专利名称：数字电视接收机中逐行扫描视频信号的处理方法
技术领域：
本发明涉及对数字电视接收机中逐行扫描视频信号的处理方法。
标准数字电视接收机结构是重复使用MPEG数字视频处理电路来处理数字化的模拟信号的。尽管这种方法能很好地处理数字化模拟隔行扫描信号(例如具有480i或1080i垂直格式的NTSC和PAL信号)，但是标准数字电视接收机难于处理逐行扫描信号，逐行扫描信号常常由VCR、视频游戏操纵台和有线系统文本发生器产生(例如具有240p垂直格式的逐行扫描信号)。
本发明的目的就是要解决这一难题，提供一种能够缓冲视频存储器中的逐行扫描、隔行扫描、符合CCIR 601／656及符合MPEG的视频信号的存储器管理方法及其相应缓冲系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种缓冲存储器中视频信号的存储器管理方法，所述方法包括以下步骤识别接收的视频信号的格式；如果所接收的视频信号是第一种格式，则根据标准缓冲模式缓冲存储器中所接收到的视频信号；以及如果接收到的视频信号是第二种格式，则部分覆盖标准缓冲模式以缓冲存储器中所接收的视频信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在数字电视接收机中用于处理具有多种格式视频信号的缓冲系统，所述缓冲系统包括一个用于缓冲所述视频信号的存储器；一个控制器，根据第一种缓冲模式和第二种缓冲模式，使存储器适应于缓冲视频信号，所述第二种缓冲模式部分覆盖第一种缓冲模式，且用于缓冲具有逐行扫描格式的视频信号。
所述存储器管理方法缓冲视频存储器中例如逐行扫描的、隔行扫描的、符合CCIR 601／656和符合MPEG的等各种格式的视频信号，视频存储器划分为第一和第二缓冲器。
在附图中
图1是标准数字电视接收机中视频处理电路的逻辑系统方框图；图2是标准数字电视接收机中处理隔行扫描输入信号的时序图；图3是标准数字电视接收机中处理逐行扫描输入信号的时序图4是依据本发明视频处理电路的逻辑系统方框图；图5是依据本发明逐行扫描视频信号处理方法的流程图；图6是依据本发明视频存储器管理方法的流程图；图7是依据图4的视频存储器管理方法，改进的逐行扫描输入信号处理系统的时序图；图8是依据本发明交替存储器管理方法的流程图；图9是图4中视频接口的场类型(field type)探测器电路的方框图；图10是图9中场类型探测器电路的时序图；和图11是依据图8中交替存储器管理方法，改进的逐行扫描输入信号处理系统的时序图。
从以下给出的实施例的说明中，本发明的优点和特点将更加明显。
参考图1，该图示出标准数字电视接收机中的视频处理电路10。视频输入接口12连接到存储器14和存储器控制器16。存储器控制器16控制存储器14中符合MPEG的视频数据、符合CCIR 601／656的视频数据和数字化模拟信号的缓冲，这在下面将做进一步详细说明。光栅发生器22连接到存储器控制器16，并连接到显示单元24，显示单元24包括显示格式转换电路16和OSD丝印层电路(overlay circuit)。
视频输入接口12是管理输入视频信号的多路分解(demuxing)、同步处理和场类型探测的视频输入端口。视频输入接口12能运行于两种模式。一种模式用于接收符合CCIR 601／656的位流，另一种模式用于接收数字化的模拟信号。在第一种模式中，视频输入接口12从符合CCIR 601／656的位流中提取出熟知的顶／底场指示符。在第二种模式中，给视频输入接口12的水平同步和垂直同步输入端提供空白信息，并且视频输入接口12从水平同步(Hsynch)和垂直同步(Vsynch)输入的相对时序中得出顶／底场指示符。更具体地说，对隔行扫描信号，垂直同步输入将在两者之间切换，即按水平同步输入校准以及出现在连续水平同步输入之间。对逐行扫描信号，垂直同步输入将不切换，并且或按水平同步输入校准，或出现在连续水平同步输入之间。因而，对隔行扫描信号，将得出交替的顶和底指示符，对于逐行扫描信号，将得出顶或底指示符。一旦提取出(对于符合CCIR位流)或得出(对于数字化模拟信号)顶／底场指示符，视频输入接口12就根据顶／底场指示符产生输入BnotT信号，并将该信号传递给存储器控制器16。更具体地说，在视频输入接口12内的场类型探测器(未示出)对于底场指示符，产生“高(high)”电平输入BnotT信号响应，而对于顶场指示符，则产生“低(low)”电平输入BnotT信号响应。
应该注意到，正如本领域的普通技术人员所知道的那样，MPEG解码电路(为简化附图而未示出)可以不同于解码符合MPEG的位流的视频输入接口12，或者与其集成。在解码符合MPEG的位流的过程中，作为对MPEG解码电路产生的信号的响应，存储管理器16利用存储器14缓冲输入的压缩位流、保存的定位帧(anchor frames)，并且保存已解码的视频帧。一旦在存储器14中保存了视频帧，则显示单元24按照与下述处理符合CCIR 601／656和隔行扫描视频信号相同的方式处理视频帧。
存储器控制器16管理去往和／或来自存储器14的视频数据(例如符合MPEG的数据、符合CCIR 601／656的数据、隔行扫描场和逐行扫描帧)的传送。具体地说，存储器14被划分成两个缓冲器(顶场存储器18和底场存储器20)，存储器控制器16依据由视频输入接口12发送的输入BnotT信号的状态，管理视频数据到缓冲器18和20的输入，或者，在接收符合MPEG数据流的情况下，依据由MPEG解码电路产生的信号，管理视频数据到缓冲器18和20的输入。存储器控制器16还管理将所保存的视频数据从缓冲器18和20输出到显示单元24，该显示单元24依次处理输出的数据，以使该数据适应于希望的显示格式并与希望的OSD组合。存储器控制器16依据光栅发生器22发出的光栅BnotT信号的状态，管理视频数据从缓冲器18和20的输出。
光栅BnotT信号和输入BnotT信号是各自单独产生的，它们可以没有相位锁定或频率锁定。视频输入接口12根据顶／底场指示符产生输入BnotT信号，顶／底场指示符是从符合CCIR 601／656的位流中提取的，或者是从数字化模拟信号(例如隔行扫描或逐行扫描信号)的水平同步输入和垂直同步输入之间的关系中得出的。光栅发生器22产生与输入BnotT信号异步的光栅BnotT信号。光栅BnotT信号是由计数器产生的独立光栅信号，这些计数器是由从象素时钟得出的VCXO驱动的。光栅BnotT信号给显示单元24的偏差系统提供稳定的驱动信号，并且控制从存储器中检索出的扫描场序列。尽管输入BnotT信号和光栅BnotT信号是异步的关系，这并不影响符合MPEG的数据、符合CCIR 601／656的数据及隔行扫描视频数据的保存和检索，但这种异步的关系影响逐行扫描场视频数据(例如240p垂直格式的视频数据)的保存和检索，如下所述。
参考图2，它表示隔行扫描信号的保存和检索的时序图。更具体地说，表示了输入视频数据、输出视频数据、输入BnotT信号以及光栅BnotT信号之间的关系。扫描场的索引序列表示输入和输出视频信号数据的存储位置，其中，T表示顶场存储位置，B表示底场存储位置。当接收到“高”电平的输入BnotT信号时，存储器控制器16将输入数据写入底场存储器20；而当接收到“低”电平的输入BnotT信号时，存储器控制器16将输入数据写入顶场存储器18。相似地，当接收到“高”电平的光栅BnotT信号时，存储器控制器16将从底场存储器16中读出输出数据；而当接收到“低”电平的光栅BnotT信号时，存储器控制器16将从顶场存储器18中读出输出数据。如图2所示，输入BnotT信号和光栅BnotT信号之间的异步关系并不影响用于隔行扫描视频信号的视频数据的正确保存和检索。
参考图3，该图示出了视频数据的保存和检索时序图，该视频数据是在隔行扫描视频信号后跟随着逐行扫描视频信号。扫描场1～4相应于隔行扫描的视频数据扫描，并且如上述对图2说明的那样，在顶场存储器18和底场存储器20中保存和检索。扫描场5相应于逐行扫描视频数据(例如从用户已经打开的游戏操纵台或VCR中所接收的逐行扫描视频信号)的第一帧。在扫描场5中，输入BnotT信号保持指示逐行扫描视频数据的“高”电平信号，对于该示范性的时序图，输入BnotT信号与扫描场4的隔行扫描视频数据部分有相同的水平同步／垂直同步关系。因为输入BnotT信号保持“高”电平，所以存储器控制器16将逐行扫描视频数据帧写入底场存储器20中。在扫描场6和7中，因为与逐行扫描视频数据帧相关的顶／底指示符并没有改变，所以存储器控制器16继续将逐行扫描视频数据帧写入底场存储器20中。作为对光栅BnotT信号接收的响应，存储器控制器16从存储器14(扫描场1～4)中正确地读出了隔行扫描视频数据的扫描场。但是，存储器控制器16从存储器14(扫描场5～7)中错误地读出了逐行扫描视频数据的帧。更具体地说，在扫描场5和7中，由于从光栅发生器22接收到“低”电平的光栅BnotT信号，因而存储器控制器16从存储器14中读出了失效的视频数据(即扫描场3的隔行扫描视频数据)。在处理逐行扫描视频数据过程中，将从顶扫描场存储器14中继续读出失效的数据，这样对显示给用户的视频图像将造成较大的失真。本发明的目的就是要解决这个问题的。
参考图4，该图示出本发明视频处理电路30的方框图，它包括一个系统微控制器26，系统微控制器26连接到图1的视频处理部件10。更具体地说，系统微控制器26连接到存储器控制器16、光栅发生器22和显示单元24，以使逐行扫描格式、隔行扫描格式、符合CCIR 601／656格式或符合MPEG格式的视频数据正确地保存在存储器14中，并且从存储器14中检索出。
结合图4来参考图5，图5示出处理逐行扫描视频数据的方法32的流程图。逐行扫描视频数据可以是由视频游戏操纵台、VCR、有线系统文本发生器等等产生的240p的输入。开始时，在步骤34中，系统微控制器26通过读取由存储器16所接收的输入BnotT信号，确定视频输入接口12所接收的视频数据的格式。如上述所说明的，当输入BnotT信号在高和低的状态之间切换时，视频格式就不是逐行扫描的(如图3中的扫描场1～4)。当输入BnotT信号在两个或更多的连续周期保持不变(即高或低电平)时，视频格式就是逐行扫描的(如图3中的扫描场5～7)。应注意到，象本领域的普通技术人员所熟知的那样，通过监视MPEG解码电路所产生的信号，系统微控制器26可以确定是否正在接收符合MPEG格式的视频数据。接着，在步骤36中，系统微控制器26确定视频数据是否是逐行扫描格式。如果不是，则在步骤38中，系统微控制器26继续使用上述的标准存储器管理方法来处理视频数据。如果是，则在步骤40中，系统微控制器26将依据本发明修改或部分地覆盖存储器管理方法，这将在以下作更详细的说明。然后在步骤42中，系统微控制器26继续监视存储器控制器16所接收的输入BnotT信号，以确定是否还在按逐行扫描格式接收视频数据。如果不是，则在步骤44中，系统微控制器26返回用于处理非逐行扫描视频数据的标准存储器管理方法。如果是，则在步骤46中，系统微控制器26使用步骤40中所修改的存储器管理方法继续处理逐行扫描视频数据，并且返回步骤42以监视输入BnotT信号。
结合图4参考图6和7，图6和图7示出本发明的一种存储器管理方法50。在视频输入接口12所接收的视频数据的格式被识别为逐行扫描的之后，在步骤52中，系统微控制器26监视输入BnotT信号的状态，以识别是哪个存储器缓冲器(即顶场存储器18或底场存储器20)正被写入逐行扫描视频数据。当识别出了存储器后，在步骤54中，系统微控制器26将对光栅发生器22进行动态再编程，以使存储器控制器16从识别出的存储器缓冲器(即顶场存储器18或底场存储器20)中正确地读出逐行扫描视频数据。如图7的示范性时序图所示，如果系统微控制器26判断出正在把逐行扫描的视频数据写入底场存储器20(即输入BnotT信号是“高”电平)，那么，系统微控制器26将对光栅发生器22进行动态再编程，以输出“高”电平的光栅BnotT信号。“高”电平的光栅BnotT信号将迫使存储器控制器16从底场存储器20中读出逐行扫描视频数据。在步骤56中，系统微控制器26还对显示单元24动态再编程，以处理从识别出的存储器14的存储器缓冲器中所接收的逐行扫描视频数据。例如，系统微控制器26可对显示单元24动态再编程，以便将从存储器14检索的240p的信号转换为540p、1080i或其它监视器或电视要求的垂直格式。
结合图4参考图8，该图示出本发明的交替存储器管理方法60的流程图。当视频输入接口12所接收的视频数据格式被识别为逐行扫描的之后，在步骤62中，系统微控制器26监视输入BnotT信号的状态，以识别哪个存储器缓冲器(即顶场存储器18或底场存储器20)正被写入逐行扫描视频数据。接着，在步骤64中，系统微控制器26动态地管理存储器控制器16，以使存储器控制器16将逐行扫描视频数据交替地写入存储器14中的顶和底场存储器18和20中。
为了迫使存储器控制器16交替地写入逐行扫描视频数据，系统微控制器26必须覆盖输入BnotT信号。如前面所述，在视频输入接口12内的场类型探测器产生输入BnotT信号。图9表示了示范性的场类型探测器70的方框图，图10表示场类型探测器70的时序图。场类型探测器70包括水平采样计数器72，计数器72以象素时钟和水平同步作为输入信号，其输出连接到场类型探测器逻辑78上。场类型探测器逻辑78的一个输入还连接到第一寄存器74的输出上，该寄存器又连接到系统微控制器26(在图9中未示出)。同样，场类型探测器逻辑78的另一个输入连接到第二寄存器76的输出上，该寄存器又连接到系统微控制器26(在图9中未示出)。场类型探测器逻辑78的输出连接到锁存器80的一个输入端。锁存器80由垂直同步信号触发产生输入BnotT信号。
在运行中，水平采样计数器72由输入象素时钟驱动，由输入的水平同步信号复位和重新起动。计数器72的输出分别与保存在寄存器74和76中的系统微控制器的可编程值L1和L2比较。在标准运行过程中(当没有覆盖输入BnotT信号时)，如果计数器72的输出在值L1和L2之间(在时间t1＜t＜t2期间)，则场类型探测器逻辑78的输出是高电平，且从锁存器80输出的输入BnotT信号是高电平。作为对高电平的输入BnotT信号的响应，存储器控制器16将数据读到底场存储器20中。在标准运行过程中，如果计数器72的输出低于值L1或高于值L2(在时间t＜t1或t＞t2期间)，则场类型探测器逻辑78的输出是低电平，输入BnotT信号也为低电平。这样，存储器控制器16将数据写入顶场存储器18中。
如上所述，系统微控制器26通过监视两个或多个相同的输入BnotT信号，来探测逐行扫描视频数据的出现。如果探测到逐行扫描视频信号，则可调整寄存器74和76的值以迫使输入BnotT信号进入希望的状态(即进入使存储器控制器16将逐行扫描视频数据交替地写入顶和底场存储器18和20中的状态)。
结合图9和10参考图11，图11表示场类型探测器70在覆盖模式下运行的时序图。对于序号1到4的扫描场，输入信号是隔行扫描的。在扫描场5中，输入信号变为逐行扫描的。微控制器26探测该逐行扫描信号，并判断是否正在将逐行扫描信号的第一段(如240p帧)保存在顶场存储器18或底场存储器20中。如果将逐行扫描信号的第一段保存在底场存储器20中(如图所示)，则微控制器26为逐行扫描信号的下一段将寄存器74和76的值设置为同一值(如L2)。因为假如两个寄存器74和76的值相同时，计数器的输出不可能在这两个寄存器的值之间，所以在扫描场6中迫使输入BnotT为低电平。迫使输入BnotT为低电平，使得扫描场6覆盖顶场存储器18中无效的数据(即相应于扫描场3的数据)。然后，系统微控制器26在允许输入BnotT为高电平和迫使输入BnotT为低电平之间交替，以将逐行扫描视频数据写入到顶场存储器18和底场存储器20中。如果逐行扫描信号的第一段已经保存在顶场存储器18(图11中未示出)中，则微控制器26将寄存器74的值设置为零，且将寄存器76的值设置为等于或大于计数器72在被水平同步输入复位前所能达到的最大值。这样将迫使输入BnotT为高电平，因为计数器的输出不可能比保存在寄存器74中的值更小，或比保存在寄存器76中的值更大。迫使输入BnotT为高，将使逐行扫描信号的下一段去覆盖出现在底场存储器20中的无效数据。然后，系统微控制器26将按照与图11所示相似方式，将逐行扫描视频数据交替地写入到顶场存储器18和底场存储器20中。
因此依据本发明的原理，提供了一种缓冲视频存储器中多种格式(即逐行扫描的、隔行扫描的、符合CCIR 601／656的和符合MPEG的格式)的数字视频数据的存储器管理方法，视频存储器被划分成第一和第二缓冲器。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来说明的，但在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。
权利要求
1.一种缓冲存储器中视频信号的存储器管理方法，所述方法的特征在于包括以下步骤识别接收的视频信号的格式；如果所接收的视频信号是第一种格式，则根据标准缓冲模式缓冲存储器中所接收到的视频信号；以及如果接收到的视频信号是第二种格式，则部分覆盖标准缓冲模式以缓冲存储器中所接收的视频信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二种格式是数字化模拟逐行扫描(p)格式。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述的第二种格式是240p垂直格式。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于以第二种格式接收到的信号是由视频游戏操纵台、VCR和有线文本发生器中的一个产生的。
5.如权利要求1的方法，其特征在于第一种格式是隔行扫描格式、符合CCIR 601／656的格式和符合MPEG的格式中的一种。
6.如权利要求1所述的存储器管理方法，其特征在于所述存储器被划分成第一和第二缓冲器，部分覆盖标准缓冲模式的步骤包括覆盖标准缓冲模式，以使所接收到的视频信号只在第一或第二缓冲器中中一个中写入和读出。
7.如权利要求1所述的存储器管理方法，其特征在于所述存储器被划分成第一和第二缓冲器，部分覆盖标准缓冲模式的步骤包括覆盖标准缓冲模式，以使所接收到的视频信号在第一和第二缓冲器中交替地写入和读出。
8.一种在数字电视接收机中用于处理具有多种格式视频信号的缓冲系统，所述缓冲系统的特征在于一个用于缓冲所述视频信号的存储器；一个控制器，根据第一种缓冲模式和第二种缓冲模式，使存储器适应于缓冲视频信号，所述第二种缓冲模式部分覆盖第一种缓冲模式，且用于缓冲具有逐行扫描格式的视频信号。
9.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征在于当视频信号的格式是隔行扫描格式、符合CCIR 601／656的格式和符合MPEG的格式中的一种时，根据第一种缓冲模式，所述控制器使存储器适应于缓冲视频信号。
10.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征在于所述逐行扫描格式是240p垂直格式。
11.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征是在于所述逐行扫描格式是数字化模拟逐行扫描格式。
12.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征在于具有逐行扫描格式的视频信号是由视频游戏操纵台、VCR和有线文本发生器中的一个产生的。
13.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征在于所述存储器被划分成第一和第二缓冲器，第二种缓冲模式部分地覆盖第一种缓冲模式，以使具有逐行扫描格式的视频信号在第一或第二缓冲器中的一个中写入或读出。
14.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征是在于所述存储器被划分成第一和第二缓冲器，第二种缓冲模式部分地覆盖第一种缓冲模式，以使具有逐行扫描格式的视频信号在第一和第二缓冲器中交替地写入和读出。
15.如权利要求8所述的缓冲系统，其特征在于所述第一种缓冲模式是用于缓冲存储器中视频信号的标准缓冲模式，所述第二种缓冲模式部分地覆盖第一种缓冲模式，以缓冲存储器中具有逐行扫描格式的视频信号而不丢失数据帧。
全文摘要
存储器管理方法(32)缓冲视频存储器中的逐行扫描、隔行扫描、符合CCIR601/656及符号MPEG的视频信号,视频存储器分为第一和第二缓冲器。该方法包括:识别接收视频信号的格式(36,44),若该视频信号是隔行扫描的、符合CCIR601/656或符合MPEG的格式,依据标准缓冲模式缓冲视频存储器中的视频信号,若该视频信号是逐行扫描格式,如由视频游戏操纵台、VCR、有线文本发生器等产生的240p信号,依据覆盖缓冲模式(40,46)缓冲视频存储器中的视频信号。
文档编号H04N5/44GK1281312SQ0012037
公开日2001年1月24日 申请日期2000年7月14日 优先权日1999年7月15日
发明者查尔斯·W·沃雷尔, 迈克尔·E·克拉布, 安德鲁·K·弗利克纳, 李文华 申请人:汤姆森特许公司