CN102647569A

CN102647569A - 一种模拟电视vbi数据解码装置和方法

Info

Publication number: CN102647569A
Application number: CN2012101346027A
Authority: CN
Inventors: 李璐
Original assignee: Beijing Haier IC Design Co Ltd
Current assignee: Beijing Haier IC Design Co Ltd
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明实施例给出了一种模拟电视VBI数据解码装置、方法。所述解码装置包括：VBI数据定位单元，用于根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；低通滤波器，用于滤除模拟视频信号中的噪声；去直流单元，用于对滤除噪声后的信号进行电平判决；时钟同步单元，用于利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；数据提取单元，用于提取VBI数据。本发明实施例的方案，通过利用IIR滤波后进行电平判决能增强系统解码的稳定性，通过对模拟视频信号进行低通滤波并借助数控振荡器NCO能较快进行时钟导频的同步。

Description

一种模拟电视VBI数据解码装置和方法

技术领域

本发明涉及模拟电视领域，特别涉及一种模拟电视VBI数据解码装置和方法。

背景技术

NTSC(National Television Standards Committee，国家电视标准委员会)制和PAL(Phase Alternating Line，逐行倒相)制信号是最基本的模拟复合视频信号，彩色信息和所有时序信号都包含在一个信号中，例如在NTSC视频系统中每场包括262.5行，每一个垂直和水平消隐区间的起始位置用垂直和水平同步信号作为标记。通常在VBI(Vertical Blanking Interval，垂直消隐区)部分的水平行插入图文信息，所述的图文信息也称为VBI数据。图文信息作为一种新型并且迅速发展的技术广泛应用于电视通信中。由于标准不同，图文信息的形式也有所差别，例如包含隐藏字幕(Closed Caption)的图文信息，或是包含PDC(Program Delivery Control，电视节目控制)和VPS(Video Programming System，视频编程系统)的图文信息。通过数字编码，图文信息能传输文本和图片信息，图文信息解码器将图文信息中的有用信号提取出来并存储，用于后续的电视显示。

由于模拟电视在传输过程中会受到噪声的干扰，现有的数据提取容错能力较差，无法正确提取有效的视频同步信号从而造成显示的错误，并且无法根据图文信息中的时钟导频信号迅速同步上时钟导频，从而造成图文信息提取的滞后性。

图1是现有技术中一种模拟电视图文信息解码装置框图。在图1中，模拟视频信号首先经过采样时钟进行模拟到数字转换，该采样时钟频率是与彩色负载波频率是倍数关系。图文数据采集器的输入信号是幅度调制信号，图文数据采集器通过平均最大幅度和最小幅度将信号幅度进行搬移，然后用循环计数器将采样信号进行存储于存储器中供后续显示。该现有技术未考虑到模拟视频信号受到噪声影响，无法准确确定最大幅度和最小幅度，从而易导致采样过程中逻辑电平的误判；另外，循环计数器计数会有误差累加从而导致最佳采样时刻的偏移。

图2是现有技术中另一种模拟电视图文信息解码装置框图。在图2中，利用时钟产生器对输入的模拟视频信号进行采样，该时钟产生器是由模拟锁相环产生的，该方法时间延迟较大，具有较长周期才能完成时钟的锁频和锁相工作。而所述模拟视频信号中的图文信息的时钟导频信息仅仅由8个正弦信号组成，持续时间短，需要较快的完成同步。可见，所述时钟产生器不能快速地同步上所述时钟导频信息，这会造成图文信息提取的滞后性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种模拟电视VBI数据解码装置、方法。

在第一方面，本发明实施例提供一种模拟电视VBI数据解码装置，所述解码装置包括：VBI数据定位单元，用于根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；低通滤波器，用于滤除模拟视频信号中的噪声；去直流单元，用于对滤除噪声后的信号进行电平判决；时钟同步单元，用于利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；数据提取单元，用于提取VBI数据。

在第二方面，本发明实施例提供一种模拟电视VBI数据解码方法，所述方法包括：根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；滤除模拟视频信号中的噪声；对滤除噪声后的信号进行电平判决；利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；提取VBI数据。

本发明实施例的方案，通过利用IIR滤波后进行电平判决能增强系统解码的稳定性，通过对模拟视频信号进行低通滤波并借助数控振荡器NCO能较快进行时钟导频的同步。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方案做进一步的详细描述，附图中：

图1为现有技术的一种模拟电视图文信息解码装置框图；

图2为现有技术的另一种模拟电视图文信息解码装置框图；

图3为本发明实施例的一种模拟电视图文信息解码装置框图；

图4是本发明实施例的一种模拟电视图文信息解码方法流程图。

具体实施方式

本数据提取装置首先通过低通滤波的方法去除模拟电视传输中的噪声干扰，以便于后续数据提取的准确性。其次为了将信号进行并串转换为数字码流，需要将原始信号进行电平判决后，而参考电平的值也会由于噪声的影响或信号的抖动从而影响参考电平值的不稳定行，本发明通过IIR滤波的方法去除噪声的影响，经过一段调整时间后最终达到相对稳定的参考电平值。接着通过数字锁相环根据时钟导频信号进行频率和相位的同步，该方法能较快并准确的同步时钟导频信号。下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

图3为本发明实施例的一种模拟电视图文信息解码装置框图。所述解码装置包括：VBI数据定位单元，低通滤波器，去直流单元，IIR滤波器，时钟同步单元，帧头提取单元，VBI数据提取单元，VBI数据存储单元。

其中，VBI数据定位单元，用于根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置。由于VBI数据出现的位置不是固定的，所以首先根据行场同步计数信号定位VBI数据所在的行场位置。由于模拟电视视频标准不同，各种VBI数据所处的位置也不同，根据实际应用进行定位。

低通滤波器，用于滤除模拟视频信号中的噪声。滤除噪声后的信号保留了原始有用信号，可用于后续的信息提取。所述低通滤波器是一种FIR低通滤波器。

去直流单元，用于对滤除噪声后的信号进行电平判决。所述电平判决具体而言，是将滤除噪声后的信号的电平与参考电平进行比较，大于参考电平的判定为逻辑“1”，小于参考电平的判定为逻辑“0”。判决电平的准备性决定了判决后数字码流的正确性。但是信号噪声或信号自身抖动问题会使得计算出来的判决电平产生误差，甚至会造成误判决。本发明实施例中判决电平的产生使用计算均值的方法而得到：对于同一行中的均值计算，为了确保计算得到的均值的可靠性，以某个采样位置为起点，截取尽可能多的采样点计算均值；对于连续多行的均值计算，由于VBI数据包含在垂直消隐区间的连续行中，所以每行计算出来的判决电平对后续的判决电平的值有影响。通过统计多个行计算出来的判决电平值得到较稳定的最终判决电平。本发明采用具有自反馈结构的无限冲击响应IIR滤波器对每行得到的均值进行滤波，系统稳定需要一段时间，所以经过若干帧之后，得到的判决电平值较稳定。IIR滤波器原理如下：

Y (z) = X (z) * \frac{Σ_{r = 0}^{M} b (r) z^{- r}}{1 + Σ_{k = 1}^{N} a (k) z^{- k}},

其中k＝1，2....N，a(0)＝1，r＝0，1，2...M。Y(z)是输出信号，X(z)是输入信号，b(r)，a(k)均为滤波系数，滤波器的阶数根据实际应用决定。举例说明，由于图信息存在于连续几行，如果存在于视频的第1行到第10行，如果第3行的图文信息收到噪声的影响，就会导致该行计算出来的同步头的判决电平有误差，不准确，这样就会导致第3行后面的图文数据的提取错误，如果我们通过以前计算出来的第1行和第2行的判决电平来计算上述第3行的判决电平，这样即使第3行的数据收到污染，也能通过滤波的方法得到较为正确的第3行的判决电平。具体滤波过程如下：将前面1-2行计算出来的判决电平作为IIR滤波器的输入，则滤波后得到的第3行的判决电平将不会受到噪声的影响而得到较正确的值，由于IIR滤波器是无限冲激响应滤波器，输入的值越多，滤波后得到的效果会越好，也就是说越是后面的行，其判决电平将逐渐趋于稳定，即使有噪声的影响也不受干扰。

时钟同步单元，用于利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号。所述数控振荡器的作用是产生正交的正弦和余弦样本，采用查表法经过相位累加器对输入频率字不断累加，得到以该频率字为步进的正弦相位。具体而言，数控振荡器NCO，根据信号的采样频率，VBI数据的传输速率，得到数字锁相环工作的频率控制字，根据该频率控制字进行累加得到所需要频率的正弦波信号sin(t)＝A sin[2*pi*(f*n*t)]，该正弦波信号作为本地载波信号对时钟导频信号进行同步，由于时钟导频信号的相位不确定，通过本地载波信号和时钟导频信号的相位搜索算法从而改变相位控制字。锁定后的本地载波信号作为采样时钟信号对图文数据进行采样。所述相位搜索算法搜索原始信号的最大值和最小值后，首先通过比较原始信号的“波峰”与对应本地载波的“波峰“位置，比较后找到相位差信号，接着为了确保相位差的准确性，还可以比较原始信号的”波谷“位置和本地载波的”波谷“位置。所述相位差信号用于调整相位控制字，从而调整数字锁相环产生频率和相位同步于CR(clock run in，时钟导频信号)的正弦信号。本发明实施例的同步算法延迟周期较短，能较快同步于时钟导频信号，即能够适应仅由8个连续正弦波信号组成，持续时间较短的CR(clock run in，时钟导频信号)对同步速度的要求。

数据提取单元，用于提取VBI数据。具体为，所述数据提取单元包括帧头提取子单元以及VBI数据提取子单元。帧头提取子单元首先提取帧头包序列，所述帧头包序列由固定的数字序列{11100100}组成，当提取到该序列时通知VBI数据提取子单元开始提取有效的VBI数据部分。所述提取采样的时刻选取正弦信号的最大值和最小值出现点时刻，这种方法能克服现有技术中通过循环计数的方法的缺点，因为通过简单计数会造成误差的累加，从而造成准确提取采样时刻的偏移。有效数据包由43个字节组成，每个字节由7个信息位和一个校验位组成。

VBI数据存储单元，用于存储提取的VBI数据。一种方式是将提取的VBI数据按字节依次放入存储器中以备后续显示使用。

图4是本发明实施例的一种模拟电视图文信息解码方法流程图。所述方法包括：根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；滤除模拟视频信号中的噪声；对滤除噪声后的信号进行电平判决；利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；提取VBI数据。

在一个例子中，所述对滤除噪声后的信号进行电平判决具体包括：采用无限冲激响应IIR滤波器对VBI数据中每行均值进行滤波得到参考电平，根据信号电平与参考电平的大小关系对信号电平进行逻辑判决。

在一个例子中，所述利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号具体包括：利用数控振荡器NCO根据频率控制字和相位搜索算法产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号。

在一个例子中，所述提取VBI数据具体包括：提取帧头包序列之后开始提取VBI数据。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元、器件可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种模拟电视VBI数据解码装置，其特征在于，所述解码装置包括：

VBI数据定位单元，用于根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；

低通滤波器，用于滤除模拟视频信号中的噪声；

去直流单元，用于对滤除噪声后的信号进行电平判决；

时钟同步单元，用于利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；

数据提取单元，用于提取VBI数据。

2.如权利要求1的装置，其特征在于，所述去直流单元对滤除噪声后的信号进行电平判决具体包括：采用无限冲激响应IIR滤波器对VBI数据中一行或多行均值进行滤波得到参考电平，根据信号电平与参考电平的大小关系对信号电平进行逻辑判决。

3.如权利要求1或2的装置，其特征在于，所述时钟同步单元利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号具体包括：所述时钟同步单元利用数控振荡器NCO根据频率控制字和相位搜索算法产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号。

4.如权利要求1-3之一的装置，其特征在于，所述数据提取单元包括帧头提取子单元以及VBI数据提取子单元。

5.一种模拟电视VBI数据解码方法，其特征在于，所述方法包括：

根据行场同步计数信号定位模拟视频信号中VBI数据所在的行场位置；

滤除模拟视频信号中的噪声；

对滤除噪声后的信号进行电平判决；

利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号；

提取VBI数据。

6.如权利要求5的方法，其特征在于，所述对滤除噪声后的信号进行电平判决具体包括：采用无限冲激响应IIR滤波器对VBI数据中一行或多行均值进行滤波得到参考电平，根据信号电平与参考电平的大小关系对信号电平进行逻辑判决。

7.如权利要求5或6的方法，其特征在于，所述利用数控振荡器NCO产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号具体包括：利用数控振荡器NCO根据频率控制字和相位搜索算法产生本地时钟信号以同步VBI数据的时钟导频信号。

8.如权利要求5-7之一所述的方法，其特征在于，所述提取VBI数据具体包括：提取帧头包序列之后开始提取VBI数据。