CN102017614A - 去除电视的2fh串扰 - Google Patents

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Abstract

由于垂直和水平消隐间隔的原因，将导致呈现在100Hz电视上的图像中出现伪影。这些间隔导致在电视的数字处理部件的高信号活动和低信号活动之间的转变，这将产生对电源线的干扰。通过在消隐间隔期间保持数字处理部件处于工作状态，来去除伪影。

Description

去除电视的2FH串扰
技术领域
本发明涉及一种用于处理表示呈现在显示监视器上的一系列多个图像的模拟输入信号的系统，其中该系统包括用于接收模拟输入信号并且将模拟输入信号转换成模拟数字输入信号的模拟子系统，以及对数字输入信号进行数字处理的数字子系统。本发明尤其涉及具有CRT或LCD显示监视器、机顶盒等的电视机，例如能够在家庭影院或电视、PC监视器、视频转换器、显示监视器、PC卡等上播放所下载的音乐和视频的电视机。
背景技术
 电子系统设计已经朝向多芯片模块(MCM)或“片上系统”(SOC)模块的方向发展。这意味着单个模块包含用以实现系统功能所需要的绝大多数或所有的数据处理和存储能力。这种方法的优点在于尺寸更小、功耗更低、物理组件更少、组装成本更低以及组装时间更短、适用范围更广等。
发明内容
这种得益于多芯片模块和单芯片模块的使用的电子系统的示例是电子显示监视器。然而，发明人已经发现，尤其是在既处理模拟信号又处理数字信号的混合系统中，多芯片和单芯片配置可能会带来在多模块设计中不存在的问题。在多芯片模块配置和SoC配置中出现了问题，其至少部分是由于电路的活动以不期望方式影响彼此的操作的电路邻近效应，例如，由于物理组件(诸如电源线)的共用和/或由于电路之间通过电磁辐射而导致的耦合。这些问题可能会导致所显示的图像中出现的可感知的伪影，和/或伴随图像呈现的音频中出现的可感觉到的噪声。
考虑具有SoC配置的数字电视系统。发明人分析了下列出现在监视器显示区域中的伪影。作为第一个示例，注意，由于去隔行功能，输出信号的行频是输入频率的二倍。由于具有两倍的行频，连同微小的行延迟，数字视频输出的消隐在显示区域的有效部分中作为两个垂直线条是可见的。作为伪影的第二个示例，由于在垂直消隐期间不存在数字信号活动，所以在芯片的电源线上存在小的纹波。已知的是，仅仅为一水平线或几个水平线存储视频数据。在行存储器的情况下，该行将处于有效显示区中，这是由于模拟输入和数字输出之间的延迟仅仅是一个行周期或几个行周期。如果模拟前端IC具有较差的电源抑制比，则在屏幕的顶端存在水平线。滤波对这些低频没有帮助。该问题可以通过采取有关电源分布的额外措施和通过为芯片的电源谨慎地设计DC/DC转换器来解决。作为第三个示例，注意，尤其对于SECAM标准来说，中频(IF)信号对干扰很敏感，其中SECAM标准将振幅调制(AM)用于电视信号中的声音分量。SAW滤波(声表面波)之后的信号是系统中最弱的信号。虽然信号被对称地施加到前端，但是它们仍然受到数字视频接口产生的电磁辐射的影响。
在现代电视系统中，无论是基于阴极射线管(CRT)还是基于液晶显示器(LCD)的电视系统中，越来越多的部件在2FH(即，输入频率的二倍)上运行。在50Hz电视中，每秒扫描图像50次。每1/25秒形成一个完整的图像。首先，在1/50秒内形成所有的奇数行，然后在1/50秒内形成所有的偶数行。这会引起不期望的可视效果，即闪烁图像。在100Hz电视中，加倍频率，来解决50Hz电视中出现的区域闪烁问题。在100Hz电视中，以每秒100次的速率扫描图像。输入图像以数字形式存储在存储器中，使得输入图像能被再次地写到显示屏幕。因此，一个图像的奇数行组被写入两次，然后，同一图像的偶数行组被写入两次，然后，下一图像的奇数行组被写入两次，以此类推。在100Hz电视中，仍然可以发现行闪烁：由于在正在写入的奇数行和偶数行之间的持续不断变化，所以正在显示的对象的水平边沿看起来上下跳动。这项与100Hz结合的被称为“数字扫描”的技术解决了该问题。在数字扫描中，图像的奇数行首先行写入屏幕，然后偶数行写入，然后奇数行以及然后偶数行再次写入。对于100Hz而言，改变行组的顺序，以便使行变化的频率加倍。
由于100Hz(2FH)正好是初始50Hz的二倍，所以所有来自2FH域的干扰能在显示屏幕上引起高度可见的伪影。发明人已经发现，在系统处于水平消隐和垂直消隐时的阶段中发现了造成这些伪影的主要原因。发明人意识到：在这些消隐期间，由于该系统的数据处理活动较少，所以芯片的电源的干扰较少。当系统离开消隐期间时，电源慢慢地再次被干扰。从低信号活动到高信号活动的转变引起屏幕上的可见伪影。
因此，发明人提出了：通过在消隐期间写入附加数据，将消隐期间的芯片电源线保持在和两个消隐期间之间的芯片电源线相同的干扰水平上。现在由于不再存在转变，所以消除了可视伪影。
如果系统在消隐间隔期间仍然处理数据，则源于串扰和/或共享电源线上纹波的干扰的频谱与在消隐期间暂停数据处理情况下的频谱不同。然后，实际上去除了干扰中的低频，剩余的干扰处于高频范围，并且在所呈现的图像中看不到剩余的干扰。作为另一个优点，芯片电源中的去耦电容器不必对低频进行滤波，从而可以更小。
具体地讲，发明人提出了一种用于处理表示呈现在显示监视器上的一系列多个图像的模拟输入信号的系统。每个图像由奇数行和偶数行组成。通过多次呈现奇数行和多次呈现偶数行来呈现每个图像。该系统包括模拟子系统，用于接收模拟输入信号以及将模拟输入信号转换成数字输入信号。该系统包括数字子系统，用于对数字输入信号进行数字处理。该系统在消隐间隔期间保持数字子系统的处理，以便基本上与消隐间隔的出现无关地维持一定水平的数字子系统的功耗。优选地，该系统在水平消隐间隔期间和垂直消隐间隔期间都保持数字子系统的处理。
本发明减少了所呈现的图像中的由于2FH串绕而产生的伪影，这些2FH串绕来自数字子系统和模拟子系统之间的电磁辐射、或具有用作干扰管道的共用电源线或共用地线的模拟子系统和数字子系统。本发明对于以下系统尤其有利：模拟子系统和数字子系统容纳在单个电子器件(例如MCM)中的系统，以及模拟子系统和数字子系统容纳在单个半导体衬底(例如SoC)中的系统。
本发明还涉及安装到系统(例如，数字电视或PC)上的软件，该软件用于处理表示呈现在显示监视器上的一系列多个图像的模拟输入信号。每个图像由奇数行和偶数行组成。通过多次呈现奇数行和多次呈现偶数行来呈现每个图像。该系统包括模拟子系统，用于接收模拟输入信号以及将模拟输入信号转换成数字输入信号。该系统包括数字子系统，用于对数字输入信号进行数字处理。该软件包括在消隐期间保持数字子系统的处理以便基本上与消隐间隔的出现无关地维持一定水平的数字子系统功耗的指令。因此，通过安装该软件(例如作为售后添加)能更新视频处理数字设备，来消除呈现的伪影。
本发明尤其涉及包含上述系统的移动装置，例如无论作为专用器件还是作为移动电话上的应用程序的移动电视。用于大量销售的移动器件本身具有较小的形状因素，优选地具有尽可能少的板上组件以降低组装成本，因此SoC方法更有吸引力。
为了完善起见，参照下面列出的公开出版物。
US 5,699,076涉及一种用于控制用作个人计算机的显示监视器的诸如液晶显示器(LCD)等的平板显示器的显示控制方法和设备，具体地讲，涉及适于控制由上面板和下面板两个面板构成的LCD的显示控制方法和设备。在垂直消隐期间，为了防止噪声行产生，显示控制器输出与显示器最后一行的视频数据相同的视频数据FVD，作为垂直消隐期间的起始行的虚拟数据，并且预先输出下一帧周期中在显示器起始行上显示的视频数据，作为垂直消隐期间最后一行的虚拟数据。连同这些虚拟数据，显示控制器还输出移位时钟。因此，无论是在从显示期间到垂直消隐期间的变化时，还是在从垂直消隐期间到显示期间的变化时，都能消除视频数据值差异，并且能防止产生噪声行。该公开出版物即没有教导也没有建议本发明要解决的问题(模拟电路和数字电路之间的串扰)，并且也没有涉及2FH技术。
附图说明
通过示例以及参照附图，来更详细地描述本发明，其中：
图1是数字电视接收机的框图；
图2-5图示了当呈现图像时出现在图像中的伪影。
在所有附图中，用相同的参考标号来表示类似或对应的特征。
具体实施方式
由于垂直和水平消隐间隔的原因，在100Hz电视上呈现的图像中会出现伪影。这些间隔引起了电视数字处理部件的高信号活动和低信号活动之间的转变，这将产生对电源线的干扰。通过在消隐间隔期间保持数字处理部件处于工作状态，来去除伪影。
图1是数字电视接收机100的框图。接收机100包括调谐器102、解调器104、去复用器106、视频解码器108、显示处理器110、显示监视器112、音频解码器114、放大器116、扬声器118、中央处理器单元(CPU)120、调制解调器20、随机存储器(以下称为“RAM”)21、非易失性存储器22、只读存储器(以下称为“ROM”)24和输入装置25。接收机100的这些特征中的每个对于本领域的技术人员来说都是公知的；然而，为了完整起见，在此提供对这些特征的描述。
调谐器102包括标准模拟RF接收器件，用于接收包括视频数据和音频数据的模拟信号。调谐器102经由例如电缆或RF链路在特定频道上接收模拟信号。CPU 120控制调谐器102来选择频道。基于经由一个或多个输入装置(诸如远程控制装置(未示出)、操纵杆(未示出))输入的数据来进行控制，或者用户在接收机100的控制面板(未示出)上进行控制。
解调器104接收来自调谐器102的模拟信号。在从CPU 120接收到的控制数据的控制下，解调器104将模拟信号转换成数字数据包。这些数据包然后被提供给去复用器106。去复用器106根据所识别出的包类型在视频解码器108、音频解码器114或CPU 120之间分配数据包。具体地讲，CPU 120基于存储在这些包中的识别包头来识别来自去复用器106的数据包是否包括视频数据、音频数据、或其他数据，并且相应地分配数据包。即，视频数据包被提供给视频解码器108，音频数据包被提供给音频解码器114，以及其他数据包(例如，包含用于EPG的数据或可用于CPU 120的其他软件应用程序的数据的数据包)被提供给CPU 120。
可选地，从解调器106直接向CPU 120提供数据包。在这种情况下，CPU 120执行去复用器106的任务，从而不需要单独的去复用器电路。
视频解码器108根据CPU 120提供的诸如定时信号等之类的控制信号来解码视频数据包。然后，经解码的视频数据被传输到显示处理器110。
显示处理器110可包括能够根据视频数据形成图像并且能够将这些图像输出到显示监视器112的微处理器、微控制器等。操作期间，根据从CPU 120接收到的控制信号，显示处理器110基于从视频解码器108接收到的经解码的视频数据和基于从CPU 120接收到的图形数据来输出视频序列。具体地讲，显示处理器110根据从视频解码器108接收到的经解码的视频数据以及根据从CPU 120接收到的图形数据来形成图像，并且将根据图形数据所形成的图像插到根据经解码的视频数据形成的图像所定义的视频序列中的适当位置处。对于图形数据，显示处理器110使用图像属性、色度键控方法和区域-对象替换方法，以便在视频序列的数据流中包括(即，叠加)图形数据。
音频解码器114在从CPU 120接收到的音频控制数据的控制下对与在显示监视器112上显示的视频数据相关的音频数据包进行解码。这些音频控制数据包括定时信息等。来自音频解码器114的输出被提供给放大器116。放大器116包括音频放大器，其响应于经由用户输入装置(未示出)的用户输入，根据从CPU 120接收的与音量等有关的音频控制信号来调节输出音频信号。然后，经由扬声器118输出以此方式调节过的音频信号。
CPU 120包括一个或多个微处理器，这些微处理器能够执行存储的程序指令，以控制接收机100的操作。这些程序指令包括部分软件模块(下面将描述)，软件模块存储在CPU 120的内部存储器(未示出)中或者存储在ROM 122中，并且从RAM 124中执行。可以经由外部信源来更新这些软件模块。接收机100还包括非易失性可编程存储器126，用于存储用户经由用户输入装置(未示出)输入的(例如)诸如跳过广告节目序列或喜爱的频道之类的用户偏好，或者用于存储(例如)经由调制解调器从外部信源接收到的程序指令的更新，或经由通过调谐器102接收到的数据。
在CPU 120内可执行的具有程序指令的软件模块的示例包括控制模块128、用户接口模块130、应用程序模块132、以及操作系统模块134。操作系统模块134对CPU 120中运行的各种软件模块的执行进行控制，并且支持这些软件模块之间的通信。操作系统模块134还可对CPU 120和接收机100的各种其他组件(诸如存储器122、124和126)之间的数据传输进行控制。用户接口模块130接收和处理从用户输入装置(未示出)接收到的数据，并且使CPU 120输出与此有关的控制数据。为此，CPU 120包括控制模块128，控制模块128输出连同其他控制数据(诸如上述的那些控制数据)的这种控制数据，用于控制接收机100的各种组件的操作。CPU 120还可执行软件模块(未示出)来解码视频和音频数据。在CPU 120具有这种性能的情况下，去复用器106向执行视频解码器108和音频解码器114的功能的CPU 120提供视频和音频数据包。在这种情况下，由于已经在软件中实现了视频解码器电路108和音频解码器电路114的功能，所以可以将它们去除。
应用程序模块132包括软件模块来实现在接收机100上能够获得的各种数据处理特征。应用程序模块132既可以包括厂商安装的应用程序，也可以包括经由调制解调器(未示出)或可选地经由视频数据流下载的应用程序。接收机100中可以包括的公知的应用程序示例是电子节目菜单(“EPG”)模块和字幕(“CC”)模块。
在接收机100的示例实施例中，组件102-110、114、116、120-134容纳在单个半导体衬底136上。注意，模拟信号处理发生在(例如)调谐器102、解调器104、显示处理器110和放大器116中，而数字信号处理发生在解调器104、去复用器106、解码器108和114、处理器110和CPU 120中。如果分离的ADC(未示出)位于解调器104的下游或数字形式的解调器104的上游，则模拟信号处理还发生在模数转换器(ADC)中，例如，钳位和增益校正。
数字域中的干扰向模拟域的耦合以多种方式发生，以下将描述一些示例，这种耦合能引起可见的或者可听到的伪影。
在第一示例中，如果信号路径中的放大器具有较差的电源抑制比(PSRR)，则模拟电路和数字电路共用的电源会影响视频信号幅度。PSRR是表示放大器能去除的噪声量的度量。数字电路的电源线上的纹波能导致视频和音频的ADC的电源的纹波。电源纹波能够影响模拟域中的放大器级的增益。电源纹波能够导致模拟域中的缓冲级的纹波。即，输出级的电源纹波引入了取决于PSRR的对输出信号的干扰，该干扰与电源纹波波形有关。
在第二示例中，模拟电路和数字电路共用返回的地线。这将使得数字域和模拟域的公共电源地线相互作用。而且，模拟信号路径和数字信号路径的公共地线将导致信号质量下降。
在第三示例中，干扰能够进入期望/想要的信号本身。数字电路引起的并且被叠加到信号上的高频(HF)噪声经由对HF干扰起作用的自动增益控制(AGC)能减小信号路径中的放大器的增益。在不存在数字信号活动的情况下(例如，当数字电视中输出被消隐时)，数字信号引起的并且被叠加到信号上的HF噪声通过对干扰起作用的AGC能够增大放大器的增益。数字电路引起的并且被叠加到信号上的HF噪声能改变放大器的增益，这是因为HF噪声改变了放大器的偏置点。
图2-5示出了由于数字域中的干扰而导致的在显示监视器112上所呈现的图像中的伪影的一些示例。
图2示出了没有隔行扫描和没有帧速率转换时显示监视器112上所呈现的图像200。量TH表示用于处理视频行(水平)数据的时间间隔，量TV表示用于处理单个帧(用于逐行扫描视频)或场(用于隔行视频)(垂直)的数据的时间间隔。时间段TH由其中数据正在被处理的有效时间间隔TH.active和水平消隐时间段(或水平消隐间隔)TH.blank组成。水平消隐间隔是一个接另一个地写入的两个视频行之间的时间间隔。类似地，时间段TV由其中单个帧数据正在被处理的有效时间段TV.active和垂直消隐时间段(或垂直消隐间隔)TV.blank组成。垂直消隐间隔(VBI)是光栅显示的一帧或一场的最后一行的结尾和下一帧的开始之间的时间间隔。
区域202表示水平消隐期间出现但是没有呈现在显示监视器112中的数据。区域204表示在垂直消隐期间出现但是没有呈现在显示监视器112上的数据。
图3示出了去隔行之后呈现在显示监视器112上的图像300。图像300中间的区域302表示水平消隐期间在数字域中产生的干扰的2FH影响所导致的伪影。
图4示出了去隔行和双帧速率转换后呈现在显示监视器112上的图像400。除了伪影302之外，出现了由于帧速率转换而导致的伪影402。
图5示出了在区域502中存在水平条，其中可以观察到由于电源线从具有较少干扰或没有干扰的状态转变到具有干扰的状态而导致的色移。即，在数字输出信号具有几个水平视频行的延迟的情况下，电源波纹边沿的定时仅仅出现在模拟有效视频区域开始后的仅仅几个行中。
通常，在消隐间隔期间，所有的组件都保持工作状态。然而，在消隐间隔期间，数据处理活动较低，这是因为在消隐间隔期间不存在视频数据。本发明在消隐间隔期间(例如)通过视频解码器108或通过显示处理器110增加了人工数据。该人工数据不会被显示在显示监视器112上，这是因为该人工数据将处于可视区域之外。可以通过OSD图像/文本(屏幕显示)引擎(在此未示出)来实现在消隐间隔期间增加人工数据，该引擎被实现为软件应用程序132中的一个。对先前接收到的视频数据进行重复也能产生人工数据。

Claims (7)

1.一种用于处理模拟输入信号的系统，所述模拟输入信号表示用于呈现在显示监视器上的一系列多个图像，其中：
每个图像由奇数行和偶数行组成；
每个图像是通过多次呈现奇数行和多次呈现偶数行来呈现的；
该系统包括模拟子系统，用于接收模拟输入信号以及将模拟输入信号转化成数字输入信号；
该系统包括数字子系统，用于对数字输入信号进行数字处理；以及
该系统在消隐间隔期间保持数字子系统的处理，以便使得数字子系统的功耗水平实质上与消隐间隔的出现无关。
2.根据权利要求1所述的系统，其中模拟子系统和数字子系统具有共用的电源线。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中模拟子系统和数字子系统容纳于单个电子装置中。
4.根据权利要求3所述的系统，其中模拟子系统和数字子系统容纳在单个半导体衬底上。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的系统，其被实现在移动电子装置上。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的系统，其被实现在TV、PC、机顶盒、PC卡、显示监视器中的至少一个上。
7.一种安装在用于处理模拟输入信号的系统中的软件，所述模拟输入信号表示用于呈现在显示监视器上的一系列多个图像，其中：
每个图像由奇数行和偶数行组成；
每个图像是通过多次地呈现奇数行和多次地呈现偶数行来呈现的；
该系统包括模拟子系统，用于接收模拟输入信号以及将模拟输入信号转化成数字输入信号；
该系统包括数字子系统，用于对数字输入信号进行数字处理；以及
该软件包括指令，以在消隐间隔期间保持数字子系统的处理，以便使得数字子系统的功耗水平实质上与消隐间隔的出现无关。
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Applicant before: Trident Microsystems (Far East) Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110413

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