专利名称：用于视频信号的传输处理方法及装置的制作方法
技术领域：
目前，在计算机系统中，特别是在KVM(Keyboard/Video/Mouse)主机切换系统和其他控制系统中，主机(HOST)和显示设备之间的距离可能达到上百米，当主机把视频信号传输到显示设备时就涉及到视频信号的远距离传输问题。主机向显示设备单向传输的视频信号主要包括RGB信号(红、绿、蓝信号)和水平垂直同步信号。其中RGB信号为几十兆到几百兆赫兹的高频视频模拟信号，而且幅度值较小(一般只有零点几伏)，而水平垂直同步信号为几百赫兹到几万赫兹的数字信号。一般各个主机和显示设备之间通过连接的标准视频信号线来传输视频信号，这样RGB信号会由于传输线的衰减或受到外界其它电信号的干扰而使信号产生失真，水平垂直同步信号受到传输的影响要较好一些。但是如果各个主机和显示设备之间传输视频信号的距离较远，由于标准视频信号线和各个接口中阻抗的存在，使得视频信号在传输过程中，标准视频信号线两端的共地点不可避免的会出现电势差，这也会给视频信号的传输带来很大的影响，再加上上述在远距离传输时，视频信号中的RGB信号衰减的程度很大。综上，所以利用标准视频信号线直接传输从主机到显示设备的视频信号，在显示设备端很难得到用户期望的视频效果，同时也使视频信号的传输距离受到极大限制。
现有技术中，为实现视频信号的远距离传输，同时保证视频信号的保真效果，通常的做法是将视频信号在主机端用放大电路进行放大后再传输，但缺点是放大倍数要根据传输距离的变化进行实时的调整，这会给操作人员带来很大的麻烦，同时放大后的视频信号的传输距离仍旧很有限。标准视频信号线的长度随着传输距离的增加而增加，其重量也就相应的增加，当传输距离达到上百米时，标准视频信号线的重量会达到几十公斤。然而在现今市场上并没有现成的标准视频信号线，需要人为的进一步加工定做，从而使系统集成的成本增加，而且完成的周期加长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于视频信号的传输处理方法及实现所述方法的传输处理装置，使主机和显示设备之间能够实现视频信号的远距离传输，同时保证视频信号不失真。
为实现上述的目的，本发明提出了一种用于视频信号的传输处理方法，所述视频信号中包括视频模拟信号和同步数字信号， 在发送端包括步骤(S1)对同步数字信号进行分压处理；(S2)将视频模拟信号同分压处理后的同步数字信号进行叠加差分处理后发送；在接收端包括步骤(T1)对接收的视频信号进行差分信号还原处理；(T2)对还原处理后的视频信号进行分离视频模拟信号的处理；和对还原处理后的视频信号进行分离同步数字信号的处理。
为实现上述的目的，本发明还提出了一种用于视频信号的传输处理装置，包括用于对同步数字信号进行分压处理的整形电路；用于将视频模拟信号同分压处理后的同步数字信号进行叠加差分处理后发送的叠加差分电路；用于对接收的视频信号进行差分信号还原处理的差分信号还原电路；用于对还原处理后的视频信号进行分离视频模拟信号处理的视频模拟信号分离电路；用于对还原处理后的视频信号进行分离同步数字信号处理的同步数字信号分离电路。
实施本发明，能够达到以下的有益效果(1)由于采用叠加差分信号传输视频信号，避免了视频信号在远距离传输过程中由于视频模拟信号的衰减而造成的信号失真问题及收发两侧产生的固定电势差；(2)可以用一根普通的网线实现视频信号的远距离传输，连接简单，实施性强，节约成本；
(3)实现本发明的传输处理装置的电路结构简单，易于实现，所用电路器件较少，节约成本。
图1是具体实施方式
中发送视频信号的处理过程；图2是具体实施方式
中接收视频信号的处理过程；图3是具体实施方式
中发送视频信号的处理装置的框图；图4是具体实施方式
中接收视频信号的处理装置的框图；图5是发送视频信号的处理装置的框图中下拉匹配电路原理图；图6是发送视频信号的处理装置的框图中上拉匹配电路原理图；图7是发送视频信号的处理装置的框图中整形电路原理图；图8是发送视频信号的处理装置的框图中分压电路原理图；图9是发送视频信号的处理装置的框图中叠加差分电路原理图；图10是接收视频信号的处理装置的框图中差分还原电路原理图；图11是接收视频信号的处理装置的框图中RGB信号分离电路原理图；图12是接收视频信号的处理装置的框图中同步数字信号分离电路和整形还原电路的原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施做进一步的详细阐述。
在KVM主机切换系统中，各个主机和显示设备之间传输的视频信号中包括的视频模拟信号是RGB信号，包括的同步数字信号是水平同步信号和垂直同步信号。考虑到RGB信号和同步数字信号均为单向传输的信号，而且，通过观察波形发现视频信号中的视频模拟信号(RGB信号)和同步数字信号(垂直和水平同步信号)是相互错开的。也就是说当出现RGB信号时，同步数字信号是没有脉冲的(保持为“0”)。因此可以将视频信号中的RGB信号和同步数字信号进行叠加后转换成差分信号再进行传输，然后在接收端再将它们分离开来。采用了模拟数字信号叠加差分和模拟数字信号分离技术简单有效的实现了用单根普通网线远距离传输视频信号的效果。
根据上述原理，以下就以传输包括RGB信号和同步数字信号的视频信号为例详细说明本发明方案。
首先说明原理部分，参照图1，步骤10中在主机侧的发送端从显示驱动上接收视频信号，其中包括RGB信号和同步数字信号，步骤11中对RGB信号进行下拉匹配的处理，为后续的叠加差分做准备，步骤12中对同步数字信号进行上拉匹配的处理，为后续的同步数字信号整形处理做准备，步骤13中对步骤12中经过上拉匹配处理的同步数字信号进行整形处理，步骤14中再对经过整形处理后的同步数字信号进行分压处理，使之符合后续叠加差分处理的要求，步骤15中对步骤11进行了下拉匹配处理的RGB信号和步骤14中进行了分压处理的同步数字信号进行叠加差分处理，然后把差分后的视频信号通过RJ45接口发送到CAT.5线缆上进行传输，其中CAT.5线缆用于连接主机侧的发送端和显示设备侧的接收端。
图2中，在显示设备侧的接收端从CAT.5线缆上接收主机侧的发送端发来的视频信号，在步骤20中首先对视频信号进行差分信号的还原处理，使视频信号恢复为由RGB信号和同步数字信号组成的混合信号形式，在步骤23中进行在RGB信号和同步数字信号组成的混合信号中分离提取出RGB信号的操作，然后把提取出的RGB信号传送给显示设备，同时在步骤21中进行在RGB信号和同步数字信号组成的混合信号中分离提取出同步数字信号的操作，并把分离的同步数字信号进行整形还原处理，然后也传送给显示设备，在步骤22中，显示设备中的显示驱动处理步骤21和23发来的两个信号，恢复为图象的形式进行显示。
结合上述原理，图3和图4是支持所述方法实现的电路装置框图。图3中在主机侧的发送端，包括用于从显示驱动上接收视频信号的视频信号接收电路30，视频信号接收电路30进一步把RGB信号传送到用于对RGB信号进行下拉匹配处理的下拉匹配电路31，同时也把同步数字信号传送到用于对同步数字信号进行上拉匹配处理的上拉匹配电路32；上拉匹配电路32再把处理后的信号传给用于对同步数字信号进行整形处理的整形电路33，整形电路33进一步把处理后的信号传给分压电路34进行分压处理，使之符合叠加差分需要。下拉匹配电路31和分压电路34把各自处理后的信号发送到叠加差分电路35中，进行RGB信号和同步数字信号的叠加差分处理操作，叠加差分后的视频信号可以传输到CAT.5线缆上。
图4中在显示设备侧的接收端，包括用于把从CAT.5线缆接收的视频信号进行还原处理的差分信号还原电路40，把其中的差分信号还原为RGB信号和同步数字信号的混合信号形式，RGB信号分离电路41在混合信号中进行分离其中的RGB信号，同时同步数字信号分离电路42在混合信号中进行分离其中的同步数字信号，整形还原电路43再对分离后的同步数字信号进行整形还原处理；RGB信号分离电路41和整形还原电路43把各自处理后的信号输送给显示电路44，显示电路44中的显示驱动把接收的信号处理成能够显示的图象信号形式在显示设备上进行显示。
在实际的设计中，可以把RGB信号(包括RED信号、GREEN信号、BLUE信号)和同步数字信号(包括水平同步信号和垂直同步信号)分成三组分别进形叠加差分处理。信号的组合方式如下RED信号+垂直同步信号；GREEN；BLUE信号+水平同步信号。
下面仅以RED信号+垂直同步信号的组合为例介绍本发明的更详细方案。
假设在主机侧的发送端中RED信号在主板上的走线阻抗为75欧姆，所以，在信号入口处给RED信号加上一个75欧姆的对地下拉电阻R3进行匹配，保证RED信号的不失真。如图5所示，然后再进行后续的叠加差分处理。
在图6中用上拉电阻R1、R2对垂直同步信号进行上拉匹配处理，使垂直同步信号的电压符合后续整形电路的性能要求。
图7中整形电路由两个与门74F08组成，其中当输入电压超过2V时，与门74F08就认为是高电平，当输入电压低于0.8V时，与门74F08就认为是低电平。两个与门74F08各个引脚之间符合下列关系3脚输出＝1脚输入&2脚输入；6脚输出＝4脚输入&5脚输入。
在图7中因为74F08的2脚和5脚都是直接接上拉电阻R6到5V，所以两脚输入均为高电平。根据上式关系，当垂直同步信号输入高于2V时，6脚输出为5V高电平；当垂直同步信号输入低于0.8V时，6脚输出为0V低电平。
因为叠加差分电路对垂直同步信号的输入有要求，要求信号输入最小值要高于VEE+0.8V，最大值要低于VCC-0.8V(在这里，VEE＝-5V；VCC＝+5V，以下同)。因此，本设计中对整形后的垂直同步信号做了电阻分压处理，如图8所示，使电阻R8分担一部分电压，使输入的垂直同步信号能符合叠加差分电路的要求。
如图9在本设计中采用EL2140C差分芯片完成RED信号和垂直同步信号的叠加差分处理，把图5中经过下拉匹配处理的RED信号接入EL2140C差分芯片的VIN引脚，把图8中经过分压处理的垂直同步信号接入EL2140C差分芯片的VINB引脚，这样VOUT引脚和VOUTB引脚将输出RED信号与垂直同步信号叠加的一组差分信号。然后经过一对50欧姆的匹配电阻直接由RJ45接口输出。
因为垂直同步信号是从VINB引脚接入的，根据差分芯片EL2140C的输出逻辑公式VOUT＝VIN-VINB，因此垂直同步信号的差分输出端与输入端就正负相反了。也就是说，当垂直同步信号输入为+1V时，它的差分端正极输出为-1V。
在显示设备侧的接收端，关键任务就是RED信号和垂直同步信号的分离。
在这个设计方案中，我们用EL2142C芯片作为差分信号的还原电路，参照图10，考虑到后面信号分离时要减去一个电压常量，在VREF引脚上通过分压电阻R5、R6加了一个0.3V的电平。EL2142C的输出逻辑公式为VOUT＝((R2+R1)/R1)*(VIN-VINB+VREF)在这里使R2＝R1，又因为当RED信号出现时，垂直同步信号为0，所以输出差分信号里面的RED信号就为2*(原有RED信号+VREF)，即2*RED信号+0.6V；而当垂直同步信号出现时，RED信号相应为0，所以垂直同步信号则是2*(-原垂直同步信号+VREF)，即为-2*(原垂直同步信号-0.3V)。经过这个电路的差分信号还原处理后，接收的差分信号就转变成RED信号和垂直同步信号的混合信号形式。
如图11所示为RED信号分离电路，把图10还原后的混合信号从左侧经过分压电阻R23后发送到三极管Q1的基极，从图中可以看出，当输入为负的时候[为垂直同步信号负脉冲-2*(原垂直同步信号-0.3V)]，三极管Q1不导通，b点电平为0，c点输出电平也为0。当输入为正时(为视频模拟信号2*RED信号+0.6V)，因为在RED信号上有一个0.6V的基波，所以三极管Q1是导通的。三极管的基极和集电极之间有一个0.6V左右的固定压降，因此b点的电压为(2*RED信号+0.6V)-0.6V＝2*RED信号，又因为使分压电阻R24＝R26，那么c点电压就为2*RED信号/2＝RED信号。这样，RED信号就从混合信号中分离出来了。
如图12所示为对垂直同步信号分离并整形还原的电路，要把同步信号分离出来，也就是要把混合信号中的负信号分离出来，然后再根据输出的高低电平将其整形还原为0V和5V的数字信号。混合信号从R37的左端输入，当混合信号为正时，也就是里面的垂直同步信号为“0”，三极管Q4不导通，则a点电平为负，Q5将导通，那么，b点电压为低(逻辑0)，经过74F08整形还原后，3引脚输出为逻辑“0”，即还原成0V的数字信号；当混合信号为负时，也就是里面的垂直同步信号为“1”，Q4将导通，a点的电平为0，Q5不会导通，b点的电压为高电平(逻辑1)，经过74F08整形后，输出为逻辑1，即还原成5V的数字信号。
经过上述处理便将垂直同步信号也从混合信号中分离出来，并整形还原成原来的数字信号形式。当所有视频信号都已经还原，可以直接通过视频图象阵列VGA(Video Graphic Array)接口与显示设备相连进行显示了。
对于另外的两个组合GREEN信号和BLUE信号+水平同步信号的分别处理过程同上述的RED信号+垂直同步信号的处理过程，当处理GREEN信号时，因为该信号中没有同步数字信号，所以把所有处理电路中相应处理同步数字信号的端子进行接地，使之只进行处理GREEN信号。
上述情况都是指发送端的装置和接收端的装置分别置于主机和显示设备的外部，视具体情况，也可将发送端的装置和接收端的装置分别置于主机和显示设备的内部。
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来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于视频信号的传输处理方法，所述视频信号中包括视频模拟信号和同步数字信号，其特征在于，在发送端包括步骤(S1)对同步数字信号进行分压处理；(S2)将视频模拟信号同分压处理后的同步数字信号进行叠加差分处理后发送；在接收端包括步骤(T1)对接收的视频信号进行差分信号还原处理；(T2)对还原处理后的视频信号进行分离视频模拟信号的处理；和对还原处理后的视频信号进行分离同步数字信号的处理。
2.根据权利要求1所述的传输处理方法，其特征在于，在所述步骤(S2)之前还进一步包括对视频模拟信号进行下拉匹配处理的步骤。
3.根据权利要求2所述的传输处理方法，其特征在于，在所述步骤(S1)之前还进一步包括步骤对同步数字信号进行上拉匹配处理；对上拉匹配处理后的同步数字信号进行整形处理。
4.根据权利要求3所述的传输处理方法，其特征在于在所述步骤(T2)中还包括对分离出的同步数字信号进行整形还原处理的步骤。
5.一种用于视频信号的传输处理装置，其特征在于，包括用于对同步数字信号进行分压处理的分压电路；用于将视频模拟信号同分压处理后的同步数字信号进行叠加差分处理后发送的叠加差分电路；和用于对接收的视频信号进行差分信号还原处理的差分信号还原电路；用于对还原处理后的视频信号进行分离视频模拟信号处理的视频模拟信号分离电路；用于对还原处理后的视频信号进行分离同步数字信号处理的同步数字信号分离电路。
6.根据权利要求5所述的传输处理装置，其特征在于，所述装置还进一步包括用于对视频模拟信号进行下拉匹配处理的下拉匹配电路。
7.根据权利要求6所述的传输处理装置，其特征在于，所述装置还进一步包括用于对同步数字信号进行上拉匹配处理的上拉匹配电路；用于对上拉匹配处理后的同步数字信号进行整形处理的整形电路。
8.根据权利要求7所述的接收处理装置，其特征在于，所述装置还进一步包括用于对分离出的同步数字信号进行整形还原处理的整形还原电路。
全文摘要
本发明公开了一种用于视频信号的传输处理方法及装置，接收端通过对同步数字信号进行分压处理；将视频模拟信号同分压处理后的同步数字信号进行叠加差分处理后发送；接收端通过对接收的视频信号进行差分信号还原处理；并对还原处理后的视频信号进行分离视频模拟信号的处理和分离同步数字信号的处理，从而完成视频信号的传输。采用本方案能够使主机和显示设备之间实现视频信号的远距离传输，同时保证视频信号的不失真。
文档编号G06F13/00GK1617114SQ20031011361
公开日2005年5月18日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者何彦, 安岩 申请人:联想(北京)有限公司