專利名稱：一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，通過采用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)把ITU BT656的8位格式的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換成CCIR601的16位格式的數(shù)字視頻，屬于多媒體技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，在視頻領(lǐng)域出現(xiàn)了多種視頻格式，通常在視頻處理前端，把視頻圖像傳感器產(chǎn)生的模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻格式。國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)(CCIR)(后來(lái)被國(guó)際電信聯(lián)盟—ITU所取代)分別規(guī)定了525/60和625/50電視系統(tǒng)中分量視頻的取樣方案。在4:2:2 13.5MHz取樣方案中，亮度信號(hào)的正交取樣頻率為13.5MHz，兩個(gè)色差信號(hào)Cb和Cr的取樣頻率為6.75MHz。CCIR601被廣泛地采用在電視制作和后期編輯設(shè)備中，取得了較好的效果。在分量數(shù)字格式中，無(wú)論625/50或525/60，其有效行的像素都定義為720個(gè)，根據(jù)4:2:2取樣法則在每個(gè)像素上Y都取樣，每個(gè)有效行上有720個(gè)Y取樣字。而ITUR BT.656在CCIR601取樣的基礎(chǔ)上制定了數(shù)字視頻的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于數(shù)字視頻分量系統(tǒng)中，基于CCIR601標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)的各種數(shù)字視頻系統(tǒng)存在多種實(shí)現(xiàn)形式。盡管CCIR601中對(duì)于分量模擬視頻的數(shù)字化采用了8位和10位的量化，但是在實(shí)現(xiàn)中往往出現(xiàn)多種形式的接口位數(shù)，如采用16位的YCbCr 4:2:2系統(tǒng)，它采用16位中的8位來(lái)分時(shí)傳輸色差信號(hào)CbCr，而用另8位傳輸亮度信號(hào)Y，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的同步，還需要場(chǎng)同步信號(hào)(Field)、水平同步信號(hào)(Hsync)、垂直同步信號(hào)(Vsync)、時(shí)鐘信號(hào)(Pclk)、信號(hào)有效信號(hào)(Dvalid)等。而BT 656在CCIR601基礎(chǔ)上規(guī)定了并行分量系統(tǒng)中8位YCbCr 4:2:2數(shù)字視頻，它在系統(tǒng)中通過加入同步字符串實(shí)現(xiàn)了數(shù)字視頻的同步，故不需要額外的同步控制信號(hào)。
在一些較早出現(xiàn)的商業(yè)化的數(shù)字編碼芯片或數(shù)字處理芯片只支持CCIR60116位格式的數(shù)字視頻，不能實(shí)現(xiàn)與BT656 8位格式的數(shù)字視頻接口相連接。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種以通用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)BT656 8位格式的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)CCIR601 16位格式的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，它由輸入緩沖模塊、分頻器、有限狀態(tài)機(jī)模塊、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、同步控制輸出模塊、視頻輸出模塊組成，輸入緩沖模塊分別與有限狀態(tài)機(jī)模塊、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、同步控制輸出模塊、視頻輸出模塊連接，有限狀態(tài)機(jī)模塊分別與有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、同步控制輸出模塊連接，有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊與同步控制輸出模塊連接，8位格式數(shù)字視頻輸入信號(hào)Yin[7:0]從輸入緩沖模塊一端輸入，復(fù)位信號(hào)Reset從輸入緩沖模塊、有限狀態(tài)機(jī)模塊、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、分頻器和同步控制輸出模塊端輸入，輸入時(shí)鐘信號(hào)Pclkin從輸入緩沖模塊、分頻器、有限狀態(tài)機(jī)模塊和視頻輸出模塊端輸入，同步控制輸出模塊輸出端輸出水平同步信號(hào)Hsync、垂直同步信號(hào)Vsync、輸出有效標(biāo)志信號(hào)Dvalid、場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)Field。分頻器輸出時(shí)鐘信號(hào)Pclkout。視頻輸出模塊輸出16位格式數(shù)字視頻輸出信號(hào)CCIR601。
本實(shí)用新型采用可編程器件邏輯實(shí)現(xiàn)了625行/50Hz(PAL)、525行/60Hz(NTSC)系統(tǒng)的8位BT656 4:2:2 YCbCr格式信號(hào)到CCIR601 16位格式的數(shù)字視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，在一定程度上簡(jiǎn)化了一些數(shù)字視頻處理系統(tǒng)的集成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能將BT656 8位格式的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)CCIR601 16位格式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，具有很好的實(shí)用價(jià)值，使得一些較早生產(chǎn)的視頻處理芯片能夠兼容BT656 8位格式的數(shù)字視頻接口。


圖1為一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為輸入緩沖模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為分頻器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖5為有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為同步控制輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為視頻輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例如圖1所示，為一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊由輸入緩沖模塊1、分頻器2、有限狀態(tài)機(jī)模塊3、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4、同步控制輸出模塊5、視頻輸出模塊6組成，輸入緩沖模塊1分別與有限狀態(tài)機(jī)模塊3、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4、同步控制輸出模塊5、視頻輸出模塊6連接，有限狀態(tài)機(jī)模塊3分別與有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4和同步控制輸出模塊5連接，有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4與同步控制輸出模塊5連接，8位格式數(shù)字視頻輸入信號(hào)Vin[7:0]從輸入緩沖模塊1輸入，復(fù)位信號(hào)Reset從輸入緩沖模塊1、分頻器2、有效狀態(tài)機(jī)模塊3和同步控制輸出模塊5端輸入，輸入時(shí)鐘信號(hào)Pclkin從輸入緩沖模塊1、分頻器2、有限狀態(tài)機(jī)模塊3和視頻輸出模塊6端輸入，同步控制輸出模塊5輸出端輸出水平同步信號(hào)Hsync、垂直同步信號(hào)Vsync、輸出有效標(biāo)志信號(hào)Dvalid、場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)Field。分頻器輸出時(shí)鐘信號(hào)Pclkout。視頻輸出模塊6輸出16位格式數(shù)字視頻輸出信號(hào)CCIR601。
如圖2所示，為輸入緩沖模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述的輸入緩沖模塊1為8位寄存器71，負(fù)責(zé)將輸入的BT656 8位格式的數(shù)字視頻暫存到一組寄存器中，以待后續(xù)處理。
如圖3所示，為分頻器結(jié)構(gòu)示意圖，所述的分頻器2由一位加法器8和與門91組成，一位加法器8和與門91連接，分頻器2采用一位加法器實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)數(shù)器低位H_cnt[0]、輸入時(shí)鐘信號(hào)Pclkout為一位加法器的輸出，輸入時(shí)鐘信號(hào)Pclkout用作輸出視頻信號(hào)的參考時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器低位H_cnt[0]用于內(nèi)部傳遞，有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志為有效或系統(tǒng)復(fù)位時(shí)都將輸出設(shè)為0，分頻器2負(fù)責(zé)將輸入時(shí)鐘進(jìn)行2分頻，并將分頻后的時(shí)鐘電平狀態(tài)提供給同步控制輸出模塊5和視頻輸出模塊6作為輸出操作的依據(jù)。
如圖4所示，為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，有限狀態(tài)機(jī)模塊4是系統(tǒng)控制的核心，它據(jù)輸入視頻數(shù)據(jù)的變化負(fù)責(zé)更新當(dāng)前狀態(tài)，為了表示8位格式的BT656視頻數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)，在狀態(tài)機(jī)模塊中定義了如下五個(gè)狀態(tài)即初始態(tài)(ST_INIT)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志第一字節(jié)態(tài)(ST_255)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志第二字節(jié)態(tài)(ST_000)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志第三字節(jié)態(tài)(ST_001)和有效視頻態(tài)(ST_Active)，系統(tǒng)復(fù)位后進(jìn)入的第一個(gè)狀態(tài)為ST_INIT，在ST_INIT狀態(tài)情況下如果輸入的視頻數(shù)據(jù)為0xFF則進(jìn)入ST_255態(tài)，它標(biāo)志著一行有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志的開始，如果緊接著輸入的視頻數(shù)據(jù)為0，則進(jìn)入ST_000，它標(biāo)志著有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志的第二字節(jié)，之后如果再來(lái)一個(gè)字節(jié)的0值數(shù)據(jù)，則進(jìn)入ST_001態(tài)，它標(biāo)志著有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志的第三字節(jié)，接下來(lái)判斷下一輸入字節(jié)的相關(guān)位，如果最高位為1，表明下一字節(jié)為一行有效視頻數(shù)據(jù)的結(jié)束或開始，其第5位指示場(chǎng)消隱，第4位指示行消隱，它們都為0則表明一行有效視頻數(shù)據(jù)的開始，若第5位為0，第4位為1，則表明一行有效視頻數(shù)據(jù)的結(jié)束，狀態(tài)ST_Active表示正在傳輸一行有效視頻數(shù)據(jù)。在ST_Active態(tài)下將8位的分時(shí)復(fù)用的4:2:2 YCbCr輸入視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為16位4:2:2 YCbCr數(shù)據(jù)，高8位存放亮度信號(hào)Y，低8位分時(shí)存放色差信號(hào)CbCr，第偶數(shù)個(gè)時(shí)鐘(13.5MHz)處存放Cb，第奇數(shù)個(gè)時(shí)鐘(13.5MHz)處存放Cr，在ST_Active態(tài)下，如果輸入的視頻數(shù)據(jù)為255，則退出到ST_255態(tài)，表明一行有效視頻數(shù)據(jù)的結(jié)束。
如圖5所示，為有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述的有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4由比較器101、反相器111兩個(gè)與門92、93組成，比較器101通過與門92和與門93連接，反相器111和與門93連接。有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4是通過判斷輸入緩沖中的數(shù)據(jù)和有限狀態(tài)機(jī)模塊的輸出狀態(tài)，給出有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志狀態(tài)。有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志表示一行有效視頻的開始或結(jié)尾。有效視頻起始標(biāo)志表示一行有效視頻的開始。本模塊首先判斷有限狀態(tài)機(jī)模塊的當(dāng)前輸出狀態(tài)是否為ST_001。若有限狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前輸出狀態(tài)為ST_001，則比較器輸出邏輯1，否則輸出邏輯0。之后，將判斷的結(jié)果與輸入緩沖的第7位進(jìn)行與運(yùn)算，得出有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志的值。系統(tǒng)根據(jù)這一值確定出當(dāng)前的視頻流的狀態(tài)。
如圖6所示，為同步控制輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述的同步控制輸出模塊5由比較器102、2個(gè)反相器112、113、7個(gè)與門94-910、4個(gè)觸發(fā)器121-124組成，比較器102通過與門94與觸發(fā)器121連接，與門95與觸發(fā)器121連接，反相器112通過與門96與觸發(fā)器122連接，與門97、98分別與觸發(fā)器123連接，反相器113通過與門99、910與觸發(fā)器124連接。同步控制輸出模塊5根據(jù)有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊4的輸出和有限狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)以及視頻緩沖輸入值，實(shí)時(shí)更新并輸出同步控制信號(hào)。它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)視頻輸出信號(hào)各個(gè)同步控制信號(hào)，即水平同步信號(hào)Hsync、垂直同步信號(hào)Vsync、場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)Field、輸出有效標(biāo)志信號(hào)Dvalid的產(chǎn)生。其中，當(dāng)前狀態(tài)為有限狀態(tài)機(jī)模塊的當(dāng)前輸出狀態(tài)，本模塊判斷當(dāng)前狀態(tài)是否為ST_Active，即有效視頻數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。若是則比較器輸出邏輯1，否則輸出邏輯0。
如圖7所示，為視頻輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述的視頻輸出模塊6由反相器114、2個(gè)與門911、912、8位寄存器72、16位寄存器13組成，反相器114通過與門911與8位寄存器72連接，并通過與門912與16位寄存器13連接，8位寄存器72和16位寄存器13連接。視頻輸出模塊6負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)16位視頻信號(hào)的產(chǎn)生和輸出。通過一個(gè)8位暫存器實(shí)現(xiàn)了將亮度色度分時(shí)復(fù)用的BT656的8位信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位視頻信號(hào)，亮度信號(hào)和色度信號(hào)各占8位。
具體實(shí)施時(shí)，把如上所述六個(gè)模塊集成在一塊可編程序邏輯器件之中，六個(gè)模塊獨(dú)立實(shí)現(xiàn)其功能。每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)方式可以有多種，如可以選用硬件描述語(yǔ)言描述，也可以選用基本方塊圖邏輯搭建的方式實(shí)現(xiàn)，之后采用邏輯綜合工具實(shí)現(xiàn)邏輯綜合。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，它由輸入緩沖模塊(1)、分頻器(2)、有限狀態(tài)機(jī)模塊(3)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)、同步控制輸出模塊(5)、視頻輸出模塊(6)組成，輸入緩沖模塊(1)分別與有限狀態(tài)機(jī)模塊(3)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)、同步控制輸出模塊(5)、視頻輸出模塊(6)連接，有限狀態(tài)機(jī)模塊(3)分別與有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)和同步控制輸出模塊(5)連接，有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)與同步控制輸出模塊(5)連接，8位格式數(shù)字視頻輸入信號(hào)Vin[7:0]從輸入緩沖模塊(1)端輸入，復(fù)位信號(hào)Reset從輸入緩沖模塊(1)、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)和同步控制輸出模塊(5)端輸入，輸入時(shí)鐘信號(hào)Pclkin從輸入緩沖模塊(1)、分頻器(2)、有限狀態(tài)機(jī)模塊(3)、視頻輸出模塊(6)端輸入，同步控制輸出模塊(5)輸出端輸出水平同步信號(hào)Hsync、垂直同步信號(hào)Vsync、輸出有效標(biāo)志信號(hào)Dvalid、場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)Field，分頻器(2)輸出時(shí)鐘信號(hào)Pclkout，視頻輸出模塊(6)輸出16位格式數(shù)字視頻信號(hào)CCIR601。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，所述的輸入緩沖模塊(1)為將輸入的BT6568位格式的數(shù)字視頻暫存的8位寄存器(71)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，所述的分頻器(2)由一位加法器(8)和與門(91)組成，一位加法器(8)和與門(91)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，所述的有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊(4)由比較器(101)、反相器(111)兩個(gè)與門(92、93)組成，比較器(101)通過與門(92)和與門(93)連接，反相器(111)和與門(93)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，所述的同步控制輸出模塊(5)由比較器(102)、2個(gè)反相器(112、113)7個(gè)與門(94-910)、4個(gè)觸發(fā)器(121-124)組成，比較器(102)通過與門(94)與觸發(fā)器(121)連接，與門(95)與觸發(fā)器(121)連接，反相器(112)通過與門(96)與觸發(fā)器(122)連接，與門(97、98)分別與觸發(fā)器(123)連接，反相器(113)通過與門(99、910)與觸發(fā)器(124)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，所述的視頻輸出模塊(6)由反相器(114)、2個(gè)與門(911、912)、8位寄存器(72)、16位寄存器(13)組成，反相器(114)通過與門(911)與8位寄存器(72)連接，并通過與門(912)與16位寄存器(13)連接，8位寄存器(72)和16位寄存器(13)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換接口模塊，其特征在于，它由輸入緩沖模塊、分頻器、有限狀態(tài)機(jī)模塊、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、同步控制輸出模塊、視頻輸出模塊組成，輸入緩沖模塊分別與有限狀態(tài)機(jī)模塊、有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊、同步控制輸出模塊和視頻輸出模塊連接，有限狀態(tài)機(jī)模塊分別與有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊和同步控制輸出模塊連接，有效視頻起始結(jié)束標(biāo)志判斷模塊與同步控制輸出模塊連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能將BT656 8位格式的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)CCIR601 16位格式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，具有很好的實(shí)用價(jià)值，使得一些較早生產(chǎn)的視頻處理芯片能夠兼容BT656 8位格式的數(shù)字視頻接口。
文檔編號(hào)H04N7/01GK2819683SQ20052004469
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月1日
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