CN102025957A - 一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于包括：步骤1判定该EBU数据稳定；步骤2确认EBU数据最小周期T；步骤3对EBU数据进行移相处理：后延1/4T EBU数据为EBU1，后延3/4T EBU数据为EBU2；分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT1和DAT2，再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT3和DAT4；比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系，获得EBU数据对应的二进制数。该方法具有实时性好，自适应性强，方便灵活的特点，适于广泛推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法。
背景技术
在广播电视领域中，视频和音频源经常是通过不同的方式在不同的时间下录制的，在后期的编制中，为确保视音频的同步，需要在视音频数据中加入时间信息，纵向时间码就是其中的一种。
在SMPTE/EBU规范即ANSI/SMPTE12-1986中，明确地规定纵向时间码的编码方式和数据的频率。纵向时间码的时间精度可以精确到视频帧，每帧包含80BITS，其中包含小时，分钟，秒，同步序列，8个4位的二进制数据用户字，校验和等信息。当对应的视频是NTSC制式时，EBU数据“1”的时钟频率是80*30＝2400Hz，“0”的时钟频率是40*30＝1200Hz；当对应的视频是PAL制式时，EBU数据“1”的时钟频率是80*25＝2000Hz，“0”的时钟频率是40*25＝1000Hz；在EBU数据中，对应的“0”和“1”是根据EBU数据的跳变位置来决定的，如果EBU数据只在本数据周期的起始发生跳变，对应的数据是“0”；如果如果EBU数据在本数据周期的起始和中间发生跳变，对应的数据是“1”。
目前的EBU数据解码多通过单独的CPU实现，因为EBU数据要求实时解码，并且要判断EBU高低电平的持续时间，因此会始终占用CPU的中断和时钟资源，需要单独的CPU完成该工作，而浪费了CPU的其它功能。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法。本发明采用的技术手段如下：
一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1在单位时间内检测EBU数据个数，然后同正常EBU数据在单位时间内的个数进行比较，当单位时间内检测EBU数据的个数在正常EBU数据在单位时间内个数范围时，判定该EBU数据稳定，进行下一步骤；
步骤2检测EBU数据中各脉冲宽度，寻找最小脉冲宽度，从而确认EBU数据最小周期T；
步骤3对EBU数据进行移相处理：后延1/4T EBU数据为EBU1，后延3/4T EBU数据为EBU2；
分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT1和DAT2，再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT3和DAT4；比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系，已获得当前EBU数据对应的二进制数0或1，具体比较方法如下：
对锁存结果DAT1和DAT2进行异或运算获得结果Z1，对锁存结果DAT3和DAT4进行异或运算获得结果Z2，后进行下列逻辑运算：
当Z1为1，Z2为1时当前EBU数据为二进制数1；
当Z1为0，Z2为0时当前EBU数据为二进制数0；
当Z1为1，Z2为0或Z1为0，Z2为1时根据前一个EBU数据判断当前EBU数据，即前一个EBU数据为二进制数1时当前EBU数据为二进制数0，前一个EBU数据为二进制数0时当前EBU数据为二进制数1；
通过上述逻辑运算对EBU数据进行解码处理，获得EBU数据对应的二进制数。
所述步骤2中的寻找最小脉冲宽度的方法采用检测EBU数据的所有高电平和低电平的脉冲宽度进行比较来确定EBU数据的最小脉冲宽度。
所述步骤2中的寻找最小脉冲宽度的方法为：首先，通过计数器计数本地时钟对EBU数据中各高低电平进行采样的个数，并在计数器清零信号到来时将计数结果存入寄存器中；然后，比较每个高电平或低电平计数的本地时钟的个数，将最少的计数本地时钟的个数作为比较后的结果存入寄存器中；最后，经过一帧的时间后寄存器中存储的本地时钟的个数即为EBU数据的最小脉冲宽度；其中计数器清零信号通过将EBU数据用本地时钟移后一个时钟周期，根据原EBU数据和延时后的EBU数据的异或逻辑关系产生计数器的清零信号。
所述步骤1中的检测EBU数据个数的方法是检测EBU数据中上升沿或下降沿的个数进行确定EBU数据的个数。
本方法根据目前视音频系统中普遍使用FPGA的实际情况，设计了一个简单可行的算法，便于在FPGA内部实现，节省了设计的成本和空间，并且使用FPGA完成该算法对EBU数据进行解码，具有实时性好，自适应性强，方便灵活的特点。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述计算EBU数据的最小脉冲宽度中清零信号产生的时序图；
图3为本发明所述计算EBU数据对应的二进制数中的时序图。
具体实施方式
如图1所示基于同步计数的纵向时间码的解码方法包括如下步骤：
步骤1在单位时间内检测EBU数据个数，然后同正常EBU数据在单位时间内的个数进行比较，当单位时间内检测EBU数据的个数在正常EBU数据在单位时间内个数范围时，判定该EBU数据稳定，进行下一步骤；本实施例采用的具体方法如下：此处用LOCALCLK表示(保证在EBU最大频率的4倍以上)，在本实施例中，本地时钟采用：LOCALCLK＝1MHz，用本地时钟进行分频2n，n＝20；分频后的时钟用CLK1表示：CLK1＝1M/220＝0.95Hz，周期大约是1.048秒，占空比为1；设置计数器1，用COUNTER1表示，用CLK1的低电平对计数器COUNTER1进行清零，在清零时，计数器输出为全零；当CLK1为高电平时，用EBU数据上升沿或下降沿进行计数，在CLK1下降沿前，把技术结果锁入寄存器REG1，当EBU数据正常时，在PAL制式下，REG1的结果在524-1048之间；在NTSC制式下，REG1的结果在629-1258之间：
PAL制式：EBU的数据频率：1000Hz/2000Hz，CLK1高电平的时间为(1/0.95)/2＝0.524秒，
计数的最小值：0.524*1000＝524；
计数的最大值：0.524*2000＝1048；
NTSC制式：EBU的数据频率：1200Hz/2400Hz，CLK1高电平的时间不变，仍为(1/0.95)/2＝0.524秒，
计数的最小值：0.524*1200＝629；
计数的最大值：0.524*2400＝1258；
通过判断REG1的值，即可判定当前输入的EBU数据是否稳定。
步骤2检测EBU数据中各脉冲宽度，寻找最小脉冲宽度，从而确认EBU数据最小周期T，可以通过对每个EBU数据脉宽进行采样的本地时钟的多少来进行判断；为使结果准确采用寻找最小脉冲宽度的方法采用检测EBU数据的所有高电平和低电平的脉冲宽度进行比较来确定EBU数据的最小脉冲宽度的方法，具体如下：因为EBU数据是根据数据自身的高低翻转来表示“0“或”1“的，因此必须判定翻转发生的位置，所以要计算出EBU数据的频率；在EBU数据的上升沿和下降沿分别产生清零脉冲信号，但是这样做需要额外资源进行上升沿和下降沿的检测，因此本发明采用移位EBU数据然后进行逻辑比较的方法进行检测，具体如下：当本地时钟LOCALCLK＝1MHz时，设置计数器COUNTER2，用CLR2表示该计数器的清零信号，将EBU数据用LOCALCLK移后一个时钟周期，根据原EBU数据和延时后的EBU数据的异或逻辑关系产生计数器的清零信号，如图2所示为对原EBU数据后移一个本地时钟后的EBU数据同原EBU数据进行比对的示意图，在a和a1处，b和b1处，c和c1处的移位后的EBU数据同原EBU数据不相同，在此处产生清零信号，这样就可以保证计数器COUNTER2能够计录EBU数据中最小脉冲宽度(即高电平和低电平都进行检测)，当CLR2有效时，COUNTER2输出全零，CLR2无效时，COUNTER2开始计数，计数时钟是LOCALCLK，在每个EBU数据的清零信号到来之前，将计数结果存入寄存器REG2，比较每一次REG2的结果，保留最小值。经过一帧的时间后(要求最小40ms)，通过REG2的值即可判定当前EBU数据的频率。
对于PAL制式：EBU最小正脉冲的宽度是(1/1000)*0.5＝0.0005秒；
计数结果：0.0005*106＝500个；
对于NTSC制式：EBU最小正脉冲的宽度是(1/1200)*0.5＝0.000416秒；
计数结果：0.000416*106＝416个。
步骤3对EBU数据进行移相处理：后延1/4T EBU数据为EBU1，后延3/4T EBU数据为EBU2，如图3所示：
分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT1和DAT2，再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT3和DAT4；比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系，已获得当前EBU数据对应的二进制数0或1，具体比较方法如下：
对锁存结果DAT1和DAT2进行异或运算获得结果Z1，对锁存结果DAT3和DAT4进行异或运算获得结果Z2，后进行下列逻辑运算：
当Z1为1，Z2为1时当前EBU数据为二进制数1；
当Z1为0，Z2为0时当前EBU数据为二进制数0；
当Z1为1，Z2为0或Z1为0，Z2为1时根据前一个EBU数据判断当前EBU数据，即前一个EBU数据为二进制数1时当前EBU数据为二进制数0，前一个EBU数据为二进制数0时当前EBU数据为二进制数1；
通过上述逻辑运算对EBU数据进行解码处理，获得EBU数据对应的二进制数。
其中步骤1中的检测EBU数据个数的方法是检测EBU数据中上升沿或下降沿的个数进行确定EBU数据的个数。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1在单位时间内检测EBU数据个数，然后同正常EBU数据在单位时间内的个数进行比较，当单位时间内检测EBU数据的个数在正常EBU数据在单位时间内个数范围时，判定该EBU数据稳定，进行下一步骤；
步骤2检测EBU数据中各脉冲宽度，寻找最小脉冲宽度，从而确认EBU数据最小周期T；
步骤3对EBU数据进行移相处理：后延1/4T EBU数据为EBU1，后延3/4T EBU数据为EBU2；
分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT1和DAT2，再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU数据，记录锁存结果DAT3和DAT4；比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系，已获得当前EBU数据对应的二进制数0或1，具体比较方法如下：
对锁存结果DAT1和DAT2进行异或运算获得结果Z1，对锁存结果DAT3和DAT4进行异或运算获得结果Z2，后进行下列逻辑运算：
当Z1为1，Z2为1时当前EBU数据为二进制数1；
当Z1为0，Z2为0时当前EBU数据为二进制数0；
当Z1为1，Z2为0或Z1为0，Z2为1时根据前一个EBU数据判断当前EBU数据，即前一个EBU数据为二进制数1时当前EBU数据为二进制数0，前一个EBU数据为二进制数0时当前EBU数据为二进制数1；
通过上述逻辑运算对EBU数据进行解码处理，获得EBU数据对应的二进制数。
2.根据权利要求1所述的一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于所述步骤2中的寻找最小脉冲宽度的方法采用检测一个完整EBU数据帧内所有EBU数据高电平和低电平的脉冲宽度，并且进行比较来确定EBU数据的最小脉冲宽度。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于所述步骤2中的寻找最小脉冲宽度的方法为：首先，通过计数器计数本地时钟对EBU数据中各高低电平进行采样的个数，并在计数器清零信号到来时将计数结果存入寄存器中；然后，比较每个高电平或低电平计数的本地时钟的个数，将最少的计数本地时钟的个数作为比较后的结果存入寄存器中；最后，经过一帧的时间后寄存器中存储的本地时钟的个数即为EBU数据的最小脉冲宽度；其中计数器清零信号通过将EBU数据用本地时钟移后一个时钟周期，根据原EBU数据和延时后的EBU数据的异或逻辑关系产生计数器的清零信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于同步计数的纵向时间码的解码方法，其特征在于所述步骤1中的检测EBU数据个数的方法是检测EBU数据中上升沿或下降沿的个数进行确定EBU数据的个数。
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