Y地址区间；对于色度数据，将删除色度Cb数据、保留色度Cr数据的一行视频数据与删除色度Cr数据、保留色度Cb数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

进一步作为优选的实施方式，若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，在将对应偶数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间；

若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应的偶数场的奇数行和奇数场的偶数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，再将对应的偶数场的偶数行和奇数场的奇数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间。

本优选实施方式与实施例一中的优选实施方式相对应，根据视频数据是逐行扫描或是隔行扫描对视频数据进行相应数据还原。

本实施例与实施例一相对应，实现了将实施例一转换后的并行4:2:0的YCbCr视频数据还原成转换前的并行4:2:2的YCbCr视频数据，为是实现将并行4:2:0的YCbCr视频数据提取出进行还原显示提供了基础。

实施例四：

图6示出了本发明第四实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换方法的流程图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

步骤S601、接收从千兆以太网中传来的以太网数据包并发送出去。

本步骤所述从千兆以太网中传来的以太网数据包为实施例二中将并行4:2:0的YCbCr视频数据打包封装并发送到千兆以太网中传输的以太网数据包，本步骤接收所述以太网数据包供后续解析处理。

步骤S602、接收以太网数据包并解析出其中并行4:2:0的YCbCr视频数据以及数据包序号，根据所述数据包序号将所述解析出YCbCr视频数据写入到第二存储器中。

接收到以太网数据包后，可以提取出数据帧中的视频数据以及数据包序号信息，根据所述数据包序号将提取出的视屏数据写入到第二存储器中，作为一种实现方式，这里第二存储器亦采用SDRAM。

步骤S603、将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

步骤S604、将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

步骤S605、将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

本步骤中，作为具体的实现方式，若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，在将对应偶数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间；

若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应的偶数场的奇数行和奇数场的偶数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，再将对应的偶数场的偶数行和奇数场的奇数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间。

这里所述的两种数据还原方式与实施例二中所述的根据不同的扫描方式采用的两种视频数据转换方法向对已，需要将删除的了色度数据相应进行补偿。

步骤S606、将所述并行4:2:2的YCbCr视频数据进行并串转换，生成高速差分数字信号；

步骤S607、将所述高速差分数字信号转换为高清数字串行接口数据。

在将并行4:2:0的YCbCr视频数据还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据后，在经过并串转换生成高速差分数字信号，再将所述高速差分数据转换成HD-SDI视频数据，将所述还原后的HD-SDI视频数据通过同轴电缆发送到具体有HD-SDI接口的显示设备上或是其他交换设备上进行数据切换。

本实施例步骤与实施例二相对应，提供了一个完整的视频数据还原过程，从千兆以太网中获取到以太网数据包，从中解析出并行4:2:0的视频数据，再还原出在实施例二中删除的一半色度数据，经过并串转换后生成HD-SDI视频数据，再通过显示设备进行显示或是其他交换设备中进行数据切换，为实现将从以太网数据包中还原出HD-SDI视频数据提供了切实可行的解决方案。。

实施例五：

图7示出了本发明第五实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

从并行4:2:2的YCbCr视频数据转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据这一侧，本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置包括：

亮度数据写入单元701，用于将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

色度数据写入单元702，用于将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

数据存储单元703，用于将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

本实施例提供的各个功能单元701-703对应实现了实施例一中的步骤S201-S203。作为优选的实施例方式，所述色度数据写入单元702包括：

逐行色度写入模块7021，用于若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将其中奇数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将偶数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

隔行色度写入模块7022，用于若当前YCbCr视频数据为隔行扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置提供了将并行4:2:2的YCbCr视频数据转换成并行4:2:0的YCbCr视频数据的解决方案，为实现HD-SID数据在一路千兆以太网通道中传输提供了基础。

具体实现本发明实施例时，在硬件结构上，所述亮度数据写入单元701、色度数据写入单元702和数据存储单元703可以由包括FPGA的可编程逻辑器件实现，本领域的技术人员可以根据实施例一提供的方法，用FPGA或是其他可编程逻辑显示本实施例提供的所述三个功能单元。

实施例六：

图8示出了本发明第六实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置包括：

视频接入处理单元801，用于对接入的高清数字串行接口数据进行线路负载均衡，并将之转换为一对高速差分数字信号；

数据串并转换单元802，用于对所述差分数字信号进行串并转换，得到并行4:2:2的YCbCr视频数据，并从中提取时钟信号和对应的同步信息状态指示。

数据预处理单元803，用于检测所述并行4:2:2的YCbCr视频数据，去除其中无效的视频消隐数据，并判断出数据扫描方式以及具体格式和传输帧率

亮度数据写入单元804，用于将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

色度数据写入单元805，用于将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

数据存储单元806，用于将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中；

数据封装单元807，用于读取所述存储器中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据，并按照以太网帧格式要求进行打包封装，在缓存足够数量的以太网数据包后发送出去；

以太网数据包发送单元808，用于将所述以太网数据包转发到千兆以太网上。

本实施例提供的各个功能单元801-808对应实现了实施例二中的步骤S301-S308。

具体实现时，在硬件结构上，视频接入处理单元801可以由HD-SDI高清视频专用的线路均衡驱动芯片实现，数据串并转换单元802可由HD-SDI高清视频专用的SERDES芯片实现，或者通过包括FPGA的可编程逻辑器件实现，所述数据预处理单元803、亮度数据写入单元804、色度数据写入单元805、数据存储单元806、数据封装单元807可以由包括FPGA的可编程逻辑器件实现，所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存为FPGA中的RAM单元，所处存储器为FPGA中的SDRAM，所述以太网数据包发送单元808可由千兆以太网PHY芯片实现。将所述的线路均衡驱动芯片通过75欧姆阻抗的同轴电缆连接到高清视频摄像机上，将所述千兆以太网PHY芯片连接到千兆光模块上，即可实现将高清视频摄像机采集的HD-SDI高清视频数据在千兆以太网上传输。

实施例七：

图9示出了本发明第七实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

从并行4:2:0的YCbCr视频数据转换成并行4:2:2的YCbCr视频数据这一侧，本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置包括：

数据缓存单元901，用于将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

亮度地址空间写入单元902，用于将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

色度地址空间写入单元903，用于将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

本实施例提供的各个功能单元901-903对应实现了实施例三中的步骤S501-S503，进一步作为优选的实施方式，所述色度地址空间写入单元903包括：

逐行色度地址空间写入模块9031，用于若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，在将对应偶数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间；

隔行色度地址空间写入模块9032，用于若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应的偶数场的奇数行和奇数场的偶数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，再将对应的偶数场的偶数行和奇数场的奇数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间。

本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置提供了将并行4:2:0的YCbCr视频数据转换成并行4:2:2的YCbCr视频数据的解决方案，为实现将并行4:2:0的YCbCr视频数据提取出进行还原显示提供了基础。

具体实现本发明实施例时，在硬件结构上，所述数据缓存单元901、亮度地址空间写入单元902和色度地址空间写入单元903可由包括FPGA的可编程逻辑器件实现，本领域的技术人员可以根据实施例三提供的方法，用FPGA或是其他可编程逻辑显示本实施例提供的所述三个功能单元。

实施例八：

图10示出了本发明第八实施例提供的一种高清数字串行接口数据转换装置的结构方框图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的高清数字串行接口数据转换装置包括：

以太网数据包接收单元101，接收从千兆以太网中传来的以太网数据包并发送出去；

数据包解析单元102，用于接收以太网数据包并解析出其中并行4:2:0的YCbCr视频数据以及数据包序号，根据所述数据包序号将所述解析出YCbCr视频数据写入到第二存储器中；

数据缓存单元103，用于将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

亮度地址空间写入单元104，用于将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

色度地址空间写入单元105，用于将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据；

数据并串转换单元106，用于对所述并行4:2:2的YCbCr视频数据进行并串转换，生成高速差分数字信号；

视频数据输出单元107，用于将所述高速差分数字信号转换为高清数字串行接口数据。

本实施例提供的各个功能单元101-107对应实现了实施例四中的步骤S601-S606。

具体实现时，在硬件结构上，所述以太网数据包接收单元101由千兆以太网PHY芯片实现，所述数据包解析单元102、数据缓存单元103、亮度地址空间写入单元104、色度地址空间写入单元105可以由包括FPGA的可编程逻辑器件实现，其中所述的高位亮度第二缓存、低位亮度第二缓存、高位色度第二缓存、高位色度第二缓存为FPGA中的RAM单元，所述第二存储器为FPGA中的SDRAM，所述数据并串转换单元106可由HD-SDI高清视频专用的SERDES芯片实现，或者通过包括FPGA的可编程逻辑器件实现，所述视频数据输出单元107可以由HD-SDI高清视频专用的线路均衡驱动芯片实现。将所述千兆以太网PHY芯片连接到千兆光模块上，线路均衡驱动芯片75欧姆阻抗的同轴电缆连接到显示器或交换矩阵上，即可实现千兆光模块从千兆以太网接收的以太网数据包中还原出HD-SDI高清视频数据，并在显示器中显示出来，或是经过交换矩阵后再另外的显示器显示出来。

实施例九：

图11示出了本发明第八实施例提供的一路HD-SDI高清视频在千兆以太网上传输系统的示意图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

所述系统包括如实施例六所述的可以实现视频接入处理单元的线路均衡驱动芯片111，可以实现数据串并转换单元的串并转换SERDES芯片112，可以实现数据预处理单元、亮度数据写入单元、色度数据写入单元、数据存储单元、数据封装单元的编码FPGA113，可以实现以太网数据包发送单元的千兆以太网PHY芯片114，所述系统还包括如实施例八所述的可以实现以太网数据包接收单元千兆以太网PHY芯片115，可以实现数据包解析单元、数据缓存单元、亮度地址空间写入单元、色度地址空间写入单元的解码FPGA116，可以实现数据并串转换单元的并串转换SERDES芯片117，可以实现视频数据输出单元的线路均衡驱动芯片118。其中的千兆以太网PHY芯片连接有千兆光模块，所述千兆光模块通过千兆以太网连接，所述线路均衡驱动芯片连接有高清视频摄像机。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高清数字串行接口数据转换方法，其特征在于，所述方法包括：

将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中步骤，具体包括：

若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将其中奇数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将偶数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

若当前YCbCr视频数据为隔行扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cb数据删除，色度Cr数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，并将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cr数据删除，色度Cb数据的高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中。

3.如权利要求1或2任一项所述方法，其特征在于：

在所述将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中步骤之前，还包括：

检测所述并行4:2:2的YCbCr视频数据，去除其中无效的视频消隐数据，并判断出数据扫描方式以及具体格式和传输帧率；

在所述将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中步骤之后，还包括：

读取所述存储器中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据，并按照以以太网帧格式要求进行打包封装，在缓存足够数量的以太网数据包后发送出去。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于：

在检测所述并行4:2:2的YCbCr视频数据，去除其中无效的视频消隐数据，并判断出数据扫描方式以及具体格式和传输帧率步骤之前，还包括：

对接入的高清数字串行接口数据进行线路负载均衡，并将之转换为一对高速差分数字信号；

对所述差分数字信号进行串并转换，得到并行4:2:2的YCbCr视频数据，并从中提取时钟信号和对应的同步信息状态指示；

在所述读取所述YCbCr视频数据并按照以以太网帧格式要求进行打包封装，在缓存足够数量的以太网数据包后发送出去步骤之后，还包括：

将所述以太网数据包转发到千兆以太网上。

5.一种高清数字串行接口数据转换方法，其特征在于，所述方法包括：

将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据步骤，具体包括：

若当前YCbCr视频数据为逐行扫描的高清视频数据，则将奇数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将偶数行的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，在将对应偶数行的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间；

若当前YCbCr视频数据为隔行s扫描的高清视频数据，则将奇数场的奇数行和偶数场的偶数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间，再将对应的偶数场的奇数行和奇数场的偶数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，同时将奇数场的偶数行和偶数场的奇数行中的色度Cb数据写入本行的色度Cb地址区间，再将对应的偶数场的偶数行和奇数场的奇数行中的色度Cr数据写入本行的色度Cr地址区间。

7.如权利要求5或6任一项所述方法，其特征在于，在所述将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中步骤之前，还包括：

接收以太网数据包并解析出其中并行4:2:0的YCbCr视频数据以及数据包序号，根据所述数据包序号将所述解析出YCbCr视频数据写入到第二存储器中。

8.如权利要求7所述方法，其特征在于：

在所述接收以太网数据包并解析出其中并行4:2:0的YCbCr视频数据以及数据包序号，根据所述数据包序号将所述解析出YCbCr视频数据写入到第二存储器中步骤之前，还包括：

接收从千兆以太网中传来的以太网数据包并发送出去；

在所述将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据步骤之后，还包括：

将所述并行4:2:2的YCbCr视频数据进行并串转换，生成高速差分数字信号；

将所述高速差分数字信号转换为高清数字串行接口数据。

9.一种高清数字串行接口数据转换装置，其特征在于，所述装置包括：

亮度数据写入单元，用于将并行4:2:2的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度缓存中，低2位写入低位亮度缓存中；

色度数据写入单元，用于将所述YCbCr视频数据中一半行数的色度Cb数据删除，并将色度Cr数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中，将另一半行数的色度Cr数据删除，并将色度Cb数据高8位写入高位色度缓存中，低2位数据写入低位色度缓存中；

数据存储单元，用于将所述高位亮度缓存、低位亮度缓存、高位色度缓存、低位色度缓存中准备好的4:2:0的YCbCr视频数据写入存储器中。

10.一种高清数字串行接口数据转换装置，其特征在于，所述装置包括：

数据缓存单元，用于将并行4:2:0的YCbCr视频数据中的亮度Y数据的高8位写入高位亮度第二缓存中，低2位写入低位亮度第二缓存中，色度Cb数据和色度Cr数据的高8位写入高位色度第二缓存中，低2位写入低位色度第二缓存中；

亮度地址空间写入单元，用于将所述YCbCr视频数据的亮度Y数据写入对应的亮度Y地址区间；

色度地址空间写入单元，用于将只有色度Cb数据的一行视频数据与只有色度Cr数据的一行视频数据进行相互补偿，并写入对应的色度Cb地址空间和色度Cr地址空间，最终还原成并行4:2:2的YCbCr视频数据。