专利名称：：用于将数据插入到数字电视信号中的波形产生器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及数字电视信号的通信，尤其是涉及一种波形产生器，用于在一个模拟电视信号的垂直消隐期(VBI)以一种数据类型方便地提供数字电视信号。在下面被称之为″用户数据″的这种涉及到的数据的例子有封闭的标题数据(CC)、垂直间隔时间码(VITC)、实时的视频数据(例如垂直间隔检测信号-VITS)、取样的视频数据北美基础电视图文信息(NABTS)、世界系统电视图文(WST)、欧广联(EBU)数据和Lineup尼尔森(Nielsen)自动测量数据(AMOL)。电视信号的数字传送能够提供质量比模拟技术高得多的视频和音频服务。数字发送方案的特有的优点是使得广播的信号经过电缆传输网络或经过卫星到电缆电视设施和/或直接到家庭卫星电视接收机。所期望的是数字电视发射机和接收机系统将取代现存的模拟系统，就象在音响工业中的数字光盘已经取代了模拟光记录器那样。把压缩的视频数据发送到接收机的一种方式是在打包的数据流中的数据包的形式。通常带有压缩的视频数据的数据包是与其它的数据包，例如带有对应音频数据和对于恢复电视信号为所需的控制信息的其它的数据包一起多路复用。以这种方式传送数字电视信号的一个标准是MPEG-2标准，该标准的细节可见于标准化国际组织的ISO/IEC13818-1的国际标准中，发表在1994年11月13日的″运动图象和相关音频的原始编码系统″中的建议H.222.0中，该建议在此引作参考。对于MPEG-2视频信号的算法和句法可见于标准化国际组织的ISO/IEC13818-2的国际标准中，发表在1995年的″运动图象和相关音频的原始编码图象″中的建议H.262中，该建议在此也引作参考。其它的用于发送打包的数据流的数字电视数据标准是在1995年9月15日批准的高级电视系统委员会(ATSC)数字电视标准A/53。在此引作参考。这种ATSC数字电视标准的基础是ISO/IECMPEG-2视频标准、数字音频压缩(AC-3)标准和ISO/IECMPEG-2系统标准。以打包的数据流的方式传送数字电视数据的另一个标准是在1995年9月15日批准的高级电视系统委员会(ATSC)数字电视标准A/53，该标准在此也作为参考。该ATSC数字电视标准是根据ISO/IECMPEG-2电视标准、数字音频压缩(AC-3)标准和ISO/IECMPEG-2系统标准。在ATSC和MPEG-2系统标准(以及属于本注册人通用仪器公司特权的相似的DigiCipherII系统)中，传送数据流或发送的多路是由相邻的固定长度的数据包组构成的。视频序列的传送是使用一种分级的结构，其中的序列的标题跟随着各种扩展的内容、用户数据图象组(GOP)标题、选择用户数据图象标题等。序列的标题提供用于图象序列的信息，这些图象的序列通常包括多于一个GOP。这种信息包括例如水平和垂直幅度值、宽高比、帧和比特速率、以及用于这些视频数据的量化参数。还可以包括用户数据扩展，提供由解码器使用的附加信息。DigiCipherII标准提供在序列比特后的附加用户数据的传送，以便识别一个DigiCipherII信号和使用在一个序列中的任何专用视频压缩技术，包括DigiCipher专用预测和数据块运动估计。无论是在MPEG-2还是在DigiCipherII中，除去序列扩展和用户数据之外，都提供包括例如视频格式和彩色描述信息的一个序列显示扩展。除去其它的信息之外，随后的一个图象标题组提供一个时间码。随后，提供的图象标题包括适用于在将要显示的一个图象序列中的对应图象的各种信息。一个图象的扩展，最终是将被记录和重放以便观看的实际的图象数据被随后提供。应该注意，除去这样的事实，即各种扩展必须是在序列扩展之后和在GOP标题(如果提供的话)或图象标题之前，该MPEG并不表示各种扩展(例如序列显示扩展)或必须发送的数据的次序。MPEG并不要求将要发送的GOP标题，而且在特定的事实方案中可将这样的标题旁路。在实际的发送系统中，可能需要包括在不同的时间的用于专门目标的附加数据，例如提供封闭标题、VITS、辅助实时图象、电视图文和AMOL数据。这样的附加数据可以在模拟电视信号的垂直消隐期(VBI)中传送，并且被称之为″VIB用户信息″、″用户数据″、或″用户信息″。通过在模拟和复合视频信号的VBI行中传载的波形，已经发展了用于服务的多种标准。数字视频信号的压缩系统趋向使用的算法对于二维的运动图象的特征十分有利。这些算法通常不适于用于对在目标视频信号的VBI行中的视频波形的压缩。和动态视频信号相比，VBI波形的特点很不相同。对于这些行的不经压缩的发送是一个很重的带宽的负担，例如发送8或10比特的704或720亮度和色度象素的取样。例如，8比特清晰度和30Hz的720亮度和色度象素值需要345600bps，由这些行传送的信息只用480bps用于封闭的标题，而以6720bps用于北美基础电视图文规范。随着到数字视频过程的过渡，对于VBI服务的支持和重建的需求将继续。期望数字视频信号的分配系统来重建该VBI以及动态视频信号，即使在采用数字视频压缩技术的时候。所以，需要用于VBI视频行的压缩的算法、句法和语义的说明，以便实现一个效率和灵活的多样性，从而生成说明用于数据句法和语义的VBI波形。提供用于数字电视数据的原始传送句法将是有利的，这种数字电视数据将满足于在任何给定时间可以使用也可以不使用的VBI用户信息的各种类型。这种方案将使得实现带宽的经济管理的同时提供对于VBI用户信息的传送的灵活性。相应原始的发送句法，提供一个波形产生器以便提供符合VBI各种标准数字波形将是更为有利的。本发明提供了一个具有所述的这样的优点的一个原始波形的产生器。根据本发明提供的装置用于产生与不同的垂直消隐期(VBI)服务相符合的数字波形，用于插入到一个数字成分视频信号的VBI部分中。根据用户数据的句法，一个缓存器接收携带有用于特定的VBI服务的VBI数据的多个符号，它们表示VBI数据所要插入的电视信号行。一个定时电路响应这些符号的第一个的起始时间(由该句法所提供)，以便实现在由特定VBI服务所规定的一个时间将VBI时间插入到数字成分视频信号的VBI部分。一个符号处理器响应由该句法提供的信息。该信息表示(i)每一个符号表示的多个象素，(ii)这些符号传送的时间，和(iii)将要插入到VBI部分中的符号传送数据的数目。该符号处理器通过特定的VBI服务指定的格式提供该VBI数据。可提供一个电平控制电路，响应该句法提供的至少一个幅度值，在将数据插入到VBI部分之前调节VBI数据的电平。同时，可以有选择地提供VBI数据的幅度调制。在用于具有单一符号脉冲响应的VBI数据的第一实施例中，符号处理器包括一个过渡处理器，用于检测在VBI数据中的一个过渡并产生响应被检测的过渡的一个过渡波形。该过渡波形符合由特定的VBI服务所规定的格式。提供有装置用于将过渡波形和VBI数据相结合，以便提供数字波形，插入到由句法指示的电视行的VBI部分中。该过渡处理器还可以包括一个存储器，用于存储过渡数据并产生过渡波形。过渡波形例如可以是一个跳跃或一个非线性函数。在用于具有单一和/或多个符号脉冲响应的VBI数据的第二实施例中，符号处理器采用一个有限脉冲响应(FIR)函数(例如等效于一个FIR滤波器)，以便产生一个数据符号序列，表示用于特定VBI服务的VBI数据，以便插入到由句法规定的电视行的VBI部分中。根据该句法所定义的VBI服务的过渡的类型，一个存储器可以被提供，用于存储用于VBI服务的有限脉冲响应数据，其中采用的装置是响应存储的有限脉冲响应数据，用于实现针对特定VBI服务的有限脉冲响应功能。此外，一个无限脉冲响应(IIR)滤波器或均衡器也可以被采用。在任何一种情况中，滤波器可以按照一个查询表的方式实现。该脉冲响应数据可以与VBI服务相结合地或者是独立地装入到存储器中。而且，第一和第二实施例可以用单独的设施方案来实现。对应的方法也是存在的。图1是采用本发明的数字视频编码器的框图；图2是采用本发明的视频压缩处理器的框图；图3是根据本发明的用于从携带在数字视频数据流中的用户数据中产生数字VBI波形的一个象素产生器的第一实施例的框图；图4是当着VBI发送标准的脉冲响应时间大于一个符号的时间时，用于从携带在数字视频数据流中的用户数据中产生数字VBI波形的一个象素产生器的第二实施例的框图；图5是图4的内插器的频率响应的曲线。本发明提供一种改进带宽使用效率的方法和装置，以便使用一个数字电视数据的数据流传送通常是在一个模拟电视信号的VBI部分中传送的各种不同类型的信息的可变数量的信息。所涉及的信息是一组用户使用数据，称之为″图象用户数据″，以便区别于在MPEG、ATSC或DigiCipherII发送数据流中的″序列用户数据″。在这一个子组中，下称为VBI用户信息，包括象封闭标题数据、取样的视频数据、NABTS、WST、EBU数据和NielsenAMOL数据。图象用户数据的这些类型的每一种都随着每一个图象而被刷新。这些图象用户数据是在对应于VBI行的连续的视频帧的部分中而被发送的。在根据本发明的处理之前，每一个VBI行是由720个8比特的亮度取样和720个8比特的色度取样表示的。起因于实现多数标准VBI波形的本发明能够被表示为调制到一个视频信号的亮度部分的脉冲幅度调制(PAM)数据(例如非归零(NRZ)数据)。这种波形能够通过它们的脉冲形状、每一个符号的象素数目、符号-上升时间比率、在视频行中的波形开始时间和可应用的视频系统(即视频标准)作分类。由于没有任何一个标准表明行-行的重要性或帧-帧数据的相关性，所以每一个VBI都能够被独立于任何其它的VBI行独立地处理。而且，脉冲形状的说明使得不同的VBI波形被分类成要求脉冲形状小于一个符号的持续期的波形(例如非图文波形)和要求脉冲形状大于一个符号的持续期的波形(例如图文波形)。如上所述，本发明的优点在于实现涉及到各种不同的VBI波形帧的适用，从而提供一个波形产生器能够和在数字电视数据流中的传送的各种VBI波形相兼容。提供一个能够重建各种VBI波形的大多数的单一状态机制。这种状态机制使得下列的参数可被编程特定VBI行的场号码、特定VBI行的行号码、特定VBI波形标准使用的符号速率、标准的CCIR-601开始取样号码、标准的上升时间(符号-过渡期比率)、用于NRZ″0″和″1″的标准的CCIR-601值、在标准的波形中的符号数目、和在特定VBI行的波形中的符号的矢量。如同在本专业的技术人员所理解的那样，″CCIR-610″是一个由国际无线电协调委员会所推荐的标准，用于对数字成分的编码和滤波。表1总结出已知的VBI波形标准的关键分布。″VBI服务″一项用于表示任何所列出的标准以及任何其它的VBI数据格式、规程或系统。列出的标准适用于525-行(NTSC和PAM/M)或625-行(除去PAL/M之外的PAL)电视系统。每一个标准提供波形的某些部分作为用于符号的同步目的的定时基准和同步方案。而且，每一个标准都提供每一个视频行的数据比特的固定的数目，其中的一些是用于误差检测的目的。通过某些调制技术和采用表示不同数据比特值的不同幅度，每一个标准将数据比特调制到视频行上。最终，每一个波形采用已知标定的符号速率(有时被称之为视频行速率[fh])和脉冲(符号)形状(经常表示成上升时间[tr]或具有特定的字母值的上升的余弦脉冲波形)。特定的标准的唯一的分布用粗前端强调示出。表1(VBI波形标准的总结)</tables>通过比较在表1中列出的各种不同的VBI波形的标准，可以得出各种结论1.所有的波形都可以被表示成调制到视频信号的亮度信号上的NRZ数据，甚至是EBU3217的标准的双相调制符号，但是表示NRZ的″0″和″1″符号的标定的亮度制随波形的不同而不同。2.脉冲波形表明，可以被划分成用于非电视图文波形的具有持续期小于一个符号时间的脉冲形状的波形和用于电视图文波形的具有持续期大于一个符号时间的脉冲形状的波形。3.没有任何一个标准表明数据的行与行或帧与帧之间的相关性；所有，有利的是保持每一个VBI行对于任何其它的VBI行的独立性。4.VITC的同步比特最好是作为数据比特简单地处理。5.在所有的波形上，每一个符号的CCIR-601取样的数目的范围达到13的因数。6.整个非电视图文波形上的符号-实时比率的范围是从1.5-8.5。7.波形范围的符号速率是因数21。8.相对于第一CCIR-601取样，所需要的波形的起始取样从在CCIR-60取样零之前的27个取样到在取样零之后的80个取样，具有在取样零之后的26个取样的标定值。从上面的结论的角度可以确定，能够产生一个单一的机制，如果下列的参数能够在该状态机制中被编程的话，就能够重建所有的这些VBI波形1.特定的VBI行的场数目，2.特定的VBI行的行数目，3.标准的符号速率，4.标准的CCIR-601起始取样数目，5.标准的上升数据(符号的过渡期)，6.用于NRZ″0″和″1″符号的标准的CCIR-601值，7.在标准的波形中的符号的数目，8.在特定的VBI行的波形中的符号的值的矢量。提供用于对各种VBI波形的每一个进行重建的上述参数可编程性的一个状态机制在下面的图3中公开。在讨论该状态机制之前，结合一个编码器和解码器的结构的实际实施例，公开根据本发明的一个新颖的算法。图1以框图的形式示出一个用于将原始的数字视频数据处理成用户数据算法的一个编码器，其中的VBI用户信息的不同类型的可变数量能够以数字电视数据流的形式传送。用户数据的句法可以包括PAM数据，比如说NRZ数据，称之为亮度″NRZ″(lumaNRZ)。可以理解到，虽然NRZ数据被是以特定的说明性的实例表示的，但是其它的PAM方案也能够采用。原始的数字视频信号，例如满足动画组织和电视工程(SMPTE)标准的视频信号经过接端10输入到一个串接的接收机12，该串接的接收机将并联格式输入的这些数据串联化。串行的数据在缓存器14中缓存，它是一个普通的先入-先出(FIFO)寄存器。一个视频数据语法分析程序16随串行数据的句法进行解释并解译出各种信息，例如表示新行起始的信息，新帧起始的信息和原始亮度和色度数据的信息。该亮度和色度数据被输入到一个解多路器18，将这些数据分解成对应于连续视频帧(例如对应的NTSC模拟电视新行的第1行到21行)的垂直消隐间隔的数据和对应于这些帧的有效视频部分的数据。解多路器18还确定所要求的数据流的同步性是否已经丢失，如果是，则将″同步丢失″信号示出的一个视频压缩处理器22，它还接收将要压缩的有效视频信号。该视频压缩处理器22是本专业人士熟知的类型，例如在美国专利5376968、5235419、5091782或5068724中描述的类型。应该注意，被归类为VBI数据的某些用户数据的类型可以在实际的VBI中不存在。例如，由Nielsen公司使用的编程行列信息用于市场研究并被称之为″行列的自动测量″(AMOL)的信息，在NTSC制式的广播电视信号中被插入到每一个电视帧的第二场的行22中。行22是一个有效的电视信号行，所以对于NTSC制式的电视信号来说，解码器可以从行23而不是从行22开始处理有效电视信号。在一个30帧的序列中，每一帧的AMOL行一般是存在的，但是用于多数帧的实际通常将是无效的。为了提供AMOL数据，VBI被假设扩展到行22而不是行21。包括在数字视频输入信号的VBI部分中的数据是从解多路器18输出到随机存储器20(RAM)的。该存储器包括一个亮度RAM和一个色度RAM。这些RAM存储数据直到句法处理器24所要求的时间，该句法处理器24提取VBI用户信息并建立一个句法，该句法使得该信息在数字电视数据流中的VBI部分中有效率地传送，以便传送到对应的解码器，例如在一个终端用户位置的解码器。由句法处理器提供的句法存储在一个标题FIFO28中，它被用于汇编传送标题，例如数字电视数据流的一个MPEG或DigiCipherII实施方案中的标题。该标题FIFO28把句法信息提供到一个桶形移位器30，把该标题和来自视频信号编码器26的压缩的有效视频数据相组合。利用公知的方法，例如采用Huffman编码，该视频信号编码器26对应来自视频压缩处理器22的压缩的视频数据编码，以便提供码字(CW)、码字长度(CL)和表示编码信息的数据标签。来自桶形移位器30的输出是包括由标题所分割的有效视频数据的数据流，包括为了解码该有效视频数据所必须的信息。这些数据被存储在视频信号缓存器32中，它提供作为打包器34所使用的基础的数据。该打包器34是一个传统的部件，将数据组合成符合传输数据流标准，例如ATSC、MPEG-2或DigiCipherII数字电视标准的数据包。相对于本发明来说的句法处理器24的功能在下面采用ATSC和MPEG传输标准的所用正式的语法来描述。这一语法是一种采用C语言形式的句法，并且是一个描述数据比特的连续和可能可变速率序列的方法，而不是说明一个规程的程序和它的在计算机C语言中的功能。句法的第一列包括句法成分。第二列是句法成分的比特长度而第三列是说明句法的类型。类型是bslbf(从左比特首先开始)和uimsbf(未加符号的整数最主要比特开始)。标题″user_data0...″表示在括号中的句法单元是一个名称组，并且可被包括在由″user_data0″表示的句法中的其它的地方。比特结构的条件的出现可以用一个通常的″if″检测表示。在C语言中的习惯关系操作符号仍然可用。可用使用循环结构并使用标准的C语言的循环标题句法。该句法表伴有一套语义的说明，提供来用于定义先前未定义的句法场和在它们使用中的定位限制。下列的图象用户数据比特数据流句法(其中阴影区表示标准的ATSC用户数据句法而非阴影区表示根据本发明的句法)和说明本发明最佳实施例的比特数据流的语义</tables></tables></tables>图象用户数据的语义说明附加数据类型(additional_data_type)-一个8-比特整数(值的范围在[1∶255])指示跟随该场的附加数据结构的类型。该场将具有十六进制的01值，指示附加数据是lumaNRZ数据。附加数据长度(additional_data_length)-一个16-比特未加符号的整数(值的范围在)表明跟随该场的附加数据结构的字节长度。该长度不包括附加数据长度本身，但是包括用于给定附加数据类型的随后的附加数据。可用到达但是不包括任何其它的附加数据类型的随后的附加数据。亮度NRZ计数(luma_nrz_count)-一个5-比特的整数(值的范围在)给出在行中的偏置，从该值，相对于基础的VBI行产生该亮度NRZ数据(NTSC和PAL/M制式的场1的525行的第10行；除去PAL/M之外的所有的PAL制式的第二场的525行第273行，第一场的625行的第六行；和第二场的625行的第319行)，如CCIR报告624-4所规定。起始取样(start_sample)-一个9-比特的未加符号的整数(值的范围在)，指示重建的亮度行的取样，从该行将开始过渡成第一亮度NRZ符号。起始取样将和CCIR610取样相同的单位并将和CCIR601重建的帧的第一个取样相关。NRZ增量(nrz_increment)-一个6-比特的未加符号的整数(值的范围在[1∶63])表示亮度符号时钟的增量值，并连同NRZ模式一起，呈现的值描述该亮度NRZ符号时钟对于27MHz基准时钟的关系。更详细可见NRZ模式的语义。NRZ模式(nrz-modulus)-一个10-比特未加符号的整数(值的范围在[2∶1023])。表示亮度NRZ符号时钟模式值，并连同NRZ增量一起，呈现的值描述该亮度NRZ符号时钟对于27MHz基准时钟的关系。具体地说，NRZ增量和NRZ描述对于亮度NRZ符号速率的关系是nrz_increment/nrz_modulus＝LumaNRZsymbolrate/system_clock_frequency其中system_clock_frequency是在ISO/IEC13818-1中定义的27MHz+30ppm，而nrz_increment的值必须不超过nrz_modulus-1。0幅度(0_amplitude)-一个8-比特未加符号的整数(值的范围在[1∶254])，表示一个幅度，在该幅度，值为0的亮度NRZ符号将以CCIR601重建帧的幅度单位重建。1幅度(1_amplitude)-一个8-比特未加符号的整数(值的范围在[1∶254])，表示一个幅度，在该幅度，值为1的亮度NRZ符号将以CCIR601重建帧的幅度单位重建。脉冲形状(pulse_shape)-一个2-比特的未加符号的整数，表示脉冲的形状，将被用于亮度NRZ的行的重建。脉冲形状的含义用表3所表示。表3脉冲形状</tables>符号-过渡比率(symbol_to_transition_ratio)-一个8-比特未加符号的整数(值的范围在[16∶255])，表示在由0幅度和1幅度所规定的幅值之间的每一个亮度NRZ符号的持续期对每一个符号的过渡期的比率，并具有的单位是2-4(0.0625)。这一场以一个符号描述符号，过渡比率的范围在1.0-15.9375。NRZα(nrz_alpha)-一个5-比特的未加符号的整数(值的范围在)，表示上升的余弦滤波器的α值，该滤波器的脉冲形状用2-5(0.03125)描述每一个亮度NRZ的符号。这一场描述的α值从0.03125到1.0.该NRZα的含义由表4示出。表4NRZα</tables>码字计数(word_count)-一个5-比特未加符号的整数(值的范围在，表示跟随该场的标志比特和亮度NRZ码字对的数目。亮度NRZ码字(luma_nrz_word)-一个22比特的亮度NRZ符号的字串，例如接收的第一个比特是从左到右显示的视频行上的重建的第一个亮度NRZ的值。该亮度NRZ码字将被接收，以便它们的符号在从左到右显示的视频信号行上被重建。余数计数(remainder_count)-一个5-比特的未加符号的整数(值的范围在)，表示跟随该场的亮度NRZ比特的数目。亮度NRZ比特(luma_nrz_bit)-一个单一的比特，表示将在视频行上重建的亮度NRZ符号。亮度NRZ比特将被接收，以便跟随在从任何亮度NRZ码字之后将它们的符号从重建在左到右显示的视频信号行上。上述的句法是由图1中的句法处理器24进行汇编的。在最佳实施例中，该句法处理器24是用硬件实现的。在句法加到数字视频数据之后，产生的数据流被打包并从打包器34输出，以便提供用于众多解码器通信的最终的数据流。图2示出了一个视频解压缩处理器(即一个解码器)的框图，用于处理包括上面详述的VBI用户数据句法的已收数据流。该视频解压缩处理器(VDP)采用一个存储器管理器130，编址一个DRAM122，以便存储和检索为了在一个接收机上重建一个电视节目所必须的视频数据。该处理器通常被表示成视频解压缩处理器120，它是一个流水线型的处理器，设计来解码经过终端110输入的压缩的比特数据流的传送数据层(即控制和其它的非视频信息)和视频数据层，有时将该处理器表示成视频处理器的″传送数据包接口″。用户处理器接口包括例如提供在终端114的一个M-总线控制器150，用于控制视频数据处理器。该接口包括各种在视频解压缩处理器120中的寄存器，如同本专业所公知。对于DRAM122的接口是通过地址线124和数据线126提供的。在图2示出的实例中，DRAM122具有九比特的地址端口和三十二比特的数据端口。视频输出接口138被提供来用于解压缩和重建视频信号，例如输出标准的CCIR656的8比特27MHz的多路的亮度(Y)和色度(Cr，Cb)信号。经过检测接口可用通过一个终端162接到一个传统的组合测试功能组(JTAG)160.JTAG是一个标准的边界扫描技术方案，用于边界电平的测试，以便检测在数据包和边界连接点的误差以及内部电路。经过终端112，视频解压缩处理器120接收时钟信号。该时钟信号提供所用的定时信息，例如使得传送句法语法分析程序132从包括在经过终端110输入的打包数据的数据流中的传送数据包恢复定时信息和视频信号。一个查询和误差管理电路134利用通过一个视频句法语法分析程序140检测的一个程序时钟基准(PCR)和解码时间标记(DTS)来同步图象解码的起始。该电路设置垂直同步并提供用于所有的视频解码器和显示功能的全局同步。通过存储器管理器130，视频数据层在包括在DRAM122中的一个输入缓存器(FIFO)中缓存。经过存储器管理器130，视频句法语法分析程序140从该DRAMFIFO接收压缩的的视频数据，并从描述该视频信息的系数中分离出运动矢量信息。该系数由Huffman解码器152、反相量化器154和反相离散余弦变换(IDCT)处理器156处理。运动矢量被恢复并用于编址所要求的先前的视频帧，以便重建当前视频帧。具体地说，运动矢量解码器142对于从视频句法语法分析程序140接收的运动矢量进行解码，并将其传送到预测地址产生器144。该预测地址产生器144提供必要的地址信息，以便经过存储器管理器130获取必须的基础帧(即帧间(I)或预测(P)帧)数据，以便使得预测计算器146提供对于重建当前帧数据块所必须的预测信号。差分解码器148将预测的数据和解码的系数数据组合，以便提供解压缩的视频数据。经过存储器管理器130，解压缩的视频数据存储在DRAM122的适当的存储器中。应该懂得，由运动矢量解码器142、预测计算器146、差分解码器148、Huffman解码器152、反相量化器154和反相离散余弦变换(IDCT)处理器156进行的视频数据的解压缩处理是本专业的技术人员熟知的普通技术。存储器管理器130对于地址线124和数据线126上的所有的运作编程并有效率地编址DRAM122。该存储器管理器130确保DRAM122的输入FIFO部分视频句法语法分析程序140和视频信号重建电路136(以及预测计算器146和差分解码器148)的所有的数据请求都被满足。视频信号重建电路136计算当前的图象并处理该VBI用户数据，以便把所希望的用户数据插入，从而在视频输出接口138上输出。应该懂得，不属于VBI的用户数据也可以存在，并且在被处理和被输出之前对于可用的用户数据作暂存。视频输出接口138将把带有解压缩的有效视频数据的已经处理的VBI用户信息包括在送到图1示出的串行接收机12的原始格式中。示出的DRAM122是一个外部存储器。应该懂得，在所使用的特征来看和随着技术的进步，DRAM122可以是作为在视频压缩处理器中的内部存储器提供的。该DRAM122被变换，以便提供各种解码并输出视频信号缓存器，以及一个用于压缩的输入视频数据流的电路FIFO缓存器。该DRAM122还可以用于提供一个测试图案的缓存器，一个VITS缓存器和一个封闭标题显示记录缓存器以及存储各种为了正确地显示解码的视频帧所需要的图象结构数据。该DRAM122可用通过存储器管理器130而被重新初始化，以便当变量被修正时，例如PAL或NTSC视频信号，8或16Mbit存储器构型时，以及当出现B帧时，按照需要提供比特的存储器变换。如上所述，存储器管理器130规划在DRAM总线上的所有的操作，包括输入FIFO的数据传送请求，视频语法分析程序和视频重建电路。该存储器管理器130还执行传统方式的所要求的DRAM的刷新。例如在两个或四个DRAM的每一个中的相同的列可被同时地被刷新。当着包括压缩视频数据的打包的比特数据流输入到视频解压缩处理器120的终端110时，由压缩视频数据表示的视频帧在一个时刻被重建。在一开始，视频数据的完整的帧必须被接收并存储在DRAM122中。用于随后视频帧的信息可用包括完整视频帧的子组，当加到来自先前视频帧的预测的数据(存储在DRAM122中)时，将产生完整的视频帧的重建。图3示出了一个象素产生器的框图，用于根据上述的句法设置，从被携带在数字视频数据流中的用户数据产生一个数字VBI波形。该波形产生器可以是图2示出的视频信号重建电路136的一部分，或者可以是单独提供的视频重建电路，例如用于商业应用，其中希望更大的灵便性，虽然有可能增加成本。该波形产生器能够适用于表1中示出的用于AMOL、VITC和EBUVBI标准的各种参数。这些VBI服务的每一个具有对应的每一个符号的象素数目。封闭标题、AMOL、VITC和EBU服务具有的脉冲带有一个脉冲响应时间，该响应时间小于一个符号时间，在此称之为单一的符号脉冲响应。图文业务具有多个符号脉冲响应，其中的脉冲响应时间是若干个符号。用于此业务的具有多个符号脉冲响应的波形产生器在图4中描述。利用单个符号脉冲响应的服务的每一个具有对应的上升时间，总体的过渡时间和每一个过渡的象素的数目。针对每一个业务的这一个信息总结在表5中。表5VBI业务特征</tables></tables>业务的单个符号脉冲响应种类具有的特性是，其中有以CCIR601每帧取样速率的四个或更多的象素。如在表5中所见，封闭标题的每一个符号具有最大的象素数目(例如大约是27)。对于单个符号脉冲响应服务，从一个符号到下一个符号没有重叠。符号的时间响应使用其过渡和完整的幅度部分为特征的。符号的过渡部分可被作为服务的一部分而被下载，或存放在一个过渡存储器(ROM或RAM)，例如提供在图3示出的过渡产生器218中的存储器中。从硬件的灵活性和通道的效率的角度，ROM的使用更为有效率。一个正弦方波的使用对于所有的各种VBI服务都将有效。将要被插入到VBI波形的数据在解码器被插入并在FIFO202中排队。通过象素产生器重放该符号而将数据插入到VBI中。象素产生器将以高电平和低电平经过终端201插入(0幅度和1幅度)；经过终端203插入其上插入数据(从场号和行偏移得出的数据)的帧的行号；经过终端205插入过渡类型(从脉冲形状得到)；经过终端207插入所要插入的符号的号码(从码字计数和余数计数得到)；分别经过终端209和211插入NRZ模式和NRZ增量；经过终端213插入符号-过渡比率；以及经过终端215插入第一个符号(起始取样)的起始时间。所有的这些信息都表示将要插入的VBI数据的特定的类型，并通过上述定义的句法提供。其中将要插入VBI数据的视频信号数据经过终端217输入到波形产生器。例如以传统的CCIR656格式提供的视频数据被耦合到一个多路器254。该多路器254还从一个插入窗口产生器248接收门控信号，这使得多路器在定时窗口中输出VBUI数据，即是例如长度为704象素的数据。为了将VBI数据插入到视频信号的适当的位置，视频数据的行计数被保持并和所希望的插入行相比较。这一功能是通过一个行检测器244和经过终端217从视频信号数据接收当前行信息的一个行定时产生器246实现的。当将要插入VBI数据的行被行检测器244检测到时，则该行检测器244启动该行定时产生器246。该行定时产生器246则保持该视频数据行的轨迹，并提供该视频数据行象素计数到插入窗口产生器248，以便提供适当的插入窗口，例如704个有效象素的插入窗口。一旦接收到正确行的0数据，该行定时产生器246还通知一个起始时间检测器214(计数器)，开始对于由从句法得到的开始取样信息规定的起始象素数据的递减计数。该起始时间检测器214启动符号时钟产生器210，该符号时钟产生器210又清除一个符号计数器212。符号时钟产生器210从句法接收NRZ模式和NRZ增量。一旦该符号时钟产生器开始响应起始时间检测器214，则通过借助在象素时间上的分数符号时间计数器的递增计数得出符号时间。计数器的模式是分数单位的。如果希望，计数器和单位可用由一个常数所乘，以便简化硬件的实施。符号时钟产生器210输出一个符号时钟到FIFO，以便实现对于来自FIFO202的VBI时间的钟控。它还提供当前出现的取样的符号时间的一部分到将要描述的过渡时间度量电路216。符号时钟运行到该符号计数器212计数了由来自句法的码字计数和余数计数所规定的符号的数目为止，在此时，产生一停止信号。该停止信号还清除在VBI数据路径中的一个移位检测器206。经过移位检测器206移位的VBI数据由符号检测电路208监视。通过将先前发送的符号和当前将要发送的符号相比较检测过渡的存在和不存在。如果它们是相同的，则产生相同的值并发送。如果这两个符号之间存在不同，则就要选择可能包括只读存储器(ROM)或随机存储器(RAM)的过渡产生器218。过渡产生器218存储用于产生多个过渡函数的数据，每一个用于所支持的过渡类型，针对不同VBI标准的VBI数据脉冲。用于当前VBI数据的所选择的特定的过渡函数是由该句法的脉冲形状规定的过渡类型并经过终端205送到过渡产生器218的脉冲形状的值所规定的。例如，过渡函数可用提供脉冲形状作为一个矩形或上升的余弦脉冲。过渡的开始和结束是通过从过渡时间度量电路216输入到过渡产生器的地址所决定的，该过渡时间度量电路216根据来自终端213的符号-过渡持续期比率和来自终端209的NRZ模式度量符号时间的一部分。所度量的符号时间的部分表示在VBI数据脉冲的上升时间之内的时间中的取样的位置。过渡处理被重复，直到检测电路220确定该地址超过过渡产生器的ROM或RAM的范围为止，在此时的符号已经达到其最终值的100％。输出多路器(检测器)242随后选择用于当前和符号象素的余量的最终值。选择逻辑电路222根据过渡检测电路224的对过渡的初始检测控制输出多路器242，并按照检测电路220的确定的来控制过渡的结束。一个查询表(LUT)236(存储在例如ROM中)把从移位检测器206输出的数据的每一个比特转换成一个8比特的电平，最终被标度成适当的亮度电平，用于正在处理的用户数据的特定类型。例如，LUT236可用将一个二进制的″0″转换成8-比特的00001111和将一个二进制的″1″转换成8-比特的11110000。这种变换是任意的，并且其它的所希望的8-比特电平可被选择用于二进制的″1″和″0″。除非一个过渡是在由选择逻辑电路222指示的进程中，则将来自LUT236输出的8-比特电平被提供到输出多路器242，选择该电平作为输出，在此种情况下，来自过渡产生器218的过渡函数被输出。响应通过201的用户数据句法传送的0幅度和1幅度，从输出多路器242输出的数据流被标度成所需要的输出电平。针对由插入窗口产生器248提供的插入窗口，一个输出多路器254把产生的VBI数据插入到来自终端217的视频数据流上。该插入窗口对应于有效视频信号的持续期。多个VBI业务可用图3示出的产生器插入。需要用附加电路根据逐行基础输入为了运行该产生器所需要的变量。数据在一个普通的FIFO中排队。在实施中示出，除非另外有规定，所有的时钟都是以13.5MHz运行的。这是标准的MPEG、ATSC和DigiCipherII系统的时钟频率的一半。符合EBU3217标准的数据具有这样的性质，即过渡时间要比符号时间稍长。这一问题可用通过选择一个相对于这个过渡时间而言低百分之10到百分之90的过渡函数来克服。用于波形形成EBU3217数据的专用滤波器是高斯(Gaussian)过渡滤波器。窗口化的高斯过渡滤波器能够提供比正弦方波较好的性能。可用按照联系图3对于VBI业务的讨论支持电视图文业务。为了支持电视图文业务，如上所述，波形产生器必须控制一个脉冲响应，该响应必须在持续期上大于一个符号。实现这种VBI波形产生器的实例在图4中示出。图4中的VBIFIFO310、312、符号计数器316、符号时钟产生器320、起始时间检测器322、标度和补偿电路306、308、插入窗口产生器332、行检测器330和328都与图3中的相对的比较类似。为了控制电视图文业务的范围可从以13.2MHz取样每个符号的1.89到2.36的多个符号的脉冲响应，一个发送(Tx)滤波器RAM302和一个内插滤波器314被采用。应该理解到，如果希望的话，该滤波器RAM302也可以用应该RAM来实现，特别是如果所希望的格式的脉冲响应将要被装入而不是被局部地存储在ROM中时。任何这种装入都是以应该固定的每一个符号速率的取样数输入的。用于这种装入的句法可用按照在先讨论的C语言形式的经过提供。这种内插器被用于产生13.5MHz速率的图象。速率的差异是该内插器的增量。通过终端303把将要插入的数据在FIFO310中排队。借助把符号经过象素产生器的重放将数据插入到VBI中。该象素产生器带有第一个符号象素经过终端315的起始时间、每一个符号象素的数目(递增/模式)经过终端311和309的起始时间、经过终端300插入高和低电平的(0幅度和1幅度)起始时间、经过终端301的信令系统的脉冲响应(过渡类型)的起始时间、经过终端307插入的符号的数目和经过终端305插入数据的场号和行号。输出到终端317的视频数据是按照CCIR656的格式提供的。行计数被导出并在电路330、328和起始时间检测器322中与插入的所希望的行相比较。一旦获得准确的行的零数据，则在电路起始时间检测器322中开始用于起始象素时间的递减计数，这使得在适当的时间启动该符号时钟产生器320。这704个象素的插入窗口产生器332是通过行定时产生器328启动的。和在图3中的波形产生器相同，符号的定时是通过对于函数″符号定时/象素定时″的计数器的递增得出的，其中的″INCR″是应该是一个计数器，并且计数器的模式是该分数的分母。除去分别通过终端309和311接收模式和增量之外，符号时钟产生器320通过终端313接收系统时钟(例如27MHz)。通过以27MHz而不是以13.5MHz运行该符号时钟产生器，产生两倍的符号速率时钟。FIFO310的启动输入，从一个除法器318接收符号时钟，该除法器318将符号时钟产生器320的输出除2。这一点是必要的，因为符号时钟产生器提供的时钟符号速率的两倍。一旦符号的具体的数目从该FIFO输出，则该符号时钟就对于当前的电视行禁止。所有随后的数据符号都被强制成低(0)状态。这些符号不是数据，而是填充704个象素的窗口的具有低状态的平衡数据。发送滤波器RAM302产生每一个符号的两个象素。当起始时间到达时，发送312以符号速率装入发送符号。在完成每一个插入时，该寄存器被初始化成用光低状态。用于该脉冲响应的持续期的发送数据被送到发送312。该ROM存储事先根据已知计数计算的脉冲响应的查询表。通过存储FIR计算的结果在该ROM中，就没有必要存储FIR系数以用于计算该结果。当该ROM由经过终端301的过渡类型编址时，将被提供在VBI波形中用于特定过渡的适当的FIR将从LUT输出。该发送滤波器的输出经过寄存器304送到内插滤波器314。该内插滤波器314把每个符号速率数据两个取样转换成13.5MHz的取样。一个适当的内插滤波器的实例由下列的FIR系数所描述A0＝αμ2-αμA1＝-αμ2+(α+1)μA2＝-αμ2+(α-1)μ+1A3＝αμ2-αμ其中的α定义为0.5，而μ是用于将要被内插的取样的时间。用于该内插器(ParaIntr)的频率响应400和用于各种电视图文标准的发送脉冲响应402，404，406和408，以及用于本发明的原始指定的VideoCipher标准特性在图5中示出。可用看出，该内插器明显地影响着发送的频率响应。这种频率响应的误差能够在发送滤波器中较正(预失真)，从而减小其影响。所要求的是，发送频谱以及它的图象将被在内插前完好地控制。这将是用于所描述的数据信号类型的情况。如果每一个符号的象素速率是小于每个符号的三个取样，则将需要每一个符号的取样的更大的数目。送到内插滤波器314的数据是以两倍的符号速率进行的。实际的实际发送的出现是和27MHz的速率相吻合的。该内插器是以13.5MHz输出。时间内插变量是以13.5MHz的速率送到滤波器的。时间产生器324和标定电路326使得μ的数字表示和该滤波器硬件的数字系统相一致，并与当前的模式值无关。数据流已经被标定成要求的输出电平。例如这将可用通过标度和补偿电路306提供的一个相乘或每一个象素的相加实现。输出308将来自标度和补偿电路306的VBI数据插入到来自终端317的CCIR视频数据流上，用于704个象素的窗口。可以有多种可供选择的方式实现图3和图4示出的波形产生器提供的功能，而且示出的实施例决不是对于本发明进行限制。例如，进行的标定和补偿可以在示出的情况之前进行。在图4中的实施例中，任何已知类型的内插器均可使用。而且，在多个符号的实施例中，较低数据速率可用具有更高每符号取样的脉冲响应来支持。所有当前的电视图文的标准都可以由每个符号两个取样来支持。此外，具有M≥2的多电平脉冲幅度调制(PAM)可用图4的波形产生器支持。在该实例中，由于是M≥2，将会有每个符号的以2为基底的对数的M比特送到发送滤波器ROM，由于是M＝2，将会有每一个符号的一个比特送到发送滤波器ROM。应该懂得，本发明提供的是用于在数字电视数据流中传送用户信息的方法和装置。用户信息的类型是通常在模拟电视信号的消隐期中作为NRZ数据传送的类型。用户数据是以一个用户数据的句法传送的，它能够提供各种补偿场。这些包括附加数据类型场、行补偿、起始符号、NRZ增量和模式、幅度值、脉冲形状信息、码字以及和在以亮度码字和亮度NRZ比特形式传载的用户数据相关的余数计数信息。虽然是参照具体的实施例进行的描述，应该懂得，本发明在不背离所附的权利要求的精神范围内将会有各种修改。权利要求1.一种用于根据垂直消隐期(VBI)服务的用户数据句法产生插入到数字视频信号的VBI部分的数字波形的装置，所说的装置包括符号处理器，用于从所说的VBI服务接收VBI数据，并根据所说的用户数据句法以与所说的VBI服务兼容的格式提供所述的VBI数据；所说的句法提供用于多个符号的第一个符号的起始时间，这多个符号携带所说的VBI数据，并指示(i)每一个符号表示的多个象素，(ii)用于所说的符号的过渡时间，和(iii)传送所说的VBI数据的符号的数目；和一个定时电路，用于根据所说的起始时间，把所说的VBI数据置入由所说的句法指示的电视行的一个VBI部分。2.根据权利要求1的装置，还包括一个耦合到所述符号处理器的缓存器，用于暂存所说的VBI数据。3.根据权利要求1或2的装置，还包括一个电平控制电路，响应由所说的句法提供的至少一个幅度值，用于在插入到所述的VBI部分之前，调节所述的VBI数据的电平。4.根据权利要求3的装置，其中所说的电平控制电路提供所说的VBI数据的M-电平幅度调制，其中M＞2。5.根据权利要求3的装置，其中所述的电平控制电路提供所说的VBI数据的非归零幅度调制。6.根据在先的权利要求之一的装置，其中所说的VBI服务的所说的VBI数据具有一个单一符号脉冲响应；所说的符号处理器包括一个过渡处理器，响应与所说的VBI服务兼容的被检测的过渡，用于检测在所述的VBI数据中的一个过渡并产生一个过渡波形；和所说的装置还包括用于将所说的过渡波形和VBI数据组合，以便提供所说的数字波形，用于插入到由所说的句法指示的电视行的所说的VBI部分的装置。7.根据权利要求6的装置，其中所说的过渡处理器还包括用于根据由所说的句法定义的过渡类型，产生针对所说的VBI服务的一个过渡函数的装置；所说的过渡波形是根据所说的过渡函数产生的。8.根据权利要求7的装置，其中所说的过渡处理器还包括一个存储器，用于存储用来产生所说的过渡函数的过渡数据；所说的用于产生的装置是响应所说的被存储的数据，以便产生所述的过渡函数。9.根据在先权利要求之一的装置，其中所说的VBI数据具有多个符号脉冲响应，所说的符号处理器包括用于实现一个脉冲响应函数，以便产生表示用于VBI服务的VBI数据的一个数据符号序列的装置。10.根据权利要求9的装置，还包括一个存储器，根据由所说的句法定义的一个过渡类型，用于存储针对所说的VBI服务的脉冲响应数据；所说的用于实现的装置是响应所说的存储的脉冲响应数据，以便实现用于所说的VBI服务的所说的脉冲响应函数。11.根据权利要求10的装置，其中所述的脉冲响应数据是装入到用于存储脉冲响应数据的所述的存储中。12.一种用于根据垂直消隐期(VBI)服务的用户数据句法产生插入到数字视频信号的VBI部分的数字波形的方法，所说的方法包括步骤从所说的VBI服务接收VBI数据；并根据所说的用户数据句法以与所说的VBI服务兼容的格式提供所述的VBI数据；所说的句法提供用于多个符号的第一个符号的起始时间，这多个符号携带所说的VBI数据，并指示(i)每一个符号表示的多个象素，(ii)用于所说的符号的过渡时间，和(iii)传送所说的VBI数据的符号的数目；和根据所说的起始时间，把所说的VBI数据置入由所说的句法指示的电视行的一个VBI部分。13.根据权利要求12的方法，还包括步骤在所说的提供步骤之前，缓存所说的VBI数据。14.根据权利要求12或13的方法，还包括步骤响应由所说的句法提供的至少一个幅度值，在插入到所述的VBI部分之前，调节所述的VBI数据的电平。15.根据权利要求14的方法，其中所说的电平调节步骤提供所说的VBI数据的M-电平幅度调制，其中M＞2。16.根据权利要求14的方法，其中所述的电平调节步骤提供所说的VBI数据的非归零幅度调制。17.根据在先的权利要求12-16之一的方法，其中所说的VBI服务的所说的VBI数据具有一个单一符号脉冲响应，所述的方法还包括下列的步骤响应与所说的VBI服务兼容的被检测的过渡，检测在所述的VBI数据中的一个过渡并产生一个过渡波形；和将所说的过渡波形和VBI数据组合，以便提供所说的数字波形，用于插入到由所说的句法指示的电视行的所说的VBI部分。18.根据权利要求17的方法，还包括下列步骤根据由所说的句法定义的过渡类型，产生针对所说的VBI服务的一个过渡函数；所说的过渡波形是根据所说的过渡函数产生的。19.根据权利要求18的方法，其中还包括步骤存储用来产生所说的过渡函数的过渡数据；所说的用于产生的步骤是响应所说的被存储的数据，以便产生所述的过渡函数。20.根据权利要求12-19之一的方法，其中所说的VBI数据具有多个符号脉冲响应，还包括步骤实现一个脉冲响应函数，以便产生表示用于所说VBI服务的VBI数据的一个数据符号序列。21.根据权利要求20的方法，还包括步骤根据由所说的句法定义的一个过渡类型，存储针对所说的VBI服务的脉冲响应数据；所说的用于实现的方法是响应所说的存储的脉冲响应数据，以便实现用于所说的VBI服务的所说的脉冲响应函数。22.根据权利要求21的方法还包括步骤装入所说的脉冲响应数据；其中所说的存储步骤响应所说的装入步骤。全文摘要一数字波形产生器适用于不同的垂直消隐(VBI)标准并被插入到数字成分视频信号的VBI部分。一缓存器根据一用户数据句法接收针对特定VBI服务的携带VBI数据的符号,它表示其中将要插入有VBI数据的电视行。该符号处理器以一种格式提供该VBI数据。一个定时电路响应由句法提供的起始时间,以便该VBI数据,响应由句法提供的幅度值,在将数据插入到VBI部分之前,一个电平控制电路调节该VBI数据的电平。文档编号H04N7/088GK1194542SQ9810702公开日1998年9月30日申请日期1998年1月16日优先权日1997年1月16日发明者G·肯特·瓦尔克,雷·纽伯申请人:次级系统有限公司