一种可对多种图像信号进行变换的方法及装置

摘要

本发明提供了一种可对多种图像信号进行变换的方法及装置。其将各种型式的图像信号进行变换，使之成为数字显示接口(DVI)数字信号，这样就可通过一根统一的系统电缆将信号变换装置与数字显示设备进行连接，并在两者连接的系统电缆中增加控制线缆及音频信号传输线缆，以及增加可从数字显示设备向信号变换装置提供工作电源的供电线缆，这样，数字显示设备与信号变换装置的连接仅需单根包含有数字显示接口(DVI)数据的系统电缆即可，且数字显示设备与信号变换装置间可有较大的空间相对位置，可将信号变换装置置于使用者操作较为便利的位置上，并将所有需连接的信号设备的信号分别接入信号变换装置。

权利要求

1、一种可对多种图像信号进行变换的方法，由一信号变换装置完成，其包括图像信号主控微处理器(11)、视频信号切换电路(4)、A/D转换电路(9)、辅助控制微处理器(12)、3D滤波器(1)、第一RF调谐器(2)、第二RF调谐器(3)、音频/音效处理电路(5)、第一数字解码器(8)、第二数字解码器(6)、隔行/运动补偿处理器(10)、数字显示接口(DVI)接收器(7)、DVI信号编码电路(13)、RS232变换电路(14)、接口连接端(15)，其特征在于： 在图像信号主控微处理器(11)的控制下，通过视频信号切换电路(4)分别将接入的视频显示(VGA)信号或色差Y/Pr/Pb或Y/Cr/Cb信号送入A/D转换电路(9)； 通过AID转换电路(9)将视频信号切换电路(4)送来的模拟图像信号转换为数字图像信号，并输出至图像信号主控微处理器(11)； 在辅助控制微处理器(12)的控制下，通过第一RF调谐器(2)对接入的射频(RF)图像信号进行调谐、解调，并将解调后的图像信号输出至3D滤波器(1)进行处理，且该图像信号作为主画面图像信号，将解调得到的音频信号输出至音频/音效处理电路(5)进行放大处理； 通过3D滤波器(1)将输入的复合图像信号进行亮度信号与色度信号的分离，并将亮色分离的图像信号输出至第二数字解码器(6)进行进一步的处理； 在辅助控制微处理器(12)的控制下，通过第二RF调谐器(3)对接入的射频(RF)图像信号进行调谐、解调，其输出端接至第一数字解码器(8)，其图像信号可作为辅画面信号； 在图像信号主控微处理器(11)的指令下，通过辅助控制微处理器(12)对第一RF调谐器(2)、第二RF调谐器(3)及音频/音效处理电路(5)进行控制，以达到图像画面与音响的一致； 在图像信号主控微处理器(11)的控制下，通过第一数字解码器(8)将第二RF调谐器(3)输出的视频信号进行数字变换，输出亮色分离的数字图像信号至图像信号主控微处理器(11)； 通过第二数字解码器(6)接收来自3D滤波器(1)的射频图像解调信号外，还接收来自S端子的图像信号，由于将该路图像信号设定为主画面信号，其数字变换后的图像信号输出至去隔行/运动补偿处理器(10)进行进一步的处理； 在图像信号主控微处理器(11)的作用下，通过去隔行/运动补偿处理器(10)：将输入的隔行视频数字信号变为逐行视频数据输出至图像信号主控微处理器(11)，且对图像信号中的运动图像进行补偿； 在图像信号主控微处理器(11)的控制下，通过数字显示接口(DVI)接收器(7)将输入的视频数字信号转换为并行的图像数字信号，并输出至图像信号主控微处理器(11)进行进一步的处理； 通过图像信号主控微处理器(11)将所有接入的不同分辨率的数字图像信号进行数据插补或抽取，形成具有固定分辨率的视频数据输出，同时还可完成画中画、多画面及屏幕字符显示(OSD)的功能，其二图像信号主控微处理器(11)根据经接口连接端(15)送来的遥控信号及本机按键的控制信号，完成对信号变换装置中多功能部件的工作状态控制，并将部分控制信号转移至辅助控制微处理器(12)，实现整机的协调工作，且可将部分控制数据经RS232变换电路(14)传递至连接于接口连接端(15)的大屏数字显示设备； 通过DVI信号编码电路(13)将来自图像信号主控微处理器(11)的固定分辨率的视频数据变换为差分形式的数字显示接口(DVI)视频数据，并输出至接口连接端(15)； 通过RS232变换电路(14)将信号变换装置与其外接的大屏数字显示设备间的控制信号进行电平变换，使之适应长电缆的传输； 通过接口连接端(15)为信号变换装置与大屏数字显示设备提供系统电缆连接端口，其信号包括来自DVI信号编码电路(13)、RS232变换电路(14)、音频/音效处理电路(5)、图像信号主控微处理器(11)的输入/输出信号，且其还具有来自大屏数字显示设备提供的供给信号变换装置的整机工作的电源供给。

2、 根据权利要求1所述的一种可对多种图像信号进行变换的方法，其特征 在于图像信号主控微处理器（11)接受多种图像信号的数字图像信号，这些数字 图像信号是由源自射频（RF)电视信号、源自复合视频信号（CVBS)、源自S 端子（S_Video)图像信号经第二数字解码器（6)得到，或由源自色差信号 YPbPr/YcbCr、源自15脚D插头信号VGA/S VGA/XGA经A/D转换电路（9) 得到，或由源自数字显示接口输入信号经数字显示接口 （DVI)接收器（7)得 到。

3、 一种可对多种图像信号进行变换的装置，其特征在于由下述部分构成： 一个视频信号切换电路（4):其作用在于受图像信号主控微处理器（11)的控制，分别将接入的视频显示（VGA)信号或色差Y/Pr/Pb或Y/Cr/Cb信号送入A/D转换电路（9);一个A/D转换电路（9):其作用在于将视频信号切换电路（4)送来的模拟图像信号转换为数字图像信号，并输出至图像信号主控微处理器（11);一个第一RF调谐器（2):其作用在于在辅助控制微处理器（12)的控制下， 对接入的射频（RF)图像信号进行调谐、解调，并将解调后的图像信号输出至 3D滤波器（1)进行处理，且该图像信号作为主画面图像信号，将解调得到的音 频信号输出至音频/音效处理电路（5)进行放大处理；一个3D滤波器（1):其作用在于将输入的复合图像信号进行亮度信号与色 度信号的分离，并将亮色分离的图像信号输出至第二数字解码器（6)进行进一步的处理；一个第二RF调谐器（3):其作用同第一RF调谐器（2)，但其输出端接至 第一数字解码器（8)，其图像信号可作为辅画面信号；一个辅助控制微处理器（12):其作用在于在图像信号主控微处理器（11) 的指令下，对第一RF调谐器（2)、第二RF调谐器（3)及音频/音效处理电路 (5)进行控制，以达到图像画面与音响的一致；一个第一数字解码器（8):其作用在于在图像信号主控微处理器（11)的控 制下,将第二 RF调谐器（3)输出的视频信号进行数字变换，输出亮色分离的 数字图像信号至图像信号主控微处理器（11);一个第二数字解码器（6):其作用同第一数字解码器（8),除接收来自3D 滤波器（1)的射频图像解调信号外，还可接收来自S端子的图像信号，由于将 该路图像信号设定为主画面信号，其数字变换后的图像信号输出至去隔行/运动 补偿处理器（10)进行进一步的处理；一个去隔行/运动补偿处理器（10):其作用在于在图像信号主控微处理器（11) 的作用下，将输入的隔行视频数字信号变为逐行视频数据输出至图像信号主控微 处理器（11),且对图像信号中的运动图像进行补偿；一个数字显示接口 （DVI)接收器（7):其作用在于在图像信号主控微处理 器（11)的控制下，将输入的视频数字信号转换为并行的图像数字信号，并输出 至图像信号主控微处理器（11)进行进一步的处理；一个图像信号主控微处理器（11)，其作用有两方面， 一是将所有接入的不 同分辨率的数字图像信号进行数据插补或抽取，形成具有固定分辨率的视频数据输出，同时还可完成画中画、多画面及屏幕字符显示（OSD)的功能，其二是根 据经接口连接端（15)送来的遥控信号及本机按键的控制信号，完成对信号变换装置中多功能部件的工作状态控制，并将部分控制信号转移至辅助控制微处理器(12)，实现整机的协调工作，且可将部分控制数据经RS232变换电路（14)传 递至连接于接口连接端（15)的大屏数字显示设备；一个DVI信号编码电路（13):其作用在于将来自图像信号主控微处理器(11) 的固定分辨率的视频数据变换为差分形式的数字显示接口 （DVI)视频数据，并输出至接口连接端（15);一个RS232变换电路（14):其作用在于将信号变换装置与其外接的大屏数 字显示设备间的控制信号进行电平变换，使之适应长电缆的传输；一个接口连接端（15):其为信号变换装置与大屏数字显示设备提供系统电 缆连接端口，其信号包括来自DVI信号编码电路（13)、 RS232变换电路（14)、音频/音效处理电路（5)、图像信号主控微处理器（11)的输入/输出信号，且其 还有来自大屏数字显示设备提供的供给信号变换装置的整机工作的电源供给。

说明书

—种可对多种图像信号进行变换的方法及装置

技术领域

本发明所涉及的是可将多种类型的图像信号变换为可在较长电缆距离内传输的图像信
号的一种装置，具体地说，对于现有的多种类型图像信号，如射频图像信号（RF)、 S端 子图像信号（S—VIDEO)、色差图像信号（YPbPr)、复合视频信号（CVBS)，以及信息设 备显示信号（VGA)等，均可由本装置变换为一种可通过较长的系统电缆距离传输的图像 信号，且在该系统电缆中，还有与图像信号相应的音频信号，以及与接收图像信号的数字 显示设备间的控制信号及来自数字显示设备的电源供给。 背景技术
近年来，随着图像显示技术的发展，显示设备的大屏化、平面化、数字化使图像显示 设备的功能越来越完善。从其可接入的图像信号种类而言，不仅有传统的射频图像信号 (RF)，复合视频（CVBS)信号，还可有S端子图像信号（S_VIDEO)及色差图像信号 (YPbPr/YcbCr)，不仅有传统信息设备显示装置的视频图像接口 （VGA)信号，还有数字 视频接口 （DVI),号，高清晰度多媒体数字接口 （HDMI)信号等等。对于大尺寸的显示 设备，将多种不同种类的信号线全部接入，连线繁多，很难做到连线整齐有序，且上述多 种信号中，大多数信号不适应长电缆传输，有些信号线不能超过2米，否则其图像信号衰 耗增加，及易受到杂信干扰，使显示的图像质量受到损失。若将平面化的大尺寸显示设备 壁挂起来，问题就更加严重，即使所有的信号连线均通过暗槽与壁挂的平面化大尺寸显示 设备连接，所有相连的信号设备都必须置于显示设备附近，这样，在使用者与信号设备之 间必然存在着一个空间距离，尽管可对信号设备通过相应的遥控器进行操作，且不说有些 操作必须在机上迸行，就是众多不同信号设备的遥控器操作就会使使用者头晕脑胀。
如何使大尺寸显示设备的信号连线更加简洁，保证图像质量的最佳效果，设备装置的 操作便捷，就是本发明的目的所在。
随着信息技术设备的发展，出现了一种称之为DVI (Digital Visual Interface)数字显示 接口，其以数字信号的方式进行图像信息及同步信息的传输，且该数字信号以差分信号传 输，因此传输线缆长度对信号的影响较小，可以实现远程距离的数据传输。在接收端对接 收到的数据进行解码，并处理生成图像信息数据信号，再由数字显示设备进行相应的显示。

发明内容

具有数字显示接口 （DVI)的数字显示装置可以直接接收、显示来自数字显示接口送 来的图像数据，这是本发明的基础。将各种型式的图像信号，包括射频（RF)电视信号、 复合视频信号（CVBS)、 S端子（S_Video)图像信号、色差信号（YPbPr/YcbCr)以及15 脚D插头信号（VGA/S VGA/XGA)等信号进行变换，使之成为数字显示接口 （DVI)数 字信号，这样就可通过一根统一的系统电缆将信号变换装置与数字显示设备进行连接，并
6在两者连接的系统电缆中增加控制线缆及音频信号传输线缆，以及增加可从数字显示设备 向信号变换装置提供工作电源的供电线缆，这样，数字显示设备与信号变换装置的连接仅 需单根包含有数字显示接口 （DVI)数据的系统电缆即可，且数字显示设备与信号变换装 置间可有较大的空间相对位置，可将信号变换装置置于使用者操作较为便利的位置上，并 将所有需连接的信号设备的信号分别接入信号变换装置。在日常的使用中，可通过对信号 变换装置的直接操作，或由数字显示设备接收来自使用者的遥控器控制信号，经系统电缆 传递对信号变换装置的控制信号，完成对信号变换装置的控制，结合对信号设备的操作， 便可实现多种形式的信号在数字显示设备上的图像还原及音响效果。
图1为有无本发明所涉及的信号变换装置情况下，音/视设备与包含音响及数字显示设 备的大屏视听装置的连接示意图。从图1A可见，由于无信号变换装置，所有的音/视设备 由于短连接线的限制，都只能就近置于大屏视听装置附近，这样，大屏视听装置就存在较 多信号连接线的状况，且使用者对大屏视听装置的视听距离也即对众多音/视设备的操作距 离；从图1B可见:，诸个音/视设备接入信号变换装置，再由信号变换装置经较长专用系统 电缆与大屏视听装置连接，这样，大屏视听装置的信号连接线非常简洁，且可将音/视设备 与信号变换装置置于使用者方便的位置，使用者对这些设备的操作，不受使用者对大屏视 听装置的视听距离的不利影响。

附图说明

图1为本发明在不同情况下音/视设备与大屏视听装置连接示意图； 图2为本发明信号变换装置的原理构成方框示意图。 具体实施方式
参见图2。图2所示为本发明一个实施例的原理方框示意图。 从图2可见，本发明实施例的信号变换装置由下述部分构成：
一个视频信号切换电路4:其作用在于受图像信号主控微处理器11的控制，分别将接 入的视频显示（VGA)信号或色差（Y/Pr/Pb或Y/Cr/Cb)信号送入A/D转换电路9;
视频信号切换电路4具有视频显示（VGA)信号及色差（Y/Pr/Pb及Y/Cr/Cb)信号输 入端，其控制输入端与图像信号主控微处理器11相连，其信号输出端接至A/D转换电路9;
一个A/D转换电路9:其作用在于将视频信号切换电路4送来的模拟图像信号转换为 数字图像信号，并输出至图像信号主控微处理器ll;
A/D转换电路9的信号输入端接视频信号切换电路4，其输出端接至图像信号主控微 处理器11;
一个第一RF调谐器2:其作用在于在辅助控制微处理器12的控制下，对接入的射频 (RF)图像信号进行调谐、解调，并将解调后的图像信号输出至3D滤波器1进行处理， 且该图像信号作为主画面图像信号，将解调得到的音频信号输出至音频/音效处理电路5进 行放大处理；
第一RF调谐器2具有射频（RF)图像信号输入端，可接收标准电视频道的电视信号，其控制输入端接至辅助控制微处理器12，其图像信号输出端及音频信号输出端分别接至 3D滤波器1及音频/音效处理电路5;
一个3D滤波器1:其作用在于将输入的复合图像信号进行亮度信号与色度信号的分离， 并将亮色分离的图像信号输出至第二数字解码器6进行进一步的处理；
3D滤波器1具有视频信号输入端，可外接图像设备的信号输出端，其还有接至第一 RF调谐器2的图像信号输入端，其输出接至第二数字解码器6,其控制输入端与图像信号 主控微处理器ll相连；
一个第二RF调谐器3:其作用与第一RF调谐器2类似，但其输出端接至第一数字解 码器8，其图像信号可作为辅画面信号；
一个音频/音效处理电路5:其作用在于在辅助控制微处理器12的控制下，分别将输入 的各种音频信号进行放大及音效处理，并输出至外接端口及接口连接端15;
音频/音效处理电路5具有外接的音频输入端，可接入视频（Video)信号、视频显示 (VGA)信号、S端子信号、亮色（Y/C)信号及数字显示接口 （DVI)对应的音频信号一 —音频（V)信号'音频（G)信号、音频（S)信号、音频（Y)信号及音频（D)信号等， 也可接入来自第一 RF调谐器2、第二 RF调谐器3的图像音频信号，其具有本机输出端口 ， 且音频输出还接至接口连接端15;
一个辅助控制微处理器12:其作用在于在图像信号主控微处理器11的指令下，对第 一 RF调谐器2、第二 RF调谐器3及音频/音效处理电路5进行控制，以达到图像画面与音 响的一致；
辅助控制微处理器12除与图像信号主控微处理器11有控制联络线外，还有分别连接 第一 RF调谐器2..第二 RF调谐器3及音频/音效处理电路5的控制线；
一个第一数字解码器8:其作用在于图像信号主控微处理器11的控制下，将第二 RF 调谐器3输出的视频信号进行数字变换，输出亮色分离的数字图像信号至图像信号主控微 处器ll;
第一数字解码器8图像信号输入端接至第二 RF调谐器3，图像信号输出端及控制输入 端接至图像信号主控微处理器11;
一个第二数字解码器6:其作用与第一数字解码器8类似，除接收来自3D滤波器1的 射频图像解调信号外，还可接收来自S端子的图像信号，由于将该路图像信号设定为主画 面信号，其数字变换后的图像信号输出至去隔行/运动补偿处理器IO进行进一步的处理；
第二数字解码器6的图像信号输入端分别接至3D滤波器1及外部S端口，其图像信 号输出端接至去隔行/运动补偿处理器IO，其控制输入端与图像信号主控微处理器11相连；
一个去隔行/运动补偿处理器10:其作用在于在图像信号主控微处理器11的作用下，
将输入的隔行视频数字信号变为逐行视频数据输出至图像信号主控微处理器11，且对图像
信号中的运动图像进行补偿，以避免图像显示时出现运动图像轮廓的锯齿失真；
去隔行/运动补偿处理器10的信号输入端接至第二数字解码器6,信号输出端及控制输入端接至图像信号主控微处理器11;
一个数字显示接口 （DVI)接收器7:其作用在于在图像信号主控微处理器11的控制 下，将输入的视频数字信号转换为并行的图像数字信号，并输出至图像信号主控微处理器 11进行进一步的处理；
数字显示接口 （DVI)接收器7具有DVI信号外部输入端口，其信号输出端及控制输 入端与图像信号主控微处理器11相连；
一个图像信号主控微处理器11，其作用有两方面， 一是将所有接入的不同分辨率的数 字图像信号（如NTSC电视信号的分辨率为640X480， HDTV电视信号的分辨率有1920 X1080i或1280X720p等）进行数据插补或抽取，形成具有固定分辨率的视频数据输出， 以达到最佳显示效果，同时还可完成画中画、多画面及屏幕字符显示（OSD)等功能，其 二是根据经接口连接端15送来的遥控信号及本机按键的控制信号，完成对信号变换器中 多功能部件的工作状态控制，并将部分控制信号转移至辅助控制微处理器12，实现整机的 协调工作，且可将部分控制数据经RS232变换电路14传递至连接于接口连接端15的大屏 数字显示设备；
图像信号主控微处理器11分别与来自A/D转换电路9、第一数字解码器8、去隔行/ 运动补偿处理器IO输出的视频数据输出端相连，其视频数据输出端与DVI信号编码电路 13相连，其控制输出端分别与3D滤波器1、第二数字解码器6、 DVI接收器7、第一数字 解码器8、 A/D转换电路9及视频信号切换电视电路4相连，其控制输入端与接口连接端 15相连，其控制联络端分别与RS232变换电路14及辅助控制微处理器12相连；
一个DVI信号编码电路13:其作用在于将来自图像信号主控微处理器11的固定分辨 率的视频数据变换为差分形式的数字视频接口 （DVI)视频数据，并输出至接口连接端15;
DVI信号编码电路13的输入端与图像信号主控微处理器11相连，其输出端与接口连 接端15相连；
一个RS232变换电路14:其作用在于将信号变换装置与其外接的显示设备间的控制信 号进行电平变换，使之适应长电缆的传输；
RS232变换电路14分别与图像信号主控微处理器11及接口连接端15相连； 一个接口连接端15:其作用在于为信号变换装置与外接的显示设备提供系统电缆连接 端口，其信号包括来自DVI信号编码电路13、 RS232变换电路14、音频/音效处理电路5、 图像信号主控微处理器11的输入顺出信号，且其还具有来自外接的显示设备提供的供给 信号变换装置的整机工作的电源供给。
以下通过对信号变换器典型工作过程的描述，以进一步理解本发明的思想。 系统电缆将本实施例的信号变换器与大屏数字显示设备连接后，来自显示设备的电源 供给使信号变换器得电工作，图像信号主控微处理器11在未有来自本机按键输入及从接口 连接端15接入的遥控信号时，按缺省的工作模式开通设定的图像信号，如初始设定的图 像信号为射频信号l;图像信号主控微处理器11还按缺省工作模式，如1024X768设定为初始输出的图像显示格式；
图像信号主控微处理器11通过与辅助控制微处理器12相连的控制联络线通知辅助控 制微处理器12，由辅助控制微处理器12对第一RF调谐器2进行控制，使之对某射频电视 频道的信号调谐，经第一RF调谐器2解调后的视频图像信号送入3D滤波器1，音频信号 则输出至音频/音效处理电路5;
图像信号主控徵处理11通过控制线，使3D滤波器1、第二数字解码器6、去隔行/运 动补偿处理器10进入正常工作，来自第一 RF调谐器2的视频图像信号经3D滤波器1得 到的亮色分离图像模拟信号，再经第二数字解码器6输出数字图像信号，经去隔行/运动补 偿处理器10后，输出逐行显示格式的数字图像信号，再由图像信号主控微处理器ll按设 定的显示格式向DVI信号编码电路13输出数字图像信号，最后由DVI信号编码电路13 经接口连接端15输出适合长电缆传输的差分数字图像信号，且图像信号主控微处理器11 经RS232变换电路14将需由大屏数字显示设备配合图像显示模式的参数及指令传向大屏 数字显示设备；
经第一 RF调谐器2解调输出视频图像中的伴音音频信号，经音频/音效处理电路5放 大，改善音响效果后， 一方面可由本信号变换装置的本机输出端口输出，另外还有接至接 口连接端15，可由系统电缆接至大屏数字显示设备的音频电路，且音频/音效处理电路5 的工作状态由辅助控制微处理器12进行控制；
一旦使用者在上述状态下，需要变换电视频道或切换至另一路图像信号设备工作时， 可通过本信号变换装置上的本机按键输入，或使用遥控器经大屏数字显示设备接收后，经 由系统电缆传至本信号变换装置的接口连接端15接入图像信号主控微处理器11，并由图 像信号主控微处理器11对相应的受控部件电路进行控制，更新后的图像信号仍由DVI信 号编码电路13输出，更新后的音频信号仍由音频/音效处理电路5输出，并通过接口连接 端15所连接的系统电缆传送至大屏数字显示设备，再由其还原图像及音频效果。
多种不同形式接入本信号变换装置的图像及其相应的音频信号，均由图像信号主控微 处理器11进行切换或组合，输出规定显示模式的单画面、画中画或多画面的数字显示图像 信号，经DVI信号电路13编码后，形成差分数字图像信号传输至大屏数字显示设备，图 像对应的音频信号则经音频/音效处理电路5处理后，输出至大屏数字显示设备的音频电 路，不同形式的图像信号虽有不同的信号处理方式，但其工作过程却是类似的。
在对本发明及其实施例的描述中，未涉及目前存在着的其他图像信号类型，但这并不 影响增加相应的电路组件后接入本发明所涉及的信号变换装置的可能性，此外，随着数字 显示技术的发展，新的数字图像及音频信号的传输方式也不断出现，在本发明思想下，也 可构造出类似于实施例所描述的信号变换装置。
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