CN102497493A

CN102497493A - 全高清视频信号处理电路及处理方法

Info

Publication number: CN102497493A
Application number: CN2011104005710A
Authority: CN
Inventors: 王国华; 段靖远; 李金龙; 施安存
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-06-13

Abstract

一种全高清视频信号处理电路，包括：一除静电、滤波电路，该电路去除输入视频信号中的高频噪声和静电干扰；一信号分离电路，其输入端与除静电、滤波电路的输出端连接，该电路实现模拟视频信号中同步信号和图像信号的分离和数字化；一视频信号处理电路，其输入端与信号分离电路的输出端连接，该电路实现用户对视频特效处理的要求，将原视频进行特定的变换处理；一视频合成、输出电路，其输入端与视频信号处理电路的输出端连接，该电路实现对转换后视频向模拟信号的转换，并对外部输出。

Description

全高清视频信号处理电路及处理方法

技术领域

本发明属于视频处理领域，涉及一种全高清视频信号处理电路和处理方法，可供投影等应用领域使用。

背景技术

电视行业公认画面宽高比为16∶9，垂直方向像素数高于720的视频为高清视频。我们平时可以接触到720p、1080i和1080p这样几种视频分辨率、扫描方式和刷新速率。720p是逐行扫描，每帧图像1280×720像素，1080i采用2∶1隔行扫描，把1920×1080像素的一帧分成两场扫描，而1080p也是逐行扫描，每帧画面都有1080线。2006年，中国公布了自己的高清标准。基本的认证依据是：高清显示器的图像清晰度大于等于720电视线。1080P带来的高画质给消费者带来的是真正的家庭影院的视听享受，由于它向下全面兼容其它高清格式，通用性非常强，保证了在未来十几年的时间里产品不会过时，具有很好的超前性。随着1080P片源的不断涌现，1080P产品的优势已经显现出来。

高清技术带给人们更完美的视觉享受的同时，给显示处理技术也提出了很高的要求。以1080P格式的高清视频为例，其带给中央处理其的流量仅其影像信息量即可达到356MByte每秒，与之对应的处理器芯片的工作频率为200MHz左右时，如何有效地对视频做出处理，并且不影响视频显示的流畅度是一个很大的挑战。

目前，高清显示设备的普及程度大大落后于了高清视频普及程度。对于模拟信号显示设备来说，对扫描线进行调整即可；但对于不支持高清显示数字显示设备来说，如果直接输入更高分辨率的视频则会因超出其处理能力而崩溃，我们必须要将全高清信号转换成为更低分辨率的高清信号或者标清信号。将全高清信号转换成为更低分辨率的高清信号或者标清信号涉及到对图像处理算法的应用，在像素级的基础上对图像应用图像处理算法会带来数十倍于图像信息量的数据计算量，在目前的硬件基础上，单纯采用FPGA或者单片机等进行直接计算，对如此大的数据计算量是很难直接做到视频的流畅处理和发送的。

应用于投影机等设备的图像处理系统，基于成本、体积等的考虑均采用了FPGA加外围芯片的布局方式。中央处理器的运算能力的限定就对快速流畅准确地处理高清视频留提出了很好的要求。如何设计一种合适的电路，采用合适的算法实现高清视频的处理就变得很有必要和意义了。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种全高清视频信号处理电路及处理方法，其具有采用较低成本实现全高清视频流畅显示，同时可快速开发视频处理的算法并适应多种支持高清和不支持高清的显示设备的特点。

本发明提供了一种全高清视频信号处理电路，包括：

一除静电、滤波电路，该电路去除输入视频信号中的高频噪声和静电干扰；

一信号分离电路，其输入端与除静电、滤波电路的输出端连接，该电路实现模拟视频信号中同步信号和图像信号的分离和数字化；

一视频信号处理电路，其输入端与信号分离电路的输出端连接，该电路实现用户对视频特效处理的要求，将原视频进行特定的变换处理；

一视频合成、输出电路，其输入端与视频信号处理电路的输出端连接，该电路实现对转换后视频向模拟信号的转换，并对外部输出。

本发明还提供一种全高清视频信号的处理方法，其是采用如前所述的全高清视频信号处理电路，包括如下步骤：

步骤1：通过除静电、滤波电路和信号分离电路取得图像数据；

步骤2：将取得的图像数据送入视频信号处理电路中，采用模版匹配的方法，进行图像处理；

步骤3：处理后的图像发送给视频合成、输出电路，完成对全高清视频信号的处理。

本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明，由于引入了图像处理新的处理方案，对原图像向目标图像转换的算法得到了较大的简化，提高了运算速度。我们的处理速度完全可以满足全高清视频巨大数据量的要求，本系统对全高清视频的处理是流畅、实用的。

2、利用本发明，由于利用了图像处理的解决方案，通过对图像方便的裁剪操作，可以轻易地将全高清的视频转换成为各种常见的视频分辨率，可以极大地扩展高清视频的适用场所。

3、利用本发明，由于我们可以通过多种方式输出视频，对于目前限于各种条件不能实现高清视频处理的视频处理方案解决商，本发明可以提供转换后的视频使之可以支持高清视频的输入，对目前我国的视频处理领域有着实用价值。

附图说明

为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图及实施例对本发明作进一步的描述，其中：

图1是一种全高清视频处理电路成体架构图；

图2是滤波电路的工作原理框图；

图3是信号分离电路的工作原理框图；

图4是视频信号处理电路的工作原理框图；

图5是视频合成、输出电路的工作原理框图；

图6是视频信号处理解决方案的软件流程图；

具体实施方式

请参阅图1至图6，本发明提供一种全高清视频信号处理电路，包括：

一除静电、滤波电路12，该电路去除输入视频信号中的高频噪声和静电干扰，该除静电、滤波电路12包括：一除静电、降噪电路121；一滤波电路122，其输入端与除静电、降噪电路121的输出端连接；一降噪电路123，其输入端与滤波电路122连接；视频信号经由接口11，包括HDMI或者DVI端口，采用差分信号的方式输入到滤波电路12中，我们在端口的数据输入的直接连接除静电IC 121，首先保护后端电路不受静电的损伤；在排除静电干扰后，滤波IC 122连接在后端电路和除静电器件之间，以消除信号中出现的毛刺等干扰信号；消除干扰信号后，我们可以大致判断信号的有效性，对信号中出现的超出常规的信号波动通过降噪IC 123进行滤波，从而降低信号中噪声带来的波动，得到相对比较平滑的模拟信号。模拟信号经过本电路后被送入信号分离电路13。

一信号分离电路13，其输入端与除静电、滤波电路12的输出端连接，该电路实现模拟视频信号中同步信号和图像信号的分离和数字化，该信号分离电路13包括：一DVI解码电路131和一并联的HDMI解码电路132，产生一同步、视频信号133。信号分离电路采用两个通道分别实现对DVI和HDMI信号的单独处理。因为DVI和HDMI采用不同的协议，我们需要采用两套电路来分别实现。采用两套电路DVI解码IC131和HDMI解码IC132来分别实现对两种信号的模数转换后，生成了具有相同的同步和视频信号133。信号分离电路生成的同步信号包括行同步信号、场同步信号、使能信号等；图像信息以逐个像素的形式给出，采用RGB三色，每个色彩采用256级的格式。图像以行同步信号来确定图像一行的数据，以场同步信号确定单帧图像。本电路产生的信号通过24位数据线传输RGB24位数值，通过单独的使能信号线来传输各个使能、同步信号133。信号直接接入视频处理电路14。

一视频信号处理电路14，其输入端与信号分离电路13的输出端连接，该电路实现用户对视频特效处理的要求，将原视频进行特定的变换处理，该视频信号处理电路14包括：一中央处理芯片141，其直接连接存储器142，以实现对视频信号的缓存处理，主要完成图像处理软件代码的运行工作等。图像处理流程如图6所示。

一视频合成、输出电路15，其输入端与视频信号处理电路14的输出端连接，该电路实现对转换后视频向模拟信号的转换，并对外部输出，该视频合成输出电路15包括：一路HDMI信号合成电路151及一路信号同步输出电路，用以实现对音视频按指定格式的打包输出。本发明所设计电路的输出包括两个部分：1、标准的HDMI信号输出；2、单帧图像和同步使能信号的直接输出。标准的HDMI信号输出可以直接连接到支持HDMI接口的设备中进行数据接收和视频显示，此部分电路接收对同步信号和图像信号，并按照HDMI的协议规范进行视频的打包，通过添加HDCP保密协议得到最终可供输出的HDMI模拟视频信号。对于应用开发而言，单帧图像和同步使能信号的输出更有价值和意义，根据得到的图像信息可以直接采取下一步的处理措施，如发送到LCOS等中进行图像的投影显示。单帧图像的直接输出不进行HDMI信号的处理过程，而是直接对图像的处理结果进行数字输出。

请参阅图1及图6，本发明还提供一种全高清视频信号的处理方法，其是采用前述的全高清视频信号处理电路，包括如下步骤：

步骤1：通过除静电、滤波电路12和信号分离电路13取得图像数据和待输出图像数据；

步骤2：将取得的图像数据送入视频信号处理电路14中，采用模版匹配的方法，进行图像处理，该图像处理包括：接收下游设备的EDID信息；根据EDID确定接收设备所需的视频格式，计算EDID信息中的数据与原始图像数据的变换关系，生成变换关系矩阵；将生成的变换关系矩阵存入存储器142中；根据待输出的象素点的位置的信息，与变换关系矩阵所对应的原图形象素点信息进行计算，得到待输出的象素点的RGB值；采用此方法可以大大减少乘除法的计算次数，提高算法的运算速度。

步骤3：处理后的图像发送给视频合成、输出电路15，完成对全高清视频信号的处理。

采用这个流程实现的对高清视频的处理，可以实现低成本处理高清的目标，处理速度达到实际应用的要求，扩展了高清视频的使用范围。

为了举例说明本发明的实现，描述了上述具体实施例，但本发明的其他变化和修改，对本领域技术人员是显而易见的，本发明并不限于所描述的具体实施方式。因此，在本发明所公开的内容的真正实质和基本原则范围内的任何/所有修改、变化或等效变换，都属于本发明的权利要求保护范围。

Claims

1.一种全高清视频信号处理电路，包括：

2.根据权利要求1所述的全高清视频信号处理电路，其中除静电、滤波电路包括：一除静电、降噪电路；一滤波电路，其输入端与除静电、降噪电路的输出端连接；一降噪电路，其输入端与滤波电路连接。

3.根据权利要求1所述的全高清视频信号处理电路，其中信号分离电路包括：一DVI解码电路和一并联的HDMI解码电路，产生一同步、视频信号。

4.根据权利要求1所述的全高清视频信号处理电路，其中视频信号处理电路包括：一中央处理芯片，其直接连接存储器，以实现对视频信号的缓存处理。

5.根据权利要求4所述的全高清视频信号处理电路，其中视频合成输出电路包括：一路HDMI信号合成电路及一路信号同步输出电路，用以实现对音视频按指定格式的打包输出。

6.一种全高清视频信号的处理方法，其是采用如权利要求1所述的全高清视频信号处理电路，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的全高清视频信号的处理方法，其中图像处理包括：

接收下游设备的EDID信息；

计算EDID信息中的数据与原始图像数据的变换关系，生成变换关系矩阵；

将生成的变换关系矩阵存入存储器中；

根据待输出的象素点的位置的信息，与变换关系矩阵所对应的原图形象素点信息进行计算，得到待输出的象素点的RGB值。