技术摘要：
本发明公开了一种多功能集成的摄像装置，包括主机，所述主机包括机身外壳，机身外壳内设有x86工控主板、USB摄像机模组、电动360°云台，x86工控主板连接USB摄像机模组和电动360°云台，所述x86工控主板上设有Mini PCIE接口，通过Mini PCIE接口连接视频编解码加速卡，视频  全部
背景技术：
近年来，录播系统应用越来越广泛，各行各业活动现场实时录制、直播、后期点播 等需求快速增长，录制下来的视频文件用于记录、学习、分享。尤其在会议、教育培训、舞台、 互联网娱乐直播等领域，市场直播设备的需求增长明显。 然而，新兴市场需求对于“性价比”、“易用性”的要求相当高。一方面，许多用户并 不需要广电级画质，他们需要的是廉价耐用的产品；另一方面，用户们基本上没接触过专业 的广播传媒培训，对于专业导播、直播的设备更是了解甚少，这类用户需要简单易学的产 品。而这对现有的技术提出了巨大的挑战。 因为现行的民用级直播录播系统有以下两种： 一、演播室系统：现有的演播室系统主要是依靠1台X86服务器架构的演播室主机， 在主机内加装视频采集卡、蓝绿色键抠像系统、导播直播软件。核心信号传输逻辑是： 1、通过视频采集卡采集高清摄像机的画面。 2、通过PCIE插槽与服务器主板通讯，并由色键抠像系统调取画面流。 3、通过内置的导播、直播软件将画面流进行编码，并以流媒体的形式推送到第三 方直播流媒体服务器。 这样的核心使用逻辑带来两个问题： 1、蓝/绿色键的抠像系统、导播直播软件将消耗服务器的CPU、GPU资源，使得服务 器成本、能耗居高不下。 2、高清摄像机是外置的，所以存在采集卡成本、布线成本、安装成本。 二、无线便携式录播系统： 现有的无线便携式录播系统主要是以WIFI-AP模块作为组网核心，生成WIFI热点 基站，各路无线摄像机通过WIFI网络接入，再通过主机内置的交换机模块，将内置ARM主板 的有线网络模块和无线AP模块相连，从而在物理层和数据链路层上实现ARM主板和无线摄 像机的组网。 然后，在ARM芯片上运行嵌入式linux系统，通过内置的导播、直播软件，调用编解 码芯片对无线摄像机的流媒体进行解码和渲染，将软件画面输出到机身自带的触摸屏。 这样的核心使用逻辑带来两个问题： 1、无线摄像机内本身是具有AP模块的，每个无线摄像机都可以是WIFI热点基站。 从理论上讲，这套方案只需要有1个WIFI热点基站，其余设备均为接入点即可。而这类型方 案实际上大大增加了WIFI组网的成本。 2、每台无线摄像机本身就是一台小型的ARM计算机，一般都具有流媒体编码、直 播、录制的功能。但是现有方案则将其画面全部对接到便携式录播主机上再进行统一录制 和控制，从而在硬件配置上多了一台昂贵的录播主机，增加了用户的成本。 3 CN 111556241 A 说　明　书 2/6 页 因此，研发一种多功能集成的摄像装置，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述不足，提供了一种多功能集成的摄像装置。 本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种多功能集成的摄像装置，包 括主机，所述主机包括机身外壳，机身外壳内设有x86工控主板、USB摄像机模组、电动360° 云台，x86工控主板连接USB摄像机模组和电动360°云台，所述x86工控主板上设有Mini  PCIE接口，通过Mini  PCIE接口连接视频编解码加速卡，视频编解码加速卡通过mini-pcie 接口和x86工控主板通讯； 所述x86工控主板安装有Windows/Linux操作系统，所述Windows/Linux操作系统 中安装有直播流媒体服务器软件、导播录播软件、USB摄像机驱动、编解码卡驱动、云台驱 动，所述USB摄像机驱动、编解码卡驱动、云台驱动分别用于驱动USB摄像机模组、视频编解 码加速卡、电动360°云台。 进一步地，所述x86工控主板通过USB外部接口连接USB无线WIFI网卡，通过USB无 线WIFI网卡无线连接至少一台无线摄像机，再通过IP网络拉取摄像机的流媒体画面并进行 云台控制，从而组成“不需要录播主机”的无线录播系统。 进一步地，所述主机的x86工控主板设有触摸屏接口模块，并连接市面上标准的便 携式触摸屏，方便地对主机和软件进行控制。 本发明的方案实现详解： 1、视频通道展现(画面渲染)： 导播录播软件运行时，首先要加载多路备用视频通道，这些视频通道可能来自摄 像机、视频文件等等。在一般的演播室或者录播系统中，均采用CPU软解或者GPU硬解的方 案，此类方案对CPU、GPU的要求甚高，带来了比较大的硬件开销。下面将介绍本发明如何将 各类常见的视频进行画面渲染： 自带摄像机通道：通过USB摄像机驱动，从USB摄像机模组获得视频数据流(一般是 YUV格式)，并由编解码加速卡的专业解码芯片进行解码后，最后由导播录播软件渲染并在 Windows界面展示。 外置网络摄像机：通过IP网络获取到外置摄像机的流媒体(一般是RTSP、RTMP或者 HLS)，再由编解码加速卡的专业解码芯片进行解码，最后由导播录播软件渲染并在Windows 界面展示。 2、直播通道的编码： 一个视频节目是由用户对多个视频通道进行切换、拼接、特效等进行处理得到，所 以导播录播软件一般还需要进行一个直播通道的编码，这个直播通道可以用于节目录制、 节目直播、第三方系统监控调用等。 此时，如果使用传统演播室的设计思路，则需要采用CPU软编或者GPU硬编或者直 接使用嵌入式专用soc的思路，这类设计思路均存在成本问题。本发明中，编码工作不交由 CPU或者GPU完成，而采用搭载在编解码加速卡上的专用的硬件编码芯片完成，再将编码后 的H.264/H.265数据流回传给导播软件。导播软件获取到H.264/H.265流后，再进行流媒体 封装或者视频文件封装(此类封装工作的CPU开销较低)，实现流媒体直播、视频录制等功 4 CN 111556241 A 说　明　书 3/6 页 能。 3、虚拟背景抠像功能的实现： 目前市面上的导播录播软件实现虚拟背景抠像功能，一般采用GPU渲染的方式实 现，然而实现高质量虚拟背景抠像的开销是很高的，这就导致了目前演播室(尤其是虚拟演 播室)系统的造价非常昂贵，系统构造非常复杂。本发明通过编解码加速卡的专用色键抠像 芯片对视频通道进行特定颜色的抠出，得到透明前景通道，再将其画面叠加到另一个通道 上，得到一个虚拟背景抠像通道。 本装置的具体应用： 1、装置自带云台摄像机，在不需要外接摄像机的情况下，单机就可以进行画面拍 摄、导播、录制、直播、虚拟背景抠像、画面拼接等操作。单机就可以实现虚拟演播室系统。 2、可以通过外接的USB无线网卡，连接多台无线摄像机，再通过IP网络拉取摄像机 的流媒体画面并进行云台控制，从而组成“不需要录播主机”的无线录播系统。 3、可以外接市面上标准的便携式触摸屏，方便地对主机和软件进行控制。 4、可以在操作系统中安装提词器软件，并外接一块题词屏幕，方便在录制的过程 中为拍摄者提供词稿。 本发明的本质是一种技术解决方案，其核心是：将录播、导播、直播、虚拟背景抠 像、无线视频传输等多种概念集成为一台主机，并封装为一个“外观类似云台摄像机的装 置”。 本发明还包括装置可配套的一些周边配件，通过配套无线WIFI模块、无线蓝牙模 块、触摸屏接口模块等，本装置可以实现更多的功能，应用于多种场景，可以解决以下现有 问题： 1.解决虚拟演播系统的现有问题： 本发明主要解决当前演播室系统过于笨重、冗余、昂贵的问题。 当前演播室系统需要配备的设备至少包括：摄像机、服务器级演播室主机、机柜、 视频采集卡等，而本发明只需要一台装置即可，免去笨重的机柜和服务器，大大降低的成 本。 2.解决无线便携录播系统的现有问题： 本发明还可以解决当前无线便携录播系统需要独立配备主机的问题。 当前的无线便携录播系统，普遍为1台主机 N台无线摄像机的模式，而本发明可以 帮助用户节省掉1台主机或者1无线摄像机，达到降低成本，便于部署的效果。 本发明与现有技术相比的优点是：由于专用的硬件编码芯片功耗较低，而高速的 mini-pcie协议插槽可以保障传输的带宽。本发明把编码、解码、渲染、抠像等需要大量CPU、 GPU开销的工作转移到编解码加速卡，从而大大降低了CPU和GPU的配置需求。 从硬件的角度看，第一，主机的架构从x86服务器级别或者专用嵌入式级别变成了 低功耗低配置的x86工控级别，这使得本方案既不需要昂贵的主板、CPU和GPU，也不需要昂 贵的定制化嵌入式主板。第二，由于大部分现有的CPU(尤其是intel公司和AMD公司的CPU) 已经集成了具有简单功能的GPU，而本方案对GPU配置要求不高，所以也不需要单独配备昂 贵的专业图形显卡。第三，由于功耗的降低，使得主板的供电稳定性设计和电磁干扰设计变 得简单，而且不需要使用大功率的ATX电源，可以使用产量更高、价格更低的标准12V直流稳 5 CN 111556241 A 说　明　书 4/6 页 压电源，更是进一步压缩了成本。第四，本发明将云台摄像机和主机设计为同一机身，减少 了设备数量和系统复杂性，从而降低了布线、供电、施工和调试的成本。 从软件的角度看，第一，本发明基于x86工控主板设计，在x86主板上可以运行标准 的linux或Windows系统，成熟的操作系统具有强大的资源和多线程管理能力，也具有大量 成熟稳定的库，从而降低了软件开发的门槛。第二，不需要使用定制的嵌入式主板，所以大 大降低了稳定性测试、驱动调试、外设配置等工作量。第三，市面上已有较为成熟的编解码 加速卡(或者采集卡)产品，且许多厂商已经开放SDK供开发者使用，所以在导播直播软件的 开发过程中，尤其是开发编码、解码、抠像等工作时，可以减少很多工作量。最后，由于嵌入 式软件开发技术门槛高，目前行业内x86软件开发的人工费用普遍低于嵌入式开发。 附图说明 图1是本发明的外观结构示意图。 图2是本发明的系统硬件连接示意图。 图3是本发明的系统构架示意图。