CN101742315A - 全高清3d视频信号转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于处理、传输数据量大的高清视频信号、以获得图像立体感强且高清的全高清3D信号转换系统，有可编程逻辑控制器，与可编程逻辑控制器的输入端相接有接收电路，与可编程逻辑控制器的输出端相接有发送电路A、发送电路B，与可编程逻辑控制器还相接有存储器E及存储器F；所述可编程逻辑控制器内设有依次相接的输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路、存储控制器、左右分离电路及输出发送模块A、输出发送模块B；所述可编程逻辑控制器内还设有系统控制器，所述存储控制器、系统控制器均与输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路及左右分离电路相接。

Description

全高清3D视频信号转换系统

技术领域：

本发明涉及一种信号转换系统，尤其是一种用于处理、传输数据量大的高清视频信号、以获得图像立体感强且高清的全高清3D信号转换系统。

背景技术：

3D(三维)技术是用标准的编码格式制作并存储对应两眼的视频信号，放映时通过播放装置将音视频信号通过高清晰多媒体接口(HDMI)输出，经信号接收控制器对所提取的YUV信号(或RGB信号)、同步信号头、控制信号等有用信号进行解码、输出，经过视频数据分离系统产生两路适应左右眼的视频信号，分别经左、右信号发送控制器传输、处理并由上、下投影仪投射到3D图像屏幕上，通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面，利用了人眼的视差原理从而产生立体的视觉效果。在标清立体技术的条件下，通常是采用MPEG2正常的标准编码格式，可制作并存储640行*480列对应两眼的视频信号，因数据量小，以至于所产生的3D图像立体感不强且不清晰。H.264是新一代的标准编码格式，有更高的压缩比、更好的信道适应性、为高清立体视频编码提供了一个良好的平台。但是，因高清视频数据量大，现有3D影院的播放系统与之并不相适应，常会出现数据延迟等现象，以至于不能够正常播放。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种用于处理、传输数据量大的高清视频信号、以获得图像立体感强且高清的全高清3D视频信号转换系统。

本发明的技术解决方案是：一种全高清3D视频信号转换系统，设有可编程逻辑控制器，与可编程逻辑控制器的输入端相接有接收电路，与可编程逻辑控制器的输出端相接有发送电路A、发送电路B，与可编程逻辑控制器还相接有存储器E及存储器F；所述可编程逻辑控制器内设有依次相接的输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路、存储控制器、左右分离电路及输出发送模块A、输出发送模块B；所述可编程逻辑控制器内还设有系统控制器，所述存储控制器、系统控制器均与输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路及左右分离电路相接。

所述接收电路设有差分信号发生器A、B、C，差分信号发生器A通过编码器A、差分信号发生器B通过编码器B、差分信号发生器C通过编码器C分别与数据恢复合同步模块相接，数据恢复合同步模块的输出与差分信号解码器相接。

所述发送电路A、B均设有36位数据输入接收器，36位数据输入接收器通过数据格式处理器分别与编码器A、编码器B及编码器C相接，编码器A通过串行器A与差分信号发生器A相接，编码器B通过串行器B与差分信号发生器B相接，编码器C通过串行器C与差分信号发生器C相接。

所述色彩空间转换电路设有行移位寄存器，行移位寄存器的输出分别与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端相接，行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端一一对应相接，行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出端与行加法器相接，行加法器的输出与列移位寄存器相接，列移位寄存器的输出分别与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端相接，列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端一一对应相接，列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出端与列加法器相接。

所述的行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1及列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的电路构成是设有数据矩阵转换电路，数据矩阵转换电路的输出依次通过反离散余弦变换器、运动补偿控制器、差分数据处理器、余弦系数运算器与余弦系数存储器相接；设有主控制器，主控制器分别控制数据矩阵转换电路和余弦系数存储器；运动补偿控制器一路直接与余弦系数运算器相接，另一路通过YUV分量地址产生器与余弦系数运算器相接。

所述视频缓冲电路设有数据接口电路，数据接口电路的输出与视频信号位转换处理器相接，视频信号位转换处理器的输出依次与输入缓冲器、输出缓冲驱动器相接。

所述左右分离电路设有输入接口处理模块，输入接口处理模块的输出通过视频信号读取控制器、同步信号提取控制模块与数据分离模块相接，数据分离模块的输出再分别与数据切换开关模块A、B相接，数据切换开关模块A、B的输出与视频帧合成模块相接。

本发明的色彩转换电路、视频缓冲电路、存储控制器、系统控制器及左右分离电路均由可编程序控制器完成，所设置的接收电路可将接收到的最小差分信号转化为包含行步信号、场同步信号、常规目的控制信号和视频信号的3组12位数据流；所设置的色彩空间转换电路是用硬件逻辑实现YUV-RGB的色彩空间变换，可保证转换的实时性，使全高清3D的立体效果更逼真、更完美；所设置的视频缓冲电路协调两片存储器完成对视频信号的实时读写控制，即采用乒乓操作达到缓冲存储器的目的，具有制板及布线容易、结构简单、占用空间小等优点；所设置的左右分离电路采用了以左右视频帧分别插入的方式，使所显示图像的视频信息量提高2倍，提高了输出显示的刷新率，图像立体感强且高度清晰，增强了逼真的、身临其境的立体效果；所设置的发送电路是将视频左右分离电路所产生的两路左右两帧视频信号和同步、时钟、控制等信号分别进行合成和编码，最终得到符合HDMI标准要求的小振幅差分信号进行传输；本发明适用于对H.264标准编码格式编制的数量大的3D视频的传输、处理，避免产生数据延迟现象，以获得图像立体感强且高清的播放效果。

附图说明：

图1是本发明实施例的电路原理框图。

图2是本发明实施例中接收电路的原理框图。

图3、4是本发明实施例中色彩空间转换电路的原理框图。

图5是本发明实施例中视频缓冲电路的原理框图。

图6是本发明实施例中左右分离电路的原理框图。

图7是本发明实施例中发送电路的原理框图。

具体实施方式：

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：设有可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器内设有依次相接的输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路、存储控制器、左右分离电路及输出发送模块A、输出发送模块B；所述可编程逻辑控制器内还设有系统控制器，所述存储控制器、系统控制器均与输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路及左右分离电路相接，与可编程逻辑控制器的输入接收模块相接有接收电路，与可编程逻辑控制器的输出发送模块相接有发送电路A、发送电路B，与可编程逻辑控制器中的存储控制器相接有存储器E及存储器F。

所述接收电路如图2所示：设有差分信号发生器A、B、C，差分信号发生器A通过编码器A、差分信号发生器B通过编码器B、差分信号发生器C通过编码器C分别与数据恢复合同步模块相接，数据恢复合同步模块的输出与差分信号解码器相接。

所述发送电路A、B均如图7所示：设有36位数据输入接收器，36位数据输入接收器通过数据格式处理器分别与编码器A、编码器B及编码器C相接，编码器A通过串行器A与差分信号发生器A相接，编码器B通过串行器B与差分信号发生器B相接，编码器C通过串行器C与差分信号发生器C相接。

所述色彩空间转换电路如图3、4所示：设有行移位寄存器，行移位寄存器的输出分别与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端相接，行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端一一对应相接，行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出端与行加法器相接，行加法器的输出与列移位寄存器相接，列移位寄存器的输出分别与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端相接，列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端一一对应相接，列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出端与列加法器相接。

所述的行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1及列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的电路构成是设有数据矩阵转换电路，数据矩阵转换电路的输出依次通过反离散余弦变换器、运动补偿控制器、差分数据处理器、余弦系数运算器与余弦系数存储器相接；设有主控制器，主控制器分别控制数据矩阵转换电路和余弦系数存储器；运动补偿控制器一路直接与余弦系数运算器相接，另一路通过YUV分量地址产生器与余弦系数运算器相接。

所述视频缓冲电路如图5所示：设有数据接口电路，数据接口电路的输出与视频信号位转换处理器相接，视频信号位转换处理器的输出依次与输入缓冲器、输出缓冲驱动器相接。

所述左右分离电路如图6所示：设有输入接口处理模块，输入接口处理模块的输出通过视频信号读取控制器、同步信号提取控制模块与数据分离模块相接，数据分离模块的输出再分别与数据切换开关模块A、B相接，数据切换开关模块A、B的输出与视频帧合成模块相接。

工作原理：

本发明所设置的接收电路将接收到的三路信号通过差分信号发生器、编码器、数据恢复和同步模块转化为包含行步信号、场同步信号、常规目的控制信号和视频信号的3组数据流，流入差分信号解码器中，通过解码实现3组视频数据流和行步信号、场同步信号、常规目的控制信号的输出。

可编程序控制器中的输入接收模块将接收前面接收电路所输出的信号，并传输至色彩空间转换电路，色彩空间转换电路中的YUV数据经过行移位寄存器移位后分成8路，通过8个行乘法器与8个行余弦系数发生器所输出的系数相乘，所得8个乘积再通过行加法器相加；行加法器所得之和经过列移位寄存器移位后分成8路，通过8个列乘法器与8个列余弦系数发生器输出的系数相乘，所得8个乘积再通过列加法器相加，列加法器的输出信号即RGB信号。

每个行余弦系数产生器及列余弦系数产生器是分别对YUV数据的行、列进行处理。YUV的每行或每列数据通过数据矩阵转换电路、反离散余弦变换器、运动补偿控制器、差分数据处理器及余弦系数运算器进行运算，将运算结果存入余弦系数存储器，根据YUV分量地址输出不同的余弦系数。在运算过程中，与同步信号相接的主控制器向数据矩阵转换电路发送数据输入转换控制信号，向余弦系数存储器发送输出控制信号；运动补偿控制器向余弦系数运算器发送运算信号；运动补偿控制器将数据缓存地址送至YUV分量地址产生器，所产生的运算结果写地址发送至余弦系数运算器。

经过色彩空间转换电路的视频信号再经过视频缓冲电路处理，视频信号流由数据接口电路输入，然后由视频信号位转移处理器对数据进行接收帧同步、行同步、使能等同步信号并产生合适的延时等一系列处理，得到符合视频同步显示要求的数据时序，送入输入缓冲器(FIFO)、再通过输出缓冲驱动器并由存储控制器将数据流给存储器A、B存储，等待指令，从而将数据输出。

经过存储控制器的视频数由输入接口处理模块处理存入储存器，通过视频信号读取控制器、同步信号提取控制模块将数据使能、行同步信号、场同步信号和视频数据输送至数据分离模块进行处理，将数据分成奇场和偶场或者奇行和偶行，再通过数据切换开关模块得到所需要的左场和右场或者左行和右行，最后通过视频帧合成模块混合处理，得到最终所需要的左帧和右帧视频信号。

发送电路A、B将接收到的左帧或右帧含36Bit视频数据流和使能、同步等信号通过数据格式处理器转化为3路含时钟信号、数据、数据使能信号、行同步、场同步、控制使能的数据信号，再将这3路信号编码加密，经过串行器和差分信号发生器处理，将3路小振幅差分信号转送出去，分别传输给3路的R、G、B信号和控制数据，控制数据分别为HSYNC(行同步)、VSYNC(场同步)、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。在每个控制周期最后的阶段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3组成的文件头，说明下一个周期是视频数据传输期还是岛屿数据传输期。

Claims (7)

1.一种全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：设有可编程逻辑控制器，与可编程逻辑控制器的输入端相接有接收电路，与可编程逻辑控制器的输出端相接有发送电路A、发送电路B，与可编程逻辑控制器还相接有存储器E及存储器F；所述可编程逻辑控制器内设有依次相接的输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路、存储控制器、左右分离电路及输出发送模块A、输出发送模块B；所述可编程逻辑控制器内还设有系统控制器，所述存储控制器、系统控制器均与输入接收模块、色彩空间转换电路、视频缓冲电路及左右分离电路相接。

2.根据权利要求1所述的全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：所述接收电路设有差分信号发生器A、B、C，差分信号发生器A通过编码器A、差分信号发生器B通过编码器B、差分信号发生器C通过编码器C分别与数据恢复合同步模块相接，数据恢复合同步模块的输出与差分信号解码器相接。

3.根据权利要求2所述的全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：所述发送电路A、B均设有36位数据输入接收器，36位数据输入接收器通过数据格式处理器分别与编码器A、编码器B及编码器C相接，编码器A通过串行器A与差分信号发生器A相接，编码器B通过串行器B与差分信号发生器B相接，编码器C通过串行器C与差分信号发生器C相接。

4.根据权利要求2所述的全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：所述色彩空间转换电路设有行移位寄存器，行移位寄存器的输出分别与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端相接，行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出与行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输入端一一对应相接，行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的输出端与行加法器相接，行加法器的输出与列移位寄存器相接，列移位寄存器的输出分别与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端相接，列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出与列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输入端一一对应相接，列乘法器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的输出端与列加法器相接。

5.根据权利要求4所述的全高清3D视频转换系统，其特征在于：所述的行余弦系数产生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1及列余弦系数产生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的电路构成是设有数据矩阵转换电路，数据矩阵转换电路的输出依次通过反离散余弦变换器、运动补偿控制器、差分数据处理器、余弦系数运算器与余弦系数存储器相接；设有主控制器，主控制器分别控制数据矩阵转换电路和余弦系数存储器；运动补偿控制器一路直接与余弦系数运算器相接，另一路通过YUV分量地址产生器与余弦系数运算器相接。

6.根据权利要求5所述的全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：所述视频缓冲电路设有数据接口电路，数据接口电路的输出与视频信号位转换处理器相接，视频信号位转换处理器的输出依次与输入缓冲器、输出缓冲驱动器相接。

7.根据权利要求5所述的全高清3D视频信号转换系统，其特征在于：所述左右分离电路设有输入接口处理模块，输入接口处理模块的输出通过视频信号读取控制器、同步信号提取控制模块与数据分离模块相接，数据分离模块的输出再分别与数据切换开关模块A、B相接，数据切换开关模块A、B的输出与视频帧合成模块相接。

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