CN101577806A - 一种视频终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频终端，尤其是一种高清会议电视终端，该终端包括：解码模块和视频输入输出切换模块，所述视频输入输出切换模块，包括：格式转换单元，用于从所述解码模块输出的第一格式视频数据提取同步信息，用提取到的同步信息控制将所述第一格式视频数据的有效视频数据写入缓存单元，生成第二格式视频数据的消隐数据和同步信息，并将缓存的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据；缓存单元，用于存储所述解码模块输出的第一格式视频数据的有效视频数据。采用本发明，可通过对现有视频终端，尤其是高清会议电视终端进行改造，使其支持1080P50或1080P60格式视频数据的输出，从而提高视频输出质量。

Description

一种视频终端

技术领域

本发明涉及多媒体通信领域中的视频处理技术，尤其涉及一种视频终端。

背景技术

目前，高清会议电视终端的组成可如图1所示，主要包括网络通讯模块101、主控处理器102、编码模块103、解码模块104、辅助模块105、视频输入输出切换模块106、模数转换器107、数模转换器108和HDMI(高清晰度多媒体接口)模块109。其中，视频输入输出切换模块106可由FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)实现。

该高清会议电视终端通过网络接收到视频数据后进行显示输出的过程为：网络通讯模块101接收远端会议电视终端传送过来的网络数据包，经过拆包后将压缩视频数据送给主控处理器102，主控处理器102通过与解码模块104的共享总线将压缩视频数据传给解码模块104，解码模块104解压缩视频数据之后，得到原始RAW格式的数据，之后通过解码模块104的VP口(视频端口，)封装成标准BT.1120格式的视频数据，并送给视频输入输出切换模块106，视频输入输出切换模块106根据系统设置将视频数据切换到数模转换器108进行模拟输出，或者送到HDMI模块109进行数字输出。

根据高清电视的国际标准，高清电视的制式有两种，一种是水平扫描线为720的制式，由国际标准SMPTE296M推荐；一种是水平扫描线为1080的制式，由SMPMTE274M和ITU-R BT.709推荐；根据帧频的不同，两种制式又可以分为很多种不同的图像采样系统，如720P30、720P50、720P60、1080i50、1080i60、1080P50、1080P60等，其中“i”表示隔行扫描，“P”表示逐行扫描。这些不同的采样系统除了1080P50、1080P60两种系统使用148.5MHz的采样时钟(也称像素时钟，以下同)外，其他的都使用74.25MHz的采样时钟。

当前的高清会议电视终端主要支持的视频输出格式为720P50、720P60、1080i50、1080i60，还没有支持1080P50和1080P60格式输出的。首先是因为1080P50/60格式视频的编解码需要耗费更多系统能力，现有的编解码芯片不能满足要求。其次，就是因为1080P50/60两种采样系统的像素时钟为其他高清格式像素时钟的2倍，达到148.5MHz。现在普遍使用的解码DSP(数字信号处理器)的VP口输出能力都不能满足这么高的要求，因此不能够输出1080P50/60格式的视频。

而随着全高清“Full HD(全高清)”概念在显示器领域的普及，消费者对会议电视视频输出格式的要求也越来越高。为了能够支持1080P50/60格式输出，必须替换原来使用的编解码平台，换用性能更高的视频处理器，以提高编解码的能力，同时处理器的视频输出口(VP口)也必须有足够的能力才能够输出1080P50/60格式视频数据。这无疑大大增加了产品的成本，而且换用新的平台，也增加了产品的开发难度，拖延产品上市时间。

因此，如何在高清会议电视终端现有处理器平台基础上，采用适当技术改造，使得现有高清会议电视支持1080P50/60输出格式，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种视频终端，以解决现有高清会议电视终端因解码模块输出能力有限导致无法支持更高质量视频数据输出的问题。

本发明实施例提供的视频终端，包括：解码模块和视频输入输出切换模块，所述视频输入输出切换模块，包括：

格式转换单元，用于从所述解码模块输出的第一格式视频数据提取同步信息，用提取到的同步信息控制将所述第一格式视频数据的有效视频数据写入缓存单元，生成第二格式视频数据的消隐数据和同步信息，并将缓存的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据；

缓存单元，用于存储所述解码模块输出的第一格式视频数据的有效视频数据。

上述视频终端中，所述解码模块输出的第一格式视频数据为像素时钟介于该解码模块最大输出能力与第二格式视频数据的有效带宽之间的1080P50格式视频数据，所述格式转换单元输出的第二格式视频数据为像素时钟为148.5MHz的1080P50格式视频数据。

较佳地，所述格式转换单元进一步用于，根据从所述第一格式视频数据提取到的同步信息，读取所述缓存单元缓存的有效视频数据；所述格式转换单元输出第二格式视频数据，具体为：将读取到的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据。

本发明的上述实施例，通过在现有视频终端的视频输入输出切换模块增加格式转换单元，由该单元将视频终端的解码模块输出的第一格式视频有效数据进行缓存，生成第二格式数据的消隐数据和同步信息，并在数据输出时将缓存的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据，从而使该视频终端能够支持第二格式视频数据的输出。由于现有视频终端的解码模块的输出能力有限，通过将解码模块输出的视频数据中的有效视频数据进行缓存，可以仅缓存解码模块输出的视频数据中的有效视频数据，而不保存其中的消隐数据，在格式转换单元输出视频数据时，利用该单元生成的消隐数据和同步信息将第二格式视频数据所需的消隐数据补充完整，这样，在现有解码模块输出能力的情况下，输出像素时钟比现有解码模块输出能力更高的视频数据，进而可提高视频终端的视频输出质量。通常，现有高清会议电视终端的解码模块的最大输出能力为110MHz，而1080P50格式视频数据的有效带宽为103.68MHz，因此，可采用本发明实施例提供的技术方案，通过解码模块输出像素时钟介于该解码模块最大输出能力与1080P50格式视频数据的有效带宽之间的1080P50格式视频数据，再由格式转换单元采用缓存有效视频数据以及补全消隐数据的方式解决视频数据跨时钟域的问题，输出像素时钟为148.5MHz的1080P50格式视频数据，从而使现有高清会议电视终端能够支持1080P50格式视频数据输出，从而提高视频输出质量。

附图说明

图1为现有高清视频会议终端组成示意框图；

图2为本发明实施例提供的高清会议电视终端的结构示意图；

图3为图2中的格式转换单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的数据格式转换示意图。

具体实施方式

本发明实施例针对现有高清会议电视终端不支持1080P50视频输出格式的问题，通过在现有高清会议电视终端中增加视频数据格式转换功能，从而使其能够支持1080P50视频输出格式，以提高视频质量，满足用户对会议电视全高清的需求。本发明实施例简单易行，不用更换会议电视的处理器平台、重新开发产品，从而降低了产品的开发成本。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

参见图2，为本发明实施例提供的高清会议电视终端的结构示意图。如图所示，该高清会议电视终端主要是在图1所示的高清会议电视终端中的视频输入输出切换逻辑电路模块中增加格式转换单元实现的。图2所示的高清会议电视终端主要包括：网络通讯模块201、主控处理器202、编码模块203、解码模块204、视频输入输出切换模块206、模数转换器207、数模转换器208，还可包括辅助模块205和HDMI模块209。其中，视频输入输出切换模块206中设置有转换单元210。

其中，视频输入输出切换模块206可使用FPGA芯片EP1S20F780C7实现。解码模块204可包括多媒体处理器(如TMS320C6455芯片)和GUI(图形用户接口)处理器(如TM320DM642芯片)，多媒体处理器对输入到解码模块204的视频数据进行解压缩后，通过GUI处理器的VP口输出。

采用图2所示的高清会议视频终端从网络接收数据并输出标准的1080P50格式的视频数据进行显示的过程，可以是：

网络通讯模块201接收远端会议电视终端或其他设备通过网络传送过来的视频数据包，经过拆包后将压缩视频数据送给主控处理器202，主控处理器202通过与解码模块204的共享总线将压缩视频数据传给解码模块204，解码模块204解压缩视频数据之后通过该模块的VP口传输给视频输入输出切换模块206，视频输入输出切换模块206中的格式转换单元210将接收到的视频数据(即非标准的1080P50格式的视频数据)转换为标准1080P50格式的视频数据，然后根据系统设置将视频数据切换到数模转换器208进行模拟输出，或者切换到HDMI模块209进行数字输出，从而使该高清会议视频终端显示输出标准的1080P50格式的视频数据。

图2所示的高清会议电视终端实现1080P50格式视频数据输出的原理是：

SMPTE274M规范中规定的1080P50格式的视频数据要求的视频带宽(或称像素时钟)是148.5MHz，其有效视频带宽是103.68MHz，现有高清会议电视终端中的编解码模块VP口的最大输出能力通常为110MHz(如TM320DM642芯片)。可以看出，现有高清会议电视终端中的解码模块中的VP口无法满足标准1080P50视频制式的输出，因此，需要借助辅助的视频数据格式转换处理，即通过缓存视频数据的方式来解决视频输入输出切换模块206的输入视频数据与输出视频数据的跨像素时钟域的问题，从而来实现1080P50视频制式的标准输出。

根据以上分析，本实施例通过在视频输入输出切换模块206中加入格式转换单元210，实现视频数据缓存以及实现标准1080P50格式输出。格式转换单元210将输入到视频输入输出切换模块206中的视频数据(即解码模块204的VP口输出的数据)中的有效数据进行缓存，然后根据标准的1080P50格式视频数据的要求生成消隐数据，再以1080P50规范要求的148.5MHz像素时钟将缓存的有效视频数据和生成的消隐数据输出为标准1080P50格式的视频数据。缓存视频数据的目的是为了解决输入输出跨时钟域的问题，这是由于输入到视频输入输出切换模块206的视频像素时钟与1080P50规范要求的视频像素时钟不同(前者小于后者)，因此会产生跨时钟域问题，而采用缓存视频数据的方式可以解决跨时钟域问题。

格式转换模块210进行视频数据格式转换的过程，可以包括：

格式转换模块210首先从输入到视频输入输出切换模块206的视频数据中提取同步信息，然后根据提取出的同步信息，将输入的视频数据中每一行的有效视频数据写入视频输入输出切换模块206内部的FIFO(First In First Out)单元(即缓存单元，以下同)进行缓存，再根据标准1080P50格式的时序控制逻辑从FIFO中读出缓存的有效视频数据，并产生消隐数据，最后将从FIFO读出的有效视频数据和产生的消隐数据输出为标准的1080P50视频数据。为了降低噪声、提高转换后的视频图像质量，还可以对读出的有效视频数据进行滤波处理后，再将滤波后的有效视频数据和消隐数据输出为标准的1080P50视频数据，或者将输出的标准1080P50格式视频数据进行滤波处理。

相应地，格式转换单元210的结构以及与视频输入输出切换模块206内部相关单元的连接关系可如图3所示。

图3中的FIFO单元211是视频输入输出切换模块206的缓存单元。格式转换单元210主要包括：同步信息提取子单元2101、写入时序控制子单元2102、输出时序控制子单元2103和输出子单元2104。格式转换单元210进行视频数据格式转换的过程为：

视频输入输出切换模块206接收解码模块204的VP口输出的视频数据后，格式转换模块210的同步信息提取子单元2101从该视频数据中提取出帧同步和行同步信息，并将提取出的同步信息发送给写入时序控制子单元2102和输出时序控制子单元2103。同步信息提取子单元2101采用的同步信息提取方式可以是滑窗检测方式；

写入时序控制子单元2102根据该同步信息以及规定的写入时序逻辑，将输入的视频数据每行的有效数据写入FIFO单元211，从而在FIFO单元211中缓存视频数据每行的有效数据；其中，写入时序逻辑可以是：在读取到输入的视频数据的行同步信息时，将该行的有效视频数据写入FIFO单元211

输出时序控制子单元2103根据标准1080P50格式要求生成输出时序逻辑，并根据该输出时序逻辑从FIFO单元211读取缓存的有效视频数据，并将读取出的有效视频数据输出给输出子单元2104。输出时序控制子单元2103还生成标准1080P50格式视频数据的同步信息和消隐数据，并传输给输出子单元2104；

输出子单元2104将接收到的有效视频数据以及标准1080P50格式视频数据的同步信息和消隐数据，输出为标准1080P50格式的视频数据。

较佳地，输出子单元2104还可以进一步对接收到的有效视频数据进行滤波处理，以消除或降低噪声、提高视频数据的显示质量，然后再将滤波处理后有效视频数据以及标准1080P50格式视频数据的同步信息和消隐数据输出为标准1080P50格式的视频数据；或者，输出子单元2104还可以在输出标准1080P50格式的视频数据之前先对其进行滤波处理；或者，将上述两个环节的滤波处理结合使用。上述滤波处理过程可通过在输出子单元2104中加入FIR(FiniteImpulse Response，有限冲激响应)滤波电路实现。

本实施例中，为了能够节省格式转换过程中所需的处理资源、简化逻辑处理过程，本发明实施例中，可在通过解码模块204的VP口输出视频数据之前，对要输出的视频数据进行处理，以充分利用VP口的输出能力。可以采用改变输出视频标准格式的办法，如，削减一些视频数据中一定数量的消隐数据，从而将解码模块204解码得到的1080i50格式的视频数据转换为视频带宽不低于103.68MHz且不高于VP接口输出能力(如110MHz视频带宽)的1080P50格式的视频数据(即非标准1080P50格式视频数据)后从VP口输出，例如，可通过解码模块204将解码后得到的1080i50格式数据通过拷贝一帧，同时削减一帧视频数据中一定数量的消隐数据的方式转换为非标准的1080P50格式，然后，通过VP口将处理后的视频数据传输给视频输入输出切换模块206中的格式转换模块210，由格式转换模块210将VP口削减的消隐数据补全，并采用148.5MHz像素时钟输出给数模转换模块208或HDMI模块209进行输出显示，从而将视频带宽低于148.5MHz的非标准1080P50格式视频数据转换为视频带宽为148.5MHz的1080P50格式视频数据(即标准1080P50格式视频数据)。由于1080P50格式有效视频带宽是103.68MHz，与VP口110MHz的最大输出能力还有一定裕量，因此，可以在每一行中保留一定的消隐数据，这样可以让VP口输出不满足SMPTE274M规范要求的1080P50视频数据。

以由TMS320DM642芯片实现的VP口为例，可使该芯片输出如图3中A格式的数据(A帧)作为格式转换单元210的输入数据，格式转换单元210输出标准的1080P50格式的数据，即B格式的数据(B帧)。可以看出，VP口输出的A帧的消隐行数与B帧的消隐行数相同(都是45行)，而每行的消隐像素是16个(少于B帧每行的消隐像素数，B帧每行的消隐像素数为720个)，这16个消隐像素携带有内嵌同步信息SAV(Start of Active Video)和EAV(Endof Active Video)，帧格式是1936*1125。这样每一行的消隐数据比标准1080P50格式少，但是一帧中总的行数相同(尤其是有效视频数据的行数相同)，从而保证在格式转换单元210的输入和输出两边每一行的时间相同，这样易于进行同步处理，而且需要缓存的数据量也小，对于内部RAM的需求也是较低的。

在将A帧转换为B帧输出过程中，A帧的输入视频像素时钟为108.9MHz，B帧的输出视频像素时钟为148.5MHz，因此就产生跨时钟域的问题。本实施例中采用同步FIFO缓存机制不仅可以缓存视频数据，还可以解决跨时钟域的问题。格式转换单元210将A帧转换为B帧(即标准1080P50格式视频数据)的过程为：

A帧数据流输入格式转换单元210后，首先通过同步信息提取子单元2101进行同步信息提取，提取出A帧视频流中的帧同步和行同步信息，并根据该同步信息来控制将每一行的有效视频数据写入FIFO单元211。该过程中，当写入时序控制子单元2102检测到输入的帧同步头之后，从第一行有效数据开始将有效视频数据写入FIFO单元211，消隐数据和同步信息SAV和EAV均不进入FIFO单元211；当写入时序控制子单元2102检测到输入每一行的行同步信息后，还可进一步将FIFO单元211清零(即删除之前写入的数据)，该操作可由删除子单元(未在图中示出)执行，这样可保证每一行有效数据写入之前，FIFO单元211都是清空的，以防止上一行没有读完的数据影响下一行的数据，这样可以消除由于时钟漂移产生的累计误差；

输出时序控制子单元2103可生成B帧(即标准1080P50格式视频数据)的输出时序，输出时序控制子单元2103在根据该输出时序从FIFO单元211输出视频数据的过程中，可进一步根据同步信息提取子单元2101提取出的同步信息对输出过程进行同步控制。可使用列计数器进行同步控制。由于B帧的前41行和后4行为消隐数据行，其余数据行为有效视频数据行，则输出时序控制子单元2103首先输出消隐数据作为B帧的第1-41行数据，当消隐数据输出完后，由列计数器控制从FIFO单元211读取有效视频数据并输出。当一行输出完后，将列计数器清零，等待新一行的同步信息。如此往复，直到有效行数全部结束，到达B帧的第42行消隐行，这时写入时序控制子单元2102不再向FIFO单元211写入缓存数据了，输出时序控制子单元2103输出消隐数据作为B帧的第42-45行。等整个一帧数据输出完后，输出时序控制子单元2103复位，再次从帧首开始输出数据。上述过程中，输出时序控制子单元2103输出的消隐数据和同步信息是该单元根据SMPTE274M规范中规定的1080P50格式要求生成的；

输出子单元2104根据SMPTE274M规范中规定的1080P50格式要求，将输出时序控制子单元2103输出的消隐数据和同步信息以及有效视频数据输出为如图所示的B帧结构的视频数据。该过程中，输出子单元2104用接收到的消隐数据和同步信息将每行数据的消隐数据补全为720个像素。

较佳地，输出时序控制子单元2103在根据输出时序从FIFO单元211输出视频数据的过程中，可进一步根据同步信息提取子单元2101提取出的同步信息对输出过程进行同步控制。较佳地，每一行数据的输出过程都要进行同步控制，这样可以消除累计误差。由于同步控制信号也跨时钟域，因此需要根据标准1080P50格式的输出时钟域对输入视频数据的同步信息重采样，才能作为进行输出控制的控制信号，来控制列计数器开始计数。列计数器的清零也要根据输入视频数据的同步信息，而不是根据计数器本身计满为止。这样，如果由于时钟漂移等误差导致第N行有效视频数据的输入过程已经结束，而列计数器计数还没有结束，则第N+1(表示第N行的下一行)行输入的视频数据的行同步信息也会将列计数器强制清零，从而使输出时序控制子单元2103不再读取和输出第N行数据(少输出几个有效像素不会影响显示效果或对显示效果的影响较小)；如果列计数器在第M行有效数据输入结束之前就已经计数结束，并输出完成了该行的有效视频数据，则输出时序控制子单元2103就会停止下来等待输入的第M+1(表示第M行的下一行)行视频数据的行同步信息，并在等到该行同步信息后启动列计数器重新计数。

需要说明的是，以上实施例是以现有高清会议电视终端解码模块的最大输出能力为110MHz为前提描述的，在这种情况下，由于标准1080P60格式的有效视频带宽为124.42MHz，高于解码模块的最大输出能力110MHz，因而不能支持标准1080P60格式数据的输出。但不排除现有高清会议电视终端解码模块的最大输出能力大于124.42MHz的情况，在这种情况下，采用与上述实施例类似的方式，可以通过对该高清会议电视终端的改造，输出标准1080P60格式的视频数据进行显示。

还需要说明的是，以上实施例是以高清会议电视终端为例进行描述的，如果其他有类似结构的视频终端也有类似高质量视频输出的需要时，则也可以采用与此类似的方式，通过对现有视频终端的改造来实现高质量视频输出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种视频终端，包括：解码模块和视频输入输出切换模块，其特征在于，所述视频输入输出切换模块，包括：

格式转换单元，用于从所述解码模块输出的第一格式视频数据提取同步信息，用提取到的同步信息控制将所述第一格式视频数据的有效视频数据写入缓存单元，生成第二格式视频数据的消隐数据和同步信息，并将缓存的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据；

缓存单元，用于存储所述解码模块输出的第一格式视频数据的有效视频数据。

2、如权利要求1所述的视频终端，其特征在于，所述格式转换单元进一步用于，根据从所述第一格式视频数据提取到的同步信息，读取所述缓存单元缓存的有效视频数据；

所述格式转换单元输出第二格式视频数据，具体为：将读取到的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据。

3、如权利要求2所述的视频终端，其特征在于，所述格式转换单元，包括：

同步信息提取子单元，用于从所述第一格式视频数据中提取帧和行同步信息；

写入时序控制子单元，用于根据提取出的帧和行同步信息，将所述第一格式视频数据相应行的有效视频数据写入所述缓存单元；

输出时序控制子单元，用于根据提取出的行同步信息，从所述缓存单元读取相应行的有效视频数据，以及生成第二格式视频数据的消隐数据和同步信息，并将读取到的有效视频数据以及生成的消隐数据和同步信息进行输出；

输出子单元，用于将所述输出时序控制子单元输出的有效视频数据以及消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据。

4、如权利要求3所述的视频终端，其特征在于，所述写入时序控制子单元在所述同步信息提取子单元提取到一行的行同步信息时，将该行的有效视频数据写入所述缓存单元；

所述输出时序控制子单元在所述同步信息提取子单元提取到一行的行同步信息后，从所述缓存单元读取该行的有效视频数据以及输出读取到的有效视频数据。

5、如权利要求4所述的视频终端，其特征在于，所述格式转换单元还包括：

删除子单元，用于在所述同步信息提取子单元提取到一行的行同步信息时，删除所述缓存单元中当前存储的有效视频数据；

所述写入时序控制子单元进一步用于，在所述删除子单元删除当前存储的有效视频数据后，写入与提取到的行同步信息对应的行的有效视频数据。

6、如权利要求4所述的视频终端，其特征在于，所述输出时序控制子单元在所述同步信息提取子单元提取到一行的行同步信息而欲读取该行的有效视频数据时，如果所述输出时序控制子单元还没有完成该行的前一行有效视频数据的读取操作，则首先结束前一行有效视频数据的读取操作并输出读取到的有效视频数据，再开始读取与提取到的行同步信息对应的行的有效视频数据。

7、如权利要求4所述的视频终端，其特征在于，所述输出时序控制子单元在已经完成一行有效视频数据的读取和输出操作后，若所述同步信息提取子单元还未提取到下一行的行同步信息，则所述输出时序控制子单元等到所述同步信息提取子单元提取到下一行的行同步信息后，再开始读取所述缓存单元中存储的相应行的有效视频数据。

8、如权利要求3所述的视频终端，其特征在于，所述输出子单元进一步用于，对接收到的有效视频数据进行滤波处理，然后将滤波处理后的有效视频数据以及所述消隐数据和同步信息输出为第二格式视频数据；或者，对输出得到的所述第二格式视频数据进行滤波处理。

9、如权利要求1-8任一项所述的视频终端，其特征在于，所述解码模块进一步用于，将解码得到的原始视频数据转换第一格式视频数据，所述第一格式视频数据的有效视频数据的总行数与所述第二格式视频数据的有效视频数据总行数相同，所述第一格式视频数据中每行不包含消隐数据或包含的消隐数据少于所述第二格式视频数据中每行的消隐数据。

10、如权利要求9所述的视频终端，其特征在于，所述解码模块输出的第一格式视频数据为像素时钟介于该解码模块最大输出能力与第二格式视频数据的有效带宽之间的1080P50格式视频数据，所述格式转换单元输出的第二格式视频数据为像素时钟为148.5MHz的1080P50格式视频数据。

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