一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于：包括编解码器、均衡器、视频图像处理器、视频分割器，视频图像处理器与视频分割器和SDRAM连接，视频分割器通过视频补偿处理器与视频拼接器连接，视频拼接器通过3D图像处理器与显示屏连接，3D图像处理器还通过DVI编解码器、DVI均衡器与记录仪连接；视频分割器将输入到视频图像处理器的视频信号分割成两路二维图像，输入到视频补偿处理器进行补偿，并将补偿后的图像信号通过视频拼接器进行拼接，将拼接后的图像输入到3D图像处理器进行处理在显示屏上显示。本实用新型具有成本低廉、实现容易、可靠性高、灵活性强、稳定性好，且兼容性好等优点。
【专利说明】一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及视频图像信号处理【技术领域】，尤其是涉及一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统。
【背景技术】
[0002]目前平面显示技术日益成熟，在轻薄度、屏幕大小、亮度、对比度以及响应速度等发明取得了非常大的成果，人们在欣赏到绚丽多彩的平面画面之后，越来越不满足平面显示的限制。
[0003]随着视频图像技术的快速发展，用户要求高质量视频图像的要求也越来越强烈，由于3D视频图像技术具有立体感强、视觉效果好以及图像质量高等优点，目前已经成为发展的方向。而现在的3D显示技术主要分为两类:一类是采用双眼视差法；另一类是多视点技术法。采用这两种方式的3D显示装置具有成本高、稳定性和可靠性差、不能兼容目前平面显示技术的缺点。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，该系统利用FPGA设计结构化状态机实现对SDRAM的控制，完成了对数据的缓存设计，实现了对DVI视频冗余信号的解码、编码、实时处理以及输出显示。该系统电路设计简洁，具有速度快、可靠性高、灵活性强、实用性强和功能可扩展等优点。并且，由于信号通道增加冗余设计，因而加强了系统显示的稳定性和可靠性，解决了目前3D显示技术中存在的成本高、无法兼容平面显示技术的缺点。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:包括第一 DVI均衡器、第一 DVI编解码器、第二 DVI均衡器、第二DVI编解码器、SDRAM、视频图像处理器、视频分割器、视频补偿处理器、视频拼接器和3D图像处理器，所述视频图像处理器与视频分割器和SDRAM连接，视频分割器通过视频补偿处理器与视频拼接器连接，视频拼接器通过3D图像处理器与显示屏连接，所述3D图像处理器还通过第二 DVI编解码器与第二 DVI均衡器连接，所述第二 DVI均衡器输出端连接记录仪；所述视频分割器将输入到视频图像处理器的视频信号分割成两路二维图像，输入到视频补偿处理器进行补偿，并将补偿后的图像信号通过视频拼接器进行拼接，将拼接后的图像输入到3D图像处理器进行处理在显示屏上显示。
[0006]进一步地，该系统还包括有音视频数据编码器、音频处理器和扬声器，所述视频图像处理器与音视频数据编码器连接，音视频数据编码器通过音频处理器与扬声器连接。
[0007]进一步地，所述视频图像处理器为Altera公司生产的FPGA芯片EP2S30F1020I4
O
[0008]进一步地，所述第一 DVI编解码气和第二 DVI编解码器为TI公司生产的芯片TFP401、TFP410。
[0009]进一步地，所述第一 DVI均衡器与第二 DVI均衡器选用TI公司生产的均衡器DS16EV5110。
[0010]进一步地，所述SDRAM选用MICRO公司生产的容量为128M的MT48LC4M32B2TG-6器件。
[0011]进一步地，所述第一 DVI均衡器输入多路DVI视频信号。
[0012]与现有技术相比，本实用新型有一下优点:
[0013]1、本实用新型的视频处理系统利用FPGA设计结构化状态机实现对SDRAM的控制，完成了对数据的缓存设计，实现了对DVI视频冗余信号的解码、编码、实时处理以及输出显示。该系统电路设计简洁，具有速度快、可靠性高、灵活性强、实用性强和功能可扩展等优点。
[0014]2、同时，由于本视频处理系统信号通道增加冗余设计，因而加强了系统显示的稳定性和可靠性，解决了目前3D显示技术中存在的成本高、无法兼容平面显示技术的缺点。
[0015]3、本实用新型通过将普通的视频信号输入进行分割形成两路二维图像信号，然后通过对这两路视频图像进行视频补偿处理和拼接处理，使之形成叠加在一起的效果，然后再通过3D图像处理器处理相成3D视频图像输出。与现有技术相比，本实用新型具有成本低廉、实现容易，且兼容性好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1本实用新型的系统原理框图；
[0017]图2本实用新型的主控制器FPGA内部结构图；
[0018]图3本实用新型的为编解码芯片混合信号的供电参考电路图；
[0019]图4本实用新型的SDRAM操作前与操作后图形效果对比图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的【具体实施方式】:
[0021]如图1所示，一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:包括第一DVI均衡器、第一 DVI编解码器、第二 DVI均衡器、第二 DVI编解码器、SDRAM、视频图像处理器、视频分割器、视频补偿处理器、视频拼接器和3D图像处理器，所述视频图像处理器与视频分割器和SDRAM连接，视频分割器通过视频补偿处理器与视频拼接器连接，视频拼接器通过3D图像处理器与显示屏连接，所述3D图像处理器还通过第二 DVI编解码器与第二DVI均衡器连接，所述第二 DVI均衡器输出端连接记录仪；所述视频分割器将输入到视频图像处理器的视频信号分割成两路二维图像，输入到视频补偿处理器进行补偿，并将补偿后的图像信号通过视频拼接器进行拼接，将拼接后的图像输入到3D图像处理器进行处理在显示屏上显示。
[0022]本实施例中，该系统还包括有音视频数据编码器、音频处理器和扬声器，所述视频图像处理器与音视频数据编码器连接，音视频数据编码器通过音频处理器与扬声器连接。
[0023]本实施例中，所述视频图像处理器选择Altera公司生产的FPGA芯片EP2S30F1020I4为主控芯片。配置芯片选用EPCS16SI16N，利用FPGA内部丰富的逻辑资源和强大的IP核，配以相应的外部电路，构建出一个灵活、简洁、可靠的机载视频图形处理系统的嵌入式硬件模块。
[0024]如图2所示，所述主控制器FPGA包括SDRAM兵乓操作模块与控制模块和与SDRAM兵乓操作模块与控制模块连接的SDRAM，所述SDRAM兵乓操作模块与控制模块的输入端与数据选择模块输出端、输出信号时序生成模块连接，所述SDRAM兵乓操作模块与控制模块的输出端与信号输出模块相连，所述数据选择模块输入端与信号输入模块相连，所述信号输入模块相应与DVI解码器连接，所述信号输出模块与DVI编码器连接。
[0025]其中，多路信号输入模块主要功能是接收外部输入的视频信号，增强输入信号的驱动能力，为信号的后续处理做准备。
[0026]数据选择模块根据需要选择一路当前DVI视频信号进行输出。
[0027]由于SDRAM乒乓操作具有节省缓冲区空间、流水线式算法以及低速模块处理高速数据流的特点。因此，本设计采用乒乓操作SDRAM。SDRAM作为整个图像处理系统的缓存，起着至关重要的作用。它将外部输入的图像按帧存入SDRAM中，然后按帧将图像数据送到外部继续处理。FPGA的控制逻辑所需要完成的功能有:接收来自外部的图像数据，并进行缓冲和数据重组，产生符合SDRAM控制器位宽的数据信号；产生对SDRAM的读、写命令和地址，并将它们寄存在FIFO中，随时供SDRAM控制器提取。因此，系统需要一个地址产生逻辑；对SDRAM进行直接控制，将用户产生的地址命令进行解析，产生读/写、刷新等一系列操作，对SDRAM发出的各种命令要符合特定的时序要求。在上电的时候还必须完成对SDRAM的初始化工作；建立用户与SDRAM的数据通道，在SDRAM和用户接口之间传递需要写入或者读出的数据，并且调整对应读/写操作的DQS信号时序，使其满足SDRAM的要求；缓存从SDRAM中读出的数据，由于直接读出的速度非常高，直接处理会对后端产生很大的压力。因此，需要进行缓存之后才送到后续处理。
[0028]输出信号时序生成模块主要功能是对SDRAM进行操作，生成需要的视频时序信号以及生成驱动液晶屏的视频信号。
[0029]本实施例中，所述第一 DVI编解码器和第二 DVI编解码器为TI公司生产的芯片TFP401、TFP410，具有功耗低、体积小、外围电路简单等特点。该器件控制引脚直接连接至FPGA，可以很好控制这些器件的工作状态，以便减小功耗。并且，整个FPGA内部逻辑控制简单、可靠。
[0030]本实施例中，所述第一 DVI均衡器与第二 DVI均衡器选用TI公司生产的均衡器DS16EV5110，该器件同样具有功耗低、体积小、外围电路简单等特点。
[0031]如图3所示，其为编解码芯片混合信号的供电参考电路。在硬件电路设计中，还需要考虑高频特性对信号的影响。整个系统显示的分辨率为I 600X1 200060 Hz，信号位为真彩色24 b，采用奇偶方式，参考时钟162 MHz，DVI编码时钟为10X162 MHz=L 62 GHz,其编码码元理论宽度仅为t = I 1.62 Hz=0.62 ns，则码元的最大变化时间应在0.62 4 =
0.16 ns之内。考虑数据传输的可靠性和稳定性,米用双像素传输,可以大大降低信号米样频率。此外，还要考虑到PCB布局地线的完整性和供电去耦特性。
[0032]本实施例中，所述SDRAM选用MICRO公司生产的容量为128M的MT48LC4M32B2TG-6器件。整个系统显示的分辨率为1600X1200060 Hz，信号位为真彩色24b，则一帧图像所需需要存储的容量C = I 600X1 200X24=46080000 b ^ 47Mb;考虑到SDRAM乒乓操作和容量等问题，选用MICRO公司生产的容量为128M的MT48LC4M32B2TG-6器件，速度等级6，时钟频率达到166 MHz.该器件具有32根数据线和12根地址线，还有一些控制线。通过在FPGA内部搭建逻辑控制单元，可以很好的控制SDRAM视频信号的翻转等操作。
[0033]为了满足前后端数据流匹配，并实时发送，这里采用了 SDRAM读写交替进行的读写方式。写入和读出操作的发起是由行激活命令开始的，命令为10011，发起的同时sdram_addr送入列地址，发起写入读出命令时送入行地址。写入命令与数据同步，读出命令在发出后潜伏期时间后送出数据到端口，sdram_data为SDRAM的输入输出数据端口。预冲方式采用了自动预冲，即在发起读写命令时将地址位AlO置高就可以在读写操作后SDRAM内部自动进行预冲操作，不需要发出额外命令，自动预冲占用4个时钟周期。
[0034]SDRAM在完成读写操作的同时还需要完成每64 ms全行(4 096行)自动刷新操作，为所有行进行充电，不然就会导致SDRAM内的数据丢失。这里将自动刷新操作穿插在读写当中，经计算为15 μ s需进行一次自动刷新操作，通过一个计数器每15 μ s发起一次自动刷新请求，程序检测到自动刷新操作请求后进行自动刷新操作然后再进行读写操作，自动刷新操作占用10个时钟周期。
[0035]测试结果证明，该缓存系统实现了预定功能，可以对视频数据进行更方便的操作与管理。SDRAM操作前与操作后图形效果对比如图4所示。
[0036]使用中，系统上电后输入DVI视频信号,然后由第一 DVI均衡器、第一 DVI编解码器对输入信号进行转换处理，增强视频信号显示质量和与系统兼容性，然后在送入视频图像处理器分析处理，视频图像处理器与视频分割器连接，视频分割器将输入到视频图像处理器的视频信号分割成两路二维图像，再输入到视频补偿处理器进行补偿，并将补偿后的图像信号通过视频拼接器进行拼接，将拼接后的图像输入到3D图像处理器进行处理在显示屏上显示。
[0037]另外，音视频数据解码器，与上述视频处理器相连接，同时与音频处理器相连接，用于从如HDMI (高清晰多媒体)信号、VGA(视频图像阵列)信号中解码出视频数据和音频数据；
[0038]音频处理器，与音视频数据解码器相连接，与扬声器相连接，用于处理视频数据解码器从如HDMI信号、VGA信号中解码出的音频数据，如伴音处理、音频放大处理，从而得到所需的音频数据；
[0039]扬声器，与音频处理器相连接，用于播放经音频处理器处理得到的音频数据；
[0040]最后，将实时显示的图像经过第二 DVI编解码器、第二 DVI均衡器转换处理后回送给DVI记录仪，此时DVI记录仪实时记录当前的信息以及故障信息，确保在全任务阶段图像显示的正确性。系统能够流畅地对1600 X 1200分辨率，60Hz刷新率，24位真彩色的高清视频进行实时处理，不会出现信号显示质量差，兼容性差的缺陷。
[0041]本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:包括第一 DVI均衡器、第一DVI编解码器、第二 DVI均衡器、第二 DVI编解码器、SDRAM、视频图像处理器、视频分割器、视频补偿处理器、视频拼接器和3D图像处理器，所述视频图像处理器与视频分割器和SDRAM连接，视频分割器通过视频补偿处理器与视频拼接器连接，视频拼接器通过3D图像处理器与显示屏连接，所述3D图像处理器还通过第二 DVI编解码器与第二 DVI均衡器连接，所述第二 DVI均衡器输出端连接记录仪；所述视频分割器将输入到视频图像处理器的视频信号分割成两路二维图像，输入到视频补偿处理器进行补偿，并将补偿后的图像信号通过视频拼接器进行拼接，将拼接后的图像输入到3D图像处理器进行处理在显示屏上显/Jn ο
2.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:该系统还包括有音视频数据编码器、音频处理器和扬声器，所述视频图像处理器与音视频数据编码器连接，音视频数据编码器通过音频处理器与扬声器连接。
3.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:所述视频图像处理器为Altera公司生产的FPGA芯片EP2S30F1020I4。
4.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:所述第一 DVI编解码气和第二 DVI编解码器为TI公司生产的芯片TFP401、TFP410。
5.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:所述第一 DVI均衡器与第二 DVI均衡器选用TI公司生产的均衡器DS16EV5110。
6.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:所述SDRAM选用MICRO公司生产的容量为128M的MT48LC4M32B2TG-6器件。
7.根据权利要求1所述的一种多路冗余视觉信号处理和视频播放系统，其特征在于:所述第一 DVI均衡器输入多路DVI视频信号。
【文档编号】H04N13/00GK204031354SQ201420364253
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】张明亮, 王呛 申请人:宁夏通泽科技有限公司, 张明亮, 王呛