一种4KHDMI音视频无线延长器的制作方法

一种4k hdmi音视频无线延长器
技术领域
1.本实用新型涉及无线音视频传输领域，具体涉及一种4k hdmi音视频无线延长器。


背景技术：

2.随着电子技术的进步与发展，音视频领域由最早的模拟信号逐步向数字高清发展，新的信号格式以及新的高清接口类型不断涌现，这样导致设备之间的连接出现问题，主要表现在接口种类多、接线布线繁琐、出现问题检修困难。无线技术的发展，市场上开始出现了不少无线传输音视频的产品，使得这一问题有望得到解决。无线传输音视频产品通常包含发射器和接收器两部分。发射器信号源相连接，接收器与显示器相连接，发射器和接收器之间采用射频连接，通常采用h.264编解码压缩方式以及2.4g/5.8g公共频段作为传输频段。
3.现有的无线传输音视频产品虽然解决了需要布线的问题，但因为技术限制仍存在不少缺陷。最常见的问题有以下几点：
4.第一、画质差，清晰度不高。高清音视频数据量庞大，在传输前通常需要先进行编码压缩降低码率后再传。在无线传输带宽有限的情况下，只能对视频数据进行大幅压缩才能实时传送，从而影响图像质量。目前普遍采用的是h.264 编码方式，画面分辨率也只能达到1080p fhd的水平。
5.第二、单向传输模式，导致源端不能读取到显示器端的edid信息，接收端只能按固定的音视频格式输出，可能致使显示器不能获得最佳格式的信号，甚至因兼容问题出不了画面。
6.第三、使用前发射机和接收机需要配对才能使用，且通常只能一对一传输。
7.第四、固定频率传输，容易受同频信号干扰。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以支持4k视频分辨率的hdmi 无线音视频传输延长器，采用目前已经技术成熟的h.265视频编解码技术以及5.8g国际ism频段，可以彻底或者一定程度上解决以上背景技术中遇到问题。
9.本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种4k hdmi音视频无线延长器，包括无线音视频发送器和无线音视频接收器，所述无线音视频发送器传送的信号被无线音视频接收器接收，并传出；
10.无线音视频发送器和无线音视频接收器均包括usb/串口/ir透传、高清音视频编解码器和射频收发模块；
11.其中，无线音视频发送器还包括音视频输入接口、接口转换/视频adc和音频adc，其中，无线音视频接收器还包括接口转换/视频dac和音频dac和音视频输出接口；
12.视频信号和音频信号经音视频输入接口分别传输至接口转换/视频adc和音频adc，将其转换为数字视频信号和数字音频信号，并输出给高清音视频编解码器，高清音视
频编解码器则将编码后的信号及usb/串口/ir透传的辅助控制信号一起打包通过射频收发模块传输至无线音视频接收器；
13.信号通过无线音视频接收器中的射频收发模块接收，传输至高清音视频编解码器集usb/串口/ir透传将信号重新还原成数字视频信号和数字音频信号，并通过接口转换/视频dac和音频dac转换成模拟信号输出至音视频输出接口。
14.作为优选的技术方案，音视频输入接口为hdmi、dvi、vga三种类型的接口。
15.作为优选的技术方案，音视频输入接口和音视频输出接口为4k音视频输入接口和音视频输出接口。
16.作为优选的技术方案，射频收发模块为5.8g射频收发模块。
17.作为优选的技术方案，接口转换/视频adc转换的视频信号为vga模拟视频信号转换成ttl数字视频信号。
18.作为优选的技术方案，无线音视频接收器还原的信号为rgb/yuv数字视频信号和lpcm数字音频信号。
19.本实用新型的有益效果是：
20.1、采用新一代的h.265视频编解方式，与h.264相比压缩效率提高了一倍以上，这就意味着在相同码率的情况下，新的压缩编码方式将明显改善画面质量，画面分辨率也最高可以支持到4k；
21.2、采用双向通讯模式，在hdmi/dvi信号传输时相当于一个信号中继器,可以将ddc通道的信息完整地传送到发送端和信号源，这样就如同使用有线连接一样，能使设备之间更好地兼容工作，达到最好的声音画面输出效果，同时，因为ddc通道能正常通讯，hdcp的验证也将迎刃而解，产品还可以配置 usb/rs232串口/ir等控制信号透传通道，能更好地配合周边设备使用；
22.3、采用程序预设ssid的方式实现发射器和接收器之间的配对，用户拿任意一个发射器加一个或多个接收器通电就可以使用，不需要一一进行设备配对，当同一环境使用多套的情况，可以进入产品的后台配置界面，修改不同ssid即可进行区分；
23.4、采用多信道传输技术，在一定频率范围内可以手动选择信号传输频率，避免同频信号的干扰，可以适应更多的工作环境。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型的系统方框图；
26.图2为本实用新型中高清音视频编解码器u6的供电部分电路图；
27.图3为本实用新型中高清音视频编解码器u6包含ddr3控制器的供电部分电路图；
28.图4和图5为本实用新型中ddr3的部分电路图；
29.图6为本实用新型中系统内核部分的电路图；
30.图7为本实用新型中射频收发模块的电路图；
31.图8为本实用新型中音视频信号从j5输入到接口转换的电路图；
32.图9为本实用新型中音视频信号从j5输入到接口转换的电路图；
33.图10为本实用新型中高清音视频编解码器u6的部分电路图；
34.图11和图12为本实用新型中接口输出到hdmi输出端口的部分电路图；
35.图13为本实用新型中宽频红外遥控信号的发送和接收电路图。
具体实施方式
36.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.如图1
‑
图13所示，本实用新型的一种4k hdmi音视频无线延长器，包括无线音视频发送器和无线音视频接收器，所述无线音视频发送器传送的信号被无线音视频接收器接收，并传出；
40.无线音视频发送器和无线音视频接收器均包括usb/串口/ir透传、高清音视频编解码器和射频收发模块；
41.其中，无线音视频发送器还包括音视频输入接口、接口转换/视频adc和音频adc，其中，无线音视频接收器还包括接口转换/视频dac和音频dac和音视频输出接口；
42.作为优选的技术方案，发送器的信号输入端口有hdmi、dvi、vga三种类型的接口，其中dvi与vga接口类型还配有3.5耳机接口输入模拟音频信号,各输入信号经过接口转换或adc转换后，统一以ttl的数字rgb视频和i2s数字音频输出给高清音视频编解码器。
43.高清音视频编解码器采用h.265编码方式，具有极低码率、高质量图像、容错能力强、网络适应性强等特点，编码后的信号在网络传输过程中所需要的带宽相对较少，非常适合于无线网络传输音视频信号，编码器进行编码的同时，还会将usb/串口/ir透传的辅助控制信号一起打包进行传送，完成控制信号的同步发送，编码完成后，数据流将被打包成基于tcp/ip网络标准的数据包，再通过无线发射模块把信号发送出去。
44.无线音视频接收器的工作信号流程与发送器相反，接收器通过射频收发模块接收发送器发送过来的网络数据，然后对数据进行纠错、解码、解密以及解压缩后重新还原出rgb/yuv数字视频信号和lpcm数字音频信号,vga输出的信号需经过视频dac和音频dac转换成模拟信号输出；hdmi/dvi信号需要经过tx芯片进行tmds信号编码，以tmds数据格式输出。
45.如图2所示，高清音视频编解码器u6的供电部分由3.3v、1.2v dvdd_cpu和 1.0v dvdd core三组电源供电。
46.如图3所示，高清音视频编码器u6包含ddr3控制器电路部分，与外部ddr3 连接，负责音视频编解码过程中的数据控制与交换。
47.如图4图5所示，u8为外挂ddr3，为系统编解码运算过程提供运行内存空间。u11为spi flash，为系统程序运行提供存储空间。
48.如图6所示，高清音视频编解码器u6包含系统控制芯片，晶体振荡器x1 产生24m频率为u6提供系统时钟，高清音视频编解码器u6同时包含h.265的编码器和h.265解码器，设备作为发射器使用时，高清音视频编解码器u6充当编码器使用；设备作为接收器使用时，高清音视频编解码器u6充当解码器使用。上电复位初始化后，发射器5.8g射频收发模块工作在ap模式，接收器5.8g射频收发模块工作在sat模式，接收器会根据程序设置的ssid和密码自动连接到对应的发射器ap端。一个发射器可以支持多个接收器同时连接。
49.设备作为发射器使用时，如图8图9所示，hdmi高清音视频信号从j5输入到接口转换电路u13。u13 pin16/17脚为hdmi rx的ddc通道，是信号源读取设备edid信号的通道。pin13/14脚为i2c通讯接口，与主控u6 g19/f20对接，接收主控的相关控制指令。u13负责从hdmi tmds信号中分离出视频信号和音频信号分别输出给高清音视频编解器u6。视频信号从u13的qe16与qe35组成 16bit bt1120数据接口输出；音频信号从u13的i2s数字音频接口p41/42/45/46 输出。
50.如图10所示，高清音视频编解码器u6支持一路bt1120数字视频输入和一路i2s数字音频输入，输入的数字视频信号和数字音频信号在高清音视频编解码器u6一分为二，一路经过h.265压缩编码后，通过高清音视频编解码器u6 的usb接口输出给外部的5.8g射频收发模块(如图7所示)。另一路通过高清音视频编解码器u6内部的hdmi编码电路重新编码成tmds信号，从u6的hdmi接口输出到hdmi输出端口(如图11图12所示)。
51.设备作为接收器使用时，系统通过5.8g射频收发模块(如图7所示)接收发射器发送的音视频串流，并送入高清音视频编解码器u6进行h.265解码，解码后的音视频信号经高清音视频编解码器u6内部的hdmi编码电路重新编码成 tmds信号，从u6的hdmi接口输出到hdmi输出端口(如图11图12所示)。
52.如图12所示，接收端的高清音视频编解码器u6通过hdmi输出端口的ddc 通道pin15/16脚，读取显示设备的edid信息，经过高清音视频编解码器u6内部处理，再通过5.8g射频收发模块传送回发送端。如图9所示，接收端的高清音视频编解码器u6解析还源出edid信息后，通过g19/f20 i2c总线写入到接口转换电路u13，信号源再通过接口转换电路u13 pin16/17脚读取edid信息。
53.如图13所示，系统支持宽频红外遥控信号在发送和接收端进行透传，主控通过ir_det信号检测端子j3是否有设备插入，再通过ir_rx判断是红外接收头还是红外发射头。如果插入设备是接收头，则通过ir_rx接收相应数据；如果是发射头，则通过ir_tx输出信号经外接设备。
54.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。