TZSA 158-2023 双引擎分布式视频处理器技术规范

ICS33.160.40CCSM73团 体 标 准T/ZSA158-2023双引擎分布式视频处理器技术规范TechnicalspecificationofDual-enginedistributedvideoprocessor2023-10-11发布 2023-10-12实施中关村标准化协会 发布T/ZSA158-2023T/ZSA158-2023目 次前 言 II引 言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1缩略语 2技术要求 3使用条件 3接口 3分辨率格式 3视频处理性能 4功能 5电磁兼容性 8安全性 9系统稳定性 9测试 9测试环境条件 9测试设备 9接口测试 9分辨率测试 10视频处理性能测试 11功能测试 12电磁兼容性 16安全性 17系统稳定性 17表1 可选的与必备的接口 3表2 分辨率格式 3表3 功能要求 4前 言GB/T1.1-20201本文件由中关村标准化协会新型显示分技术委员会提出并归口。本文件起草单位：北京淳中科技股份有限公司、北京视界恒通科技有限公司、联想（北京）有限公司、京东方科技集团股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、北京中电慧视科技有限公司、广州市赛普电子科技有限公司、北京真视通科技股份有限公司、同方工业信息技术有限公司、湖北安心智能科技有限公司、北京中认检测技术服务有限公司。本文件主要起草人：何仕达、张峻峰、王志涛、邬成斌、郭昕怡、孔令术、阮航、王倩倩、杨宏宇、穆仁、张佰毓、陶宏芝、吕飞燕、林巍巍、张钢、李洋、顿胜堡、赵晓莺、贾凯、曹宁生、曹奕、肖立威、李丹、刘晓兵、冯晓军、郭强、汪志水、朱晓琴、徐昭、丁海涛、赖东林、薛京、胡艳平。引 言随着科技发展，公安、应急、能源、电力、医疗、融媒体等领域对音视频的需求逐步提高。应用方式也从单一的本地化运用场景转为本地化使用和跨域互联同时运行的场景。分布式视频处理器作为音视频传输、控制的核心产品之一，其性能和功能等方面需满足市场的应用需求。目前国内外分布式视频处理器多采用单一的浅压缩编解码技术，或单一的深压缩编解码技术。浅压缩编解码技术的带宽较高、兼容性不够强，无法满足跨域互联的应用和多平台融合汇聚的应用。深压缩编解码技术的画质较低、延时较高，在本地使用的操作体验不好，在本地化使用和跨域互联同时运行的场景下具有局限性。本文件提出的技术规范，要求产品兼顾浅压缩算法的高画质、低延时特性和深压缩算法的低带宽、高兼容性特性，具备双算法“双引擎”视频处理能力，适用于本地和跨域同时使用的复杂场景。本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到以下与视频处理器技术相关的专利的使用。专利申请号专利名称专利持有人201811638464.X开关机控制电路、嵌入式设备、方法及系统北京淳中科技股份有限公司202010341573.6一种视频信号同步检测方法及装置北京淳中科技股份有限公司本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺,他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得:专利持有人姓名:北京淳中科技股份有限公司地址:北京市海淀区林风二路39号院1号楼808室邮政编码：100194联系人：符浩，电话邮箱：fuh@请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。双引擎分布式视频处理器技术规范范围本文件规定了双引擎分布式视频处理器在性能和功能等方面的技术要求和检验方法。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4943.11部分：安全要求GB/T9002音频、视频和视听设备及系统词汇GB/T9254.11部分：发射GB/T9254.22部分:抗扰度要求GB17625.1（设备每相输入电流≤16A）术语和定义GB/T9002界定的以及下列术语和定义适用于本文件。videoprocessor一种将视频图像经过处理后，再划分成若干显示单元，或者将多个视频图像汇聚到一个区域后，按照一定的逻辑关系，分配给显示单元，并按照用户需求控制屏幕组显示的数字图像处理设备。encoder实现编码的软硬件。[来源：GB/T9002，3.2.2]decoder实现解码的软硬件。[来源：GB/T9002，3.2.3]分布式视频处理器distributedvideoprocessor一种基于以太网传输视频图像的视频处理器，由编码器、解码器组成。浅压缩编解码技术lowcompressioncodectechnology一种帧内编解码技术，压缩率一般在30倍以内。深压缩编解码技术deepcompressioncodectechnology一种帧间编解码技术，压缩率一般大于30倍。1dual–engine一种同时具备浅压缩编解码技术和深压缩编解码技术的技术架构。dual-enginedistributedvideoprocessor一种兼具浅压缩编解码模块和深压缩编解码模块的分布式视频处理设备。窗口window屏幕组中指定输入信号的显示区域。开窗openwindow显示屏显示范围内，在指定区域显示指定信号源内容。窗口叠加windowsuperpose2211710，3.6]漫游roaming窗口能够在显示屏的任意位置移动。[来源：SJ/T11710，3.8]background显示屏上无窗口时，显示屏默认显示的图片画面。冗余备份功能redundantbackupfunction具备冗余备份功能的系统内，系统内主输入接口、主输出接口或双主机中任意一台主机故障中断时，控制系统自动切换至对应的备份输入接口、备份输出接口或双主机中另外一台主机进行工作，保证显示屏始终正常显示相应的画面的功能。缩略语下列缩略语适用于本文件。EDID 扩展显示器识别数据（Extendeddisplayidentificationdata）LED 发光二极管（LightEmittingDiode）RGB 红、绿、蓝三基色（Red、Green、Blue）DP 数字视频接口（DisplayPort）DVI 数字视频接口（DigitalVisualInterface）HDMI 高清多媒体接口（HighDefinitionMultimediaInterface）USB 通用串行总线（UniversalSerialBus）RS-232 主流的串行通信接口（EIA-RS-232）SDI 数字分量串行接口（SerialDigitalInterface）RGB 视频像素数据（red,green,blue）YUV 明亮度，色度(Luminance,Chrominance)OSD 屏幕菜单式调节方式（On-screendisplay）2KVM 多计算机切换器（KeyboardMouse）VLC 多媒体播放器（VLCMediaPlayer）PWR 电源（PowerSupply）POE 以太网供电（PowerOverEthernet）技术要求使用条件双引擎分布式视频处理器在以下条件应正常工作：a）温度：0℃~45℃；b）相对湿度：20%~80%（无凝露）；c）气压：86kPa~106kPa；d）电源：交流(220±22)V，(50±1)Hz。接口双引擎分布式视频处理器的诸多信号接口要求见表1。表1接口要求序号接口名称要求1SDI/HDMI/DP/DVI必备其一2USB接口必备3PS/2键鼠接口可选43.5mm音频输入接口必备53.5mm音频输出接口必备63.5mm音频环出接口可选7RS232DB9必备8RJ45必备9光纤接口必备10远程开关机接口必备分辨率格式双引擎分布式视频处理器分辨率格式要求见表2。3表2 分辨率格式序号分辨率（dpi）频率（Hz）1800×60060/50/30/2421024×76831280×72041280×80051280×102461360×76871366×76881680×105091920×1080101920×1200112560×1600123840×2160134096×2160视频处理性能双码流输出4K@60Hz512Kbps~40Mbps300Mbps~5Gbps间动态可调。浅压缩图像传输双引擎分布式视频处理器的浅压缩码流支持YUV4:4:4全色度取样处理方式。信号源在经过1次编码与1次解码后，主观观测下视频画面清晰无卡顿、撕裂，且显示画质与原图像仍保持一致。深压缩图像传输11次解码后，主观观测下视频画面清晰无卡顿、无撕裂。编解码传输延时1帧（60Hz刷新率下，117ms）4帧（60Hz刷新率下，468ms）。多通道输出同步时间差针对拼接应用，同一个屏幕组内的多通道输出同步画面在同一帧。多通道输出拼接画面误差针对拼接应用（LEDLCD图像拼接），同一个屏组内的多通道输出画面的拼接误差要求如下：2个像素；2个像素。信号处理不抽帧双引擎分布式视频处理器应保证对视频信号的采集、传输、处理和显示的整个过程不抽帧。4功能双引擎分布式视频处理器的功能见表3。表3 功能要求序号功能要求1大屏拼接功能必备2信号预监功能必备3大屏标注必备4自定义输出分辨率必备5拼接底图显示必备6整屏回显必备7字符叠加必备8无缝切换必备9大屏录制必备10人脸识别登录必备11触控屏操作可选12KVM远程控制必备13鼠标级OSD操作可选14座席源标注必备15信号抓取必备16座席接收队列必备17座席音视频通讯必备18USB安全认证必备19鼠标滑屏控制必备20座席多画面智能混音可选21监看联动必备22用户权限管理必备23计算机远程开关机必备24音柱叠加可选25分布式会议可选26H.265和H.264码流对接必备27双电源模式供电必备28系统链路备份必备29双机热备份必备30硬件监控，异常报警提示必备自定义输出分辨率支持自定义分辨率输出，支持4096×2160dpi以内任意分辨率设置。5信号预监功能支持信号源画面实时预览与输出显示内容的实时监看；支持不同分辨率、帧率的预监画面选择，以应对不同性能的预监主机使用；支持不少于规定配置通道数量的画面同时预监。音柱叠加支持音柱叠加功能，可实时显示对应视频画面的音频电平状态，以音柱形式监看音频音量大小，且不影响其他解码器画面显示。字符叠加支持在输入源上叠加文字、图片等信息。可自定义字体、颜色、大小、位置、背景色等参数；支1024×256分辨率的点对点图片台标显示。大屏拼接功能单个解码器（拼接输出通道）16个高1、4、9、16分割等多窗口形式布局。支持在多个屏幕上拼接开窗；支持通过开窗功能实现画中画显示、窗口漫游、窗口缩放和窗口裁切显示功能。无缝切换支持信号切换、预案调取时无黑场、闪屏、画面静止等中间过渡状态。整屏回显支持分布式系统整屏回显功能，可将拼接屏整屏显示的超高分辨率画面完整的在单台显示设备或其他拼接屏中进行回显显示。大屏录制支持分布式系统中，拼接大屏的各解码器的画面整体录制。可将拼接大屏显示画面、操作过程完整录制，录制内容与实际输出显示的分辨率、画面完全一致。并可在录制后，以原分辨率在原大屏上进行二次播放显示。大屏标注支持大屏标记功能，可通过平板电脑等移动端、上位机软件等，对大屏显示画面进行标记。包括线条、箭头、图形等多种标记方式，且可自定义多种颜色、粗细。拼接底图显示不使用第三方设备的情况下，可在拼接大屏上显示超大分辨率的点对点背景图片。无需外置储存设备，可保存底图图片。加载底图时，不影响视频图像显示，底图不占用当前输出显示的窗口图层。人脸识别登录同时支持用户密码输入与座席人脸识别双重安全登录方式，通过座席摄像头和人脸服务器进行人脸采样，摄像头识别人脸自动登录，节点不保存不透传人脸数据。6KVM在分布式系统内支持跨节点KVM操作。可通过座席端的键盘鼠标远程控制信号源电脑。OSDOSDOSD操作，可通过鼠标操作完成信号源调用、推送、座席跟随、注销登录、布局选择、预案及系统管理。鼠标滑屏控制支持鼠标滑屏控制功能。座席上所有的显示屏可组成一个显示空间，一套键盘鼠标可以在不小于20台显示屏所组成的显示空间上任意的移动，无需通过敲击键盘来实现跨显示屏的鼠标移动。信号抓取支持用户通过OSD菜单或快捷键两种方式，将其他座席的信号抓取至本地的显示器，或者抓取大屏上显示的信号。座席接收队列支持用户推送接收队列显示，针对用户所接收的推送请求以接收队列的形式进行统计与管理，具备推送请求可视化弹窗实时提示等便捷设计。用户权限管理多用户之间支持分级分权限分区域管理，精细化的权限管理，提供设备管理和设备使用权限，席位互动权限，信号源使用权限。座席多画面智能混音支持座席多画面智能混音输出，可将同一座席内显示的多路画面音频混合，由1路接口进行输出。座席音视频通讯支持座席音视频会议。本地不同座席间可进行多方音视频会议，并通过文字交流、语音通话及视频通话等多种方式进行会议交流。USBUSB键鼠安全保护方式，USBUSB任何设备传输，保证前端信号源的信息安全。监看联动支持座席监看联动，在采用座席多画面模式时，由于单个屏幕内显示多路信号，信号画面较小，可采用座席监看联动方式，一键将所监看画面在另一屏幕中放大。座席源标注支持座席标注功能，用户可对信号源画面进行实时标注，用于座席间的信息分享与问题定位。可标注信息包括线条、箭头、图形等多种标记方式，且可自定义多种颜色、粗细。7触控屏操作支持触摸屏多点触控操作，无需借助其他外接设备，可通过座席终端相连的触摸方式实现座席信号源自由切换、推送与抓取操作。且可通过触控方式直接对显示于屏幕上的座席OSD菜单进行操作和控制，进行信号源切换以及信号源控制。计算机远程开关机OSD菜单、接收端硬件按钮，实现对发送端相连接PHYCPU双重控制受控设备的电源开关，关机需两者同OSD界面实现远程计算机的批量开关功能，同时管理多台不同的计算机。分布式会议支持节点不需要其他设备即可召开多组高清分屏会议，根据不同需求可实现多种不同的分屏会议显示模式。节点可接入摄像头、麦克风等用于本地会议音视频画面采集。5.5.26 H.265H.264支持H.265和H.264标准协议码流输入输出，可与录播系统、安防监控平台或其他第三方平台进行编解码对接。可同时进行不少于16路独立不同分辨率码流编解码显示，无需手动切换、更改解码设置。双电源模式供电设备同时支持POE供电与适配器供电两种模式，两种模式可互为备份，任意一路电源中断，设备仍能正常工作。系统链路备份支持系统链路备份功能，通过两条链路实现两套网络系统之间的系统备份，保障系统实时在线。分布式输入解码器具有光纤与网口两种传输方式，可实现光网链路热备份或双光链路热备份两种传输方式。双机热备份支持双机热备份功能，通过主机与备份机互为备份的方式，保障系统实时在线。主机运行时，备机处于备用状态。当主机出现故障时，系统自动切换至备机接替主机服务。硬件监控，异常报警提示支持硬件监控，异常报警提示，包括各节点分辨率信息、温度、运行状态、IP地址的实时监测等。支持监控通道节点运行状况，节点不在线时，界面置灰不能使用，当节点在线时，通道恢复正常，监测节点运行状态，连接状态监测。电磁兼容性电磁发射应至少符合GB/T9254.1标准中A级限值要求。8谐波电流发射应符合GB17625.1标准中A类设备限值要求。电磁兼容抗扰度应符合GB/T9254.2标准的有关要求。安全性安全性应符合GB4943.1的有关要求。系统稳定性系统稳定性要求如下：a）连续工作时间：双引擎分布式视频处理器应能保障无故障运行不少于7x24h；b）双引擎分布式视频处理器启动或重启后能正常工作。测试测试环境条件除另有规定外，测试环境要求如下：a）温度：0℃~45℃；b）相对湿度：20%~80%；c）气压：86kPa~106kPa;d）（22022）V（50±1）Hz。测试设备信号源视频信号应使用IEC60107-1:1997中规定的“三垂直条信号”。视频分配器视频分配器应能在短距离内将视频信同时送给多个输出设备，且保证视频传输的同步。显示器显示器要求同品牌批次，目测无颜色偏差，分辨率需要支持4K@60Hz。接口测试接口要求如下：SDI/HDMI/DP/DVISDI/HDMI/DP/DVIUSB测试步骤如下：9在座席设备上连接键盘、鼠标、触控屏、U盘、加密狗五种设备；U盘内加密文件，通过读取加密狗来运行加密文件；查看是否能够实现键鼠信号的控制与数据传输。PS/2测试步骤如下：PCPS/2PS/2接口相连；搭建常规分布式座席链路与用户设置；通过在座席节点接入键鼠进行座席操控；查看是否能够实现键鼠信号的控制。3.5mm通过电脑主机输出音频至编码器。通过解码器输出音频至音箱，记录音频是否能够正常播放。3.5mm通过电脑主机输出音频至编码器。通过解码器输出音频至音箱，记录音频是否能够正常播放。3.5mm通过电脑主机输出音频至编码器。通过编码器环出接口输出音频至音箱，记录音频是否能够正常播放。RS232DB9测试步骤如下：打开控制软件；将串口发送端与编码器相连，解码器与串口接收端相连；在系统设置中选择串口配置，其中包含波特率、数据位、检验位、停止位等信息；通过串口发送端发送指令，查看串口接收端是否有数据正常传输。RJ45输入网络信源，记录样机显示图像效果，观察图像是否能够正常显示。光纤接口输入网络信源，记录样机显示图像效果，观察图像是否能够正常显示。远程开关机接口测试步骤如下：PWR引脚上；OSD菜单选择所对应的信号源主机即可测试信号源的开关机功能；观察信号源主机的开关机状态并进行记录，查看是否能够正常进行远程开关机。分辨率测试测试步骤如下：10通过VLC视频处理性能测试双码流输出测试步骤如下：将视频源设备通过单个编码器接入网络系统，后端分别由浅压缩解码器和深压缩解码器同时取流，并输出给显示器;在视频源正常播放，且显示器画面显示正常情况下，通过第三方设备（交换机、码流读取软件等）分别分析获取浅压缩与深压缩码流占用带宽情况；5.4.1，即为合格。浅压缩图像传输测试步骤如下：将信号源设备通过单个编码器接入网络系统，后端由浅压缩解码器解码，并输出给显示器；信号源播放动态测试视频，观察显示器显示视频内容无卡顿、无撕裂。4:4:4文字清晰可见，即满足4:4:4全色度处理要求；信号源分别播放专用测试图片，观察显示器显示图片内容无偏色、无缺失、无形变、无模糊，即满足画质与源图像一致要求；信号源分别播放专用测试图片，快速对图片进行缩放、切换，观察显示器显示图片内容无明显内容变形、由清晰到模糊、停顿等过度状态。深压缩图像传输测试步骤如下：将信号源设备通过单个编码器接入网络系统，后端由浅压缩解码器解码，并输出给显示器；信号源播放动态测试视频，观察显示器显示视频内容无卡顿、无撕裂。编解码传输延时测试步骤如下：信号源设备播放带时间的测试视频，经过视频分配器，分别进入编码器，经过交换机网络传1路直接输出至显示器显示；两台显示器水平并排放置。10次拍摄画面，分别比较画面中两台显示器显示画面中的时105.4.4的要求。多通道输出同步时间差测试步骤如下：1路编码器输入，4路显示单元的解码器拼接输出；信号源设备播放4路解码器拼接输出端的显示器上显示。使用视频同步性自动检测设备进行检测，对一路视频信号分割出的多路子视频信号之间的场同步信号、行同步信号、数据使能信号、时钟信号和视频数据分别进行同步性检测，得到多个同步检5.4.5的要求。11多通道输出拼接画面误差按照SJ/T11710—2018的规定进行测试。信号处理不抽帧测试步骤如下：1路至编码器，经过交换机网络传输至解码器，再输出至显示器上进行显示；使用网络视频播放器解码显示编码流信号是否为所编帧数；使用显示器自适应识别帧数，判断与实际是否相一致。功能测试自定义输出分辨率测试步骤如下：LED大屏，在系统设置中编辑屏组分辨率输出；设置完成后，将视频源进行投屏；观察视频源在自定义分辨率大屏上是否能够无错位显示画面。信号预监功能测试步骤如下：预监主机打开控制软件，在信号源列表中同时打开规定配置通道数量的视频源预监画面；通过控制软件对视频源预监画面设置不同分辨率、码率；观察是否能够同时显示规定配置通道数量的预监画面，并且对比设置不同的分辨率、码率的图像。音柱叠加测试步骤如下：HDMI输出至编码器，经过交换机网络传输至解码器，再输出至显示设备上进行显示；通过控制软件打开音柱叠加功能；观察显示画面上音柱是否具有电平跳动。字符叠加测试步骤如下：视频源主机输出信号至编码器，经过交换机网络传输至解码器，再输出至显示设备上进行显示；在信号源列表内选定某一节点进行台标字符叠加功能设置；将文本框拖动到信号源中，进行文字编辑、改变位置、改变大小等操作；将图片拖动到信号源中，上传指定图片进行显示；5.5.4的要求。大屏拼接功能测试步骤如下：在屏组内进行开窗，通过设置图像的图层即可实现画面的叠加显示；;12在屏组内拖动信号源、拉伸信号源即可实现窗口的漫游与缩放功能c）在信号源列表中的信号源内可设置字符叠加等功能；d）5.5.5的要求。无缝切换测试步骤如下：打开控制软件并开启一个窗口；通过切换不同的信号源、调取预案进行验证；观察切换时是否具有黑场、闪屏、画面静止等中间过度状态。整屏回显测试步骤如下：在控制软件中配置整屏回显通道；将整屏回显的屏组，在单台显示设备或其他屏组中开窗回显；观察需要回显的屏组图像是否能在其他单台显示设备与屏组中点对点回显。大屏录制测试步骤如下：在控制软件中开启整屏录制功能；对大屏屏组内的信号源进行开窗、漫游、信号切换等操作；结束整屏录制功能后，在大屏上调出录制视频；观察录制视频是否能点对点显示并且操作和录制时的操作一致。大屏标注测试步骤如下：通过控制软件的大屏控制页面中，在虚拟屏组中随意开窗；5.5.9的要求。拼接底图显示测试步骤如下：在控制软件底图设置中进行底图设置；根据屏组的分辨率上传对应分辨率的图片，开启底图使能功能；16画面开窗进行测试；5.5.10的要求。人脸识别登录测试步骤如下：在系统设置中添加用户人脸信息；通过人脸识别摄像头自动扫描人脸；观察是否可以通过人脸识别登录系统。13KVM测试步骤如下：USB-B的数据线将信号源的键鼠信号传输到编码设备；将键鼠连接在座席节点上，实现远程控制的功能；5.5.12的要求。OSD测试步骤如下：正确绑定座席配置后，登录座席端；OSD的操作5.5.13的要求。鼠标滑屏控制测试步骤如下：打开控制软件系统设置中的输出配置座席席位绑定；20个显示器；5.5.14的要求。信号抓取测试步骤如下：OSD菜单的系统设置中存储快捷键控制命令；5.5.15的要求。座席接收队列测试步骤如下：打开控制软件中的用户配置，新建两个用户；在两个座席端登录通过互相推送进行测试；5.5.16的要求。用户权限管理测试步骤法如下：打开控制软件，在系统设置用户配置中设置不同权限级别的用户；将两个不同级别的用户登录到座席系统中测试高权限对低权限用户的控制；c）将两个相同级别的用户登录到座席系统中测试操控对方视频源；d）观察测试现象并进行记录，判定结果是否符合5.5.17的要求。座席多画面智能混音测试步骤如下：OSD菜单中选择多画面布局；通过指令设置信号源间的混音输出；观察多个信