CN102006447A - 视频信号自动相位检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动相位检测装置及其方法，用以自动检测一目标取样相位，自动相位检测装置包括：相位决定装置，用以产生多个相位控制信号；取样时钟脉冲产生器，耦接于相位决定装置，用以根据该些相位控制信号产生多个取样时钟脉冲信号；模拟至数字转换器，耦接于取样时钟脉冲产生器，用以根据该些取样时钟脉冲信号，将模拟视频信号转换为数字信号；相位检测器，耦接于模拟至数字转换器和相位决定装置，用以根据数字信号，产生多个相位检测结果；以及运动检测器，耦接于模拟至数字转换器与相位决定装置，用以检测数字信号之运动以产生运动检测结果，相位决定装置根据该些相位检测结果和运动检测结果从该些相位控制信号中决定目标取样相位。

Description

视频信号自动相位检测装置及其方法

技术领域

本发明有关于相位检测，特别地，有关于自动检测动态模拟视频信号的取样相位的装置与方法。

背景技术

数字影像处理应用于显示器系统相当普遍，然而，在数字信号传输普及之前，模拟信号传输模式仍然是在两个不同系统介面间传递数据的主要方式。利用模拟信号传递仅需要一条数据线。需要利用数字至模拟转换器(digital-to-analog converter，简称DAC)和模拟至数字转换器(analog-to-digital converter，简称ADC)，做为连接两个数字系统的重要元件。例如：由个人电脑内的绘图卡(graphics card)所产生的数字像素数据，经由DAC转换为相对应的模拟像素数据后，经由缆线传送于数字显示装置内的ADC处。此ADC接收到模拟像素数据后，转换为相对应的数字像素数据，供影像显示之用。

在视频信号处理系统中，如电视、数字电视等，ADC被广泛地使用来将模拟信号转换为数字信号，其性能表现及正确性对画面显示非常重要。模拟至数字转换器对模拟信号进行取样时的取样频率决定于取样时钟脉冲信号。已知应用于个人电脑屏幕显示的视频模式中，其检测模拟视频信号的取样相位和取样频率的方法建立在个人电脑显示画面为静止的前提下，当视频模式应用于影像播放时，检测取样相位则需考虑到画面的变动，画面变动会影响检测取样频率和取样相位的准确性，而每种视频模式的模拟视频信号的取样频率为视频规格所制定，取样相位须要被决定，因此需要一种可检测动态模拟视频信号的取样相位的装置及方法。

发明内容

本发明揭示一种自动相位检测装置及其方法，用以自动检测目标取样相位，自动相位检测装置包括：相位决定装置，用以产生多个相位控制信号；取样时钟脉冲产生器，耦接于相位决定装置，用以根据该些相位控制信号产生多个取样时钟脉冲信号；模拟至数字转换器，耦接于取样时钟脉冲产生器，用以根据该些取样时钟脉冲信号，将模拟视频信号转换为数字信号；相位检测器，耦接于模拟至数字转换器和相位决定装置，用以根据数字信号，产生多个相位检测结果；以及运动检测器，耦接于模拟至数字转换器与相位决定装置，用以检测数字信号的运动以产生运动检测结果，其中，相位决定装置根据该些相位检测结果和运动检测结果从该些相位控制信号中决定目标取样相位。

本发明亦揭示一种自动相位检测方法，用以自动检测目标取样相位，自动相位检测方法包括：根据一目前取样相位，将该模拟视频信号转换为该数字信号；检测数字信号的运动以产生运动检测结果；以及根据运动检测结果，选择性地进行相位检测以选择目标取样相位并将目前取样相位更新为目标取样相位。较佳地，当运动检测结果小于第一临界值时，进行相位检测以选择目标取样相位；以及当运动检测结果小于第二临界值时，将目前取样相位更新为目标取样相位。

附图说明

图1是根据本发明具体实施例的自动相位检测装置方块图。

图2是根据本发明另一具体实施例的自动相位检测装置方块图。

图3是根据本发明具体实施例用于相位检测器的相位检测示意图。

图4是根据本发明具体实施例的自动相位检测方法流程图。

图5是根据本发明具体实施例的相位检测流程图。

主要元件符号说明

自动相位检测装置100、200

相位决定装置110、210

取样时钟脉冲产生器120

模拟至数字转换器130

运动检测器140、240

储存装置150、250

相位检测器160、260

第一取样时钟脉冲产生器220

第二取样时钟脉冲产生器221

第一模拟至数字转换器230

第二模拟至数字转换器231

具体实施方式

图1根据本发明具体实施例的自动相位检测装置100方块图。自动相位检测装置100包含相位决定装置110、取样时钟脉冲产生器120、模拟至数字转换器130、运动检测器140、储存装置150和相位检测器160。模拟至数字转换器130接收一模拟视频信号170，相位决定装置110先产生一相位控制信号至取样时钟脉冲产生器120，使取样时钟脉冲产生器120产生具有预定相位的取样时钟脉冲信号，取样时钟脉冲信号的频率根据该视频模式规格而决定。模拟至数字转换器130根据取样时钟脉冲信号对模拟视频信号170进行取样产生数字信号，其取样频率和取样相位决定于取样时钟脉冲信号。运动检测器140检测数字信号是否具有运动以产生运动检测结果至相位决定装置110，以判断显示画面有无运动。举例而言，储存装置150储存接收前一张或前两张影像的数据，或者邻近时间点的数张影像数据，举例而言，运动检测器140将接收到数字信号所代表的影像数据与先前的影像数据比较，以产生运动检测结果，判断画面有无改变。举例而言，当运动检测结果小于一临界值TH1时，则判断显示画面为静止，较佳地，当运动检测结果小于一临界值且运动检测结果的时间变化率小于另一临界值TH2时，则可判断显示画面为静止，较佳地，当显示画面维持静止时检测出的目标取样相位将系可靠的，相位决定装置110即依序产生多个相位控制信号至取样时钟脉冲产生器120，取样时钟脉冲产生器120则依序产生多个具有不同预定相位的取样时钟脉冲信号，模拟至数字转换器130则根据该些取样时钟脉冲信号依序将模拟视频信号170分别转换为数字信号，则每一数字信号相关于不同的预定相位，相位检测器160根据各数字信号产生多个相位检测结果，相位决定装置110可根据该些相位检测结果决定一最佳取样相位。找出最佳取样相位后，相位决定装置110先利用原来用以检测运动检测结果的预定相位，来判断此时运动检测结果是否仍小于临界值TH1，用以判断显示画面是否已经改变，若运动检测结果小于临界值TH1，则判断目前显示画面尚未改变，相位决定装置110则决定该最佳取样相位为目标取样相位，并输出供取样时钟脉冲产生器120运作。若运动检测结果超过临界值TH1，判断画面已改变，则需重新执行相位检测，相位决定装置110可再重新产生多个预定相位来检测目前显示画面的最佳取样相位。

图2根据本发明另一具体实施例的自动相位检测装置200方块图。自动相位检测装置200包含相位决定装置210、第一取样时钟脉冲产生器220、第二取样时钟脉冲产生器221、第一模拟至数字转换器230、第二模拟至数字转换器231、运动检测器240、储存装置250和相位检测器260。相位决定装置210可产生多个相位控制信号以指示多个预定相位，第一取样时钟脉冲产生器220根据该些相位控制信号产生多个第一取样时钟脉冲信号，其中该些第一取样时钟脉冲信号分别具有该些预定相位，第一模拟至数字转换器230根据该些第一取样时钟脉冲信号将模拟视频信号270转换为多个第一数字信号来检测最佳取样相位，其第一数字信号所承载的影像数据并不会实际显示出来，也就是说第一模至数字转换器230可以视为一离线(off line)模拟至数字转换器。第二取样时钟脉冲产生器221首先根据多个相位控制信号之一者产生第二取样时钟脉冲信号281，其中第二取样时钟脉冲信号281的频率系根据该视频模式规格而决定，第二模拟至数字转换器231根据第二取样时钟脉冲信号281，将模拟视频信号270转换为第二数字信号291，以将其显示于显示器上，并将第二数字信号291输出至运动检测器240以检测画面中是否有运动。

运动检测器240检测该第二数字信号291是否有运动以产生运动检测结果输出至相位决定装置210。储存装置250储存接收影像信号的前一张或前两张影像场的数据，或者邻近时间点的数张影像数据，举例而言，运动检测器240将接收到的第二数字信号291中目前影像场与先前的影像场比较，以产生运动检测结果以判断画面有无改变。举例而言，当运动检测结果小于一临界值TH1时，则判断显示画面为静止，较佳地，当运动检测结果小于一临界值TH1时且运动检测结果的时间变化率小于另一临界值TH2时，则相位决定装置210判断画面为静止，并执行相位检测，举例而言，相位决定装置210即依序产生多个相位控制信号至第一取样时钟脉冲产生器220，以供第一模拟至数字转换器230依序将模拟视频信号270转换为多个第一数字信号，则每一第一数字信号相关于不同的预定相位的取样。相位检测器260根据该些第一数字信号依序产生多个相位检测结果，相位决定装置210则根据该些相位检测结果决定一最佳预定相位。在执行相位检测的过程中，运动检测器240可检测影像画面的运动，当运动检测结果显示为运动，较佳地，运动检测结果大于临界值TH1时，或其变化率大于另一临界值TH2时，相位决定装置210则停止执行相位检测，待运动检测结果显示画面进入静止状态后，相位决定装置210再重新执行相位检测。

于另一具体实施例中，运动检测器240可以利用检测数字视频信号传送的影像场Field(n)，与其前后时间点的影像场Field(n-2)或Field(n-1)的运动差异，来产生运动检测结果。当影像场以奇偶影像场交错出现，可将影像场Field(n)与Field(n-2)相减取绝对值，以表示对应扫描线于邻近时间点的差异，其可表示奇扫描线或对应偶扫描线的差异；或者，将影像场Field(n)与Field(n-1)相减取绝对值，其可表示邻近扫描线于邻近时间点的影像差异。

图3根据本发明具体实施例用于相位检测器260的相位检测示意图。曲线300代表一模拟视频信号，曲线301与曲线302代表使用不同预定相位的取样时钟脉冲信号，对模拟视频信号曲线300取样的适应曲线，其中每种适应曲线可以对应一种数字信号。由于模拟视频信号曲线300的转折点带有显示影像场所需的信息，因此转折点代表的信息是希望被取样而得的，并转换至数字信号。曲线301代表取样点正中转折点所得的适应曲线，曲线302代表取样点未能正中转折点所得的适应曲线。图2中相位检测器260可以利用一相位检测演算法则，分别计算该些数字信号的相位检测结果，举例而言，可以一分数值(score)代表相位检测结果，举例而言，该演算法则可以是计算各取样相位对应的适应曲线的斜率极性变动总和，若取样点越靠近转折点，适应曲线的斜率极性变动总和则越大，可以获得越高的分数值，因此，曲线301的分数值较曲线302为大，相位决定装置210可根据检测分数值选出最佳取样相位。

图4根据本发明具体实施例的自动相位检测方法流程图。自动相位检测方法流程始于步骤400，步骤410利用一目前取样相位产生取样时钟脉冲信号，取样时钟脉冲信号的频率根据该视频模式规格而决定。步骤420利用取样时钟脉冲信号将模拟视频信号转换为数字信号。步骤430根据数字信号与相邻画面产生运动检测结果。举例而言，可以根据该数字信号检测影像场Field(n)与前后时间点的影像场Field(n-2)或Field(n-1)的运动差异，来产生运动检测结果。当影像场以奇偶影像场交错出现，较佳地，将影像场Field(n)与Field(n-2)相减取绝对值，可以表示对应扫描线于邻近时间点的差异(可能是对应奇扫描线或对应偶扫描线的差异)，或者，影像场Field(n)与Field(n-1)相减取绝对值，亦可以表示邻近时间点的影像差异。步骤440选择性地执行相位检测，也就是说，当运动检测结果为静止时，执行相位检测，以决定最佳取样相位，举例而言，若运动检测结果小于一临界值TH1，较佳地，运动检测结果小于一临界值TH1且变化率亦小于另一临界值TH2时，则判断运动检测结果为静止。执行相位检测的方法流程将于图5说明。步骤450决定最佳取样相位后，判断该运动检测结果是否仍指示为静止，若结果为是，则进行步骤460，将该目前取样相位更新为该最佳取样相位，若结果为否，则重复步骤430。或者，在执行相位检测过程中，当运动检测结果指示为非静止时，则停止执行相位检测，并重复步骤430。最后流程结束于步骤470。

图5根据本发明具体实施例的相位检测流程图。流程始于步骤500，步骤510系根据多个预定相位，产生多个取样时钟脉冲信号。步骤520利用该些取样时钟脉冲信号，将模拟视频信号进行取样以产生多个数字信号。步骤530根据该些数字信号，产生多个相位检测结果，举例而言，可以利用一相位检测演算法则，分别计算该些数字信号的相位检测结果，可以一分数值代表相位检测结果，举例而言，演算法则可以是计算各取样相位对应的适应曲线的斜率极性变动总和，若取样点越靠近转折点，适应曲线的斜率极性变动总和则越大，可以获得越高的分数值。步骤540根据该些相位检测结果决定一最佳取样相位，举例而言，可以将检测分数值最高的预定相位决定为最佳取样相位。最后流程结束于步骤550。

综上所述，本发明揭示一种自动相位检测装置及其方法，用以自动检测目标取样相位，自动相位检测装置包括：相位决定装置，用以产生多个相位控制信号；取样时钟脉冲产生器，耦接于相位决定装置，用以根据该些相位控制信号产生多个取样时钟脉冲信号；模拟至数字转换器，耦接于取样时钟脉冲产生器，用以根据该些取样时钟脉冲信号，将模拟视频信号转换为数字信号；相位检测器，耦接于模拟至数字转换器和相位决定装置，用以根据数字信号，产生多个相位检测结果；以及运动检测器，耦接于模拟至数字转换器与相位决定装置，用以检测数字信号的运动以产生运动检测结果，其中，相位决定装置根据该些相位检测结果和运动检测结果从该些相位控制信号中决定目标取样相位。

本发明亦揭示一种自动相位检测方法，用以自动检测视频的目标取样相位，自动相位检测方法包括：根据一目前取样相位，将该模拟视频信号转换为该数字信号；检测数字信号的运动以产生运动检测结果；以及根据运动检测结果，选择性地进行相位检测以选择目标取样相位并将目前取样相位更新为目标取样相位。较佳地，当运动检测结果小于第一临界值时，进行相位检测以选择目标取样相位；以及当运动检测结果小于第二临界值时，将目前取样相位更新为目标取样相位。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当由权利要求书界定。

Claims (20)

1.一种自动相位检测装置，用以自动检测一视频的目标取样相位，该自动相位检测装置包括：

一相位决定装置，用以产生多个相位控制信号；

一取样时钟脉冲产生器，耦接于该相位决定装置，用以根据该些相位控制信号产生多个取样时钟脉冲信号；

一模拟至数字转换器，耦接于该取样时钟脉冲产生器，用以根据该些取样时钟脉冲信号，将一模拟视频信号转换为一数字视频信号；

一相位检测器，耦接于该模拟至数字转换器和该相位决定装置，用以根据该数字视频信号，产生多个相位检测结果；以及

一运动检测器，耦接于该模拟至数字转换器与该相位决定装置，用以检测该数字视频信号的运动以产生一运动检测结果，

其中，该相位决定装置根据该些相位检测结果和该运动检测结果，从该些相位控制信号中决定该目标取样相位。

2.如权利要求1所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果指示一目前画面为静止时，该相位决定装置将该些相位控制信号中一目前取样相位更新为该目标取样相位。

3.如权利要求2所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果小于一临界值时，代表该目前画面为静止。

4.如权利要求2所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果超过一临界值时，代表该目前画面为运动。

5.一种自动相位检测装置，包括：

一相位决定装置，用以产生多个相位控制信号；

第一取样时钟脉冲产生器，耦接于该相位决定装置，用以根据该些相位控制信号产生多个第一取样时钟脉冲信号；

第二取样时钟脉冲产生器，耦接于该相位决定装置，用以根据一目前取样相位产生第二取样时钟脉冲信号；

第一模拟至数字转换器，耦接于该第一取样时钟脉冲产生器，用以利用该些第一取样时钟脉冲信号，将该模拟视频信号转换为第一数字信号；

第二模拟至数字转换器，耦接于该第二取样时钟脉冲产生器，用以利用该第二取样时钟脉冲信号，将该模拟视频信号转换为第二数字信号；

一相位检测器，耦接于该第一模拟至数字转换器和该相位决定装置，用以根据该第一数字信号，产生多个相位检测结果；以及

一运动检测器，耦接于该第二模拟至数字转换器与该相位决定装置，用以检测该第二数字信号的运动以产生一运动检测结果，

其中，该相位决定装置根据该些相位检测结果和该运动检测结果从该些相位控制信号中决定一目标取样相位，并将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

6.如权利要求5所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果指示一目前画面为静止时，该相位决定装置将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

7.如权利要求6所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果小于一临界值时，代表该目前画面为静止。

8.如权利要求6所述的自动相位检测装置，其特征在于，当该运动检测结果超过于一临界值时，代表该目前画面为运动。

9.一种自动相位检测方法，用于将一模拟视频信号转换为一数字信号，该自动相位检测方法包括：

根据一目前取样相位，将该模拟视频信号转换为该数字信号；

检测该数字信号的运动以产生一运动检测结果；以及

根据该运动检测结果，选择性地进行相位检测以决定一目标取样相位并将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

10.如权利要求9所述的自动相位检测方法，其特征在于，该产生该数字信号的步骤，包含：

根据该目前相位产生一取样时钟脉冲信号；以及

利用该取样时钟脉冲信号将该模拟视频信号转换为该数字信号。

11.如权利要求9所述的自动相位检测方法，其特征在于，该选择性地进行相位检测的步骤是当该运动检测结果指示为静止时，进行相位检测，以将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

12.如权利要求9所述的自动相位检测方法，其特征在于，该选择性地进行相位检测的步骤，包含：

利用多个预定相位产生多个相位检测结果，以于该些预定相位中决定该目标取样相位；以及

根据该运动检测结果，选择性地将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

13.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该决定该目标取样相位的步骤，包含：

根据该些预定相位，将该模拟视频信号转换为该数字信号；以及

根据该数字信号，决定该目标取样相位。

14.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该决定该目标取样相位的步骤，包含：

根据该些预定相位，产生多个取样时钟脉冲信号；

利用该些取样时钟脉冲信号，将该模拟视频信号转换为该数字信号；以及

根据该数字信号，决定该目标取样相位。

15.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该决定该目标取样相位的步骤，包含：

根据该数字信号，产生多个相位检测结果；以及

根据该些相位检测结果，从该些预定相位中决定该目标取样相位。

16.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该选择性地进行相位检测的步骤系当该运动检测结果指示为静止时，执行相位检测。

17.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该选择性地进行相位检测的步骤系当该运动检测结果仍指示为静止时，将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

18.如权利要求12所述的自动相位检测方法，其特征在于，该选择性地进行相位检测的步骤，包含：

当该运动检测结果小于第一临界值时，进行相位检测；以及

当该运动检测结果小于第二临界值时，将该目前取样相位更新为该目标取样相位。

19.如权利要求17所述的自动相位检测方法，其特征在于，当该运动检测结果小于一临界值时，即代表该目前画面为静止。

20.如权利要求18所述的自动相位检测方法，其特征在于，当该运动检测结果超过该临界值时，即代表该目前画面为运动。

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