一种基于fpga的视频信号延时切换系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型专利公开了一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，本系统为两套可以并行工作的视频处理系统，可以独立完成对四路SDI视频的同步编码信息的辨别和有效视频数据的提取。通过FPGA将经过转换的并行视频数据进行检测和处理，提取的有效数据送入视频信号缓冲器中，为输出视频做好有效数据的准备。输出环节是采用的串行编码器，实现视频数据的串行编码工作。为了提供友好的用户接口，本系统还搭载了外部输入和输出模块，可以通过外部按键输入来控制系统的工作，也可以通过串行接口与PC机互联，实现远程控制。
【专利说明】-种基于FPGA的视频信号延时切换系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虚拟演播室系统中基于FPGA的视频信号码元级延时切换技术，具体 涉及在将视频切换技术和视频延时技术集于一个设备中，并在此设备中采用了基于FPGA 的电路设计以及码元级的同步延时，以对前景进行机位场逆程切换和延时的一种技术。
【背景技术】
[0002] 视频切换器和视频延时器是广播电视领域制作电视节目中的两个关键设备，也 是虚拟演播室系统中最常用的设备。视频切换器的作用是对系统传输的图像信号进行切 换、重复、加工和复制。它可以对多路视频信号进行自动或手动控制，使一个监视器能监视 多台摄像机信号。多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视 器占地大，价格贵，如果不要求时刻监控，就可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出 信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接色键器或者监视器，切换器的输入端分为2、 4、6、8、12、16路，输出端分为单路和双路。视频切换器是组成控制中心中主控制台上的一个 关键设备，是选择视频图像信号的设备。简单地说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选 择其中一路视频信号输出。
[0003] 在多路摄像机组成的电视监控系统中，一般没必要用同摄像机数量一样的监视器 一一对应显示各路摄像机的图像信号。如果那样，则成本高，操作不方便，容易造成混乱，所 以一般都是按一定的比例用一台监视器轮流切换显示几台摄像机的图像信号。视频切换器 目前多采用由集成电路做成的模拟开关。这种形式切换控制方便，便于组成矩阵切换形式。 切换的控制信号可采用编码方式。而且目前市场上视频切换功能和视频延时功能大部分都 是分开实现，这样既不方便用户操作，更使产品性价比低，不利于市场竞争。 实用新型内容
[0004] 为解决上述现有技术缺陷，本实用新型的目的在于提供基于FPGA的视频信号码 元级的帧同步调节的切换延时系统，使虚拟演播室系统中前景与背景达到实时同步的效 果，此系统可以支持两套虚拟现实环境的生成以及四个机位的切换，所以采用了双FPGA的 硬件架构，以完成系统的要求。信号分别通过视频信号均衡器和数字串行视频信号解码器 送入两片FPGA逻辑处理单元进行缓冲和处理，包括对视频信号同步编码信息的解析及有 效视频数据的提取，然后再送入视频信号缓冲器进行缓冲。通过FPGA重新产生同步信息数 据，以SDI信号的编码格式将视频数据送入编码器。
[0005] 具体为，一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，用于虚拟演播室中视频切换和 视频延时处理，其中，基于FPGA的视频信号延时切换系统包括：
[0006] -组FPGA逻辑处理单元，用于虚拟演播室中输入的SDI视频信号基于以帧为节点 的码元级延时切换处理，所述FPGA逻辑处理单元之间用并行数据总线和控制信号线相连；
[0007] -组视频信号缓冲器，用于输入的SDI视频信号以帧为节点的码元级同步延时调 整，所述各个视频信号缓冲器分别与一个FPGA逻辑处理单元相连，及
[0008] 信号输入单元和信号输出单元，所述信号输入单元和信号输出单元分别与FPGA 逻辑处理单元相连。
[0009] 优选的，所述信号输入单元为一组，均由常规视频信号均衡器和数字串行视频信 号解码器组成，所述视频信号均衡器与数字串行视频信号解码器相连，所述视频信号均衡 器连接于所述FPGA逻辑处理单元。
[0010] 优选的，所述信号输出单元为一组，均为编码器。
[0011] 优选的，所述一 FPGA逻辑处理单元设置有外部控制组件和外部通信接口，另一 FPGA逻辑处理单元设置有MCU单元和显示单元。
[0012] 本实用新型的有益效果是：
[0013] 1.基于以帧为节点的码元级延时调整，确保SDI视频信号得到高精度同步校正；
[0014] 2.采用双缓冲，可同时实现两路视频信号以帧为节点的码元级同步延时调整；
[0015] 3.在视频信号精确延时切换方面，采用了双FPGA设计，提高了视频信号的处理能 力和处理速度，确保了以帧为节点的高精度延时切换技术的实现；
[0016] 4.本系统还搭载了外部输入和输出模块，可以通过外部按键输入来控制系统的工 作，也可以通过串行接口与PC机互联，实现远程控制。同时系统搭载了显示单元，用于显示 系统的工作状态及配置参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型原理框图。
【具体实施方式】
[0018] 如图1所示，一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，用于虚拟演播室中视频切 换和视频延时处理，其中，基于FPGA的视频信号延时切换系统包括：
[0019] FPGA逻辑处理单元3和FPGA逻辑处理单元4以及设置在FPGA逻辑处理单元3和 FPGA逻辑处理单元4上的信号输入单元1和信号输出单元2,其特征在于，所述FPGA逻辑 处理单元3设置有视频信号缓冲器5、外部控制组件模块6和外部通信接口 7,所述FPGA逻 辑处理单元4设置有视频信号缓冲器8、MCU单元9和显示单元10 ;所述FPGA逻辑处理单 元3和FPGA逻辑处理单元4通过并行数据总线和控制信号线相连；所述视频信号缓冲器5、 外部控制组件模块6和外部通信接口 7分别与FPGA逻辑处理单元4相连，所述视频信号缓 冲器8、MCU单元9和显示单元10分别与FPGA逻辑处理单元4相连。
[0020] 所述信号输入单元1均由一组常规视频信号均衡器和一组常规数字串行视频信 号解码器组成，所述视频信号均衡器与数字串行视频信号解码器相连。
[0021] 所述信号输出单元2均为A0KU编码器。
[0022] 结合图2和图3,具体实施时，信号分别通过视频信号均衡器和数字串行视频信号 解码器送入两片FPGA逻辑处理单元进行缓冲和处理，包括对视频信号同步编码信息的解 析及有效视频数据的提取，然后再送入视频信号缓冲器进行缓冲。通过FPGA重新产生同步 信息数据，以SDI信号的编码格式将视频数据送入编码器。
[0023] 经过视频信号均衡器和数字串行视频信号解码器转化成的并行数据SDI存储，当 调用至前景切换时。一旦同步切换模块接到前景切换命令，则将对应的视频数据进行输出。
[0024] 在执行切换命令前，每一路视频数据都已经经过帧头的检测，开始检测当前视频 输出是否为逆场状态，如不是逆场状态则继续检测，如是则将视频缓冲区有前一路切换到 另外一路，实现前景的切换。
【权利要求】
1. 一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，包括：FPGA逻辑处理单元（3)和FPGA逻 辑处理单元（4)以及分别设置在FPGA逻辑处理单元（3)和FPGA逻辑处理单元（4)上的信 号输入单元（1)和信号输出单元（2)，其特征在于，所述FPGA逻辑处理单元（3)设置有视频 信号缓冲器（5)、外部控制组件模块（6)和外部通信接口（7)，所述FPGA逻辑处理单元（4) 设置有视频信号缓冲器（8)、MCU单元（9)和显示单元（10);所述FPGA逻辑处理单元（3)和 FPGA逻辑处理单元（4)通过并行数据总线和控制信号线相连；所述视频信号缓冲器（5)、外 部控制组件模块（6)和外部通信接口（7)分别与FPGA逻辑处理单元（3)相连，所述视频信 号缓冲器（8)、MCU单元（9)和显示单元（10)分别与FPGA逻辑处理单元（4)相连。
2. 根据权利要求述1所述的一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，其特征在于，所 述信号输入单元（1)均由一组常规视频信号均衡器和一组常规数字串行视频信号解码器 组成，所述视频信号均衡器与数字串行视频信号解码器相连。
3. 根据权利要求述1所述的一种基于FPGA的视频信号延时切换系统，其特征在于，所 述信号输出单元（2)均为AOKU编码器。
【文档编号】H04N5/04GK203912065SQ201420312452
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】黄民主, 邵刚, 刘宏, 张银锋, 陈艳, 李文刚 申请人:西安宏源视讯设备有限责任公司