视频信号处理装置及方法

专利名称：视频信号处理装置及方法
视频信号处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种视频信号处理装置及方法，特别是涉及一种将不同种类音视频信 号接收后转化为同一特定格式类型信号输出的装置及方法。
背景技术：
现实生活中，为节省室内空间并获得大屏幕的享受，许多家庭用户购买了大屏幕 壁挂电视。在实际安装使用的时候，用户常常会用各种各样的视频播放设备与壁挂电视连 接使用，如DVD播放机，视频游戏机(如微软的ΧΒ0Χ)，卫星机顶盒等等，这就必须在液晶电 视的后面为每个设备接上相应的音视频信号线，十分繁琐，同时，用户还要面对一大堆无处 可藏信号线，这不仅仅影响了美观，也有违用户购买壁挂电视时节省空间的初衷。因此，设计一款能够识别和支持尽可能多的视频格式信号，视频信号处理尽量无 损失且保持有稳定的输出信号的视频信号处理装置是很有必要的。

发明内容本发明的一个目的是提供一种视频信号处理装置，将其接收到的各种音、视频信 号转换为同一特定种类信号后输出至显示设备，该视频信号处理装置包含主控单元，为一主控芯片；输出单元，为一所述特定种类信号编码发送芯片；信号输入单元，支持多种类型的音、视频信号输入；用户控制单元，支持用户通过其对所述视频信号处理装置进行控制；以及主控辅助单元，包含若干存储器，用以存储相应的数据信息。其中，所述主控芯片集成有单片机内核、视频处理模块、图像缩放引擎和伴音处理 模块。所述视频处理模块接收到不同类别的输入信号后，对输入信号进行同步检测、格 式识别、画质处理并根据输入信号和输入格式完成配置工作。所述特定种类信号为HDMI信号。所述特定种类信号编码发送芯片为HDMI编码发送芯片。HDMI编码发送芯片将主控单元输出的TTL视频信号和12S格式的伴音信号经过重 新编码整合成HDMI信号输出。所述信号输入单元支持电视信号、复合视频信号、亮色分离信号、分量信号、VGA信 号、DVI信号和HDMI视频信号中的至少两种。所述用户控制单元包含本机按键控制和遥控控制。所述主控辅助单元包含SDRAM芯片、FLASH芯片和EEPROM芯片。本发明的另一个目的是提供一种采用该视频信号处理装置处理视频信号的方法，采用此方法能够缩短信号处理的时间。该方法顺序包含如下步骤
初始化主控单元；获取显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式；接收输入信号，配置主控单元的输入通道；检测信号并进行图像处理；判断图像是否需要缩放；以及输出图像。本发明的有益效果在于，能够识别、支持多种视频格式信号；视频信号处理尽量做 到无损失(即不影响图像清晰度)，当输入输出格式一致时，实现图像点对点传输；修正各 通道输入信号，保持输出图像的各项参数基本一致；在无法预知输入端有无输入信号、输入 信号的格式及输入信号是否稳定的情况下保持有稳定的输出信号，同时，本发明信号处理 时间较短，用户容易接受。

图1为本发明视频信号处理装置的功能结构框图；图2为现有技术中视频信号处理的流程图；图3为本发明中视频信号处理的流程图。
具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。如图1所示，一种视频信号处理装置，将其接收到的各种音、视频信号转换为同 一特定种类信号后输出至显示设备，该视频信号处理装置包含主控单元100，为一主控芯 片；输出单元110，为一所述特定种类信号编码发送芯片；信号输入单元120，支持多种类型 的音、视频信号输入；用户控制单元130，支持用户通过其对所述视频信号处理装置进行控 制；以及主控辅助单元140，包含若干存储器，用以存储相应的数据信息。在本具体实施方式
中，主控单元100为一块主控芯片，芯片中集成了 一个单 片机内核(M-Kernel) 101、一个视频处理模块(M-VideoPro) 102、一个图像缩放引擎 (M-Scaler) 103和一个伴音处理模块(M-AudioPro) 104。输出单元110为一块HDMI编码发 送芯片。信号输入单元120可以支持各种各样类型的信号输入，包括电视信号，复合视频 信号，亮色分离信号，分量信号，VGA信号，DVI信号和HDMI视频信号。用户控制单元130包 含本机按键控制和遥控控制2种控制方式。主控辅助单元140包含3个芯片，一颗SDRAM 芯片，一颗FLASH芯片和一颗EEPROM芯片。其中，主控单元100是一块集成芯片，它集成了一个单片机内核101，在本具体实 施方式中为C51的内核(下文简称内核)，一个视频处理模块102，一个图像缩放引擎103 和一个伴音处理模块104。单片机内核101是类似于一个C51的单片机，是一个主控制器。控制着主控单元 100中集成的其他功能模块和外围设备。它通过检测A/D输入引脚的直流分压电平，检测是 否有本机按键(KEY)在操作，以及到底是哪一个按键被操作；通过检测外部中断检测是否 有外部遥控(IR)操作。本机按键和遥控操作是由用户来操作的，主控制器只是被动响应， 并根据指令做出正确的动作。可以通过IIC总线控制HDMI编码发送芯片，并对EEPROM进行读写操作。可以通过16bit数据总线读写外部存储器SDRAM。视频处理模块102(M-VideOPrO)提供各类视频输入接口，用于接收不同类别的输入信号；对输入的信号进行同步检测，格式识别，画质处理，根据不同的输入信号和输入格 式进行相应配置，这些配置的内容有些是固化的程序中，也有些需要从EEPROM中读取相关 数据来完成相应的配置工作。视频处理模块中包含以下一些功能各类视频输入接口，如CVBS视频输入接口、Y/C S-Video视频输入接口、模拟RGB 输入接口、DVI/HDCP/HDMI兼容视频输入接口。各类视频处理和转换功能，如3-D自适应视频De-interlaCer、3-D视频降噪、帧 频转换、可编程12bit伽马表及其他画质提升功能。图像缩放引擎(M-Scaler) 103支持全制式电视视频解码，自动制式识别，3-D梳妆 滤波器。由于视频处理模块102不能改变视频信号的输出格式，所以这部分功能就由图像 缩放引擎103来完成，图像缩放引擎103通过将接收到的视频信号数据存到帧存储器中，然 后按照一定的算法将源视频信号格式转换到需要输出的视频信号格式，并按照需要输出的 信号格式配置主控单元100的输出接口。它包含的功能有具有全功能可编程缩放功能，支 持非线性缩放；支持8bit单通道TTL输出。伴音处理模块(M-AudioPro) 104有三个伴音输入源电视伴音信号，HDMI输入端 口输入的数字伴音信号和其他外部输入的模拟伴音信号。伴音处理模块的任务是选取其中 的任何一路伴音输入信号，将其转换为I2S格式的数字信号输出给HDMI输出模块，同时将 其转换为S/PDIF信号直接输出。输出单元110只包含一颗HDMI编码发送芯片，它的作用是将主控单元100输出的 TTL视频信号和I2S格式的伴音信号，重新编码整合成HDMI信号输出。主控辅助单元140包括3颗芯片SDRAM用作系统的帧存储器；FLASH是系统的程 序存储器；EEPROM用来存储系统中各种用户数据或工厂默认设置数据的存储器。信号输入单元120包含了各路输入信号的物理接口。输入端包括电视信号输 入(TV)，一路复合视频输入(AV)，一路亮色分离视频信号输入(Y/C)，一路分量信号输入 (YPBPR)，一路VGA信号输入，一路DVI/HDMI信号输入。两路模拟伴音信号输入，其中一路使 用RCA接口给复合视频，亮色分离信号和分量信号共用，另一路使用耳机输入接口给VGA/ DVI信号专用。用户控制方面包含本机按键控制和遥控输入控制两种方式，两种方式中按键的个 数和功能定义是一样的，用以实现输入信号切换功能和完成电视搜台功能。输出格式设定 根据后端壁挂电视实际的显示分辨率。如图2所示，为现有技术中视频信号处理的流程图。步骤S101，开始；步骤S102， 主控单元初始化；步骤S103，接收输入信号，配置主控单元的输入通道；步骤S104，检测信 号并进行图像处理；步骤S105，判断图像是否需要缩放；步骤S106，图像缩放；步骤S107， 输出图像；步骤S108，获取显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式。如图3所示，为本发明中视频信号处理的流程图。步骤S201，开始；步骤S202，主控 单元初始化；步骤S203，获取显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式；步骤S204，接 收输入信号，配置主控单元的输入通道；步骤S205，检测信号并进行图像处理；步骤S206，判断图像是否需要缩放；步骤S207，图像缩放；步骤208，输出图像。于步骤S201中开始，系统交流上电，本发明可内置电源模块以满足系统的用电需求；于步骤S202中，主控单元初始化。交流上电后，进入主控单元的初始化过程，该过程主要包括(1)系统上电复位之后，系统进入初始化过程，首先是主控单元中的C51的内核初 始化，对所有需要用到的外部控制，通信端口初始化，如针对本机按键输入配置相应的A/D 输入口，针对遥控输入配置外部中断输入源，配置针对SDRAM的数据通信接口和IIC总线控 制接口等等。系统初始化结束后内核进入正常工作状态，(2)初始化设置主控单元中的其他功能模块视频处理模块，视频缩放引擎以及 伴音处理模块。于步骤S203中，获取显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式。该过程主要 包括(1)主控单元通过控制HDMI编码发送器，访问后端的显示设备(如实际连接的具 有HDMI输入接口的大屏幕壁挂液晶电视)，获取后端显示设备的显示分辨率。(2)根据获取的显示分辨率，配置主控单元的输出格式，将固定格式的全屏黑信号 输出给HDMI编码发送芯片。此处需要克服如何保持输出符合VESA标准的稳定的输出信号， 也就是说即使前端无输入信号，或者输入信号部稳定，本产品的输出也必须是稳定不变的。 如果无信号或信号不稳定时将输出全屏黑信号，有信号时才输出实际的图像信号。(3)根据获取的显示分辨率，配置HDMI编码发送芯片的各类输出参数，输出稳定 可靠的HDMI信号给后端输出设备。于步骤S204中，接收输入信号，配置主控单元的输入通道。此步骤包括接收用户 的本机按键或遥控的控制输入，配置主控单元的输入通道。于步骤S205中，检测信号并进行图像处理。检测视频信号的同步状态，进一步检 测输入信号的格式。按照当前选择的输入通道，读取EEPROM中的相关配置参数，设置主控 单元中视频处理模块中的相关寄存器完成图像处理过程。于步骤S206中，判断图像是否需要缩放，是则进入步骤S207，图像缩放；否则进入 步骤208，输出图像。此步骤实际上是比较输入信号格式和输出信号格式，如果一样，则不需 要缩放处理；如果不一样则需要做缩放处理。于步骤208中，输出图像。本步骤中可更改输出内容，关掉先前输出的全屏黑信 号，改为输出实际的图像和伴音信号。最后，返回步骤S204继续接收输入信号。对比本发明流程图和现有技术中的流程图的不同之处，可以看到，按照现有技术 处理过程的流程，后端显示器必须要等到信号处理单元将所有步骤都处理完，有了稳定的 输出之后才进行自己的信号检测到图像显示的过程，参见步骤S108 ；而本发明的处理流程 在信号处理单元开始处理输入的信号之前就给已经出了稳定的输出，于步骤S203即获取 显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式，只需等信号稳定之后需要重新输出有图像 内容的画面时，将全屏幕黑信号替换为实际的显示图像内容，这样就节省了后端显示器等 待信号处理单元信号处理所需要的时间。一般来说，如果按照现有处理过程的话从交流上电到显示设备上显示图像一般需要10秒以上，而应用了本发明的处理流程后差不多可以 节省一半的时间。一般来说10秒钟以上的开机时间，对于电视用户来讲几乎是无法忍受 的，这样的产品也不会被市场所接收，而使用本发明的技术就很好地解决这个实用性的问 题，缩短开机时间。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围内。
权利要求
一种视频信号处理装置，将其接收到的各种音、视频信号转换为同一特定种类信号后输出至显示设备，其特征在于，包含主控单元，为一主控芯片；输出单元，为一所述特定种类信号编码发送芯片；信号输入单元，支持多种类型的音、视频信号输入；用户控制单元，支持用户通过其对所述视频信号处理装置进行控制；以及主控辅助单元，包含若干存储器，用以存储相应的数据信息。
2.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述主控芯片集成有单片 机内核、视频处理模块、图像缩放引擎和伴音处理模块。
3.根据权利要求2所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述视频处理模块接收到 不同类别的输入信号后，对输入信号进行同步检测、格式识别、画质处理并根据输入信号和 输入格式完成配置工作。
4.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述特定种类信号为HDMI 信号。
5.根据权利要求4所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述特定种类信号编码发 送芯片为HDMI编码发送芯片。
6.根据权利要求5所述的视频信号处理装置，其特征在于，HDMI编码发送芯片将主控 单元输出的TTL视频信号和12S格式的伴音信号经过重新编码整合成HDMI信号输出。
7 根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述信号输入单元支持电 视信号、复合视频信号、亮色分离信号、分量信号、VGA信号、DVI信号和HDMI视频信号中的 至少两种。
8.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述用户控制单元包含本 机按键控制和遥控控制。
9.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，所述主控辅助单元包含 SDRAM芯片、FLASH芯片和EEI3ROM芯片。
10.一种采用如权利要求1所述视频信号处理装置处理视频信号的方法，其特征在于， 依顺序包含如下步骤初始化主控单元；获取显示设备的分辨率以配置主控单元的输出格式； 接收输入信号，配置主控单元的输入通道； 检测信号并进行图像处理； 判断图像是否需要缩放；以及 输出图像。
全文摘要
本发明公开了一种视频信号处理装置及方法，所述视频信号处理装置能将其接收到的各种音、视频信号转换为同一特定种类信号后输出至显示设备，该视频信号处理装置包含主控单元，为一主控芯片；输出单元，为一所述特定种类信号编码发送芯片；信号输入单元，支持多种类型的音、视频信号输入；用户控制单元，支持用户通过其对所述视频信号处理装置进行控制；以及主控辅助单元，包含若干存储器，用以存储相应的数据信息。
文档编号H04N9/64GK101815194SQ200910046418
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者张备战, 张曙阳, 李军, 陈卫生 申请人:东杰电气(上海)有限公司;东杰电气(中国)有限公司