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Dokumentenidentifikation DE19525246A1 25.01.1996
Titel Synchronisierung digitaler Videoeingangssignale
Anmelder Tektronix, Inc., Wilsonville, Oreg., US
Erfinder Doornink, Douglas J., Portland, Oreg., US
Vertreter J. Strasse und Kollegen, 81541 München
DE-Anmeldedatum 11.07.1995
DE-Aktenzeichen 19525246
Offenlegungstag 25.01.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.1996
IPC-Hauptklasse H04N 5/04
IPC-Nebenklasse H04N 5/935   
Zusammenfassung Ein System zum Synchronisieren asynchroner Videosignale mit einem Referenzsignal zur Eingabe an ein digitales Videoverarbeitungssystem weist einen First-In-, First-Out-(FIFO-)Puffer (12) für jedes Eingangssignal auf, das das digitalisierte Videosignal in den FIFO unter Steuerung eines aus dem digitalisierten Videosignal abgeleiteten Eingangstaktsignals einschreibt, und das digitalisierte Videosignal aus dem FIFO unter Steuerung des Referenzsignals ausliest. Eine Eingangs-Zustandsmaschine (14) überwacht das digitalisierte Videosignal am Eingang und die Belegung des FIFO, um solange ein Schreibfreigabesignal an den FIFO zu liefern, wie der FIFO nicht überzulaufen droht. Eine Ausgangs-Zustandsmaschine (16) überwacht das digitalisierte Videosignal am Ausgang und die Belegung des FIFO, um solange ein Lesefreigabesignal an den FIFO zu liefern, wie keine Bereichsunterschreitung des FIFO droht. Besteht die Gefahr eines Überlaufens des FIFO, wird das Schreibfreigabesignal während des Austastintervalls des digitalisierten Videosignals für eine vorbestimmte Anzahl von Bildelementen unterbrochen; und wenn die Gefahr einer Bereichsunterschreitung des FIFO besteht, wird das Lesefreigabesignal während des Austastintervalls des digitalisierten Videosignals für eine vorbestimmte Anzahl von Bildelementen unterbrochen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme, die digitale Daten verwenden, und insbesondere Systeme, bei denen asynchrone Videosignale als Eingangssignale eines digitalen Videosystems verwendet werden können, das auf ein Systemreferenzsignal synchronisiert ist.

Wenn bei aktuellen Videosystemen ein eingehendes Videosignal nicht synchron mit einem allgemeinen Referenzsignal ist, beispielsweise "house black", ist irgendeine Art Videobild-Synchronisiergerät erforderlich. Ein Videobild-Synchronisiergerät schreibt ein digitalisiertes Videoeingangssignal synchron zu dem Videoeingangssignal in einen Bildpufferspeicher ein und liest das digitalisierte Videoeingangssignal nach einer geeigneten Verzögerung aus dem Bildpufferspeicher synchron zu dem allgemeinen Referenzsignal aus, wie es im Stand der Technik wohlbekannt ist. Hierzu muß das Videoeingangssignal mit dem allgemeinen Referenzsignal synchronisiert sein. Ist jedoch das Videoeingangssignal asynchron zum allgemeinen Referenzsignal, läßt das Videobild-Synchronisiergerät ein Videobild aus bzw. wiederholt dieses.

Ein derartiges Verhalten ist unerwünscht, insbesondere, wenn das Videoeingangssignal gerade aufgezeichnet wird.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Synchronisieren asynchroner digitaler Videoeingangssignale auf einen einzigen Referenztakt zur Verfügung, ohne das Erfordernis eines Bild-Synchronisiergeräts für jedes digitale Videoeingangssignal und ohne Bildauslassung bzw. Bildwiederholung. Ein First-In, First-Out (FIFO)-Puffer für jedes digitale Videoeingangssignal hat separate Lese- und Schreibtakteingänge und separate Lese- und Schreib-Steuerungen. Eine Eingangs-Zustandsmaschine, die auf einem Videoeingangstakt läuft, welcher vom digitalen Videoeingangssignal abgeleitet ist, überwacht die digitalen Videodaten, die in den FIFO eingeschrieben werden, überwacht die Belegung des FIFO und steuert das Einschreiben der digitalen Videodaten in den FIFO mit einer eingegeben Videotaktrate. Eine Ausgangs-Zustandsmaschine, die auf dem einzigen Referenztakt läuft, überwacht die digitalen Videodaten, die aus dem FIFO ausgelesen werden, überwacht die Belegung des FIFOs und steuert das Auslesen der digitalen Videodaten aus dem FIFO mit der Rate des einzigen Referenztaktes. Da bei vielen digitalen Videosystemen die Daten in den horizontalen und vertikalen Intervallen des digitalen Eingangssignals nicht verarbeitet werden, besteht die Möglichkeit, daß die zum Einschreiben in den FIFO während dieser Intervalle empfangenen digitalen Videodaten vielleicht ausgelassen werden, wenn der FIFO bereits überzulaufen droht, wie es die Eingangs-Zustandsmaschine anhand der Belegung des FIFOs ermittelt, und andererseits kann passieren, daß digitale Videodaten während des Auslesens aus dem FIFO während dieser Intervalle wiederholt werden, wenn der FIFO-Speicherbereich unterschritten wird, wie die Ausgangs-Zustandsmaschine anhand der Belegung des FIFOs ermittelt.

Die Aufgaben, Vorteile sowie weitere neue Merkmale der vorliegenden Erfindung sind der nachstehenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, die in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen zu lesen ist.

Die (einzige) Figur zeigt eine Blockschaltbilddarstellung eines Systems zum Synchronisieren eines asynchronen digitalen Videoeingangssignals auf ein Referenzsignal gemäß vorliegender Erfindung.

Wie in der Figur zu sehen ist, liegt an einem Eingang eines First-In, First-Out- (FIFO-) Puffers 12, beispielsweise ein IDT72201, wie er von Integrated Device Technology, Inc., Santa Clara, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika hergestellt wird, ein digitales Videosignal als Eingangssignal an und er erzeugt an einem Ausgang ein sychronisiertes digitales Videosignal. An einem Eingangstaktanschluß des FIFO 12 liegt ein Videoeingangstakt an, der aus dem digitalen Videosignal am Eingang abgeleitet wird, wie für den Fachmann wohlbekannt ist, um Taktimpulse zum Inkrementieren eines (nicht dargestellten) Schreibadressenregisters im FIFO 12 bereitzustellen. An einem Ausgangstaktanschluß liegt ein Referenztaktsignal an, um Taktimpulse zum Inkrementieren eines (nicht dargestellten) Leseadressenregisters im FIFO 12 bereitzustellen. Der FIFO 12 erzeugt ein Signal mit hoher Schaltschwelle und ein Signal mit niedriger Schaltschwelle, wobei diese Signale das Ausmaß der Belegung des FIFOs darstellen. Schließlich hat der FIFO 12 einen Schreibfreigabeeingang und einen Lesefreigabeeingang.

Eine Eingangs-Zustandsmaschine 14 empfängt das digitale Videosignal an einem Eingang, den Videoeingangstakt an einem Takteingang und das Signal mit hoher Schaltschwelle vom FIFO 12 an einem zweiten Eingang. Die Eingangs-Zustandsmaschine 14 liefert ein Schreibfreigabesignal an den Schreibfreigabeeingang des FIFO 12. Eine Ausgangs-Zustandsmaschine 16 empfängt das synchronisierte digitale Videosignal an einem Eingang, das Referenztaktsignal an einem Takteingang, und das Signal mit niedriger Schaltschwelle aus dem FIFO 12 an einem zweiten Eingang. Die Ausgangs-Zustandsmaschine 16 liefert ein Lesefreigabesignal an den Lesefreigabeeingang des FIFO 12.

Im Betrieb liefert die Eingangs-Zustandsmaschine 14 ein Schreibfreigabesignal, so daß das digitalisierte Videosignal am Eingang des FIFO 12 im Normalfall bei jedem Videoeingangstaktimpuls in den FIFO eingeschrieben wird. Die Eingangs-Zustandsmaschine 14 überwacht die Eingabe des Videosignals in den FIFO 12 und tastet das Signal mit hoher Schaltschwelle aus dem FIFO ab. Das digitale Videosignal enthält ein Datenwort "Start des aktiven Videos" (SAV) am Ende des Austastintervalles des Videoeingangssignals, und ein Datenwort "Ende des aktiven Videos" (EAV) am Anfang des Austastintervalles. Wenn die Eingangs-Zustandsmaschine 14 das Datenwort EAV im digitalen Videosignal entdeckt, überprüft sie den Zustand des Signals mit hoher Schaltschwelle, um festzustellen, ob die Belegung des FIFO unter einer vorbestimmten Schwelle liegt. Wenn das Signal mit hoher Schaltschwelle angibt, daß die Belegung des FIFO unter der vorbestimmten Schwelle liegt, hält die Eingangs-Zustandsmaschine 14 weiterhin das Schreibfreigabesignal aufrecht, damit das digitalisierte Videosignal bei jedem Video-Eingangstaktimpuls in den FIFO 12 eingeschrieben werden kann. Wenn das Signal mit hoher Schaltschwelle angibt, daß die FIFO-Belegung über der vorbestimmten Schwelle liegt, unterbricht die Eingangs-Zustandsmaschine 14 das Schreibfreigabesignal für eine Periode von 4N-Videoeingangstaktimpulsen, wodurch effektiv N Bildelemente ausgelassen werden, da im kodierten Videosignal ein "Farbbildelement" aus vier sequentiellen Datenwörtern zusammengesetzt ist, und die FIFO-Belegung wieder unter die vorbestimmte Schwelle fallen kann. Hierdurch wird ein Überlaufen des FIFO 12 verhindert. Da die ausgelassenen Bildelemente während des Austastintervalles auftreten, gehen keine der aktiven Videobilddaten verloren.

Die Ausgangs-Zustandsmaschine 16 legt im Normalfall ein Lesefreigabesignal an den FIFO 12, 50 daß das synchronisierte digitale Videosignal bei jedem Referenztaktimpuls aus dem FIFO ausgelesen wird. Die Ausgangs-Zustandsmaschine 16 überwacht das synchronisierte digitale Videosignal und tastet das Signal mit niedriger Schaltschwelle aus dem FIFO ab. Wenn die Ausgangs-Zustandsmaschine 16 ein EAV-Signal im synchronisierten digitalen Videosignal entdeckt, prüft sie die FIFO-Belegung, um sicherzugehen, daß diese über einer zweiten vorbestimmten Schwelle liegt. Liegt die Belegung des FIFO über der zweiten vorbestimmten Schwelle, wie es der Zustand des Signals mit niedriger Schaltschwelle angibt, wird das Lesefreigabesignal aufrechterhalten und das synchronisierte digitale Videosignal weiterhin aus dem FIFO 12 ausgelesen. Wenn das Signal mit niedriger Schaltschwelle angibt, daß die Belegung des FIFO unter der zweiten vorbestimmten Schwelle liegt, dann unterbricht die Ausgangs-Zustandsmaschine 16 das Lesefreigabesignal, so daß dasselbe Datenwort für 4M Referenztaktimpulse gelesen wird. Somit werden effektiv M Bildelemente während des Austastintervalles dem synchronisierten digitalen Videosignal hinzugefügt, und die Belegung des FIFO kann über die zweite vorbestimmte Schwelle ansteigen. Auf diese Weise wird eine Bereichsunterschreitung des FIFO 12 verhindert, und - da die Bildelemente während des Austastintervalles hinzugefügt werden werden sie bei der Verarbeitung durch nachfolgende digitale Videogeräte, beispielsweise ein digitaler Videorekorder, ignoriert, die die Daten im Austastintervall auslassen.

Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Synchronisieren asynchroner digitaler Videoeingangssignale auf einen einzigen Referenztakt zur Speicherung in einem digitalen Videorekorder zur Verfügung, indem jedes digitale Videoeingangssignal in seinen eigenen FIFO unter Steuerung einer Eingangs-Zustandsmaschine mit einer Video-Eingangstaktrate eingeschrieben wird, und das digitale Videosignal mit einer einzigen Referenztaktrate aus dem FIFO ausgelesen wird, um das digitale Videosignal mit dem Referenztakt zu synchronisieren.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Synchronisieren eines digitalen Videosignals mit einer ersten Taktrate auf eine Referenztaktrate, mit:

    einem Puffer (12) zum Speichern des digitalen Videosignals mit der ersten Taktrate, wenn er durch ein Schreibfreigabesignal freigegeben wird, und zum Ausgeben des digitalen Videosignals mit der Referenztaktrate, wenn er durch ein Lesefreigabesignal freigegeben wird;

    einer Eingangs-Zustandsmaschine (14) zum Erzeugen des Schreibfreigabesignals als Reaktion auf das im Puffer gespeicherte digitale Videosignal, eines Signals mit hoher Schaltschwelle aus dem Puffer, dessen Zustand die Belegung des Puffers angibt, und der ersten Taktrate; und

    einer Ausgangs-Zustandsmaschine (16) zum Erzeugen des Lesefreigabesignals als Reaktion auf das vom Puffer ausgegebene digitale Videosignal, eines Signals mit niedriger Schaltschwelle aus dem Puffer, dessen Zustand die Belegung des Puffers angibt, und der Referenztaktrate;

    damit, wenn der Zustand des Signals mit hoher Schaltschwelle angibt, daß der Puffer überzulaufen droht, das Schreibfreigabesignal während eines Austastintervalles des im Puffer gespeicherten digitalen Videosignals für eine erste vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird, und, wenn das Signal mit niedriger Schaltschwelle angibt, daß eine Bereichsunterschreitung des Puffers droht, das Lesefreigabesignal während eines Austastintervalles des aus dem Puffer ausgegebenen digitalen Videosignals für eine zweite vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird.
  2. 2. Vorrichtung zum Synchronisieren eines digitalen Videosignals mit einer ersten Taktrate auf eine Referenztaktrate, mit:

    einer Vorrichtung zum Speichern (12) des digitalen Videosignals mit der ersten Taktrate, wenn diese durch ein Schreibfreigabesignal freigegeben wird, und zum Ausgeben des digitalen Videosignals mit der Referenztaktrate, wenn diese durch ein Lesefreigabesignal freigegeben wird;

    einer Vorrichtung zum Erzeugen (14) des Schreibfreigabesignals als Reaktion auf das in der Speicher- und Ausgabevorrichtung gespeicherte digitale Videosignal, eines Signals mit hoher Schaltschwelle aus der Speicher- und Ausgabevorrichtung, dessen Zustand die Belegung der Speicher- und Ausgabevorrichtung angibt, und der ersten Taktrate; und

    einer Vorrichtung zum Erzeugen (16) des Lesefreigabesignals als Reaktion auf das von der Speicher- und Ausgabevorrichtung ausgegebene digitale Videosignal, eines Signals mit niedriger Schaltschwelle von der Speicher- und Ausgabevorrichtung, dessen Zustand die Belegung der Speicher- und Ausgabevorrichtung darstellt, und die Referenztaktrate;

    damit, wenn der Zustand des Signals mit hoher Schaltschwelle angibt, daß die Speicher- und Ausgabevorrichtung überzulaufen droht, das Schreibfreigabesignal während eines Austastintervalles des in der Speicher- und Ausgabevorrichtung gespeicherten digitalen Videosignals für eine erste vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird, und, wenn das Signal mit niedriger Schaltschwelle angibt, daß eine Bereichsunterschreitung der Speicher- und Ausgabevorrichtung droht, das Lesefreigabesignal während eines Austastintervalles des aus der Speicher- und Ausgabevorrichtung ausgegebenen digitalen Videosignals für eine zweite vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird.
  3. 3. Verfahren zum Synchronisieren eines digitalen Videosignals mit einem Referenzsignal mit einer Systemtaktrate, welches folgende Schritte umfaßt:

    Einschreiben des digitalen Videosignals in einen Puffer (12) mit einer Eingangstaktrate, wenn dieser durch ein Schreibfreigabesignal freigegeben wird, wobei sich die Eingangstaktrate vom digitalen Videosignal ableitet;

    Auslesen des digitalen Videosignals aus dem Puffer mit der Systemtaktrate, wenn dieser durch ein Lesefreigabesignal freigegeben wird;

    Erzeugen des Schreibfreigabesignals aus dem in den Puffer eingeschriebenen digitalen Videosignal, aus einem Signal mit hoher Schaltschwelle, dessen Zustand die Belegung des Puffers angibt, und aus der Eingangstaktrate, so daß das Schreibfreigabesignal für eine erste vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird, wenn der Zustand des Signals mit hoher Schaltschwelle angibt, daß der Puffer überzulaufen droht; und

    Erzeugen des Lesefreigabesignals aus dem aus dem Puffer ausgelesenen digitalen Videosignal, aus einem Signal mit niedriger Schaltschwelle, dessen Zustand die Belegung des Puffers angibt, und aus der Systemtaktrate, so daß das Lesefreigabesignal für eine zweite vorbestimmte Anzahl von Bildelementen des digitalen Videosignals unterbrochen wird, wenn der Zustand des Signals mit niedriger Schaltschwelle angibt, daß eine Bereichsunterschreitung des Puffers droht.






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