CN101356811B - 用于垂直消隐间隔（vbi）数据的原始模式 - Google Patents

Abstract

一种用于提供经过垂直消隐间隔(VBI)编码的数据的VBI编码器支持“RAW模式”的操作。具体地，该VBI编码器包括：第一FIFO(先进先出)缓冲器，其用于提供要进行VBI编码的服务数据；以及第二FIFO，其用于指定VBI格式数据。

Description

用于垂直消隐间隔(VBI)数据的原始模式

技术领域

本发明总地涉及一种通信系统，并且更具体地涉及一种电视(TV)系统，例如TV、机顶盒(电缆、卫星)等。

背景技术

如本领域已知的，电视系统可以在垂直消隐间隔(VBI)期间传送额外(或服务)数据。VBI遍布于40个水平行上。典型地，VBI编码器被用来依据诸如宽屏信令(WSS)、全球图文电视系统(WST)、隐藏字幕等的具体格式(或标准)来将任何服务数据编码在指定行上。

现在转到图1，示出了现有技术VBI编码器。VBI编码器150包括：一个或多个寄存器115；存储器130(例如，先进先出(FIFO)130)，其用于存储要被VBI编码的服务数据(这里也被称为VBI数据)；以及VBI调制器140，其用于提供经过VBI编码的数据141。如本领域已知的，VBI调制器140包括多种硬件编码的(hard-coded)预定义VBI格式120，例如，宽屏信令(WSS)、全球图文电视系统(WST)、隐藏字幕等。在这点上，作为由寄存器115提供的一个或多个寄存器值116的结果，确定被VBI编码器150用于特定行的具体VBI格式。由处理器105经由数据/控制总线101来控制寄存器115的值。具体地，处理器105经由寄存器115选择将具体VBI格式用于特定行，并且还经由数据/控制总线101将服务数据提供给VBI数据FIFO 130。服务数据包括要调制的数据、插入(run-in)码和开始码。从图1应观察到：处理器105利用用于VBI的特定行的服务数据来填充FIFO 130。VBI编码器150的VBI调制器140响应于寄存器值116，并为VBI的每行选择所述硬件编码的VBI格式120之一。由表示VBI数据在行上什么位置开始与结束、经过VBI编码的信号的幅度、调制频率和长度的具体值来定义所选择的VBI格式。结果，VBI调制器140对存储在VBI数据FIFO 130中的服务数据进行编码(经由信号131得到)，并为特定行提供经过VBI编码的数据信号141。应当注意：为了简化，在图1中没有示出提供到VBI数据FIFO 130的控制信令。经过VBI编码的数据信号141经由组合器155与视频信号154组合，以提供输出视频信号156，其包括经过VBI编码的数据信号。如本领域已知的，视频信号154和输出视频信号156表示亮度信号。

发明内容

如上所述，VBI编码器被设计来依据多种预定义VBI格式之一来为VBI的水平行编码服务数据。在这点上，已经观察到现有的VBI编码器局限于这些预定义格式。不幸的是，如果VBI格式改变或者相继引入了新的VBI格式，则可能导致现有的VBI编码器无用。因此，并且依据本发明原理，VBI编码器依据由处理器提供的VBI格式数据来提供经过VBI编码的数据。因此，如果VBI格式改变或者引入了新的VBI格式，不会导致现有的VBI编码器无用。

在本发明的示例实施例中，VBI编码器包括：第一FIFO(先进先出)缓冲器，其用于提供要被VBI编码的服务数据；以及第二FIFO，其用于指定VBI格式数据。改变第一FIFO与第二FIFO中数据的能力使得可以将任何现有标准的VBI数据的或者未来标准的VBI数据的服务数据插入到VBI行中。如这里所描述的，依据本发明原理的VBI编码器支持“原始(RAW)模式”操作。

考虑到上述内容，并且如将通过阅读详细描述而显而易见的，其它实施例和特征也是可能的并且也落入本发明原理之内。

附图说明

图1示出了现有技术VBI编码器；

图2示出了依据本发明原理的示例接收机；

图3示出了依据本发明原理的示例VBI编码器；

图4示出了依据本发明原理的示例VBI控制FIFO；

图5示出了依据本发明原理的用于VBI控制字的示例格式；

图6示出了依据本发明原理的示例流程图；

图7示出了依据本发明原理的另一示例VBI控制FIFO；

图8示出了依据本发明原理的VBI控制字格式的示例实施例；以及

图9示出了用于图3的VBI编码器的示例频率生成器。

具体实施方式

除了本发明构思之外，附图中示出的元件是公知的，并且不再详细描述。此外，假设熟悉电视广播和接收机，并且在此不再对其详细描述。例如，除了本发明构思之外，假设熟悉当前的以及所提议推荐的TV标准，诸如NTSC(美国国家电视系统委员会)、PAL(逐行倒相)、SECAM(顺序传送与存储彩色电视系统)、ATSC(高级电视系统委员会)以及VBI编码。同样，除了本发明构思之外，假设熟悉诸如8级残留边带(8-VSB)、正交幅度调制(QAM)的传输概念，以及诸如射频(RF)前端的接收机组件或者诸如低噪声块、调谐器和解调器的接收机部分。类似地，用于生成传输比特流的格式化和编码方法(诸如运动画面专家组(MPEG)-2系统标准(ISO/IEC 13818-1))是公知的，并且在此不描述。还应当注意：使用传统编程技术可以实现本发明构思，同样，在此将不再描述。最后，附图中类似标号表示类似元件。

图2中示出了依据本发明原理的示例设备10的高级框图。设备10包括接收机15。如下所述，接收机15依据本发明原理运行以接收服务数据11并提供输出视频信号12，该输出视频信号12包括依据多种VBI格式之一格式化的经过VBI编码的信号，该多种VBI格式中其中至少一种为“RAW模式”。示例性地，设备10可以是机顶盒(电缆、卫星等)、TV机、个人计算机、移动电话(例如，带有视频输出的)等。在这点上，视频输出信号12在如由虚线箭头14所表示的被传送到另一设备或者被提供到显示器之前可以被设备10进一步处理(如由省略号13所表示的)。例如，在机顶盒的情况下，虚线箭头14可以表示经过重新调制的视频信号(例如，处于与频道4相对应的频率)，或者虚线箭头14可以表示施加到显示元件(例如，平板、阴极射线管(CRT)等)之前的基带视频信号。

现在转到图3，示出了与本发明构思有关的接收机15的一部分的示例框图。接收机15是基于处理器的系统，并且包括如由处理器205代表的一个或多个处理器以及相关联的存储器(未示出)。在此情况下，所述相关联的存储器被用来存储由处理器205执行的计算机程序或软件，以及被用来存储数据。处理器205代表一个或多个存储程序的控制处理器，并且这些处理器不需要专用于VBI功能，例如，处理器205还可以控制设备10的其它功能。接收机15还包括VBI编码器250和组合器255。除了本发明构思之外，VBI编码器250以与上面关于图1的VBI编码器150所描述的方式相似的方式来运行。VBI编码器250包括一个或多个寄存器215；存储器225(例如，先进先出(FIFO)225)，其存储用于将VBI中的行格式化的VBI控制数据(VBI格式数据)；存储器230(例如，先进先出(FIFO)230)，其用于存储要被VBI编码的服务数据；以及VBI调制器240，其用于提供经过VBI编码的数据241。VBI调制器240包括多种硬件编码的预定义VBI格式220，例如，宽屏信令(WSS)、全球图文电视系统(WST)、隐藏字幕等。

依据本发明原理，VBI编码器250支持“RAW模式”的操作和“预定义模式”的操作。在预定义模式的操作中，VBI编码器250依据硬件编码的预定义VBI格式220之一将服务数据格式化，所述预定义VBI格式220是不可由处理器205写入的。每个硬件编码的预定义VBI格式220包括表示VBI数据在该行什么位置开始与结束、经过VBI编码的信号的幅度、调制频率和长度的数据。然而，在RAW模式的操作中，VBI编码器250依据存储在存储器FIFO225中的VBI格式将服务数据格式化，该VBI格式由处理器205提供。在这点上，作为由一个或多个寄存器215提供的一个或多个寄存器值216的结果，确定被VBI编码器250用于特定行的具体模式和VBI格式。由处理器205经由数据/控制总线201控制寄存器215的值。具体地，处理器205经由一个或多个寄存器215选择具体VBI格式(和模式)来用于特定行，并且还经由数据/控制总线201将服务数据提供给VBI数据FIFO 230。另外，当处理器205选择RAW模式的操作时，处理器205还将具体的VBI格式提供给VBI控制FIFO 225。同样，从图3中应当观察到：在RAW模式的操作中，处理器205不仅利用用于VBI的特定行的服务数据来填充FIFO 230，而且还利用要用于每行的对应VBI格式数据来填充FIFO 225。在这点上，应当注意到：即使VBI格式可以是标准，该格式仍旧由处理器205经由VBI控制FIFO 225提供给VBI编码器240。实际上，依据本发明原理的VBI编码器甚至不必使用如由硬件编码的预定义VBI格式220和存储器225所表示的两个VBI格式源，例如，可以仅使用存储器225。还应当注意：为了简化，在图3中未示出提供到VBI数据FIFO 230的控制信令。

现在转到图4，更详细地示出了FIFO 225。如上所述，该存储器中的数据由处理器205经由数据/控制总线201来维持。示例性地，FIFO 225存储K个数据元素，每个数据元素包括L比特(例如，FIFO 225为K深乘L比特宽)。为了将数据存储在FIFO 225中，处理器205将数据作为与处理器205相关联的CPU(中央处理器)时钟227的函数写入到FIFO 225中。为了从FIFO 225中取出数据，VBI调制器240读取数据作为如本领域已知的与视频信号254有关的像素时钟228的函数。为求简便，在图4中未示出诸如地址信号、读取信号以及写入信号的其它控制信号。复位读指针(未示出)以在每个新的视频帧上重新开始。在每个垂直同步(vsync)上复位写指针(未示出)。因此，应当在显示了所有的VBI行之后进行用于下一视频帧的对FIFO 225的任何新的写入。

存储在FIFO中的数据包括VBI控制字。现在参照图5，示出了VBI控制字的示例格式90。VBI控制字提供关于在行上什么位置VBI数据开始(83)与结束(84)、经过VBI编码的信号的幅度(82)、调制频率(81)和长度(85)的信息。应当注意，该格式信息仅仅是示例性的，并且在VBI控制字中可以提供额外的信息或者更少的信息。

现在转到图6，示出了依据本发明原理的用于执行VBI编码的示例流程图。假设：处理器205已经为一个或多个VBI行将服务数据存储在VBI数据FIFO 230中，并且已经经由一个或多个寄存器215为这些行中的每行指定了VBI模式和/或VBI格式。在步骤305中，图3的VBI调制器240根据寄存器值216为特定的VBI行确定操作模式。如果处理器205已经经由一个或多个寄存器215选择了硬件编码的VBI预定义格式220中的一种格式，则VBI调制器240确定在步骤305中已经选择了“预定义模式”并前进到步骤310。在步骤310中，VBI调制器240根据一个或多个寄存器215中的信息来识别为该VBI行选择的预定义格式。在步骤315中，VBI调制器240使用所选择的硬件编码的预定义VBI格式220。在步骤320中，VBI调制器240从VBI数据FIFO 230读取VBI数据(经由信号231提供)，并提供依据步骤315的所取出的预定义格式而格式化的经过VBI编码的数据信号241。简单返回图3，经过VBI编码的数据信号241与视频信号254经由组合器255被组合，以提供输出视频信号12，该输出视频信号12包括经过VBI编码的数据信号。如本领域已知的，视频信号254与输出视频信号12表示亮度信号。

另一方面，如果在步骤305中处理器205已经经由一个或多个寄存器215为特定VBI行选择了“RAW模式”的操作，则VBI调制器240确定已经在步骤305中选择了“RAW模式”，并且前进到步骤325。在步骤325中，经由信号242，VBI调制器240经由信号226取出相关联的VBI格式数据，该VBI格式数据由处理器205为该VBI行而写入到存储器225。在步骤320中，VBI调制器240从VBI数据FIFO 230读取VBI数据(经由信号231提供)，并且提供依据步骤325的所取出的VBI格式数据而格式化(且如图5所示)的经过VBI编码的数据信号241。如前，经过VBI编码的数据信号241与视频信号254经由组合器255被组合，以提供输出视频信号12，该输出视频信号12包括经过VBI编码的数据信号。

应当注意到，本发明构思的其它变型是可能的。例如，可以将VBI控制字的长度定义为任何数目的比特。这在图7和图8中示例。在该例子中，VBI控制字包括96比特，FIFO 225存储128个数据元素，每个数据元素包括32比特(例如，FIFO 225为128深乘32比特宽)。图7中示出了占据FIFO 225的前三个位置(32比特宽)的示例VBI控制字91。同样，处理器205对FIFO225执行三次写入操作以提供每个VBI行的VBI控制字，并且VBI调制器240执行三次读取操作以取出每个VBI行的VBI控制字。FIFO 225的前三个条目(entry)用于第一VBI行，下三个条目用于下一VBI行，依此类推。

图8中示出了VBI控制字91的示例格式92。另外，在该例子中，由三个定时参数来表示图5的频率调制信息81。具体地，VBI控制字的前45比特的数据被用来指定用于如下的值，即：用于在视频调制器240内对寄存器进行定时以生成适当调制频率的经过VBI编码的数据。所需要的定时参数的数目是具体的VBI调制器的函数。在该例子中，该45比特被划分为3个定时参数C1、C2和C3。然而，本发明不被如此限制，并且可以指定更多或更少的定时参数供视频编码器使用。前11比特(比特0到10)对应于C1，接下来的17比特(比特11到27)对应于C2，以及后17比特(比特28到44)对应于C3。继续格式92的剩余部分，接下来的12比特数据(比特45到56)指定经过VBI编码的数据的幅度。下面的12比特数据(比特57到68)定义VBI数据在VBI行上的结束位置，这里称为RAW_PIXEL_END。接下来的12比特数据(比特69到80)定义VBI数据在VBI行上的开始位置，这里称为RAW_PIXEL_START。下面的12比特数据(比特81到92)定义需要被输出到VBI行上的、包括插入码和开始码的比特的总数目，这里称为RAW_FRAME_LGT。最后，最后的3比特数据(比特93到95)没有被使用。

如上所述，前45比特(比特0到44)数据被用来提供由VBI编码器240用来确定经过VBI编码的数据的调制频率的定时参数。示例性地，VBI编码器240使用如图9所示例的频率生成器70。除了本发明构思之外，本领域中已知频率生成器70的组件，例如DTO(离散时间振荡器)组件等。如图9所示例的，并且依据本发明原理，现在还从VBI控制FIFO 225提供三个定时参数C1、C2和C3的具体值。当(通过信号Freq_gen_en)使能频率生成器90时，频率生成器90生成当前视频行上服务所需的频率的信号。如从图9可以观察到的，使用DTO来生成该信号。DTO包括由寄存器C1、C2和C3控制的上下期(upper and lower stage)P：Q计数器(2个可编程累加器模2048和模33750)(图9中未示出)。如上所述，这些寄存器也从VBI控制FIFO 225得到它们的值。处理器205依据下面的公式取决于VBI格式的具体需要来确定C1、C2和C3的具体值。

$\frac{\mathrm{Required}\_\mathrm{Freq}}{\mathrm{Working}\_\mathrm{Freq}}=\frac{C1+\frac{C2}{33750}}{2048};$ 以及    (1)

C3＝65536-33750+C2    (2)

其中，Required_Freq参数是给定行的给定VBI数据的频率。该频率基于VBI数据的类型而变。例如，隐藏字幕数据的频率可以与WST数据的频率不同。Working_Freq参数是用于输出视频数据的频率，例如27MHz(百万赫兹)。

现在描述WSS图文电视标准的示例例子。在该情况下，WSS图文电视标准要求：

$\mathrm{Required}\_\mathrm{Freq}=\frac{5.0\mathrm{MHz}}{4}$

结果，公式(1)变为：

$\frac{1.25}{27}=\frac{C1+\frac{C2}{33750}}{2048}$

该公式可以替换地写为：

$\frac{1.25}{27}=\frac{x}{2048}---\left(3\right)$

这里，

$x=C1+\frac{C2}{33750}$

对于x求解公式(3)，产生：

$x=94.81481=C1+\frac{C2}{33750}---\left(4\right)$

公式(4)可以被重写为：

$x=94.81481=94+0.81481=C1+\frac{C2}{33750}---\left(5\right)$

换句话说：

C1＝94；以及

C2＝0.81481(33750)＝27500

一旦确定了C2，则根据公式(2)确定C3，并且C3＝59286。然后，由处理器205将这些值加载到VBI控制FIFO 225中以便使用如图9所示例的频率生成器依据WSS图文电视格式来生成经过VBI编码的数据。

如上所述，具有RAW模式的VBI编码器支持任何VBI格式。实际上，可以动态地(on-the-fly)例如实时地改变VBI格式。考虑到以上内容，本发明构思可应用于利用诸如但不限于隐藏字幕、宽屏信令(WSS)、全球图文电视系统(WST)、视频节目系统(VPS)、节目传送控制(PDC)、数字编码器、北美基础图文电视规范(NABTS)、DVITC、透明模式(Transparent mode)、复制生成管理系统(CGMS)等的VBI的任何系统。应当注意，尽管在128深乘32比特宽的FIFO的情况下例示了本发明构思，但是本发明构思不被如此限制，并且应用于任何大小的存储器。同样，尽管在两个FIFO的情况下例示了本发明构思，但是本发明构思不被如此限制，并且可以使用不同类型的存储器或存储器的组合，甚至可以使用单个存储器。

考虑到以上内容，上面仅仅例示了本发明原理，并且将理解本领域技术人员将能够设计出各种替代布置，尽管这里没有明确地描述这些替代布置，但是其体现本发明原理并且在本发明的精神及范围之内。例如，尽管在分立功能元件的情况下例示，但是这些功能元件可以在一个或多个集成电路(IC)中实现。同样，尽管被示出为分立元件，但是可以在由存储程序控制的处理器中实施任何元件或所有元件，所述由存储程序控制的处理器例如为数字信号处理器，其执行相关联的例如与图6中所示的一个或多个步骤相对应的软件等。因此，应当理解，在不偏离如由所附权利要求书限定的本发明的精神及范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改并且可以设计出其它布置。

Claims (12)

1.一种用于提供经过垂直消隐间隔(VBI)编码的数据的装置，该装置包括：

处理器；

VBI编码器，用于依据由所述处理器提供的VBI格式数据来提供经过VBI编码的数据，其中，所述VBI编码器还包括多种硬件编码的预定义VBI操作模式，并且所述VBI编码器包括：

存储器，用于存储所提供的VBI格式数据并且所述存储器可由所述处理器来写入；以及

至少一个寄存器，用于指定操作模式，其中一个操作模式指定所述VBI编码器依据存储在所述存储器中的VBI格式而不是依据所述硬件编码的预定义VBI操作模式来提供经过VBI编码的数据。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述VBI格式数据至少包括所述经过VBI编码的数据的幅度和VBI频率。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述VBI格式数据还包括开始、结束以及长度数据。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述存储器为L比特宽，所述VBI格式数据大于L比特。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述存储器包括：

第一FIFO(先进先出)缓冲器，其用于为VBI编码提供数据；以及

第二FIFO缓冲器，其用于提供所述VBI格式数据。

6.如权利要求1所述的装置，还包括：

电路，其用于将所述经过VBI编码的数据与视频信号相组合以便提供输出视频信号。

7.一种用于提供经过垂直消隐间隔(VBI)编码的数据的方法，该方法包括：

确定操作模式；

在两个VBI格式数据源之间进行选择以作为所确定的操作模式的函数，其中，一个VBI格式数据源是可写存储器，另一个VBI格式数据源是不可写的；

从所选择的源中取出VBI格式数据；以及

依据所取出的VBI格式数据来对数据进行编码，以提供经过VBI编码的数据。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述VBI格式数据至少包括所述经过VBI编码的数据的幅度和VBI频率。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述VBI格式数据还包括开始、结束以及长度数据。

10.如权利要求7所述的方法，其中，所述可写存储器为先进先出(FIFO)缓冲器。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述确定步骤还包括：

从用于指定操作模式的至少一个寄存器中读取数据。

12.如权利要求7所述的方法，还包括：

将所述经过VBI编码的数据与视频信号相组合以便提供输出视频信号。

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