CN100542235C - 视频信号自动增益控制电路及方法 - Google Patents

视频信号自动增益控制电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种视频信号自动增益控制电路及方法，应用于电视视频信号的控制。该视频信号自动增益控制电路包含模拟数字转换器、包迹线侦测器以及极值侦测器。模拟数字转换器将调变之中频视频信号取样转换成数字视频信号，包迹线侦测器根据数字视频信号产生基频振幅信号，极值侦测器根据基频振幅信号产生极值信息对射频信号进行增益调整。

Description

视频信号自动增益控制电路及方法
技术领域
本发明涉及一种关于视频信号自动增益控制电路。另外还涉及一种视频信号自动增益控制方法。
背景技术
数字电视系统可译码符合诸如ATSC(Advanced TelevisionSystems Committee，ATSC)或SECAM(Sequential Couleur AvecMemory)规格的数字电视信号之外，亦必须可译码符合习知模拟电视系统规格的电视信号，如国际电视标准委员会(National TelevisionStandards Committee，NTSC)和相位交错系统(Phase AlternationLine，PAL)规格的电视信号。
第1图绘示习知视频信号系统的前端模块100，包含调谐器(tuner)101以及视频信号解调变器(demodulator)103。调谐器101将视频射频信号RF转换成视频中频信号VIF，而视频信号解调变器103将中频信号VIF转换成复合视频信号CVBS。一般而言，若在NTSC的规格下，中频信号VIF的范围约在41-46MHZ之间。
习知技艺于解调变器103中进行同步白画面侦测(sync whitedetection)，对调谐器101的射频信号RF进行增益控制，必须仰赖电视信号中传送全白画面才能正确进行增益控制，因此若电视信号刚巧有段时间都是黑画面，将致使调谐器101过饱合。尤其对于数字电视广播信号而言，包含正、负调变两种视频信号调变方式，同步白画面侦测无法兼顾两者的质量，而且容易受到视频信号中画面内容的影响。
在多种视频信号规格中，需要有能不受视频信号内容影响的自动增益控制调整电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种视频信号自动增益控制电路以及一种视频信号自动增益控制方法，它们可以不受视频信号内容影响而实现自动增益控制。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种视频信号自动增益控制电路，它包括：一模拟数字转换器，用以将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；一包迹线侦测器，耦接至该模拟数字转换器，用以根据该数字视频信号产生一基频振幅信号；以及一极值侦测器，耦接至该包迹线侦测器，用以根据该基频振幅信号产生一极值信息以进行自动增益控制。
另外，又提供了一种视频信号自动增益控制电路，它包括：一模拟数字转换器，用以将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；一解调变器，耦接至该模拟数字转换器，用以解调变该数字视频信号以产生一解调变量位视频信号；一第一多工器，耦接于该解调变器及该模拟数字转换器，用来选择性地输出该数字视频信号及该解调变量位视频信号；一包迹线侦测器，耦接至该第一多工器，用以产生一基频振幅信号；以及一极值侦测器，耦接至该包迹线侦测器，用以根据该基频振幅信号产生一极值信息以进行自动增益控制。
还提供了一种视频信号自动增益控制方法，它包括如下步骤：将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；产生一基频振幅信号；以及根据该基频振幅信号产生一极值信息以进行自动增益控制。
与现有技术相比，本发明通过侦测中频信号的最大最小值以及高度以进行自动增益控制，从而实现不受视频信号内容影响而自动增益控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是现有视频信号系统的前端模块的方块图；
图2是根据本发明第一较佳实施例的视频信号自动增益控制电路的方块图；
图3是对应第2图所示的视频信号自动增益控制电路的视频信号自动增益控制方法的流程图；
图4是根据本发明的第二较佳实施例的视频信号自动增益控制电路的方块图；
图5是根据本发明的第三较佳实施例的视频信号自动增益控制电路的方块图；
图6是图2、4所示的较佳实施例的整合的电路方块图；
图7是图2、4及6所示的较佳实施例的整合的电路方块图；
图8是根据本发明的较佳实施例的视频信号自动增益控制方法的流程图。
【主要组件符号说明】
  100   前端模块
  101   调谐器
  103   视频信号解调变器
  200、400、500、600、700   视频信号自动增益控制电路
  201、401、501、601、701   模拟数字转换器
  203   包迹线侦测器
  403、503、603、703   解调变器
  211、417、605、611、705、711   绝对值单元
  607、613、707、713、721   多工器
  209、213、413、415、509、609、619、709、719   滤波器
  205、409、615、715   极值侦测器
  207、411、507、717、717   运算单元
  505、723   同步信号高度侦测器
具体实施方式
如图2所示，它是根据本发明的较佳实施例的视频信号自动增益控制电路200的方块图。它包含模拟数字转换器201、包迹线侦测器(envelope detector)203、极值侦测器205、运算单元207、以及滤波器209。模拟数字转换器201将调变的中频视频信号AS数字化而转换成数字视频信号DS。包迹线侦测器203侦测数字视频信号DS以产生基频振幅信号AI。极值侦测器205则根据基频振幅信号AI产生极值信息以做为一第一调整信息ADI1，此极值信息可为基频振幅信号AI的最大值或最小值。较佳地，对于正调变的中频视频信号AS，可以取基频振幅信号AI的最小值，而对于负调变的中频视频信号AS，可以取基频振幅信号AI的最大值。极值侦测器205侦测基频振幅信号AI的极值信息，可以大略掌握基频振幅信号AI的波形范围，在信号增益调整初期，对于一些信号接收比较极端的例子，例如信号过大或过小，可以进一步根据极值信息加速增益调整，在此不予赘述。在此实施例中，可直接利用第一调整信息ADI1做为调整视频信号增益的依据，或者亦可如图2所示，利用运算单元207(例如加法器)运算第一调整信息ADI1及参考值RS后，产生第二调整信息ADI2以做为调整视频信号增益的依据；此较佳实施例可更包含另一滤波器209，以滤波处理第二调整信息ADI2，输出以控制调谐器(未示出)的增益。根据本实施例的硬件架构，可以通用于正、负调变的中频视频信号AS，控制调谐器的增益而不受视频信号内容变化的影响。
举例而言，包迹线侦测器203可包含绝对值单元211以及滤波器213，视频信号x(t)经过调变之后可以表示为x(t)*cos(ωt)，ω代表载波频率，t代表时间，于视频信号x(t)的应用中，x(t)原则上为正的信号。绝对值单元211根据数字视频信号DS产生绝对值视频信号，取出正半平面的调变波形，滤波器213将绝对值视频信号进行滤波处理以过滤出概略的基频振幅信号AI。滤波器211较佳地为数字有限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器或是CIC(Cascaded Integrator and Comb，串联积分梳状)滤波器，可以降取样数字信号DS。在此实施例中，CIC滤波器的取样比可为M＝80(即80点中取一点)、缓存器长度L＝2。对调变的中频视频信号AS取得其基频振幅信号AI，经过CIC滤波器的降取样处理，可以大幅降低整体数据量以及处理速度的需求。如此根据概略的基频振幅信号便可快速地控制调谐器的增益。
下面将针对上述对于正调变的视频信号取其概略基频振幅信号的最小值做为调整增益的参考做更详细的描述。由于信号处理过程中，为了避免某些极端的不利状况，例如某些非标准电台所发射的过调变信号导致最低点恰为0，或者偏向负值，在经过绝对值处理后所取得的最小值却不是真正的同步信号最低点，而是附近的值。较佳地，对于正调变的视频信号，在取得概略基频振幅信号的最小值位置后，可以取向左或右预定点数的位置的取样值当做增益控制的依据，以取得前廊(front porch)或者后廊(back porch)的位准当做增益控制的依据，以避免前述硬件架构在某些同步信号波形遭破坏的情形的可能的误动作。
如图3所示，它是根据本发明的较佳实施例的的视频信号自动增益控制方法的流程图，首先于步骤301，将调变的中频视频信号数字化而转换成数字视频信号；步骤303，侦测数字视频信号的基频振幅信号；步骤305，根据基频振幅信号产生极值信息以控制射频增益；较佳地，对于正调变的视频信号根据最小值的位置附近找到前/后廊值，例如距离最小值的位置左/右预定取样点个数的值，以控制射频增益。
如图4所示，它是根据本发明的第二较佳实施例的负调变视频信号自动增益控制电路400的方块图，模拟数字转换器401将负调变的中频视频信号AS数字化而转换成数字视频信号DS，经过解调变器403产生解调变信号DVS；将解调变信号DVS经过滤波器415的降取样处理，例如滤波器415，可以大幅降低整体数据量以及处理速度的需求，此处即可获得概略的基频振幅信号，与前实施例类似的，进行射频增益控制只需要概略的基频振幅信号，而无需要太准确的波形。理论上，解调变信号DVS为正的信号，但不幸地是，实际解调变信号DVS在解调变过程尚未收敛前，会出现基频振幅信号上仍载有低频载波的低频率调变波形x(t)*cos(ωlowt)，ωlow代表低频载波频率，t代表时间，因此经过绝对值单元417确保解调变信号DVS为正信号。绝对值单元417的输出经过类似前实施例的极值侦测器409侦测基频振幅信号AI的最大值，利用运算单元411(例如加法器)运算第一调整信息ADI1及参考值RS后，产生第二调整信息ADI2以做为调整视频增益的依据；可更包含滤波器413，以滤波处理第二调整信息ADI2，输出以控制调谐器(未示出)的增益。
如图5所示，它是根据本发明的较佳实施例的视频信号自动增益控制电路500的方块图，其系侦测同步信号高度以控制调谐器(未示出)的增益。模拟数字转换器501将调变的中频视频信号AS转换成数字视频信号DS。解调变器503解调变量位视频信号DS以产生解调变量位视频信号DVS。同步信号高度侦测器505侦测解调变视频信号DVS的高度以产生高度信息h做为第一调整信息ADI1；在此实施例中，可直接利用第一调整信息ADI1做为调整视频信号增益的依据，或者亦可利用额外的运算单元507(例如加法器)运算第一调整信息ADI1及参考值RS后产生第二调整信息ADI2，以做为调整视频信号增益的依据；较佳地可更包含滤波器509，以滤波处理第二调整信息ADI2，输出以控制调谐器(未示出)的增益。较佳地，同步信号高度侦测器505可以实施于后段的视频信号译码器(video decoder)中，由于视频信号译码器中的视频信号波形，在信号收敛之后波形相对稳定，输出高度信息h供前面实施例整合之用，根据高度信息h射频信号可以有效调整整体波形的大小。在此实施例中，同步信号高度侦测器系侦测解调变视频信号DVS的同步信号的最低电压与后廊(back porch)部份的高度差以产生高度信息h，可以调整成符合法国SECAM标准的正调变视频信号的增益。
如图6所示，它是整合了图2、4原理的电路方块图。视频信号自动增益控制电路600包含模拟数字转换器601、解调变器603、绝对值单元605、611、多工器607、滤波器609、多工器613、极值侦测器615、运算单元617以及滤波器619。模拟数字转换器601将调变的中频视频信号AS转换成数字视频信号DS，而绝对值单元605和滤波器609，或绝对值单元611和滤波器609者可构成包迹线侦测器，用以依据数字视频信号DS产生基频振幅信号AI。极值侦测器615则根据基频振幅信号产生极值信息以做为第一调整信息ADI1。
举例而言，可直接利用第一调整信息ADI1做为调整视频信号系统的依据，亦可利用运算单元617(例如加法器)运算第一调整信息ADI1及参考值RS后，产生第二调整信息ADI2以做为调整视频信号系统的依据。而且，此较佳实施例可更包含滤波器619，以滤波处理第二调整信息ADI2。滤波器609的较佳实施方式可为数字有限脉冲响应滤波器或CIC(Cascade Integrator Comb，串联积分梳状)滤波器，其可降取样绝对值视频信号或是解调变量位视频信号DVS来达成滤波的功效。举例而言，CIC滤波器的取样比M＝80(即80点中取一点)、缓存器长度L＝2，可以达到降取样数字数据以及硬件处理速度的需求。
多工器607及613可视需求而切换成必须的路径，举例来说，于信号开始接收期间，解调变器603可能无法解调出可接受的解调变信号，射频信号此时极需要调整增益，如此可遵循模拟数字转换器601、绝对值单元605、多工器607以及滤波器609的路径，根据调变的中频视频信号AS产生概略的基频振幅信号，有效地调整射频增益；待信号开始收敛，解调变器603可以解调出可辨识的解调变信号，但此时的信号质量仍待改善，较佳地，对于负调变视频信号，可以切换多工器607的运作路径，经由滤波器609以及绝对值单元611以产生基频振幅信号AI。
如图7所示，它是整合了图2、4及5的概念的视频信号自动增益控制电路方块图。包含模拟数字转换器701、解调变器703、绝对值单元705、711、多工器707、滤波器709、多工器713、721、极值侦测器715、运算单元717以及滤波器719。调变的中频视频信号AS本身受到很严重的噪信干扰(noisy)，于信号开始接收期间，控制多工器707、713，调变的中频视频信号AS经过模拟数字转换器701、绝对值单元705、滤波器709，产生概略的基频振幅信号AI，并利用极值侦测器715产生极值信息M。较佳地，对于正调变的中频视频信号AS，可以取基频振幅信号AI的最小值，而对于负调变的中频视频信号AS，取基频振幅信号AI的最大值。或者，在取得概略基频振幅信号的最小值位置后，可以取向左或右预定点数的位置的取样值当做增益控制的依据。利用调变的中频视频信号AS可以非常有效率的调整射频增益。
在信号接收开始收敛后，较佳地，对于负调变的视频信号，可以控制多工器707、713的导通路径，对解调变器703处理后的解调变信号DVS进行射频增益调整，解调变信号DVS经过滤波器709的降取样处理，可以降低整体数据量与处理速度的需求，经过绝对值单元711确保解调变信号为正，极值侦测器715抓取其中的最大值。或者，在信号接收开始收敛后，对于正、负调变的视频信号，控制多工器721，将解调变信号DVS经过同步信号高度侦测器723后产生高度信息h，输出当控制射频增益的参考依据，在信号开始收敛之后，解调变器703可以逐渐解调出可用的波形，此时藉由控制同步信号高度可以准确地控制最终收敛信号的波形大小，可以达成准确的射频增益控制。多工器721根据选择信号SS输出极值信息M或高度信息h以做为第一调整信息ADI1，选择信号SS可以由微控制器控制其选择状态，更进一步地，可直接利用第一调整信息ADI1做为调整射频增益的依据，或利用运算单元717(例如：加法器)运算第一调整信息ADI1及第一参考值RS1以及第二参考值RS2后，产生第二调整信息ADI2以做为调整射频增益的依据；其中第一参考值RS1为极值信息M的参考值，而第二参考值RS2为高度信息h的参考值。较佳地，可更包含滤波器719，以滤波处理第二调整信息ADI2，据此以自动控制射频增益。较佳地，同步信号高度侦测器723可以实施于后段的视频信号译码器(未示出)中。根据本实施例的硬件架构，可以通用于正、负调变的中频视频信号AS，控制调谐器的增益而不受视频信号内容变化的影响，初期信号可以利用调变的中频视频信号AS进行增益调整，以达到快速收敛的效果，而搭配其它机制的运作则可以使最终信号质量更臻完美。
如图8所示，它是根据本发明的较佳实施例的视频信号自动增益控制方法流程图。首先于步骤801，将调变的中频视频信号数字化而转换成数字视频信号；步骤803，解调变数字视频信号以产生解调变数字视频信号；步骤805，选择性地侦测数字视频信号或解调变数字视频信号的基频振幅信号；步骤806，产生极值或距最小值位置预定距离的信号位准值；步骤807，侦侧解调变量位视频信号的同步信号的高度，以产生高度信息；步骤809，选择性地将高度信息或极值信息输出以控制射频增益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1、一种视频信号自动增益控制电路，其特征在于，它包括：
一模拟数字转换器，用以将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；
一包迹线侦测器，耦接至该模拟数字转换器，用以根据该数字视频信号产生一基频振幅信号；
一极值侦测器，耦接至该包迹线侦测器，用以根据该基频振幅信号产生一极值信息；
一运算单元，耦接至该极值侦测器，用以接收一参考值以及该极值信息，根据该参考值以及该极值信息产生一调整信息；以及
一滤波器，耦接至运算单元，以滤波处理該调整信息以进行自动增益控制。
2、如权利要求1所述的视频信号自动增益控制电路，其特征在于，其中当该调变的中频视频信号为正调变之时，该极值侦测器侦测该基频振幅信号的一最小值；当该调变的中频视频信号为负调变之时，该极值侦测器侦测该基频振幅信号的一最大值。
3、如权利要求1所述的视频信号自动增益控制电路，其特征在于，其中该包迹线侦测器包含：
一绝对值单元；以及
一滤波器，耦接于该绝对值单元；
其中该绝对值单元系根据该数字视频信号产生一绝对值视频信号以及该滤波器系对该绝对值视频信号进行滤波处理以产生该基频振幅信号。
4、如权利要求1所述的视频信号自动增益控制电路，其特征在于，它还包括：
一解调变器，耦接至该模拟数字转换器，用以解调变该数字视频信号以产生一解调变量位视频信号；以及
一同步信号高度侦测器，耦接至该解调变器，用以侦测该解调变视频信号的一同步信号的高度以产生一高度信息；
一多工器，耦接于该极值侦测器与该同步信号高度侦测器，用来选择性地将该高度信息或该极值信息输出。
5、一种视频信号自动增益控制电路，其特征在于，它包括：
一模拟数字转换器，用以将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；
一解调变器，耦接至该模拟数字转换器，用以解调变该数字视频信号以产生一解调变量位视频信号；
一第一多工器，耦接于该解调变器及该模拟数字转换器，用来选择性地输出该数字视频信号及该解调变量位视频信号；
一包迹线侦测器，耦接至该第一多工器，用以产生一基频振幅信号；
一极值侦测器，耦接至该包迹线侦测器，用以根据该基频振幅信号产生一极值信息；
一运算单元，耦接至该极值侦测器，用以接收一参考值以及该极值信息，根据该参考值以及该极值信息产生一调整信息；以及
一滤波器，耦接至运算单元，以滤波处理該调整信息以进行自动增益控制。
6、如权利要求5所述的视频信号自动增益控制电路，其特征在于，它还包括：一第二多工器，耦接于该极值侦测器并接收一同步信号的高度信息，用来选择性地将该高度信息或该极值信息输出。
7、一种视频信号自动增益控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
将一调变的中频视频信号转换成一数字视频信号；
产生一基频振幅信号；
根据该基频振幅信号产生一极值信息：
解调变该数字视频信号以产生一解调变量位视频信号；
侦测该解调变视频信号的同步信号的高度以产生一高度信息；
根据该高度信息或该极值信息选择性地輸出一调整信息；以及
滤波处理调整信息以进行自动增益控制。
8、如权利要求7所述的视频自动增益控制方法，其特征在于，其中当该调变的中频视频信号为正调变之时，该极值信息为一最小值，该自动增益控制步骤根据与该最小值的位置距离一预定位置的取样点位准值进行自动增益控制。
9、如权利要求7所述的视频信号自动增益控制方法，其特征在于，它还进一步包括：解调变该数字视频信号以产生一解调变量位视频信号；其中该产生基频振幅信号的步骤是选择性地根据该数字视频信号或该解调变量位视频信号以产生该基频振幅信号。
10、如权利要求7所述的视频信号自动增益控制方法，其特征在于，它还进一步包括：侦测该解调变视频信号的一同步信号的高度以产生一高度信息；其中该自动增益控制步骤是选择性地根据该高度信息或该极值信息输出进行自动增益控制。
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