專利名稱：全高清3d視頻信號轉換系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號轉換系統，尤其是一種用于處理、傳輸數據量大的高清視頻 信號、以獲得圖像立體感強且高清的全高清3D信號轉換系統。
背景技術：
3D(三維)技術是用標準的編碼格式制作并存儲對應兩眼的視頻信號，放映時通 過播放裝置將音視頻信號通過高清晰多媒體接口 (HDMI)輸出，經信號接收控制器對所提 取的YUV信號(或RGB信號)、同步信號頭、控制信號等有用信號進行解碼、輸出，經過視頻 數據分離系統產生兩路適應左右眼的視頻信號，分別經左、右信號發送控制器傳輸、處理并 由上、下投影儀投射到3D圖像屏幕上，通過給觀看者左右兩眼分別送去不同的畫面，利用 了人眼的視差原理從而產生立體的視覺效果。在標清立體技術的條件下，通常是采用MPEG2 正常的標準編碼格式，可制作并存儲640行*480列對應兩眼的視頻信號，因數據量小，以至 于所產生的3D圖像立體感不強且不清晰。H. 264是新一代的標準編碼格式，有更高的壓縮 比、更好的信道適應性、為高清立體視頻編碼提供了一個良好的平臺。但是，因高清視頻數 據量大，現有3D影院的播放系統與之并不相適應，常會出現數據延遲等現象，以至于不能 夠正常播放。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種用于處理、傳輸數 據量大的高清視頻信號、以獲得圖像立體感強且高清的全高清3D視頻信號轉換系統。
本發明的技術解決方案是一種全高清3D視頻信號轉換系統，設有可編程邏輯控 制器，與可編程邏輯控制器的輸入端相接有接收電路，與可編程邏輯控制器的輸出端相接 有發送電路A、發送電路B，與可編程邏輯控制器還相接有存儲器E及存儲器F ;所述可編程 邏輯控制器內設有依次相接的輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電路、存儲控制 器、左右分離電路及輸出發送模塊A、輸出發送模塊B;所述可編程邏輯控制器內還設有系 統控制器，所述存儲控制器、系統控制器均與輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖 電路及左右分離電路相接。 所述接收電路設有差分信號發生器A、 B、 C，差分信號發生器A通過編碼器A、差分 信號發生器B通過編碼器B、差分信號發生器C通過編碼器C分別與數據恢復合同步模塊相 接，數據恢復合同步模塊的輸出與差分信號解碼器相接。 所述發送電路A、 B均設有36位數據輸入接收器，36位數據輸入接收器通過數據 格式處理器分別與編碼器A、編碼器B及編碼器C相接，編碼器A通過串行器A與差分信號 發生器A相接，編碼器B通過串行器B與差分信號發生器B相接，編碼器C通過串行器C與 差分信號發生器C相接。 所述色彩空間轉換電路設有行移位寄存器，行移位寄存器的輸出分別與行乘法器 A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸入端相接，行余弦系數產生器Al、 Bl、 Cl、 Dl、 El、 Fl、 Gl、HI的輸出與行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸入端——對應相接，行乘法器A1、 B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸出端與行加法器相接，行加法器的輸出與列移位寄存器相接， 列移位寄存器的輸出分別與列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸入端相接，列余弦 系數產生器A2、B2、 C2、D2、E2、F2、G2、H2的輸出與歹操法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2 的輸入端一一對應相接，列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸出端與列加法器相接。
所述的行余弦系數產生器Al、 Bl、 Cl、 Dl、 El、 Fl、 Gl、 Hl及列余弦系數產生器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的電路構成是設有數據矩陣轉換電路，數據矩陣轉換電路的輸出 依次通過反離散余弦變換器、運動補償控制器、差分數據處理器、余弦系數運算器與余弦系 數存儲器相接；設有主控制器，主控制器分別控制數據矩陣轉換電路和余弦系數存儲器； 運動補償控制器一路直接與余弦系數運算器相接，另一路通過YUV分量地址產生器與余弦 系數運算器相接。 所述視頻緩沖電路設有數據接口電路，數據接口電路的輸出與視頻信號位轉換處 理器相接，視頻信號位轉換處理器的輸出依次與輸入緩沖器、輸出緩沖驅動器相接。
所述左右分離電路設有輸入接口處理模塊，輸入接口處理模塊的輸出通過視頻信 號讀取控制器、同步信號提取控制模塊與數據分離模塊相接，數據分離模塊的輸出再分別 與數據切換開關模塊A、 B相接，數據切換開關模塊A、 B的輸出與視頻幀合成模塊相接。
本發明的色彩轉換電路、視頻緩沖電路、存儲控制器、系統控制器及左右分離電路 均由可編程序控制器完成，所設置的接收電路可將接收到的最小差分信號轉化為包含行步 信號、場同步信號、常規目的控制信號和視頻信號的3組12位數據流；所設置的色彩空間轉 換電路是用硬件邏輯實現YUV-RGB的色彩空間變換，可保證轉換的實時性，使全高清3D的 立體效果更逼真、更完美；所設置的視頻緩沖電路協調兩片存儲器完成對視頻信號的實時 讀寫控制，即采用乒乓操作達到緩沖存儲器的目的，具有制板及布線容易、結構簡單、占用 空間小等優點；所設置的左右分離電路采用了以左右視頻幀分別插入的方式，使所顯示圖 像的視頻信息量提高2倍，提高了輸出顯示的刷新率，圖像立體感強且高度清晰，增強了逼 真的、身臨其境的立體效果；所設置的發送電路是將視頻左右分離電路所產生的兩路左右 兩幀視頻信號和同步、時鐘、控制等信號分別進行合成和編碼，最終得到符合HDMI標準要 求的小振幅差分信號進行傳輸；本發明適用于對H. 264標準編碼格式編制的數量大的3D視 頻的傳輸、處理，避免產生數據延遲現象，以獲得圖像立體感強且高清的播放效果。
圖1是本發明實施例的電路原理框圖。 圖2是本發明實施例中接收電路的原理框圖。 圖3、4是本發明實施例中色彩空間轉換電路的原理框圖。 圖5是本發明實施例中視頻緩沖電路的原理框圖。 圖6是本發明實施例中左右分離電路的原理框圖。 圖7是本發明實施例中發送電路的原理框圖。
具體實施例方式下面將結合
本發明的具體實施方式
。如圖1所示設有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器內設有依次相接的輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電 路、存儲控制器、左右分離電路及輸出發送模塊A、輸出發送模塊B;所述可編程邏輯控制
器內還設有系統控制器，所述存儲控制器、系統控制器均與輸入接收模塊、色彩空間轉換電 路、視頻緩沖電路及左右分離電路相接，與可編程邏輯控制器的輸入接收模塊相接有接收
電路，與可編程邏輯控制器的輸出發送模塊相接有發送電路A、發送電路B，與可編程邏輯 控制器中的存儲控制器相接有存儲器E及存儲器F。 所述接收電路如圖2所示設有差分信號發生器A、B、C，差分信號發生器A通過編
碼器A、差分信號發生器B通過編碼器B、差分信號發生器C通過編碼器C分別與數據恢復
合同步模塊相接，數據恢復合同步模塊的輸出與差分信號解碼器相接。 所述發送電路A、B均如圖7所示設有36位數據輸入接收器，36位數據輸入接收
器通過數據格式處理器分別與編碼器A、編碼器B及編碼器C相接，編碼器A通過串行器A
與差分信號發生器A相接，編碼器B通過串行器B與差分信號發生器B相接，編碼器C通過
串行器C與差分信號發生器C相接。 所述色彩空間轉換電路如圖3、4所示設有行移位寄存器，行移位寄存器的輸出 分別與行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸入端相接，行余弦系數產生器A1、B1、C1、 D1、E1、F1、G1、H1的輸出與行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸入端——對應相接， 行乘法器Al、 Bl、 Cl、 Dl、 El、 Fl、 Gl、 Hl的輸出端與行加法器相接，行加法器的輸出與列移 位寄存器相接，列移位寄存器的輸出分別與列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸入 端相接，列余弦系數產生器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸出與列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸入端——對應相接，列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸出端與 列加法器相接。 所述的行余弦系數產生器Al、 Bl、 Cl、 Dl、 El、 Fl、 Gl、 Hl及列余弦系數產生器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的電路構成是設有數據矩陣轉換電路，數據矩陣轉換電路的輸出 依次通過反離散余弦變換器、運動補償控制器、差分數據處理器、余弦系數運算器與余弦系 數存儲器相接；設有主控制器，主控制器分別控制數據矩陣轉換電路和余弦系數存儲器； 運動補償控制器一路直接與余弦系數運算器相接，另一路通過YUV分量地址產生器與余弦 系數運算器相接。 所述視頻緩沖電路如圖5所示設有數據接口電路，數據接口電路的輸出與視頻 信號位轉換處理器相接，視頻信號位轉換處理器的輸出依次與輸入緩沖器、輸出緩沖驅動 器相接。 所述左右分離電路如圖6所示設有輸入接口處理模塊，輸入接口處理模塊的輸
出通過視頻信號讀取控制器、同步信號提取控制模塊與數據分離模塊相接，數據分離模塊
的輸出再分別與數據切換開關模塊A、 B相接，數據切換開關模塊A、 B的輸出與視頻幀合成
模塊相接。
工作原理 本發明所設置的接收電路將接收到的三路信號通過差分信號發生器、編碼器、數 據恢復和同步模塊轉化為包含行步信號、場同步信號、常規目的控制信號和視頻信號的3 組數據流，流入差分信號解碼器中，通過解碼實現3組視頻數據流和行步信號、場同步信 號、常規目的控制信號的輸出。
可編程序控制器中的輸入接收模塊將接收前面接收電路所輸出的信號，并傳輸至 色彩空間轉換電路，色彩空間轉換電路中的YUV數據經過行移位寄存器移位后分成8路，通 過8個行乘法器與8個行余弦系數發生器所輸出的系數相乘，所得8個乘積再通過行加法 器相加；行加法器所得之和經過列移位寄存器移位后分成8路，通過8個列乘法器與8個列 余弦系數發生器輸出的系數相乘，所得8個乘積再通過列加法器相加，列加法器的輸出信 號即RGB信號。 每個行余弦系數產生器及列余弦系數產生器是分別對YUV數據的行、列進行處 理。YUV的每行或每列數據通過數據矩陣轉換電路、反離散余弦變換器、運動補償控制器、差 分數據處理器及余弦系數運算器進行運算，將運算結果存入余弦系數存儲器，根據YUV分 量地址輸出不同的余弦系數。在運算過程中，與同步信號相接的主控制器向數據矩陣轉換 電路發送數據輸入轉換控制信號，向余弦系數存儲器發送輸出控制信號；運動補償控制器 向余弦系數運算器發送運算信號；運動補償控制器將數據緩存地址送至YUV分量地址產生 器，所產生的運算結果寫地址發送至余弦系數運算器。 經過色彩空間轉換電路的視頻信號再經過視頻緩沖電路處理，視頻信號流由數據 接口電路輸入，然后由視頻信號位轉移處理器對數據進行接收幀同步、行同步、使能等同步 信號并產生合適的延時等一系列處理，得到符合視頻同步顯示要求的數據時序，送入輸入 緩沖器(FIFO)、再通過輸出緩沖驅動器并由存儲控制器將數據流給存儲器A、 B存儲，等待 指令，從而將數據輸出。 經過存儲控制器的視頻數由輸入接口處理模塊處理存入儲存器，通過視頻信號讀 取控制器、同步信號提取控制模塊將數據使能、行同步信號、場同步信號和視頻數據輸送至 數據分離模塊進行處理，將數據分成奇場和偶場或者奇行和偶行，再通過數據切換開關模 塊得到所需要的左場和右場或者左行和右行，最后通過視頻幀合成模塊混合處理，得到最 終所需要的左幀和右幀視頻信號。 發送電路A、 B將接收到的左幀或右幀含36Bit視頻數據流和使能、同步等信號通 過數據格式處理器轉化為3路含時鐘信號、數據、數據使能信號、行同步、場同步、控制使能 的數據信號，再將這3路信號編碼加密，經過串行器和差分信號發生器處理，將3路小振幅 差分信號轉送出去，分別傳輸給3路的R、G、B信號和控制數據，控制數據分別為HSYNC(行 同步)、VSYNC(場同步)、CTLO、 CTL1、 CTL2和CTL3。在每個控制周期最后的階段，CTLO、 CTL1、 CTL2和CTL3組成的文件頭，說明下一個周期是視頻數據傳輸期還是島嶼數據傳輸 期。
權利要求
一種全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于設有可編程邏輯控制器，與可編程邏輯控制器的輸入端相接有接收電路，與可編程邏輯控制器的輸出端相接有發送電路A、發送電路B，與可編程邏輯控制器還相接有存儲器E及存儲器F；所述可編程邏輯控制器內設有依次相接的輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電路、存儲控制器、左右分離電路及輸出發送模塊A、輸出發送模塊B；所述可編程邏輯控制器內還設有系統控制器，所述存儲控制器、系統控制器均與輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電路及左右分離電路相接。
2. 根據權利要求1所述的全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于所述接收電路設有差分信號發生器A、 B、 C，差分信號發生器A通過編碼器A、差分信號發生器B通過編碼器B、差分信號發生器C通過編碼器C分別與數據恢復合同步模塊相接，數據恢復合同步模塊的輸出與差分信號解碼器相接。
3. 根據權利要求2所述的全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于所述發送電路A、B均設有36位數據輸入接收器，36位數據輸入接收器通過數據格式處理器分別與編碼器A、編碼器B及編碼器C相接，編碼器A通過串行器A與差分信號發生器A相接，編碼器B通過串行器B與差分信號發生器B相接，編碼器C通過串行器C與差分信號發生器C相接。
4. 根據權利要求2所述的全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于所述色彩空間轉換電路設有行移位寄存器，行移位寄存器的輸出分別與行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、Hl的輸入端相接，行余弦系數產生器Al、 Bl、 Cl、 Dl、 El、 Fl、 Gl、 Hl的輸出與行乘法器Al、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸入端——對應相接，行乘法器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1的輸出端與行加法器相接，行加法器的輸出與列移位寄存器相接，列移位寄存器的輸出分別與列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸入端相接，列余弦系數產生器A2、 B2、 C2、 D2、E2、 F2、 G2、 H2的輸出與列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸入端——對應相接，列乘法器A2、 B2、 C2、 D2、 E2、 F2、 G2、 H2的輸出端與列加法器相接。
5. 根據權利要求4所述的全高清3D視頻轉換系統，其特征在于所述的行余弦系數產生器A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1及列余弦系數產生器A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2的電路構成是設有數據矩陣轉換電路，數據矩陣轉換電路的輸出依次通過反離散余弦變換器、運動補償控制器、差分數據處理器、余弦系數運算器與余弦系數存儲器相接；設有主控制器，主控制器分別控制數據矩陣轉換電路和余弦系數存儲器；運動補償控制器一路直接與余弦系數運算器相接，另一路通過YUV分量地址產生器與余弦系數運算器相接。
6. 根據權利要求5所述的全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于所述視頻緩沖電路設有數據接口電路，數據接口電路的輸出與視頻信號位轉換處理器相接，視頻信號位轉換處理器的輸出依次與輸入緩沖器、輸出緩沖驅動器相接。
7. 根據權利要求5所述的全高清3D視頻信號轉換系統，其特征在于所述左右分離電路設有輸入接口處理模塊，輸入接口處理模塊的輸出通過視頻信號讀取控制器、同步信號提取控制模塊與數據分離模塊相接，數據分離模塊的輸出再分別與數據切換開關模塊A、 B相接，數據切換開關模塊A、 B的輸出與視頻幀合成模塊相接。
全文摘要
本發明公開一種用于處理、傳輸數據量大的高清視頻信號、以獲得圖像立體感強且高清的全高清3D信號轉換系統，有可編程邏輯控制器，與可編程邏輯控制器的輸入端相接有接收電路，與可編程邏輯控制器的輸出端相接有發送電路A、發送電路B，與可編程邏輯控制器還相接有存儲器E及存儲器F；所述可編程邏輯控制器內設有依次相接的輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電路、存儲控制器、左右分離電路及輸出發送模塊A、輸出發送模塊B；所述可編程邏輯控制器內還設有系統控制器，所述存儲控制器、系統控制器均與輸入接收模塊、色彩空間轉換電路、視頻緩沖電路及左右分離電路相接。
文檔編號H04N9/64GK101742315SQ200910248429
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者周良碧, 唐忠華, 牟建華, 王丹, 王延偉, 趙立杰, 陳易 申請人:中國華錄·松下電子信息有限公司