ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ЦИФРОВОЙ БЛОК ВИДЕОПАМЯТИ

Полезная модель относится к электронной промышленности и может быть использована для записи видеосигнала HDTV, в частности, в системах видеонаблюдения.
Известен энергонезависимый цифровой блок видеопамяти [Патент РФ на изобретение №2266568 «Энергонезависимый цифровой блок видеопамяти и способ обеспечения взаимодействия его функциональных элементов». Бюл. «Изобретения, полезные модели». Опубликовано: 20.12.2005 Бюл. №35]. Устройство состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, центрального процессора и цифро-аналогового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, электрически стираемого постоянного запоминающего устройства и устройства управления и индикации, подключенных к центральному процессору, видеовхода, соединенного с аналого-цифровым преобразователем, видеовыхода, соединенного с цифра-аналоговым преобразователем, часов реального времени, канала связи с персональным компьютером и входом для подключения датчика тревоги, подключенных к центральному процессору. Устройство управления и индикации при поступлении команд от оператора осуществляет определение места записи в электрически стираемое запоминающее устройство цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, осуществляет изменение настроек, отвечающих за режим записи и чтение цифровых данных, соответствующих видеокадру в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве, изменяет коэффициент компрессии этих цифровых данных в электрически стираемом запоминающем устройстве, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство, обеспечивает синхронизацию работы блока видеопамяти с персональным компьютером, передает цифровые данные, соответствующие видеокадрам, в персональный компьютер и из него, изменяет настройки центрального процессора, отвечающие за корректировку часов реального времени и удаление цифровых данных, соответствующих видеокадрам, со служебными метками из электрически стираемого запоминающего устройства.
Недостатком известного устройства является относительно низкое разрешение записи видеосигнала: разрешение 720×576 и чересстрочная развертка (SDTV - Standard-definition television). Указанный недостаток связан с использованием в качестве источника видеосигнала аналоговой видеокамеры.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является энергонезависимый цифровой блок видеопамятиэлектронный блок [Патент РФ на полезную модель №67752 «Энергонезависимый цифровой блок видеопамятим». Опубликовано: 27.10.2007 Бюл. №30. Известное устройство состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, центрального процессора и цифро-аналогового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, электрически стираемого постоянного запоминающего устройства, видеовхода, соединенного с аналого-цифровым преобразователем, видеовыхода, соединенного с цифро-аналоговым преобразователем и часов реального времени, адаптера, соединенного с центральным процессором и предназначенным для связи энергонезависимого цифрового блока видеопамяти с внешними устройствами, например, электронной вычислительной машиной, локальной вычислительной сетью, домофоном или клавиатурой. Центральный процессор самостоятельно программным образом определяет место для записи в электрически стираемое запоминающее устройство цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство, сравнивает полученные в различные моменты времени с аналого-цифрового преобразователя цифровые данные и определяет наличие движения объекта в контролируемой области, анализирует их и перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство при наличии выявленных изменений, превышающих установленный порог срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти при сравнении цифровых данных, полученных в различные моменты времени. Через адаптер на центральный процессор поступают команды о включении и выключении энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке работы центрального процессора в зависимости от внешних условий, например, времени суток, погодных условий, изменении установленного порога срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке алгоритма работы центрального процессора, изменении коэффициента компрессии, скорости и режима записи цифровых данных в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве, соответствующих видеосигналу и изменении настроек центрального процессора, отвечающих за корректировку часов реального времени.
Недостатком известного устройства является относительно низкое разрешение записи видеосигнала: разрешение 720×576 и чересстрочная развертка. Указанный недостаток связан с использованием в качестве источника видеосигнала аналоговой видеокамеры.
Задачей полезной модели являются устранение указанного недостатка, а именно, увеличение разрешения записи от 640×480 до 1920×1080 и выше с прогрессивной разверткой (HDTV - High Definition Television).
Технический результат состоит в повышении качества видеоизображения. Для исключения указанного недостатка в энергонезависимом цифровом блоке видеопамяти, состоящем из видеовхода от источника цифрового видеосигнала, последовательно соединенных центрального процессора и цифро-аналогового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, электрически стираемого постоянного запоминающего устройства, видеовыхода, соединенного с цифро-аналоговым преобразователем, часов реального времени, адаптера, соединенного с центральным процессором, причем центральный процессор программным образом определяют место для записи в электрически стираемое запоминающее устройство цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство, сравнивает полученные в различные моменты времени с преобразователя цифровые данные и определяет наличие движения объекта в контролируемой области, анализирует их и перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство при наличии выявленных изменений, превышающих установленный порог срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти при сравнении цифровых данных, полученных в различные моменты времени, адаптер предназначен для связи энергонезависимого цифрового блока видеопамяти с внешними устройствами, через адаптер на центральный процессор поступают команды о включении и выключении энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке работы центрального процессора в зависимости от внешних условий, например, времени суток, погодных условий, изменении установленного порога срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке алгоритма работы центрального процессора, изменении коэффициента компрессии, скорости и режиме записи цифровых данных в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве, соответствующих видеосигналу, и изменении настроек центрального процессора, отвечающих за корректировку часов реального времени, предлагается:
- энергонезависимый цифровой блок видеопамяти дополнительно снабдить преобразователем;
- преобразователь установить между видеовходом от источника видеосигнала и центральным процессором, подключить к центральному процессору, по меньшей мере, парой проводников и использовать для преобразования последовательного цифрового потока в параллельный цифровой поток.
В частном случае реализации устройства предлагается в качестве внешних устройств использовать электронно-вычислительную машину, локальную вычислительную сеть, домофон или клавиатуру.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой представлена функциональная схема энергонезависимого цифрового блока видеопамяти. На фигуре приняты следующие обозначения: 1 - преобразователь; 2 - видеовход от источника цифрового видеосигнала; 3 - видеовыход; 4 - оперативное запоминающее устройство; 5 - электрически стираемое постоянное запоминающее устройство; 6 - часы реального времени; 7 - цифро-аналоговый преобразователь; 8 - центральный процессор; 9 - адаптер.
Энергонезависимый цифровой блок видеопамяти состоит из видеовхода от источника цифрового видеосигнала 2, центрального процессора 8, цифро-аналогового преобразователя 7, оперативного запоминающего устройства 4, электрически стираемого постоянного запоминающего устройства 5, видеовыхода 3, часов реального времени 6, адаптера 9 и преобразователя 1.
Центральной процессор 8 программным образом определяет место для записи в электрически стираемое запоминающее устройство 5 цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5, сравнивает полученные в различные моменты времени с преобразователя 1 цифровые данные и определяет наличие движения объекта в контролируемой области, анализирует их и перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства 4 в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 при наличии выявленных изменений, превышающих установленный порог срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти при сравнении цифровых данных, полученных в различные моменты времени.
Адаптер 9 соединен с центральным процессором 8 и предназначен для связи энергонезависимого цифрового блока видеопамяти с внешними устройствами.
Через адаптер 9 на центральный процессор 8 поступают команды о включении и выключении энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке работы центрального процессора в зависимости от внешних условий, например, времени суток, погодных условий, изменении установленного порога срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, корректировке алгоритма работы центрального процессора 8, изменении коэффициента компрессии, скорости и режиме записи цифровых данных в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве, соответствующих видеосигналу, и изменении настроек центрального процессора 8, отвечающих за корректировку часов реального времени 6.
Через адаптер возможны прием и передача данных со скоростью до 4800 Мбит/с, т.е. не только команды, но и видеосигнал в цифровом формате HDTV на различные внешние устройства.
Преобразователь 1 установлен между видеовходом от источника цифрового видеосигнала 2 и центральным процессором 8, подключен к центральному процессору 8, по меньшей мере, парой проводников и предназначен для преобразования последовательного цифрового потока в параллельный цифровой поток.
В частном случае реализации энергонезависимого цифрового блока видеопамяти в качестве внешних устройств используют электронно-вычислительную машину, локальную вычислительную сеть, домофон или клавиатуру.
Центральный процессор 8 через адаптер 9 обеспечивает прием и передачу цифровой видеосигнал по интерфейсам: LVDS, HDMI, Ethernet, USB, SATA, I2C, RS-232, CAN и др. и, как следствие, подключение устройств имеющих эти интерфейсы, например, USB Flash, USB HDD, SATA HDD, модемов для работы в сетях GSM, GPRS, EDGE/EGPRS, UMTS, WiMAX, LTE, адаптеров звука, Bluetooth, Wi-Fi, IrDA, подключение GPS и ГЛОНАСС приемников и управление видеорегистратором.
Преобразователь, центральный процессор и цифро-аналоговый преобразователь соединены между собой последовательно.
К центральному процессору 8 подключены оперативное запоминающее устройство 4, электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5, часы реального времени 6 и адаптер 9.
Видеовход от источника цифрового видеосигнала 2 соединен с преобразователем 1.
Видеовыход 3 подключен к цифро-аналоговому преобразователю 7.
Преобразователь 1 предназначен для преобразования входного потока последовательного цифрового видеосигнала (1 бит) в параллельные цифровые данные (8 бит).
Цифро-аналоговый преобразователь 7 предназначен для преобразования цифрового видеосигнала в выходной низкочастотный аналоговый видеосигнал (SDTV).
Центральный процессор 8 осуществляет взаимодействие между всеми блоками энергонезависимого цифрового блока видеопамяти по жестко определенной внутри него программе. Центральный процессор 8 программным образом определяет место для записи в электрически стираемое запоминающее устройство 5 цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5, сравнивает полученные в различные моменты времени с аналого-цифрового преобразователя 1 цифровые данные и определяет наличие движения объекта в контролируемой области, анализирует их и перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства 4 в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 при наличии выявленных изменений, превышающих установленный порог срабатывания встроенного детектора движения, при сравнении цифровых данных, полученных в различные моменты времени.
Оперативное запоминающее устройство 4 предназначено для хранения во внутреннем буфере промежуточных цифровых данных отснятых видеокадров.
Электрически стираемое постоянно запоминающее устройство 5 предназначено для энергонезависимого хранения цифровых данных, соответствующих видеокадрам, и для сохранения остальных настроек устройства.
Часы реального времени 6 осуществляют непрерывный счет времени, которое служит для идентификации записанных энергонезависимым цифровым блоком видеопамяти видеокадров.
Энергонезависимый цифровой блок видеопамяти обеспечивает увеличение разрешения записи видеосигнала от 640×480 до 1920×1080 и выше с прогрессивной разверткой (HDTV - High Definition Television).
Устройство работает следующим образом.
В первом режиме работы на преобразователь 1 через видеовход от источника цифрового видеосигнала 2 подают последовательный цифровой видеосигнал (1 бит).
Видеосигнал в преобразователе 1 преобразуют в параллельные цифровые данные (8 бит), соответствующие видеокадру, и записывают в оперативное запоминающее устройство 4.
Посредством программы центрального процессора 8 в оперативном запоминающем устройстве 4 выявляют характерные для движения объектов различия между цифровыми данными, соответствующими предшествующим и последующим видеокадрам.
Центральный процессор 8 посредством программы перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства 4 в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 при выявлении различий между цифровыми данными, соответствующими предыдущему и последующему видеокадрам.
В процессе работы энергонезависимого цифрового блока видеопамяти центральный процессор 8 программным образом определяет место для записи в электрически стираемое запоминающее устройство 5 цифровых данных, соответствующих записываемому видеокадру, наносит и снимает служебные метки, запрещающие перезапись цифровых данных, соответствующих видеокадрам, записанным в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5, сравнивает полученные в различные моменты времени с преобразователя цифровые данные и определяет наличие движения объекта в контролируемой области, анализирует их и перезаписывает цифровые данные, соответствующие видеокадру, из оперативного запоминающего устройства 4 в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 при наличии выявленных изменений, превышающих установленный порог срабатывания энергонезависимого цифрового блока видеопамяти при сравнении цифровых данных, полученных в различные моменты времени.
Цифровые данные, соответствующие записываемому видеокадру, перед передачей из оперативного запоминающего устройства 4 в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 сжимаются с заданным коэффициентом компрессии.
Во втором режиме работы энергонезависимого цифрового блока видеопамяти через адаптер 9 осуществляют поиск по служебным меткам цифровых данных, соответствующих видеокадрам, в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве 5 и вывод их на цифро-аналоговый преобразователь 7.
Центральный процессор 8 производит передачу цифровых данных, соответствующих видеокадру, со служебными метками из электрически стираемого постоянного запоминающего устройства 5 в цифро-аналоговый преобразователь 7.
В цифро-аналоговом преобразователе 7 формируют выходной низкочастотный аналоговый видеосигнал и подают его на видеовыход 3.
В обоих режимах работы энергонезависимого цифрового блока видеопамяти центральный процессор 8 программным образом производит смену внутренних команд, операций, флагов, констант, программ обработки данных и работы энергонезависимого цифрового блока видеопамяти.
Пример конкретной реализации устройства.
В энергонезависимом цифровом блоке видеопамяти использованы следующие элементы: источник цифрового видеосигнала - цифровая видеокамера с LVDS интерфейсом; видеовход 2 - разъем RG45; преобразователь 1 - LVDS преобразователь МАХ9206; центральный процессор 8 - AT91SAM7S64; цифро-аналоговый преобразователь 7 - ADV7177; оперативное запоминающее устройство 4 - M2V64S40; электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 5 - карта SDHC; часы реального времени 6 - DS1337; адаптер 9 - разъем DVI; видеовыход 3 - разъем RCA; внешнее устройство - электронно-вычислительная машина.
Устройство имеет следующие характеристики: разрешение записи - 720×480; напряжение питания - 12 вольт; потребление - 200 мА.
Устройство позволяет увеличить разрешение записи от 640×480 до 1920×1080 и выше с прогрессивной разверткой (HDTV - High Definition Television) и прием/передачу цифрового видеосигнала по двухпроводному интерфейсу на расстояние до 30 метров.
В настоящее время изготовлен промышленный образец энергонезависимого цифрового блока видеопамяти, который показал свою работоспособность.