专利名称：用于数字化视频信号的时基校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在从模拟输入视频信号生成数字视频信号期间校正时基的方法，并且涉及一种具有使用这种方法来数字化模拟输入视频信号的装置的设备。
背景技术：
诸如HDD-记录器或DVD-记录器等的数字存储设备通常具有用于接收来自不同类型的信号源的模拟音频/视频信号的模拟视频输入端，和用于将模拟视频信号显示在电视机上的模拟视频输出端。HDD-记录器或DVD-记录器的典型处理流程如下模拟视频输入端-＞视频解码器-＞MPEG编码器-＞MPEG解码器-＞视频编码器-＞模拟视频输出端。在通过视频解码器进行了解码之后，在进行任何数字处理或压缩之前，首先要通过模数转换器数字化模拟视频信号。数字化后的视频信号一般符合ITU R-656标准。可以将MPEG流存储在诸如DVD盘或DVHS磁带等的记录介质上。
在视频源为VCR或未调谐信道时会出现一些问题。在所述源为未调谐视频信道的情况下，视频解码器会提供具有不完整行的多个场，或每场多个不完整行(an incomplete lines)的场。当视频源为VCR，且VCR是以诸如快进/后退模式等的特技模式操作时，帧频是可变的。每个场会有比正常模式更少或更多的行。此外，对于编辑过的磁带，场序列会被倒转。正常的场次序具有上-下-上-下场次序。当相邻场与先前场相同时就会出现异常场次序(即，上-下-下-上-下，或上-上-下-上-下)。在VCR的暂停模式、停止模式或倍速模式下，只提供上场或下场，即，场次序为上-上-上......或下-下-下......
在以上所有有问题的情况中，视频解码器以ITU-R BT.656 4∶2∶2格式将异常帧数据提供给MPEG编码器芯片。这将导致MPEG编码器芯片阻塞并失去同步，图像变得不连续，将停顿甚至定格。
在这种环境下，JP2002-010217公开了一种视频信号处理设备，其能够在将非标准信号输入MPEG编码器时解决上述的定格和阻塞噪音问题。时间轴修改电路将输入信号转变成接近标准的信号，开且复位电路在场长度失常时生成读同步。当输入非交织信号时，场区分电路修改上下次序。
US6,714,717描述了一种用于从视频信号中移除时基误差的时基校正设备。通过使用内插器电路插入连续像素来延长或缩短子像素增量中的每个视频行，从而实现时基校正。内插器通过将拉伸像素压缩成适当尺寸，并且根据紧邻在要创建的像素之前或之后的部分像素创建新的像素，来补偿每行中过少的像素。内插器通过内插技术将输入像素的值并入适当数目的像素，来补偿每行中过多的像素。
被认为是最接近的现有技术的US4,763,203公开了一种数字时基校正器，其能够校正来自以特技模式操作的视频源的时基误差。该校正器具有存储器和漏码检测器。当检测到漏码时，用先前存储的值来替换视频信号的漏码部分。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于在从模拟视频信号生成数字视频信号期间校正时基的改良方法，其能够提供标准信号。
根据本发明，这个目的是通过一种用于在从模拟视频信号生成数字视频信号期间校正时基的方法来实现的，所述方法包括以下步骤接收模拟视频信号；通过视频解码器从模拟视频信号生成数字视频信号；将数字视频信号的至少一部分存储在存储器中；检测数字视频信号中具有异常场次序的部分不可靠数据；丢弃所述部分不可靠数据，或者用存储在存储器中的先前数据替换所述部分不可靠数据的至少一部分；和输出数字视频信号。
同样地，一种用于在从模拟视频信号生成数字视频信号期间校正时基的设备包括输入端，用于接收模拟视频信号；视频解码器，用于从模拟视频信号生成数字视频信号；存储器，用于存储数字视频信号的至少一部分；用于检测数字视频信号中具有异常场次序的部分不可靠数据的装置；
用于丢弃所述部分不可靠数据，或者用存储在存储器中的先前数据来替换所述部分不可靠数据的至少一部分的装置；和输出端，用于输出数字视频信号。
这样的用于时基校正的设备(例如)对于NTSC，将帧速率稳定在恒定的每秒29.97帧；对于PAL，将帧速率稳定在恒定的每秒25帧。时基校正器最好在ITU656数字视频范围内操作，并且通过丢弃错误场、检测和校正异常场次序序列、检测和校正可变帧频、并且检测和校正视频定时信号中的误差来校正从标准商品等级(commercial-grade)视频解码器IC接收的失真数字视频信号。丢弃的场是具有不完整行采样、不完整行、和二位VTRC(视频定时基准代码)误差的错误场。校正一位VTRC误差。时基校正器最好具有用于连接视频解码器的ITU656输入接口，和用于连接MPEG编码器并提供理想的ITU656数据流的ITU656输出接口。ITU656数据流中的所有附加数据不经改变地通过。这样，MPEG编码器芯片接收理想的ITU-R BT.6564∶2∶2数据流，从而简化MPEG编码器的内部处理。本发明解决了由于不完整帧数据和反向场而导致的阻塞、停顿和定格问题。
在图1中示出了“Recommendation ITU-R BT.656-4Interface for DigitalComponent Video Signals in 525-Line and 625-Line Television SystemsOperating at the 4∶2∶2 level ofRecommendation ITU-R Bt.601(Part A)”中所描述的ITU656数据流格式。
时基校正器检测并校正多种信号失真1.错误场视频解码器在视频源为非调谐视频信道时输出错误场。非调谐视频信道会导致视频解码器提供具有不完整行的场，或者每场多个不完整行。将具有不完整行的视频场或每场具有多个不完整行的视频场分类为错误场。为了校正所出现的错误场，用来自存储器的先前的正确场来替换错误场的至少一部分，或者将其丢弃。
2.异常场次序在编辑视频序列期间，场序列会被倒转。正常场次序为上-下-上-下场次序。例如在当前场与先前场相同时会出现异常场次序，即上-下-下-上-下，或上-上-下-上-下。通过丢弃当前场或切换其场类型来校正异常场次序。
3.视频定时基准代码(EAV、SAV)中的错误检测这些错误会以Vsync(V)、Hsync(H)、Field(F)信号中的错误的形式出现。通过使用保护位来实现一位误差校正和二位误差检测。在表1中示出了VTRC代码和保护位P1、P2、P3、P4。
表1VTRC代码和保护位
注释1-所示值是推荐用于10位接口的值。
注释2-为了与现有的8位接口相兼容，未定义位D1和D0的值。
在场1期间F＝0，在场2期间F＝1在场消隐期间V＝1，其他情况下V＝0在SAV中H＝0，在EAV中H＝1P0、P1、P2、P3保护位MSB最高有效位在以下场间隔定义的表格中给出了V和F位的状态。
表2场间隔定义
将保护位定义如下。
表3保护位的定义
默认存在由时基校正器块处理而引起的6场或3帧延迟。场/帧延迟最好是可通过I2C总线编程的参数。同样地，作为高态有效信号的时基校正器块启动信号应该通过I2C总线来编程。
与每场有关的附属数据不需要任何处理。不重新插入在丢弃错误场时丢失的附属数据。当然，具有附属数据的重新插入的不同处理也是可能的。
为了更好地理解本发明，现在在以下参照附图的描述中具体解释本发明。需要理解的是，本发明并不局限于这个示例性实施例，并且在不背离本发明的范围的情况下也可以适当地对特定特征进行结合和/或修改。在附图中图1示出了ITU656流格式；图2示出了根据本发明的时基校正方法；图3通过示意图示出了根据本发明的时基校正设备；图4示出了NTSC和PAL帧存储器映射；图5通过示意图示出了一种用于重新调整帧数据的方法；和图6示出了正常场次序、连续上场、和连续下场的EAV序列。
具体实施例方式
图2示出了根据本发明的时基校正方法。在接收1到模拟视频信号之后，通过视频解码器从这个模拟视频信号生成2数字视频信号。然后将数字视频信号的至少一部分存储3在存储器中。在下一步中，检测4数字视频信号中的部分不可靠数据。丢弃5这部分不可靠数据，或者用存储在存储器中的先前数据来替换6这部分不可靠数据的至少一部分。最后将校正后的数字视频信号输出7以进行进一步处理。
图3中通过示意图示出了相应的时基校正设备10。将在输入端11接收到的模拟视频信号传送给视频解码器12以生成数字视频信号。将数字视频信号的至少一部分存储在存储器13中。设备10进一步包括用于检测数字视频信号中的部分不可靠数据的装置14，和用于丢弃所述部分不可靠数据、或用存储在存储器中的先前数据来替换所述部分不可靠数据的至少一部分的装置15。最后将处理过的数字视频信号发送给输出端16以进行进一步处理。
在下文中将解释用于丢弃或替换数字视频信号中的部分不可靠数据的不同方法。
在图4中示出了用于NTSC(图4a)和PAL(图4b)的存储器映射。存储器的每个区的初始地址都是固定的，诸如地址1#、地址2#......
在图5中通过示意图示出了一种用于重新调整帧数据的方法。重新调整帧数据以校正时基。根据SAV/EAV值，检查消隐和非消隐行，并且将重新调整后的帧数据存储到相应的存储区。将当前EAV数据保存在buf_0中，将先前EAV数据保存在buf_1中。
接下来参照NTSC模式来解释所述方法。对于PAL模式，只需要修改行数。在接收到20ITU656流数据之后，检查21EAV数据以检测起始点。例如，当buf_1的值为“F1”，而buf_0的值为“B6”时，则检测到上消隐视频行的起始点。然后确定22行计数器是否低于标准值。如果不是这种情况，则将行计数器设定23为“4”，并且将数据存储24到存储器中的起始地址#1处。将后续上消隐视频行也逐字节地存储到上消隐区1中，并且增加25行计数器直到检测21到下一个起始点为止。
在存储后续消隐行之前，检查26消隐行的数目是否超过了消隐行的标准数目，即，是否行计数器的值已经是“20”而buf_0的值仍然是“F1”。在这种情况下，不再将数据存储到存储器中，而是接收20更多的数据直到下一次EAV转变到来为止。
如果在检测21到下一起始点时消隐行的数目少于标准数目，即，如果行计数器的值还没有达到“20”EAV转变就到来时，则停止对当前消隐区的写入24，根据buf_1 & buf_0值设定23行计数器，并且将后续数据存储24到相应的存储区。对于遗漏行，则保持27上消隐区1中的先前值。
总而言之，当EAV转变到来时，将行计数器和存储器的初始地址设定为相应的值。当行数大于或小于标准行数时，时基校正器一直等到下一次EAV转变的到来，或根据buf_1 & buf_0的值跳到新的存储区。
在NTSC模式下，当行计数器信号的值为“266”时则检测上场的结束，而当行计数器信号的值为“4”时则检测下场的结束。
同样地，在PAL模式下，当行计数器信号的值为“313”时则检测上场的结束，而当行计数器信号的值为“1”时则检测下场的结束。
以下表格基于buf_1 & buf_0的值概括了NTSC模式和PAL模式(表5)中的存储器映射。
表4NTSC模式中的存储器映射
表5PAL模式下的存储器映射
在以下表格中示出了NTSC模式和PAL模式下的标准帧结构。
表6NTSC模式下的标准帧结构
表7PAL模式下的标准帧结构
场的处理是基于EAV的值的。覆盖了所有会由VCR导致的异常情况。EAV值以下面的方式涉及视频信号的不同行-B6上消隐行-9D上非消隐行-F1下消隐行-DA下非消隐行只有三种类型的EAV序列是有效的。在图5中示出了这些序列，其中图5a)对应于正常情况，图5b)对应于连续上场的情况，而图5c)对应于连续下场的情况。所有其它的序列都被认为是无效的。
为了同时校正偶而发生的反向场的情况和长序列的连续场的情况，首先强制切换反向场，并且如果检测到正确的场次序就返回到正常场顺序。例如，就“上1-下1-下2-上2-下3”的情况而言，在第一步中，将下2切换到上2#，即，最后得到的序列为“上1-下1-上2#-”。然后，上2替换上2#，从而导致“上1-下1-上2-下3-......”。这是因为认为反向场的产生已经结束，并且序列已经返回到正常次序。在这种情况下，丢弃下2。但是如果存在三个连续下场，则不丢弃任何场。
在以下表格中概括了场处理。
表8场处理
在上表中，Buf_0是用于保存当前EAV数据的缓冲器，而Buf_1是用于保存先前EAV数据的缓冲器。检测到的先前场表示先前输入场的状态，而校正后的先前场表示先前场的校正后状态。在强制切换先前场的情况下，校正后的先前场的值不同于检测到的先前场。根据Buf_1和Buf_0生成行计数器。在EAV到来时更新行计数器的值，在EAV改变时对行计数器重新赋值。行计数器并不是总是递增1。该值可以根据Buf_1和Buf_0的状态跳变，这种情况会在输入场行不同于标准行时发生。行计数器的范围如下。
表9行计数器的范围
从Buf_1、Buf_0以及行计数器的值、检测到的先前场、和校正后的先前场得出强制切换的决定。在强制切换的决定状态为“是”时，插入SAV/EAV的“F”位，并且更新位P0～P3。从Buf_1、Buf_0和行计数器的值得到检测到的先前场。同样从Buf_1、Buf_0和行计数器的值得到校正后的先前场。
对于行采样的检测，以下在表10中示出了水平行的标准数目。所有其它的情况被认为是无效的。
表10水平行的标准数目
当碰到以下情况中的任意一种确定错误场-2位VTRC误差；-行采样误差；-无效EAV序列。
在一行中具有一个或多个异常采样、具有2位VTRC误差或不完整行的场被认为是错误场。同样地，具有多个不完整行且具有无效EAV序列的场也被认为是错误场。在这两种情况下，丢弃错误场。具有多个不完整行却具有有效EAV序列的场被认为是良好场，其需要通过添加来自先前场的数据行或丢弃过多的数据行来进行校正。
权利要求
1.一种用于在从模拟视频信号生成数字视频信号期间校正时基的方法，所述方法包括以下步骤接收(1)模拟视频信号；通过视频解码器从所述模拟视频信号生成(2)数字视频信号；将所述数字视频信号的至少一部分存储(3)到存储器中；检测(4)所述数字视频信号中的部分不可靠数据；丢弃(5)所述部分不可靠数据，或用存储在所述存储器中的先前数据来替换(6)所述部分不可靠数据的至少一部分；和输出(7)所述数字视频信号；其中所述部分不可靠数据具有异常场次序。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述用于检测(4)所述数字视频信号中的部分不可靠数据的步骤进一步包括检测可变帧频、不完整行、多个不完整行、以及一位和二位视频定时基准代码误差中的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括用于校正一位视频定时基准代码误差的步骤。
4，如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其中所述用于丢弃(5)所述部分不可靠数据的步骤包括在异常场次序的情况下丢弃相同类型的相邻场。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述用于丢弃(5)所述部分不可靠数据的步骤包括丢弃具有太多数据值的行的过剩数据值。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述用存储在所述存储器中的先前数据来替换(6)所述部分不可靠数据的至少一部分的步骤包括用来自所述存储器中存储的相应行的数据来替换遗漏行。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中用存储在所述存储器中的先前数据来替换(6)所述部分不可靠数据的至少一部分的步骤包括用存储在所述存储器中的先前场来替换具有不完整行的场或多个不完整行。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其中所述数字视频信号为ITU656数字视频信号。
9.一种用于在从模拟视频信号生成数字视频信号期间校正时基的设备(10)，所述设备包括输入端(11)，用于接收模拟视频信号；视频解码器(12)，用于从所述模拟视频信号生成数字视频信号；存储器(13)，用于存储所述数字视频信号的至少一部分；用于检测所述数字视频信号中具有异常场次序的部分不可靠数据的装置(14)；用于丢弃所述部分不可靠数据，或者用存储在所述存储器中的先前数据来替换所述部分不可靠数据的至少一部分的装置(15)；和输出端(16)，用于输出所述数字视频信号。
10.一种用于接收和/或记录数字视频信号的设备，其具有用于接收模拟视频信号的输入端和用于数字化所接收的模拟视频信号的装置，其特征在于所述设备包括用于执行如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法的装置，所述方法在用于从所接收的模拟视频信号生成所述数字视频信号期间进行时基校正。
全文摘要
本发明涉及一种用于在从模拟输入视频信号生成数字视频信号期间校正时基的方法，并且涉及一种具有使用这样的方法来数字化模拟输入视频信号的装置的设备。根据本发明，所述方法包括以下步骤接收(1)模拟视频信号；通过视频解码器从模拟视频信号生成(2)数字视频信号；将数字视频信号的至少一部分存储(3)到存储器中；检测(4)数字视频信号中具有异常场次序(fieldordering)的部分不可靠数据；丢弃(5)所述部分不可靠数据，或者用存储在存储器中的先前数据来替换所述部分不可靠数据的至少一部；和输出(7)数字视频信号。
文档编号H04N9/89GK1805556SQ20061000495
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者蔡丽斌, 滕邦康 申请人:汤姆森特许公司