CN101953149A

CN101953149A - 远程视频源的同步锁相同步

Info

Publication number: CN101953149A
Application number: CN2009801058312A
Authority: CN
Inventors: 乔沃德哈里·穆苏纳瑞; 理查德·T·威尔斯
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: EP2272247A1; US20090213267A1; US8102470B2; WO2009105593A1; CN101953149B

Abstract

在一个实施例中，提供了一种用于同步从一个或多个视频源接收的多个视频信号的方法。该方法包括提供一个或多个视频源以及提供包括内部参考振荡器的编解码器。该方法还包括基于内部参考振荡器的参考频率来生成多个水平和垂直同步脉冲，基于多个水平和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲，以及经由通信链路将复合同步脉冲发送到该一个或多个视频源。该方法还包括将复合同步脉冲分离回多个水平和垂直同步脉冲，基于多个水平和垂直同步脉冲中的一个或多个来为该一个或多个视频源生成像素时钟信号，以及基于所生成的时钟信号对该一个或多个视频源进行同步锁相。

Description

远程视频源的同步锁相同步

技术领域

本公开总地涉及视频相机系统。具体而言，本公开涉及多视角环境中的视频相机系统。

背景技术

常常利用多个视频相机来捕捉视频数据以产生立体输出。尤其，常常利用至少两个相机来捕捉视频数据，一个相机用于左帧，另一个用于右帧。在其他实施例中，也可以经由具有两个传感器的立体视频相机来捕捉视频数据，一个传感器用于左眼，另一个用于右眼。在此实施例中，两个传感器都可被配置来捕捉视频，其中左透镜和右透镜之间分开固定或可变量的空间。后期制作设备可用于将来自多个相机或来自单个相机的左帧和右帧或左传感器和右传感器同步到一起，以便创建立体视频。

对视频数据的左帧和右帧或左传感器和右传感器的同步是一种被称为同步锁相(genlock)的技术。同步锁相技术是一种用于将视频源与特定的参考信号同步或者用于将多个视频源同步到一起(例如，与共同的时钟信号同步的一组视频相机)的方法。同步锁相技术的大体目标是在视频源的组合点确立信号在时间上的一致。具体地，参考信号通过将视频源锁相到参考视频信号的参考视频同步数据来为视频源提供参考时钟信号。在此技术的一般应用中，同步锁相可用于使少至两个隔离的视频源同步，以使得两个源都参考共同的时钟信号。然而，同步锁相技术可用于立体或非立体输出。例如，在一个实施例中，同步锁相技术可用于使视频会议的参与者的多个非立体视频相机同步。在另一实施例中，同步锁相技术可用于使用来捕捉和广播体育竞赛的视频镜头的多个立体视频相机同步。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于同步从一个或多个视频源接收的多个视频信号的方法。该方法包括提供一个或多个视频源以及提供包括内部参考振荡器的编解码器。该方法还包括基于内部参考振荡器的参考频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲，基于多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲，以及经由通信链路将复合同步脉冲发送到该一个或多个视频源。该方法还包括将复合同步脉冲分离回多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲，基于多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲中的一个或多个来为该一个或多个视频源生成像素时钟信号，以及基于所生成的时钟信号对该一个或多个视频源进行同步锁相。

在另一实施例中，提供了一种系统，其包括编解码器，该编解码器具有内部参考振荡器和微处理器。内部参考振荡器具有参考频率，并且微处理器被配置为基于内部参考振荡器的频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲。该视频同步系统还包括被配置为基于多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲的开关电路，被配置为从开关电路发送复合同步脉冲，被配置为从开关电路接收复合同步脉冲的至少一个或多个视频源，以及被配置为产生像素时钟信号以对该至少一个或多个视频源进行同步锁相的电子控制系统。

在一个实施例中，提供了一种系统，其包括一个或多个视频源和具有内部参考振荡器的编解码器。内部参考振荡器具有参考频率。该系统还包括用于基于内部参考振荡器的参考频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲的装置，以及用于基于多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲的装置。该系统还包括用于将复合同步脉冲发送到该一个或多个视频源的装置，用于将复合同步脉冲分离回多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲的装置，用于基于多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲中的一个或多个来为该一个或多个视频源生成像素时钟信号的装置，以及用于基于所生成的时钟信号对该一个或多个视频源进行同步锁相的装置。

附图说明

图1示出了编解码器设备的实施例的框图；

图2示出了被配置为耦合到图1的编解码器设备的视频源的框图；

图3示出了图2的视频源中的锁相环电路的框图；并且

图4示出了用于同步来自视频源的多个视频信号的示例性方法。

具体实施方式

图1示出了编解码器100的实施例，编解码器100也被称为压缩-解压缩器或者编码-解码器。在此实施例中，编解码器100被配置为耦合到视频源，例如相机或相机内的多个传感器，用于对被发送到视频源的数字数据流编码，所述数字数据流例如是复合同步(CSYNC)信号。编解码器100可被配置为包括内部参考振荡器102和现场可编程门阵列(FPGA)104。在具体实施例中，内部参考振荡器102位于编解码器100的系统板上。内部参考振荡器102可以以27MHz+/-百万分之二十(20PPM)的频率工作；然而，根据需要也可使用其他适当的频率。编解码器100的FPGA104使用内部参考振荡器102的参考时钟并且生成水平同步脉冲(HSYNC)和垂直同步脉冲(VSYNC)，这些脉冲分别经由HSYNC计数器106和VSYNC计数器108输出。振荡器102优选地对一行中的1至2,200个像素计数，然后经由HSYNC计数器106生成HSYNC信号。VSYNC计数器108通常对一帧中的1，125行计数，然后生成VSYNC信号。

垂直同步是一种带有垂直间隔的垂直显示中的帧变化的同步技术。垂直间隔被认为是一帧的最后一行和下一帧的开头之间的时间差。在许多常见的显示器中，帧缓冲器被设计为匹配一次一行从上到下绘制图像的典型阴极射频管(CRT)特性，其方式是通过以类似的方式将缓冲器中的前一帧的数据替换为下一帧的数据。使用垂直同步的技术是为了防止页面撕裂的现象，其中先前呈现的帧与新呈现的帧重叠，从而两帧的行没有正确地排列。垂直同步旨在通过确定帧缓冲器场的时间以使之与显示器的数据请求一致来最小化或消除这个页面撕裂的问题，因此确保了只有完整的帧被显示在显示屏幕上。

类似地，水平同步是用于在显示屏幕上水平扫描的技术。例如，在视频显示环境中，当显示器应当开始扫描新的一行时，水平同步脉冲被发送。

编解码器100的FPGA 104使用与HSYNC和VSYNC计数器(106、108)的一组存储的逻辑，以便得到复合同步脉冲(CSYNC)。具体地，该逻辑可被配置为数字开关电路，例如异或门(XOR)110。XOR门110对HSYNC和VSYNC信号执行异或运算，以便形成CSYNC信号。CSYNC信号被配置为被从编解码器100通过通信链路114发送到外部视频源200。连接器(112、202)耦合到通信链路114以便将通信链路114接口到编解码器100和视频源200。连接器(112、202)可以是任何能够或者通常用于通过通信链路114发送和接收视频数据的连接器。通信链路114可被配置为传输线缆或者任何其他能够或者通常用于发送和接收视频数据的线缆，例如HDMI线缆或DVI线缆。在一个实施例中，CSYNC脉冲被配置为经由HDMI线缆传输，并且在具体实施例中通过HDMI线缆的未使用的#14管脚传输。在另一实施例中，CSYNC脉冲被配置为经由DVI线缆传输，并且在具体实施例中通过DVI线缆的未使用的#8管脚传输。在又一实施例中，通信链路114是被配置为编解码器100和视频源200之间的无线接口的无线通信链路。

图2示出了视频源200通过通信链路114接收CSYNC脉冲。如上所述，视频源200可包括具有一个或多个传感器的一个或多个相机。具体地，视频源200包括右眼传感器208和左眼传感器210，并且还包括同步分离器204。如图2中所示，CSYNC脉冲被输入到同步分离器204中。同步分离器204被配置为将CSYNC信号分离成分开的HSYNC和VSYNC分量。同步分离器的一个这种实施例是Intersil EL1883。这种同步分离器被配置为提供复合同步(CSYNC)、垂直同步(VSYNC)和水平同步(HSYNC)输出。同步分离器204输出VSYNC信号和HSYNC信号。VSYNC信号为视频源提供帧同步信号，而HSYNC信号为视频源提供行同步信号。VSYNC信号被再分并耦合到视频源200的右眼传感器208和左眼传感器210，并且HSYNC信号也被再分并被从同步分离器耦合到右眼传感器和左眼传感器(208、210)中。HSYNC信号也被输入到用于对右眼传感器和左眼传感器(208、210)进行同步锁相的锁相环中。同步锁相式锁相环206为视频源生成时钟信号并且将该时钟信号馈送到右眼传感器和左眼传感器(208、210)两者。眼传感器的一个这种实施例是Altasense传感器。锁相环206使用HSYNC信号作为参考时钟来为右眼传感器和左眼传感器(208、210)生成像素时钟。在一个实施例中，多个视频源200可以各自耦合到专用的同步分离器204和用于对这多个视频源200进行同步锁相的锁相环206。在另一个实施例中，多个视频源200可以被配置为共享公共的同步分离器204和用于对这多个视频源200进行同步锁相的锁相环206。锁相环的一个这种实施例是ICS 1522。本领域的技术人员将会理解，视频源200被配置为使用所提取的HSYNC信号、VSYNC信号和像素时钟的副本来读取左眼传感器数据和右眼传感器数据。透镜基于从编解码器100的CSYNC信号接收的参考时钟被同步锁相到一起。本领域的技术人员将会理解，同步锁相技术既可用于立体视频源也可用于非立体视频源，如前所述。

在另一实施例中，编解码器100可被配置为与用于多视角应用的多个立体或非立体相机的输入相耦合。在这种实施例中，多个相机可被提供参考CSYNC信号的编解码器100维护成同步锁相。在多相机环境中，编解码器100可被配置为以并行或串行配置与多个相机耦合，以便向多个相机提供CSYNC信号，以使它们可以基于共同的参考时钟来工作。例如，多个相机可经由编解码器100耦合在一起，以便从各种视角捕捉体育竞赛(例如，棒球、足球等等)。在另一实施例中，多个相机可在视频会议设置中被耦合在一起，具有共同的参考信号，以便视频会议参与者与其他会议参与者通信，而不会经历视频通信的延迟。

在图3中，更详细示出了锁相环电路。锁相环电路对输入信号的频率和相位做出响应，其中它可被配置为自动增大或减小控制振荡器的频率，直到它在频率和相位方面都与参考信号相匹配为止。锁相环300生成与参考信号的相位具有固定关系的信号。在此实施例中，所生成的信号是时钟信号并且参考信号是HSYNC信号。如图3中所示，锁相环300包括相位检测器302、滤波器304、压控振荡器306以及反馈路径308。反馈路径308可包括分频器310和计数器312。如图3中所示，两个输入可耦合到相位检测器302。这些输入是参考输入和来自反馈路径的反馈信号。相位检测器302的输出控制着压控振荡器306，使得两个输入之间的相位差保持恒定，使其成为一个负反馈系统。相位检测器302的输出耦合到低通滤波器304的输入。低通滤波器304被配置为使低频信号通过并且使高于预定截止频率的较高频信号的幅度衰减。低通滤波器304的输出耦合到压控振荡器306。压控振荡器306被配置为其振荡频率被电压输入所控制。对于低频压控振荡器，诸如改变电容器的充电速率之类的频率改变方法通常被用于频率改变。压控振荡器306的输出通过分频器310和计数器312被反馈回相位检测器302的输入。锁相环300使用分频器310是为了生成是内部参考频率的倍数的频率。

图4示出了用于同步来自一个或多个视频源的多个视频信号的一般示例性方法。在步骤402，编解码器基于内部参考振荡器的参考频率来生成多个同步脉冲。在步骤404，FPGA或其他处理器向这多个同步脉冲应用存储的逻辑，其中该逻辑被配置为生成复合同步脉冲。在步骤406，编解码器将复合同步脉冲发送到一个或多个视频源。例如，这(一个或多个)视频源可包括与这(一个或多个)视频源相关联的锁相环，该锁相环被配置为生成像素时钟信号，如步骤408中所示。在步骤410，(一个或多个)视频源分析来自左眼传感器和右眼传感器的数据。本领域的技术人员将会理解，这(一个或多个)可被配置为使用所提取的HSYNC信号、VSYNC信号和像素时钟的副本，以便读取左眼传感器数据和右眼传感器数据。在步骤412，基于从编解码器的CSYNC信号接收的参考时钟，将视频源或者视频源的透镜同步锁相到一起。

在一个实施例中，编解码器100或视频源200可耦合到具有帮助控制各种系统功能的输出显示、一个或多个旋钮、按钮、触觉用户输入的用户接口。该用户接口可被配置为显示与视频数据同步的控制相关的数据。在一个示例性实施例中，输出显示可以是触摸屏显示，而在其他示例性实施例中，可以是任何其他显示技术类型(例如，LCD、DLP、等离子、CRT)或配置。旋钮、按钮或触觉用户输入可被配置为控制与视频数据的同步有关的各种功能。

在另一实施例中，编解码器100和视频源200可被配置为经由有线或无线介质来发送和接收复合同步信号，如上所述。在一个示例性实施例中，编解码器100可被配置为经由蓝牙通信协议、IEEE 802.11协议、IEEE 802.16协议、IEEE 802.20协议、移动设备信号、RF信号、红外信号或任何其他适当的无线技术来建立无线通信链路。在另一示例性实施例中，编解码器100可以利用例如HDMI、DVI、USB、光学或其他串行或并行端口技术来建立有线通信链路，或者任何其他适当的有线链路。

编解码器100的组件可包括用于逻辑操作的开关电路的任何适当的布置。逻辑例如通过执行指令以根据输入生成输出，来执行组件的操作。根据具体需要，在适当时，逻辑可包括硬件、软件或嵌入式逻辑组件或者两个或更多个这种组件的组合。诸如处理器之类的某些逻辑可以管理组件的操作。处理器的示例包括一个或多个计算机、一个或多个微处理器、一个或多个应用、其他逻辑或者任何适当技术的组合。

虽然在附图中示出并在以上描述了示例性实施例，但是应理解，这些实施例只是作为示例提供的。因此，本创新并不限于具体实施例，而是扩展到仍落在所附权利要求范围内的各种修改。任何过程或方法步骤的次序或顺序可以根据替换实施例而改变或重排序。

利用附图描述创新不应被解释为向本发明施加附图中可能存在的任何限制。本创新设想了用于实现其操作的方法、系统和任何机器可读介质上的程序产品。本创新的实施例可以利用现有计算机处理器来实现，或者用为了这个目的或另外的目的而包含的用于适当系统的专用计算机处理器实现，或者用硬连线系统实现。

如上所述，本创新的范围内的实施例包括用于执行或存储有机器可执行指令或数据结构的程序产品，其中包括机器可读介质。这种机器可读介质可以是可被通用或专用计算机或其他具有处理器的机器访问的任何可用介质。

应当注意，虽然这里的附图示出了方法步骤的特定次序，但是要理解，这些步骤的次序可以不同于所示出的。另外，两个或更多个步骤可被同时或者部分同时执行。这种变化将取决于所选择的软件和硬件系统并且可由设计者选择。要理解，所有这种变化都在本发明的范围内。类似地，本创新的软件实现方式可以利用标准编程技术来实现，其中利用基于规则的逻辑和其他逻辑来实现各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和判决步骤。

以上对本创新的实施例的描述是为了图示了描述的目的而给出的。它并不想要是无遗漏的或者将本发明限制到所公开的确切形式，并且可以根据以上教导进行修改和变化，或者可在本发明的实践中获得修改和变化。选择和描述实施例是为了说明本创新的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于所设想的具体使用的各种实施例和各种修改来利用本创新。

Claims

1.一种方法，包括：

提供一个或多个远程视频源；

提供包括内部参考振荡器的编解码器，所述内部参考振荡器具有参考频率；

基于所述内部参考振荡器的参考频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲；

基于所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲；

经由通信链路将所述复合同步脉冲发送到所述一个或多个远程视频源；

将所述复合同步脉冲分离回所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲；

基于所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲中的一个或多个来为所述一个或多个远程视频源生成像素时钟信号；

基于所生成的时钟信号对所述一个或多个远程视频源进行同步锁相。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个远程视频源被配置为包括左眼传感器和右眼传感器。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述编解码器和所述一个或多个远程视频源被配置为经由HDMI线缆耦合。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述编解码器和所述一个或多个远程视频源被配置为经由DVI线缆耦合。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述编解码器以27MHz的频率工作。

6.如权利要求1所述的方法，其中，生成复合同步脉冲的步骤还包括将所述水平同步脉冲和垂直同步脉冲施加到异或逻辑门以生成所述复合同步脉冲。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述编解码器被配置为并行耦合到多个远程视频源。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述编解码器被配置为串行耦合到多个远程视频源。

9.一种系统，包括：

编解码器，该编解码器包括内部参考振荡器和微处理器，所述内部参考振荡器具有参考频率，并且其中所述微处理器被配置为基于所述内部参考振荡器的频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲；

开关电路，被配置为基于所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲；

通信链路，被配置为从所述开关电路发送所述复合同步脉冲；

至少一个或多个远程视频源，被配置为经由所述通信链路接收所述复合同步脉冲；以及

电子控制系统，被配置为产生像素时钟信号，以对所述至少一个或多个视频源进行同步锁相。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述一个或多个远程视频源被配置为包括左眼传感器和右眼传感器。

11.如权利要求9所述的系统，其中，所述编解码器和所述一个或多个远程视频源被配置为经由HDMI线缆耦合。

12.如权利要求9所述的系统，其中，所述编解码器和所述一个或多个远程视频源被配置为经由DVI线缆耦合。

13.如权利要求9所述的系统，其中，所述编解码器以27MHz的频率工作。

14.如权利要求9所述的系统，还包括用户接口，该用户接口可操作来对所述一个或多个视频源进行同步锁相。

15.如权利要求9所述的系统，其中，所述编解码器被配置为并行耦合到多个远程视频源。

16.如权利要求9所述的系统，其中，所述编解码器被配置为串行耦合到多个远程视频源。

17.如权利要求9所述系统，其中，所述开关电路包括异或逻辑门。

18.如权利要求9所述的系统，其中，所述电子控制系统包括锁相环电路。

19.一种系统，包括：

一个或多个远程视频源；

包括内部参考振荡器的编解码器，所述内部参考振荡器具有参考频率；

用于基于所述内部参考振荡器的参考频率来生成多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲的装置；

用于基于所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲来生成复合同步脉冲的装置；

用于将所述复合同步脉冲发送到所述一个或多个远程视频源的装置；

用于将所述复合同步脉冲分离回所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲的装置；

用于基于所述多个水平同步脉冲和垂直同步脉冲中的一个或多个来为所述一个或多个视频源生成像素时钟信号的装置；

用于基于所生成的时钟信号对所述一个或多个远程视频源进行同步锁相的装置。

20.如权利要求19所述的系统，其中，所述一个或多个远程视频源被配置为包括左眼传感器和右眼传感器。