一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，它包括晶体振荡器(10)、模数转换器(20)、小数延时滤波器(30)和数字处理器(40)；晶体振荡器(10)用于产生固定频率的时钟信号(50)，并传输给后续的模数转换器(20)；模数转换器(20)的输出分别与数字处理器(40)和小数延时滤波器(30)的输入连接，模数转换器(20)用于将模拟分量视频信号转换为数字分量视频信号；小数延时滤波器(30)的输出与数字处理器(40)的输入连接，小数延时滤波器(30)用于对数字分量视频信号进行相位调整；数字处理器(40)用于对数字分量视频信号进行处理，恢复出等间隔、固定采样点数的数据输出。本实用新型解码电路能够容忍温度变化和剧烈震动所产生的影响。
【专利说明】一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及模拟分量视频信号解码领域，特别是涉及一种采用小数延时滤波器结构的抗震动的模拟分量视频信号解码电路。
【背景技术】
[0002]模拟分量视频信号包括三个模拟视频通道，分别是红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)，其中同步信号嵌在绿色(G)通道中，同步信号包括行和场信息。模拟分量视频信号解码主要包括两方面的内容，分别是RGB视频信息的解码和行场信息恢复。
[0003]传统的模拟分量视频信号解码处理过程主要为:首先对模拟视频信号进行钳位，并对其进行信号切割，再通过锁相环(PLL)向模数转换器(ADC)输出时钟信号，模数转换器(ADC)对视频信号进行模数转换后，由数字处理器对该视频信号进行解码处理。
[0004]由于锁相环(PLL)恢复出来的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，且该时钟信号容易受到外部环境的影响，如温度变化、剧烈震动等，产生抖动(jitter)。通过实际测试发现，传统的模拟分量视频信号解码能够容忍温度的变化所产生的影响，而无法容忍剧烈震动所产生的影响。在剧烈震动情况下，图像会明显发生扭曲，且震动幅度越大，图像扭曲越厉害。通过对震动情况下图像扭曲的分析，可以确认是时钟信号产生了较大的抖动(jitter)，由于传统模拟分量视频解码是采用该时钟信号直接对模拟视频信号进行采样，所以模数转换器(ADC)的输出数据已经受到影响，该影响无法通过后续的数字处理器解决,从而图像产生扭曲。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，由晶体振荡器直接产生固定频率时钟信号，采用小数延时滤波器对视频信号进行延时移相，通过数字处理器的重采样处理，从而完成模拟分量视频信号的解码，该解码电路能够抵抗外部环境的各种变化，如温度、震动等环境变化，具有明显的抗震动效果。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，它包括晶体振荡器、模数转换器ADC、小数延时滤波器和数字处理器；所述的晶体振荡器的输出与模数转换器ADC的时钟信号输入连接，晶体振荡器用于产生固定频率的时钟信号，并传输给后续的模数转换器ADC ;所述的模数转换器ADC的输入与模拟分量视频信号输入端连接，模数转换器ADC的输出分别与数字处理器的一个输入和小数延时滤波器的输入连接，模数转换器ADC用于将模拟分量视频信号转换为数字分量视频信号，并传输给后续的数字处理器和小数延时滤波器；所述的小数延时滤波器的输出与数字处理器的另一个输入连接，小数延时滤波器用于对数字分量视频信号进行相位调整；数字处理器，对数字分量视频信号进行处理，通过对数字分量视频信号行同步特征的提取，并对数字分量视频信号进行采样，恢复出等间隔、固定点数的数据输出。
[0007]所述的小数延时滤波器为全通滤波器，所述的全通滤波器不改变数字分量视频信号的幅频特性，只改变数字分量视频信号的相位。
[0008]所述的小数延时滤波器采用14阶FIR滤波器结构，它包括:由14级移位寄存器、14个乘法器单元和7个加法器构成的第一级流水处理，由7个寄存器和6个加法器构成的第二级流水处理，以及由I个寄存器构成的第三级流水处理。
[0009]第一级流水处理中每个乘法器单元的一个输入均与14级移位寄存器的各级输出连接，其另一个输入依次输入系数Cl?C14，不同的系数Cl?C14对应不同的相位调整，14级移位寄存器的输入与模数转换器ADC的输出连接。
[0010]第一级流水处理中每个加法器的两个输入分别与相邻两个乘法器的输出连接。
[0011]第二级流水处理中每个寄存器的输入分别与第一级流水处理中各加法器的输出连接。
[0012]第二级流水处理中每两相邻寄存器的输出分别与一个加法器的输入连接，寄存器的输出均送人加法器中，加法器采用级联结构，最后一级加法器的输出与第三级流水处理中寄存器的输入连接，第三级流水处理中寄存器的输出为所述小数延时滤波器的输出与后续的数字处理器的输入连接。
[0013]本实用新型的有益效果是:本实用新型解码电路能够抵抗外部环境的各种变化，如温度、震动等环境变化。该电路包括:晶体振荡器、模数转换器(ADC)、小数延时滤波器和数字处理器构成。晶体振荡器产生固定频率时钟信号，该时钟信号送给模数转换器(ADC)对模拟视频信号进行采样，模数转换器(ADC)的输出数据送给小数延时滤波器和数字处理器进行处理，从而完成模拟分量视频信号的解码。
[0014]本实用新型解码电路对电路结构进行改进，不再需要解码电路对模拟视频信号进行信号切割处理过程，无需通过锁相环(PLL)向模数转换器(ADC)输出时钟信号，直接通过晶体振荡器产生固定频率的时钟信号；本实用新型解码电路增设小数延时滤波器，对视频信号进行重采样，恢复出等间隔、固定采样点数的视频数据输出。
[0015]本实用新型解码电路结构简单，能够抵抗外部环境的各种变化，容忍温度变化和剧烈震动所产生的影响。特别是在剧烈震动情况下，图像进行采样时不会因震动而发生图像扭曲的现象，输出基本完全正常的图像，实现抗震动的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型模拟分量视频信号解码电路结构示意图；
[0017]图2为本实用新型采用14阶FIR滤波器的小数延时滤波器的原理示意图；
[0018]图3为本实用新型的小数延时滤波器群延时频谱曲线；
[0019]图4为本实用新型数字分量视频信号处理原理示意图；
[0020]图5为本实用新型小数周期数计算示意图；
[0021]图6为本实用新型数字处理器的输出示意图；
[0022]图7为本实用新型数字处理器输出与输入关系示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0024]如图1所示，一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，它包括晶体振荡器10、模数转换器ADC20、小数延时滤波器30和数字处理器40 ;所述的晶体振荡器10的输出与模数转换器ADC20的时钟信号输入连接，晶体振荡器10用于产生固定频率的时钟信号50，并传输给后续的模数转换器ADC20 ;所述的模数转换器ADC20的输入与模拟分量视频信号输入端60连接,模数转换器ADC20的输出分别与数字处理器40的一个输入和小数延时滤波器30的输入连接，模数转换器ADC20用于将模拟分量视频信号转换为数字分量视频信号，并传输给后续的数字处理器40和小数延时滤波器30 ;所述的小数延时滤波器30的输出与数字处理器40的另一个输入连接，小数延时滤波器30用于对数字分量视频信号进行相位调整；数字处理器40，对数字分量视频信号进行处理，通过对数字分量视频信号行同步特征的提取，并对数字分量视频信号进行采样，恢复出等间隔、固定点数的数据输出。
[0025]数字处理器提取数字分量视频信号行同步特征信息，并通过基于小数延时滤波器的重采样技术，恢复出等间隔、固定点数的数据输出，所述的基于小数延时滤波器的重采样技术为:计算出一行视频信号的采样点数，该采样点数为小数值，基于该采样点数对输入的视频信号进行重采样。
[0026]采样点数的小数部分计算采用一阶近视的方法计算。
[0027]重采样处理采用小数延时滤波器进行相位调整，该小数延时滤波器是全通滤波器，只对相位进行调整，该小数延时滤波器的群延时台阶为64级，最小的延时分辨率为1/64个时钟周期。
[0028]如图2所示，所述的小数延时滤波器30为全通滤波器，所述的全通滤波器不改变数字分量视频信号的幅频特性，只改变数字分量视频信号的相位。
[0029]所述的小数延时滤波器30采用14阶FIR滤波器结构，它包括:由14级移位寄存器、14个乘法器单元和7个加法器构成的第一级流水处理，由7个寄存器和6个加法器构成的第二级流水处理，以及由I个寄存器构成的第三级流水处理。
[0030]第一级流水处理中每个乘法器单元的一个输入均与14级移位寄存器的各级输出连接，其另一个输入依次输入系数Cl?C14，不同的系数Cl?C14对应不同的相位调整，14级移位寄存器的输入与模数转换器ADC20的输出连接。
[0031]第一级流水处理中每个加法器的两个输入分别与相邻两个乘法器的输出连接。
[0032]第二级流水处理中每个寄存器的输入分别与第一级流水处理中各加法器的输出连接。
[0033]第二级流水处理中每两相邻寄存器的输出分别与一个加法器的输入连接，寄存器的输出均送人加法器中，加法器采用级联结构，最后一级加法器的输出与第三级流水处理中寄存器的输入连接，第三级流水处理中寄存器的输出为所述小数延时滤波器的输出与后续的数字处理器40的输入连接。
[0034]如图3所示，图3是本实用新型的小数延时滤波器系数Cl?C14的群延时频谱曲线。该小数延时滤波器为全通滤波器，只对相位进行调整，该小数延时滤波器的群延时台阶为64级，最小的延时分辨率为1/64个时钟周期。
[0035]如图4所示，图4为本实用新型数字分量视频信号处理原理示意图，其中:
[0036]数字视频信号101为模数转换器20的输出信号；
[0037]切割电平111为数字视频信号101的同步信号中间值；
[0038]采样时钟104是模数转换器20的采样时钟；
[0039]η时刻106表示数字视频信号101的第η个行同步信号；
[0040]η+1时刻107表示数字视频信号101的第η+1个行同步信号；
[0041]行长度(整数值)Μ102表示第η+1个行同步信号与第η个行同步信号之间的整数个采样周期；
[0042]行长度(小数值)ml03表示第η+1个行同步信号与第η个行同步信号之间的小数个采样周期；
[0043]Δ start (η) 109表示第η个行同步信号切割电平的小数周期数；
[0044]Δ start (η+1) 110表示第η+1个行同步信号切割电平的小数周期数。
[0045]小数周期数的计算过程105的具体内容如图5所示。
[0046]如图5所示，图5为本实用新型小数周期数计算示意图，图中，A和C分别表示两个相邻采样时刻的采样值，B表示切割电平，小数周期数△ start为切割电平B与C之间的间隔，小数周期数Astart的计算公式为:
λB-C
[0047]Aslar1--?
A-C
[0048]数字处理器40通过数字视频信号101、行长度(整数值)Μ102、行长度(小数值)ml03、Δ start (η) 109、Δ start (η+1) 110恢复出视频数据,输出的视频数据保证第η+1个行同步信号与第η个行同步信号之间的数据个数为固定值，输出数据的数值计算采用小数延时滤波器技术实现。
[0049]行长度(小数值)ml03与行长度(整数值)M102之间的关系是:
[0050]行长度(小数值)m=行长度(整数值)M+Δ start (η)-Δ start (η+1)。
[0051]该关系式用符号表示如下所示:
[0052]m = M+ Δ start (η) - Δ start (n+1)。
[0053]数字处理器40的输入包括:行长度(整数值)Μ、Δ start (η)、Δ start (η+1)、行长度(小数值)m和模数转换器20的采样值。
[0054]如图6所示，图6是本实用新型数字处理器40的输出示意图。图3所示的行长度(小数值)m 201与图4所示的行长度(小数值)m 103是同一值。I?N的序列202为本实用新型数字处理器40的输出示意图。序列1、2、3、…N-2、N-1、N等间隔分割行长度(小数值)m 201。ΔΝ203为序列I?N的间隔，ΛΝ203的计算公式为:
[0055]ΔΛΓ =完7。
[0056]序列I?N的位置坐标表达式分别是:
m., m … m.,、m ,… ? m ,…^ m., τ
[0057]—5-- I —'f2 —...—>P(N — 2) —^ (-1) —w N
N N NNNN
[0058]如图7所示，图7是本实用新型数字处理器40的输出与输入关系示意图。图4所示的行长度(小数值)m301与图4所示的行长度(小数值)ml03是同一值。I?N的序列302为本实用新型数字处理器40的输出示意图。图7所示Λ start (η) 303与图2所示Λ start (η) 109是同一值。图7所示(X) 304为第X个输出序列的位置坐标。图7所示K和ΔΚ 305为第X个输出序列的位置坐标(X)所对应的小数延时滤波器的基准点K和相位差ΛΚ。
[0059]数字处理器40的输出计算过程为:
[0060](I)设X为数字处理器40的第X个输出序列，X范围为KXSN;
[0061](2)计算X的位置坐标(X)，其计算公式为:
斤7
[0062](χ) = ^*^ ;
[0063](3)根据位置坐标(X)，计算小数延时滤波器的基准点K和相位差Λ K，基准点K的计算公式为:
[0064]K - X -Aslarl(n)；
IN_
[0065]式中符号“[]”表示取整符号，如[10.91] = 10 ；
[0066]相位差Λ K的计算公式为:
[0067]AK - (—* X - Asiari(n))- — * X - /Sstariiη)；
NIN' _
[0068](4)根据模数转换器30的采样值、小数延时滤波器的基准点K和相位值Λ K计算第X个输出序列的值。由于小数延时滤波器的最小延时分辨率为1/64个时钟周期，计算数值Λ Κ*64，根据该计算数值查表得到小数延时滤波器的系数Cl?C14。对输入的数据进行移位操作得到基准点K所对应的14阶FIR滤波器的数据。基于14阶FIR滤波器的数据和小数延时滤波器的系数Cl?C14，即计算得到第X个输出序列的值。
[0069]本实用新型为一种模拟分量视频信号解码电路，该解码电路能够抵抗外部环境的各种变化，如温度、震动等环境变化。该解码电路主要由晶体振荡器、模数转换器(ADC)、小数延时滤波器和数字处理构成。晶体振荡器产生固定频率时钟信号，该时钟信号送给模数转换器(ADC)对模拟视频信号进行采样，模数转换器(ADC)的输出数据送给小数延时滤波器和数字处理进行处理，从而完成模拟分量视频信号的解码。
[0070]本实用新型中的模拟分量视频信号解码的时钟信号为外部晶体振荡器输入，无需锁相环产生时钟信号，图像在采样阶段因震动而发生图像扭曲的现象。
[0071]本实用新型数字处理器提取数字分量视频信号行同步特征信息，计算出一行视频信号的采样点数，该采样点数为小数值，基于该采样点数对输入的视频信号进行重采样，恢复出等间隔、固定点数的数据输出。
[0072]通过实际测试证明，本实用新型能够容忍温度变化和剧烈震动所产生的影响，特别是在剧烈震动情况下，图像完全正常。
【权利要求】
1.一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，其特征在于:它包括晶体振荡器(10)、模数转换器ADC (20)、小数延时滤波器(30)和数字处理器(40)； 所述的晶体振荡器(10)的输出与模数转换器ADC (20)的时钟信号输入连接，晶体振荡器(10)用于产生固定频率的时钟信号(50)，并传输给后续的模数转换器ADC (20)； 所述的模数转换器ADC (20 )的输入与模拟分量视频信号输入端(60 )连接，模数转换器ADC (20)的输出分别与数字处理器(40)的一个输入和小数延时滤波器(30)的输入连接，模数转换器ADC (20)用于将模拟分量视频信号转换为数字分量视频信号，并传输给后续的数字处理器(40)和小数延时滤波器(30)； 所述的小数延时滤波器(30)的输出与数字处理器(40)的另一个输入连接，小数延时滤波器(30)用于对数字分量视频信号进行相位调整； 数字处理器(40)，对数字分量视频信号进行处理，通过对数字分量视频信号行同步特征的提取，并对数字分量视频信号进行采样，恢复出等间隔、固定点数的数据输出。
2.根据权利要求1所述的一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，其特征在于:所述的小数延时滤波器(30)为全通滤波器，所述的全通滤波器不改变数字分量视频信号的幅频特性，只改变数字分量视频信号的相位。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗震动的模拟分量视频信号解码电路，其特征在于:所述的小数延时滤波器(30)采用14阶FIR滤波器结构，它包括:由14级移位寄存器、14个乘法器单元和7个加法器构成的第一级流水处理，由7个寄存器和6个加法器构成的第二级流水处理，以及由I个寄存器构成的第三级流水处理； 第一级流水处理中每个乘法器单元的一个输入均与14级移位寄存器的各级输出连接，其另一个输入依次输入系数Cf C14，不同的系数Cf C14对应不同的相位调整，14级移位寄存器的输入与模数转换器ADC (20)的输出连接； 第一级流水处理中每个加法器的两个输入分别与相邻两个乘法器的输出连接； 第二级流水处理中每个寄存器的输入分别与第一级流水处理中各加法器的输出连接； 第二级流水处理中每两相邻寄存器的输出分别与一个加法器的输入连接，寄存器的输出均送人加法器中，加法器采用级联结构，最后一级加法器的输出与第三级流水处理中寄存器的输入连接，第三级流水处理中寄存器的输出为所述小数延时滤波器的输出与后续的数字处理器(40)的输入连接。
【文档编号】H04N5/14GK204131622SQ201420607331
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】但泽杨 申请人:成都振芯科技股份有限公司