專利名稱：3g-sdi高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子信息領(lǐng)域中的視音頻技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生
O
技術(shù)背景隨著科技的日益發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平越來(lái)越高。在廣播電視行業(yè)，模擬電視 逐漸被數(shù)字視頻顯示儀器所代替，而相關(guān)的視音頻行業(yè)也開(kāi)始越發(fā)關(guān)注3G-SDI (3Gbps速 率的串行數(shù)字接口)的發(fā)展。數(shù)字電視信號(hào)清晰度已經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)清晰度的720X576i (隔行 掃描)發(fā)展為1280 X 720p (逐行掃描)和1920 X IOSOi，而最新的高清晰度數(shù)字電視信號(hào)達(dá) 到了 1920X1080p，即3G高清數(shù)字電視信號(hào)。目前的顯示器普遍能夠支持IOSOp的信號(hào)輸 入，作為信號(hào)源也有一些DVD和高清播放機(jī)支持IOSOp模擬分量信號(hào)輸出和HDMI (高清晰 度多媒體接口)輸出。但是3G-SDI信號(hào)發(fā)生器提供的帶寬很大，碼率是高清SDI信號(hào)源的 2倍，這樣各個(gè)方面的技術(shù)指標(biāo)都要提升，而且對(duì)低抖動(dòng)的要求更高，這些都將增加3G-SDI 信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)難度。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生 器。它是基于FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列)的3G-SDI信號(hào)發(fā)生器，通過(guò)FPGA的編程算法 產(chǎn)生多種規(guī)定格式的3G-SDI數(shù)字視頻測(cè)試信號(hào)，信號(hào)格式向下兼容，支持SD-SDI (標(biāo)準(zhǔn)清 晰度的串行數(shù)字接口)和HD-SDI (高清晰度的串行數(shù)字接口)，并且支持嵌入音頻功能。同 時(shí)，利用USB (通用串行總線)接口和SD (安全數(shù)碼卡)/MMC (多媒體卡)接口還可以輸出 用戶自定義編程的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)測(cè)試信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器包括振蕩器1、精密時(shí)鐘調(diào)整器2、控制按鍵6、顯 示器7、FPGA8、并串轉(zhuǎn)換器9及電源10 ；振蕩器1與精密時(shí)鐘調(diào)整器2相連接，F(xiàn)PGA8與除 振蕩器1之外的各部件相連接；FPGA8中預(yù)存數(shù)字視頻信號(hào)的模式和格式，F(xiàn)PGA8的IP核內(nèi) 存有生成靜態(tài)圖像的算法。該信號(hào)發(fā)生器的工作原理是振蕩器1產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；然后用戶通過(guò)控制按鍵6 對(duì)FPGA8做出命令，選擇輸出的信號(hào)模式和信號(hào)格式，精密時(shí)鐘調(diào)整器2接收FPGA8傳來(lái)的 指令，把振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)制成與選擇的信號(hào)模式及格式相應(yīng)的振蕩頻率范圍，輸 入至FPGA8中；FPGA8選擇IP核中相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部算法，生成一幀測(cè)試圖像，然后對(duì)這一過(guò)程 進(jìn)行重復(fù)，根據(jù)用戶選擇的格式以并行數(shù)字信號(hào)格式輸出，使用精密時(shí)鐘調(diào)整器2調(diào)制的 振蕩頻率作為時(shí)鐘控制輸出并行數(shù)字信號(hào)的傳輸速率；最后，并串轉(zhuǎn)換器9對(duì)并行輸出的 信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換處理，得到串行數(shù)字信號(hào)，并達(dá)到要求模式的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率。顯示器7實(shí)時(shí)顯示輸出信號(hào)的模式及格式；電源10為FPGA 8及周邊芯片供電。
3[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)是該信號(hào)發(fā)生器還設(shè)有USB接口 3、SD/MMC卡接口 4和 同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器5，三者均與FPGA8相連接。用戶可通過(guò)USB接口 3或SD/MMC卡接口 4輸入自定義的圖像信號(hào)至FPGA 8,FPGA 8通過(guò)其IP核的內(nèi)部算法，將輸入的串行信號(hào)轉(zhuǎn) 化成并行信號(hào)并存入SDRAM 5中，然后以較高速率輸入到FPGA 8中，根據(jù)選擇格式經(jīng)預(yù)設(shè) 算法將信號(hào)重新編排，生成要求的并行數(shù)字信號(hào)。再以精密時(shí)鐘調(diào)整器2調(diào)制的振蕩頻率 作為時(shí)鐘控制輸出并行數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸速率。本信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生的信號(hào)格式有11種在2.97Gbps速率下生成輸出 1080pi50HzU080pi59. 94Hz、1080ρ@60Ηζ 格式的數(shù)字視頻信號(hào)；在 1. 485Gbps 和 1. 483Gbps 速率下生成輸出 1080ii50Hz、1080ii59. 94Hz、1080ii60Hz、720pi50Hz、720pi59. 94Hz 和 720pi60Hz格式的數(shù)字視頻信號(hào)；標(biāo)清范圍中生成輸出480i和576i格式的信號(hào)。本信號(hào)發(fā)生器預(yù)存的信號(hào)模式有9種彩條信號(hào)、頻率掃描信號(hào)、黑場(chǎng)信號(hào)、病態(tài) 矩陣信號(hào)、亮度坡度信號(hào)、γ/c全范圍斜坡信號(hào)、SMPTE 75%條形信號(hào)、SMPTE RP219條形信 號(hào)及亮度脈沖與條形信號(hào)。本本信號(hào)發(fā)生器的另一改進(jìn)是可在每條并行數(shù)字信號(hào)通道中嵌入音頻信號(hào)，再 通過(guò)并串轉(zhuǎn)換器9對(duì)視音頻信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換處理，輸出含有嵌入式音頻的串行數(shù)字信 號(hào)。本實(shí)用新型的有益效果是該信號(hào)發(fā)生器以FPGA為核心，通過(guò)對(duì)其內(nèi)部IP核的編 寫(xiě)，以及與周邊電路的組配實(shí)現(xiàn)了以下功能生成輸出最高達(dá)到3Gbps傳輸速率的數(shù)字串 行信號(hào)；輸出多模式、多格式的信號(hào)，支持嵌入音頻，可以滿足絕大多數(shù)領(lǐng)域?qū)π盘?hào)源的要 求，更加方便、實(shí)用；該發(fā)明成本低廉，安全系數(shù)高。

圖1是3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)工作流程圖；圖3是3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器的實(shí)物外觀圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，3G-SDI信號(hào)發(fā)生器包括振蕩器1、精密時(shí)鐘調(diào)整器2、控制按鍵6、顯 示器7、FPGA 8、并串轉(zhuǎn)換器9及電源10。振蕩器1連接精密時(shí)鐘調(diào)整器2，F(xiàn)PGA 8與除振 蕩器1之外的各部件連接。FPGA(S)的IP核內(nèi)存有生成靜態(tài)圖像的算法。如圖2所示的信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)的工作流程圖首先，由振蕩器1產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。用戶通過(guò)控制按鍵6對(duì)FPGA8做出命令，選擇輸 出的信號(hào)模式和信號(hào)格式，精密時(shí)鐘調(diào)整器2接收FPGA8傳來(lái)的指令，把振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘 信號(hào)調(diào)制成與選擇的信號(hào)模式及格式相應(yīng)的振蕩頻率范圍，輸入至FPGA8中。然后，F(xiàn)PGA8選擇IP核中相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部算法，生成一幀測(cè)試圖像，根據(jù)用戶選擇的 格式對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行重復(fù)，以并行數(shù)字信號(hào)格式輸出，以精密時(shí)鐘調(diào)整器2調(diào)制的振蕩頻 率作為時(shí)鐘控制輸出并行數(shù)字信號(hào)的傳輸速率。[0023]如果需要將圖像嵌入音頻，可在并行數(shù)據(jù)信號(hào)中嵌入音頻信號(hào)。最后，并串轉(zhuǎn)換器9對(duì)信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換處理，輸出串行數(shù)字信號(hào)。顯示器7實(shí)時(shí)顯示該信號(hào)的模式及格式，如果用戶輸入自定義的信號(hào)圖像，顯示 器7會(huì)顯示信號(hào)圖像為user-defined mode (自定義模式)。電源10為FPGA 8及周邊芯片供電。該3G-SDI信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)共能生成11種格式信號(hào)，在2. 97Gbps速率下可以生 成輸出 1080ρ@50Ηζ、1080ρ@59. 94Ηζ、1080ρ@60Ηζ 格式的數(shù)字視頻信號(hào)；在 1. 485Gbps 和 1. 483Gbps 速率下可以生成輸出 1080 50Ηζ,1080 59. 94Hz、1080i@60Hz、720p@50Hz、 720pi59. 94Hz和720p@60Hz格式的數(shù)字視頻信號(hào)；標(biāo)清范圍中能夠生成輸出480i和576i 這兩種格式的信號(hào)。該系統(tǒng)預(yù)存輸出的信號(hào)模式有9種彩條信號(hào)、頻率掃描信號(hào)、黑場(chǎng)信號(hào)、病態(tài)矩 陣信號(hào)、亮度坡度信號(hào)、Y/C全范圍斜坡信號(hào)、SMPTE 75%條形信號(hào)、SMPTE RP219條形信號(hào) 以及亮度脈沖與條形信號(hào)。由于FPGA具有良好的可編程性，可以通過(guò)更新芯片程序增加新 的信號(hào)格式和模式。如圖3所示，本信號(hào)發(fā)生器的使用方法系統(tǒng)上電后，首先按下開(kāi)關(guān)，等待系統(tǒng)初 始化。對(duì)信號(hào)的配置進(jìn)行設(shè)置，按ENTER鍵確認(rèn)，系統(tǒng)將預(yù)置該種類型的信號(hào)。然后按下 RUN鍵，信號(hào)發(fā)生器開(kāi)始輸出預(yù)置好的信號(hào)。每次關(guān)機(jī)再開(kāi)機(jī)時(shí)，信號(hào)發(fā)生器自動(dòng)保存最后 操作后的狀態(tài)，并能夠恢復(fù)上次運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)施例2改變?cè)撓到y(tǒng)工作流程中的生成并行數(shù)字視頻信號(hào)的方式為了使用戶能夠輸入自 定義的圖像信號(hào)，該系統(tǒng)還設(shè)置了 USB接口 3、SD/MMC卡接口 4和SDRAM 5，均同F(xiàn)PGA8相 連接。用戶通過(guò)USB接口 3或SD/MMC卡接口 4輸入自定義的圖像信號(hào)至FPGA8，F(xiàn)PGA8通 過(guò)其IP核的內(nèi)部算法，將輸入的串行信號(hào)轉(zhuǎn)化成并行信號(hào)并存入SDRAM 5中，然后以較高 速率輸入到FPGA 8中，根據(jù)選擇格式經(jīng)預(yù)設(shè)算法將信號(hào)重新編排，生成要求的并行數(shù)字信 號(hào)。再以精密時(shí)鐘調(diào)整器2調(diào)制的振蕩頻率作為時(shí)鐘控制輸出并行數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸速 率。這是本系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，使得該信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)的功能更加人性化。采用這種方式生成并行信號(hào)時(shí)，該信號(hào)發(fā)生器的使用方法是系統(tǒng)上電后，首先 按下開(kāi)關(guān)，等待系統(tǒng)初始化。初始化完畢后插入SD/MMC卡或者USB存儲(chǔ)設(shè)備，導(dǎo)入圖片，按 ENTER鍵確認(rèn)，系統(tǒng)將預(yù)置用戶自定義設(shè)置的信號(hào)。然后按下RUN鍵，信號(hào)發(fā)生器開(kāi)始輸出 預(yù)置好的信號(hào)。每次關(guān)機(jī)再開(kāi)機(jī)時(shí)，信號(hào)發(fā)生器自動(dòng)保存最后操作后的狀態(tài)，并能夠恢復(fù)上 次運(yùn)行狀態(tài)。除此之外同實(shí)施例1所述。
權(quán)利要求3G SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，它包括振蕩器(1)、精密時(shí)鐘調(diào)整器(2)、控制按鍵(6)、顯示器(7)、FPGA(8)、并串轉(zhuǎn)換器(9)及電源(10)；振蕩器(1)與精密時(shí)鐘調(diào)整器(2)相連接，F(xiàn)PGA(8)與除振蕩器(1)之外的各部件相連接；FPGA(8)中預(yù)存數(shù)字視頻信號(hào)的模式和格式，F(xiàn)PGA(8)的IP核內(nèi)存有生成靜態(tài)圖像的算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，該信號(hào)發(fā)生 器還設(shè)有USB接口(3)、SD/MMC卡接口(4)和同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(5)，均與FPGA(8)相連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述的信 號(hào)格式有 11 種在 2. 97Gbps 速率下生成輸出 1080p@50Hz、1080pi59. 94Hz、1080pi60Hz 格式的數(shù)字視頻信號(hào)；在1. 485Gbps和1. 483Gbps速率下生成輸出1080i@50Hz、 1080ii59. 94Hz、1080i@60Hz、720p@50Hz、720p@59. 94Hz 和 720p@60Hz 格式的數(shù)字視頻信 號(hào)；標(biāo)清范圍中生成輸出480i和576i格式的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述的信號(hào) 模式有9種彩條信號(hào)、頻率掃描信號(hào)、黑場(chǎng)信號(hào)、病態(tài)矩陣信號(hào)、亮度坡度信號(hào)、Y/C全范圍 斜坡信號(hào)、SMPTE 75%條形信號(hào)、SMPTE RP219條形信號(hào)及亮度脈沖與條形信號(hào)。
專利摘要為滿足視音頻領(lǐng)域?qū)拵?、高碼率、低抖動(dòng)數(shù)字視頻信號(hào)源的需求，本實(shí)用新型提供一種3G-SDI高清數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)生器，包括振蕩器、精密時(shí)鐘調(diào)整器、控制按鍵、顯示器、FPGA、并串轉(zhuǎn)換器及電源。振蕩器與精密時(shí)鐘調(diào)整器相連接，F(xiàn)PGA與除振蕩器之外的各部件相連接。FPGA中預(yù)存數(shù)字視頻信號(hào)的模式和格式，F(xiàn)PGA的IP核內(nèi)存有生成靜態(tài)圖像的算法。該信號(hào)發(fā)生器可生成輸出最高達(dá)到3Gbps傳輸速率的數(shù)字串行信號(hào)；能夠輸出多模式、多格式的信號(hào)，方便、實(shí)用、安全系數(shù)高。
文檔編號(hào)H04N5/00GK201682555SQ20092024807
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者劉興華, 周春雷 申請(qǐng)人:大連科迪視頻技術(shù)有限公司