CN1312652A - 数据率转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的数据率转换装置包括:一个信息输入设备,用于接收第一数据率的帧信息;一个包含多个缓冲器的信息存储器,用于存储帧信息;一个写控制设备,用于挑选一个要向其中写入帧信息的缓冲器,并将帧信息写入所选缓冲器;一个读控制设备,用于挑选从中读出帧信息的缓冲器并从所选缓冲器中读出帧信息;和一个信息输出设备,用于输出帧信息,该信息是由读控制设备以一个不同于第一数据率的第二数据率读出的。

Description

数据率转换装置

本发明有关一种方法和装置，用来转换一个数据率，包括，例如，转换不同系统下视频信号的帧速率。

NTSC系统和PAL系统都是广泛应用的视频信号系统。NTSC系统下视频信号的帧速率与PAL系统下视频信号的帧速率是不同的。这里，“帧速率”指的是显示一个屏所需要的时间周期。

NTSC系统下的帧速率大约是30帧/秒(1/30秒周期)。(更精确地，帧速率是30×1000/1001帧/秒)。PAL系统下的帧速率是25帧/秒(1/25秒周期)。从而，若要将NTSC系统下的视频信号在PAL系统下显示，或者，若要将PAL系统下的视频信号在NTSC系统下显示，则应转换帧速率。

作为转换数据率的一种常规方法，日本的公开专利申请No.8-172573中揭示了一种方法，用于将低速率数据帧转换到高速率数据半帧，这里1帧=2半帧，1屏=1帧。

在日本的公开专利申请No.8-172573中，通过以下步骤转换数据率。根据一个加速比率，即，一个高速度对低速度的比，确定一个基本半帧重复速度，这样，在一个帧周期内，半帧重复整数次。然后，从加速率比率中减去一个帧周期内半帧数量与低速率的比，得出重复速率间的比例差。比较半帧重复速率差与比例差；若它们彼此不同，则加上或减去一个半帧，以转换数据速率。

按上面描述的技术，通过以下方式来将PAL系统下的视频信号的一个帧速率(25帧/秒)转换为NTSC系统下的一个视频信号的半帧速率(大约60半帧/秒)。具体方法是，利用前面所述技术中的方法，根据一个加速度比率，即，PAL系统下数据率与NTSC系统下数据率的比(60/25=2.4)，计算重复速率，重复速率确定为2个半帧和3个半帧。对加速度比率执行一个差分计算，按前面所述技术中的方法，计算出要重复的半帧数量为2,3,2,2和3。

图5是一个时序图，示出了执行从PAL系统到NTSC系统的数据率转换时的时序。根据要重复的半帧数量，2,3,2,2,3，为输入帧H1到H5输出帧H1,H1,H2,H2,H2,H3,H3,H4,H4,H5,H5，以此来进行转换。

不过，按以前技术，可以将低数据率信息(PAL系统下的视频信号，1/25秒周期)转换为高数据率信息(NTSC系统下的视频信号，1/30秒周期)，但不能将高数据率信息转换为低数据率信息。

还有，正如图5中输入帧H1的开始时间T1所表示的，输入帧(PAL系统下的帧)和输出帧(NTSC系统下的帧)应是同步的。

按本发明的一个方面，提供了一种数据率转换装置，包括：一个信息输入设备，用于接收第一数据率的帧信息；一个信息存储器，包括多个缓冲区，用来存储帧信息；一个写控制设备，用于挑选要将帧信息写入哪个缓冲区中，并将帧信息写入所选缓冲区；一个读控制设备，用于选择要从哪个缓冲区中读出帧信息，并从所选缓冲区中读出帧信息；和一个信息输出设备，用于输出帧信息，该信息是由读控制设备以一个不同于第一数据率的第二数据率读出的。

在本发明的一个实例中，数据速率转换装置还包括一个输入终止检测输入设备，用于输出一个帧信息终止信号，该信号表明对信息输入设备的帧信息输入的终止，这时，响应于该帧信息输入终止信号，写控制设备挑选一个缓冲器，随后要输入的帧信息将写入该缓冲器，并保留一个表明所选缓冲器的第一选择缓冲器信息。

在本发明的一个实例中，写控制设备挑选一个缓冲器，随后输入的帧信息将写入该缓冲器中，该缓冲器不同于已输入信息输入设备中的帧信息被写入的缓冲器，也不同于读控制设备正从中读出帧信息的缓冲器。

在本发明的一个实例中，读控制设备挑选一个缓冲器，从该缓冲器中读出随后要输出的帧信息，并保留一个表明所选缓冲器的第二选择缓冲器信息。

在本发明的一个实例中，读控制设备将写有已输入到信息输入设备中的帧信息的缓冲器选为要从中读出下一个输出帧信息的缓冲器。

在本发明的一个实例中，数据速率转换设备还包括一个输入同步检测设备，用于输出一个与第一数据速率相对应的第一同步信号，其中，根据该第一同步信号，写控制设备向第一选择缓冲器信息所表明的缓冲器中写入随后要输入的帧信息。

在本发明的一个实例中，数据速率转换设备还包括一个输出同步检测设备，用于输出一个对应于第二数据速率的第二同步信号，这里，读控制设备根据该第二同步信号，从第二选择缓冲器信息所表明的缓冲器中读出下一步要输出的帧信息。

在本发明的一个实例中，第一同步信号包括一个这样的信号，该信号表明下一步要输入的帧信息开始输入的时间。

在本发明的一个实例中，第二同步信号包括一个这样的信号，该信号表明下一步要输出的帧信息开始输出的时间。

在本发明的一个实例中，信息存储器包括三个缓冲器。

按本发明的一个方面，在终止从信息输入设备输入一个帧的信息时，挑选下一个输入信息要写入的缓冲器及要从中读出下一个输出信息的缓冲器。在下一个输入帧开始时间，写控制设备向所选缓冲器写入信息，且在下一个输出帧开始时间，读控制设备从所选缓冲器中读取信息。

这样，本发明就具有了以下优点，(1)提供了一种设备，该设备具有单一结构，它可以将具有任意数据速率的输入信息转换为具有另一任意数据速率的输出信息，而不管是从低数据率转换为高数据率还是从高数据率转换为低数据率，(2)提供了一种设备，利用该设备，既使在输入信息和输出信息异步时，仍能进行数据率转换。

参照附图，通过以下具体描述，本技术专业人士可以清楚并理解本发明的这些及其它优点。

图1是按本发明的一个实例，一个帧速率转换装置的方块图。

图2是一个时序图，显示了按照本发明的一个实例，在将NTSC系统下的视频信号转换为PAL系统下的视频信号的数据率转换期间，所使用的缓冲器。

图3是一个流程图，示出了按本发明的一个实例，帧速率转换装置的工作流程。

图4是一个时序图，示出了按本发明的一个实例，在将PAL系统下的视频信号转换为NTSC系统下的视频信号的数据率转换期间，所使用的缓冲器。

图5是一个时序图，示出了按照先有技术的一个帧速率转换。

下面，参照图1到图4描述本发明的推荐实例。

图1是一个方块图，示出了按本发明的一个数据速率转换装置100的结构。数据率转换装置100将具有任意数据率的帧信息转换为具有另一任意数据率的帧信息。图2解释了按照图1所示结构，将NTSC系统下的视频信号(帧信息)的数据率转换为PAL系统下的视频信号(帧信息)的数据率的一个数据率转换过程。

图1中的数据率转换装置100包括一个信息输入设备10，一个输入结束检测设备11，一个写控制设备20，一个输入同步检测设备30，一个信息存储器40，一个读控制设备50，一个信息输出设备60，和一个输出同步检测设备70。信息存储器40包括缓冲器A,B和C。

以第一数据率输入到信息输入设备10中的帧信息10被写入信息存储器40中的缓冲器A,B和C之一中。由写控制设备20选择特定的缓冲器A,B或C。

写控制设备20按下列方式挑选帧信息101要写入其中的缓冲器。在向信息输入设备10输入帧信息101的结束时刻，输入结束检测设备11检测到一个输入结束检测信号102，响应于该信号，写控制设备20从缓冲器A,B和C中挑选出一个，作为要向其中写入帧信息101的缓冲器。所选缓冲器不同于其中写入了在输入结束时已输入的帧信息101的缓冲器，也不同于读控制设备50正从中读出帧信息103的缓冲器。写控制设备20一直保持一个第一选择缓冲器信息，该信息表明所选缓冲器，直到执行了下一次选择。

在帧信息101的输入开始时间，响应于输入同步检测设备30检测到的一个同步信号104，写控制设备20挑选写控制设备20所保留的第一选择缓冲器信息所指明的缓冲器，并向所选缓冲器写入帧信息101。

读控制设备50挑选信息存储器40中的缓冲器A,B和C之一，并从所选缓冲器中读帧信息103。信息输出设备60以第二数据率输出帧信息103。

参照图2中的时序图，其中描述了将具有NTSC系统下的数据率的帧信息转换为具有PAL系统下的数据率的帧信息的情况。

作为一个初始过程被输入到信息输入设备10中的帧信息F1，由写控制设备20写入缓冲器A。要输出的帧信息F0由读控制设备50从缓冲器C中读出。

帧信息F2被输入给信息输入设备10。在时刻t11，当向信息输入设备10输入的帧信息F1终止时，响应于输入结束检测设备11检测到的输入结束检测信号102，写控制设备20从缓冲器A,B和C中选出缓冲器B，作为在时刻t11要向其中写入帧信息F2的缓冲器。缓冲器B不同于其中写入了帧信息F1的缓冲器A，也不同于正从中读出帧信息F0的缓冲器C。写控制设备20保留表明缓冲器B为第一选择缓冲器的信息。

一旦被输入到信息输入设备10中，则帧信息F1被写入缓冲器A。读控制设备50将缓冲器A选为从中读出帧信息103的缓冲器。随后，帧信息103被读出并被输出给信息输出设备60。读控制设备50保留表明缓冲器A为第二选择缓冲器的信息。

在帧信息F2的输入开始时刻t15，响应于输入同步检测设备30检测到的同步信号104，接着要输入的帧信息F2被写入缓冲器B。缓冲器B是第一选择缓冲器信息所指明的缓冲器，该信息由写控制设备20保存。

在帧信息F1的输出开始时刻t21，响应于输出同步检测设备70检测到的同步信号105，从缓冲器A中读出下一步要输出的帧信息103。然后，帧信息103被读出并输出给信息输出设备60。缓冲器A是第二选择缓冲器信息所指明的缓冲器，该信息由读控制设备50保存。

帧信息F2被写入缓冲器B。然后向信息输入设备10输入帧信息F3。在帧信息F2的信息输入终止时刻t12，写控制设备20选择缓冲器C，作为要向其中写入帧信息F3的缓冲器。缓冲器C不同于其中写入了帧信息F2的缓冲器B，也不同于正从中读出信息的缓冲器A。帧信息F2一旦被输入信息输入设备10，则被写入缓冲器B。然后，读控制设备50选择缓冲器B，作为从中读出帧信息103的缓冲器。然后，帧信息103被读出并输出给信息输出设备60。

帧信息F3一旦被输入到信息输入设备中，就被写入缓冲器C中。在信息输入终止时刻t13，读控制设备50挑选缓冲器C作为从中读出帧信息F3的缓冲器。然后，帧信息F3被读出并输出给信息输出设备60。

不过，帧信息F4的输入终止时刻t14早于下一输出帧的开始时刻t23。帧信息一旦被输入给信息输入设备10，则被写入缓冲器A。然后，读控制设备50另外选择缓冲器A作为从中读出帧信息的缓冲器。然后，帧信息103被读出并输出给信息输出设备60。从而，两个帧的输入信息(帧信息F3和帧信息F4)分别被存储在缓冲器A和C中，但存储在缓冲器C中的帧信息F3并不被输出，只有最近帧的信息(帧信息F4)被输出。

如图2所示，通过将具有NTSC系统下的数据率的帧信息F1到F6输出为具有PAL系统下的数据率的帧信息F1,F2,F4,F5和F6，可以完成数据率的转换。

图3是一个流程图，举例说明了按本发明的一个实例的数据率转换装置100的操作流程。作为初始步骤，写控制设备20挑选缓冲器A，作为向其中写入最先输入的帧信息的缓冲器。读控制设备50挑选缓冲器C，以便从中读出要被最先输出的帧信息(S301)。

写控制设备20确定是否到了该开始输入帧信息的时间(S302)。当它确定应该开始输入帧信息时(在S302处为yes)，写控制设备20开始向所选缓冲器写输入的帧信息(S303)。

当写控制设备20确定还不该开始输入帧信息时(在S302处为NO)，或者当写控制设备20开始向所选缓冲器写输入帧信息(S303)时，写控制设备20确定帧信息的输入是否已终止(S304)。

当确定帧信息的输入已终止时(在S304处为YES)，写控制设备20挑选缓冲器，随后要输入的帧信息要被写入该缓冲器中(S305)。所选缓冲器不同于已输入信息输入设备10中的帧信息被写入的缓冲器，也不同于当时读控制设备50正在读取的缓冲器。帧信息F1在被输入到信息输入设备10中的同时被写入一个缓冲器。然后，读控制设备挑选要从中读出帧信息的缓冲器(S306)。随后，帧信息被读出并输出给信息输出设备60。

当确定帧信息的输入还没终止时(在S304处为NO)，或者，当读控制设备50将其中写入了最近输入的帧信息的缓冲器挑选为要从中读出下一个输出帧信息的缓冲器时(S306)，读控制设备50确定是否到了该开始输出帧信息的时间(S307)。

当读控制设备50确定到了该开始输出帧信息的时间时(在S307处为YES)，读控制设备50开始从所选缓冲器中读帧信息(S308)。随后，过程将返回302。

下面，参照图1,2和3，描述一个示例操作。

写控制设备20挑选缓冲器A，作为要向其中写入最先输入的帧信息F1的缓冲器。读控制设备50挑选缓冲器C，作为要从中读出最先输出的帧信息的缓冲器(S301)。

当确定到了该开始输入帧信息F1的时刻t10时(在S302处为YES)，写控制设备20开始向所选缓冲器A写入帧输入信息(S303)。

当确定帧信息F1的输入已在时刻t11终止时(在S304处为YES)，写控制设备20挑选缓冲器B，作为要向其中写入下一个输入的帧信息F2的缓冲器。缓冲器B不同于其中写入了已输入给信息输入设备10的帧信息F1的缓冲器A，也不同于在时刻t11，读控制设备50要从中读出帧信息F0的缓冲器(S305)。帧信息在输入到信息输入设备10中的同时被写入缓冲器。然后，读控制设备50挑选缓冲器，从中读出帧信息(S306)。随后，帧信息被读出并输出给信息输出设备60。

当读控制设备50确定到了该开始输出帧信息的时刻t21时(在S307处为YES)，读控制设备50开始从所选缓冲器A读帧信息F1(S308)。

下面参照图4，描述将具有PAL系统下的数据率的帧信息转换为具有NTSC系统下的数据率的帧信息的情况。

作为一个初始过程，被输入到信息输入设备10中的帧信息G1，由写控制设备20写入缓冲器A。由读控制设备50从缓冲器C中读出要被输出的帧信息。

帧信息G1被写入缓冲器A。在时刻t31，当终止向信息输入设备10进行的帧信息G1的输入时，写控制设备20挑选缓冲器B。缓冲器B不同于其中写入了帧信息G1的缓冲器A，也不同于要从中读出帧信息G0的缓冲器C。写控制设备将该信息保留为第一选择缓冲器信息。读控制设备50挑选其中写入了输入帧信息G1的缓冲器A。读控制设备50将该信息保留为第二选择缓冲器信息。帧信息G2被写入缓冲器B。在时刻t32，当结束向信息输入设备10的帧信息G2的输入时，读控制设备50挑选其中写入了输入帧信息G2的缓冲器B。读控制设备50将该信息保留为第二选择缓冲器信息。

不过，开始输出下一个帧信息的时刻t43，提前于随后要输入给信息输入设备10的帧信息G3的输入终止时刻t33。

于是，根据保留为第二选择缓冲器信息(该信息指定缓冲器B)的信息，读控制设备50在时刻t43再次选择缓冲器B。其结果是，信息输出设备60输出帧信息G2，该信息被再次从缓冲器B中读出。

如图4所示，按本发明，通过将具有PAL系统下的数据率的帧信息G1到G5输出为具有NTSC系统下的数据率的帧信息G1,G2,G2,G3,G4,G5，可以转换数据率。

按照以上描述的本发明，可以提供一种装置，该装置利用一个单一结构，可以将具有任意数据率的输入信息转换为具有另一任意数据率的输出信息，另外，可以提供一种装置，即使在输入信息和输出信息异步时，仍可以转换数据率。

在不脱离本发明范围和精神的前提下，本技术专业人士可以进行不同的修改。因此，所附权利要求的范围不应被认为局限于此处所描述的，而是具有广义意义的。

Claims (10)

1．一个数据率转换装置，包括

一个信息输入设备，用于接收第一数据速率的帧信息；

一个包含多个缓冲器的信息存储器，用于存储帧信息；

一个写控制设备，用于挑选缓冲器之一，以向其写入帧信息，并将帧信息写入所选缓冲器；

一个读控制设备，用于挑选缓冲器之一，以便从该缓冲器中读帧信息，并从所选缓冲器中读取帧信息；和

一个信息输出设备，用于输出帧信息，该信息是由读控制设备以一个不同于第一数据率的第二数据率读出的。

2．一个如权利要求1所述的数据率转换装置，还包括一个输入终止检测输入设备，用于输出一个帧信息终止信号，表明对信息输入设备的帧信息输入的终止，其中，响应于帧信息输入终止信号，写控制设备挑选缓冲器之一，随后输入的帧信息将被写入该缓冲器，并且，写控制设备保留一个表明所选缓冲器的第一选择缓冲器信息。

3．一个如权利要求2的数据率转换装置，其中，写控制设备挑选缓冲器之一，随后输入的帧信息要被写入该缓冲器中，该缓冲器区别于其中写有已输入到信息输入设备中的帧信息的缓冲器，也区别于读控制设备正从中读出帧信息的缓冲器。

4．一个如权利要求2的数据率转换装置，其中，响应于帧信息输入终止信号，读控制设备挑选缓冲器之一，以便从中读取下一个要输出的帧信息，并保留一个表明所选缓冲器的第二选择缓冲器信息。

5．一个如权利要求4的数据率转换装置，其中，读控制设备将写入了已输入到信息输入设备中的帧信息的缓冲器，选为要从中读出下一个输出帧信息的缓冲器。

6．如权利要求2的数据率转换装置，还包括一个输入同步检测设备，用于输出一个对应于第一数据率的第一同步信号，其中，响应于第一同步信号，写控制设备将随后输入的帧信息写入第一选择缓冲器信息所表明的缓冲器中。

7．如权利要求4的一个数据率转换装置，还包括一个输出同步检测设备，用于输出一个对应于第二数据率的第二同步信号，其中，响应于第二同步信号，读控制设备从第二选择缓冲器信息所指明的缓冲器中读取随后要输出的帧信息。

8．如权利要求6的一个数据率转换装置，其中，第一同步信号包括一个信号，该信号表明随后要输入的帧信息开始输入的时刻。

9．如权利要求7的数据率转换装置，其中，第二同步信号包括一个信号，该信号表明随后要输出的帧信息开始输出的时间。

10．如权利要求1的一个数据率转换装置，其中信息存储器包含三个缓冲器。

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