专利名称：一种基于任意波形发生器的pal视频信号产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种结合软件和硬件电路的装置，尤其涉及一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置。
背景技术：
现今的PAL视频信号产生装置主要是由硬件电路组成，例如FPGA (可编程门阵列)或专用的编码芯片。而PAL视频信号产生装置产生PAL视频信号的过程是通过硬件电路将输入的RGB (1^(1、6代611、81116)颜色信号转换为亮度信号和色差信号，所述色差信号分别通过U、V平衡调幅器后再与亮度信号叠加，同时再叠加上同步信号，最终生成和输出PAL视频信号。然而，这种由硬件电路组成的PAL视频信号产生装置通常体积较大，而且成本高、升级困难、调试困难以及其设计周期长。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种通过计算机和任意波形发生器实现PAL视频模拟波形的基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置。本发明解决其问题所采用的技术方案是
一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，包括计算机和任意波形发生器，所述计算机生成PAL视频数字波形信号后存储到任意波形发生器，任意波形发生器将存储的PAL视频数字波形信号转换成PAL视频模拟波形信号后输出。进一步地，所述任意波形发生器包括
控制器，用于控制由计算机传来的PAL视频数字波形信号存储到波形数据存储器，以及分别发送控制指令到频率控制器和放大器；
频率信号源，用于产生基准时钟频率以及将基准时钟频率发送到频率控制器；
频率控制器，用于对控制指令和基准时钟频率进行接收，根据控制指令控制基准时钟频率进行分频或倍频，进而产生刷新频率，以及将刷新频率分别发送到波形数据存储器和数模转换器；
波形数据存储器，用于通过控制器对PAL视频数字波形信号进行存储以及对刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率将PAL视频数字波形信号输出到数模转换器；
数模转换器，用于对PAL视频数字波形信号和刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率对PAL视频数字波形信号进行数模转换，进而产生PAL视频模拟波形信号以及将PAL视频模拟波形信号发送到放大器；
放大器，用于对PAL视频模拟波形信号和控制指令进行接收，根据控制指令对PAL视频模拟波形信号进行放大后输出。进一步，该装置还包括低通滤波器，数模转换器发送PAL视频模拟波形信号到低通滤波器，低通滤波器将接收到的PAL视频模拟波形信号进行低通滤波后经过放大器输出。
进一步，所述计算机包括
频率生成单元，用于生成行同步脉冲信号、行消隐脉冲信号、调制载波信号以及K脉冲信号，将调制载波信号和K脉冲信号发送到调幅调制单元，将行同步脉冲信号和行消隐脉冲信号发送到叠加单元；
获取转换单元，用于获取R、G、B颜色值，以及将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号，将U和V信号发送到调幅单元，将Y信号发送到叠加单元；
调幅调制单元，用于对调制载波信号、K脉冲信号以及U和V信号进行接收，根据调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅，进而产生U调幅信号和V调幅信号，通过将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出；
叠加单元，用于对UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行接收，以及将UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行叠加，进而生成 PAL视频数字波形信号。进一步，所述获取转换单元中将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号的计算公式如下
Y=O. 299R+0. 587G+0. 144B;
U=R-Y=O. 701R-0. 587G-0. 114B;
V=B-Y=-O. 299R-0. 587G+0. 886B。进一步，频率生成单元所产生的K脉冲信号分为+K脉冲信号和-K脉冲信号，其中+K脉冲信号用于与V信号进行叠加、-K脉冲信号用于与U信号进行叠加；频率生成单元根据PLA视频信号标准对行消隐脉冲前肩、色同步前沿与行同步前沿间距、色同步选通脉冲和色同步选通脉冲到色差信号间的信号进行叠加产生K脉冲信号。进一步，调制调幅单元在对调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅时，先通过对每一行的U和V信号前面插入K脉冲信号，即先取U或V信号的一行，在U或V信号前面插入K脉冲信号，然后替换掉空数组中对应行的位置，然后将加入K脉冲信号和调制载波信号进行正交平衡调幅将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出。进一步，所述频率生成单元生成副载波振荡信号和半行频方波信号，并通过将副载波振荡信号和半行频方波信号相乘所得到调制载波信号；其中半行频方波信号的周期和频率根据PAL信号的周期和刷新率决定。进一步，所述频率生成单元根据PAL视频信号的标准生成行消隐脉冲信号和行同步脉冲信号，并传输至叠加单元，叠加单元通过将行同步脉冲信号、行同步脉冲信号及行同步脉冲信号后面的信号进行叠加输出行同步信号，所述行同步信号与Y信号进行叠加，再与UV调制信号进行叠加生成PAL视频数字波形信号。进一步，叠加单元中所述Y信号与行同步信号进行叠加时，将行同步信号插入到每一行Y信号的前面，然后替换掉空数组中对应行的位置。本发明的有益效果是本发明采用的一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，包括计算机和任意波形发生器，所述计算机生成PAL视频数字波形信号后存储到任意波形发生器，任意波形发生器将存储的PAL视频数字波形信号转换成PAL视频模拟波形信号后输出；本发明利用计算机图像处理技术获取图像像素的RBG值，通过转换得到像素的YUV值，将YUV值作为软件算法的输入构造出PAL视频信号波形，利用任意波形发生器输出PAL视频信号，与现有的PAL电视信号编码器相比，不仅大大减少了体积，而且容易安装和调试，成本低，具有通用性、易用性、易扩展性、而且其稳定性和灵活性强，功能强大，可用于PAL信号相关的测试等领域。
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。图I是本发明一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置的系统连接框图。图2是本发明任意波形发生器的模块框图。图3是本发明计算机的模块框图。图4是本发明计算机获取转换单元获取转换信息的程序框图。图5是本发明频率生成单元生成K脉冲信号的程序框图。图6是本发明调制调幅单元对调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅的程序框图。图7是本发明频率生成单元产生调制载波信号的程序框图。图8是本发明叠加单元生成行同步信号的程序框图。图9是本发明行同步信号与Y信号进行叠加的程序框图。
具体实施例方式参照图I所示，本发明的一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，包括计算机和任意波形发生器，所述计算机生成PAL视频数字波形信号后存储到任意波形发生器，任意波形发生器将存储的PAL视频数字波形信号转换成PAL视频模拟波形信号后输出。实际中所使用到的任意波形发生器可以是各个厂家的台式仪器或模块化仪器，其最低配置为采样率20MS/s，至少8位分辨率，输出电压范围Vp-p至少为IV，内部缓冲区至少为I. 6M个存储点。进一步地，参照图2所示，，所述任意波形发生器包括
控制器，用于控制由计算机传来的PAL视频数字波形信号存储到波形数据存储器，以及分别发送控制指令到频率控制器和放大器；
频率信号源，用于产生基准时钟频率以及将基准时钟频率发送到频率控制器；
频率控制器，用于对控制指令和基准时钟频率进行接收，根据控制指令控制基准时钟频率进行分频或倍频，进而产生刷新频率，以及将刷新频率分别发送到波形数据存储器和数模转换器；
波形数据存储器，用于通过控制器对PAL视频数字波形信号进行存储以及对刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率将PAL视频数字波形信号输出到数模转换器；
数模转换器，用于对PAL视频数字波形信号和刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率对PAL视频数字波形信号进行数模转换，进而产生PAL视频模拟波形信号以及将PAL视频模拟波形信号发送到放大器；放大器，用于对PAL视频模拟波形信号和控制指令进行接收，根据控制指令对PAL视频模拟波形信号进行放大后输出。进一步，该装置还包括低通滤波器，数模转换器发送PAL视频模拟波形信号到低通滤波器，低通滤波器将接收到的PAL视频模拟波形信号进行低通滤波后经过放大器输出。进一步,参照图3所示,所述计算机包括
频率生成单元，用于生成行同步脉冲信号、行消隐脉冲信号、调制载波信号以及K脉冲信号，将调制载波信号和K脉冲信号发送到调幅调制单元，将行同步脉冲信号和行消隐脉冲信号发送到叠加单元；
获取转换单元，用于获取R、G、B颜色值，以及将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号，其中Y表示亮度、U为颜色R与亮度Y的差值，V为颜色B与亮度Y之间的差值，然后将U和V信号发送到调幅单元，将Y信号发送到叠加单元；
调幅调制单元，用于对调制载波信号、K脉冲信号以及U和V信号进行接收，根据调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅，进而产生U调幅信号和V调幅信号，通过将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出；
叠加单元，用于对UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行接收，以及将UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行叠加，进而生成PAL视频数字波形信号。本发明利用计算机图像处理技术获取图像像素的RBG值，通过转换得到像素的YUV值，将YUV值作为软件算法的输入构造出PAL视频信号波形，利用标准硬件(任意波形发生器)输出PAL视频信号，其中计算机产生PAL视频数字波形信号的过程如下
参照图3、图4所示，首先获取转换单元获取R、G、B的颜色值并实现抓换的过程所述获取转换单元中将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号，其计算公式如下
Y=O. 299R+0. 587G+0. 144B;
U=R-Y=O. 701R-0. 587G-0. 114B;
V=B-Y=-O. 299R-0. 587G+0. 886B。所述频率生成单元根据PLA视频信号标准对行消隐脉冲前肩、色同步前沿与行同步前沿间距、色同步选通脉冲和色同步选通脉冲到色差信号间的信号进行叠加产生K脉冲信号，K脉冲信号又叫色同步选通信号，其作用是将色同步信号添加到行信号中指定的位置上，其脉冲宽度为2. 25US，低电平持续时间为64us ;频率生成单元所产生的K脉冲信号分为+K脉冲信号和-K脉冲信号,其中+K脉冲信号用于与V信号进行叠加、-K脉冲信号用于与U信号进行叠加其原理框图如图3、图5所示，本例中行消隐脉冲前肩为I. 5US，色同步前沿与行同步前沿间距为5. 6us，载波频率为4. 43M，行消隐脉冲为12us，其中色同步选通信号的计算公式如下
色同步开关选通信号=行消隐脉冲前肩+色同步前沿与行同步前沿间距+色同步选通脉冲+色同步选通脉冲到色差信号间的信号=1. 5us+6. 5us+10个载波周期+ (行消隐脉冲宽度-前三者之后)。 参照图3、图7所示，频率生成单元生成副载波振荡信号和半行频方波信号，并通过将副载波振荡信号和半行频方波信号相乘所得到调制载波信号；其中半行频方波信号的周期和频率根据PAL信号的周期和刷新率决定，本实例中，半行频方波的行周期为64us，刷新率为20M，其中逐行倒相开关信号的周期的计算公式如下
调制载波信号的周期=2Fh=2*64us=128us。获取转换单元将所转换的U和V信号发送到调制调幅单元，频率生成单元将生成的K脉冲信号和调制载波信号发送到调制调幅单元，参照图3、图6，调制调幅单元对调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅，先通过对每一行的U和V信号前面插入K脉冲信号，即先取U或V信号的一行,在U或V信号前面插入K脉冲信号,然后替换掉空数组中对应行的位置，然后将加入K脉冲信号和调制载波信号进行正交平衡调幅将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出至叠加单元。所述获取转换单元将所转换的Y信号发送至叠加单元，所述频率生成单元根据PAL视频信号的标准生成行消隐脉冲信号和行同步脉冲信号，并传输至叠加单元，参照图
3、图8，叠加单元通过将Y信号、行同步脉冲信号、行同步脉冲信号及行同步脉冲信号后面的信号进行叠加输出行同步信号。参照图3、图9，叠加输出的行同步信号与Y信号进行叠加，将行同步信号插入到每一行Y信号的前面，然后替换掉空数组中对应行的位置。然后输出的信号再与UV调制信号进行叠加生成PAL视频数字波形信号。再将生成的PAL视频数字波形信号发送至任意波形发生器，即可实现PAL视频模拟波形信号的输出。本发明与现有的PAL电视信号编码器相比，不仅大大减少了体积，而且容易安装和调试，成本低，具有通用性、易用性、易扩展性、而且其稳定性和灵活性强，功能强大，可用于PAL信号相关的测试等领域。上述实施例中采用基于图形化编程的开发工具LabVIEW进行信号的处理，其主要特点是程序由各“图形”组成，实际中也可以用其它的软件开发工具，比如VB等文本编程语言来实现同样的功能。以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。权利要求
1.一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于包括计算机和任意波形发生器，所述计算机生成PAL视频数字波形信号后存储到任意波形发生器，任意波形发生器将存储的PAL视频数字波形信号转换成PAL视频模拟波形信号后输出。
2.根据权利要求I所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于所述任意波形发生器包括 控制器，用于控制由计算机传来的PAL视频数字波形信号存储到波形数据存储器，以及分别发送控制指令到频率控制器和放大器； 频率信号源，用于产生基准时钟频率以及将基准时钟频率发送到频率控制器； 频率控制器，用于对控制指令和基准时钟频率进行接收，根据控制指令控制基准时钟频率进行分频或倍频，进而产生刷新频率，以及将刷新频率分别发送到波形数据存储器和数模转换器； 波形数据存储器，用于通过控制器对PAL视频数字波形信号进行存储以及对刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率将PAL视频数字波形信号输出到数模转换器； 数模转换器，用于对PAL视频数字波形信号和刷新频率进行接收，根据接收的刷新频率对PAL视频数字波形信号进行数模转换，进而产生PAL视频模拟波形信号以及将PAL视频模拟波形信号发送到放大器； 放大器，用于对PAL视频模拟波形信号和控制指令进行接收，根据控制指令对PAL视频模拟波形信号进行放大后输出。
3.根据权利要求2所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于该装置还包括低通滤波器，数模转换器发送PAL视频模拟波形信号到低通滤波器，低通滤波器将接收到的PAL视频模拟波形信号进行低通滤波后经过放大器输出。
4.根据权利要求I所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于所述计算机包括 频率生成单元，用于生成行同步脉冲信号、行消隐脉冲信号、调制载波信号以及K脉冲信号，将调制载波信号和K脉冲信号发送到调幅调制单元，将行同步脉冲信号和行消隐脉冲信号发送到叠加单元； 获取转换单元，用于获取R、G、B颜色值，以及将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号，将U和V信号发送到调幅单元，将Y信号发送到叠加单元； 调幅调制单元，用于对调制载波信号、K脉冲信号以及U和V信号进行接收，根据调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅，进而产生U调幅信号和V调幅信号，通过将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出； 叠加单元，用于对UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行接收，以及将UV调制信号、Y信号、行同步脉冲信号以及行消隐脉冲信号进行叠加，进而生成PAL视频数字波形信号。
5.根据权利要求4所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于所述获取转换单元中将获取的R、B、G颜色值分别对应转换成Y、U、V信号的计算公式如下Y=O. 299R+0. 587G+0. 144B;U=R-Y=O. 701R-0. 587G-0. 114B;V=B-Y=-O. 299R-0. 587G+0. 886B。
6.根据权利要求4所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于频率生成单兀所产生的K脉冲信号分为+K脉冲信号和-K脉冲信号,其中+K脉冲信号用于与V信号进行叠加、-K脉冲信号用于与U信号进行叠加；频率生成单元根据PLA视频信号标准对行消隐脉冲前肩、色同步前沿与行同步前沿间距、色同步选通脉冲和色同步选通脉冲到色差信号间的信号进行叠加产生K脉冲信号。
7.根据权利要求4所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于调制调幅单元在对调制载波信号和K脉冲信号对U和V信号进行正交平衡调幅时，先通过对每一行的U和V信号前面插入K脉冲信号，即先取U或V信号的一行，在U或V信号前面插入K脉冲信号，然后替换掉空数组中对应行的位置，然后将加入K脉冲信号和调制载波信号进行正交平衡调幅将U调幅信号和V调幅信号叠加后生成一路UV调制信号后输出。
8.根据权利要求4所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于所述频率生成单元生成副载波振荡信号和半行频方波信号，并通过将副载波振荡信号和半行频方波信号相乘所得到调制载波信号；其中半行频方波信号的周期和频率根据PAL信号的周期和刷新率决定。
9.根据权利要求4所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于所述频率生成单元根据PAL视频信号的标准生成行消隐脉冲信号和行同步脉冲信号，并传输至叠加单元，叠加单元通过将行同步脉冲信号、行同步脉冲信号及行同步脉冲信号后面的信号进行叠加输出行同步信号，所述行同步信号与Y信号进行叠加，再与UV调制信号进行叠加生成PAL视频数字波形信号。
10.根据权利要求9所述一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置，其特征在于叠加单元中所述Y信号与行同步信号进行叠加时，将行同步信号插入到每一行Y信号的前面，然后替换掉空数组中对应行的位置。
全文摘要
本发明公开了一种基于任意波形发生器的PAL视频信号产生装置,包括计算机和任意波形发生器，所述计算机生成PAL视频数字波形信号后存储到任意波形发生器，任意波形发生器将存储的PAL视频数字波形信号转换成PAL视频模拟波形信号后输出；本发明利用计算机图像处理技术获取图像像素的RBG值，通过转换得到像素的YUV值，将YUV值作为软件算法的输入构造出PAL视频信号波形，利用任意波形发生器输出PAL视频信号，与现有的PAL电视信号编码器相比，不仅大大减少了体积，而且容易安装和调试，成本低，具有通用性、易用性、易扩展性、而且其稳定性和灵活性强，功能强大，可用于PAL信号相关的测试等领域。
文档编号H04N9/04GK102685512SQ20121010838
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月14日 优先权日2012年4月14日
发明者曾勇军, 陈波, 陈洪雨 申请人:广州航新航空科技股份有限公司