УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ МОДУЛЬ ОБРАБОТКИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДЕОДАННЫХ

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах вещательного, охранного и промышленного телевидения для ввода, вывода, обработки и преобразования видеоданных, а также их приема и передачи по сети, шинам данных персонального компьютера и многопроцессорных систем.
Известно устройство выделения контуров изображений объектов (патент Российской Федерации №2185659, кл. G 06 K 9/46, 2002 г., Бюл. №20), содержащее генератор, процессор, АЦП, контроллер шины PCI.
Недостатком данного устройства является отсутствие ЦАП, управляемых преобразователей входных и выходных видеоданных, интерфейса сети, интерфейса хоста, внешних ОЗУ и ППЗУ, и как следствие, отсутствие возможности вывода обработанных изображений и видеоданных на устройства отображения, автономного управления устройством, а также ограниченное быстродействие и количество выполняемых функций по обработке изображений, т.е. отсутствие универсальности.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки изображений (патент Российской Федерации №2251735, кл. G 06 K 9/46, 2005 г., Бюл. №13), содержащее генератор, АЦП, цифровой сигнальный процессор.
Недостатком данного устройства является отсутствие ЦАП, управляемых преобразователей входных и выходных видеоданных, интерфейса сети, интерфейса хоста, интерфейса шины PCI, внешних ОЗУ и ППЗУ, и как следствие, отсутствие возможности вывода обработанных изображений и видеоданных на устройства отображения, приема и передачи видеоданных по сети, автономного управления устройством, использования в составе персонального компьютера, а также ограниченное быстродействие и количество выполняемых функций по обработке изображений, т.е. отсутствие универсальности.
Технической задачей устройства является реализация функций обработки и преобразования видеоданных, в том числе: ввод видеоданных с различным разрешением и частотой кадров от источников видеосигнала; вывод обработанных видеоданных с различным разрешением и частотой кадров на устройства отображения; предобработка и постобработка изображений и
видеоданных; компрессия изображении и видеоданных; декомпрессия изображений и видеоданных; улучшение визуального качества изображения; измерение параметров изображения; преобразование стандартов изображений и видеоданных; передача видеоданных в сеть; прием видеоданных из сети; реализация вышеперечисленных функций в различном составе и вариациях. Данное устройство может использоваться автономно, а также в составе персонального компьютера либо многопроцессорной системы обработки видеоданных.
Техническая задача реализации функций обработки и преобразования видеоданных решается за счет согласованной работы цифрового сигнального процессора с управляемыми преобразователями входных и выходных видеоданных, интерфейсами сети, хоста и шины РС1, а также формирователя сигналов управления и внешнего ОЗУ и ППЗУ.
Техническими результатами реализации универсального цифрового модуля обработки и преобразования видеоданных являются: совмещение функций ввода, вывода и обработки видеоданных, функций приема и передачи видеоданных по сети, шинам данных персонального компьютера и многопроцессорных систем, и как следствие из этого, увеличение быстродействия обработки и преобразования видеоданных, а также возможность автономного управления устройством.
Отличительными признаками полезной модели являются наличие управляемых преобразователей входных и выходных видеоданных, ЦАП, а также интерфейсов сети, хоста и шины РСI, причем управляемые входы преобразователей входных и выходных видеоданных подключены к управляющим выходам интерфейсного блока цифрового сигнального процессора, вход управляемого преобразователя входных видеоданных подключен к выходу АЦП, а выход - к входу обработчика видеоданных цифрового сигнального процессора, вход управляемого преобразователя выходных видеоданных подключен к выходу обработчика видеоданных цифрового сигнального процессора, а выход - к входу ЦАП, интерфейсы сети, хоста и шины РС1 подключены к интерфейсной шине цифрового сигнального процессора, память ОЗУ и ППЗУ подключены к шине памяти цифрового сигнального процессора, управляемые входы интерфейсного блока цифрового сигнального процессора подключены к выходам формирователя сигналов управления.
На чертеже представлена структурная схема универсального цифрового модуля обработки и преобразования видеоданных.
Устройство содержит ОЗУ 1, ППЗУ 2, АЦП 3, вход которого является видеовходом 4, управляемый преобразователь входных видеоданных 5, вход которого соединен 6 с выходом АЦП 3, ЦАП 7, выход которого является видеовыходом 8, управляемый преобразователь выходных видеоданных 9, выход которого соединен 10 с входом ЦАП 7, цифровой сигнальный процессор 11, в состав которого входят, обработчик видеоданных 12 и интерфейсный блок 13, соединенные внутренней шиной 14, причем обработчик видеоданных 12 соединен шиной памяти 15 с ОЗУ 1 и ППЗУ 2, а входом соединен 16 с выходом управляемого преобразователя входных видеоданных 5 и выходом соединен 17 с входом управляемого преобразователя выходных видеоданных 9, интерфейсы сети 18, хоста 19 и шины PCI 20, соединенные интерфейсной шиной 21 с интерфейсным блоком 13, управляющие выходы которого соединены 22 с управляемыми входами управляемых преобразователей входных 5 и выходных 9 видеоданных, генератор тактовых импульсов 23 и формирователь сигналов управления 24, выходы которых соединены 25, 26 с управляемыми входами интерфейсного блока 13 цифрового сигнального процессора 11, соответственно.
Рассмотрим работу устройства при реализации возможных функций обработки и преобразования видеоданных.
1. Работа устройства в качестве автономного преобразователя видеоданных стандартного разрешения в видеоданные телевидения высокой четкости с прогрессивной разверткой.
Видеосигнал от источника стандартного разрешения поступает на видеовход АЦП 3. С выхода АЦП 3 оцифрованные видеоданные поступают на вход управляемого преобразователя входных видеоданных 5, в котором под управлением интерфейсного блока 13 цифрового сигнального процессора 11 осуществляется их предварительная обработка. Видеоданные, с выхода управляемого преобразователя входных видеоданных 5, поступают на обработчик видеоданных 12 цифрового сигнального процессора 11, где происходит пространственная  и временная интерполяция сигналов изображения для получения требуемого разрешения и частоты кадров. С выхода обработчика видеоданных 12, обработанные видеоданные поступают на вход управляемого преобразователя выходных видеоданных 9, в котором под управлением интерфейсного блока 13, осуществляется их пост-обработка. Видеоданные с выхода управляемого преобразователя выходных видеоданных 9 поступают на вход ЦАП 7 и с его выхода на устройство отображения в стандарте телевидения
высокой четкости с прогрессивной разверткой. Генератор тактовых импульсов 23 задает частоту работы цифрового сигнального процессора 11. Режим работы устройства задается формирователем сигналов управления 24, при этом программа обработки выбирается из ППЗУ 2. Для хранения обрабатываемых видеоданных используется ОЗУ 1.
2. Работа устройства при кодировании видеоданных с осуществлением их передачи в сеть.
Сигнал от видеоисточника поступает на видеовход АЦП 3. С выхода АЦП 3 оцифрованные видеоданные поступают на вход управляемого преобразователя входных видеоданных 5, в котором под управлением интерфейсного блока 13 осуществляется их предварительная обработка. Видеоданные, с выхода управляемого преобразователя входных видеоданных 5, поступают на обработчик видеоданных 12, где происходит их пространственно-временное сжатие и кодирование. Затем кодированные данные через интерфейсный блок 13 поступают на вход интерфейса сети 18, с помощью которого осуществляется их передача в сеть. Выбор режима работы и программы обработки, а также хранение обрабатываемых видеоданных осуществляется аналогично п.1.
3. Работа устройства в режиме приема видеоданных из сети, их декодирования и визуализации.
Кодированные данные при помощи интерфейса сети 18, через интерфейсный блок 13 поступают на вход обработчика видеоданных 12, где происходит их декодирование. Далее декодированные видеоданные поступают на вход управляемого преобразователя выходных видеоданных 9, где осуществляется их пост-обработка. Видеоданные с выхода управляемого преобразователя выходных видеоданных 9 поступают на вход ЦАП 7 и с его выхода на устройство отображения. Выбор режима работы и программы обработки, а также хранение обрабатываемых видеоданных осуществляется аналогично п.1.
4. Работа устройства в составе персонального компьютера предполагает возможность ввода, вывода, архивирования, деархивирования и визуализации видеоданных, как на мониторе персонального компьютера, так и на внешнем устройстве отображения. Данные режимы реализуются за счет наличия интерфейса шины PCI 20 и его связи с цифровым сигнальным процессором 11 при помощи интерфейсного блока 13. Выбор режима работы и программы обработки, а также хранение обрабатываемых видеоданных может осуществляться аналогично п.1, либо задается персональным компьютером.
5. Работа устройства в составе многопроцессорной системы осуществляется с использованием интерфейса хоста 19 при этом устройство может работать как в ведомом, так и ведущем режимах. Выбор режима работы и программы обработки, а также хранение обрабатываемых видеоданных осуществляется аналогично п.1, либо задается ведущим устройством многопроцессорной системы.
Описанные режимы работы устройства не исчерпывают всех возможных вариантов его использования. Таким образом, предложенное решение реализации универсального цифрового модуля обработки и преобразования видеоданных подтверждает положительный эффект полезной модели. Этот эффект достигается за счет совмещения функций ввода, вывода и обработки видеоданных, функций приема и передачи видеоданных по сети, шинам данных персонального компьютера и многопроцессорных систем, и выражается в увеличении быстродействия обработки и преобразования видеоданных, а также реализации возможности автономного управления устройством.