CN102025957B - 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纵向时间码数据稳定;步骤2确认EBU纵向时间码数据最小周期T;步骤3对EBU纵向时间码数据进行移相处理:后延1/4T EBU纵向时间码数据为EBU1,后延3/4T EBU纵向时间码数据为EBU2;分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU纵向时间码数据,记录锁存结果DAT1和DAT2,再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU纵向时间码数据,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纵向时间码数据个数,然后同正常EBU纵向时间码数据在单位时间内的个数进行比较,当单位时间内检测EBU纵向时间码数据的个数在正常EBU纵向时间码数据在单位时间内个数范围内时,判定该EBU纵向时间码数据稳定,进行下一步骤;
步骤2检测EBU纵向时间码数据中各脉冲宽度,寻找最小脉冲宽度,从而确认EBU纵向时间码数据最小周期T;
步骤3对EBU纵向时间码数据进行移相处理:后延1/4T EBU纵向时间码数据为EBU1,后延3/4T EBU纵向时间码数据为EBU2;
分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU纵向时间码数据,记录锁存结果DAT1和DAT2,再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU纵向时间码数据,记录锁存结果DAT3和DAT4;比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系,以获得当前EBU纵向时间码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纵向时间码数据为二进制数1;
当Z1为0,Z2为0时当前EBU纵向时间码数据为二进制数0;
当Z1为1,Z2为0或Z1为0,Z2为1时根据前一个EBU纵向时间码数据判断当前EBU纵向时间码数据,即前一个EBU纵向时间码数据为二进制数1时当前EBU纵向时间码数据为二进制数0,前一个EBU纵向时间码数据为二进制数0时当前EBU纵向时间码数据为二进制数1;
通过上述逻辑运算对EBU纵向时间码数据进行解码处理,获得EBU纵向时间码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一个完整EBU纵向时间码数据帧内所有EBU纵向时间码数据高电平和低电平的脉冲宽度,并且进行比较来确定EBU纵向时间码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纵向时间码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纵向时间码数据的最小脉冲宽度;其中计数器清零信号通过将EBU纵向时间码数据用本地时钟移后一个时钟周期,根据原EBU纵向时间码数据和延时后的EBU纵向时间码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纵向时间码数据个数的方法是检测EBU纵向时间码数据中上升沿或下降沿的个数进行确定EBU纵向时间码数据的个数。
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纵向时间码数据个数,然后同正常EBU纵向时间码数据在单位时间内的个数进行比较,当单位时间内检测EBU纵向时间码数据的个数在正常EBU纵向时间码数据在单位时间内个数范围内时,判定该EBU纵向时间码数据稳定,进行下一步骤;
步骤2检测EBU纵向时间码数据中各脉冲宽度,寻找最小脉冲宽度,从而确认EBU纵向时间码数据最小周期T;
步骤3对EBU纵向时间码数据进行移相处理:后延1/4T EBU纵向时间码数据为EBU1,后延3/4T EBU纵向时间码数据为EBU2;
分别用EBU1和EBU2的上升沿锁存原EBU纵向时间码数据,记录锁存结果DAT1和DAT2,再分别用EBU1和EBU2的下降沿锁存原EBU纵向时间码数据,记录锁存结果DAT3和DAT4;比较DAT1、DAT2、DAT3和DAT4的逻辑关系,以获得当前EBU纵向时间码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纵向时间码数据为二进制数1;
当Z1为0,Z2为0时当前EBU纵向时间码数据为二进制数0;
当Z1为1,Z2为0或Z1为0,Z2为1时根据前一个EBU纵向时间码数据判断当前EBU纵向时间码数据,即前一个EBU纵向时间码数据为二进制数1时当前EBU纵向时间码数据为二进制数0,前一个EBU纵向时间码数据为二进制数0时当前EBU纵向时间码数据为二进制数1;
通过上述逻辑运算对EBU纵向时间码数据进行解码处理,获得EBU纵向时间码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纵向时间码数据帧内所有EBU纵向时间码数据高电平和低电平的脉冲宽度,并且进行比较来确定EBU纵向时间码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纵向时间码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纵向时间码数据的最小脉冲宽度;其中计数器清零信号通过将EBU纵向时间码数据用本地时钟移后一个时钟周期,根据原EBU纵向时间码数据和延时后的EBU纵向时间码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纵向时间码数据个数的方法是检测EBU纵向时间码数据中上升沿或下降沿的个数进行确定EBU纵向时间码数据的个数。
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