CN102006397A

CN102006397A - 一种视频场同步信号产生电路

Info

Publication number: CN102006397A
Application number: CN 201010519082
Authority: CN
Inventors: 向多春
Original assignee: CHENGDU ARTEC ELECTRONICS CORP
Current assignee: CHENGDU CORPRO TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: CN102006397B

Abstract

本发明提供一种视频场同步信号产生电路。该电路采用统一的结构，根据不同参数可实现SDTV、HDTV、VESA标准视频信号、非标准视频信号及异常视频信号输入时的场同步信号生成。该电路可以处理标准视频信号、非标准视频信号及异常视频信号，在异常视频信号的时候，场同步信号可以通过内部自由运转的像素时钟信号，产生奇偶场消隐标志、帧的行标志码，由此也可以实现场同步信号的产生。

Description

一种视频场同步信号产生电路

技术领域

本发明涉及视频的一种视频场同步信号产生电路，特别是涉及到一种基于从外部输入的视频信号而在内部产生与之适应的场同步信息的技术，本发明可用于SDTV、HDTV、VESA等类别的标准视频源及VCR等非标准视频源。

背景技术

视频信号系统按种类可以分为SDTV、HDTV及VESA图像等逐行或隔行扫描系统，细分下来，又可以分为复合CVBS、S-Video信号，分量576i、480i、720p、1080i、1080p、1250i信号，VGA～UXGA像素率信号。为了将这些视频信号准确稳定地显示在监视系统，视频信号源需要将同步信号随有效视频信号一起产生，通过电缆传输到视频解码设备或显示设备。视频的同步信号一般由行同步和场同步构成，而我们通常遇到的显示设备则通常有CRT阴极射线管显示、LCD液晶平板显示、LED发光二极管显示等。不同类型的显示设备其显示方式相似，可以通过射线电子束或显示驱动，自左向右按像素点水平扫描显示一行视频信号，自上向下按视频行垂直扫描显示一场或一帧视频信号。在这个过程中，如图1（A）（B）所示的SD、HD行信号时序及图2（A）～（E）所示的SD、HD场信号时序，行同步表征了每行视频信号的水平起始位置，同时也代表了视频数据处于图像每行扫描的最左端，而场同步表征了每场或每帧视频信号的垂直起始位置，同时也代表了视频数据处于图像每场或每帧扫描的最顶端。因此，同步信号的准确提取是整个图像稳定显示的基础，若行同步提取不准确，则图像在显示设备左右抖动，表现为画面发生模糊或扭曲现象，若场同步提取不准确，则图像在显示设备上下滚动或重影。尤其是在视频信号源及其传输电缆处于恶劣不稳定的环境下，外部因素造成视频信号发生不规则的错变，严重情况，视频解码设备将会出现上述异常现象不可恢复，或需经过长时间才能重新恢复正确的解码。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题是产生视频场同步的信号，以使即使输入的视频信号的品质稍微低也能被正常解码和显示。

为了解决上述课题讲说如下的方法。即，作为基于从外部输入的视频信号来生成内部场同步信号的电路，其具备：低通滤波，滤除1MHz以上的高频信息，之后通过切割电平slice_level后得到视频输入信号的行消隐边沿信息hsync_fall，然后通过行消隐边沿信息提取场消隐槽脉冲信息，根据槽脉冲信息的特征得到奇场或偶场视频信号的标志ns_sync、sync，及奇偶场消隐标志、帧的行标志码line_count，由此可以进行场同步信号产生。该电路可以处理标准视频信号、非标准视频信号及异常视频信号，在异常视频信号的时候，场同步信号可以通过内部自由运转的像素时钟信号，产生奇偶场消隐标志、帧的行标志码。由此，使低品质的视频信号像标准信号那样正常输出，不影响图像效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：解码电路内部能够生成与外部视频信号稳定、同步的场同步信号，以使即使输入的视频信号的品质低也能跟标准信号一样正常被解码。由此，能够使低品质的视频信号和标准信号一样并显示。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是常规SDTV/HDTV视频信号的每行时序图；

图2是常规SDTV/HDTV视频信号的场消隐时序图;

图3是结合本发明的视频解码电路框图；

图4是本发明的具体实施框图；

图5是行同步提取器的时序图；

图6是槽脉冲标志检测器的内部电路图；

图7是状态机的工作流程图；

图8是标准视频信号的场特征图；

图9是非标准视频信号的场特征图；

图10是窗体检测器的工作流程图；

图11是监测器中行计数器工作流程图；

图12是监测器中场一致性计数器工作流程图；

图13是监测器中视频无效性视频计数器工作流程图；

图14是监测器中场失效性计数器工作流程图；

图15是场同步提取器最终的时序图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明，以便能更好地理解本发明的功能、特点。

如图3所示，为结合本发明的视频解码电路框图。视频信号CVBS信号（或其他种类的SD/HD信号）首先由CLAMP模块101进行钳位，恢复视频信号的直流电平，然后经过AGC模块102，构建符合ADC量化范围的视频信号，其次通过ADC模块103将模拟视频信号量化为数字视频信号，之后在同步像素时钟模块105的驱动下，视频数据通过LUM/CHROM PROCESS模块106进行亮色处理，分离出亮度信息Y和色度信息C，并且亮度信息Y进一步峰化处理后产生Y’，色度信息C解调并进行梳状滤波后产生的U’、V’信号，而控制部分则通过HSYNC/VSYNC模块107、108提取行、场同步信号，最后控制信息结合数据信息Y’、U’、V’经FORMAT视频输出模块109进行数据格式打包，按照ITU-R BT.656 4:2:2的格式编码输出。在视频解码过程中，场同步提取模块108是整体芯片工作的最关键模块之一，该模块提供了整体芯片的场同步信息，保证了视频解码输出数据的在图像垂直方向上稳定性。

如图4所示，为本发明的具体实施框图。通过低通滤波器后的视频信号Video_in首先进入行同步提取器201，与控制部分产生的slice_level进行比较，产生hsync_fall标志信息，该信息表征了每行的起始位置，每行的长度line_length由视频信号源决定，根据视频源质量的优劣及产生视频信号过程中受到外接干扰的强度或变化很小，或变化剧烈，特别是在场消隐期间，其变化可超过10%以上，而line_mid则直接在line_length/2处产生。图5（A）所示为480i、576i类型的复合或分量信号时序图，图5（B）则为720p、1080i、1080p、1250i类型的分量信号时序图。hsync_fall及line_mid作为本发明最基本的信号，在槽脉冲标志检测器202中则用于内部积分器的缓存及清零标志。一般情况下，槽脉冲标志检测器202利用视频信号场消隐期间前均衡脉冲、开槽脉冲、后均衡脉冲的特征，提取奇偶场的消隐标志信号ns_sync、sync，作为当前视频场同步的调整依据。两个ns_sync或sync间的总行数可以认为是一场视频信号的行数，在隔行扫描情况下，两场的行数认为是一帧视频信号的总行数，而在逐行扫描情况下，一场的行数即认为是一帧视频信号的总行数。因此在监测器205的作用下，通过连续规定次数的帧总行数与标准定义的帧总行数一致时，认为该信号为标准视频信号，反之则认为是非标准信号，而通过连续规定次数的帧总行数超过一个预先规定的最大范围阈值时，认为该信号为异常信号，由此产生状态机203转移的触发标志。在这个过程中，窗体检测器204根据行计数器的计数值，在每场总行数的±20行位置开窗，并且若视频信号为隔行情况下则产生奇场、偶场窗体，若逐行情况下则只产生奇场窗体信息，若隔行视频信号的奇场和偶场特征完全一样的情况下，对视频信号作总体评估，按照预先规定的规律产生奇场、偶场窗体。另外，窗体检测器204内部还包含了同步处理机制，在外部输入的视频信号与内部产生的场同步信号出现奇、偶场不同步的情况下，实施同步操作。通过上述几个模块，提取出场信号的所有特征，如行边沿信息hsync_fall、场消隐标志信号ns_sync、sync、一场或一帧总行数及行计数器的计数值、奇偶窗信息、触发几种状态转移的标志信息，通过场同步提取器206最后可构建稳定的场同步信号。

如图6所示，为槽脉冲标志检测器的内部电路图。该电路实质上是一个积分器结合控制逻辑电路，实现场消隐标志信号ns_sync、sync的产生。通过低通滤波器后的视频信号Video_in与控制部分产生的切割电平slice_level进行比较301，该切割电平为同步底电平与后肩电平值求和的1/2，当视频信号小于slice_level时认为是处于行同步区域，反之则控制选择器302选择逻辑“1”，送入积分器303、304、305进行积分，该积分器为半行积分器，也即行边沿信息hsync_fall及半行信息line_mid通过304可将该积分器清零。积分的结果half_line_acc代表了每行的第一个半行和第二个半行大于slice_level的像素点个数，特别是在视频信号槽脉冲区域与前均衡脉冲、后均衡脉冲区域交界之处，该积分值规律与有效视频期间的规律不一致，由此可反映场消隐标志信号ns_sync、sync。当半行积分器的积分值大于规定阈值N_thr时，第一个半行first_half或第二个半行标志信号second_half置为逻辑“1”，反之则置为逻辑“0”。缓存器307、308、309、310缓存的信号值送入逻辑单元311，根据下表的规律，即可产生ns_sync、sync信号。

first_half_buf	second_half_buf	first_half	second_half	ns_sync	sync
						0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	1	0
						1	0	0	0	1	0
1	1	0	0	1	1
						X	X	X	1	0	0
X	X	1	X	0	0

如图7所示，为状态机的工作流程图。该流程可实现标准视频、非标准视频、异常视频信号的状态切换。在复位信号的作用下，状态机首先进入startup模式401，该模式表征输入视频信号为异常视频，也即在内部所有状态检测出有效视频信息ns_sync或sync之前，状态机都处于该模式。startup模式下场同步由自由运转的像素时钟驱动，输出标准规定的同步时序信息，402一旦检测到如图6所示的ns_sync，表明有场同步被检测到，状态机转移到non_standard模式403，为进一步检测做准备，该模式的主要目的是比对每帧的总行数与标准定义的帧总行数是否一致，通过比较连续规定次数N_ref的帧总行数与标准定义的帧总行数一致时404，认为该信号为标准视频信号，状态机转移到standard模式406，反之则认为是非标准信号，而通过连续规定次数N_ref的帧总行数超过一个最大范围的阈值时405，认为该信号为异常信号，状态机转移到startup模式401。同理，在standard模式406，通过比较连续规定次数N_ref的帧总行数与标准定义的帧总行数不一致时407，认为该信号为非标准视频信号，状态机转移到non_standard模式403。通过上述三种状态的自由切换，场同步提取电路可提取三种类型视频信号的场信息，由此在不同模式情况下保持图像垂直方向的稳定性。图8、图9则表征了标准、非标准视频信号的场特征时序图。

如图10所示，为窗体检测器的工作流程图。窗体检测器根据行计数器的计数值line_count，在每场总行数的±20行位置开窗502、503、504、505，并且若视频信号为隔行情况下则产生奇场、偶场窗体，若逐行情况下则只产生奇场窗体信息，若隔行视频信号的奇场和偶场特征完全一样的情况下，对视频信号作总体评估，按照预先规定的规律产生奇场、偶场窗体。特别需要提出的是，在场同步提取电路初始工作时，提取的奇、偶窗体信息有可能出现位置互换的情况，这是由于外部产生视频信号的装置和内部提取场视频信号的装置是不同步的系统，需要进行同步机制处理。通常认为，sync信号只出现在odd_window,而一旦内部发现处于even_window的情况下，同步机制507、508、509、510开始工作,同步机制的效果即是将奇、偶窗位置互换，使内部和外部视频信号尤其是场信号同步。

如图11所示，为监测器中行计数器line_count的工作流程图。line_count反映了每帧视频信号的行编号，根据不同的视频标准，规定其行数阈值N_frame。startup模式下，line_count只与N_frame相关，以每N_frame行的规律循环计数601、602、603、604。而在standard、non_standard两种模式下，由ns_sync或预先规定的最大行数阈值Nmax_frame进行初始化605、606、607、608。需要注意的是，在图10中，同步机制开启时，line_count需要在even_window初始化后重新循环计数609、610、611、612，even_window和odd_window由此即可根据line_count的改变进行位置互换。

如图12所示，为监测器中场一致性计数器get_count的工作流程图。该计数器只在non_standard模式下工作，反映每帧的总行数与标准定义的帧总行数N_frame的一致性。若比对一致，则get_count加1，通过连续规定次数N_ref的帧总行数与标准定义的帧总行数一致时，认为该信号为标准视频信号，可触发状态机转移到standard模式。

如图13所示，为监测器中视频无效性视频计数器catch_count的工作流程图。该计数器可在standard、non_standard模式下工作，反映视频信号由于外界干扰或视频信号发生装置停止产生视频信号时造成的内部行计数器line_count发生较大偏移。当这种偏移超过规定最大阈值Nmax_frame时，则catch_count加1，通过连续规定次数N_ref的偏移发生时，认为外部输入的视频信号发生了较大偏移，可触发状态机转移到startup模式。

如图14所示，为监测器中场失效性计数器fail_count的工作流程图。该计数器只在standard模式下工作，反映视频信号由于外界干扰或视频信号发生装置出现偏差时造成的内部行计数器line_count发生较小偏移。当这种偏移情况出现时，则fail_count加1，通过连续规定次数N_ref的帧总行数与标准定义的帧总行数不一致时，认为该信号为非标准视频信号，可触发状态机转移到non_standard模式。

如图15所示，为场同步提取器最终的时序图，以576i为例。通过上述几个模块，提取出场信号的所有特征，如行边沿信息（hsync_fall）、场消隐标志信号（ns_sync、sync）、一场或一帧总行数及行计数器的计数值（line_count）、奇偶窗信息（odd_window、even_window）、三种工作模式（startup、standard、non_standard），通过场同步提取器最后可构建稳定的场同步信号。

如上所讲：本发明根据视频信号场消隐槽脉冲的特征信息提取场的消隐标志信号，并采用奇偶场同步保护机制实现外部视频输入与内部同步标志的协调一致，结合四种计数器触发三种工作模式的自由切换，由此，能够使低品质的视频信号像标准信号那样正常输出，不影响图像垂直方向显示的稳定性。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

尽管本发明结合优选实施例方式进行描述，但本领域技术人员应当理解，在不背离本法的精神和范围的前提下，可以通过使用已知的等同方式对本发明进行改变。前面对优选实施方式的描述应当认为是示例性描述而不是限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求书限定。

Claims

1.一种视频场同步信号产生电路，其特征在于基于从外部输入的视频信号来生成与之适应的场同步信息，该电路包括：

低通滤波器 104，滤除高频部分的视频信息；

行同步提取器 201，获取视频输入信号的行消隐边沿信息hsync_fall，以及由行长度计数器决定的半行边沿信息line_mid;

槽脉冲标志检测器 202，获得视频信号场消隐标志信号；

状态机 203，实现标准视频、非标准视频、异常视频信号的状态切换；

窗体检测器 204，获得视频信号的奇偶场同步窗体；

监测器 205，提供状态转移及窗体切换的触发信号；

场同步提取器206，实现场同步信号及奇偶场标志的生成。

2.根据权利要求1所述的视频场同步信号产生电路，其特征在于，

所述行同步提取器201具有：

由低通后的视频信号通过切割电平slice_level，该切割电平为同步底电平与后肩电平值求和的1/2，当视频信号小于slice_level时认为是处于行同步区域，由此提取行消隐边沿信息hsync_fall，以及由行长度计数器决定的半行边沿信息line_mid。

3.根据权利要求1所述的视频场同步信号产生电路，其特征在于，

所述槽脉冲标志检测器202具有：

利用视频信号场消隐期间前均衡脉冲、开槽脉冲、后均衡脉冲的特征，提取奇偶场的消隐标志信号，作为当前视频场同步的调整依据。

4.根据权利要求1所述的视频场同步信号产生电路，其特征在于，

所述状态机203具有：

通过判断检测出的每帧行数与规定视频信号的理想行数之间关系，获得当前视频信号标准与否、有无视频信号、异常视频信号的信息，作为当状态转移的及反映外部视频信号特征的依据。

5.根据权利要求1所述的视频场同步信号产生电路，其特征在于，

所述窗体检测器204具有：

视频信号为隔行情况下产生奇场、偶场窗体，而逐行情况下则只产生奇场窗体信息，并在隔行视频信号奇场和偶场特征完全一样的情况下，对视频信号作总体评估，按照预先规定的规律产生奇场、偶场窗体；该电路内部包含同步处理机制，在外部输入的视频信号与内部产生的场同步信号出现奇、偶场不同步的情况下，实施同步操作。

6.根据权利要求1所述的视频场同步信号产生电路，其特征在于，

所述监测器 205具有：

根据外部视频信号的变化开启内部监测机制，在通过监测连续规定次数的帧行数误差值大于规定阈值时，触发标准、非标准视频、异常视频信号的状态转移。