专利名称：用4dsp处理器阵列实现标清视频上变为高清视频的装置的制作方法
技术领域：
本发明用一种基于4DSP平台的硬件系统实现的方法，将标准清晰度 数字电视信号上变换为高清晰度数字电视信号，应用于广播电视领域。
背景技术：
数字化是广播电视发展的必然趋势，而高清电视又是数字电视发展 的必然趋势。在我国，数字电视(Digital TV)包括数字HDTV、数字SDTV 和数字LDTV三种。如果用高清播放器播放标清视频，SDTV数字视频 (720*576)在高清电视HDTV (1920*1080)中显示图像质量不佳，而且 存在幅型比失真的情况。从1958年我国建立电视台至今的48余年时间 中，积累了大量的SDTV的节目。其中不乏一些重要有价值的视频文件， 这些节目，在电视台转换为HDTV广播的时候，大部分还要播出。所以， 要把这些节目转换为HDTV格式。另外大量新闻节目拍摄在相当长时间内 还必须采用SDTV方式，如何将这些视频播放给正在快速发展着的高清用 户，成了电视台工作人员的一大难题。为了解决这一难题，提出这一 SDTV 到HDTV的解决方案，本设计方案为首国内首创，国内目前还没有这种转换器。如今，市面上已有一些国外的产品，主要是针对标清DVD或者其他 标清信号的倍线器，虽然能够将720P等标清信号上变换为1080i的信号， 但显示效果一般，图像有变形，且主要是针对终端用户，需要每个用户添加一个倍线器或者购买具有倍线功能的高清电视。该产品在国内有着很大的市场。总部位于美国硅谷圣荷西的Chrontel公司日前推出新型 SDTV/HDTV编码器CH7021A，它和Intel的串行数字视频输出(SDVO)PC接 口标准兼容。CH7021A能使PC通过TV输出口采用SDVO的标准来传输视 频到外接电视机的模拟视频输入。但是Chrontel公司的SDTV/HDTV编码 器是一混合信号集成电路，而本发明则是一 4DSP处理器阵列。本发明主要针对电视台的应用，用一种转接卡从根本上解决这个问题
发明内容
本发明是一种用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高清视频的装 置，本发明的目的是针对电视台数字录像机中标准清晰度视频文件进行 上变换系统，直接将原始标准清晰度数字视频素材上变换成高清晰度数 字视频文件，其特征是该装置由SDTV视频输入模块，FPGA视频输入接口 模块，4DSP处理器阵列模块；FPGA音频输入输出接口模块，FPGA视频输 出接口模块，SDTV视频输出模块所组成；4 DSP处理器阵列中，各DSP 的外部总线连接起来，并在总线上挂外部SDRAM存储器；4个DSP两两通 过其link port接口相连，通信方式是点对点，对视频实时的进行处理， 将高清图像像素按比例映射到标清图像中，再利用双线性插值的方法计 算出高清图像的颜色值。4DSP处理器阵列采用对称的系统结构。输入的数据图像，经过输入 接口的FPGA分配，按照行数，把图像变为4个部分，通过FPGA实现的
Link Port传输协议，分别传给4个DSP进行处理，4DSP处理器阵列采 用对称的系统结构。输入的数据图像，经过输入接口的FPGA分配，按照 行数，把图像变为4个部分，通过FPGA实现的Link Port传输协议，分 别传给4个DSP进行处理，4DSP处理器阵列采用对称的系统结构。输入 的数据图像，经过输入接口的FPGA分配，按照行数，把图像变为4个部 分，通过FPGA实现的Link Port传输协议，分别传给4个DSP进行处理， 4DSP处理器阵列采用对称的系统结构也可以做成非对成结构。本装置通过FPGA实现视频接口模块和音频接口模块，视频接口模块 实现与DSP的Link Port相同协议功能，通过Link Port把视频信号传给 DSP， FPGA与DSP之间的接口以中断方式，通过Link Port完成对输入的有 效视频信号接受并存储，信号格式采用LVDS;音频接口模块用FPGA对 音频信号进行缓冲处理，并且实现输出的视音频信号的同步控制；FPGA 的配置是通过其模式控制引脚，采用被动串行方式配置；每个FPGA采用 一个独立的JTAG接口来进行配置。SDI接口输入采用GS1560串-并转换器， GS9023视频、音频分离器；输出采用GS1532并-串转换器，GS1503视频、 音频合成器；采用BNC接口。本发明的灵活度较高，可以上变换成任意分辨率格式的视频文件；操 作简单方便，易于功能升级；在硬件核心技术上，采用多DSP构成的处 理器阵列处理数据；在DSP多处理器硬件平台上，实现双线形插值的方 法，视频再经过锐化和对比度的调整，达到令人满意的效果。
图l总体框图；图2 SDI输入串-并转换示意图；图3 FPGA接口示意图；图4 4DSP处理器阵列示意图； 图5并-串转换、SDI输出示意图； 图6音频分离、缓存、合成示意图。
具体实施方式
图1所示系统的总体框图。它包括输入模块，完成串-并转换以及分 离出音频信号；FPGA视频输入接口模块，通过Link Port把视频信号传 给DSP实现DSP与输入Y/UV数据的接口 ，对行消隐信号进行计算产生行 号，实现与DSP的Link Port相同协议功能；DSP处理器阵列模块，实现 SDTV到HDTV整个过程的算法，包括差值，锐化，亮度、色度、对比度的 调整；FPGA视频输出接口模块；FPGA音频输入输出接口模块，对音频信 号进行缓冲处理，并且实现输出视音频信号的同步控制；输出模块，完 成并-传转换、SDI信号输出。图2所示为SDI输入串-并转换示意图。首先，视频信号由标准清晰 度数字录像机输出，输入到硬件系统的SDI接口。 GS1524A能够对从75 欧姆的同轴电缆上接收到的数据信号进行补偿和恢复，它支持SMPTE 292M (高清)和SMPTE 259M (标清)标准。对输入的数据进行补偿以后，输 出一对差分信号。输出给GS1560A来处理。GS1560A是一个串行信号转并行信号的转换器，可以正确的接收SD-SDI， HD-SDI数据信号。能够对SDI输入数据信号解串行，还有信道
解码的功能，能够对数据信号进行NRZI-to-NRZ转换，恢复成原始的SDI 数据。还包含一系列的数据处理功能，例如误码检测和纠错，自动标准 识别和EDH支持。它还能检测和提取SMPTE352M数据包，并且独立的标 记接受视频信号。图3所示为FPGA接口示意图。视频数据转换为并行的后，输出的数 据为CCIR601格式，不能直接送入DSP中进行处理，要通过FPGA采集有 效的视频数据，同时，FPGA实现Link Port传输协议，把采集来的视频 数据高速的传入DSP的Link Port接口中。图4所示为4DSP处理器阵列示意图，在SDTV/HDTV转换中。在多DSP 构成的处理器阵列中，为了增大系统的数据吞吐量，各DSP的外部总线 相连起来，并在总线上挂外部SDRAM存储器，可以用来缓存处理的数据。 四个DSP两两通过其特有的Link Port相连，该通信方式是点对点的， 可靠性好。每个DSP的作用对等，能很简单的对每个DSP进行任务分配。 也可以把对称结构改为非对称结构，这样，在不同的算法之间，能够很 容易的进行转换。图5所示为并-串转换、SDI输出示意图。视频数据在多DSP处理器阵 列中处理好之后，通过DSP的Link Port接口 ，将数据传送到FPGA实现 的Link Port接口中。同时，FPGA实现计数功能，产生高清晰度视频信 号需要的F、 V、 H信号，再把视频数据传到视频、音频混合器中。混合 之后的数据送入GS1532并-串转换器，然后通过线路驱动器GS1528驱动， 形成SDI信号输出。图6所示为音频分离、缓存、合成示意图。音频方面，由GS9023实现视频、音频信号的分离。分离出来的音频信号，送入缓存器缓存。等
相对应的视频信号处理好过后，于视频信号一起送入GS1503中，实现视频、音频信号的同步复合，形成视频、音频信号。本发明的优点是灵活度较高，可以上变换成任意分辨率格式的视频文件；操作简单方便，易于功能升级；在硬件核心技术上，采用多DSP 构成的处理器阵列处理数据；在DSP多处理器硬件平台上，实现双线形 插值的方法，视频再经过锐化和对比度的调整，达到令人满意的效果。
权利要求
1. 一种用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高清视频的装置，其特征是该装置由SDTV视频输入模块，FPGA视频输入接口模块，4DSP处理器阵列模块；FPGA音频输入输出接口模块，FPGA视频输出接口模块，SDTV视频输出模块所组成；4DSP处理器阵列中，各DSP的外部总线连接起来，并在总线上挂外部SDRAM存储器；4个DSP两两通过其link port接口相连，通信方式是点对点，对视频实时的进行处理，将高清图像像素按比例映射到标清图像中，再利用双线性插值的方法计算出高清图像的颜色值。
2. 根据权利要求1所述的用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高 清视频的装置，其特征是4DSP处理器阵列采用对称的系统结构。输入的 数据图像，经过输入接口的FPGA分配，按照行数，把图像变为4个部分， 通过FPGA实现的Link Port传输协议，分别传给4个DSP进行处理。
3.根据权利要求1所述的用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高 清视频的装置，其特征是4DSP处理器阵列也可以做成非对称结构。
4.根据权利要求1所述的用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高 清视频的装置，其特征是通过FPGA实现视频接口模块和音频接口模块， 视频接口模块实现与DSP的Link Port相同协议功能，通过Link Port把 视频信号传给DSP， FPGA与DSP之间的接口以中断方式，通过LinkPort完 成对输入的有效视频信号接受并存储，信号格式采用LVDS;音频接口模 块用FPGA对音频信号进行缓冲处理，并且实现输出的视音频信号的同 步控制；FPGA的配置是通过其模式控制引脚，采用被动串行方式配置；每个FPGA采用一个独立的JTAG接口来进行配置。
5.根据权利要求1所述的用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高 清视频的装置，其特征是SDI接口输入采用GS1560串-并转换器，GS9023 视频、音频分离器；输出采用GS1532并-串转换器，GS1503视频、音频合 成器；采用BNC接口。
全文摘要
本发明提出一种用4DSP处理器阵列实现标清视频上变为高清视频的装置。该装置系统直接将原始标准清晰度数字录像中输出的视频信号上变换成高清晰度数字视频信号，输入到高清晰度数字录像机。其特征是采用多4DSP构成的处理器阵列处理数据；在DSP多处理器硬件平台上，实现双线形插值的方法，视频再经过锐化和对比度的调整，本发明能实现实时变换；灵活度较高，可以上变换成任意分辨率格式的视频文件，操作简单方便，易于功能升级。
文档编号H04N7/015GK101399953SQ200710053369
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者关淑菊, 刘光远, 朱美能, 李俊峰, 李德华, 峰 程, 莹 罗, 金良海, 翔 黄, 坚 黎 申请人:华中科技大学;武汉时代科学研究院