數字視頻處理設備的製作方法
2023-05-26 13:57:21 2
專利名稱：數字視頻處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字視頻處理領域，特別是用於連接多個數字視頻處理設備的系統和方法。
視頻信號產生、生成、處理、編輯、發送和顯示的所有方面都在迅速從模擬系統向數字系統轉變。
由數字顯示工作組(DDWG)製作的「數字視頻接口(DVI)」規範定義了在數字視頻源和相對並不昂貴的顯示設備(例如監視器)之間進行的低成本高速數字視頻連接的標準，這些數字視頻源可以例如是具有數字視頻卡(例如個人計算機)的計算設備。該DVI標準是獨立顯示技術，而且除廣播電視標準之外，它還可以支持很多視頻顯示標準。由於支持DVI的顯示監視器可以接收和顯示高帶寬(即高數據率)數字視頻數據信號，因此這種監視器可以提供用於廣播電視演播室、後期製作設備、或視頻存儲設備的高質量視頻顯示。
參照「數字視頻接口(DVI)」規範。
該DVI標準的主要用途是從單獨的計算機視頻卡連接到單獨的顯示監視器。因此，該DVI建立了點對點的數字視頻連接標準。如在DVI規範中所建立的那樣，DVI對基本電的相互連接，使用最小化傳輸差分信號(transition minimized differential signaling)(TMDS)。
圖1示出在支持DVI的視頻源設備(例如圖形控制器)和具有支持DVI的接收器的視頻處理設備(例如顯示控制器)之間的DVI連接的原理圖。該DVI連接包括三個TMDS視頻數據信道連接，和一個TMDS時鐘連接。
圖2示出根據該DVI規範的TMDS連接的原理圖。特徵阻抗Zo和終端電阻RT必須匹配且均被指定為50Ω。該TMDS接收器終端電源電壓AVcc被指定為3.3V。正極和負極邏輯電平之間的額定單端輸出電壓偏差為500mV，暗示對於圖2中的TMDS發射器中所示的恆定電流源，電流值為10mA。
該DVI接口特別需要DC耦合的TMDS連接。DVI規範，第4.3段。
但是，在很多數字視頻應用中，設備之間的DVI連接會出現問題。例如，在視頻後期製作設備和其他應用中，需要將數字視頻信號從一個視頻源設備連接到多個數字視頻處理設備，例如顯示器、格式轉換器、視頻存儲設備等。在其他應用中，可能需要在多個數字視頻源信號之間進行多路傳輸，選擇性地將他們提供到多個數字視頻處理設備。但是，如上所述，DVI使用點對點(一對一)連接。即，標準DVI連接不支持將支持DVI的信號多點發送或多路傳輸到多個DVI接收器。
因此，希望提供一種設備和方法，以便從將源數字視頻信號從一個源數字視頻處理設備(例如視頻顯示卡)發送到多個目的數字視頻處理設備(例如顯示監視器、格式轉換器等)。還希望提供一種設備和方法，用於在多個數字視頻信號之間進行選擇性的多路傳輸，以便發送到一個或更多數字視頻處理設備(例如顯示監視器、格式轉換器等)。本發明用於實現上述一個或更多目的。
在本發明的一個方面中，一種將數字視頻信號連接到多個數字視頻接口接收器的方法包括接收具有第一、最小化傳輸差分信號(TMDS)、格式的數字視頻信號；將該接收到的數字視頻信號轉換為第二信令格式；對該轉換過的數字視頻信號進行緩衝，從而產生多個基本相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號；將多個基本相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號的每一個轉換回TMDS格式；和將多個基本相同的具有TMDS格式的數字視頻信號輸出到對應的多個數字視頻接口設備。
在本發明的另一方面中，數字視頻接口設備包括一第一轉換器，用於接收具有第一、最小化傳輸差分信號(TMDS)、格式的數字視頻信號，並將該接收到的TMDS信號轉換為第二信令格式，然後輸出該轉換過的數字視頻信號；一緩衝器，用於從第一轉換器中接收該轉換過的數字視頻信號，並輸出緩衝後的轉換過的數字視頻信號；和一第二轉換器，用於接收該緩衝後的轉換過的數字視頻信號，並將緩衝後的轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式。
在本發明的另一方面中，數字視頻接口設備包括多個第一轉換器，它們中的每個用於接收具有第一、最小化傳輸差分信號(TMDS)、格式的數字視頻信號，並將該接收到的TMDS信號轉換為第二信令格式，然後輸出該轉換過的數字視頻信號；多個第二轉換器，用於接收多個轉換過的數字視頻信號中的一個，並將該轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式；和用於從第一轉換器中接收該轉換過的數字視頻信號，並選擇性地將該轉換過的數字視頻信號連接到第二轉換器的裝置。
圖1示出數字視頻接口(DVI)標準連接的原理圖2示出最小化傳輸差分對(TMDS)連接的原理圖；圖3示出數字視頻接口設備的實施例；圖4示出第一轉換器的實施例；圖5示出緩衝器的實施例；圖6示出第二轉換器的實施例。
圖3示出數字視頻接口設備300的實施例的功能方塊圖。該數字視頻接口設備300包括第一轉換器310，具有一從視頻源302接收數字視頻信號的輸入端，還具有一輸出端；一緩衝器320，具有與一第一轉換器310的輸出端連接的輸入端，還具有一個或更多輸出端；和一個或更多第二轉換器330，它們中的每個具有一與緩衝器320的多個輸出端中的一個連接的輸入端，且每個都具有用於向視頻處理設備304提供數字視頻信號的輸出接線端。
下面將說明數字視頻接口設備300的操作。該數字視頻接口設備300從視頻源302(例如圖形控制器)的數字視頻接口發射器接收數字視頻信號，並為多個數字視頻處理設備304(例如，視頻顯示器、格式轉換器等)提供數字視頻信號，這些數字視頻處理設備中每一個都具有數字視頻接口接收器。該第一轉換器310接收具有第一信令格式，最好為最小化傳輸數位訊號(TMDS)格式的數字視頻信號，並將該數字視頻信號從第一信令格式轉換為第二信令格式。最好地，存在多種標準和相對不太昂貴的現貨部件來處理具有第二信令格式的信號。
轉換器310最好接收支持DVI的TMDS數字視頻信號，並將該TMDS數字視頻信號轉換為+5伏特的正的發射器耦合邏輯電路(PECL)數字視頻信號。可以利用標準PECL部件，包括例如PECL緩衝器來處理這種PECL數字視頻信號。
緩衝器320從第一轉換器310接收轉換過的數字視頻信號，並輸出多個緩衝後的轉換過的數字視頻信號，這些信號中的每個都與接收到的轉換過的數字視頻信號基本相同。每個第二轉換器330都從緩衝器320接收多個緩衝後的轉換過的數字視頻信號中的一個，並將該緩衝後的、轉換過的數字視頻信號轉換回第一信令格式，該第一信令格式最好為TMDS。即，第二轉換器330輸出數字視頻信號，它們中的每個都與數字視頻接口設備300所接收到的數字視頻信號基本相同，而且它們相互之間也基本相同。
因此，數字視頻接口設備300接收到具有最好為TMDS的第一信令格式的數字視頻信號，並輸出多個基本相同的數字視頻信號，每個信號都與所接收到的數字視頻信號具有相同的信令格式。
圖4示出第一轉換器400的實施例，該第一轉換器400可以是圖3中的第一轉換器310。在圖4所示的實施例中，第一轉換器400將所接收到的TMDS數字視頻信號轉換為PECL信號。該第一轉換器400在包括一對線405、406的輸入端接收到TMDS數字視頻信號。每根線405、406都通過50歐姆的電阻410與電源電壓Vcc(3.3伏特)連接，並與PECL差分驅動器420的輸入端412、414耦合。在一種實現方式中，PECL差分驅動器420可以是MC10EP17DT集成電路。PECL差分驅動器420從差分輸出線430和435輸出差分格式的轉換過的數字視頻信號。轉換過的數字視頻的每根輸出線430和435都具有PECL信令格式。將PECL差分驅動器420的差分輸出線上的轉換過的PECL數字視頻信號適當地與均為50歐姆的電阻440和445端接，公共端接電阻450接地，公共端接電阻450為115歐姆。因此，第一轉換器400將所接收到的TMDS信號的電壓電平轉換為預定電平(例如，PECL電平)，並輸出具有PECL信令格式的轉換過的數字視頻信號。
圖5示出緩衝器500的實施例，它可以是圖3中的緩衝器320。該緩衝器500包括一差分緩衝輸入級510，該差分緩衝輸入級510用於接收一對輸入線511、512上的轉換過的數字視頻信號，並輸出多個(例如兩個)緩衝後的、轉換過的數字視頻信號。在一種實施方式中，差分緩衝輸入級510可以由MC10EP11DT集成電路製成。雖然上述實施例輸出了兩個緩衝後的、轉換過的數字視頻信號，但是通過對電路的適當替換，可以產生任意數目的緩衝後的、轉換過的數字視頻信號。每一緩衝後的、轉換過的數字視頻信號都是分別從差分緩衝輸入級510的一對輸出線516、517和518、519輸出的。利用分別為50歐姆的電阻522和524以及具有115歐姆的接地公共端接電阻526，可以使輸出線對516、517和518、519中的每一對端接以用於PECL信號電平。
分別利用一對差分輸入端531、532和533、534，可以從差分緩衝輸入級510向驅動器530提供各緩衝後的、轉換過的數字視頻信號。在一種實施方式中，驅動器530可以為MC10EP17DT集成電路。驅動器530提供足夠的驅動能力，從而驅動下級第二轉換器330的負載。每個緩衝後的、轉換過的數字視頻信號都是分別從驅動器530的一對輸出線536、537以及538、539輸出的。利用分別為50歐姆的電阻542和544以及具有115歐姆的接地公共端接電阻546，可以使輸出線對536、537和538、539中的每一對端接用於輸出PECL信號電平。
最好地，可以利用對應的「熱插頭檢測」信號來控制驅動器530分別對應各輸出線對536、537和538、539的單獨電源電壓，該「熱插頭檢測」信號表示視頻處理設備304是否與數字視頻接口設備300的對應輸出端連接。在這種情況下，當視頻處理設備304與數字視頻接口設備300的對應輸出端沒有連接時，各輸出線對的驅動器電路不能使用。但是，當視頻處理設備304與數字視頻接口設備300的輸出端連接時，則在視頻處理設備304的對應「熱插頭檢測」線上出現電壓電平，表示出現連接的設備。根據「熱插頭檢測」線上的電壓電平，可以對對應的驅動器輸出電路提供電源電壓。最佳地，可以提供多個發光二極體，當視頻處理設備304與數字視頻接口設備300的對應輸出端連接時，這些發光二極體中的每一都會發光(或關閉)，以實現視覺指示。
因此，緩衝器500輸出多個實質相同的緩衝後的數字視頻信號，它們最好具有PECL信令格式。
第二轉換器330從緩衝器320接收到緩衝後的、轉換過的數字視頻信號，並將該緩衝後的轉換過的數字視頻信號轉換回原始信令格式，該原始信令格式最好為TMDS格式。該TMDS數字視頻信號與支持DVI的數字視頻處理設備的數字視頻輸入相符合，這些數字視頻處理設備例如顯示器、格式轉換器等。因此，通過數字視頻接口設備300，各第二轉換器330的輸出端可以與差分數字視頻信號處理設備的輸入端連接，該差分數字視頻信號處理設備最好是支持DVI的數字顯示器、DVI格式轉換器等。
圖6示出第二轉換器600的實施例，它可以是圖3中的第二轉換器330。如上所述，該DVI標準特別需要DC耦合的TMDS連接。重要地是，圖6中的第二轉換器600滿足了這種需要。第二轉換器600在輸入端接收到PECL數字視頻信號，該輸入端包括一對線605、606。每根線605、606都與二極體610的陽極連接。最好地，二極體610的陽極和陰極之間具有大約0.7伏特的額定電壓降。各二極體610的陰極與具有412歐姆的額定電阻的原電阻620連接，另一端接地。各二極體610的陰極也分別與第二轉換器600的輸出線622、624連接。輸出線622、624上的數字視頻信號具有適當的TMDS信令格式，並可以與如圖2所示的TMDS接收器連接，並驅動TMDS接收器。因此，第二轉換器600可以差分接收PECL數字視頻信號並將PECL數字視頻信號的電壓電平恢復為TMDS格式，從而輸出支持DVI的TMDS數字視頻信號。
如上所述，根據單獨TMDS輸入信號可以產生多個基本相同的TMDS輸出信號。但是，如圖1所示，例如圖形控制器和顯示控制器之間的DVI連接包括三(3)個TMDS視頻數據信道連接，其中一(1)個為TMDS時鐘連接。因此，在這種情況下，對於各支持DVI的源信號，數字視頻接口設備300可以接收到總共四(4)個TMDS輸入信號。而且，對於這四(4)個TMDS輸入信號中的每一個，數字視頻接口設備300都可以產生多個TMDS輸出信號，每個輸出信號基本上與對應的TMDS輸入信號一致。因此，例如數字視頻接口設備300接收到一(1)個支持DVI的源信號，並提供兩(2)個支持DVI的輸出信號，數字視頻接口設備300接收到總共四(4)個TMDS輸入信號，並輸出總共八(8)個TMDS輸出信號—兩組四(4)個TMDS信號，每一組包括一個支持DVI的輸出信號。
數字視頻接口設備300中用於將支持DVI的源信號連接到多個支持DVI的視頻處理設備的電路可以被實現為一個或更多集成電路的任意組合。
如上所述，數字視頻接口設備300可以將一個支持DVI的源信號連接到多個支持DVI的數字視頻處理設備。但是，通常，數字視頻接口設備300可以具有多個輸入端和輸出端。這種數字視頻接口設備300可以在輸出端之間對接收到的數字視頻信號進行切換，從而提供更強的數字視頻信號處理能力。在這種情況下，數字視頻接口設備300包括對應所接收到的數字視頻信號數目的多個第一轉換器。緩衝器320可以由一個或更多多路復用器、開關和/或解復用器替代，它們可以是一個或更多標準邏輯設備，這些標準邏輯設備被設計成根據具有第二信令格式的信號(例如PECL設備)工作並接收轉換過的數字視頻信號。控制接線端可以利用多路復用器、開關和/或解復用器，控制將多個轉換過的數字視頻信號切換到一個或更多與該輸出接線端相關的第二轉換器330。
上文中已經公開最佳實施例，但是還有很多變化可能落入本發明的範圍和原理中。例如，最佳實施例是參照單獨連結的DVI連接進行說明的。但是，如DVI規範的圖2-1中所示，通過增加三個另外的TMDS連接可以支持雙連結DVI連接。本領域技術人員在看過本說明書、附圖和權利要求後很容易實現這些變化。因此本發明僅由權利要求的範圍來限定。
在權利要求中，括號中的任何參考標記都不構成對權利要求的限定。詞彙「包括」並不排除除了權利要求中所列之外的其他元件或步驟的出現。本發明可以由包括多種分立元件的硬體或適當編程的計算機來實現。在列舉了多個裝置的設備中，這些裝置可以由相同硬體來實現，在彼此不同的從屬權利要求中所列出的特定措施並不表示不能使用這些措施的組合。
權利要求
1.一種將數字視頻信號連接到多個數字視頻接口接收器的方法，該方法包括接收具有第一最小化傳輸差分信號(TMDS)格式的數字視頻信號；將該接收到的數字視頻信號轉換為第二信令格式；對該轉換過的數字視頻信號進行緩衝，從而產生多個實質相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號；將多個實質相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號中的每一個轉換回TMDS格式；和將多個實質相同的具有TMDS格式的數字視頻信號輸出到對應的多個數字視頻接口設備。
2.如權利要求1所述的方法，其中第二信號格式為正的發射器耦合邏輯(PECL)格式。
3.如權利要求1所述的方法，其中多個實質相同的具有TMDS格式的數字視頻信號的每一個被DC耦合。
4.一種數字視頻接口設備(300)，包括一第一轉換器(310)，用於接收具有第一最小化傳輸差分信號(TMDS)格式的數字視頻信號，並將該接收到的TMDS信號轉換為第二信令格式，然後輸出該轉換過的數字視頻信號；一緩衝器(320)，用於從第一轉換器(310)中接收該轉換過的數字視頻信號，並輸出緩衝後的轉換過的數字視頻信號；和一第二轉換器(330)，用於接收該緩衝後的轉換過的數字視頻信號，並將緩衝後的轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式。
5.如權利要求4所述的數字視頻接口設備(300)，其中緩衝器(300)輸出第二緩衝後的轉換過的數字視頻信號，該數字視頻接口設備(300)還包括另一第二轉換器(330)，該另一第二轉換器(330)用於接收第二緩衝後的轉換過的數字視頻信號，並將該第二緩衝後的轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式。
6.如權利要求5所述的數字視頻接口設備(300)，其中該第二信號格式為正的發射器耦合邏輯(PECL)格式。
7.如權利要求4所述的數字視頻接口設備(300)，其中該第二信號格式為正的發射器耦合邏輯(PECL)格式。
8.如權利要求4所述的數字視頻接口設備(300)，其中該第二轉換器(600)的輸入端(605)和輸出端(622)被DC耦合。
9.如權利要求4所述的數字視頻接口設備(300)，其中該第二轉換器(600)具有一輸入端(605)和一輸出端(622)，還包括二極體(610)，該二極體(610)的陽極與輸入端(605)連接，陰極與輸出端(622)連接；電阻(620)，該電阻被連接在輸出端(622)和地之間。
10.如權利要求9所述的數字視頻接口設備(300)，其中電阻(620)具有大約412歐姆的電阻。
11.如權利要求4所述的數字視頻接口設備(300)，其中第一轉換器(310)包括至少兩個輸入端(405，406)和至少兩個輸出端(430，435)，還包括一差分驅動器(420)，它具有一與該至少兩個輸入端(405，406)耦合的差分輸入端，和一與該至少兩個輸出端(430，435)耦合的差分輸出端；和一對上拉電阻(410)，它們中的每一個都被連接在輸入端(405，406)中的一個和電源電壓之間。
12.如權利要求11所述的數字視頻接口設備(300)，其中每個上拉電阻(410)都具有大約50歐姆的電阻。
13.一種數字視頻接口設備(300)，包括多個第一轉換器(310)，它們中的每個用於接收具有第一最小化傳輸差分信號(TMDS)格式的數字視頻信號，並將該接收到的TMDS信號轉換為第二信令格式，然後輸出該轉換過的數字視頻信號；多個第二轉換器(330)，用於接收多個轉換過的數字視頻信號中的一個，並將該轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式；和裝置(320)，用於從第一轉換器(310)中接收該轉換過的數字視頻信號，並選擇性地將該轉換過的數字視頻信號連接到第二轉換器(330)。
全文摘要
一種數字視頻接口設備，用於將從第一源數字視頻處理設備發送的數字視頻信號連接到多個第二數字視頻處理設備中。該數字視頻接口設備接收到具有最小化傳輸差分信號(TMDS)格式的數字視頻信號，將該接收到的數字視頻信號轉換為第二信令格式，將轉換過的數字視頻信號緩衝，從而產生多個基本相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號，並將這些基本相同的緩衝後的轉換過的數字視頻信號中的每一個轉換回TMDS格式。該數字視頻接口設備包括第一轉換器，用於接收TDMS數字視頻信號，並將該接收到的TMDS信號轉換為第二信令格式；緩衝器，用於接收該轉換過的數字視頻信號，並輸出該緩衝後的轉換過的數字視頻信號；和第二轉換器，用於將緩衝後的轉換過的數字視頻信號轉換回TMDS格式。
文檔編號H03K19/0185GK1625899SQ03802874
公開日2005年6月8日 申請日期2003年1月28日 優先權日2002年1月29日
發明者J·K·馬斯特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司