专利名称：一体式视频信号交换装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种能实现视频信号交换的装置和方法。
背景技术：
现今，综合视频的应用越来越广泛，使用者对该类设备的功能要求也越来越高，但是该类电子设备只能采用单一功能的应用设备(如VGA/TV/DVD/VCD/多画面电视等)，或只能实现单一功能的视频转换，不易于对电子设备进行综合性功能扩展。
由于功能单一，从而导致1)多画面电视技术早已成熟却无法大批量生产；2)电视墙及多画面监控器价格高昂而无法广泛应用；3)电视机之CRT与电视机之CRT无法有机地融合；4)液晶电视及等离子电视与无法采用模拟电视的成熟技术、产品；5)数字高清晰度电视只能由专用的昂贵设备制作节目；6)多次使用各单一功能转换器形成并增大“转换叠代误差”，导致画面质素下降，这些都使该类设备在综合应用方面代价高昂，并且由于不能实现功能扩展及综合利用，所以只能侧重于制作单一产品，进而造成系统资源、物资资源的极大浪费。
发明内容本发明的目的在于提供一种能实现各种现有视频信号格式之间相互交换的视频信号转换装置及方法。
本发明的目的是这样实现的该一体式视频信号交换装置包括视频输入端口、视频输出端口及视频转换单元组，视频输入端口具有M个，视频输出端口具有N个，M、N均为自然数且其中至少之一大于等于2，视频转换单元组包括M*N个视频信号转换单元，使输入、输出视频信号分别连接视频输入、输出端口后，切换至相应的视频转换单元，该视频转换单元将输入视频信号的数据格式转换为输出视频信号可识别的视频信号格式。
所述的输入、输出视频信号为模拟或数字视频信号。
所述的视频输入端口和视频输出端口均选自数字视频信号端口和模拟视频信号端口中的一种或两种。
所述的数字视频信号输入端口选自VCD、DVD、SVCD、MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi视频信号端口及符合视频通讯标准的数字视频信号端口，模拟视频信号输入端口选自video视频信号端口、S-video视频信号端口和RGB视频信号端口。
所述的数字视频信号输出端口选自VCD、DVD、SVCD、MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi数字视频信号端口，及符合视频通讯标准的数字视频信号端口、数字电视显示驱动端口、计算机用CRT显示驱动端口及计算机用LCD显示驱动端口；模拟视频信号输出端口选自video视频信号端口、S-video视频信号端口及RGB视频信号端口。
所述的视频转换单元组的视频信号转换单元选自模拟-模拟视频信号转换单元、模拟-数字视频信号转换单元、数字-模拟视频信号转换单元及数字-数字视频信号转换单元。
所述的模拟一数字视频信号转换单元包括AD/DA转换单元及与其连接的视频数据整型缓存单元，AD/DA转换单元对自视频输入端口输入的视频信号进行AD或DA转换，视频数据整型缓存单元包括视频输入整型缓存单元和视频输出整型缓存单元，其分别对转换前、后的数字视频信号整型和缓存。
所述的模拟一数字视频信号转换单元还包括与AD/DA转换单元连接的RGB视频信号单元、复合视频编解码单元，RGB视频信号单元实现确定内外同步方式、同步速度、时钟、AD/DA转换精度及完成RGB信号的输入输出，复合视频编解码单元将自视频输入端口输入的视频信号解码并分离出R、G、B视频信号，该R、G、B信号输入到AD转换单元，同时可将DA转换后的R、G、B视频信号编码为VIDEO或S-VIDEO视频信号。
所述的视频信号整型缓存单元连接中央处理单元，中央处理单元同时可连接外部数字视频信号。
一种一体式视频信号交换的方法，包括如下步骤1)识别输入视频信号和输出视频信号的视频信号格式；2)根据输入、输出视频信号的信号格式切换至对应的视频信号转换单元；3)视频信号转换单元将输入视频信号的信号各式转换为输出视频信号可识别的信号格式。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1)本装置可以在一片IC或一套设备内实现各种不同视频信号格式之间的相互转换，从而可以实现在一种视频设备上播放、处理各种视频信号，实现视频信号的功能扩展和综合运用，降低了生产成本；2)通过单画面-多画面视频信号转换单元的设置，可以在普通的视频信号上制作多画面的电视节目，增强了电视功能，降低了制作成本。3)充分利用成熟的模拟电视生产技术，以最低代价、最简方式实现将普通模拟电视转换为数字液晶电视或数字等离子电视。
图1是本发明一体式视频信号交换装置的原理框图。
图2是本发明进行模拟和数字视频信号之间转换的原理框图。
图3是本发明进行数字和模拟视频信号之间转换的原理框图。
图4是本发明实现多画面电视的原理框图。
图5是本发明实现电视墙的原理框图。
图6是本发明一体式视频信号交换的方法的流程图。
具体实施方式本发明一体式视频信号交换装置是用以实现各种不同制式的视频信号之间的相互转换，其可应用于现有的各类模拟视频信号(如TV、电视墙、监控器、摄像机、视频编辑机等)及数字视频信号(如XGA、PDA、DVD、VCD、液晶电视及等离子电视等)。
请参阅图1，该一体式视频信号转换装置包括若干视频信号端口及视频转换单元组。视频信号端口包括视频输入端口及视频输出端口，该视频输入端口可供各种数字或模拟视频信号输入，视频输出端口可供各种数字或模拟视频信号输出，通过视频转换单元组将各种模拟、数字视频信号转换为所需的数字或模拟视频信号。在本实施方式中，视频输入端口具有M个，其中M为自然数，该视频输入端口选自模拟视频信号端口和数字视频信号端口中的一种或两种，其中模拟视频信号输入端口可以为video视频信号端口、S-video视频信号端口或RGB视频信号端口，并且该模拟视频输入信号端口也可兼容PAL、NTSC或SECAM标准，数字视频信号输入端口如VCD、DVD、SVCD、或MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi和视频通讯标准之数字视频信号端口。视频输出端口具有N个，其中N为自然数，且M、N中至少之一大于等于2，该视频输出端口选自模拟视频信号端口和数字视频信号端口中的一种或两种，模拟视频信号输出端口可以为video视频信号端口、S-video视频信号端口或RGB视频信号端口，并且该模拟视频输入信号端口可以兼容PAL、NTSC或SECAM标准，数字视频信号输出端口可以为VCD、DVD、SVCD、或MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi视频信号端口和符合视频通讯标准之数字视频信号端口，也可以为数字电视显示驱动端口(如液晶、等离子电视端口)、计算机用CRT显示驱动端口或计算机用LCD显示驱动端口等。上述通过该M个视频输入端口和N个视频输出端口，形成M*N个对应的输入、输出视频信号之间的转换路径。另外，通过专门设置的RGB视频信号端口，可保留模拟电视机的成熟技术，仅需将CRT显像管更换为LCD显示器就可将模拟电视机转换为液晶或等离子数字电视机。
视频转换单元组可实现M*N个视频信号转换，即对应于每一组输入视频信号和输出视频信号，都有一可进行该两种视频信号转换的视频信号转换单元与其对应。该视频转换单元组包括如下几类模拟-模拟视频信号转换单元、模拟-数字视频信号转换单元、数字-模拟视频信号转换单元及数字-数字视频信号转换单元，其分别用以实现两模拟视频信号之间、模拟与数字视频信号之间、两数字视频信号之间的相互转换。本装置还包括中央处理单元，该中央处理单元用以实现对视频信号的数据处理及对视频转换单元组的工作状态控制。该一体式视频信号转换装置工作时，输入视频信号和输出视频信号分别接在对应的视频输入、输出端口，中央处理单元对输入、输出视频信号进行识别和确认，判断出所连接的输入、输出视频信号的视频信号格式，然后选择相应的视频信号转换单元并控制其工作状态，通过该视频信号转换单元实现相应视频信号格式之间的相互转换。在本实施方式中，对于不同的输入、输出视频信号，可以采用相同的视频信号转换单元，不同的视频信号转换单元也可以采用相同的功能元件。
另外，本装置还包括与中央处理单元连接的数字视频输入(data in)整型缓存单元及数字视频输出(data out)数据整型缓存单元，RGB视频信号完成数模(即AD)转换后的视频信号进入数字视频输出(data out)整型缓存单元，需要完成模数(DA)转换的视频信号先进入数字视频输入(data in)整型缓存单元，经模数(DA)转换后的视频信号则输入到复合视频编解码器或直接输出R、G、B视频信号。
video、S-video等模拟视频进行模拟和数字视频信号之间转换时的转换单元包括复合视频编解码器、RGB视频信号单元、AD/DA转换单元及视频数据整型缓存单元，复合视频编解码单元用以对视频信号进行编码和解码，RGB视频信号单元用以实现确定内外同步方式、同步速度、时钟、AD/DA转换精度及RGB信号的输入输出，AD/DA转换单元用以实现模拟和数字视频信号之间的转换，视频数据整型缓存单元包括视频输入整型缓存单元和视频输出整型缓存单元，其用以对转换前、后的数字视频信号进行整型和缓存，对于模拟-数字视频信号转换单元，则为AD转换单元，该AD转换单元接收R、G、B模拟信号并对其进行模拟-数字转换。对于数字-模拟视频信号转换单元，则为DA转换单元，DA转换后的R、G、B视频信号送至RGB视频信号单元。
该RGB视频信号单元可输入电视机、计算机的RGB信号；或复合视频编解码器解码后以及DA转换后的RGB信号，也可直接送入AD转换单元、复合视频编解码器或转换成电视机、计算机所需制式RGB信号输出。
对于数字视频信号之间的转换，则输入数据信号经过中央处理单元及数据输入、输出整型缓存接口，由中央处理单元直接完成数字视频信号之间的转换，而不须经过复合视频编解码单元，在该情况下，中央处理单元即为所述的视频信号转换单元。
RGB视频信号单元可直接连接AD或DA转换单元和复合视频编解码器，其也可不经过AD或DA转换单元和复合视频编解码器而直接输出TV之RGB信号或转换成XGA信号输出。
模拟-模拟视频信号转换单元由复合视频编解码单元和RGB视频信号单元完成模拟信号部分的编码、解码及输入、输出。
对于单画面和多画面视频信号之间的转换，其也通过视频信号转换单元实现，该视频信号转换单元包括复合视频编解码单元、RGB视频信号单元、AD/DA转换单元及视频数据整型缓存单元，由中央处理单元完成画面的控制、编辑、合成。RGB视频信号单元用以实现确定内外同步方式、同步速度、时钟、AD/DA转换精度及RGB信号的输入输出及制式转换，AD/DA转换单元用以供视频信号之间的模数和数模转换，视频输入整型缓存单元和视频输出整型缓存单元供转换前后的数字视频信号及进行缓存和整型，复合视频编解码单元用以完成对视频信号的解码、编码。
本发明一体式视频信号转换装置的具体转换过程如下1)请参阅图1及图2，当输入视频信号为模拟视频信号，如摄像机、电视机等模拟视频信号，而输出视频信号为数字视频信号，如计算机或液晶显示屏时，由视频输入端口输入的视频信号先经过复合视频编解码器，解码后分离出R、G、B信号送入RGB视频信号单元，RGB视频信号也可直接输入至RGB视频信号单元而不需经过复合视频编解码器，该R、G、B信号经RGB视频信号单元、AD转换单元转换后送入视频输出整型缓存单元，并由该视频输出整型缓存单元经data out接口输出至中央处理单元，同时配合内、外部时钟及控制电路实施数字视频信号的实时数字化转换，其中内部时钟工作模式时，模数转换电路(AD)信号根据内部时钟同步信号完成转换；外部时钟工作模式时，AD转换电路根据外部输入时钟同步信号完成转换，从而实现各类模拟视频-数字视频的转换。
2)请参阅图1及图3，当输入视频信号为数字视频信号，如计算机、PDA、CPU、DSP等数字视频信号时，而输出视频信号为模拟视频信号，如电视机时，中央处理器单元将数字视频信号经视频输入数据(data in)接口将信号存入视频数据整型缓存单元，配合内、外部时钟及控制电路实施数字视频信号的实时模拟化转换，其中内部时钟工作模式时，数模转换电路(DA)信号根据内部时钟同步信号完成转换；外部时钟工作模式时，DA转换电路根据外部输入时钟同步信号完成转换，同时DA转换单元内置有整型、预处理电路，可将数模(DA)转换后的模拟视频信号调整到正常范围。
3)当输入、输出视频信号均为模拟视频信号，如输入、输出视频信号均为PAL/NTSC/SECAM/S-video/RGB等模拟显示制式的视频信号时，复合视频编解码器分离出输入视频信号的RGB信号送入RGB视频信号单元，RGB视频信号单元也可接受直接输入之RGB信号，再经AD转换单元AD转换至后送中央处理单元，中央处理单元将信号根据要转换之制式完成处理后，经DA转换单元DA转换后再送至复合视频编解码器，复合视频编解码器可将RGB视频信号单元输出之视频信号根据各不同制式的信号标准复合编码为相应标准的视频信号制式，实现不同制式之间模拟视频信号的转换。例如，如PAL制信号扫描频率每秒25帧，NTSC制信号扫描频率每秒30帧，经过复合视频编解码器(解码)、RGB视频信号单元、AD转换单元、中央处理单元、DA转换单元、RGB视频信号单元、复合视频编解码器(编码)，实现不同制式的相互转换，该具体的转换原理和结构为现有技术，在此不再赘述。当然，RGB视频信号单元也可直接将RGB视频信号直接转换和输出为相应制式的TV之RGB信号或计算机XGA信号之RGB信号。
4)当输入、输出视频信号均为数字视频信号时，如输入视频信号为16:9视频信号格式的视频信号，输出视频信号为4:3视频信号格式的视频信号，则根据相应视频增减缩放准则，中央处理单元将输入视频信号的显示内容送入输出视频信号相应映像的显示缓存区。当输入、输出视频信号如VCD、DVD、SVCD、或MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi和视频通讯标准等数字视频时，则根据各不同视频信号标准、协议可由中央处理单元直接完成转换后送入相应区域。
5)当输入视频信号为模拟TV之R、G、B信号，输出视频信号为液晶电视或等离子电视时，输入视频信号的R、G、B信号，经过AD转换单元转换后直接送入视频输出整型缓存单元，该整型缓存单元根据电视的画面行、场、扫描规律将相应的视频信号数据而直接驱动液晶屏或等离子电视等，从而实现以较低成本、较小改动实现将模拟电视转换为液晶或等离子等数字电视。
6)请参阅图4，当输入视频信号为单画面电视信号，输出为多画面之电视信号时，如输出视频信号为模拟视频信号，则将单画面视频信号的RGB信号经过AD转换单元转换后直接送入视频输出整型缓存单元，再通过视频输出数据整型缓存单元将视频信号送至中央处理单元，中央处理单元将各单画面数字视频信号根据编辑功能完成画面合成，经视频输入数据(datad in)存入整型缓存，经DA转换单元送至RGB输出电路或再经复合视频编解码器输出；当输出视频信号为数字视频信号(如液晶电视或等离子电视时)，整型缓存单元根据电视画面行、场、扫描规律将相应数据直接驱动该液晶电视和等离子电视显示屏。当然，输入视频信号也可以为数字视频信号。
7)请参阅图5，当输入视频信号为单画面视频信号，而输出视频信号为多画面的电视墙时，输入视频信号如果是模拟视频信号，经过复合编解码器、RGB视频信号单元、AD转换单元、整型缓存单元、视频输出(dataout)整型接口送至中央处理单元，中央处理单元将数字视频信号根据编辑功能命令分割画面，将分割后画面数据经电视墙各视频输入(data in)整型接口存入各整型缓存单元，(输入视频信号如果是数字视频信号，则直接由中央处理单元将分割后画面数据经电视墙各视频输入整型接口存入各整型缓存单元)，再经DA转转单元送至RGB视频信号单元输出或再经复合视频编解码器输出至各电视机或投影仪；当输出视频信号为多画面的数字电视墙时，中央处理单元将分割后画面数据经电视墙各视频输入整型接口存入整型缓存，再直接输出至各数字视频电视机或数字视频投影仪。
8)本发明也可将多路输入的视频信号经过相应视频转换单元转换后将多路视频信号合成为单画面信号输出，即将输入的多路视频信号，经过相应的视频转换单元转换；中央处理单元控制、编辑、合成后实现单画面显示多路视频的功能，如电视摄像监控器，将多路视频信号分别输出到单画面的模拟和数字视频设备。
请参阅图6，本发明一体式视频交换的方法包括如下步骤1)识别输入视频信号和输出视频信号的视频信号格式；2)根据输入、输出视频信号的信号格式切换至对应的视频信号转换单元；3)视频信号转换单元将输入视频信号的信号格式转换为输出视频信号可识别的信号格式。本方法的步骤3)也可用于将一路的视频信号输入经过转换后实现多路视频信号的输出，也可将多路的视频信号输入经过转换后实现单画面视频信号的输出。
权利要求
1.一种一体式视频信号交换装置，其特征在于它包括视频输入端口、视频输出端口及视频转换单元组，视频输入端口具有M个，视频输出端口具有N个，M、N均为自然数且其中至少之一大于等于2，视频转换单元组包括M*N个视频信号转换单元，使输入、输出视频信号分别连接视频输入、输出端口后，切换至相应的视频转换单元，该视频转换单元将输入视频信号的数据格式转换为输出视频信号可识别的视频信号格式。
2.如权利要求1所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的输入、输出视频信号为模拟或数字视频信号。
3.如权利要求1或2所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的视频输入端口和视频输出端口均选自数字视频信号端口和模拟视频信号端口中的一种或两种。
4.如权利要求3所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的数字视频信号输入端口选自VCD、DVD、SVCD、MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi视频信号端口及符合视频通讯标准的数字视频信号端口，模拟视频信号输入端口选自video视频信号端口、S-video视频信号端口和RGB视频信号端口。
5.如权利要求3所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的数字视频信号输出端口选自VCD、DVD、SVCD、MPG1、MPG2、MPEG4、JPG、CIF、GIF、Avi数字视频信号端口，及符合视频通讯标准的数字视频信号端口、数字电视显示驱动端口、计算机用CRT显示驱动端口及计算机用LCD显示驱动端口；模拟视频信号输出端口选自video视频信号端口、S-video视频信号端口及RGB视频信号端口。
6.如权利要求1或2所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的视频转换单元组的视频信号转换单元选自模拟—模拟视频信号转换单元、模拟—数字视频信号转换单元、数字—模拟视频信号转换单元及数字—数字视频信号转换单元。
7.如权利要求6所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的模拟—数字视频信号转换单元包括AD/DA转换单元及与其连接的视频数据整型缓存单元，AD/DA转换单元对自视频输入端口输入的视频信号进行AD或DA转换，视频数据整型缓存单元包括视频输入整型缓存单元和视频输出整型缓存单元，其分别对转换前、后的数字视频信号整型和缓存。
8.如权利要求7所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的模拟—数字视频信号转换单元还包括与AD/DA转换单元连接的RGB视频信号单元、复合视频编解码单元，RGB视频信号单元实现确定内外同步方式、同步速度、时钟、AD/DA转换精度及完成RGB信号的输入输出，复合视频编解码单元将自视频输入端口输入的视频信号解码并分离出R、G、B视频信号，该R、G、B信号输入到AD转换单元，同时可将DA转换后的R、G、B视频信号编码为VIDEO或S-VIDEO视频信号。
9.如权利要求7或8所述的一体式视频信号交换装置，其特征在于所述的视频信号整型缓存单元连接中央处理单元，中央处理单元同时可连接外部数字视频信号。
10.一种一体式视频信号交换的方法，其特征在于包括如下步骤1)识别输入视频信号和输出视频信号的视频信号格式；2)根据输入、输出视频信号的信号格式切换至对应的视频信号转换单元；3)视频信号转换单元将输入视频信号的信号各式转换为输出视频信号可识别的信号格式。
全文摘要
本发明一体式视频信号交换装置包括视频输入端口、视频输出端口及视频转换单元组，视频输入端口具有M个，视频输出端口具有N个，M、N均为自然数且其中至少之一大于等于2，视频转换单元组可实现M*N个视频信号转换，使输入、输出视频信号分别连接视频输入、输出端口后，切换至相应的视频转换单元，该视频转换单元将输入视频信号的数据格式转换为输出视频信号可识别的视频数据格式。本装置可以实现不同视频信号格式之间的相互转换，从而可以实现编辑、处理各类视频信号及将合成信号输出到各种视频设备上，实现了视频信号的功能扩展和综合运用，降低了生产成本。
文档编号H04N5/14GK1816102SQ20051002036
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月4日 优先权日2005年2月4日
发明者薛萍, 刘玉贞, 董涛, 尤肖虎, 丁睿, 董雪, 刘冬华, 李健, 王晗 申请人:董涛, 薛萍