CN102026018B - 一种多格式数字视频信号切换检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字视频信号的切换检测方法，利用设备中已有的同步输入电路构建数字视频信号的切换检测电路进行切换检测，包括以下步骤：由同步信号输入驱动单元产生模拟参考视频并传输到同步信号输入放大单元；由行存储单元和行映像存储单元对切换后的信号分别进行存储和行映像存储；由行存储单元和行映像存储单元根据同步参考信号和时钟产生行缓存输出和行映像缓存输出控制信号并交替将输入信号写入输入行缓存和输入映像行缓存，同时交替从输入行缓存和输入映像行缓存读出信号，在每一次读行缓存的起始点，查看输入切换检测结果。本发明在切换发生行实现错误数据的更正，满足了后级处理对同步切换的要求。
Description
技术领域
本发明涉及数字视频处理技术，更具体地说，涉及一种基于现有数字视频信号切换电路的多格式数字视频信号切换检测方法。
背景技术
在广播电视领域中，为保证播出节目的安全稳定、视音频信号处理的正确和流畅，要在多个环节对待处理的视频信号进行切换检测，以保障在发生异常切换时及时采取应对措施，确保播出的安全性。
为此，国际ITU组织对标清的数字视频格式做出如下规定：如图2所示，根据ITUR BT601/605标准，标准的625 50 PAL制/525 60 NTSC制数字视频经10BITS串并转换后，每行会有1728个27MHz的采样点，其中，视频有效区的视频像素点数是720个，而每个像素点分成亮度Y和色度CB/CY两个采样点，因此，视频有效区的采样点数是1440个。
如图3所示，图中由上至下的原信号、切入信号和切换后的信号依次为第1、2、3路信号。当两路同步但相位不对齐的信号发生切换时，从图3中可以看到，第2路和第1路信号的行同步没有对齐，第2路信号要滞后第1路信号。当第2路信号比第1路信号滞后2个时钟时，如果发生从第2路信号到第1路信号的切换，输出信号即第3路信号在切换行会比正常的行多出2个采样点。由此可见，因为原信号与切入信号的相位不对齐，即切入信号后延2个时钟，导致信号在该行发生切换时，该行的数据长度大于正常值，多出了两个27MHz时钟的周期。因此，用参考同步的时钟对上述信号切换后的切换行计数如下：
1440+2＝1442
在数字视频规范ITU656中，明确地规定信号切换要在场消隐期的第7行的正程进行，如果信号发生切换时有错误数据出现，会引起图像的抖动和闪烁，因此要求发生切换的两路信号必须同步，并且相位逐点对齐。而在实际的应用中，因为不同的信号通过的路由不同，所以很难满足上述条件。
目前的视频图像切换检测多采用芯片锁相法，即通过专用的数字视频时钟恢复或串并转换芯片，如LMH0031、GS9090等，这些芯片都带有数字视频锁定输出指示，当数字视频发生错误或丢失时，指示信号会发生跳变。其原理是输入的数字视频发生异常时，芯片内部的数据时钟锁相器会失锁，直到信号数据正常，且芯片内部重新锁定后，锁定信号才会指示信号正常。而目前数字视频的切换多采用专门的切换芯片，信号间切换的速度也越来越快，目前常用切换芯片的切换速度已达到1ns内，而标清数字信号SD或SDI的速率是270Mbps，即每个数据点的持续时间为3ns以上，因此，专用的视频时钟恢复或串并转换芯片还没有检测到信号失锁，切换就已经完成，造成切换动作未被检测到。
这样，对于通过不同路由到达切换矩阵的数字视频信号间发生切换时，因无法及时准确地检测切换的发生，而导致经切换后的输出数字视频信号会在切换所在的行发生数据错误，引起后级图像处理的异常情况出现，为避免这种情况的出现，现有的广电播出的切换系统多会采用在切换矩阵前端给每路信号加一个同步对齐设备，用以实现数字视频信号间的净切换。但这种方法会大量增加系统的成本，还会给系统引入多个硬件故障点。同时系统的连接布线也会大量增加。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种不依靠专用的硬件设备、占用资源小的多格式数字视频信号的切换检测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种数字视频信号的切换检测方法，利用设备中已有的同步输入电路构建数字视频信号的切换检测电路进行切换检测，所述的切换检测电路包括同步信号输入驱动单元、同步信号输入放大单元、A/D转换单元、视频输入均衡单元、串并转换单元、缓存和逻辑处理单元，所述的同步信号输入驱动单元、同步信号输入放大单元、A/D转换单元依次串联到缓存和逻辑处理单元中的参考同步信号提取单元，视频输入均衡单元、串并转换单元依次串联到缓存和逻辑处理单元中的数字视频同步提取单元；所述的缓存和逻辑处理单元包括参考同步信号提取单元、数字视频同步提取单元、行存储单元、行映像存储单元、输出判别单元，所述的参考同步信号提取单元与行存储单元连接，所述的数字视频同步提取单元分别与行存储单元和行映像存储单元连接，行映像存储单元的输出端与输出判别单元连接；
所述的切换检测方法包括以下步骤：
A、同步信号输入驱动单元产生模拟参考视频并传输到同步信号输入放大单元；同步信号输入放大单元将模拟参考视频放大后传输到A/D转换单元；A/D转换单元将模拟参考视频转换成数字信号，并从输入的模拟参考视频中提取行、场、帧等同步时序信号，产生标准ITUR BT601/605数据后传输到缓存和逻辑处理单元；同时，视频输入均衡单元将数字视频输入信号进行数字SDI信号的电缆均衡，并将均衡后的信号传输到串并转换单元；串并转换单元将输入的数字视频串行信号转换成并行信号后传输到缓存和逻辑处理单元；
B、由行存储单元和行映像存储单元对切换后的信号分别进行存储和行映像存储：
B1、根据输入数字视频中的标志位，计算出行存储器的触发点；具体计算方法如下：
设置一个大于11BITS输出宽度的二进制计数器；
当数字标清视频流中出现标志位：1111111111、0000000000、0000000000时，检测下一个数字中由低到高数的第7位，如果第7位是0，表示这一行的有效视频区开始，计数器的使能打开；如果第7位是1，表示这一行的有效视频区结束，计数器的使能关闭；
将根据标志位得到的行计数使能信号2分频，即分别得到行缓存和行映像缓存的写入使能信号；
B2、根据触发点和同步信号的点时钟，做出不受信号发生切换影响的行存储使能信号；
B3、根据行存储使能信号做出行映像存储信号；
C、由行存储单元和行映像存储单元根据同步参考信号和时钟产生行缓存输出和行映像缓存输出控制信号：
C1、由参考同步信号提取单元从参考信号中提取行同步信号；
C2、由行存储单元和行映像存储单元产生行缓存输出和映像行缓存输出控制信号；
D、由行存储单元和行映像存储单元交替将输入信号写入输入行缓存和输入映像行缓存，同时交替从输入行缓存和输入映像行缓存读出信号，在每一次读行缓存的起始点，查看输入切换检测结果：
根据标清数字视频规范，输出判别单元检测要读出的行或者行映像缓存中是否存有1728个点，来判别是否发生切换；
如果未发生切换，则按正常顺序读输入：映像行缓存→输入行缓存→输入映像行缓存；
如果发生切换，检查发生切换的行是输入缓存行还是输入映像缓存行，如果切换发生在输入缓存行，则目前要输出的是输入映像缓存行数据；如果切换发生在输入映像缓存行，则目前要输出的是输入缓存数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明根据采用不同格式数字视频信号时对应的标准，用恒定的同步信号作为计时参考，检测当前行数据是否符合标准，来判别是否发生切换。该方法不依靠于专用的硬件设备、占用资源小、兼容数字视频格式多，因此，可以方便的加入到切换后级带有同步输入的设备中，实现对前级是否发生切换的检测，并在切换发生行实现错误数据的更正，满足了后级处理对同步切换的要求。
2、本发明提出并实现了基于同步的多格式视频图像切换检测方法，为实现切换检测提供了一个更加简便，低成本，高可靠性的方法。
3、由于本发明采用现有广播设备上通用的同步提取等电路，采用占用存储空间很小的行存储的方式，依靠行计数判别数据流是否发生了切换，节省硬件资源，控制灵活。
4、本发明同样适用于HD SDI信号的切换检测，只要用待检测HD SDI信号的标准行采样点数代替上述方法中的1728即可。
附图说明
本发明共有附图7张，其中：
图1是数字视频切换检测电路示意图。
图2是视频有效区的采样点示意图。
图3是两路同步但相位不对齐的信号发生切换时的波形示意图。
图4是对应信号-1是行缓存的写入使能的初始信号的波形示意图。
图5是对应信号-1是行缓存的写入使能的最终信号的波形示意图。
图6是对应信号-2是行映像缓存的使能信号的波形示意图。
图7是数字视频切换检测方法的流程配图。
图中：1、同步信号输入驱动单元，2、同步信号输入放大单元，3、A/D转换单元，4、视频输入均衡单元，5、串并转换单元，6、缓存和逻辑处理单元，7、参考同步信号提取单元，8、数字视频同步提取单元，9、行存储单元，10、行映像存储单元，11、输出判别单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1、7所示，一种数字视频信号的切换检测方法，利用设备中已有的同步输入电路构建数字视频信号的切换检测电路进行切换检测，所述的切换检测电路包括同步信号输入驱动单元1、同步信号输入放大单元2、A/D转换单元3、视频输入均衡单元4、串并转换单元5、缓存和逻辑处理单元6，所述的同步信号输入驱动单元1、同步信号输入放大单元2、A/D转换单元3依次串联到缓存和逻辑处理单元6中的参考同步信号提取单元7，视频输入均衡单元4、串并转换单元5依次串联到缓存和逻辑处理单元6中的数字视频同步提取单元8；所述的缓存和逻辑处理单元6包括参考同步信号提取单元7、数字视频同步提取单元8、行存储单元9、行映像存储单元10、输出判别单元11，所述的参考同步信号提取单元7与行存储单元9连接，所述的数字视频同步提取单元8分别与行存储单元9和行映像存储单元10连接，行映像存储单元10的输出端与输出判别单元11连接；
所述的切换检测方法包括以下步骤：
A、同步信号输入驱动单元1产生模拟参考视频并传输到同步信号输入放大单元2；同步信号输入放大单元2将模拟参考视频放大后传输到A/D转换单元3；A/D转换单元3将模拟参考视频转换成数字信号，并从输入的模拟参考视频中提取行、场、帧等同步时序信号，产生标准ITUR BT601/605数据后传输到缓存和逻辑处理单元6；同时，视频输入均衡单元4将数字视频输入信号进行数字SDI信号的电缆均衡，并将均衡后的信号传输到串并转换单元5；串并转换单元5将输入的数字视频串行信号转换成并行信号后传输到缓存和逻辑处理单元6；
B、由行存储单元9和行映像存储单元10对切换后的信号分别进行存储和行映像存储：
B1、如图4所示，根据输入数字视频中的标志位，计算出行存储器的触发点；具体计算方法如下：
设置一个大于11BITS输出宽度的二进制计数器；
当数字标清视频流中出现标志位：1111111111、0000000000、0000000000时，检测下一个数字中由低到高数的第7位，如果第7位是0，表示这一行的有效视频区开始，计数器的使能打开；如果第7位是1，表示这一行的有效视频区结束，计数器的使能关闭；
将根据标志位得到的行计数使能信号2分频，即分别得到行缓存和行映像缓存的写入使能信号；
B2、如图5所示，根据触发点和同步信号的点时钟，做出不受信号发生切换影响的行存储使能信号；
B3、如图6所示，根据行存储使能信号做出行映像存储信号；
C、由行存储单元9和行映像存储单元10根据同步参考信号和时钟产生行缓存输出和行映像缓存输出控制信号：
C1、由参考同步信号提取单元7从参考信号中提取行同步信号；
C2、由行存储单元9和行映像存储单元10产生行缓存输出和映像行缓存输出控制信号；
D、由行存储单元9和行映像存储单元10交替将输入信号写入输入行缓存和输入映像行缓存，同时交替从输入行缓存和输入映像行缓存读出信号，在每一次读行缓存的起始点，查看输入切换检测结果：
根据标清数字视频规范，输出判别单元11检测要读出的行或者行映像缓存中是否存有1728个点，来判别是否发生切换；
如果未发生切换，则按正常顺序读输入：映像行缓存→输入行缓存→输入映像行缓存；
如果发生切换，检查发生切换的行是输入缓存行还是输入映像缓存行，如果切换发生在输入缓存行，则目前要输出的是输入映像缓存行数据；如果切换发生在输入映像缓存行，则目前要输出的是输入缓存数据。
Claims (1)
1.一种数字视频信号的切换检测方法，利用设备中已有的同步输入电路构建数字视频信号的切换检测电路进行切换检测，所述的切换检测电路包括同步信号输入驱动单元(1)、同步信号输入放大单元(2)、A/D转换单元(3)、视频输入均衡单元(4)、串并转换单元(5)、缓存和逻辑处理单元(6)，所述的同步信号输入驱动单元(1)、同步信号输入放大单元(2)、A/D转换单元(3)依次串联到缓存和逻辑处理单元(6)中的参考同步信号提取单元(7)，视频输入均衡单元(4)、串并转换单元(5)依次串联到缓存和逻辑处理单元(6)中的数字视频同步提取单元(8)；所述的缓存和逻辑处理单元(6)包括参考同步信号提取单元(7)、数字视频同步提取单元(8)、行存储单元(9)、行映像存储单元(10)、输出判别单元(11)，所述的参考同步信号提取单元(7)与行存储单元(9)连接，所述的数字视频同步提取单元(8)分别与行存储单元(9)和行映像存储单元(10)连接，行映像存储单元(10)的输出端与输出判别单元(11)连接；
其特征在于：所述的切换检测方法包括以下步骤：
A、同步信号输入驱动单元(1)产生模拟参考视频并传输到同步信号输入放大单元(2)；同步信号输入放大单元(2)将模拟参考视频放大后传输到A/D转换单元(3)；A/D转换单元(3)将模拟参考视频转换成数字信号，并从输入的模拟参考视频中提取行、场、帧同步时序信号，产生标准ITUR BT601/605数据后传输到缓存和逻辑处理单元(6)；同时，视频输入均衡单元(4)将数字视频输入信号进行数字SDI信号的电缆均衡，并将均衡后的信号传输到串并转换单元(5)；串并转换单元(5)将输入的数字视频串行信号转换成并行信号后传输到缓存和逻辑处理单元(6)；
B、由行存储单元(9)和行映像存储单元(10)对切换后的信号分别进行存储和行映像存储：
B1、根据输入数字视频中的标志位，计算出行存储器的触发点；具体计算方法如下：
设置一个大于11BITS输出宽度的二进制计数器；
当数字标清视频流中出现标志位：1111111111、0000000000、0000000000时，检测下一个数字中由低到高数的第7位，如果第7位是0，表示这一行的有效视频区开始，计数器的使能打开；如果第7位是1，表示这一行的有效视频区结束，计数器的使能关闭；
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B2、根据触发点和同步信号的点时钟，做出不受信号发生切换影响的行存储使能信号；
B3、根据行存储使能信号做出行映像存储信号；
C、由行存储单元(9)和行映像存储单元(10)根据同步参考信号和时钟产生行缓存输出和行映像缓存输出控制信号：
C1、由参考同步信号提取单元(7)从参考信号中提取行同步信号；
C2、由行存储单元(9)和行映像存储单元(10)产生行缓存输出和行映像缓存输出控制信号；
D、由行存储单元(9)和行映像存储单元(10)交替将输入信号写入输入行缓存和输入行映像缓存，同时交替从输入行缓存和输入行映像缓存读出信号，在每一次读行缓存的起始点，查看输入切换检测结果：
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