專利名稱：采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，特別是一種采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法。屬于電子信息領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電視信號(hào)依據(jù)其掃描參數(shù)，幅型比及分辨率，存在多種視頻圖象格式。另一方面，顯示器件的類型也多種多樣，除了傳統(tǒng)的CRT掃描電視顯示器外，出現(xiàn)了大量的諸如PDP、LCD、DLP及LCOS等數(shù)字平板或投影顯示器，它們都有各自特有的最佳顯示格式。如此眾多的視頻格式既方便了視頻應(yīng)用在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的快速推廣，同時(shí)也造成了不同視頻格式間信息交流、編輯、傳輸、演播的障礙。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，由于數(shù)字電視，特別是數(shù)字高清晰度電視的出現(xiàn)，需要大量采用視頻圖象格式轉(zhuǎn)換處理器，因而也出現(xiàn)了許多實(shí)用的視頻圖象格式轉(zhuǎn)換處理技術(shù)和方法。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利名稱為“視頻格式轉(zhuǎn)換裝置和方法”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?4105360.1，該專利自述為用于高清晰度電視的視頻格式轉(zhuǎn)換裝置和方法，準(zhǔn)確地完成將隔行掃描格式的視頻轉(zhuǎn)換為逐行掃描格式的視頻。視頻格式轉(zhuǎn)換是這樣實(shí)現(xiàn)的當(dāng)當(dāng)前象素是一靜止象素時(shí)，由處于與當(dāng)前象素同一位置分別在前一場(chǎng)和下一場(chǎng)中的參考象素值的平均值來(lái)替換當(dāng)前象素值；當(dāng)當(dāng)前象素是一包含運(yùn)動(dòng)的象素時(shí)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償內(nèi)插當(dāng)前象素；當(dāng)當(dāng)前象素既不是靜止象素又不是包含運(yùn)動(dòng)的象素時(shí)，判斷位移幀偏差是否小于預(yù)置的閾值；當(dāng)位移幀偏差小于閾值時(shí)，由前一場(chǎng)和下一場(chǎng)中的參考象素的平均值來(lái)替換當(dāng)前象素值；當(dāng)位移幀偏差不小于閾值時(shí)，由場(chǎng)內(nèi)象素值來(lái)替換當(dāng)前象素值。該專利給出的視頻格式轉(zhuǎn)換僅僅是實(shí)現(xiàn)了隔行到逐行的轉(zhuǎn)換，未涉及掃描率的轉(zhuǎn)換，或者說(shuō)是視頻圖象分辨率的轉(zhuǎn)換，而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視格式轉(zhuǎn)換為高清晰度電視格式或者是CRT顯示設(shè)備格式與平板顯示設(shè)備格式的轉(zhuǎn)換，隔行到逐行的轉(zhuǎn)換以及圖象分辨率的轉(zhuǎn)換都是必不可少的，因此，其應(yīng)用范圍有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，基于幀/場(chǎng)內(nèi)內(nèi)插技術(shù)，提供一種采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，使其在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，用一個(gè)二維多相位的內(nèi)插濾波器來(lái)完成去隔行和空間尺寸改變的功能，即實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視視頻顯示格式到高清晰度電視視頻顯示格式的空間分辨率尺寸轉(zhuǎn)換和隔行、逐行轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明方法如下首先采用參數(shù)下載控制接口對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)預(yù)置或控制，用輸入控制及處理模塊對(duì)輸入的YCbCr數(shù)據(jù)解復(fù)用(單通道復(fù)用時(shí))，取出數(shù)據(jù)同步頭trs定時(shí)信息和產(chǎn)生標(biāo)志是否為有效場(chǎng)/幀(當(dāng)3/2下拉或2/2下拉輸入時(shí))，及有用場(chǎng)/幀中的有效部分的標(biāo)志信號(hào)，并通過(guò)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器和SDRAM接口產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)控制信號(hào)，得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出，然后采用多相位垂直內(nèi)插濾波器和多相位水平內(nèi)插濾波器進(jìn)行視頻空間尺寸改變和隔行、逐行轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)色度空間轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)打包處理，從而實(shí)現(xiàn)視頻格式的控制和轉(zhuǎn)換。
以下對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步的描述，具體內(nèi)容如下1、采用參數(shù)下載控制接口對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)預(yù)置或控制，具體如下參數(shù)下載控制接口將參數(shù)分為IO參數(shù)、濾波參數(shù)和變換參數(shù)三組，所有的參數(shù)可以一次下載完整，也可以分組單獨(dú)下載。這樣，可以使一些動(dòng)態(tài)的參數(shù)得到及時(shí)的修改而不用同時(shí)修改那些靜態(tài)的參數(shù)。每種格式轉(zhuǎn)換的參數(shù)約8KB。三個(gè)輸入端口時(shí)鐘S_clk，數(shù)據(jù)S_par和復(fù)位鍵S_rst。當(dāng)下載過(guò)程因?yàn)橐恍┢渌闆r而發(fā)生中斷的時(shí)候，復(fù)位鍵S_rst可用來(lái)重新同步下載操作。并且規(guī)定了串行數(shù)據(jù)的下載協(xié)議，協(xié)議格式為

首先輸入1字節(jié)的下載參數(shù)識(shí)別字，即CMD-ID。然后順序填寫(xiě)相應(yīng)的串行下載數(shù)據(jù)。CMD-ID含義如下(00000000)下載所有參數(shù)(1176數(shù)據(jù)位)(00000100)下載I/O參數(shù)(88數(shù)據(jù)位)(00000010)下載圖象尺寸變換參數(shù)(152數(shù)據(jù)位)(00000110)下載動(dòng)態(tài)輸出參數(shù)(160數(shù)據(jù)位)
(00000001)下載水平濾波參數(shù)(344數(shù)據(jù)位)(00000101)下載垂直濾波參數(shù)(432數(shù)據(jù)位)參數(shù)下載控制接口接收到輸入的串行參數(shù)后，將串行的數(shù)據(jù)信號(hào)S_par轉(zhuǎn)換成并行，在輸入控制及處理模塊提供的控制信號(hào)的控制下，將并行輸出的數(shù)據(jù)分別送到各個(gè)相關(guān)的模塊中，即有關(guān)輸入圖象尺寸大小的數(shù)據(jù)送到輸入控制及處理模塊，有關(guān)輸出圖象尺寸大小的數(shù)據(jù)送到輸出控制及處理模塊，水平或垂直方向內(nèi)插前后比例變換系數(shù)分別送多相位水平內(nèi)插濾波器或多相位垂直內(nèi)插濾波器，外部SDRAM存儲(chǔ)器參數(shù)如片數(shù)選擇、每行的存儲(chǔ)模式等參數(shù)則送外部存儲(chǔ)器控制接口。
2、用輸入控制及處理模塊來(lái)對(duì)Y Cb Cr解復(fù)用，取出trs定時(shí)信息和產(chǎn)生標(biāo)志是否為有用場(chǎng)/幀，及有用場(chǎng)/幀中的有用部分的標(biāo)志信號(hào)，具體如下如果亮度和色度信號(hào)是單通道復(fù)用輸入，則對(duì)其進(jìn)行解復(fù)用，將其變?yōu)榱炼萗為一路，色度Cr/Cb為另一路的兩路信號(hào)，其后均為兩路信號(hào)分別并行處理；根據(jù)電視信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn)，如BT.656和SMPTE，一幀/場(chǎng)電視信號(hào)的組成，以逐行(progressive)情況為例，將圖象序列打包為包含消隱數(shù)據(jù)區(qū)(Blank)和有效數(shù)據(jù)區(qū)(Active Video)，即最大可顯示的圖象區(qū)，Live Video指實(shí)際有用信息。例如在對(duì)圖象進(jìn)行局部放大時(shí)，需要選擇將哪一部分圖象放大即Live Video，則以外的信息可認(rèn)為無(wú)用。Live Video最大可以和Active Video一樣大，其實(shí)際大小從參數(shù)下載模塊得到。Active Video的開(kāi)始和結(jié)束都有稱為trs的定時(shí)信息，即為包含場(chǎng)/幀標(biāo)志F(F＝1表示第一場(chǎng)，F(xiàn)＝O表示第零場(chǎng)或幀)、垂直方向的標(biāo)志V(V＝O垂直方向有效數(shù)據(jù)的開(kāi)始，V＝1垂直方向有效數(shù)據(jù)的結(jié)束)以及水平方向標(biāo)志H(H＝O水平方向有效數(shù)據(jù)的開(kāi)始，H＝1水平方向有效數(shù)據(jù)的結(jié)束)。輸入控制模塊從輸入數(shù)據(jù)檢測(cè)到相應(yīng)的標(biāo)志，產(chǎn)生場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)以及行場(chǎng)同步信號(hào)，標(biāo)志有效的數(shù)據(jù)區(qū)域，以使后面的模塊根據(jù)場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)以及行場(chǎng)同步信號(hào)截取有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。具體是，依次檢測(cè)到FF，00，00(高8位)，就認(rèn)為下一個(gè)信號(hào)是trs，取出6-8位，即為trs_f，trs_v，trs_h信號(hào)。用計(jì)數(shù)器產(chǎn)生標(biāo)志信號(hào)，標(biāo)志是否為有用場(chǎng)/幀，及有用場(chǎng)/幀中的有用信號(hào)。
3、通過(guò)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器和SDRAM接口產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)控制信號(hào)從而得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出，具體如下采用存儲(chǔ)器控制器中的寫(xiě)控制器接收輸入控制及處理模塊送來(lái)的數(shù)據(jù)及水平、垂直及場(chǎng)/幀同步控制信號(hào)(H_SYNC、V_SYNC、F_SYNC)產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、寫(xiě)地址、寫(xiě)控制信號(hào)以及二十位的數(shù)據(jù)信號(hào)，送到外部存儲(chǔ)器控制接口；采用存儲(chǔ)器控制器讀控制器產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀地址，讀控制信號(hào)從外部存儲(chǔ)器控制接口中按列讀取SDRAM中的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存入最大可選128字節(jié)長(zhǎng)，二十位寬的緩存中，再通過(guò)二十位數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)送到多相位內(nèi)插濾波器。存儲(chǔ)器控制器還進(jìn)行垂直濾波轉(zhuǎn)置前后的控制，以便將視頻數(shù)據(jù)按行寫(xiě)入外部SDRAM，然后按列讀出送到多相位垂直內(nèi)插濾波器，從而得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出。
外部存儲(chǔ)器控制接口將存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器所送來(lái)的片選信號(hào)、12位讀寫(xiě)地址信號(hào)、讀寫(xiě)控制信號(hào)以及二十位的數(shù)據(jù)信號(hào)每場(chǎng)交替一次送給片外的兩片SDRAM。
4、采用多相位垂直內(nèi)插濾波器和多相位水平內(nèi)插濾波器進(jìn)行視頻空間尺寸改變和隔行、逐行轉(zhuǎn)換，具體如下根據(jù)輸入輸出的垂直方向像素總數(shù)的比值，多相位垂直內(nèi)插濾波器計(jì)算內(nèi)插相位，根據(jù)該相位作為地址從ROM中選取濾波器系數(shù)；產(chǎn)生垂直內(nèi)插控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)從讀控制器中讀取二十位的輸入數(shù)據(jù)，然后再將垂直方向每行中經(jīng)過(guò)內(nèi)插的數(shù)據(jù)通過(guò)二十位數(shù)據(jù)總線送SDRAM讀寫(xiě)控制器。
多相位垂直內(nèi)插濾波器可以分為控制器、濾波器和濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器三個(gè)部分，通過(guò)濾波器部分從濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器中提取濾波器抽頭系數(shù)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，從而得到空間垂直方向的內(nèi)插象素點(diǎn)的值，再將該數(shù)據(jù)值及同步控制信號(hào)送到存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器。濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器是ROM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)128相位的16個(gè)抽頭的內(nèi)插濾波器的抽頭系數(shù)。其地址就是內(nèi)插相位。內(nèi)插濾波器采用128相位(除水平方向色度內(nèi)插濾波器為64相位外)，使得在兩點(diǎn)輸入象素之間可以有1/128的分辨率。
控制器部分又分為內(nèi)插控制信號(hào)產(chǎn)生器，初始地址產(chǎn)生器，和內(nèi)插地址產(chǎn)生器三個(gè)部分，由內(nèi)插控制信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生內(nèi)插起始信號(hào)及內(nèi)插前后沿?cái)U(kuò)展移位控制信號(hào)送到濾波器進(jìn)行內(nèi)插控制。由于隔行的視頻圖象有頂場(chǎng)和底場(chǎng)之分，頂場(chǎng)比底場(chǎng)的初始行信號(hào)超前半個(gè)相位。根據(jù)輸入輸出的是逐行幀信號(hào)或是隔行的頂場(chǎng)或底場(chǎng)信號(hào)由初始地址產(chǎn)生器產(chǎn)生不同的初始相位，送到內(nèi)插地址產(chǎn)生器，作為遞歸相位計(jì)算的初值。內(nèi)插地址產(chǎn)生器根據(jù)數(shù)據(jù)垂直方向變化的比例以及初始地址產(chǎn)生器產(chǎn)生的初始相位來(lái)遞歸產(chǎn)生多相位內(nèi)插濾波器的內(nèi)插相位地址，根據(jù)該地址從濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器中提取抽頭系數(shù)送到濾波器。
多相位水平內(nèi)插濾波器與垂直內(nèi)插濾波器基本相同，也分為控制器、濾波器和濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器。由于水平內(nèi)插濾波器僅對(duì)水平方向進(jìn)行內(nèi)插，輸入輸出的初始相位一致，可設(shè)為零，因此在控制器沒(méi)有初始地址產(chǎn)生器，而只要內(nèi)插控制信號(hào)產(chǎn)生器和內(nèi)插地址產(chǎn)生器，功能和結(jié)構(gòu)都與垂直內(nèi)插濾波器相同。多相位水平內(nèi)插濾波器產(chǎn)生的二十位數(shù)據(jù)信號(hào)和同步控制信號(hào)送到下一級(jí)的輸出處理及接口模塊中。
5、通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)色度空間轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)打包處理，從而實(shí)現(xiàn)視頻格式的控制和轉(zhuǎn)換，具體如下根據(jù)下載參數(shù)的設(shè)置，通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行過(guò)采樣即4∶2∶2-＞4∶4∶4，以及YCbCr-＞RGB色度空間轉(zhuǎn)換，然后按照輸出圖象的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)多相位水平內(nèi)插濾波器送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行打包，即插入消隱信號(hào)及表示信號(hào)起始和結(jié)束的標(biāo)志，最后，將視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換就可傳送到監(jiān)視器中。
輸出處理及接口模塊分為輸出控制模塊和輸出處理模塊，由輸出控制模塊產(chǎn)生消隱期數(shù)據(jù)填充及插入信號(hào)起始和結(jié)束標(biāo)志的控制信號(hào)，屏幕上背景顯示控制信號(hào)，都送到輸出處理模塊。并產(chǎn)生與數(shù)據(jù)同步的行場(chǎng)控制信號(hào)，和輸出處理模塊產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)同步輸出給下一級(jí)芯片。
輸出處理模塊接收輸出控制模塊送來(lái)的控制信號(hào)完成視頻數(shù)據(jù)的處理，輸出處理模塊具體又分為色度過(guò)采樣模塊、色度空間轉(zhuǎn)換模塊和輸出數(shù)據(jù)打包模塊，其中色度過(guò)采樣模塊采用16抽頭FIR濾波插值算法求得色度的內(nèi)插值，由色度空間轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)轉(zhuǎn)換公式可以將Y Cb Cr轉(zhuǎn)換為R G B輸出。再通過(guò)輸出數(shù)據(jù)打包模塊在輸出控制模塊送來(lái)的控制信號(hào)作用下完成行或幀/場(chǎng)消隱期數(shù)據(jù)的插入，視頻流格式化，即在SAV和EAV處插入相應(yīng)的同步控制碼，以及輸出通道復(fù)用，即完成4∶2∶2單通道復(fù)用輸出、4∶2∶2雙通道輸出或4∶4∶4分量碼流輸出的通道復(fù)用。其中Y表示亮度分量，Cb，Cr表示色差分量。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明用一個(gè)二維多相位的內(nèi)插濾波器來(lái)完成實(shí)時(shí)去隔行和空間尺寸上變換改變的功能，支持多種格式轉(zhuǎn)換，即SD→HD、HD→HD、SD→SD(SD表示標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視視頻顯示格式，HD表示高清晰度電視視頻顯示格式)，改變格式只需選擇相應(yīng)的參數(shù)模式；支持4∶3的幅型比轉(zhuǎn)成16∶9的幅型比，隔行掃描與逐行掃描轉(zhuǎn)換以及標(biāo)準(zhǔn)清晰度的分辨率轉(zhuǎn)換成高清晰度分辨率。數(shù)字輸入輸出符合SMPTE/ITU數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)，提供8/10位可選、最大可到2048×2048像素的廣播級(jí)質(zhì)量的視頻格式輸出，可動(dòng)態(tài)進(jìn)行縮放和平移等的調(diào)整。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了二維圖象插值濾波器的芯片級(jí)設(shè)計(jì)，該芯片可用于數(shù)字或模擬錄像機(jī)輸出、VCD或DVD輸出到CRT電視機(jī)或平板電視或投影機(jī)等的視頻圖象格式轉(zhuǎn)換?？膳cSDRAM無(wú)縫接口，用0.35um CMOS工藝，3.3V單電壓供電。


圖1是本發(fā)明方法的流程框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，其中Y表示亮度分量，C表示色度分量，結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供實(shí)施例，具體是用集成芯片電路實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明方法的實(shí)施例，具體內(nèi)容如下視頻數(shù)據(jù)的存在方式在進(jìn)入輸入控制及處理模塊之前為Y Cb Cr按8/10位SMPTE編碼，4∶2∶2單通道或雙通道碼流。經(jīng)過(guò)輸入處理變?yōu)?∶2∶2雙通道。輸出的格式為10/8位SMPTE編碼，Y Cb Cr或R G B，4∶4∶4或4∶2∶2雙/單通道或三通道輸出。
參數(shù)下載控制接口的復(fù)位信號(hào)可以在操作被中斷后重新進(jìn)行下載同步，靜態(tài)下載參數(shù)只能下載一次，而動(dòng)態(tài)參數(shù)可以隨時(shí)進(jìn)行多次下載，輸入輸出格式選擇是靜態(tài)參數(shù)，而輸出圖象的起始位置和大小是動(dòng)態(tài)參數(shù)。參數(shù)下載控制接口將串行輸入的參數(shù)轉(zhuǎn)換為并行，然后根據(jù)上面的連接輸入到不同的模塊進(jìn)行參數(shù)控制。
整個(gè)視頻格式轉(zhuǎn)換器(VTP)的同步運(yùn)行過(guò)程可以由幀存儲(chǔ)器切分成三個(gè)部分輸入部分、垂直處理部分、輸出部分。輸入控制及處理模塊和存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器3的寫(xiě)控制部分工作于輸入部分，存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器的讀控制部分、垂直濾波模塊和存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器的讀控制部分工作于第二部分，存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器的寫(xiě)控制部分、水平濾波模塊和輸出控制、輸出處理模塊工作于第三部分。
在電路中同時(shí)存在三幀/場(chǎng)，輸入部分在對(duì)第N幀/場(chǎng)進(jìn)行處理時(shí)，同時(shí)第二部分對(duì)第N-1幀/場(chǎng)進(jìn)行操作，第三部分對(duì)第N-2幀/場(chǎng)進(jìn)行操作。輸入控制及處理模塊解碼輸入TRS以確定輸入視頻第N幀/場(chǎng)的時(shí)序信息，而輸入視頻的區(qū)域面積大小由下載參數(shù)決定，該視頻通過(guò)存儲(chǔ)器控制器及外部存儲(chǔ)器控制接口送到外部的SDRAM(bank1或bank2)存儲(chǔ)，同時(shí)第N-1幀/場(chǎng)被從外部SDRAM(bank2或bank1)中經(jīng)轉(zhuǎn)置后讀出，這樣就可以對(duì)視頻的列進(jìn)行操作，經(jīng)過(guò)垂直內(nèi)插處理，由垂直內(nèi)插濾波器完成，再轉(zhuǎn)置后送到外部的SDRAM(bank3或bank4)存儲(chǔ)，外部存儲(chǔ)器bank3、bank4讀寫(xiě)控制，同時(shí)第N-2幀/場(chǎng)被從外部SDRAM(bank4或bank3)中讀出到水平處理模塊，進(jìn)行水平方向的尺寸上變換，多相位水平內(nèi)插濾波器，輸出處理及接口模塊將TRS及背景顏色插入到視頻數(shù)據(jù)中以及色度空間轉(zhuǎn)換等處理，然后輸出該視頻數(shù)據(jù)及同步控制信號(hào)。
在進(jìn)行圖像尺度變換時(shí)，通過(guò)插值核對(duì)輸入的采樣信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。為了避免實(shí)時(shí)的計(jì)算插值系數(shù)，將不同組的系數(shù)存放在內(nèi)存中，然后通過(guò)不同的相位來(lái)尋址，因此，所計(jì)算的采樣值和輸入柵格的位置有密切的關(guān)系。從理論上說(shuō)，需要一個(gè)無(wú)限多的抽頭系數(shù)和相位，但在實(shí)際應(yīng)用中，只要數(shù)量足夠多就可以了。輸出值的相位將被近似到最近的位置，以使內(nèi)存可以方便的查找所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
二維內(nèi)插濾波器采用兩個(gè)一維多相濾波器級(jí)聯(lián)的形式。先進(jìn)行垂直方向的內(nèi)插濾波操作，再進(jìn)行水平方向的內(nèi)插濾波操作，且亮度和色度采用完全并行的方式進(jìn)行操作，因此共有4個(gè)兩個(gè)內(nèi)插濾波器，其中三個(gè)結(jié)構(gòu)基本相同，都是128相位的抽頭地址選擇，可以使輸出圖像的象素在原始圖像兩象素點(diǎn)之間有1/128的分辨率，只有水平方向色度內(nèi)插濾波器為64相位。相位地址的選擇由起始地址和轉(zhuǎn)換比率(輸入/輸出)遞歸計(jì)算，公式如下所示px=(x+ABNp)mod(Np)]]>其中x是當(dāng)前相位的位置，而A和B分別表示輸出、輸入采樣點(diǎn)之間的間隔距離，Np表示總的相位數(shù)。
輸出過(guò)采樣模塊通過(guò)過(guò)采樣濾波器對(duì)4∶2∶2采樣結(jié)構(gòu)的顏色信號(hào)插值還原成4∶4∶4采樣結(jié)構(gòu)的顏色信號(hào)，同時(shí)將Cr Cb從一條信道解復(fù)用到兩條信道。過(guò)采樣濾波器以16抽頭對(duì)稱FIR實(shí)現(xiàn)，被Cr Cb分時(shí)復(fù)用。色度空間轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)以下轉(zhuǎn)換公式將Y Cr Cb轉(zhuǎn)換為R G B，并且將R G B轉(zhuǎn)化為基數(shù)為64的十位二進(jìn)制數(shù)，將Cr Cb轉(zhuǎn)換為基數(shù)為512的10位二進(jìn)制數(shù)。公式如下YMATOUT=G1·(YMATIN-64)+G2·PBMATIN+G3·PRMATIN1024+64]]>PBMATOUT=B1·(YMATIN-64)+B2·PBMATIN+B3·PRMATIN1024+COFFSET]]>PRMATOUT=R1·(YMATIN-64)+R2·PBMATIN+BR3·PRMATIN1024+COFFSET]]>其中
YMATIN，PBMATIN，和PRMATIN為輸入，YMATOUT，PBMATOUT，和PRMATOUT為輸出，G1，G2，G3，B1，B2，B3，R1，R2，和R3為變換系數(shù)。
輸出控制模塊從參數(shù)下載模塊得到選定輸出格式的有關(guān)信息，產(chǎn)生輸出格式中所需的定時(shí)信息。并且產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，協(xié)調(diào)幀存、輸入控制、輸出處理模塊的操作。
根據(jù)輸出控制模塊送來(lái)的定時(shí)信息，輸出數(shù)據(jù)打包模塊完成如下功能消隱期數(shù)據(jù)的插入、在SAV和EAV處插入相應(yīng)的同步控制碼和輸出通道復(fù)用，即在本模塊中完成4∶2∶2單通道復(fù)用輸出、4∶2∶2雙通道輸出或4∶4∶4分量碼流輸出的通道復(fù)用。支持以下格式視頻輸出RGB模式、Y Cr Cb模式、Y Cr/Cb模式、Cb/Y/Cr模式；打包或未打包(由同步信號(hào)線同步)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了二維圖象插值濾波器的芯片級(jí)設(shè)計(jì)，該芯片可用于數(shù)字或模擬錄像機(jī)輸出、VCD或DVD輸出到CRT電視機(jī)或平板電視或投影機(jī)等的視頻圖象格式轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，首先采用參數(shù)下載控制接口對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)預(yù)置或控制，用輸入控制及處理模塊對(duì)輸入的YCbCr數(shù)據(jù)解復(fù)用，取出數(shù)據(jù)同步頭trs定時(shí)信息和產(chǎn)生標(biāo)志是否為有效場(chǎng)/幀，及有用場(chǎng)/幀中的有效部分的標(biāo)志信號(hào)，并通過(guò)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器和SDRAM接口產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)控制信號(hào)從而得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出，然后采用多相位垂直內(nèi)插濾波器和多相位水平內(nèi)插濾波器進(jìn)行視頻空間尺寸改變和隔行、逐行轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)色度空間轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)打包處理，從而實(shí)現(xiàn)視頻格式的控制和轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，所述的采用參數(shù)下載控制接口對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)預(yù)置或控制，具體如下參數(shù)下載控制接口將參數(shù)分為IO參數(shù)、濾波參數(shù)和變換參數(shù)三組，所有的參數(shù)一次下載完整，或分組單獨(dú)下載，使動(dòng)態(tài)的參數(shù)得到及時(shí)的修改而同時(shí)保持靜態(tài)的參數(shù)，三個(gè)輸入端口時(shí)鐘S_clk，數(shù)據(jù)S_par和復(fù)位鍵S_rst，當(dāng)下載過(guò)程發(fā)生中斷時(shí)，用復(fù)位鍵S_rst重新同步下載操作，并且規(guī)定了串行數(shù)據(jù)的下載協(xié)議，參數(shù)下載控制接口接收到輸入的串行參數(shù)后，將串行的數(shù)據(jù)信號(hào)S_par轉(zhuǎn)換成并行，在輸入控制及處理模塊提供的控制信號(hào)的控制下，將并行輸出的數(shù)據(jù)分別送到各個(gè)相關(guān)的模塊中，即有關(guān)輸入圖象尺寸大小的數(shù)據(jù)送到輸入控制及處理模塊，有關(guān)輸出圖象尺寸大小的數(shù)據(jù)送到輸出控制及處理模塊，水平或垂直方向內(nèi)插前后比例變換系數(shù)分別送多相位水平內(nèi)插濾波器或多相位垂直內(nèi)插濾波器，外部SDRAM存儲(chǔ)器參數(shù)則送外部存儲(chǔ)器控制接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，用輸入控制及處理模塊來(lái)對(duì)Y Cb Cr解復(fù)用，取出trs定時(shí)信息和產(chǎn)生標(biāo)志是否為有用場(chǎng)/幀，及有用場(chǎng)/幀中的有用部分的標(biāo)志信號(hào)，具體如下用trs_f，trs_v，trs_h表示的行場(chǎng)同步信號(hào)，如果亮度和色度信號(hào)是單通道復(fù)用輸入，則對(duì)其進(jìn)行解復(fù)用，將其變?yōu)榱炼萗為一路，色度Cr/Cb為另一路的兩路信號(hào)，其后均為兩路信號(hào)分別并行處理，輸入控制模塊從輸入數(shù)據(jù)檢測(cè)到相應(yīng)的標(biāo)志，產(chǎn)生場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)以及行場(chǎng)同步信號(hào)，標(biāo)志有效的數(shù)據(jù)區(qū)域，使后面的模塊根據(jù)場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)以及行場(chǎng)同步信號(hào)截取有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，通過(guò)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器和SDRAM接口產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)控制信號(hào)從而得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出，具體如下采用存儲(chǔ)器控制器中的寫(xiě)控制器根據(jù)輸入控制及處理模塊來(lái)的水平、垂直及場(chǎng)/幀同步控制信號(hào)產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、寫(xiě)地址、寫(xiě)控制信號(hào)送到外部存儲(chǔ)器控制接口，控制有效數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部的SDRAM存儲(chǔ)器，采用讀控制器產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀地址，讀控制信號(hào)從外部存儲(chǔ)器控制接口中按列讀取SDRAM中的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存入最大128字節(jié)長(zhǎng)，二十位寬的緩存中，再通過(guò)二十位數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)送到多相位內(nèi)插濾波器，存儲(chǔ)器控制器還進(jìn)行垂直濾波轉(zhuǎn)置前后的控制，將視頻數(shù)據(jù)按行寫(xiě)入外部SDRAM，然后按列讀出送到多相位垂直內(nèi)插濾波器，得到視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置輸出，外部存儲(chǔ)器控制接口將存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器所送來(lái)的片選信號(hào)、12位讀寫(xiě)地址信號(hào)、讀寫(xiě)控制信號(hào)以及二十位的數(shù)據(jù)信號(hào)每場(chǎng)交替一次送給片外的兩片SDRAM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，采用多相位垂直內(nèi)插濾波器和多相位水平內(nèi)插濾波器進(jìn)行視頻空間尺寸改變和隔行、逐行轉(zhuǎn)換，具體如下根據(jù)輸入輸出的垂直方向像素總數(shù)的比值，由多相位垂直內(nèi)插濾波器計(jì)算內(nèi)插相位，根據(jù)該相位作為地址從ROM中選取濾波器系數(shù)，產(chǎn)生垂直內(nèi)插控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)從讀控制器中讀取二十位的輸入數(shù)據(jù)，然后再將垂直方向每行中經(jīng)過(guò)內(nèi)插的數(shù)據(jù)通過(guò)二十位數(shù)據(jù)總線送SDRAM讀寫(xiě)控制器；多相位水平內(nèi)插濾波器與垂直內(nèi)插濾波器基本相同，由于水平內(nèi)插濾波器僅對(duì)水平方向進(jìn)行內(nèi)插，輸入輸出的初始相位一致，可設(shè)為零，多相位水平內(nèi)插濾波器產(chǎn)生的二十位數(shù)據(jù)信號(hào)和同步控制信號(hào)送到下一級(jí)的輸出處理及接口模塊中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，多相位垂直內(nèi)插濾波器分為控制器、濾波器和濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器三個(gè)部分，通過(guò)濾波器部分從濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器中提取濾波器抽頭系數(shù)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，得到空間垂直方向的內(nèi)插象素點(diǎn)的值，再將該數(shù)據(jù)值及同步控制信號(hào)送到存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器，濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器是ROM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)128相位的16個(gè)抽頭的內(nèi)插濾波器的抽頭系數(shù)，其地址就是內(nèi)插相位，內(nèi)插濾波器采用128相位，除水平方向色度內(nèi)插濾波器為64相位外，在兩點(diǎn)輸入象素之間有1/128的分辨率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，控制器部分又分為內(nèi)插控制信號(hào)產(chǎn)生器，初始地址產(chǎn)生器，和內(nèi)插地址產(chǎn)生器三個(gè)部分，由內(nèi)插控制信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生內(nèi)插起始信號(hào)及內(nèi)插前后沿?cái)U(kuò)展移位控制信號(hào)送到濾波器進(jìn)行內(nèi)插控制，隔行的視頻圖象有頂場(chǎng)和底場(chǎng)之分，頂場(chǎng)比底場(chǎng)的初始行信號(hào)超前半個(gè)相位，根據(jù)輸入輸出的是逐行幀信號(hào)或是隔行的頂場(chǎng)或底場(chǎng)信號(hào)由初始地址產(chǎn)生器產(chǎn)生相應(yīng)的初始相位，送到內(nèi)插地址產(chǎn)生器，作為遞歸相位計(jì)算的初值，內(nèi)插地址產(chǎn)生器根據(jù)數(shù)據(jù)垂直方向變化的比例以及初始地址產(chǎn)生器產(chǎn)生的初始相位來(lái)遞歸產(chǎn)生多相位內(nèi)插濾波器的內(nèi)插相位地址，根據(jù)該地址從濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器中提取抽頭系數(shù)送到濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)色度空間轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)打包處理，實(shí)現(xiàn)視頻格式的控制和轉(zhuǎn)換，具體如下根據(jù)下載參數(shù)的設(shè)置，通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行過(guò)采樣即4∶2∶2-＞4∶4∶4，以及YCbCr-＞RGB色度空間轉(zhuǎn)換，然后按照輸出圖象的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)多相位水平內(nèi)插濾波器送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行打包，即插入消隱信號(hào)及表示信號(hào)起始和結(jié)束的標(biāo)志，最后，將視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換就可傳送到監(jiān)視器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，輸出處理及接口模塊分為輸出控制模塊和輸出處理模塊，由輸出控制模塊產(chǎn)生消隱期數(shù)據(jù)填充及插入信號(hào)起始和結(jié)束標(biāo)志的控制信號(hào)，屏幕上背景顯示控制信號(hào)，都送到輸出處理模塊，并產(chǎn)生與數(shù)據(jù)同步的行場(chǎng)控制信號(hào)，和輸出處理模塊產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)同步輸出給下一級(jí)芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征是，輸出處理模塊接收輸出控制模塊送來(lái)的控制信號(hào)完成視頻數(shù)據(jù)的處理，輸出處理模塊具體又分為色度過(guò)采樣模塊、色度空間轉(zhuǎn)換模塊和輸出數(shù)據(jù)打包模塊，其中色度過(guò)采樣模塊采用16抽頭FIR濾波插值算法求得色度的內(nèi)插值，由色度空間轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)轉(zhuǎn)換公式將Y Cb Cr轉(zhuǎn)換為R G B輸出，再通過(guò)輸出數(shù)據(jù)打包模塊在輸出控制模塊送來(lái)的控制信號(hào)作用下完成行或幀/場(chǎng)消隱期數(shù)據(jù)的插入，視頻流格式化，即在SAV和EAV處插入相應(yīng)的同步控制碼，以及輸出通道復(fù)用，即完成4∶2∶2單通道復(fù)用輸出、4∶2∶2雙通道輸出或4∶4∶4分量碼流輸出的通道復(fù)用，其中Y表示亮度分量，Cb，Cr表示色差分量。
全文摘要
一種采用二維多相位插值濾波的視頻格式轉(zhuǎn)換器的控制方法。屬于電子信息領(lǐng)域。本發(fā)明采用參數(shù)下載控制接口進(jìn)行參數(shù)預(yù)置或控制，用輸入控制及處理模塊對(duì)輸入的YCbCr數(shù)據(jù)解復(fù)用，取出數(shù)據(jù)同步頭trs定時(shí)信息和產(chǎn)生標(biāo)志是否為有效場(chǎng)/幀，及有用場(chǎng)/幀中的有效部分的標(biāo)志信號(hào)；通過(guò)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制器和SDRAM接口產(chǎn)生片外SDRAM存儲(chǔ)器的片選信號(hào)、讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)控制信號(hào)；采用多相位垂直內(nèi)插濾波器和多相位水平內(nèi)插濾波器進(jìn)行視頻空間尺寸改變和隔行、逐行轉(zhuǎn)換；通過(guò)輸出處理及接口模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)色度空間轉(zhuǎn)換和輸出數(shù)據(jù)打包處理，實(shí)現(xiàn)視頻格式的控制和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明支持多種格式轉(zhuǎn)換，可動(dòng)態(tài)進(jìn)行縮放和平移等的調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)了二維圖象插值濾波器的芯片級(jí)設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H04N7/01GK1516458SQ03150619
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者鄭世寶, 楊宇紅, 劉凌志, 賈松仁 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)