專利名稱：一種信號切換矩陣系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及多媒體領域，具體涉及一種信號切換矩陣系統。
背景技術：
隨著多媒體技術和IT技術的快速發展，傳統媒體和新媒體領域所涉及的多媒體信號格式和協議不斷增加。作為典型代表，傳統廣播電視行業的SDI信號、新媒體領域的多種流媒體信號、以及各種格式文件在各個領域內都占據著不同比例的份額。由于這些信號各自格式、協議均不相同，各個領域各個環節所使用的設備所能接收和輸出的信號也存在局限性，所以在業內存在著多種信號的信號變換，比如SDI到流媒體的相互轉換設備、流媒體間的轉換軟件等。同時，在傳統電視臺內部，普遍使用的信號路由設備是切換臺和總控設備，這些設備都是將在多個輸入和輸出設備之間，按照矩陣的方式完成信號的切換和路由，但這些設備一般都只支持SDI或者CVBS的信號輸入輸出，在新媒體快速發展的今天，對新媒體信號的路由切換無用武之地。

發明內容
本發明要解決的技術問題是如何對多種信號進行矩陣式切換。為了解決上述問題，本發明提供了一種信號切換矩陣系統，包括 多個信號采集服務器、多個信號分發服務器和交換機；
管理服務器，用于指示所述信號采集服務器向指定的信號分發服務器轉發信號； 各所述信號采集服務器分別用于接收輸入信號，解封裝得到視音頻編碼數據流；通過所述交換機向所述管理服務器指定的信號分發服務器轉發所述視音頻編碼數據流；
各所述信號分發服務器分別用于接收信號采集服務器轉發的視音頻編碼數據流，進行視音頻重編碼和重封裝后輸出。進一步地，所述管理服務器根據客戶端的請求來控制信號采集服務器的轉發。進一步地，所述信號采集服務器包括
信號轉發控制模塊、多個信號協議插件模塊和多個轉發輸出模塊； 所述信號協議插件模塊直接同信號源連接，用于從信號源接收輸入信號并且對輸入信號進行協議解封裝，形成視音頻編碼數據流；
所述信號轉發控制模塊用于按照所述管理服務器的指令將所述信號協議插件模塊輸出的視音頻編碼數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器；
所述轉發輸出模塊通過所述交換機同對應的信號分發服務器建立私有連接，將來自于所述信號轉發控制模塊的視音頻編碼數據流封裝后發送到建立了私有連接的信號分發服務器。進一步地，所述信號協議插件模塊還用于對解封裝后得到的基帶數據流進行編碼。
進一 步地，所述信號協議插件模塊和轉發輸出模塊采用插件結構，由所述信號轉發控制模塊所動態創建和釋放；
所述信號轉發控制模塊將數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器是指
所述信號轉發控制模塊當需要將視音頻編碼數據流發送到指定的信號分發服務器時， 動態創建一個對應于該指定的信號分發服務器的轉發輸出模塊；待創建完成的轉發輸出模塊和對應的信號分發服務器之間建立私有連接后，將所述信號協議插件模塊解封裝后的視音頻編碼數據流交由該轉發輸出模塊發送。進一步地，所述管理服務器包括
信號管理單元，用于對當前所有信號采集服務器的輸入信號進行管理； 服務器管理單元，用于管理信號采集服務器中被動設備的配置信息、和信號分發服務器的目標設備的配置信息；管理信號采集服務器和信號分發服務器的活動信息；當存在多臺信號采集服務器，對這些信號采集服務器的信號數量、處理器/內存負荷進行監視；
轉發控制單元，用于根據客戶端的指令或預定規則，指示信號采集服務器將視音頻編碼數據流轉發到指定的信號分發服務器；
客戶端接口單元，用于提供標準接口供客戶端調用。進一步地，所述信號分發服務器包括 相互獨立的多個通道；
每個所述通道包括一個輸入子模塊、一個或者多個輸出子模塊； 所述輸入子模塊用于接收信號采集服務器通過交換機轉發的視音頻編碼數據流，對接收到的視音頻編碼數據流進行解封裝，并對解封裝后的視音頻幀數據或者流數據進行基帶處理，形成視音頻基帶數據流；
所述輸出子模塊用于將輸入子模塊輸出的視音頻基帶數據流，按照本信號切換矩陣系統的目標設備所需要的媒體格式和信號協議封裝格式進行重編碼和重封裝，將重編碼和重封裝后的數據流分發出去。進一步地，所述信號采集服務器還用于在傳送視音頻編碼數據流之前，先將該視音頻編碼數據流所對應的元數據信息及其中視音頻幀數據的時間戳信息通過所述交換機傳送到信號分發服務器；所述元數據信息包括該視音頻編碼數據流的媒體編碼格式信息。進一步地，所述輸入子模塊包含
信號接收解封裝單元、視音頻解碼單元及丟幀補償和音畫同步單元； 所述信號接收解封裝單元用于接收來自于信號采集服務器的封裝后的視音頻編碼數據流，并對該封裝后的視音頻編碼數據流進行解封裝，以及將接收的元數據信息中的媒體編碼格式信息輸出給視音頻解碼單元；
所述視音頻解碼單元用于按照所述媒體編碼格式信息構建視音頻解碼器，將所述信號接收解封裝單元輸出的視音頻編碼數據流通過解碼器進行解碼輸出視音頻基帶數據，送往丟幀補償和音畫同步單元；
所述丟幀補償和音畫同步單元用于提供一個視頻單幀緩沖區以及一個為各個輸出子模塊分別進行實例計數的音頻流式緩沖區；視頻單幀緩沖區按照視音頻基帶數據信號幀率保存最后一幀視頻幀數據，以及從信號接收解封裝單元讀取視音頻幀數據的時間戳信息，從視音頻解碼單元接收解碼后的視音頻基帶數據，按照音頻幀數據的時間戳信息和當前提取的視頻幀數據的時間戳信息一致的原則供所述輸出子模塊提取音頻幀數據。進一步地，所述輸出子模塊包含
幀率定時器、幀率變換單元、視音頻編碼單元、輸出適配單元及輸出插件單元； 所述幀率變換單元模塊用于按照目標設備的媒體格式設置觸發幀率定時器的頻率，每到幀率定時器觸發時從所述視頻單幀緩沖區讀取最后一幀視頻幀數據；
所述視音頻編碼單元按照目標設備的媒體格式，對視頻幀數據進行幅面縮放和重編碼，對音頻幀數據進行重采樣和重編碼；
所述輸出適配單元用于為目標設備所使用的信號協議封裝格式查找合適的輸出插件單元并實例化和設置參數，同時將來自于視音頻編碼單元輸出的視音頻壓縮數據、或者來自于幀率變換單元的視音頻基帶數據送到輸出插件單元；
所述每個輸出插件單元對應一種目標設備，用于將視音頻基帶數據或者視音頻壓縮數據經過相應的信號協議封裝格式重封裝后輸出給所對應的目標設備。本發明的技術方案可實現對各種信號(流媒體信號、SDI信號、文件、私有協議信號等)進行矩陣式切換；矩陣的輸入和輸出按照集群化部署，在一定范圍內能夠按照集群成員數量等比增長；能夠替代傳統電視臺中的總控切換臺，實現信號路由功能，適用于信號變換和信號路由等應用場景，彌補了傳統設備在多媒體領域內的技術空白。


圖1為實施例一的信號切換矩陣系統的結構示意圖； 圖2為實施例一中信號采集服務器的結構示意圖3為實施例一中信號分發服務器的結構示意圖； 圖4為實施例一中信號分發服務器中輸入子模塊的結構示意圖； 圖5為實施例一中信號分發服務器中輸出子模塊的結構示意圖； 圖6為實施例一中管理服務器的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖及實施例對本發明的技術方案進行更詳細的說明。需要說明的是，如果不沖突，本發明實施例以及實施例中的各個特征可以相互結合，均在本發明的保護范圍之內。實施例一、一種信號切換矩陣系統，如圖1所示，包括 多個信號采集服務器、多個信號分發服務器和交換機；
管理服務器，用于指示所述信號采集服務器向指定的信號分發服務器轉發信號； 各所述信號采集服務器分別用于接收輸入信號，解封裝得到視音頻編碼數據流；通過所述交換機向所述管理服務器指定的信號分發服務器轉發所述視音頻編碼數據流；
各所述信號分發服務器分別用于接收信號采集服務器轉發的視音頻編碼數據流，進行視音頻重編碼和重封裝后輸出。本實施例中，所述管理服務器除了可以對所述信號采集服務器進行轉發控制以夕卜，還可以根據所述信號采集服務器和所述信號分發服務器發來的服務器管理請求，分別對它們進行配置管理、以及對信號進行管理；所述管理服務器可以根據預先配置的規則控制信號采集服務器的轉發，還可以根據外界客戶端的請求來控制信號采集服務器的轉發。本實施例中，所述信號采集服務器作為所述信號切換矩陣系統的信號輸入端點， 每個信號采集服務器在同一時刻可以接入一定數量的信號源，該數量受管理服務器硬件處理器性能以及網絡帶寬等條件限制。所有信號采集服務器可視為一個信號采集服務器集群，如圖1中，該集群內信號采集服務器1到信號采集服務器M的輸入信號總和形成所述信號切換矩陣系統的M個輸入信號。本實施例中，所述信號分發服務器作為所述信號切換矩陣 系統的信號輸出端點， 按照目標設備的類型對信號進行視音頻重編碼，并按照目標設備支持的協議類型進行協議重封裝，然后按照目標設備所支持的方式將重封裝后的輸出信號發送給目標設備；所有信號采集服務器可視為一個信號分發服務器集群，如圖1中，該集群內信號分發服務器1到信號分發服務器N的輸出信號綜合構成所述信號切換矩陣系統的N路輸出。圖1中的信號切換矩陣系統為一個MXN的矩陣，輸入和輸出按照集群化部署，端點數量(M和N值)在一定范圍內(受限于管理服務器的處理能力及網絡帶寬等條件限制)能夠按照集群成員數量等比增長。一般而言，所述管理服務器可以同管理客戶端配合使用，為了實現標準化，管理服務器可提供統一的管理接口 ；使用信號切換矩陣系統的業務系統(比如節目播放系統等)可以定制符合自己要求的管理客戶端，或者將客戶端內置在業務系統內部，通過管理接口同管理服務器進行交互，從而實現對整個信號切換矩陣系統的控制。本實施例中，所述信號采集服務器還可以用于在轉發視音頻編碼數據流之前，先將該視音頻編碼數據流所對應的元數據信息及其中視音頻幀數據的時間戳信息通過所述交換機傳送到所要轉發到的信號分發服務器；所述元數據信息包括該視音頻編碼數據流的媒體編碼格式信息等。本實施例中，所述信號采集服務器的模塊結構如圖2所示，具體可以包括信號轉發控制模塊、多個信號協議插件模塊和多個轉發輸出模塊。(1.1)信號協議插件模塊。所述信號協議插件模塊直接同信號源連接，用于從信號源接收輸入信號，并且對輸入信號進行協議解封裝，形成原始的視音頻編碼數據流；供后續流程使用。如果解封裝后得到SDI等基帶數據流，所述信號協議插件模塊需要對基帶數據流進行編碼，以保證編碼形成視音頻壓縮數據流能夠在網絡中進行傳輸(基帶數據流因為帶寬太高，一般不會在網絡上直接進行傳輸)。所述信號協議插件模塊主要完成的功能如下
(a)輸入信號協議解封裝，將各種各樣的輸入信號轉換成統一的視音頻編碼數據流；
(b)對解封裝后得到的基帶數據流進行編碼，形成視音頻編碼數據流。該信號協議插件模塊可以采用插件結構，以保證對新增加的信號格式的擴展能力；
按照信號的類型，該信號協議插件模塊可包括從信號源“拔(PULL)”數據和接受信號源 “推(PUSH)”數據兩種形態，具體形態和實際的輸入信號格式有關。所述信號協議插件模塊的數量根據服務器的處理能力和網絡帶寬以及插件類型，存在上限值。在此上限值內，所述信號協議插件模塊數量可根據輸入信號的數量動態變化， 并且等于輸入信號的數量。當信號源斷開時，其所對應的所述信號協議插件模塊將自動銷毀，釋放所占用的系統資源。(1.2)信號轉發控制模塊。所述信號轉 發控制模塊接受所述管理服務器的控制，按照所述管理服務器的指示，將數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器；受信號轉發控制模塊所操作的數據流都是已經通過信號協議插件模塊解封裝后的視音頻編碼數據流。每臺信號采集服務器只包含一個信號轉發控制模塊，在信號協議插件模塊和轉發輸出模塊之間形成橋梁作用。如果采用插件結構，則所述信號協議插件模塊和轉發輸出模塊都可以由該信號轉發控制模塊所動態創建和釋放。(1.3)轉發輸出模塊。所述轉發輸出模塊通過所述交換機同對應的信號分發服務器建立私有連接，將來自于所述信號轉發控制模塊的視音頻編碼數據流封裝后發送到建立了私有連接的信號分發服務器。所述轉發輸出模塊的主要功能包含
(a)由所述信號轉發控制模塊根據所述管理服務器的指令所動態創建，并且根據指令中包含的信號分發服務器參數信息(服務器IP地址、端口號)同信號分發服務器建立私有連接，可以但不限于是Socket (套接字)連接；
(b)接收信號轉發控制模塊傳送過來的視音頻編碼數據流，并封裝成攜帶有信號源數據的可靠網絡數據流；
(c)將網絡數據流通過Socket發送到信號分發服務器，實現信號的轉發功能。本實施例中，上述的Socket連接保證如下目標
(A)在開始正式傳送視音頻編碼數據流之前，先將該視音頻編碼數據流所對應的元數據信息傳送到目標信號分發服務器；所述元數據信息包括該視音頻編碼數據流的媒體編碼格式信息；
(B)同時傳輸來自于信號源的視音頻幀數據的時間戳信息，以保證目標信號分發服務器能夠通過接收到的視音頻編碼數據流分析出原始的視音頻編碼數據流的丟幀等信息以完成后續操作。(C)網絡傳輸必須使用TCP等具有可靠連接和數據校驗的傳輸方式，保證目標信號分發服務器在接收到視音頻編碼數據流后不需要再進行排序等操作并保證數據的完整性。
如果采用插件結構，則該轉發輸出模塊可由信號轉發控制模塊根據所述管理服務器的指令所動態創建，當所述管理服務器通知信號采集服務器需要將某路信號轉發到某特定信號分發服務器(開始信號路由)時，則需要新創建一個轉發輸出模塊并對其進行參數配置。 當所述管理服務器通知信號采集服務器結束信號路由或者目標信號分發服務器主動斷開連接(服務器宕機、網絡連接斷開或者信號分發服務器主動踢掉輸入信號等情形)時，轉發輸出模塊斷開同目標信號分發服務器的連接，并通知信號轉發控制模塊，由信號轉發控制模塊刪除該轉發輸出模塊并釋放其所占有的資源。如果采用插件結構，所述信號轉發控制模塊將數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器具體可以是指
所述信號轉發控制模塊當需要將視音頻編碼數據流發送到指定的信號分發服務器時， 動態創建一個對應于該指定的信號分發服務器的轉發輸出模塊；待創建完成的轉發輸出模塊和對應的信號分發服務器之間建立私有連接后，將所述信號協議插件模塊解封裝后的視音頻編碼數據流交由該轉發輸出模塊發送。本實施例中，所述信號分發服務器如圖3所示，具體可以包括
相互獨立的一個或多個通道，比如圖3中的通道1到通道η ；每個所述通道完成將來自于信號采集服務器轉發的視音頻編碼數據流進行解碼、處理直到輸出的所有流程。單臺所述信號分發服務器的 通道數目上限可以由實際信號分發服務器的處理能力以及每個通道目標設備類型和數量共同限制，并且在實際部署環境中，每臺信號分發服務器的通道數目以及每個通道的輸出配置信息是固定的。每個所述通道具體可以包括一個輸入子模塊、一個或者多個輸出子模塊，比如圖3 中的輸出子模塊1到輸出子模塊χ。(2.1)輸入子模塊。所述輸入子模塊主要用于接收信號采集服務器通過交換機轉發的視音頻編碼數據流，對接收到的視音頻編碼數據流進行解封裝，并對解封裝后的視音頻幀數據(或者流數據)進行解碼、丟幀補償、音畫同步等基帶處理，使之形成符合源信號媒體格式的標準化的視音頻基帶數據流，以供所述輸出子模塊使用。(2. 2)輸出子模塊
所述輸出子模塊主要用于將輸入子模塊輸出的視音頻基帶數據流，按照本信號切換矩陣系統的目標設備(也就是要從本信號切換矩陣系統接收數據流的設備)所需要的媒體格式和信號協議封裝格式進行重編碼和重封裝，將重編碼和重封裝后的輸出信號分發出去； 目標設備連接該輸出子模塊后，就可以接收到所述輸出信號。在正常工作時，每個通道有且只有一個輸入子模塊，完成將當前輸入信號預處理為視音頻基帶數據流的過程。所述通道還可以包括一個控制子模塊，用于在切換過程中建立一個輔助的輸入子模塊，用于完成對新切入信號的預解碼和預處理工作。當新切入信號預處理完成后，通道將釋放之前老的輸入子模塊，而將新建立的輸入子模塊接入到各個輸出子模塊，實現輸入信號的無縫切換。所述輸入子模塊如圖4所示，具體可以包含信號接收解封裝單元、視音頻解碼單元及丟幀補償和音畫同步單元。(2. 1. 1)信號接收解封裝單元。所述信號接收解封裝單元用于接收來自于信號采集服務器通過Socket連接或其它連接發送過來的封裝后的視音頻編碼數據流，并對該封裝后的視音頻編碼數據流進行解封裝，形成同信號采集服務器中信號轉發控制模塊輸出所對等的視音頻編碼數據流；同時， 該信號接收解封裝單元用于接收元數據信息，以將元數據信息中的媒體編碼格式信息輸出給視音頻解碼單元，構建匹配的視音頻解碼器；
(2. 1.2)視音頻解碼單元。所述視音頻解碼單元用于按照所述媒體編碼格式信息構建視音頻解碼器，將所述信號接收解封裝單元輸出的視音頻編碼數據流通過解碼器進行解碼輸出視音頻基帶數據，送往丟幀補償和音畫同步單元；
(2. 1. 3)丟幀補償和音 畫同步單元。所述丟幀補償和音畫同步單元用于提供一個視頻單幀緩沖區以及一個為各個輸出子模塊分別進行實例(Sample)計數的音頻流式緩沖區；視頻單幀緩沖區按照視音頻基帶數據幀率保存最后一幀視頻幀數據，供輸出子模塊提取最新的視頻幀數據，并且配合輸出子模塊的幀率定時器完成幀率轉換，實現對視頻數據的丟幀補償。同時，在處理過程中， 從信號接收解封裝單元讀取視音頻幀數據的時間戳信息，從視音頻解碼單元接收解碼后的視音頻基帶數據，輸出子模塊提取音頻幀數據時，按照音頻幀數據的時間戳信息和當前提取的視頻幀數據的時間戳信息一致的原則，實現提取到輸出子模塊的視音頻數據的音畫同步校正。所述輸出子模塊如圖5所示，具體可以包含幀率定時器(圖5中未示出)、幀率變換單元、視音頻編碼單元、輸出適配單元及輸出插件單元。(2.2. 1)幀率變換單元。所述幀率變換單元用于按照目標設備的媒體格式設置觸發幀率定時器的頻率，每到幀率定時器觸發時從所述丟幀補償和音畫同步單元的視頻單幀緩沖區讀取最后一幀視頻幀數據，從而完成幀率變換功能(低幀率視頻變換為高幀率時，自動用當前最近幀數據補幀；高幀率變換為低幀率時，自動丟棄部分幀)；同時當視音頻基帶數據出現丟幀時，也可按照低幀率變換為高幀率的方式實現丟幀自動補償。(2. 2.2)視音頻編碼單元。所述視音頻編碼單元按照目標設備的媒體格式，對視頻幀數據進行幅面縮放和重編碼，對音頻幀數據進行重采樣和重編碼，得到視音頻壓縮數據。如果輸出插件單元中有任何一個需要編碼后的數據，則需要初始化和設置視音頻編碼單元，從而使其能夠向輸出適配單元輸出編碼后的視音頻壓縮數據；否則不需要視音頻編碼單元。(2. 2. 3)輸出適配單元。所述輸出適配單元用于對輸出插件模塊進行管理。為了保證信號分發服務器的可擴展性，對流輸出部分(即后述輸出插件單元)可采用插件結構，當需要增加對新的協議支持時，只需要開發新的輸出插件單元即可。該輸出適配單元即是為目標設備所使用的信號協議封裝格式查找合適的輸出插件單元并實例化和設置參數，同時將來自于視音頻編碼單元輸出的視音頻壓縮數據(如果輸出插件單元需要編碼后的數據)或者直接來自于幀率變換單元的視音頻基帶數據送到輸出插件單元。(2. 2. 4)輸出插件單元。所述輸出插件單元為插件結構，每個輸出插件單元對應一種目標設備(也就是對應于該目標設備使用的信號協議封裝格式及媒體格式)，用于將視音頻基帶數據或者視音頻壓縮數據經過相應的協議重封裝后輸出給對應的目標設備。管理服務器的模塊結構如圖6所示，具體可以包含
(3. 1)信號管理模塊，用于對當前所有信號采集服務器的輸入信號進行管理，信號采集服務器的信號源按照設備不同可分為兩種類型主動設備和被動設備。主動設備只是由該設備主動連接信號采集服務器；被動設備是指由信號采集服務器按照管理服務器下發的配置信息(下述服務器管理模塊的功能)主動聯系該設備。但無論何種方式，當設備和信號采集服務器建立連接后，對于信號采集服務器而言都是一個信號源，信號采集服務器將該信號相關的元數據信息通知給管理服務器的信號管理模塊，從而該信號作為管理服務器的一個信號可以被客戶端檢索和使用，也能夠作為一個信號對象通過信號采集服務器轉發(路由)到信號分發服務器。(3. 2)服務器管理模塊，用于進行以下管理
(一)配置信息管理主要管理信號采集服務器中被動設備的配置信息(信號采集服務器可通過這些配置信息聯系到被動設備，獲取信號)、和信號分發服務器的目標設備的配置信息(信號分發服務器可通過這些配置信息確定目標編碼格式、目標協議、目標設備地址信息等)。管理服務器可通過客戶端的接口調用，再將相關的配置信息下發到合適的信號采集 /信號分發服務器。(二)服務器管理管理信號采集服務器和信號分發服務器的活動信息，并且可將當前活動的信號采集服務器和信號分發服務器返回給客戶端，供客戶端對這些服務器進行配置管理以及轉發控制。(三)負載均衡管理當存在多臺信號采集服務器(構成集群時)，可以對這些信號采集服務器的信號數量、處理器/內存負荷等進行監控，當有新的信號源接入時，查找當前負載最輕的信號采集服務器供使用，保證優異的性能和可靠性。(3. 3)轉發控制模塊，用于根據客戶端的指令或預定規則，指示所述信號采集服務器將視音頻編碼數據流轉發到指定的信號分發服務器，該指定的信號分發服務器在本次轉發中就是目標信號分發服務器。(3. 4)客戶端接口模塊，用于提供一系列標準接口(比如Web Service接口)，供客戶端調用，以完成特定功能，這些接口可以包括以下任一個或任幾個
信號枚舉接口 枚舉當前所有信號采集服務器的所有信號并檢索這些信號的元數據信
息；
信號查詢接口 按照元數據信息的關鍵字(比如標題、描述、時間、地點等信息)查找符合要求的信號列表；
連接被動服務器接口 按照負載均衡原則找到一個最優的信號采集服務器，配置被動設備的參數信息；
配置輸出目標接口 按照復雜均衡原則找到一個最優的信號分發服務器，配置目標設備的參數信息；
信號路由接口 通過信號參數，找到該信號所在的信號采集服務 器，通知該信號采集服務器，將信號轉發到目標信號分發服務器。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種信號切換矩陣系統，其特征在于，包括 多個信號采集服務器、多個信號分發服務器和交換機；管理服務器，用于指示所述信號采集服務器向指定的信號分發服務器轉發信號； 各所述信號采集服務器分別用于接收輸入信號，解封裝得到視音頻編碼數據流；通過所述交換機向所述管理服務器指定的信號分發服務器轉發所述視音頻編碼數據流；各所述信號分發服務器分別用于接收信號采集服務器轉發的視音頻編碼數據流，進行視音頻重編碼和重封裝后輸出。
2.如權利要求1所述的信號切換矩陣系統，其特征在于所述管理服務器根據客戶端的請求來控制信號采集服務器的轉發。
3.如權利要求1所述的信號切換矩陣系統，其特征在于，所述信號采集服務器包括 信號轉發控制模塊、多個信號協議插件模塊和多個轉發輸出模塊；所述信號協議插件模塊直接同信號源連接，用于從信號源接收輸入信號并且對輸入信號進行協議解封裝，形成視音頻編碼數據流；所述信號轉發控制模塊用于按照所述管理服務器的指令將所述信號協議插件模塊輸出的視音頻編碼數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器；所述轉發輸出模塊通過所述交換機同對應的信號分發服務器建立私有連接，將來自于所述信號轉發控制模塊的視音頻編碼數據流封裝后發送到建立了私有連接的信號分發服務器。
4.如權利要求3所述的信號切換矩陣系統，其特征在于所述信號協議插件模塊還用于對解封裝后得到的基帶數據流進行編碼。
5.如權利要求3所述的信號切換矩陣系統，其特征在于所述信號協議插件模塊和轉發輸出模塊采用插件結構，由所述信號轉發控制模塊所動態創建和釋放；所述信號轉發控制模塊將數據流通過所述轉發輸出模塊轉發到指定的信號分發服務器是指所述信號轉發控制模塊當需要將視音頻編碼數據流發送到指定的信號分發服務器時， 動態創建一個對應于該指定的信號分發服務器的轉發輸出模塊；待創建完成的轉發輸出模塊和對應的信號分發服務器之間建立私有連接后，將所述信號協議插件模塊解封裝后的視音頻編碼數據流交由該轉發輸出模塊發送。
6.如權利要求1所述的信號切換矩陣系統，其特征在于，所述管理服務器包括 信號管理單元，用于對當前所有信號采集服務器的輸入信號進行管理；服務器管理單元，用于管理信號采集服務器中被動設備的配置信息、和信號分發服務器的目標設備的配置信息；管理信號采集服務器和信號分發服務器的活動信息；當存在多臺信號采集服務器，對這些信號采集服務器的信號數量、處理器/內存負荷進行監控；轉發控制單元，用于根據客戶端的指令或預定規則，指示信號采集服務器將視音頻編碼數據流轉發到指定的信號分發服務器；客戶端接口單元，用于提供標準接口供客戶端調用。
7.如權利要求1到6中任一項所述的信號切換矩陣系統，其特征在于，所述信號分發服務器包括相互獨立的多個通道；每個所述通道包括一個輸入子模塊、一個或者多個輸出子模塊； 所述輸入子模塊用于接收信號采集服務器通過交換機轉發的視音頻編碼數據流，對接收到的視音頻編碼數據流進行解封裝，并對解封裝后的視音頻幀數據或者流數據進行基帶處理，形成視音頻基帶數據流；所述輸出子模塊用于將輸入子模塊輸出的視音頻基帶數據流，按照本信號切換矩陣系統的目標設備所需要的媒體格式和信號協議封裝格式進行重編碼和重封裝，將重編碼和重封裝后的數據流分發出去。
8.如權利要求7所述的信號切換矩陣系統，其特征在于所述信號采集服務器還用于在傳送視音頻編碼數據流之前，先將該視音頻編碼數據流所對應的元數據信息及其中視音頻幀數據的時間戳信息通過所述交換機傳送到信號分發服務器；所述元數據信息包括該視音頻編碼數據流的媒體編碼格式信息。
9.如權利要求8所述的信號切換矩陣系統，其特征在于，所述輸入子模塊包含 信號接收解封裝單元、視音頻解碼單元及丟幀補償和音畫同步單元；所述信號接收解封裝單元用于接收來自于信號采集服務器的封裝后的視音頻編碼數據流，并對該封裝后的視音頻編碼數據流進行解封裝，以及將接收的元數據信息中的媒體編碼格式信息輸出給視音頻解碼單元；所述視音頻解碼單元用于按照所述媒體編碼格式信息構建視音頻解碼器，將所述信號接收解封裝單元輸出的視音頻編碼數據流通過解碼器進行解碼輸出視音頻基帶數據，送往丟幀補償和音畫同步單元；所述丟幀補償和音畫同步單元用于提供一個視頻單幀緩沖區以及一個為各個輸出子模塊分別進行實例計數的音頻流式緩沖區；視頻單幀緩沖區按照視音頻基帶數據信號幀率保存最后一幀視頻幀數據，以及從信號接收解封裝單元讀取視音頻幀數據的時間戳信息， 從視音頻解碼單元接收解碼后的視音頻基帶數據，按照音頻幀數據的時間戳信息和當前提取的視頻幀數據的時間戳信息一致的原則供所述輸出子模塊提取音頻幀數據。
10.如權利要求9所述的信號切換矩陣系統，其特征在于，所述輸出子模塊包含 幀率定時器、幀率變換單元、視音頻編碼單元、輸出適配單元及輸出插件單元；所述幀率變換單元模塊用于按照目標設備的媒體格式設置觸發幀率定時器的頻率，每到幀率定時器觸發時從所述視頻單幀緩沖區讀取最后一幀視頻幀數據；所述視音頻編碼單元按照目標設備的媒體格式，對視頻幀數據進行幅面縮放和重編碼，對音頻幀數據進行重采樣和重編碼；所述輸出適配單元用于為目標設備所使用的信號協議封裝格式查找合適的輸出插件單元并實例化和設置參數，同時將來自于視音頻編碼單元輸出的視音頻壓縮數據、或者來自于幀率變換單元的視音頻基帶數據送到輸出插件單元；所述每個輸出插件單元對應一種目標設備，用于將視音頻基帶數據或者視音頻壓縮數據經過相應的信號協議封裝格式重封裝后輸出給所對應的目標設備。
全文摘要
本發明公開了一種信號切換矩陣系統，包括多個信號采集服務器、多個信號分發服務器和交換機；管理服務器，用于指示所述信號采集服務器向指定的信號分發服務器轉發信號；各所述信號采集服務器分別用于接收輸入信號，解封裝得到視音頻編碼數據流；通過所述交換機向所述管理服務器指定的信號分發服務器轉發所述視音頻編碼數據流；各所述信號分發服務器分別用于接收信號采集服務器轉發的視音頻編碼數據流，進行視音頻重編碼和重封裝后輸出。本發明可以對多種信號進行矩陣式切換。
文檔編號H04N5/268GK102316276SQ20111028711
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者余軍, 席堂海, 徐楠 申請人:成都索貝數碼科技股份有限公司