CN103647918B - 一种视频同步化的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种视频同步化的方法及装置，其方法包括：检测输入视频信号的行、场时序参数，将有效的视频像素数据保存到缓存BUFFER中；计算利用输入和输出视频像素时钟的比例关系计算出新的时序参数；将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号；产生缓存BUFFER读使能信号，用于将像素数据从缓存BUFFER中读取出来；将行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据对齐，输出封装后的视频流。本发明实现视频同步化时无需外部存储器，降低了成本；可支持任意分辨率视频信号的同步化处理，输出视频的帧率与输入视频保持一致，还能保持VESA标准的行、场时序格式。

Description

一种视频同步化的方法及装置

技术领域

本发明涉及视频信号处理领域，更具体地，涉及一种视频同步化的方法及装置。

背景技术

显示视频信号的格式由像素时钟、行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据组成。时序格式如图2所示。

不同的分辨率的视频的像素时钟不同，对于视频信号采集芯片来讲，内部的处理都是在统一的时钟下进行，这就需要将输入的视频像素数据同步到内部的处理时钟上。通常的做法有以下方式：

一、采用外部存储器做帧缓存，申请号为201010578864.3的专利申请公开的一种图像信号的传输方法、装置以及格式化方法、装置。其公开的方法是将输入的视频像素数据全部存放在外部存储器中，然后再使用内部的处理时钟将数据读取出来，实现同步化。这种方法需要外部存储器，占用了PCB面积，同时也增加了成本。而且只能针对输入分辨率小于2160x1250的视频，超过了这个分辨率则无法支持。另外不管输入的视频流的帧率是多少，同步化以后的帧率为固定的帧率，不能真实的反映输入视频流的特性，在对于需要保持输入视频流原本的帧率的应用场合将无法支持。

二、采用一个内部BUFFER，将数据先缓存到这个BUFFER中，然后只要这个BUFFER非空，就把数据读取出来，比如FPGA厂商Altera自定义的ST流总线格式。这种方式采用一个BUFFER就能实现将视频像素数据同步到内部的处理时钟上，但是破坏了视频信号原有的行、场时序。如果后端的处理模块需要保留符合VESA标准的时序的话，这种方式则不可行。

发明内容

为了克服上述现有技术不足，本发明首先提出一种视频同步化的方法，采用该方法无需外部存储器，能减少PCB面积，从而降低成本。

本发明的又一目的是提出一种视频同步化的装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种视频同步化的方法，包括：

输入视频格式检测，检测输入视频信号的行、场时序参数，并将有效的视频像素数据保存到缓存BUFFER中，其中所述行、场时序参数包括行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、行总时间、场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、场总时间、行分辨率、场分辨率和像素时钟频率；

输出视频格式计算，利用输入视频像素时钟和输出视频像素时钟的比例关系计算出新的时序参数，其中输出视频行总时间=输出视频像素时钟频率*输入视频行总时间/输入视频像素时钟频率；其他参数保持与输入的视频信号相同；

场同步信号延迟，将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号，N≥1并由设置的缓存BUFFER的深度确定；

输出视频时序发生，产生输出视频的视频时序信号，包括行同步信号、场同步信号和数据有效信号；同时产生缓存BUFFER读使能信号，用于将像素数据从缓存BUFFER中读取出来；

视频帧格式封装，将行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据对齐，输出封装后的视频流。

一种视频同步化的装置，包括

输入视频格式检测模块，用于检测输入视频信号的行、场时序参数，并将有效的视频像素数据保存到缓存BUFFER中，其中所述行、场时序参数包括行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、行总时间、场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、场总时间、行分辨率、场分辨率和像素时钟频率；

输出视频格式计算模块，用于利用输入视频像素时钟和输出视频像素时钟的比例关系计算出新的时序参数，其中输出视频行总时间=输出视频像素时钟频率*输入视频行总时间/输入视频像素时钟频率；其他参数保持与输入的视频信号相同；

场同步信号延迟模块，用于将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号，N≥1并由设置的缓存BUFFER的深度确定；

输出视频时序发生器，用于产生输出视频的视频时序信号，包括行同步信号、场同步信号和数据有效信号；同时产生缓存BUFFER读使能信号，用于将像素数据从缓存BUFFER中读取出来；

视频帧格式封装模块，用于将行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据对齐，输出封装后的视频流。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）采用本发明的实现视频同步化无需外部存储器，只需要一个内部容量很小的存储BUFFER就能完成视频流的跨时钟域同步，减少了***的器件成本，也降低了PCB设计的难度和成本；

2）内部工作时钟可以根据实际使用过程中输入的分辨率的范围来配置一个合适的时钟。本发明可以将内部工作时钟可支持的范围内的任意分辨率同步到内部时钟域，适用范围广；

3）本发明可以保证输出的视频符合VESA标准的行场同步格式，从外部接口看来，输出的视频流与输入的视频流在格式上一致，可以满足通用视频处理模块的接口需求；

4）本发明输出视频的帧率与输入视频的帧率保持一致，能够真实地反映输入视频的特性。

附图说明

图1为视频同步化的装置的结构框图。

图2为现有显示视频时序的格式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

如图1，输入视频格式检测：由计数器Ⅰ在每个输入视频时钟节拍下累加1，每一行结束时清零，计数器Ⅰ可以统计出行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、有效行分辨率等信息；由计数器Ⅱ在每行结束后累加1，一帧结束时清零，计数器Ⅱ可以统计出场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、有效场分辨率等信息。利用一个基准时钟，产生T毫秒的时钟间隔，在各个时间间隔内统计像素时钟的脉冲个数N，即可得到输入视频的像素时钟为N*1000/T（单位为Hz）。

输出视频格式计算：利用输入视频像素时钟和输出视频像素时钟的比例关系，根据输入视频的行总时间计算得到输出视频的行总时间，保证输出视频扫描一行的绝对时间与输入视频的扫描一行的绝对时间一致。具体计算公式如下：

输出视频行总时间=输出视频像素时钟频率*输入视频行总时间/输入视频像素时钟频率。

其他参数保持与输入视频相同。按照计算后的参数生成输出视频的同步时序，可以动态地调整输出视频的行消隐区宽度，以此保证缓存BUFFER进入异常的空或者满的状态，也能保证输入的帧率和输出的帧率一致。

场同步信号延迟：通过将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号，N≥1且是按设置的缓存BUFFER深度确定，在缓存BUFFER中至少已经存放了N行有效数据才开始读取像素数据作为输出视频的像素数据，防止缓存BUFFER 被异常地读空，保证输出视频像素数据的正确性。

输出视频时序发生器：利用两个计数器，在经过场同步信号延迟后输出的场同步信号开始有效时开始计数，计数器1每行复位一次，每个输出像素时钟累加1，计数器2每帧复位一次，输出视频扫描完一行后累加1。根据输出视频格式计算获取的参数，在计数器1、计数器2到达对应的计数值时，场同步信号、行同步信号、数据有效信号完成0到1或者1到0的翻转。同时将数据有效信号作为读使能将BUFFER中的数据读取出来。

视频帧格式封装，是将行同步信号、场同步信号、数据有效信号延迟一拍，与像素数据对齐，然后输出封装后的视频流。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种视频同步化的方法，其特征在于，包括：

输入视频格式检测，检测输入视频信号的行、场时序参数，并将有效的视频像素数据保存到缓存BUFFER中，其中所述行、场时序参数包括行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、行总时间、场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、场总时间、行分辨率、场分辨率和像素时钟频率；

输出视频格式计算，利用输入视频像素时钟和输出视频像素时钟的比例关系计算出新的时序参数，其中输出视频行总时间=输出视频像素时钟频率*输入视频行总时间/输入视频像素时钟频率；其他参数保持与输入的视频信号相同；

场同步信号延迟，将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号，N≥1并由设置的缓存BUFFER的深度确定；

输出视频时序发生，产生输出视频的视频时序信号，包括行同步信号、场同步信号和数据有效信号；同时产生缓存BUFFER读使能信号，用于将像素数据从缓存BUFFER中读取出来；

视频帧格式封装，将行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据对齐，输出封装后的视频流；

在输入视频格式检测中采用计数器Ⅰ和计数器Ⅱ，

其中由计数器Ⅰ在每个输入视频时钟节拍下累加1，每一行结束时清零，计数器Ⅰ用于统计出行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、有效行分辨率；

由计数器Ⅱ在每行结束后累加1，一帧结束时清零，计数器Ⅱ用于统计出场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、有效场分辨率。

2.根据权利要求1所述的视频同步化的方法，其特征在于，在场同步信号延迟中，至少存放N行有效数据在缓存BUFFER中。

3.根据权利要求2所述的视频同步化的方法，其特征在于，所述缓存BUFFER的写操作和输入视频格式检测工作在输入视频时钟域；所述输出视频格式计算、场同步信号延迟、输出视频时序发生和视频帧格式封装工作在输出视频时钟域。

4.一种视频同步化的装置，其特征在于，包括

输入视频格式检测模块，用于检测输入视频信号的行、场时序参数，并将有效的视频像素数据保存到缓存BUFFER中，其中所述行、场时序参数包括行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、行总时间、场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、场总时间、行分辨率、场分辨率和像素时钟频率；

输出视频格式计算模块，用于利用输入视频像素时钟和输出视频像素时钟的比例关系计算出新的时序参数，其中输出视频行总时间=输出视频像素时钟频率*输入视频行总时间/输入视频像素时钟频率；其他参数保持与输入的视频信号相同；

场同步信号延迟模块，用于将输入视频的场同步信号延迟N行时间作为输出信号的场同步信号，N≥1并由设置的缓存BUFFER的深度确定；

输出视频时序发生器，用于产生输出视频的视频时序信号，包括行同步信号、场同步信号和数据有效信号；同时产生缓存BUFFER读使能信号，用于将像素数据从缓存BUFFER中读取出来；

视频帧格式封装模块，用于将行同步信号、场同步信号、数据有效信号和像素数据对齐，输出封装后的视频流；

在输入视频格式检测中采用计数器Ⅰ和计数器Ⅱ，

其中由计数器Ⅰ在每个输入视频时钟节拍下累加1，每一行结束时清零，计数器Ⅰ用于统计出行同步宽度、行同步前肩、行同步后肩、有效行分辨率；

由计数器Ⅱ在每行结束后累加1，一帧结束时清零，计数器Ⅱ用于统计出场同步宽度、场同步前肩、场同步后肩、有效场分辨率。