專利名稱：一種高清視頻無縫切換的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子工程視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高清視頻圖像無縫切 換裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)實應(yīng)用中，我們需要把多種不同類型或格式的實時視頻圖像信號在一臺顯示設(shè) 備上進(jìn)行切換顯示。一般技術(shù)的視頻切換臺，在不同信號之間進(jìn)行切換時，畫面會黑屏或閃 爍。為了實現(xiàn)無縫或淡入淡出的切換效果，必須設(shè)計專門的視頻圖像同步電路。目前通常的視頻無縫切換臺只能接收標(biāo)準(zhǔn)清晰度復(fù)合視頻信號(PAL/NTSC制 式)，多路復(fù)合視頻經(jīng)數(shù)字解碼(DeCoder)后進(jìn)入專用的圖像處理集成電路進(jìn)行同步處理， 然后再經(jīng)數(shù)字編碼(Encoder)生成復(fù)合視頻輸出。這種無縫切換臺只能處理標(biāo)準(zhǔn)清晰度的 復(fù)合視頻信號，已不能滿足日漸增多的高清應(yīng)用需求?，F(xiàn)在，有些專業(yè)視頻圖像處理芯片帶有畫中畫(PIP)功能，并且雙畫面之間可以 實現(xiàn)融合顯示，由此產(chǎn)生出無縫或淡入淡出切換效果。這些視頻處理芯片也可接收高清晰 度的視頻圖像，如VGA、DVI或HDMI信號等，但輸入的信號數(shù)量有限，且只能在特定的信號之 間實現(xiàn)無縫切換，使用局限性大。技術(shù)內(nèi)容本實用新型裝置的目的是提供一種能滿足日漸增多的高清應(yīng)用需求，不僅可以擴 展更多的輸入信號源(包括HDSDI、HDMI等數(shù)字高清信號)，還可以在更多的視頻輸入通道 間進(jìn)行任意的無縫或淡如淡出的切換。本實用新型裝置通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種高清視頻圖像無縫切換裝置，包括 機箱、圖像處理電路及為它們供電的電源，其圖像處理電路包括(1)、N張用于接收不同類型和格式的視頻輸入信號，并經(jīng)縮放處理轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)設(shè) 定的圖像分辨率格式并輸出圖像數(shù)據(jù)，同時把經(jīng)格式歸一化處理的圖像數(shù)據(jù)分配成完全相 同的A、B兩組或兩組以上的圖像數(shù)據(jù)，分別經(jīng)A、B兩個或兩個以上的圖像數(shù)據(jù)鎖存或同相、 反相緩沖驅(qū)動電路并行輸出，驅(qū)動電路均為三態(tài)鎖存或同相、反相緩沖邏輯電路，分別帶高 阻態(tài)輸出控制端，接系統(tǒng)切換控制電路產(chǎn)生的輸出使能控制信號的視頻圖像輸入卡；(2)、設(shè)有兩個或兩個以上的圖像數(shù)據(jù)傳輸通道，分別接收自視頻輸入卡輸出的A、 B兩組或兩組以上的完全相同的圖像數(shù)據(jù)至其相對應(yīng)圖像通道，實現(xiàn)對各視頻輸入卡圖像 數(shù)據(jù)的選擇切換，以及對相應(yīng)的行場同步信號和像素時鐘信號的選擇切換處理的圖像處理 底板或背板；(3)、與圖像處理底板或背板相接，可接收同步圖像信號的，并滿足下式C = AX β +BX (1-β )其中C為圖像輸出通道；β為圖像融合系數(shù)，即增益，0彡β彡1，當(dāng)β =0跳變 到β = 1，則完成B通道圖像到A通道圖像的無縫切換；當(dāng)β =0漸變到β = 1，則實現(xiàn) A通道圖像淡出B通道圖像淡入的切換效果的圖像輸出卡。
4[0013]所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其視頻輸入卡可以是自同步方式工作， 也可是外同步方式工作；如果為自同步方式工作，系統(tǒng)中還包括有與圖像處理底板或背板 輸出端相接的，可使圖像數(shù)據(jù)同步的圖像同步卡；圖像輸出卡的輸入端接圖像同步卡的輸 出端。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其視頻圖像輸入卡包括可采集不同類 型和格式的視頻輸入信號，并經(jīng)縮放處理而轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)設(shè)定的圖像分辨率格式并輸出圖像 數(shù)據(jù)的輸入視頻圖像數(shù)據(jù)處理電路，A、B兩組，或多于2組的A、B三態(tài)鎖存或緩沖邏輯電路。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其圖像處理底板或背板包括相互電連接 的同步處理電路，時鐘處理電路，與視頻圖像輸入卡分別相對應(yīng)的三態(tài)鎖存電路、切換控 制電路及在視頻輸入卡為自同步方式工作時，還包括有可使圖像數(shù)據(jù)同步的圖像同步卡。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其視頻圖像輸入卡所接收的不同類型和 格式的視頻輸入信號包括數(shù)字高清HDMI、HDSDI等信號。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其式C = AX β+BX (l-β)中的AX β 即是對A通道圖像數(shù)據(jù)的增益調(diào)整，該處理既可由視頻輸入卡實現(xiàn)，也可由圖像同步卡實 現(xiàn)，還可由圖像輸出卡實現(xiàn)。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其圖像處理底板或背板每隔m個視頻輸 入卡插槽便增加一級圖像數(shù)據(jù)的三態(tài)鎖存或同相、反相緩沖驅(qū)動電路。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，如果圖像同步卡采用帶畫中畫功能的專 用視頻圖像處理芯片設(shè)計，則只需1張圖像同步卡即可實現(xiàn)無縫或淡入淡出的切換設(shè)計。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，如果圖像同步卡僅用來實現(xiàn)同步圖像的 功能，則需2張圖像同步卡分別同步A、B兩個圖像通道(或多于2個通道)的圖像數(shù)據(jù)，然 后輸出至圖像輸出卡作圖像疊加處理。所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，根據(jù)需要，圖像輸出卡及圖像同步卡的 電路也可直接設(shè)計在圖像處理底板或背板上。本實用新型的優(yōu)點在于，所提供的一種高清視頻無縫切換的裝置，可滿足日漸增 多的高清應(yīng)用需求，不僅可以擴展更多的輸入信號源(包括HDSDI、HDMI等數(shù)字高清信號)， 還可以在更多的視頻輸入通道間進(jìn)行任意的無縫或淡如淡出的切換。

圖1 本實用新型視頻輸入卡輸入輸出接口電路框圖；圖2 本實用新型裝置系統(tǒng)框圖；圖3 本實用新型視頻輸入卡輸出電路原理圖；圖4 本實用新型圖像控制底板或背板同步處理電路原理圖；圖5 本實用新型圖像控制底板或背板切換控制電路原理圖；圖6 本實用新型圖像同步卡的實際電路的框圖。
具體實施例本實用新型針對現(xiàn)有切換裝置的局限，提出了一種新的技術(shù)方法，不僅可以擴展更多的輸入信號源(包括HDSDI、HDMI等數(shù)字高清信號)，還可以在更多的視頻輸入通道間 進(jìn)行任意的無縫或淡如淡出的切換。 如圖1所示，本實用新型切換技術(shù)采用插卡方式設(shè)計，主要包括視頻輸入卡、圖像 處理底板或背板、圖像同步卡和圖像輸出卡。其中圖像輸出卡的電路也可直接設(shè)計在圖像 處理底板或背板上。 如圖2所示，本實用新型裝置系統(tǒng)中可插入N張視頻輸入卡，每張視頻輸入卡可接 收多路不同類型和格式的視頻輸入信號，比如PAL/NTSCX2+HDSDIX 1+HDMIX 1+VGAX 1+D VIXl0用戶操控時，須預(yù)先選擇好每塊視頻輸入卡的信號源。單塊視頻輸入卡上的視頻源 切換不能實現(xiàn)無縫或淡入淡出的效果。視頻輸入卡主要采集不同類型和格式的視頻輸入信號，并經(jīng)縮放處理而轉(zhuǎn)換成系 統(tǒng)設(shè)定的圖像分辨率格式并輸出圖像數(shù)據(jù)，比如分辨率為1920X1080，場頻為60Hz的逐行 格式，本文稱為格式歸一化處理。視頻輸入卡把經(jīng)格式歸一化處理的圖像數(shù)據(jù)分配成A、B 兩組(或多于2組)完全相同的圖像數(shù)據(jù)，并分別經(jīng)A、B鎖存或緩沖驅(qū)動通道并行輸出。 A、B輸出通道均為三態(tài)鎖存或緩沖邏輯電路，分別帶高阻態(tài)輸入控制端，接系統(tǒng)切換控制電 路產(chǎn)生的A、B輸出使能控制信號。視頻輸入卡可以是自同步方式工作，也可是外同步方式工作。自同步方式即視頻 輸入卡有自己的時鐘信號，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的圖像分辨率格式來生成行、場同步信號。因 此，系統(tǒng)中所有的視頻輸入卡輸出的圖像數(shù)據(jù)是不同步的，為了最后實現(xiàn)無縫或淡入淡出 的切換，系統(tǒng)中須增加圖像同步卡。如果圖像同步卡采用帶畫中畫功能的專用視頻圖像處 理芯片設(shè)計，則只需1張圖像同步卡即可實現(xiàn)無縫或淡入淡出的切換設(shè)計。此時，則也可不 需圖像輸出卡，而直接由圖像同步卡輸出切換圖像。如果圖像同步卡僅用來實現(xiàn)同步圖像 的功能，則需2張圖像同步卡分別同步A、B兩個圖像通道的圖像數(shù)據(jù)，然后輸出至圖像輸出 卡作圖像疊加處理。根據(jù)選用的視頻處理電路方案，視頻輸入卡也可以外同步的方式工作，即視頻輸 入卡輸出圖像數(shù)據(jù)的像素時鐘和行、場同步信號均由圖像處理底板或背板提供。因所有的 視頻輸入卡均以相同的像素時鐘和行、場同步信號輸出圖像數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)則不需圖像同步卡。系統(tǒng)采用A、B雙圖像通道(或多于2個通道)設(shè)計，視頻輸入卡輸出2路相同的 圖像數(shù)據(jù)分別到圖像處理底板或背板上的A、B圖像通道。圖像處理底板或背板主要實現(xiàn)對 各視頻輸入卡圖像數(shù)據(jù)的選擇切換，以及對相應(yīng)的行場同步信號和時鐘信號的選擇切換處 理。例如當(dāng)前顯示選擇的是1#視頻輸入卡的A通道圖像數(shù)據(jù)，若欲切換到2#視頻輸入卡 顯示，圖像處理底板或背板則選擇2#視頻輸入卡的B通道圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)繼續(xù)切換到3#視 頻輸入卡顯示時，則選擇3#視頻輸入卡的A通道圖像數(shù)據(jù)。A、B雙圖像通道設(shè)計，確保了 無縫或淡入淡出切換過程中，當(dāng)前(A或B通道)和即將切換(B或A通道)的視頻圖像一 直處在穩(wěn)定的狀態(tài)。不僅如此，A、B切換通道的圖像數(shù)據(jù)在切換輸出前，必須作完全同步的 處理。如果A、B切換通道的圖像數(shù)據(jù)完全同步，則最后圖像輸出通道C可由下式得出C = AX β +BX (1-β )其中β為圖像融合系數(shù)，即增益。0彡β彡1。當(dāng)β =0跳變到β = 1，則完成 B通道到A通道的無縫切換；當(dāng)β =0漸變到β = 1，則實現(xiàn)A通道圖像淡出B通道圖像淡入切換效果。AX β即是對A通道圖像數(shù)據(jù)的增益調(diào)整，該處理既可由視頻輸入卡實現(xiàn)，也可由 圖像同步卡實現(xiàn)，還可由圖像輸出卡實現(xiàn)，具體設(shè)計可根據(jù)實際電路方案確定。一張圖像處理底板或背板上可擴展出共N個視頻輸入卡插槽，N個視頻輸入卡插 槽中每隔m個插槽便設(shè)置一級圖像數(shù)據(jù)的三態(tài)鎖存或緩沖驅(qū)動電路，由此增加圖像數(shù)據(jù)傳 輸?shù)淖杩蛊ヅ洌_保每塊視頻輸入卡的高清圖像數(shù)據(jù)的多級傳輸性能，進(jìn)而便可擴展更多 的視頻輸入卡插槽。N張視頻輸入卡對應(yīng)N個視頻輸入通道，操控界面上無縫或淡入淡出切換在這N個 視頻輸入通道間進(jìn)行，但在系統(tǒng)內(nèi)部都由圖像處理底板或背板選擇切換到A、B圖像通道。下面結(jié)合電路，對本實用新型進(jìn)一步詳述1)本本實用新型的視頻輸入卡可采用以下具體電路方案實現(xiàn)采用ST公司生產(chǎn)的專用視頻圖像處理集成電路FLI32626H-BG作為主處理芯 片。FLI32626H-BG可直接接收HDMI、DVI、VGA、CVBS (PAL/NTSC)等高清或標(biāo)清視頻信 號，而HDSDI/SDI數(shù)字視頻信號則先經(jīng)過GENNUM公司GS2974解調(diào)和GS2974解碼輸至 FLI32626H-BG 的 DIGITAL INPUT 口。FLI32626H-BG以自同步方式工作，視頻輸入卡以板上19. 6608MHz晶體合成不同 格式所需的圖像像素時鐘，以及對應(yīng)該格式的行、場同步信號。FLI32626H-BG采集和縮放處理不同類型和格式的視頻輸入信號，最后均以系統(tǒng)所 設(shè)定的一種分辨率格式輸出圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)以TTL電平輸出至帶高阻態(tài)的鎖存、同 相或反相緩沖驅(qū)動電路。如圖1所示中的A、B圖像數(shù)據(jù)輸出通道的三態(tài)鎖存電路選用TI公司的 SN74LVC16374ADGGR，圖3是A通道的高14位圖像數(shù)據(jù)的三態(tài)鎖存電路實例。圖中附高阻 輸出態(tài)由“CH1-IMG-0UT-0EA”控制信號控制，當(dāng)為高時，QT0-A15到QT0-A29為高阻輸出， 當(dāng)為低時，QT0-A15到QT0-A29為‘0’、‘1，邏輯輸出。2)本發(fā)明圖像處理底板電路框圖如 圖2所示，其中三態(tài)鎖存電路選用SN74LVC16374ADGGR。而同步處理電路選用ALTERA公司 的可編程邏輯芯片(EPLD) EPM7032AETC44設(shè)計，具體電路如圖4所述，其中DHSCHl、DVSCHl 到DHSCH6、DVSCH6分別為來自6張視頻輸入卡輸出圖像的行、場同步信號，而CHASEL0、 CHASEL1和CHASEL2三位控制線用來從6路輸入同步信號中選擇出1組作為A通道的行、場 同步信號TDAHS、TDAVS ；同樣CHBSELO、CHBSEL1和CHBSEL2三位控制線用來從6路輸入同 步信號中選擇出1組作為B通道的行、場同步信號TDBHS、TDBVS。圖像處理底板或背板的切換控制電路仍然選用EPM7032AETC44來實現(xiàn)，如圖5所 示為A圖像通道切換控制電路實例。其中DCLKACH1到DCLKACH6為來自6張視頻輸入卡輸 出圖像數(shù)據(jù)的像素時鐘，OEACHl到0EACH6為6張視頻輸入卡輸出圖像數(shù)據(jù)的使能控制信 號，0EACH12、0EACH34、0EACH56分別為圖像處理底板上圖像數(shù)據(jù)鎖存器的使能控制信號， CHASEL0、CHASEL1和CHASEL2三位控制線主要選擇從DCLKACH1到DCLKACH6中選擇1路作為 A通道圖像數(shù)據(jù)的像素時鐘信號DCLKACHnO，同時置位OEACHl到0EACH6、CHASEL0、CHASEL1 和CHASEL2到對應(yīng)的高低電平，使得我們選擇的第η張視頻輸入卡的圖像數(shù)據(jù)傳輸至圖像 同步卡。3)本本實用新型的圖像同步卡的實際電路框圖如圖6所示，圖像同步卡主要實現(xiàn)圖像幀率轉(zhuǎn)換的功能，即輸出圖像的幀頻跟輸入圖像的幀頻無關(guān)，圖像由外同步信號同步 輸出。A、B兩張圖像同步卡均由同一組外同步信號同步，且它們均由同一像素時鐘輸出圖 像數(shù)據(jù)，由此輸出圖像通道C的圖像數(shù)據(jù)可由C = AX β +BX (l-β)得出，由此實現(xiàn)無縫切 換或淡入淡出的切換效果。本本實用新型的β、(1_β)通過調(diào)整圖像同步卡Α、Β輸出圖像 得增益來表達(dá)。
權(quán)利要求一種高清視頻圖像無縫切換裝置，包括機箱、圖像控制電路及為它們供電的電源，其特征在于圖像控制電路包括(1)、N張用于接收不同類型和格式的視頻輸入信號，并經(jīng)縮放處理轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)設(shè)定的圖像分辨率格式并輸出圖像數(shù)據(jù)，同時把經(jīng)格式歸一化處理的圖像數(shù)據(jù)分配成完全相同的A、B兩組或兩組以上的圖像數(shù)據(jù)，分別經(jīng)A、B兩個或兩個以上的圖像數(shù)據(jù)鎖存或同相、反相緩沖驅(qū)動電路并行輸出，驅(qū)動電路均為三態(tài)鎖存或同相、反相緩沖邏輯電路，分別帶高阻態(tài)輸入控制端，接系統(tǒng)切換控制電路產(chǎn)生的輸出使能控制信號的視頻圖像輸入卡；(2)、設(shè)有兩個或兩個以上的圖像數(shù)據(jù)傳輸通道，分別接收自視頻輸入卡輸出的A、B兩組或兩組以上的完全相同的圖像數(shù)據(jù)至其相對應(yīng)圖像通道，實現(xiàn)對各視頻輸入卡圖像數(shù)據(jù)的選擇切換，以及對相應(yīng)的行場同步信號和像素時鐘信號的選擇切換處理的圖像處理底板或背板；(3)、與圖像處理底板或背板相接，可接收同步圖像信號的，并滿足下式C＝A×β+B×(1 β)其中C為圖像輸出通道；β為圖像融合系數(shù)，即增益，0≤β≤1，當(dāng)β＝0跳變到β＝1，則完成B通道圖像到A通道圖像的無縫切換；當(dāng)β＝0漸變到β＝1，則實現(xiàn)A通道圖像淡出B通道圖像淡入的切換效果的圖像輸出卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，視頻輸入卡 可以是自同步方式工作，也可是外同步方式工作；如果為自同步方式工作，系統(tǒng)中還包括有 與圖像處理底板或背板輸出端相接的，可使圖像數(shù)據(jù)同步的圖像同步卡；圖像輸出卡的輸 入端接圖像同步卡的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，視頻圖 像輸入卡包括可采集不同類型和格式的視頻輸入信號，并經(jīng)縮放處理而轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)設(shè)定 的圖像分辨率格式并輸出圖像數(shù)據(jù)的輸入視頻圖像數(shù)據(jù)處理電路，Α、Β兩組，或多于2組的 A、B三態(tài)鎖存或緩沖邏輯電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，圖像處理 底板或背板包括相互電連接的同步處理電路，時鐘處理電路，與視頻圖像輸入卡分別相對 應(yīng)的三態(tài)鎖存電路、切換控制電路及在視頻輸入卡為自同步方式工作時，還包括有可使圖 像數(shù)據(jù)同步的圖像同步卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，視頻圖像 輸入卡所接收的不同類型和格式的視頻輸入信號包括數(shù)字高清HDMI、HDSDI等信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，式C= AX β+BX (l-β)中的AX β即是對A通道圖像數(shù)據(jù)的增益調(diào)整，該處理既可由視頻輸入卡 實現(xiàn)，也可由圖像同步卡實現(xiàn)，還可由圖像輸出卡實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，圖像處理 底板或背板每隔m個視頻輸入卡插槽便增加一級圖像數(shù)據(jù)的三態(tài)鎖存或同相、反相緩沖驅(qū) 動電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，如果圖像同 步卡采用帶畫中畫功能的專用視頻圖像處理芯片設(shè)計，則只需1張圖像同步卡即可實現(xiàn)無 縫或淡入淡出的切換設(shè)計。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，如果圖像同 步卡僅用來實現(xiàn)同步圖像的功能，則需2張圖像同步卡分別同步A、B兩個圖像通道(或多 于2個通道)的圖像數(shù)據(jù)，然后輸出至圖像輸出卡作圖像疊加處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高清視頻圖像無縫切換裝置，其特征在于，根據(jù)需要， 圖像輸出卡及圖像同步卡的電路也可直接設(shè)計在圖像處理底板或背板上。
專利摘要一種高清視頻無縫切換的裝置，包括視頻圖像輸入卡、圖像處理底板或背板、圖像同步卡和圖像輸出卡。視頻圖像輸入卡把采集并格式歸一化處理的圖像數(shù)據(jù)分配成A、B兩組數(shù)據(jù)并分別經(jīng)A、B鎖存或同相、反相緩沖驅(qū)動電路并行輸出，而圖像處理底板或背板也采用A、B雙圖像通道設(shè)計實現(xiàn)對各視頻輸入卡圖像數(shù)據(jù)的選擇切換。A、B通道圖像數(shù)據(jù)最后經(jīng)同步處理后由下式得出圖像輸出通道C的圖像數(shù)據(jù)為C＝A×β+B×(1-β)，改變增益β的值則可實現(xiàn)視頻圖像的無縫或淡入淡出切換效果。由于圖像處理底板或背板每隔m個視頻輸入卡插槽便增加一級圖像數(shù)據(jù)的三態(tài)鎖存或同相、反相緩沖驅(qū)動電路，本裝置可擴展更多視頻輸入卡，且達(dá)到高清視頻切換的性能。
文檔編號H04N5/262GK201657134SQ20102012978
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者曾建軍 申請人:深圳市唯奧視訊技術(shù)有限公司