[发明专利]3G-SDI高清数字视频信号发生系统

说明书

技术领域

本发明属于电子信息领域中的视音频技术领域，涉及一种数字视频信号发生系统。

技术背景

随着科技的日益发展，人们的物质生活水平越来越高。在广播电视行业，模拟电视逐渐被数字视频显示仪器所代替，而相关的视音频行业也开始越发关注3G-SDI(3Gbps速率的串行数字接口)的发展。数字电视信号清晰度已经由标准清晰度的720×576i(隔行扫描)发展为1280×720p(逐行扫描)和1920×1080i，而最新的高清晰度数字电视信号达到了1920×1080p，即3G高清数字电视信号。目前的显示器普遍能够支持1080p的信号输入，作为信号源也有一些DVD和高清播放机支持1080p模拟分量信号输出和HDMI(高清晰度多媒体接口)输出。但是3G-SDI信号发生器提供的带宽很大，码率是高清SDI信号源的2倍，这样各个方面的技术指标都要提升，而且对低抖动的要求更高，这些都将增加3G-SDI信号发生器的设计难度。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供了一种3G-SDI高清数字视频信号发生系统。该系统是基于FPGA(现场可编程逻辑阵列)的3G-SDI信号发生系统，通过FPGA的编程算法产生多种规定格式的3G-SDI数字视频测试信号，信号格式向下兼容，支持SD-SDI(标准清晰度的串行数字接口)和HD-SDI(高清晰度的串行数字接口)，并且支持嵌入音频功能。同时，利用USB(通用串行总线)接口和SD(安全数码卡)/MMC(多媒体卡)接口还可以输出用户自定义编程的动态或静态测试信号。

为实现以上目的，本发明的技术方案是：

3G-SDI信号发生系统的工作流程：

a.振荡器1产生时钟信号；

b.用户通过控制按键6对FPGA8做出命令，选择输出的信号模式和信号格式，精密时钟调整器2接收FPGA8传来的指令，把振荡器产生的时钟信号调制成与选择的信号格式相对应的振荡频率范围，输入至FPGA8中；

c.FPGA8选择IP核中相对应的内部算法，生成一帧测试图像，然后对这一过程进行重复，根据用户选择的格式以并行数字信号格式输出，使用b过程调制的振荡频率作为时钟频率，来控制输出并行数字信号的传输速率；

d.并串转换器9对FPGA8输出的并行数字信号进行并串转换处理，得到串行数字信号，并达到要求模式的标准传输速率；

显示器7实时显示输出信号的模式及格式；

电源10为整体工作电路供电。

本发明的进一步改进：本系统还设有USB接口3、SD/MMC卡接口4和SDRAM(同步动态随机存储器)5，皆同FPGA 8相连接。用户可通过USB接口3或SD/MMC卡接口4输入自定义的图像信号至FPGA 8，FPGA 8通过其IP核的内部算法，将输入的串行信号转化成并行信号并存入SDRAM 5中，然后以较高速率输入到FPGA 8中，根据选择格式经预设算法将信号重新编排，生成要求的并行数字信号。再以精密时钟调整器2调制的振荡频率作为时钟频率，来控制输出并行数字视频信号的传输速率。

本系统在不同传输速率下共能输出信号格式11种：在2.97Gbps速率下生成输出1080p@50Hz、1080p@59.94Hz、1080p@60Hz格式的数字视频信号；在1.485Gbps和1.483Gbps速率下生成输出1080i@50Hz、1080i@59.94Hz、1080i@60Hz、720p@50Hz、720p@59.94Hz和720p@60Hz格式的数字视频信号；在标清范围内生成输出480i和576i格式的信号。

本系统预存的输出信号模式有9种：彩条信号、频率扫描信号、黑场信号、病态矩阵信号、亮度坡度信号、Y/C全范围斜坡信号、SMPTE 75％条形信号、SMPTE RP219条形信号及亮度脉冲与条形信号，供用户选择。

如果需要将图像嵌入音频，可在每条并行数字信号通道中嵌入音频信号。最后通过并串转换器9对视音频信号进行并串转换处理，输出含有嵌入式音频的串行数字信号。

本发明的有益效果是：该信号发生系统以FPGA为核心，通过对其内部IP核的编写，以及与周边电路的组配实现了以下功能：生成输出最高达到3Gbps传输速率的数字串行信号；输出多模式、多格式的信号，支持嵌入音频，可以满足绝大多数领域对信号源的要求，更加方便、实用；该发明成本低廉，安全系数高。

附图说明

图1是3G-SDI信号发生系统的结构图；

图2是3G-SDI信号发生系统的工作流程图；