專利名稱：一種含嵌數字音頻信號切換電路及切換方法
技術領域：
本發明涉及一種含嵌數字音頻信號的處理方法，更具體的說，涉及一種含嵌數字 音頻信號切換電路及切換方法。
背景技術：
由于數字視頻信號和數字音頻信號的特點，可以將數字音頻信號嵌入到數字視頻 信號中，從而實現數字視音頻信號的共同傳輸、處理，然后在終端顯示設備前再將其解嵌分 離，這就是數字視音頻信號的加/解嵌技術。這種技術將數字視音頻信號的中間處理設備 簡化，但是通常情況下，對這種含嵌數字音頻信號并不作特別處理，重點是對數字視頻信進 行處理。現階段處理數字視音頻信號的產品有很多種，其中涉及到信號切換的有數字視音 頻信號矩陣、切換器、特技處理模塊、播出控制設備以及一些信號監看設備等。這些產品在 設計時通常將設計重點放在數字視頻信號的處理上，而對含嵌的數字音頻信號并不作特別 處理，只要它不影響視頻信號的輸出圖像質量就可以了。人們通常也不是特別在意臨界位 置音頻信號的狀態，即在切換點位置信號切走或切回那個時刻音頻信號的狀態，如是否會 產生噪聲、是否影響人耳的聽覺。但是隨著人們對產品質量要求越來越高，特別是一些專 業級的處理設備，比如播出控制矩陣，或者是播出控制領域的特技切換設備，它們不僅對數 字視頻信號要求嚴格，對含嵌的數字音頻信號同樣要求切換過程中無噪聲、不影響人耳的 聽覺，同時還要對數字視頻信號不會產生影響、并且與之同步，以便在處理完畢之后重新嵌 入。如上所述，現有的處理方式可以歸納為兩種一種是不處理含嵌的數字音頻信號， 只關心數字視頻信號，這必然會導致含嵌數字音頻信號隨著視頻信號切換時在終端輸出設 備有切換噪聲，并且可以通過人耳聽到；另一種處理方式是對含嵌的數字音頻信號進行獨 立的切換處理，但是沒有做到靜切換，也就是說采用了在視頻切換點對音頻信號進行直接 切換，并沒有進行相應的處理，不能保證數字音頻信號的靜音切換。由此可見，如果按照常規的方式進行含嵌數字音頻信號的切換處理，不能保證信 號去除切換噪聲，更不能對其進行特技切換處理。為此人們提出了一個概念含嵌數字音頻 信號的靜切換，即實現含嵌數字音頻信號的無噪聲切換，保證切換信號的聽覺流暢性。而怎 樣實現含嵌數字音頻信號的靜切換則成為含嵌數字音頻信號處理設備研發中的關鍵性問 題。
發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種既可以實現含嵌數字音頻信 號與視頻信號同步處理、又可以實現含嵌數字音頻信號無噪聲切換的含嵌數字音頻信號切 換電路及切換方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下
4
一種含嵌數字音頻信號切換電路，包括外參考信號處理模塊、時鐘轉換模塊、SDI 信號解串模塊A、SDI信號解串模塊B、SDI信號解嵌處理模塊A、SDI信號解嵌處理模塊B、 同步處理模塊A、同步處理模塊B、特效處理及切換模塊、MCU控制器、數字視頻處理模塊、加 嵌及其它處理模塊，所述的SDI信號解串模塊A與第一路輸入信號連接并依次通過SDI信 號解嵌處理模塊A、同步處理模塊A連接到特效處理及切換模塊，所述的SDI信號解串模塊 B與第二路輸入信號連接并依次通過SDI信號解嵌處理模塊B、同步處理模塊B連接到特效 處理及切換模塊，所述的SDI信號解串模塊A、SDI信號解串模塊B和外參考信號處理模塊 分別與數字視頻處理模塊連接，所述的外參考信號處理模塊還通過時鐘轉換模塊分別與同 步處理模塊A和同步處理模塊B連接，所述的MCU控制器分別與數字視頻處理模塊和特效 處理及切換模塊連接，所述的加嵌及其它處理模塊的輸入端分別與數字視頻處理模塊和特 效處理及切換模塊連接、輸出端連接輸出電路。本發明所述的外參考信號處理模塊包括常用的提取行、場信號及時鐘信號的視頻 處理芯片。本發明所述的時鐘轉換模塊包括時鐘轉換芯片。本發明所述的特效處理及切換模塊包括特效處理模塊和音頻信號切換模塊，采用 FPGA芯片。一種含嵌數字音頻信號切換方法，包括以下步驟A、含嵌數字音頻信號的同步Al、外參考信號處理模塊對外參考信號進行數據解析，提取出時鐘信號輸送到時 鐘轉換模塊；A2、時鐘轉換模塊把接收到的時鐘信號轉換為數字音頻信號同步處理模塊A和同 步處理模塊B所需的時鐘；A3、輸入的兩路數字視頻信號分別經SDI信號解串模塊A、SDI信號解串模塊B進 行解串處理，然后將解串后的數據和時鐘信號分別輸送到SDI信號解嵌處理模塊A、SDI信 號解嵌處理模塊B;A4、SDI信號解嵌處理模塊A、SDI信號解嵌處理模塊B從接收到的SDI信號數據 和時鐘信號中將數字音頻信號解出，并分別輸送到同步處理模塊A、同步處理模塊B ；B、含嵌數字音頻信號靜切換Bi、將同步之后的數字音頻信號輸入到特效處理及切換模塊，該模塊根據MCU控 制器發送的指令進行相應的靜切換處理；B2、加嵌及其它處理模塊將完成靜切換的數字音頻信號嵌入到相應通道的數字視 頻信號中進行驅動輸出。本發明所述的含嵌數字音頻信號的同步是所切換信號與外參考信號的同步或兩 個切換信號之間的同步，即在沒有外參考信號的情況下，可以先將要切換的兩個含嵌數字 音頻信號進行同步。本發明所述的靜切換包括以下步驟Cl、音頻信號切走當視頻信號的切換點來臨時，將音頻信號慢慢減小到零，這個 過程所需時間不固定，可以根據需求自行調整，但應小于一個視頻場周期；C2、音頻信號切回當原先的音頻信號切走后，將切回的音頻信號慢慢增大到所需大小，這個過程所需的時間應大于1024個采樣點。本發明所述的特效處理及切換模塊中的特效處理是可選擇項，包括左聲道拷貝右 聲道、右聲道拷貝左聲道、左右聲道互換、左右聲道相加、左右聲道相加除二、左右聲道靜 音、左右聲道平衡調節、左右聲道音量調節、左右聲道響度調節，同時可對切換時的聲音進 行淡入淡出、淡入快出、快入淡出、漸變過渡、快切的處理，其中速度可以選擇ls、2s、4s。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、由于本發明不同的數字音頻同步處理模塊都采用同一個時鐘信號作為主時鐘， 即從外參考信號中提取并轉換來的時鐘信號作為主時鐘。因此，從數字音頻同步處理模塊 輸出的數字音頻信號是同步的，從而實現了各個通道的數字音頻信號的同步。這將為后續 的處理過程提供很大的便利，比如數字視音頻信號的特技處理就必須保證信號同步之后才 能進行相應的處理。2、由于本發明在音頻信號切走時，將音頻信號慢慢減小到零，這個過程所需時間 小于一個視頻場周期，從而在信號切走時，人耳不會覺得很突兀。在音頻信號的切回過程 中，將信號慢慢增大到所需大小，這個過程所需的時間必須大于1024個采樣點，這樣才不 會影響人耳的聽覺，才能保證切換信號的流暢性。3、本發明中的各個模塊都采用常用的數字視頻信號處理芯片，成本較低，而且設 計簡練，便于集成到系統中，同時也降低了后續處理的復雜程度。因此，本發明既可以獨自 成為一個數字視頻處理產品，也可以作為一個系統中的處理模塊，在實際應用中非常便利。4、本發明不僅解決了目前普遍存在的含嵌數字音頻切換過程中存在切換噪聲、無 法保證信號的聽覺流暢性問題，而且提升了數字視音頻設備對含嵌數字音頻信號的處理能 力，使得后續信號處理的難度降低，并且簡化了整個數字視音頻處理系統的復雜程度，相應 的成本也會降低。
本發明共有附圖2張，其中圖1是含嵌數字音頻信號切換電路的功能示意圖。圖2是含嵌數字音頻信號切換方法的算法框圖。圖中1、外參考信號處理模塊，2、時鐘轉換模塊，3、SDI信號解串模塊A，4、SDI信 號解串模塊B，5、SDI信號解嵌處理模塊A，6、SDI信號解嵌處理模塊B，7、同步處理模塊A， 8、同步處理模塊B，9、特效處理及切換模塊，10、MCU控制器，11、數字視頻處理模塊，12、加 嵌及其它處理模塊。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1所示，一種含嵌數字音頻信號 切換電路，包括外參考信號處理模塊1、時鐘轉換模塊2、SDI信號解串模塊A3、SDI信號解 串模塊B4、SDI信號解嵌處理模塊A5、SDI信號解嵌處理模塊B6、同步處理模塊A7、同步處 理模塊B8、特效處理及切換模塊9、MCU控制器10、數字視頻處理模塊11、加嵌及其它處理 模塊12，所述的SDI信號解串模塊A3與第一路輸入信號連接并依次通過SDI信號解嵌處理 模塊A5、同步處理模塊A7連接到特效處理及切換模塊9，所述的SDI信號解串模塊B4與第二路輸入信號連接并依次通過SDI信號解嵌處理模塊B6、同步處理模塊B8連接到特效處理 及切換模塊9，所述的SDI信號解串模塊A3、SDI信號解串模塊B4和外參考信號處理模塊1 分別與數字視頻處理模塊11連接，所述的外參考信號處理模塊1還通過時鐘轉換模塊2分 別與同步處理模塊A7和同步處理模塊B8連接，所述的MCU控制器10分別與數字視頻處理 模塊11和特效處理及切換模塊9連接，所述的加嵌及其它處理模塊12的輸入端分別與數 字視頻處理模塊11和特效處理及切換模塊9連接、輸出端連接輸出電路。所述的外參考信 號處理模塊1包括常用的提取行、場信號及時鐘信號的視頻處理芯片。所述的時鐘轉換模 塊2包括專門的時鐘轉換芯片。所述的特效處理及切換模塊9包括特效處理模塊和音頻信 號切換模塊。如圖2所示，一種含嵌數字音頻信號切換方法，包括以下步驟A、含嵌數字音頻信號的同步Al、外參考信號處理模塊1對外參考信號進行數據解析，提取出時鐘信號輸送到 時鐘轉換模塊2 ；A2、時鐘轉換模塊2把接收到的時鐘信號轉換為數字音頻信號同步處理模塊A7和 同步處理模塊B8所需的時鐘；A3、輸入的兩路數字視頻信號分別經SDI信號解串模塊A3、SDI信號解串模塊B4 進行解串處理，然后將解串后的數據和時鐘信號分別輸送到SDI信號解嵌處理模塊A5、SDI 信號解嵌處理模塊B6 ；A4、SDI信號解嵌處理模塊A5、SDI信號解嵌處理模塊B6從接收到的SDI信號數 據和時鐘信號中將數字音頻信號解出，并分別輸送到同步處理模塊A7、同步處理模塊B8 ；B、含嵌數字音頻信號靜切換Bi、將同步之后的數字音頻信號輸入到特效處理及切換模塊9，該模塊根據MCU控 制器10發送的指令進行相應的靜切換處理；B2、加嵌及其它處理模塊12將完成靜切換的數字音頻信號嵌入到相應通道的數 字視頻信號中進行驅動輸出。本發明所述的含嵌數字音頻信號的同步是所切換信號與外參考信號的同步或兩 個切換信號之間的同步，即在沒有外參考信號的情況下，可以先將要切換的兩個含嵌數字 音頻信號進行同步。本發明所述的靜切換包括以下步驟Cl、音頻信號切走當視頻信號的切換點來臨時，將音頻信號慢慢減小到零，這個 過程所需時間不固定，可以根據需求自行調整，但應小于一個視頻場周期；C2、音頻信號切回當原先的音頻信號切走后，將切回的音頻信號慢慢增大到所需 大小，這個過程所需的時間應大于1024個采樣點。本發明所述的特效處理及切換模塊9中的特效處理是可選擇項，包括左聲道拷貝 右聲道、右聲道拷貝左聲道、左右聲道互換、左右聲道相加、左右聲道相加除二、左右聲道靜 音、左右聲道平衡調節、左右聲道音量調節、左右聲道響度調節，同時可對切換時的聲音進 行淡入淡出、淡入快出、快入淡出、漸變過渡、快切的處理，其中速度可以選擇ls、2s、4s。本發明提出了一種基于同步的含嵌數字音頻靜切換方法，首先要對輸入的數字視 頻信號進行解嵌操作，然后再對解出的數字音頻信號進行后續的處理。處理主要包括兩部
7分，數字音頻信號的同步和數字音頻的靜切換。根據具體需求，可以在數字音頻信號同步之 后做一些信號處理，或者做數字音頻信號的特技切換處理。在圖2所示的實現靜切換的功能框圖中，外參考信號處理模塊1可以使用常用的 提取行、場信號及時鐘信號的視頻處理芯片。時鐘轉換模塊2可以有多種實現方式，較簡單 的方式是使用專門的時鐘轉換芯片。數字視頻解串、解嵌，數字音頻信號的同步等功能都 有相應的功能芯片可以完成。特效處理及切換模塊9可以采用多種方式來實現，可以使用 FPGA、也可以采用各種相應的處理芯片進行設計。下面對具體的音頻處理過程進行進一步介紹外參考信號Ref經過處理后將解析 出的時鐘CLK信號傳輸給時鐘轉換模塊2。時鐘轉換模塊2將接收到的時鐘轉換為數字音 頻信號同步模塊所需的主時鐘MCLK，以備同步處理時使用。輸入的數字視頻信號首先進行 解串處理，解串后的數據和時鐘信號輸入到解嵌模塊進行解嵌操作。解嵌出的數字音頻信 號是不同步的，它們分別輸入到各自的同步處理模塊進行同步。由于各個通道的同步處理 模塊采用相同的主時鐘MCLK，所以經過同步處理模塊的各個通道的數字音頻信號是嚴格同 步的。同步之后的數字音頻信號輸入到特效處理及切換模塊9進行處理。該模塊根據MCU 控制器10發送的命令對信號進行切換操作，這些指令可以包括需要特技處理的指令或是 其他的音頻處理指令。需要注意的是，為了實現數字音頻信號的靜切換，不能對音頻信號直 接進行切換，必須將要切走的音頻信號慢慢減小，切回的音頻信號要慢慢增大，才能完成含 嵌數字音頻信號基于同步的靜切換。由此可見，同步之后的數字音頻信號根據視頻信號的切換點位置進行切換，并且 切換的過程是一個漸變的過程，而不是直接硬切，這樣就可以確保切換信號無噪聲，保證信 號的流暢性，極大的改善了本級設備輸出的數字音頻信號的質量，并且為數字視音頻信號 的后續處理提供了極大的便利。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種含嵌數字音頻信號切換電路，包括外參考信號處理模塊(1)、SDI信號解串模塊A(3)、SDI信號解串模塊B(4)、SDI信號解嵌處理模塊A(5)、SDI信號解嵌處理模塊B(6)、數字視頻處理模塊(11)、加嵌及其它處理模塊(12)，其特征在于還包括時鐘轉換模塊(2)、同步處理模塊A(7)、同步處理模塊B(8)、特效處理及切換模塊(9)、MCU控制器(10)，所述的SDI信號解串模塊A(3)與第一路輸入信號連接并依次通過SDI信號解嵌處理模塊A(5)、同步處理模塊A(7)連接到特效處理及切換模塊(9)，所述的SDI信號解串模塊B(4)與第二路輸入信號連接并依次通過SDI信號解嵌處理模塊B(6)、同步處理模塊B(8)連接到特效處理及切換模塊(9)，所述的SDI信號解串模塊A(3)、SDI信號解串模塊B(4)和外參考信號處理模塊(1)分別與數字視頻處理模塊(11)連接，所述的外參考信號處理模塊(1)還通過時鐘轉換模塊(2)分別與同步處理模塊A(7)和同步處理模塊B(8)連接，所述的MCU控制器(10)分別與數字視頻處理模塊(11)和特效處理及切換模塊(9)連接，所述的加嵌及其它處理模塊(12)的輸入端分別與數字視頻處理模塊(11)和特效處理及切換模塊(9)連接、輸出端連接輸出電路。
2.根據權利要求1所述的一種含嵌數字音頻信號切換電路，其特征在于所述的外參 考信號處理模塊(1)包括常用的提取行、場信號及時鐘信號的視頻處理芯片。
3.根據權利要求1所述的一種含嵌數字音頻信號切換電路，其特征在于所述的時鐘 轉換模塊(2)包括時鐘轉換芯片。
4.根據權利要求1所述的一種含嵌數字音頻信號切換電路，其特征在于所述的特效 處理及切換模塊(9)包括特效處理模塊和音頻信號切換模塊，采用FPGA芯片。
5.一種含嵌數字音頻信號切換方法，包括以下步驟A、含嵌數字音頻信號的同步Al、外參考信號處理模塊(1)對外參考信號進行數據解析，提取出時鐘信號輸送到時 鐘轉換模塊(2)；A2、時鐘轉換模塊(2)把接收到的時鐘信號轉換為數字音頻信號同步處理模塊A(7)和 同步處理模塊B(8)所需的時鐘；A3、輸入的兩路數字視頻信號分別經SDI信號解串模塊A (3)、SDI信號解串模塊B (4) 進行解串處理，然后將解串后的數據和時鐘信號分別輸送到SDI信號解嵌處理模塊A(5)、 SDI信號解嵌處理模塊B (6)；A4、SDI信號解嵌處理模塊A (5)、SDI信號解嵌處理模塊B (6)從接收到的SDI信號 數據和時鐘信號中將數字音頻信號解出，并分別輸送到同步處理模塊A(7)、同步處理模塊 B (8)；B、含嵌數字音頻信號靜切換Bi、將同步之后的數字音頻信號輸入到特效處理及切換模塊(9)，該模塊根據MCU控制 器(10)發送的指令進行相應的靜切換處理；B2、加嵌及其它處理模塊(12)將完成靜切換的數字音頻信號嵌入到相應通道的數字 視頻信號中進行驅動輸出。
6.根據權利要求5所述的一種含嵌數字音頻信號切換方法，其特征在于所述的含嵌 數字音頻信號的同步是所切換信號與外參考信號的同步或兩個切換信號之間的同步，即在 沒有外參考信號的情況下，可以先將要切換的兩個含嵌數字音頻信號進行同步。
7.根據權利要求5所述的一種含嵌數字音頻信號切換方法，其特征在于所述的靜切 換包括以下步驟Cl、音頻信號切走當視頻信號的切換點來臨時，將音頻信號慢慢減小到零，這個過程 所需時間不固定，可以根據需求自行調整，但應小于一個視頻場周期；C2、音頻信號切回當原先的音頻信號切走后，將切回的音頻信號慢慢增大到所需大 小，這個過程所需的時間應大于1024個采樣點。
8.根據權利要求5所述的一種含嵌數字音頻信號切換方法，其特征在于所述的特效 處理及切換模塊(9)中的特效處理是可選擇項，包括左聲道拷貝右聲道、右聲道拷貝左聲 道、左右聲道互換、左右聲道相加、左右聲道相加除二、左右聲道靜音、左右聲道平衡調節、 左右聲道音量調節、左右聲道響度調節，同時可對切換時的聲音進行淡入淡出、淡入快出、 快入淡出、漸變過渡、快切的處理，其中速度可以選擇ls、2s、4s。
全文摘要
本發明公開了一種含嵌數字音頻信號切換電路及切換方法，所述電路包括外參考信號處理模塊、時鐘轉換模塊、SDI信號解串模塊A、SDI信號解串模塊B、SDI信號解嵌處理模塊A、SDI信號解嵌處理模塊B、同步處理模塊A、同步處理模塊B、特效處理及切換模塊、MCU控制器、數字視頻處理模塊、加嵌及其它處理模塊。所述的方法步驟為先對輸入的數字視頻信號解嵌，再對解出的數字音頻信號進行數字音頻信號的同步和數字音頻的靜切換。本發明從數字音頻同步處理模塊輸出的數字音頻信號是同步的，實現了各個通道的數字音頻信號的同步，在音頻信號切走時，將音頻信號慢慢減小到零，切回的音頻信號慢慢增大到所需大小，保證了切換信號的流暢性。
文檔編號H04N5/268GK101924883SQ201010210670
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月26日 優先權日2010年6月26日
發明者程鵬, 趙云云 申請人:大連捷成實業發展有限公司