專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)的分布式vga多媒體數(shù)字矩陣及其工作流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種VGA (電腦桌面輸出信號)多媒體矩陣領(lǐng)域，尤其涉及一種 基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣及其工作流程；本發(fā)明能夠?qū)⑷我庖宦稸GA和音 頻輸入通道切換到位于IP網(wǎng)絡(luò)上的任意一個VGA和音頻輸出通道。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的VGA數(shù)字矩陣的實現(xiàn)原理是將模擬VGA輸入信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，再通過專用的數(shù)字VGA交叉處理模塊切換到指定的端口輸出，最 后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器還原成模擬信號輸出到指定的VGA端口 ，從而實現(xiàn)多路VGA信號 在多路顯示終端上的任意切換。
傳統(tǒng)的VGA數(shù)字矩陣在實際應(yīng)用中存在著三個方面的局限性
一是VGA信號傳輸距離的限制，VGA信號是模擬信號，在傳輸過程中會產(chǎn)生衰 減，超過一定距離就會影響到VGA畫面的質(zhì)量，這樣也就導致傳統(tǒng)的VGA數(shù)字矩陣 只能在有限的距離內(nèi)使用。
二是處理容量的限制，傳統(tǒng)的數(shù)字矩陣一般采用專用的數(shù)字處理芯片對信號 進行集中處理，數(shù)字芯片的處理能力就制約了整個矩陣輸入和輸出的通道數(shù)量； 一般而言矩陣系統(tǒng)的容量達到64X 16即為大容量矩陣，無法滿足一些需要上百路 到上千路VGA通道切換場合的需求。
三是處理信號類型的單一，無法滿足很多應(yīng)用場合需要對電腦輸出的VGA信 號和音頻信號同時切換的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了有效解決傳統(tǒng)VGA數(shù)字矩陣傳輸距離和處理容量的限 制，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣及其工作流程；其包含的多種設(shè)備分別實現(xiàn)了多媒體信號的轉(zhuǎn)換壓縮功能、解壓轉(zhuǎn)換功能以及信號切換功能，各 功能模塊間通過網(wǎng)絡(luò)連接，利用已有的IP網(wǎng)絡(luò)解決了信號傳輸?shù)木嚯x限制，同時 可通過增加獨立功能設(shè)備實現(xiàn)矩陣信號處理容量的擴充，滿足規(guī)?；瘧?yīng)用的需 求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
在VGA和音頻輸入端，VGA音視頻壓縮器將本地輸入的模擬VGA和音頻信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號壓縮后通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸給VGA矩陣服務(wù)器，VGA矩陣 服務(wù)器再根據(jù)需要將經(jīng)過壓縮的數(shù)字信號通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠端VGA音視頻解壓 器，VGA音視頻解壓器對其進行解壓后還原成模擬VGA和音頻信號輸出，實現(xiàn)VGA 信號、音頻信號在異地任意地切換。
具體地說，本發(fā)明的外圍設(shè)備是計算機和顯示器及音頻功放器；
本發(fā)明包括IP網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置有服務(wù)器、壓縮器和解壓器；
服務(wù)器與IP網(wǎng)絡(luò)連通；
計算機、壓縮器、IP網(wǎng)絡(luò)和解壓器依次連通；
解壓器分別與顯示器及音頻功放器連接。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果
1、 同時實現(xiàn)了多路音頻和VGA信號的任意切換；
2、 信號通路由IP網(wǎng)絡(luò)承載，解決了因信號衰減導致傳輸距離受限的問題；
3、 由于采用分布式構(gòu)架，矩陣擴容簡單快捷，即通過增加VGA音視頻壓縮 器可增加輸入通道數(shù)，增加VGA音視頻解壓器可增加輸出通道數(shù)，增加VGA矩陣 服務(wù)器可成倍提高矩陣信號切換的容量；實際切換容量可達500MX500 M。


圖1是網(wǎng)絡(luò)VGA多媒體矩陣的結(jié)構(gòu)方框圖;
圖2是壓縮器的結(jié)構(gòu)方框圖3是解壓器的結(jié)構(gòu)方框圖4是服務(wù)器的工作原理圖5是VGA多媒體矩陣的工作流程圖。
其中IO—VGA多媒體矩陣(網(wǎng)絡(luò)VGA多媒體矩陣)， ll一服務(wù)器(VGA矩陣服務(wù)器)，
111—第1服務(wù)器， 112—第2服務(wù)器，……IIM—第M服務(wù)器； 11A—網(wǎng)絡(luò)I/0單元，IIB—人機對話單元，IIC一路由控制單元， IID—通道管理單元，11E—交叉路由表， 11F—通道登記表；
12— IP網(wǎng)絡(luò)，
13— 壓縮器(VGA音視頻壓縮器)，
131—第1壓縮器，132—第2壓縮器， 13N—第N壓縮器，
13A—A/D轉(zhuǎn)換器，13B—音視頻壓縮單元，13C—TCP打包單元； 14一解壓器(VGA音視頻解壓器)，
141—第1解壓器，142—第2解壓器，……14N—第N解壓器； 14A—TCP解包單元，14B—音視頻解壓單元，14C—D/A轉(zhuǎn)換器； 20—計算機，
21—第1計算機，22—第2計算機，……2N—第N計算機； 30—顯示器，
21—第1顯示器，22—第2顯示器， 2N—第N顯示器；
40—音頻功放器，
21—第1音頻功放器，22—第2音頻功放器，……2N—第N音頻功放器。 縮略語
VGA:電腦顯示輸出信號
TCP: —種面向連接(連接導向)的、可靠的、基于字節(jié)流的運輸層(Transport layer)通信協(xié)議
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明 一、總體
如圖l，本發(fā)明的外圍設(shè)備是計算機20、顯示器30和音頻功放器40; 本發(fā)明包括IP網(wǎng)絡(luò)12，設(shè)置有服務(wù)器ll、壓縮器13和解壓器14;
6'N顯示器31、 32"" ,壓縮器131、 132-'N解壓器141、 142--M服務(wù)器lll、 112-
.2N; .3N;
13N; 14N; '11M;
服務(wù)器11與IP網(wǎng)絡(luò)12連通；
計算機20、壓縮器13、 IP網(wǎng)絡(luò)12和解壓器14依次連通； 解壓器14分別與顯示器30和音頻功放器40連接； 所述的計算機20包括第1、 2……N計算機21、 22' 所述的顯示器30包括第1、 2-所述的壓縮器13包括第1、 2-所述的解壓器14包括第1、 2-所述的服務(wù)器ll包括第l、 2-N《500XM， M《16 ， N和M均是自然數(shù)。 二、功能塊
1、 壓縮器13
如圖2,壓縮器13由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器13A、音視頻壓縮單元13B和TCP打 包單元13C組成，每一個壓縮器都會被分配一個唯一的輸入通道號。
其工作原理是將輸入的模擬VGA和音頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換器13A轉(zhuǎn)成數(shù)字信 號，再經(jīng)過音視頻壓縮單元13B壓縮，然后通過TCP打包單元13C轉(zhuǎn)換成可以在IP 網(wǎng)絡(luò)12上傳輸?shù)腡CP數(shù)據(jù)包，最后經(jīng)由以太網(wǎng)口輸出到IP網(wǎng)絡(luò)12中。
音視頻壓縮單元13B選用H. 264壓縮芯片。
2、 解壓器14
如圖3，解壓器14由依次連接的TCP解包單元14A、音視頻解壓單元14B和D/A 轉(zhuǎn)換器14C組成，每一個壓縮器都會被分配一個唯一的輸出通道號。
其工作原理是通過以太網(wǎng)口與IP網(wǎng)絡(luò)12連接，收到TCP數(shù)據(jù)包后，由TCP解 包單元14A將音視頻壓縮數(shù)據(jù)從TCP包中取出，然后通過音視頻解壓單元14B解壓 縮成原始數(shù)字信號，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器14C轉(zhuǎn)換成模擬音視頻信號，最后將VGA信 號輸出到顯示器30，音頻信號輸出到音頻功放器40。
音視頻解壓單元14B選用H. 264解壓芯片。
3、 服務(wù)器ll
如圖4，服務(wù)器11由網(wǎng)絡(luò)I/0單元11A、人機對話單元11B、路由控制單元11C、 通道管理單元l 1D以及交叉路由表l 1E和通道登記表11F組成；
其連接、交互關(guān)系是人機對話單元11B、交叉路由表11E和路由控制單元11C依次進行雙向交互連接；通道管理單元11D、通道登記表11F和路由控制單元UC 依次進行雙向交互連接；路由控制單元11C和網(wǎng)絡(luò)I/0單元11A之間進行雙向交互 連接。
其工作原理是
壓縮器13啟動時與服務(wù)器11建立一個TCP連接，同時將自己的輸入通道號向 服務(wù)器ll注冊，服務(wù)器11的通道管理單元11D會將該輸入通道號與壓縮器的IP地 址和TCP源端口號對應(yīng)關(guān)系記錄到通道登記表l 1F中。
解壓器14啟動時也會與服務(wù)器11建立一個TCP連接，同時將自己的輸出通道 號向服務(wù)器ll注冊，服務(wù)器11的通道管理單元11D會將該輸出通道號與壓縮器的 IP地址和TCP源端口號對應(yīng)關(guān)系記錄到通道登記表11F中。
當用戶希望建立一個VGA輸入輸出通道連接時，首先通過人機對話單元11B向 服務(wù)器內(nèi)部的交叉路由表11E添加一條記錄，用來標識輸入通道和輸出通道的連 接關(guān)系。服務(wù)器通過以太網(wǎng)口與IP網(wǎng)絡(luò)12連接，由網(wǎng)絡(luò)收發(fā)單元11A接收來自IP 網(wǎng)絡(luò)12上的壓縮器13傳輸?shù)腡CP數(shù)據(jù)包，路由控制單元11C根據(jù)該TCP數(shù)據(jù)包的源 IP地址和源端口號査詢通道登記表11F得到輸入通道號，再根據(jù)輸入通道號查詢 交叉路由表11E得到該TCP數(shù)據(jù)包的輸出通道號，最后根據(jù)輸出通道號査詢通道登 記表l 1F得到解壓器13的IP地址，路由控制單元l 1C控制網(wǎng)絡(luò)收發(fā)單元l 1A將該TCP 數(shù)據(jù)包發(fā)送給指定的IP網(wǎng)絡(luò)12上對應(yīng)輸出通道號解壓器14。
有關(guān)軟件將申報國家著作權(quán)登記。
三、基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣的工作流程
如圖5，基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣的工作流程包括下列步驟
① VGA/音頻信號1，即VGA/音頻信號輸入；
② VGA/音頻信號轉(zhuǎn)換壓縮2，即VGA/音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并壓縮 成TCP數(shù)據(jù)包；
③ IP網(wǎng)絡(luò)傳輸3，即處理后的TCP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸； 記錄TCP數(shù)據(jù)包信號4，即記錄接收到的TCP數(shù)據(jù)包信號；
⑤ 人機對話選擇數(shù)據(jù)流與輸出通道5，即人機對話選擇需要切換的VGA/音頻 信號以及顯示的終端；
⑥ 控制TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)6，即服務(wù)器接收到切換指令對TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；⑦ TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)7，即TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，并同時將轉(zhuǎn)發(fā)成功后的信息記錄 下來；
⑧ IP網(wǎng)絡(luò)傳輸8，即TCP數(shù)據(jù)包通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ慕鈮涸O(shè)備上；
⑨ VGA/音頻信號解壓轉(zhuǎn)換9,即VGA/音頻信號解壓轉(zhuǎn)換設(shè)備對接收到的TCP 數(shù)據(jù)包進行解壓轉(zhuǎn)換成模擬信號；
⑩ VGA終端顯示音頻終端播放10，即模擬信號在終端設(shè)備上進行顯示。
權(quán)利要求
1、一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣，包括工P網(wǎng)絡(luò)(12)，其特征在于設(shè)置有服務(wù)器(11)、壓縮器(13)和解壓器(14)；服務(wù)器(11)與IP網(wǎng)絡(luò)(12)連通；計算機(20)、壓縮器(13)、IP網(wǎng)絡(luò)(12)和解壓器(14)依次連通；解壓器(14)分別與顯示器(30)及音頻功放器(40)連接；所述的計算機(20)包括第1、2……N計算機(21、22……2N)；所述的顯示器(30)包括第1、2……N顯示器(31、32……3N)；所述的壓縮器(13)包括第1、2……N壓縮器(131、132……13N)；所述的解壓器(14)包括第1、2……N解壓器(141、142……14N)；所述的服務(wù)器(11)包括第1、2……M服務(wù)器(111、112……11M)；N≤500×M，M≤16，N和M均是自然數(shù)。
1、 一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣，包括IP網(wǎng)絡(luò)(12)，其特征在于 設(shè)置有服務(wù)器(11)、壓縮器(13)和解壓器(14); 服務(wù)器(11)與IP網(wǎng)絡(luò)(12)連通；計算機(20)、壓縮器(13)、 IP網(wǎng)絡(luò)(12)和解壓器(14)依次連通； 解壓器(14)分別與顯示器(30)及音頻功放器(40)連接； 所述的計算機(20)包括第l、 2……N計算機(21、 22……2N);…"N顯示器(31、 32......3N);"…N壓縮器(131、 132......13N);"…N解壓器(141、 142......14N);"…M服務(wù)器(111、 112……11M); N《500XM, M《16 ， N和M均是自然數(shù)。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣，其特征在于 壓縮器(13)由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器(13A)、音視頻壓縮單元(13B)和TCP打包單元(13C)組成。
3、 按權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣，其特征在于 解壓器(14)由依次連接的TCP解包單元(14A)、音視頻解壓單元(14B)和D/A轉(zhuǎn)換器(14C)組成。
4、 按權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣，其特征在于 服務(wù)器(11)由網(wǎng)絡(luò)I/0單元(IIA)、人機對話單元(IIB)、路由控制單元(IIC)、通道管理單元(11D)以及交叉路由表(11E)和通道登記表(11F)組 成；人機對話單元(11B)、交叉路由表(11E)和路由控制單元(11C)依次進行雙向 交互連接；通道管理單元(11D)、通道登記表(11F)和路由控制單元(11C)依次進 行雙向交互連接；路由控制單元(11C)和網(wǎng)絡(luò)I/0單元(11A)之間進行雙向交互連
5、按權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣的工作流程，其特征在于包括下列步驟① VGA/音頻信號(1),即VGA/音頻信號輸入；② VGA/音頻信號轉(zhuǎn)換壓縮(2)，即VGA/音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并 壓縮成TCP數(shù)據(jù)包；③ IP網(wǎng)絡(luò)傳輸(3)，即處理后的TCP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸；④ 記錄TCP數(shù)據(jù)包信號(4)，即記錄接收到的TCP數(shù)據(jù)包信號；⑤ 人機對話選擇數(shù)據(jù)流與輸出通道(5)，即人機對話選擇需要切換的VGA/ 音頻信號以及顯示的終端；⑥ 控制TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)(6),即服務(wù)器接收到切換指令對TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；⑦ TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)(7)，即TCP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，并同時將轉(zhuǎn)發(fā)成功后的信息記 錄下來；⑧ IP網(wǎng)絡(luò)傳輸(8)，即TCP數(shù)據(jù)包通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ慕鈮涸O(shè)備上；⑨ VGA/音頻信號解壓轉(zhuǎn)換(9)，即VGA/音頻信號解壓轉(zhuǎn)換設(shè)備對接收到的 TCP數(shù)據(jù)包進行解壓轉(zhuǎn)換成模擬信號；⑩ VGA終端顯示音頻終端播放(10)，即模擬信號在終端設(shè)備上進行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式VGA多媒體矩陣及其工作流程，涉及一種VGA多媒體矩陣領(lǐng)域。本發(fā)明包括IP網(wǎng)絡(luò)(12)，設(shè)置有服務(wù)器(11)、壓縮器(13)和解壓器(14)；服務(wù)器(11)與IP網(wǎng)絡(luò)(12)連通；計算機(20)、壓縮器(13)、IP網(wǎng)絡(luò)(12)和解壓器(14)依次連通；解壓器(14)分別與顯示器(30)及音頻功放器(40)連接。本發(fā)明同時實現(xiàn)了多路音頻和VGA信號的任意切換；信號通路由IP網(wǎng)絡(luò)承載，解決了因信號衰減導致傳輸距離受限的問題；由于采用分布式構(gòu)架，矩陣擴容簡單快捷，實際切換容量可達M×500×M×500(M表示服務(wù)器數(shù)量)。
文檔編號H04N7/24GK101552914SQ20091006185
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者沈振岡 申請人:武漢東信同邦信息技術(shù)有限公司