專利名稱：從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高清晰度數(shù)字電視碼流的存儲(chǔ)與播放，尤其實(shí)際一種從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備及方法。
與此同時(shí)，各大電視廠家也相繼推出了高清晰度電視接收機(jī)或可以接收高清晰度電視節(jié)目的數(shù)字電視機(jī)，陳列于各大商場(chǎng)中。但是由于缺少合適的信號(hào)源，無(wú)法展示其優(yōu)于普通模擬電視的視覺(jué)效果，從而難于引起用戶的購(gòu)買欲望，這已成為高清晰度電視產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的一個(gè)障礙，因此迫切需要一種高清晰度數(shù)字電視的碼流播放器，用作工廠中的測(cè)試信號(hào)源和商場(chǎng)中的演示信號(hào)源。
與常規(guī)的電視系統(tǒng)相比，高清晰度電視圖像的水平和垂直空間分辨率都提高了一倍，改善了彩色重現(xiàn)，屏幕寬高比擴(kuò)大到16∶9，并有多路的高保真聲音。
由于高清晰度電視的信息量是常規(guī)電視系統(tǒng)的5倍以上，在傳輸時(shí)需要占用較寬的頻帶，在存儲(chǔ)時(shí)需要大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，高清晰度電視的碼率一般在20Mbit/s～30Mbit/s之間。高清晰度數(shù)字電視碼流的速率很高，數(shù)據(jù)量很大，一般的碼流發(fā)生器無(wú)法滿足要求。
常用的數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備主要有硬盤和CD-ROM。由于一張CD-ROM的存儲(chǔ)容量只有650MB左右，并且數(shù)據(jù)傳輸率較低，因此不適合存儲(chǔ)高清晰度電視節(jié)目。因此，目前已有的高清晰度電視碼流播放器是基于工控機(jī)，即以硬盤作為高清晰度電視的存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤中，它不但價(jià)格昂貴，而且攜帶和更換節(jié)目?jī)?nèi)容都很不方便。
新出現(xiàn)的高密度數(shù)字光盤DVD擁有4.4～16GB的存貯容量，是CD-ROM的6.8～25倍，并且高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)的讀取速度至少比CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的倍速要快4倍以上。隨著技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)量的增加，高密度數(shù)字光盤DVD盤片和高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)的價(jià)格可望迅速下降到與CD-ROM盤片和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器同樣低的水平。高密度數(shù)字光盤DVD將替代VCD成為一種主流的多媒體存儲(chǔ)介質(zhì)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，包括一高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD，該光驅(qū)動(dòng)器DVD用于驅(qū)動(dòng)高密度數(shù)字光盤中的存儲(chǔ)的高清晰度數(shù)字電視碼流；一人機(jī)接口電路，該人機(jī)接口電路用于將人機(jī)信息進(jìn)行適時(shí)的交換；一解碼電路，用于將高清晰度數(shù)字電視碼流解碼成數(shù)字電視機(jī)能接收的視頻信號(hào)；其特征在于還包括一控制板電路，該控制板電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD的控制，并讀取高清晰度數(shù)字電視碼流；所述的控制板電路與高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD雙向連接，它接收且讀取來(lái)自高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD的數(shù)字電視碼流，并對(duì)高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD實(shí)現(xiàn)控制；該控制板電路與人機(jī)接口電路雙向連接，它接收人機(jī)接口電路來(lái)的信號(hào)，并反饋其控制信息；該控制板電路與解碼電路單向連接，控制板電路向解碼電路發(fā)送高清晰度數(shù)字電視碼流并控制解碼電路的工作。
在上述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備中，其中，所述的控制板電路包括一處理器芯片電路，該處理器芯片電路用于將控制板電路中的各部件進(jìn)行信號(hào)控制和數(shù)據(jù)通訊；在該處理器芯片電路的前級(jí)設(shè)置一高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD控制電路，用于控制從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中在該處理器芯片電路的后級(jí)設(shè)置一先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO控制電路，其輸出端與先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO連接，用以控制先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中存入數(shù)據(jù)的數(shù)量；在該處理器芯片電路的后級(jí)設(shè)置還設(shè)置一人機(jī)接口電路，它與機(jī)接口電路相連接；一直接數(shù)字綜合器DDS電路，該直接數(shù)字綜合器DDS控制電路根據(jù)碼率的要求，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的時(shí)鐘信號(hào)送至一輸出控制電路；所述的輸出控制電路接收來(lái)自處理器芯片電路的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，并接收先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)要求產(chǎn)生并行接口SPI格式的輸出視頻數(shù)據(jù)，并送至解碼電路。
一種為實(shí)現(xiàn)上述從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備的方法，該方法采用先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(FIFO)的級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)用高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)勻速播放多種碼率高清碼流的方法，其特點(diǎn)是該方法包括從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法、可從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法和計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的合適大小S的計(jì)算方法；其中，所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法，其特征在于包括以下步驟第一，根據(jù)高密度數(shù)字光盤DVD盤片上存儲(chǔ)的高清晰度電視碼流信息，控制直接數(shù)字綜合器DDS輸出相應(yīng)的時(shí)鐘頻率，第二，根據(jù)人機(jī)接口的信息或指令，控制從高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)動(dòng)器中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中，第三，對(duì)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)量超過(guò)一定值M1時(shí)，開(kāi)始用直接數(shù)字綜合器DDS產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率，勻速輸出數(shù)字視頻碼流，第四，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的剩余空間小于B*2KB時(shí)，停止向高密度數(shù)字光盤DVD驅(qū)動(dòng)器發(fā)讀命令，第五，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)量小于S1時(shí)，啟動(dòng)新的一條讀命令，第六，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO出現(xiàn)上溢或下溢，說(shuō)明出錯(cuò)；所述的可播放的高清晰度電視視頻碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法的步驟是第一，設(shè)定增加每條讀命令讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B，以提高高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD的數(shù)據(jù)輸出率，第二，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B足夠大時(shí)，t2分?jǐn)偟矫看沃苯觾?nèi)存存取的時(shí)間可以忽略不計(jì)，最高碼率fmax主要取決于t1；此時(shí)，最高碼率fmax＝每次直接內(nèi)存存取讀取的數(shù)據(jù)(字節(jié))/(一次直接內(nèi)存存取所用的時(shí)間+t1)＝32KB/(2+6)ms＝4MB/s；所述的計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的合適大小S的計(jì)算方法步驟是第一，計(jì)算在t2時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)寫入、要保持以恒定速率f讀出的情況下，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中事先至少必須保存的數(shù)據(jù)量S1；第二，S1＝f*t2＝4MB/s*40ms＝160MB在先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO內(nèi)的數(shù)據(jù)量低于S1之前，必須發(fā)出下一條讀命令；第三，計(jì)算每條讀命令中讀取的扇區(qū)長(zhǎng)度B，要保持恒定的輸出速率f，必須以更高的速率從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD中讀取視頻數(shù)據(jù)，因此扇區(qū)長(zhǎng)度B必須足夠大，要求為(B*2K字節(jié))/(完成一條讀取B扇區(qū)數(shù)據(jù)命令所用的時(shí)間+t2)＞f在發(fā)出一條新的命令之前，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的空容量必須大于B*2K字節(jié)。
由此可以得到先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的容量SS＞S1+B*2K字節(jié)。
在上述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法中，其中，在所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法的第二步驟中還包括(1)根據(jù)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中數(shù)據(jù)的數(shù)量，用單片機(jī)控制是否發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令；(2)以UltraDMA1直接內(nèi)存存取1方式UltraDMA1讀取指定起始位置和長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)的命令，用電可編程邏輯器件EPLD控制直接內(nèi)存存取過(guò)程的啟動(dòng)、進(jìn)行和終止。
(3)用四倍以上的時(shí)間，從雙沿觸發(fā)的STROBE信號(hào)中提取單沿觸發(fā)的時(shí)鐘。
本發(fā)明從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備及方法，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本發(fā)明由于設(shè)備脫離計(jì)算機(jī)硬盤，研制了專用的高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器的控制電路，并采用了先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合器DDS頻率綜合技術(shù)，因此，能夠自適應(yīng)地勻速播放多種碼率的高清晰度數(shù)字電視碼流，并且經(jīng)解碼后輸出高清晰度的電視視頻，以滿足數(shù)字電視發(fā)展的要求；2.本發(fā)明由于在設(shè)備中還實(shí)行了實(shí)現(xiàn)多個(gè)高清晰度數(shù)字電視節(jié)目的存儲(chǔ)和播放的管理，為人們的方便使用提供了人機(jī)接口，因此，人們能夠在液晶顯示屏上顯示高密度數(shù)字光盤DVD盤片的目錄內(nèi)容，并能通過(guò)按鍵用戶選擇要播放的節(jié)目?jī)?nèi)容和播放方式；3.本發(fā)明由于設(shè)計(jì)了專用的高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD控制電路，通過(guò)智能磁盤設(shè)備IDE接口，用單片機(jī)和電可編程邏輯器件EPLD實(shí)現(xiàn)對(duì)高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)的控制，因此，本設(shè)備高密度數(shù)字視盤高清晰數(shù)字電視碼流播放設(shè)備能大幅度縮小設(shè)備的體積，并具有便于攜帶、性能穩(wěn)定、使用方便和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)；4.本發(fā)明由于用高密度數(shù)字光盤DVD盤片存儲(chǔ)高清晰度數(shù)字電視碼流，使之還具有以下特點(diǎn)①高密度數(shù)字光盤DVD盤片具有更換、攜帶方便；②一張高密度數(shù)字光盤DVD盤片的容量高達(dá)4.7G，可以存放長(zhǎng)達(dá)25-30分鐘的高清晰度數(shù)字電視碼流，隨著更高容量高密度數(shù)字光盤DVD盤片(如新推出的有9.4G)的推出，將可以存放更長(zhǎng)時(shí)間的高清碼流；③現(xiàn)有的高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)大多數(shù)支持Ultra直接內(nèi)存存取1數(shù)據(jù)傳輸方式，數(shù)據(jù)最高存取速率達(dá)到33MByte/s，連續(xù)讀取平均可達(dá)4Mbyte/s(32Mbit/s)的讀取速率，能夠滿足高清晰度數(shù)字電視碼流高碼率的要求。


圖1中， 表示數(shù)據(jù)流 表示控制流上述可知，本發(fā)明脫離了原計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)，研制了專用的高密度數(shù)字光盤DVD驅(qū)動(dòng)器的控制電路，采用多級(jí)大容量先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合器DDS頻率綜合技術(shù)，所以能夠自適應(yīng)地勻速播放多種碼率的高清晰度數(shù)字電視碼流，經(jīng)解碼后輸出高清晰度電視視頻；并且，本發(fā)明還實(shí)行了電視節(jié)目的存儲(chǔ)和播放管理，提供方便的人機(jī)接口，使人們能夠在液晶顯示屏上顯示高密度數(shù)字光盤DVD盤片的目錄內(nèi)容，通過(guò)按鍵用戶可以選擇要播放的節(jié)目?jī)?nèi)容和播放方式。
請(qǐng)結(jié)合圖1參見(jiàn)圖2所示，圖2是圖1中控制板電路的方框結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明中的控制板電路100包括一處理器芯片電路110，該處理器芯片電路110用于將控制板電路100中的各部件進(jìn)行信號(hào)控制和數(shù)據(jù)通訊；一高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD控制電路120，該DVD控制電路120設(shè)置在處理器芯片電路110的前級(jí)，用于控制從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD 200中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO 140中；并且，根據(jù)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中數(shù)據(jù)的數(shù)量，用單片機(jī)控制是否發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令；然后以Ultra直接內(nèi)存存取1的方式讀取指定起始位置和長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)的命令，用電可編程邏輯器件EPLD控制直接內(nèi)存存取過(guò)程的啟動(dòng)、進(jìn)行和終止；再用四倍以上的時(shí)間，從雙沿觸發(fā)的STROBE信號(hào)中提取單沿觸發(fā)的時(shí)鐘；一先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO控制電路130，該先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO控制電路130設(shè)置在處理器芯片電路110的后級(jí)，其輸出端與先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO 140連接，用以控制先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO 140中存入數(shù)據(jù)的數(shù)量；該先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO控制電路130通過(guò)用電可編程邏輯器件EPLD對(duì)各動(dòng)態(tài)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)半滿信號(hào)，控制高密度數(shù)字光盤DVD驅(qū)動(dòng)器的讀寫，使先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO既不上溢，也不下溢，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性；一人機(jī)接口電路150，該一人機(jī)接口電路150設(shè)置在處理器芯片電路110的后級(jí)，并且與機(jī)接口電路300相連接；一直接數(shù)字綜合器DDS電路160，該直接數(shù)字綜合器DDS控制電路160能夠根據(jù)高清晰度數(shù)字電視碼率的變化自適應(yīng)地產(chǎn)生相應(yīng)的輸出頻率，控制直接數(shù)字綜合器DDS控制電路160產(chǎn)生相應(yīng)頻率的時(shí)鐘信號(hào)送至一輸出控制電路170，其碼率調(diào)整精度為小于1Hz；上述的輸出控制電路170與處理器芯片電路110和先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO 140連接；輸出控制電路170對(duì)從高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)中讀出的高清晰度數(shù)字電視數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用以根據(jù)信號(hào)要求產(chǎn)生并行接口SPI格式的輸出視頻數(shù)據(jù)；它以恒定速率從先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中讀取數(shù)據(jù)并輸出，從讀出的數(shù)據(jù)中進(jìn)行處理產(chǎn)生相應(yīng)的SYNC和VALID信號(hào)，即提供TTL和LVDS兩種輸出方式，從而以信號(hào)并行接口SPI格式輸出視頻數(shù)據(jù)，并送至解碼電路400。
本發(fā)明，從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，它獨(dú)創(chuàng)性采用多級(jí)大容量的先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO級(jí)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰度電視視頻碼流恒定碼率的輸出，碼流播放設(shè)備連續(xù)最高平均讀取速度在25.7Mbits/s以上。
高清晰度數(shù)字電視支持不同的級(jí)別和類，具有不同的數(shù)據(jù)碼率，對(duì)于某種碼率的視頻碼流，必須以該碼率的恒定速率輸出，否則會(huì)造成解碼圖象不連續(xù)，甚至導(dǎo)致解碼器無(wú)法正常工作。為了滿足這個(gè)要求，本發(fā)明采用了多級(jí)大容量先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO級(jí)連技術(shù)和直接數(shù)字綜合器DDS頻率綜合技術(shù)。
選擇先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO作為緩沖器關(guān)鍵在于確定先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的大小，它取決于高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)的最大起動(dòng)時(shí)間。
支持Ultra直接內(nèi)存存取1的高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)，最高讀取速率可達(dá)33MByte/s，但是在對(duì)高密度數(shù)字光盤DVD R進(jìn)行連續(xù)讀取時(shí)，平均速率僅有4Mbyte/s，對(duì)高密度數(shù)字光盤DVD ROM進(jìn)行連續(xù)讀取時(shí)，平均速率為8Mbyte/s，這是因?yàn)樵诟淖児獾罆r(shí)，尋道時(shí)間較長(zhǎng)，直接內(nèi)存存取過(guò)程會(huì)暫停。例如對(duì)于一條以直接內(nèi)存存取方式讀取B＝128個(gè)扇區(qū)的命令，高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)在讀取同一光道上的16個(gè)扇區(qū)(32K字節(jié))的數(shù)據(jù)后，要停頓t1時(shí)間后(具體數(shù)值與選用的高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)有關(guān))，才會(huì)啟動(dòng)下一次直接內(nèi)存存取操作，這主要因?yàn)楦呙芏葦?shù)字光盤DVD光驅(qū)讀寫頭動(dòng)作來(lái)不及。而在一條命令結(jié)束后，發(fā)出下一條命令時(shí)，高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)要到t2時(shí)間后才能啟動(dòng)直接內(nèi)存存取。本設(shè)備可播放的高清晰度電視碼流的最高碼率fmax，與t1和t2有關(guān)。增加每條讀命令讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B，可以提高高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)的數(shù)據(jù)輸出率，當(dāng)B足夠大時(shí)，t2分?jǐn)偟矫看沃苯觾?nèi)存存取的時(shí)間可以忽略不計(jì)，fmax主要取決于t1，但這意味著要增大先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的容量S。
為此，本發(fā)明一種為實(shí)現(xiàn)上述從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備的方法，在本發(fā)明中，該方法采用先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)用高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)勻速播放多種數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，其特點(diǎn)是該方法包括從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法、可從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法和計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器的合適大小S的計(jì)算方法；其中，所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法，特點(diǎn)是包括以下步驟第一，根據(jù)高密度數(shù)字光盤DVD盤片上存儲(chǔ)的高清晰度電視碼流信息，控制直接數(shù)字綜合器DDS輸出相應(yīng)的時(shí)鐘頻率，第二，根據(jù)人機(jī)接口的信息或指令，控制從高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)動(dòng)器中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中，在該步驟中還包括(1)根據(jù)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中數(shù)據(jù)的數(shù)量，用單片機(jī)控制是否發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令；(2)以直接內(nèi)存存取1方式UltraDMA1讀取指定起始位置和長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)的命令，用電可編程邏輯器件EPLD控制直接內(nèi)存存取過(guò)程的啟動(dòng)、進(jìn)行和終止。
(3)用四倍以上的時(shí)間，從雙沿觸發(fā)的STROBE信號(hào)中提取單沿觸發(fā)的時(shí)鐘。
第三，對(duì)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)量超過(guò)一定值M1時(shí)，開(kāi)始用直接數(shù)字綜合器DDS產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率，勻速輸出數(shù)字視頻碼流，第四，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的剩余空間小于B*2KB時(shí)，停止向高密度數(shù)字光盤DVD驅(qū)動(dòng)器發(fā)讀命令，第五，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的數(shù)據(jù)量小于S1時(shí)，啟動(dòng)新的一條度命令，第六，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO出現(xiàn)上溢或下溢，說(shuō)明出錯(cuò)；所述的可播放的高清晰度電視視頻碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法的步驟是第一，設(shè)定增加每條讀命令讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B，以提高高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD的數(shù)據(jù)輸出率，第二，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B足夠大時(shí)，t2分?jǐn)偟矫看沃苯觾?nèi)存存取的時(shí)間可以忽略不計(jì)，最高碼率fmax主要取決于t1；此時(shí)，最高碼率fmax＝每次直接內(nèi)存存取讀取的數(shù)據(jù)(字節(jié))/(一次直接內(nèi)存存取所用的時(shí)間+t1)＝32KB/(2+6)ms
＝4MB/s；所述的計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的合適大小S的計(jì)算方法步驟是第一，計(jì)算在t2時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)寫入、要保持以恒定速率f讀出的情況下，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中事先至少必須保存的數(shù)據(jù)量S1；第二，S1＝f*t2＝4MB/s*40ms＝160MB在先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO內(nèi)的數(shù)據(jù)量低于S1之前，必須發(fā)出下一條讀命令；第三，計(jì)算每條讀命令中讀取的扇區(qū)長(zhǎng)度B，要保持恒定的輸出速率f，必須以更高的速率從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器DVD中讀取視頻數(shù)據(jù)，因此扇區(qū)長(zhǎng)度B必須足夠大，要求為(B*2K字節(jié))/(完成一條讀取B扇區(qū)數(shù)據(jù)命令所用的時(shí)間+t2)＞f在發(fā)出一條新的命令之前，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO中的空容量必須大于B*2K字節(jié)。
由此可以得到先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的容量SS＞S1+B*2K字節(jié)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖3所示，圖3是本發(fā)明從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備中主程序控制流程圖。其主程序是主程序在對(duì)各部分電路進(jìn)行復(fù)位后，首先檢查光驅(qū)動(dòng)器中是否有盤片，如果光驅(qū)動(dòng)器中有盤片，則繼續(xù)后續(xù)的操作，否則報(bào)錯(cuò)；接著，從盤片中讀取碼流的目錄信息，包括節(jié)目總數(shù)、各段碼流的名稱、速率以及存儲(chǔ)位置，并據(jù)此設(shè)置直接數(shù)字綜合器DDS和顯示盤片節(jié)目列表；然后，根據(jù)用戶的選擇開(kāi)始播放相應(yīng)的節(jié)目?jī)?nèi)容；主程序不斷地檢查先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO的容量和高密度數(shù)字光盤驅(qū)動(dòng)器DVD光驅(qū)的狀態(tài)，并據(jù)此決定是否發(fā)出下一條讀命令；讀命令的地址由中斷處理程序修改。
請(qǐng)參見(jiàn)圖4所示，圖4是本發(fā)明從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備中中斷處理程序控制流程圖。其中斷處理程序是中斷處理程序完成兩項(xiàng)功能，一是處理來(lái)自高密度數(shù)字光盤驅(qū)動(dòng)器DVD光驅(qū)的中斷，判斷上一條讀命令是否成功完成，并據(jù)此修改一條讀命令的起始地址；另一是處理來(lái)自前面板的人機(jī)接口的中斷，根據(jù)用戶的，命令做相應(yīng)的處理。
綜上所述，本發(fā)明首次提出采用廉價(jià)、便攜的高密度數(shù)字光盤DVD盤片作為介質(zhì)存儲(chǔ)高清晰度電視視頻碼流，設(shè)計(jì)了專門的硬件控制器，通過(guò)智能磁盤設(shè)備IDE接口控制高密度數(shù)字光盤DVD光驅(qū)讀取碼流數(shù)據(jù)，并獨(dú)創(chuàng)性地提出利用先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合器DDS頻率綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰度數(shù)字電視的可變碼率的勻速輸出；本設(shè)備小型、可靠，并具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可替代現(xiàn)有的高清晰度電視視頻碼流的碼流發(fā)生器，廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)中作為高清晰度數(shù)字電視機(jī)展示的信號(hào)源和工廠中的測(cè)試信號(hào)源；它的出現(xiàn)對(duì)高清晰度數(shù)字電視走入千家成戶起到一定的推動(dòng)作用。
權(quán)利要求
1.一種從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，包括一高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)，該光驅(qū)動(dòng)器(200)用于驅(qū)動(dòng)高密度數(shù)字光盤中的存儲(chǔ)的高清晰度數(shù)字電視碼流；一人機(jī)接口電路(300)，該人機(jī)接口電路(300)用于將人機(jī)信息進(jìn)行適時(shí)的交換；一解碼電路(400)，用于將高清晰度數(shù)字電視碼流解碼成數(shù)字電視機(jī)能接收的視頻信號(hào)；其特征在于還包括一控制板電路(100)，該控制板電路(100)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)的控制，并讀取高清晰度數(shù)字電視碼流；所述的控制板電路(100)與高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)雙向連接，它接收且讀取來(lái)自高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)的數(shù)字電視碼流，并對(duì)高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)實(shí)現(xiàn)控制；該控制板電路(100)與人機(jī)接口電路(300)雙向連接，它接收人機(jī)接口電路(300)來(lái)的信號(hào)，并反饋其控制信息；該控制板電路(100)與解碼電路(400)單向連接，控制板電路(100)向解碼電路(400)發(fā)送高清晰度數(shù)字電視碼流并控制解碼電路(400)的工作。
2.如權(quán)利要求1所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，其特征在于所述的控制板電路(100)包括一處理器芯片電路(110)，該處理器芯片電路(110)用于將控制板電路(100)中的各部件進(jìn)行信號(hào)控制和數(shù)據(jù)通訊；在該處理器芯片電路(110)的前級(jí)設(shè)置一高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器控制電路(120)，用于控制從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器(200)中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(140)中在該處理器芯片電路(110)的后級(jí)設(shè)置一先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(FIFO)控制電路(130)，其輸出端與先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(140)連接，用以控制先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(FIFO)(140)中存入數(shù)據(jù)的數(shù)量；在該處理器芯片電路(110)的后級(jí)設(shè)置還設(shè)置一人機(jī)接口電路(150)，它與機(jī)接口電路(300)相連接；一直接數(shù)字綜合器電路(160)，該直接數(shù)字綜合器控制電路(160)根據(jù)碼率的要求，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的時(shí)鐘信號(hào)送至一輸出控制電路(170)；所述的輸出控制電路(170)接收來(lái)自處理器芯片電路(110)的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，并接收先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(140)送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)要求產(chǎn)生并行接口格式的輸出視頻數(shù)據(jù)，并送至解碼電路(400)。
3.一種為實(shí)現(xiàn)上述從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備的方法，該方法采用先進(jìn)先出存儲(chǔ)器的級(jí)聯(lián)技術(shù)和直接數(shù)字綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)用高密度數(shù)字光盤光驅(qū)勻速播放多種碼率高清碼流的方法，其特征在于該方法包括從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法、可從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法和計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器的合適大小S的計(jì)算方法；其中，所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法，其特征在于包括以下步驟第一，根據(jù)高密度數(shù)字光盤盤片上存儲(chǔ)的高清晰度電視碼流信息，控制直接數(shù)字綜合器輸出相應(yīng)的時(shí)鐘頻率，第二，根據(jù)人機(jī)接口的信息或指令，控制從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器中讀出數(shù)據(jù)，并寫入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中，第三，對(duì)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)量超過(guò)一定值M1時(shí)，開(kāi)始用直接數(shù)字綜合器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率，勻速輸出數(shù)字視頻碼流，第四，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中的剩余空間小于B*2KB時(shí)，停止向高密度數(shù)字光盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)讀命令，第五，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)量小于S1時(shí)，啟動(dòng)新的一條讀命令，第六，當(dāng)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器出現(xiàn)上溢或下溢，說(shuō)明出錯(cuò)；所述的可播放的高清晰度電視視頻碼流的最高碼率fmax的計(jì)算方法的步驟是第一，設(shè)定增加每條讀命令讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B，以提高高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸出率，第二，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)的扇區(qū)長(zhǎng)度B足夠大時(shí)，t2分?jǐn)偟矫看沃苯觾?nèi)存存取的時(shí)間可以忽略不計(jì)，最高碼率fmax主要取決于t1；此時(shí)，最高碼率fmax＝每次直接內(nèi)存存取讀取的數(shù)據(jù)(字節(jié))/(一次直接內(nèi)存存取所用的時(shí)間+t1)＝32KB/(2+6)ms＝4MB/s；所述的計(jì)算先進(jìn)先出存儲(chǔ)器的合適大小S的計(jì)算方法步驟是第一，計(jì)算在t2時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)寫入、要保持以恒定速率f讀出的情況下，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中事先至少必須保存的數(shù)據(jù)量S1；第二，S1＝f*t2＝4MB/s*40ms＝160MB在先進(jìn)先出存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)量低于S1之前，必須發(fā)出下一條讀命令；第三，計(jì)算每條讀命令中讀取的扇區(qū)長(zhǎng)度B，要保持恒定的輸出速率f，必須以更高的速率從高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器中讀取視頻數(shù)據(jù)，因此扇區(qū)長(zhǎng)度B必須足夠大，要求為(B*2K字節(jié))/(完成一條讀取B扇區(qū)數(shù)據(jù)命令所用的時(shí)間+t2)＞f在發(fā)出一條新的命令之前，先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中的空容量必須大于B*2K字節(jié)。由此可以得到先進(jìn)先出存儲(chǔ)器的容量SS＞S1+B*2K字節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于在所述的從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的控制方法的第二步驟中還包括(1)根據(jù)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的數(shù)量，用單片機(jī)控制是否發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令；(2)以直接內(nèi)存存取1方式讀取指定起始位置和長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)的命令，用電可編程邏輯器件控制直接內(nèi)存存取過(guò)程的啟動(dòng)、進(jìn)行和終止。(3)用四倍以上的時(shí)間，從雙沿觸發(fā)的STROBE信號(hào)中提取單沿觸發(fā)的時(shí)鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備，包括用于驅(qū)動(dòng)高密度數(shù)字光盤中存儲(chǔ)的高清晰度數(shù)字電視碼流的高密度數(shù)字光盤光驅(qū)動(dòng)器；用于將人機(jī)信息進(jìn)行交換的人機(jī)接口電路；用于將數(shù)字電視碼流解碼成數(shù)字電視機(jī)能接收視頻信號(hào)的解碼電路，其特點(diǎn)是還包括一控制板電路，它與人機(jī)接口電路雙向連接，接收入機(jī)接口電路來(lái)的信號(hào)，并反饋其控制信息；它與解碼電路單向連接，發(fā)送高清晰度數(shù)字電視碼流并控制解碼電路的工作；以及為實(shí)現(xiàn)上述從數(shù)字通用盤片播放數(shù)字高清晰度電視碼流的設(shè)備的方法；本發(fā)明用高密度數(shù)字盤片作為介質(zhì)存儲(chǔ)高清晰度電視視頻碼流，通過(guò)級(jí)聯(lián)技術(shù)和頻率綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰度數(shù)字電視的可變碼率的勻速輸出。
文檔編號(hào)H04N7/015GK1411274SQ0112686
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者方向忠, 張文軍 申請(qǐng)人:上海奇普科技有限公司