CN1625899A - 数字视频处理设备 - Google Patents

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Abstract

一种数字视频接口设备，用于将从第一源数字视频处理设备发送的数字视频信号连接到多个第二数字视频处理设备中。该数字视频接口设备接收到具有最小化传输差分信号(TMDS)格式的数字视频信号，将该接收到的数字视频信号转换为第二信令格式，将转换过的数字视频信号缓冲，从而产生多个基本相同的缓冲后的转换过的数字视频信号，并将这些基本相同的缓冲后的转换过的数字视频信号中的每一个转换回TMDS格式。该数字视频接口设备包括第一转换器，用于接收TDMS数字视频信号，并将该接收到的TMDS信号转换为第二信令格式；缓冲器，用于接收该转换过的数字视频信号，并输出该缓冲后的转换过的数字视频信号；和第二转换器，用于将缓冲后的转换过的数字视频信号转换回TMDS格式。

Description

说明书 数字视频处理设备
本发明涉及数字视频处理领域，特别是用于连接多个数字视频处理设备的系统和方法。
视频信号产生、生成、处理、编辑、发送和显示的所有方面都在迅速从模拟系统向数字系统转变。
由数字显示工作组(DDWG)制作的“数字视频接口(DVI)”规范定义了在数字视频源和相对并不昂贵的显示设备(例如监视器)之间进行的低成本高速数字视频连接的标准，这些数字视频源可以例如是具有数字视频卡(例如个人计算机)的计算设备。该DVI标准是独立显示技术，而且除广播电视标准之外，它还可以支持很多视频显示标准。由于支持DVI的显示监视器可以接收和显示高带宽(即高数据率)数字视频数据信号，因此这种监视器可以提供用于广播电视演播室、后期制作设备、或视频存储设备的高质量视频显示。
参照“数字视频接口(DVI)”规范。
该DVI标准的主要用途是从单独的计算机视频卡连接到单独的显示监视器。因此，该DVI建立了点对点的数字视频连接标准。如在DVI规范中所建立的那样，DVI对基本电的相互连接，使用最小化传输差分信号(transition minimized differential signaling)(TMDS)。图1示出在支持DVI的视频源设备(例如图形控制器)和具有支持DVI的接收器的视频处理设备(例如显示控制器)之间的DVI连接的原理图。该DVI连接包括三个TMDS视频数据信道连接，和一个TMDS时钟连接。
图2示出根据该DVI规范的TMDS连接的原理图。特征阻抗Zo和终端电阻RT必须匹配且均被指定为50Ω。该TMDS接收器终端电源电压AVcc被指定为3.3V。正极和负极逻辑电平之间的额定单端输出电压偏差为500mV，暗示对于图2中的TMDS发射器中所示的恒定电流源，电流值为10mA。
该DVI接口特别需要DC耦合的TMDS连接。DVI规范，第4.3段。
但是，在很多数字视频应用中，设备之间的DVI连接会出现问题。例如，在视频后期制作设备和其他应用中，需要将数字视频信号从一个视频源设备连接到多个数字视频处理设备，例如显示器、格式转换器、视频存储设备等。在其他应用中，可能需要在多个数字视频源信号之间进行多路传输，选择性地将他们提供到多个数字视频处理设备。但是，如上所述，DVI使用点对点(一对一)连接。即，标准DVI连接不支持将支持DVI的信号多点发送或多路传输到多个DVI接收器。
因此，希望提供一种设备和方法，以便从将源数字视频信号从一个源数字视频处理设备(例如视频显示卡)发送到多个目的数字视频处理设备(例如显示监视器、格式转换器等)。还希望提供一种设备和方法，用于在多个数字视频信号之间进行选择性的多路传输，以便发送到一个或更多数字视频处理设备(例如显示监视器、格式转换器等)。本发明用于实现上述一个或更多目的。
在本发明的一个方面中，一种将数字视频信号连接到多个数字视频接口接收器的方法包括：接收具有第一、最小化传输差分信号(TMDS)、格式的数字视频信号；将该接收到的数字视频信号转换为第二信令格式；对该转换过的数字视频信号进行缓冲，从而产生多个基本相同的缓冲后的转换过的数字视频信号；将多个基本相同的缓冲后的转换过的数字视频信号的每一个转换回TMDS格式；和将多个基本相同的具有TMDS格式的数字视频信号输出到对应的多个数字视频接口设备。
在本发明的另一方面中，数字视频接口设备包括：一第一转换器，用于接收具有第一、最小化传输差分信号(TMDS)、格式的数字视频信号，并将该接收到的TMDS信号转换为第二信令格式，然后输出该转换过的数字视频信号；一缓冲器，用于从第一转换器中接收该转换过的数字视频信号，并输出缓冲后的转换过的数字视频信号；和一第二转换器，用于接收该缓冲后的转换过的数字视频信号，并将缓冲后的转换过的数字视频信号转换回TMDS格式。
在本发明的另一方面中，数字视频接口设备包括：多个第一转换器，它们中的每个用于接收具有第一、最小化传输差分信号(TMDS)、格式的数字视频信号，并将该接收到的TMDS信号转换为第二信令格式，然后输出该转换过的数字视频信号；多个第二转换器，用于接收多个转换过的数字视频信号中的一个，并将该转换过的数字视频信号转换回TMDS格式；和用于从第一转换器中接收该转换过的数字视频信号，并选择性地将该转换过的数字视频信号连接到第二转换器的装置。
图1示出数字视频接口(DVI)标准连接的原理图；
图2示出最小化传输差分对(TMDS)连接的原理图；
图3示出数字视频接口设备的实施例；
图4示出第一转换器的实施例；
图5示出缓冲器的实施例；
图6示出第二转换器的实施例。
图3示出数字视频接口设备300的实施例的功能方块图。该数字视频接口设备300包括：第一转换器310，具有一从视频源302接收数字视频信号的输入端，还具有一输出端；一缓冲器320，具有与一第一转换器310的输出端连接的输入端，还具有一个或更多输出端；和一个或更多第二转换器330，它们中的每个具有一与缓冲器320的多个输出端中的一个连接的输入端，且每个都具有用于向视频处理设备304提供数字视频信号的输出接线端。
下面将说明数字视频接口设备300的操作。该数字视频接口设备300从视频源302(例如图形控制器)的数字视频接口发射器接收数字视频信号，并为多个数字视频处理设备304(例如，视频显示器、格式转换器等)提供数字视频信号，这些数字视频处理设备中每一个都具有数字视频接口接收器。该第一转换器310接收具有第一信令格式，最好为最小化传输数字信号(TMDS)格式的数字视频信号，并将该数字视频信号从第一信令格式转换为第二信令格式。最好地，存在多种标准和相对不太昂贵的现货部件来处理具有第二信令格式的信号。
转换器310最好接收支持DVI的TMDS数字视频信号，并将该TMDS数字视频信号转换为+5伏特的正的发射器耦合逻辑电路(PECL)数字视频信号。可以利用标准PECL部件，包括例如PECL缓冲器来处理这种PECL数字视频信号。
缓冲器320从第一转换器310接收转换过的数字视频信号，并输出多个缓冲后的转换过的数字视频信号，这些信号中的每个都与接收到的转换过的数字视频信号基本相同。每个第二转换器330都从缓冲器320接收多个缓冲后的转换过的数字视频信号中的一个，并将该缓冲后的、转换过的数字视频信号转换回第一信令格式，该第一信令格式最好为TMDS。即，第二转换器330输出数字视频信号，它们中的每个都与数字视频接口设备300所接收到的数字视频信号基本相同，而且它们相互之间也基本相同。
因此，数字视频接口设备300接收到具有最好为TMDS的第一信令格式的数字视频信号，并输出多个基本相同的数字视频信号，每个信号都与所接收到的数字视频信号具有相同的信令格式。
图4示出第一转换器400的实施例，该第一转换器400可以是图3中的第一转换器310。在图4所示的实施例中，第一转换器400将所接收到的TMDS数字视频信号转换为PECL信号。该第一转换器400在包括一对线405、406的输入端接收到TMDS数字视频信号。每根线405、406都通过50欧姆的电阻410与电源电压Vcc(3.3伏特)连接，并与PECL差分驱动器420的输入端412、414耦合。在一种实现方式中，PECL差分驱动器420可以是MC10EP17DT集成电路。PECL差分驱动器420从差分输出线430和435输出差分格式的转换过的数字视频信号。转换过的数字视频的每根输出线430和435都具有PECL信令格式。将PECL差分驱动器420的差分输出线上的转换过的PECL数字视频信号适当地与均为50欧姆的电阻440和445端接，公共端接电阻450接地，公共端接电阻450为115欧姆。因此，第一转换器400将所接收到的TMDS信号的电压电平转换为预定电平(例如，PECL电平)，并输出具有PECL信令格式的转换过的数字视频信号。
图5示出缓冲器500的实施例，它可以是图3中的缓冲器320。该缓冲器500包括一差分缓冲输入级510，该差分缓冲输入级510用于接收一对输入线511、512上的转换过的数字视频信号，并输出多个(例如两个)缓冲后的、转换过的数字视频信号。在一种实施方式中，差分缓冲输入级510可以由MC10EP11DT集成电路制成。虽然上述实施例输出了两个缓冲后的、转换过的数字视频信号，但是通过对电路的适当替换，可以产生任意数目的缓冲后的、转换过的数字视频信号。每一缓冲后的、转换过的数字视频信号都是分别从差分缓冲输入级510的一对输出线516、517和518、519输出的。利用分别为50欧姆的电阻522和524以及具有115欧姆的接地公共端接电阻526，可以使输出线对516、517和518、519中的每一对端接以用于PECL信号电平。
分别利用一对差分输入端531、532和533、534，可以从差分缓冲输入级510向驱动器530提供各缓冲后的、转换过的数字视频信号。在一种实施方式中，驱动器530可以为MC10EP17DT集成电路。驱动器530提供足够的驱动能力，从而驱动下级第二转换器330的负载。每个缓冲后的、转换过的数字视频信号都是分别从驱动器530的一对输出线536、537以及538、539输出的。利用分别为50欧姆的电阻542和544以及具有115欧姆的接地公共端接电阻546，可以使输出线对536、537和538、539中的每一对端接用于输出PECL信号电平。
最好地，可以利用对应的“热插头检测”信号来控制驱动器530分别对应各输出线对536、537和538、539的单独电源电压，该“热插头检测”信号表示视频处理设备304是否与数字视频接口设备300的对应输出端连接。在这种情况下，当视频处理设备304与数字视频接口设备300的对应输出端没有连接时，各输出线对的驱动器电路不能使用。但是，当视频处理设备304与数字视频接口设备300的输出端连接时，则在视频处理设备304的对应“热插头检测”线上出现电压电平，表示出现连接的设备。根据“热插头检测”线上的电压电平，可以对对应的驱动器输出电路提供电源电压。最佳地，可以提供多个发光二极管，当视频处理设备304与数字视频接口设备300的对应输出端连接时，这些发光二极管中的每一都会发光(或关闭)，以实现视觉指示。
因此，缓冲器500输出多个实质相同的缓冲后的数字视频信号，它们最好具有PECL信令格式。
第二转换器330从缓冲器320接收到缓冲后的、转换过的数字视频信号，并将该缓冲后的转换过的数字视频信号转换回原始信令格式，该原始信令格式最好为TMDS格式。该TMDS数字视频信号与支持DVI的数字视频处理设备的数字视频输入相符合，这些数字视频处理设备例如显示器、格式转换器等。因此，通过数字视频接口设备300，各第二转换器330的输出端可以与差分数字视频信号处理设备的输入端连接，该差分数字视频信号处理设备最好是支持DVI的数字显示器、DVI格式转换器等。
图6示出第二转换器600的实施例，它可以是图3中的第二转换器330。如上所述，该DVI标准特别需要DC耦合的TMDS连接。重要地是，图6中的第二转换器600满足了这种需要。第二转换器600在输入端接收到PECL数字视频信号，该输入端包括一对线605、606。每根线605、606都与二极管610的阳极连接。最好地，二极管610的阳极和阴极之间具有大约0.7伏特的额定电压降。各二极管610的阴极与具有412欧姆的额定电阻的原电阻620连接，另一端接地。各二极管610的阴极也分别与第二转换器600的输出线622、624连接。输出线622、624上的数字视频信号具有适当的TMDS信令格式，并可以与如图2所示的TMDS接收器连接，并驱动TMDS接收器。因此，第二转换器600可以差分接收PECL数字视频信号并将PECL数字视频信号的电压电平恢复为TMDS格式，从而输出支持DVI的TMDS数字视频信号。
如上所述，根据单独TMDS输入信号可以产生多个基本相同的TMDS输出信号。但是，如图1所示，例如图形控制器和显示控制器之间的DVI连接包括三(3)个TMDS视频数据信道连接，其中一(1)个为TMDS时钟连接。因此，在这种情况下，对于各支持DVI的源信号，数字视频接口设备300可以接收到总共四(4)个TMDS输入信号。而且，对于这四(4)个TMDS输入信号中的每一个，数字视频接口设备300都可以产生多个TMDS输出信号，每个输出信号基本上与对应的TMDS输入信号一致。因此，例如数字视频接口设备300接收到一(1)个支持DVI的源信号，并提供两(2)个支持DVI的输出信号，数字视频接口设备300接收到总共四(4)个TMDS输入信号，并输出总共八(8)个TMDS输出信号—两组四(4)个TMDS信号，每一组包括一个支持DVI的输出信号。
数字视频接口设备300中用于将支持DVI的源信号连接到多个支持DVI的视频处理设备的电路可以被实现为一个或更多集成电路的任意组合。
如上所述，数字视频接口设备300可以将一个支持DVI的源信号连接到多个支持DVI的数字视频处理设备。但是，通常，数字视频接口设备300可以具有多个输入端和输出端。这种数字视频接口设备300可以在输出端之间对接收到的数字视频信号进行切换，从而提供更强的数字视频信号处理能力。在这种情况下，数字视频接口设备300包括对应所接收到的数字视频信号数目的多个第一转换器。缓冲器320可以由一个或更多多路复用器、开关和/或解复用器替代，它们可以是一个或更多标准逻辑设备，这些标准逻辑设备被设计成根据具有第二信令格式的信号(例如PECL设备)工作并接收转换过的数字视频信号。控制接线端可以利用多路复用器、开关和/或解复用器，控制将多个转换过的数字视频信号切换到一个或更多与该输出接线端相关的第二转换器330。
上文中已经公开最佳实施例，但是还有很多变化可能落入本发明的范围和原理中。例如，最佳实施例是参照单独链接的DVI连接进行说明的。但是，如DVI规范的图2-1中所示，通过增加三个另外的TMDS连接可以支持双链接DVI连接。本领域技术人员在看过本说明书、附图和权利要求后很容易实现这些变化。因此本发明仅由权利要求的范围来限定。
在权利要求中，括号中的任何参考标记都不构成对权利要求的限定。词汇“包括”并不排除除了权利要求中所列之外的其他元件或步骤的出现。本发明可以由包括多种分立元件的硬件或适当编程的计算机来实现。在列举了多个装置的设备中，这些装置可以由相同硬件来实现，在彼此不同的从属权利要求中所列出的特定措施并不表示不能使用这些措施的组合。

Claims (13)

1.一种将数字视频信号连接到多个数字视频接口接收器的方法，该
方法包括：
接收具有第一最小化传输差分信号(TMDS)格式的数字视频信号；
将该接收到的数字视频信号转换为第二信令格式；
对该转换过的数字视频信号进行缓冲，从而产生多个实质相同的缓冲后的转换过的数字视频信号；
将多个实质相同的缓冲后的转换过的数字视频信号中的每一个转换回TMDS格式；和
将多个实质相同的具有TMDS格式的数字视频信号输出到对应的多个数字视频接口设备。
2.如权利要求1所述的方法，其中第二信号格式为正的发射器耦合逻辑(PECL)格式。
3.如权利要求1所述的方法，其中多个实质相同的具有TMDS格式的数字视频信号的每一个被DC耦合。
4.一种数字视频接口设备(300)，包括：
一第一转换器(310)，用于接收具有第一最小化传输差分信号(TMDS)格式的数字视频信号，并将该接收到的TMDS信号转换为第二信令格式，然后输出该转换过的数字视频信号；
一缓冲器(320)，用于从第一转换器(310)中接收该转换过的数字视频信号，并输出缓冲后的转换过的数字视频信号；和
一第二转换器(330)，用于接收该缓冲后的转换过的数字视频信号，并将缓冲后的转换过的数字视频信号转换回TMDS格式。
5.如权利要求4所述的数字视频接口设备(300)，其中缓冲器(300)输出第二缓冲后的转换过的数字视频信号，该数字视频接口设备(300)还包括另一第二转换器(330)，该另一第二转换器(330)用于接收第二缓冲后的转换过的数字视频信号，并将该第二缓冲后的转换过的数字视频信号转换回TMDS格式。
6.如权利要求5所述的数字视频接口设备(300)，其中该第二信号格式为正的发射器耦合逻辑(PECL)格式。
7.如权利要求4所述的数字视频接口设备(300)，其中该第二信号格式为正的发射器耦合逻辑(PECL)格式。
8.如权利要求4所述的数字视频接口设备(300)，其中该第二转换器(600)的输入端(605)和输出端(622)被DC耦合。
9.如权利要求4所述的数字视频接口设备(300)，其中该第二转换器(600)具有一输入端(605)和一输出端(622)，还包括：
二极管(610)，该二极管(610)的阳极与输入端(605)连接，阴极与输出端(622)连接；
电阻(620)，该电阻被连接在输出端(622)和地之间。
10.如权利要求9所述的数字视频接口设备(300)，其中电阻(620)具有大约412欧姆的电阻。
11.如权利要求4所述的数字视频接口设备(300)，其中第一转换器(310)包括至少两个输入端(405，406)和至少两个输出端(430，435)，还包括：
一差分驱动器(420)，它具有一与该至少两个输入端(405，406)耦合的差分输入端，和一与该至少两个输出端(430，435)耦合的差分输出端；和
一对上拉电阻(410)，它们中的每一个都被连接在输入端(405，406)中的一个和电源电压之间。
12.如权利要求11所述的数字视频接口设备(300)，其中每个上拉电阻(410)都具有大约50欧姆的电阻。
13.一种数字视频接口设备(300)，包括：
多个第一转换器(310)，它们中的每个用于接收具有第一最小化传输差分信号(TMDS)格式的数字视频信号，并将该接收到的TMDS信号转换为第二信令格式，然后输出该转换过的数字视频信号；
多个第二转换器(330)，用于接收多个转换过的数字视频信号中的一个，并将该转换过的数字视频信号转换回TMDS格式；和
装置(320)，用于从第一转换器(310)中接收该转换过的数字视频信号，并选择性地将该转换过的数字视频信号连接到第二转换器(330)。
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