CN105812841B - 一种cvbs信号压缩/解压缩方法、发射/接收机及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种CVBS信号压缩/解压缩方法、发射/接收机及系统，应用于视频信号处理技术领域。在一定的带宽内传输更多的视频信号，提高带宽利用率。主要包括：对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

Description

一种CVBS信号压缩/解压缩方法、发射/接收机及系统

技术领域

本发明涉及视频信号处理技术领域，尤其涉及一种CVBS信号压缩/解压缩方法、发射/接收机及系统。

背景技术

CVBS(Composite Video Broadcast Signal或Composite Video Blanking andSync，复合视频广播信号或复合视频消隐和同步)，是被广泛使用的图像数据传输标准。它以模拟波形来传输数据。复合视频包含色差(色调和饱和度)和亮度(光亮)信息，并将它们同步在消隐脉冲中，用同一信号传输。

目前的电视信号传输时大多使用CVBS传输方式，电视信号需求的增加对视频信号的传输技术提出了新的要求。然而现在的视频信号传输的带宽是有限的，限制了系统传输视频信号的数据量。如何利用有限的带宽传输越来越多的视频信号成为亟需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种CVBS信号压缩/解压缩方法、发射/接收机及系统，以解决现有技术中视频传输中的数据量受带宽限制而无法满足现实要求的技术问题，在相同的带宽下，提高系统传输的视频信号量，提高带宽利用率。

有鉴于此，本发明第一方面提供一种CVBS信号压缩方法，可以包括：

对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：

将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

优选的，在所述同步脉冲的周期内，将标识同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器后，不再向第一FIFO存储器写入数据。

优选的，所述预设码字为K码。本发明第二方面提供一种CVBS信号解压缩方法，接收端对接收的CVBS信号进行解码并存储至第二FIFO存储器，所述方法包括：

从第二FIFO存储器中读取数据，确定读取的数据是否为预设码字；

若是，则将从第二FIFO中读取的数据按顺序解压缩输出，包括：输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

本发明第三方面提供一种CVBS信号压缩系统，所述系统包括：

检测电路，用于对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

第一状态机，用于检测电路检测到当前同步脉冲的前沿数据时，将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

本发明第四方面提供一种CVBS信号解压缩系统，所述系统包括第二状态机和多路选择器；

所述第二状态机，用于对从第二FIFO存储器中读取的数据进行检测以确定预设码字；控制多路选择器按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；

多路选择器，用于按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；包括：读取的数据为预设码字时，将输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过查找压缩表确定的彩色负载波与下一预设码字之间的压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

本发明第五方面提供一种CVBS信号发射机，包括：

上述任一所述的CVBS信号压缩系统、模/数转换电路、量化电路第一FIFO存储器、编码器；

其中，所述模/数转换电路，用于对模拟CVBS信号进行采样；

量化电路，用于对采样数据进行量化并输出至所述CVBS信号压缩系统；

第一FIFO存储器，用于存储CVBS信号压缩系统写入的数据；

编码器，用于对FIFO中的数据进行编码并发送。

本发明第六方面提供一种CVBS信号接收机，包括：上述任一所述的CVBS信号解压缩系统、解码器、第二FIFO存储器和数/模转换电路；

解码器，用于接收并解码CVBS信号；

第二FIFO存储器，用于存储解码器解码后的数据，供所述CVBS信号的解压缩系统读取并解压缩；

数/模转换电路，用于将所述CVBS信号解压缩系统输出的数字信号恢复为模拟信号。

本发明第七方面提供一种CVBS信号收发系统，包括上述任一所述的发射机和上述任一所述的接收机。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的技术方案中，CVBS信号中的同步脉冲信号为直流分量，其信息变化量较少，对其采用一个预设码字替代，有较大的压缩比；通道信号和彩色负载波信号是频率为4.36MHz的正弦波，其幅度和相位对图像重建质量影响较大，对这部分数据不进行任何压缩；一个周期内的CVBS信号中，同步脉冲、通道信号和彩色负载波信号之外的信号连续采样点之间的数据变化范围不大，对这部分信号可以用相对变化量表示，以查表压缩的方式实现数据的压缩。数据压缩后占用的带宽将会减小，与现有技术相比，在相同的带宽下增加传输的数据量，提高带宽利用率。

附图说明

图1a为CVBS信号的波形图；

图1为本发明实施例提供的一种CVBS信号压缩方法实施例1的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种CVBS信号解压缩方法实施例1的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种CVBS信号压缩系统实施例1的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种CVBS信号解压缩系统实施例1的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种CVBS信号发射机实施例1的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种CVBS信号接收机实施例1的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种CVBS信号收发系统实施例1的结构示意图；

图8为图7所述系统的一种可能的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的，所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明实施例的技术方案做详细、公开的描述。

参考图1a所示，为CVBS(Composite Video Broadcast Signal或Composite VideoBlanking and Sync，复合视频广播信号或复合视频消隐和同步)信号的波形图。通过分析图1a可得出CVBS信号具有如下特点：

CVBS信号本身的周期为63.5us；在一个周期内，CVBS信号包括前肩信号FrontParch、后肩信号Back Porch、同步脉冲信号Sync Tip、通道信号Breezeway、彩色负载波信号Color Burst、活动视频(有效图像)信号Active Video。其中，Front Parch的周期是1.5us，电平值0.3V；Sync Tip的周期是4.7us，电平值为0V；Breezeway的周期为0.6us，电平值0.3V；Color Burst的周期为2.5us，电平值：0.15V～0.45V；Back Porch的周期为1.6us，电平值0.3V；Active Video的周期为52.6us，电平值0.3V～1.0V。

其中，CVBS中的Sync Tip脉冲为直流分量，信息变化较少，可以进行压缩，而Breezeway、Color Burst信号是频率为4.36MHz的正弦波，其幅度和相位对图像重建质量影响较大，对这部分数据不进行任何压缩；其它部分信号连续采样点之间的数据变化范围不大，可以对其进行压缩。

参考图1所示，为本发明提供一种CVBS信号压缩方法实施例1的流程图，本实施例具体可以包括：

S101、对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

对CVBS信号进行压缩之前，需要对CVBS信号进行采样量化，将模拟的CVBS信号数字化。所述量化可以是均匀量化，这里不作限定。然后对量化后的CVBS信号进行实时检测，确定当前同步脉冲的前沿数据。因为CVBS信号为周期性信号，所以确定当前同步脉冲的前沿后，后续的信号可以按照顺序依次进行处理。检测到CVBS信号的同步脉冲之前，对采样数据可以采用现有技术处理，这里不作具体限定。

优选的，同步脉冲的电平大小是已知的，检测当前同步脉冲的前沿数据时可以采用比较相邻采样值的方式实现。

S102、将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩。

当前同步脉冲的前沿确定后，同步脉冲之后的信号顺序就确定了。同步脉冲信号压缩存储后，后续信号就可以按照顺序进行压缩处理。本步骤具体的执行过程如下：

首先，Sync Tip脉冲为直流分量，其信息变化量较少，有较大的压缩比，这里采用预设码字替代脉冲信号。将指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO(First Input FirstOutput，先入先出队列)存储器。

其次，由于不需对通道信号以及彩色负载波信号进行压缩处理，当前同步脉冲压缩存储后，直接将当前同步脉冲之后的通道量化值以及彩色负载波量化值写入第一FIFO存储器。最后，通过查表压缩的方式对彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有信号进行压缩处理，具体的，通过压缩表确定彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值，然后将压缩值写入第一FIFO存储器；其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

为了便于理解上文所述的压缩表，下面举例说明，参考表1所示，为一个示例性的压缩表。

表1压缩表

量化(电平)值	压缩值
		0	0
1	1
		2-4	2
5-8	4
		……	……

该压缩表主要表示了量化(电平)值与压缩值的关系，其中压缩值不代表信号的真正电平，其仅仅起到一个标记作用，将量化(电平)值位于2-4的所有信号均以压缩值2进行存储。接收端根据存储的压缩值2即可反向确定对应的量化(电平)值的范围是2-4，然后可以根据预设的规则，比如选取电平均值3作为最后的量化值。所述预设规则这里不作具体限定，只要保证解压后的数据与原数据之间的误差在允许的范围内即可。

需要说明的是，CVBS信号内的每种信号均有自身的周期，且对于每种信号来说，其采样周期都是固定的，所以每种信号持续多少个采样周期是可以知道的，在实际操作时，可以通过计算采样周期的个数来确定处理的信号的类型。比如，将标识当前同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器后，若干时钟周期(Sync Tip包含的采样周期数)后，将Breezeway、Color Burst的量化值送入FIFO。

本实施例提供的技术方案中，CVBS信号中的同步脉冲信号为直流分量，其信息变化量较少，对其采用一个预设码字替代，有较大的压缩比；通道信号和彩色负载波信号是频率为4.36MHz的正弦波，其幅度和相位对图像重建质量影响较大，对这部分数据不进行任何压缩；一个周期内的CVBS信号中，同步脉冲、通道信号和彩色负载波信号之外的信号连续采样点之间的数据变化范围不大，对这部分信号可以用相对变化量表示，以查表压缩的方式实现数据的压缩。数据压缩后占用的带宽将会减小，与现有技术相比，在相同的带宽下增加传输的数据量，提高带宽利用率。

基于实施例1所述的技术方案，在实际操作中，所述预设码字可以为K码。当然，在保证每一个同步脉冲均可以用唯一的一个码字表示的前提下，也可以选用其他具有唯一性的码字。这里不作具体限定。

由于同步脉冲是一个直流分量，信息变化量较少，所以在采用预设码字代替同步脉冲时，无需多次向第一FIFO存储器存储预设码字，在同步脉冲的周期内，只需存储一次预设码字即可，即在同步脉冲的周期内，将标识同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器后，不再向第一FIFO存储器写入数据。

在实施例1的基础上，参考图2所示，为对应的一种CVBS信号解压缩方法实施例的流程图，本实施例具体可以包括：

接收端接收信号后首先需要进行解码，将解码得到的CVBS信号存储至第二FIFO存储器，然后执行CVBS信号的解压缩流程，主要包括：

S201、从第二FIFO存储器中读取数据，确定读取的数据是否为预设码字；

解码后的CVBS信号存储在第二FIFO存储器中，接收端从第二FIFO存储器中依次读取数据，判断读取的数据是否为预设码字，以找到CVBS信号的同步脉冲信号。若是，则执行步骤S202。

S202、将从第二FIFO中读取的数据按顺序解压后输出。

因为数据存储时采用的是先进先出机制，所以找到预设码字标识的同步脉冲后，后续读取的信号顺序就确定了，根据信号的类型具体进行处理。具体包括：首先，对于预设码字，其对应的输出应该是同步脉冲，所以将输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；然后，将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。对应的解压缩过程可以参考表1所示的示例性压缩表理解，这里不再赘述。

对应于上述方法实施例，相应的，参考图3所示，为本发明实施例提供的一种CVBS信号压缩系统的结构示意图，所述系统可以包括：

检测电路31，用于对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

第一状态机32，用于检测电路检测到当前同步脉冲的前沿数据时，将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

本实施例提供的技术方案中，检测电路31检测CVBS信号中的同步脉冲，第一状态机32根据信号的类型进行压缩并写入第一FIFO存储器，具体的，对其采用一个预设码字替代；通道信号和彩色负载波信号不进行任何压缩；同步脉冲、通道信号和彩色负载波信号之外的信号以查表压缩的方式实现数据的压缩。数据压缩后占用的带宽将会减小，与现有技术相比，在相同的带宽下增加传输的数据量，提高带宽利用率。

参考图4所示，为本发明实施例提供的一种CVBS信号解压缩系统的结构示意图，所述系统包括第二状态机41和多路选择器42。

所述第二状态机41，用于对从第二FIFO存储器中读取的数据进行检测以确定预设码字；控制多路选择器按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；

多路选择器42，用于按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；包括：读取的数据为预设码字时，将输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过查找压缩表确定的彩色负载波与下一预设码字之间的压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

参考图5所示，为本发明提供的一种CVBS信号的发射机实施例的结构示意图，所述发射机可以包括：模/数转换电路51、量化电路52、第一FIFO存储器53、编码器54和上述任一实施例所述的CVBS信号压缩系统。

其中，所述模/数转换电路51，用于对模拟CVBS信号进行采样；

量化电路52，用于对采样数据进行量化并输出至所述CVBS信号压缩系统；

第一FIFO存储器53，用于存储CVBS信号压缩系统写入的数据；

编码器54，用于对FIFO中的数据进行编码并发送。

参考图6所示，为本发明提供的一种CVBS信号的接收机实施例的结构示意图，所述接收机可以包括：解码器61、第二FIFO存储器62、上述任一实施例所述的CVBS信号解压缩系统63和数/模转换电路64。

解码器61，用于接收并解码CVBS信号；

第二FIFO存储器62，用于存储解码器解码后的数据，供所述CVBS信号的解压缩系统读取并解压缩；

数/模转换电路64，用于将所述CVBS信号解压缩系统输出的数字信号恢复为模拟信号。

参考图7所示，为本发明提供的一种CVBS信号处理系统的结构示意图，该系统包括上述任一实施例所述的CVBS信号发射机和上述任一实施例所述的CVBS信号接收机。图8为图7所示系统在实际应用场景下的一种可能的结构，其中虚线表示控制信号、实线表示数据信号，比如，第二状态机向第二FIFO存储器发送读取数据的指令。

需要说明的是，基于本发明实施例提供的技术方案，技术人员在CME公司FPGA芯片HR3平台上，传输带宽为170Mbps的传输系统中实现了2路视频图像的传输和重建。该方案的发射机部分对两路视频图像数据分别进行采样、数据压缩和写FIFO控制，2路视频图像数据交替传输；接收机部分统一接收发射机发送的视频图像信号并将2路视频图像数据的进行分离，对分离后的视频数据分别进行接收状态机控制、数据恢复和输出。

本发明实施例提供的CVBS信号的压缩方法、发射机以及对应的收发系统均能实现CVBS信号的压缩，增加相同带宽内传输的视频信号量。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种CVBS信号压缩方法，其特征在于，所述方法包括：

对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：

将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述同步脉冲的周期内，将标识同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器后，不再向第一FIFO存储器写入预设码字。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设码字为K码。

4.一种CVBS信号解压缩方法，其特征在于，接收端对接收的CVBS信号进行解码并存储至第二FIFO存储器，所述方法包括：

从第二FIFO存储器中读取数据，确定读取的数据是否为预设码字；

若是，则将从第二FIFO中读取的数据按顺序解压缩输出，包括：输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

5.一种CVBS信号压缩系统，其特征在于，所述系统包括：

检测电路，用于对量化后的CVBS信号进行检测，确定当前同步脉冲的前沿数据；

第一状态机，用于检测电路检测到当前同步脉冲的前沿数据时，将所述CVBS信号包含的数据按顺序压缩，包括：将用来指示同步脉冲的预设码字写入第一FIFO存储器；将通道量化值以及彩色负载波量化值直接写入第一FIFO存储器；将通过压缩表确定的彩色负载波与下一同步脉冲前沿数据之间的所有量化值对应的压缩值写入第一FIFO存储器；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

6.一种CVBS信号解压缩系统，其特征在于，所述系统包括第二状态机和多路选择器；

所述第二状态机，用于对从第二FIFO存储器中读取的数据进行检测以确定预设码字；控制多路选择器按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；

多路选择器，用于按照CVBS信号的顺序依次输出两个同步脉冲之间的数据；包括：读取的数据为预设码字时，将输出信号的电平值设置为同步脉冲的电平值并在同步脉冲的周期内保持该电平值；将通道数据以及彩色负载波数据直接输出；将通过查找压缩表确定的彩色负载波与下一预设码字之间的压缩值对应的量化值输出；

其中，所述压缩表用于存储量化值与压缩值之间的映射关系。

7.一种CVBS信号发射机，其特征在于，包括：

如权利要求5所述的CVBS信号压缩系统、模/数转换电路、量化电路、第一FIFO存储器、编码器；

其中，所述模/数转换电路，用于对模拟CVBS信号进行采样；

量化电路，用于对采样数据进行量化并输出至所述CVBS信号压缩系统；

第一FIFO存储器，用于存储CVBS信号压缩系统写入的数据；

编码器，用于对第一FIFO存储器中的数据进行编码并发送。

8.一种CVBS信号接收机，其特征在于，包括：如权利要求6所述的CVBS信号解压缩系统、解码器、第二FIFO存储器和数/模转换电路；

解码器，用于接收并解码CVBS信号；

第二FIFO存储器，用于存储解码器解码后的数据，供所述CVBS信号的解压缩系统读取并解压缩；

数/模转换电路，用于将所述CVBS信号解压缩系统输出的数字信号恢复为模拟信号。

9.一种CVBS信号收发系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的发射机和权利要求8所述的接收机。