视频数据的处理和传输制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在网络(20)中处理和传输数据的集成电路装置(70)、尤其FPGA或ASIC，所述数据至少包括视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8)。本发明专利技术还涉及一种网络设备(50)、一种网络(20)、一种用于处理和传输数据的方法、一种计算机程序产品以及一种计算机可读介质。读介质。读介质。

【技术实现步骤摘要】
视频数据的处理和传输


[0001]本专利技术涉及一种集成电路装置、一种网络设备和一种网络以及一种用于处理和传输数据的方法，所述数据至少包括视频数据。

技术介绍

[0002]在视频技术中，通常至少执行以下步骤以传输视频信号。首先，从源、例如相机或另一记录设备读取(英文“Capture”)视频信号。随后在另一步骤中，将视频信号输出到接收器，例如监视器、显示器或数据存储器中。然而在实践中经常不仅期望点对点连接，其中一个源与一个接收器连接，而且在多种应用情况下也需要的是，将来自一个或多个源的视频信号分配(英文“Distribute”)到多个接收器上。在实践中，在视频信号的读取和输出之间经常也还对所述视频信号进行处理(英文“Compose”)，即例如放大、缩小、裁剪、转换成另一帧速率、合并等。
[0003]迄今为止，上述步骤通过独立的或单独的和专用的设备来执行。也就是说，一个或多个设备形成对于视频源的接口。一个或多个设备形成对于视频接收器的接口。在视频源与视频接收器之间设置有至少一个路由器作为另外的设备，并且如果需要，在源与接收器之间还设置有其他设备作为处理单元。为了传输并且必要时处理视频信号，所有这些设备必须共同作用。
[0004]在各个设备之间、尤其在源与接收器之间经常期望也可以桥接更大的距离，使得原始接口(例如DP、HDMI)不足够，因为所述原始接口通常仅具有三米至五米的有限的作用范围。由于对图像分辨率(HD、4K)越来越高的要求，困难的是，经由标准网络、例如以太网未压缩地且以低延迟的方式传输所述视频信号。从实践中已知的使用10G以太网的SDVoE在4K的分辨率、4:4:4和60fps的情况下必须已经执行压缩。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是可以实现和/或简化在网络中以低延迟的方式传输未压缩的视频信号。
[0006]所述目的由根据本专利技术的集成电路装置、根据本专利技术的网络设备、根据本专利技术的网络以及通过根据本专利技术的用于处理和传输数据的方法来实现。
[0007]开头提到的集成电路装置尤其实施为集成电路、例如呈FPGA或ASIC的形式的集成电路，并且用于在网络中处理和传输数据，所述数据至少包括视频数据。集成电路装置在此尤其构成为，使得——如果期望——可以未压缩地传输数据。为此，所述集成电路装置具有用于接收和/或发送数据流中的视频数据的一定数量的视频接口。此外，所述集成电路装置包括一定数量的网络接口，用于将集成电路装置与基本上相同的、空间分离的一定数量的集成电路装置连接以传输数据，所述数据至少包括视频数据。集成电路装置还包括帧缓冲器控制装置和帧缓冲器接口。在此，帧缓冲器控制装置借助于帧缓冲器接口控制对帧缓冲器的访问，使得来自一个或多个数据流的视频数据可以作为视频数据的组合的帧存储到帧
缓冲器中和/或从帧缓冲器中读取。借助于集成电路装置的连接矩阵，可以在上述部件之间交换数据。在此，借助于可配置的寻址方案来规定各个数据流的路线。
[0008]集成电路装置作为FPGA的实施方案是特别灵活的，因为还可以根据应用情况配置FPGA。集成电路装置作为ASIC的实施方案尤其在大件数的情况下可成本有利地制造。
[0009]原则上，视频接口可以涉及任意的视频接口，例如涉及数字接口，例如DP、DVI、HDMI、SDI等，或涉及模拟接口，例如VGA
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Video、XGA
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Video、S
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Video等。优选地，所述视频接口构成用于，未压缩地接收或发送视频信号。可以根据需求配置视频接口的数量。即根据应用情况，集成电路装置例如可以仅包括用于接收视频信号的视频接口或仅包括用于发送视频信号的视频接口或所述视频接口的任意组合。然而，至少所述视频接口中的一个视频接口由集成电路装置包括。然而优选地，集成电路装置不仅具有一定数量的用于接收视频信号的视频接口，而且具有一定数量的用于发送视频信号的视频接口。在本专利技术的范围中，术语“一定数量”一般性地表示“一个或多个”。
[0010]视频数据通常以数据流(也称视频流或视频信息流)的形式存在，其中逐图像地和逐像素地串行传输视频数据的图像序列。
[0011]借助于网络接口，集成电路装置或包括所述集成电路装置的网络设备与另外的、尤其根据本专利技术的集成电路装置连接。所述电路装置“基本上相同”意味着，所述电路装置可能在其视频接口、网络接口和/或视频处理单元的数量和/或设计方面不同，然而在其他情况下相同类型地设计。
[0012]帧缓冲器控制装置借助于帧缓冲器接口控制对帧缓冲器的访问，使得来自一个或多个数据流的视频数据可以作为视频数据的组合的帧存储到帧缓冲器中和/或从帧缓冲器中读取。
[0013]因此，换言之，帧缓冲器控制装置和帧缓冲器接口可以实现将不同的进入的视频信号组合成共同的视频信号。因此，帧涉及单个图像，所述单个图像——尤其以传输所基于的帧频率——保存在帧缓冲器中以及从所述帧缓冲器中读取。因此，各个组合的帧的序列形成组合的视频信号。因此，借助于与帧缓冲器共同作用的帧缓冲器控制装置和帧缓冲器接口，可以将各个视频信号特别优选地根据用户的预设合并(英文“Compose”)成新的组合的视频信号。
[0014]连接矩阵、尤其作为多层矩阵的连接矩阵设计或尺寸确定成，使得所述连接矩阵可以将与其连接的部件的数据彼此无关地和并行地、尤其根据部件地址转发给相应的目标部件。为此，所述连接矩阵例如可以类似于AXI总线构成。
[0015]集成电路装置优选地在具有已知的、在运行中保持相同的拓扑的静态的——即在运行中通常不添加和/或移除网络设备的——网络中使用。与此对应地，在各个网络设备及其相应的部件之间的——优选优化的——路线是已知的，使得可以在设计时或在安装网络时创建寻址方案。随后，在运行中，寻址方案仍还可以配置成，使得可以接通或关断各个图像处理过程或视频处理单元。还可以借助于配置寻址方案选择：从哪个源将视频信号传输给哪个(哪些)接收器(Senke(n))，以及所述视频信号在此可选地通过其它的网络设备及其部件采用哪条路线。但是原则上，也可以根据需求通过添加和/或移除网络设备来改变网络的拓扑；然而，然后需要网络、尤其寻址方案的新的配置。
[0016]开头提到的网络设备具有根据本专利技术的集成电路装置和与集成电路装置的对应
的接口连接的物理接口。因此，网络设备可以根据接口与视频源、视频接收器、其他网络设备连接，以及优选地利用其他适合的接口也可以与附加的设备、例如USB设备、计算单元或PC等连接。
[0017]原则上，视频源可以是输出视频信号的任意设备。所述视频源例如可以包括相机，医学技术成像模态，例如X射线设备、计算机断层扫描仪、磁共振断层扫描仪、超声设备等，由软件和/或测量设备、例如EKG、EEG等产生的视频信号、由数据存储器调用的视频信号等。原则上，输出视频信号的任意设备用作为视频接收器。所述视频接收器例如可以包括监视器、显示器或其他显示设备、数据存储器、与外部网络的连接等。一方面，USB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在网络(20)中处理和传输数据的集成电路装置(70)、尤其FPGA或ASIC，所述数据至少包括视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)，所述集成电路装置(70)具有：
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一定数量的视频接口(74，75，76，77)，用于接收和/或发送数据流中的视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)，
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一定数量的网络接口(84，85)，用于将所述集成电路装置(70)与基本上相同的、空间分离的一定数量的集成电路装置(70)连接以传输数据(N)，所述数据(N)至少包括视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)，
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帧缓冲器控制装置(87)和帧缓冲器接口(86)，其中所述帧缓冲器控制装置借助于所述帧缓冲器接口(86)控制对帧缓冲器(51)、尤其多层帧缓冲器(51)的访问，使得来自一个或多个数据流的视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)能够作为视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)的组合的帧(F3，F4)存储到所述帧缓冲器(51)中以及/或者从所述帧缓冲器(51)中读取，
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连接矩阵(93)，借助所述连接矩阵(93)，能够在上述部件之间交换数据，其中借助于可配置的寻址方案来规定各个数据流的路线。2.根据权利要求1所述的集成电路装置，所述集成电路装置具有一定数量的视频处理单元(90，91，92)，所述视频处理单元(90，91，92)能够配置用于处理所述视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)。3.根据权利要求2所述的集成电路装置，其中所述视频处理单元(90，91，92)构成用于缩放、局部产生、滤波、线重建、压缩和/或解压缩。4.根据上述权利要求中任一项所述的集成电路装置，其中所述网络接口(84，85)的数据率大于或等于5Gbit/s，优选地大于或等于10Gbit/s。5.根据上述权利要求中任一项所述的集成电路装置，其中所述视频数据至少包括高分辨率的视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)，优选地包括超高分辨率的视频数据。6.根据上述权利要求中任一项所述的集成电路装置，其中分别借助于所述帧缓冲器控制装置(87)在所述帧缓冲器(51)中给视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)的数据流分配位置，使得限定相应的数据流的视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)在帧中的设置。7.根据上述权利要求中任一项所述的集成电路装置，所述集成电路装置：
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具有鼠标指针控制单元(88)，所述鼠标指针控制单元(88)提供鼠标指针的图像并且在所述帧缓冲器中给其分配限定的位置，和/或
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具有窗口控制单元(89)，所述窗口控制单元(89)在所述视频数据(V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10)的数据流在所述帧缓冲器(51)中的位置移动时重置释放的位置。8.根据上述权利要求中任一项所述的集成电路装置，所述集成电路装置具有：用于接收和/或发送以太网数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：