CN103002194B - 电视信号同步电路及其同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电视信号同步电路及其同步方法，该同步电路至少包括：色锁相模块，将本地产生的正弦波信号与色度副载波信号进行鉴相以得到与色度副载波同频同相的正弦波信号；色相差提取模块，选取N个目标像点相位，判断正弦波信号相位值与目标像点相位的大小以记录重采样时间点，并计算出重采样时间点信号与目标像点的相位差；色锁相重采样模块，根据相位差对重采样时间点信号进行重建；以及像点提取模块，根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为亮色分离模块的输入，本发明可以使得为亮色分离提供的信号分布在色度副载波90°相位整数倍位置上，同时在实现同步的过程中实质上已经完成了色度解码，为亮色分离的简化创造了条件。

Description

电视信号同步电路及其同步方法

技术领域

本发明涉及视频解码装置，特别是涉及一种电视信号同步电路及其同步方法。

背景技术

众所周知，在电视系统中，同步是一个非常重要的概念。简单的说为了在接收端准确地重现发送端的图像和色彩，往往必须在接收端设置同步电路。

现有的电视信号同步电路大多是采用调整采样时钟的方式，将采样频率调整到行频的整数倍或者色度副载波频率的整数倍，这种方式的缺点是必须要有外围高精度的模拟pll(锁相环)相配合；而采用固定采样时钟的方式则没有直接将信号重采样到90°相位整数倍的点上，使得其后的亮色分离和色度解调电路庞大。

综上所述，可知先前技术的电视信号同步电路存在必须与外围高精度的模拟锁相环配合或由于没有直接将信号重采样到90°相位整数倍的点上使得其后的亮色分离和色度解调电路庞大的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺点，本发明的主要目的在于提供一种电视信号同步电路及其同步方法，其为亮色分离提供的信号分布在色度副载波90°相位整数倍位置上，在实现同步的过程中实质上已经完成了色度解码，为亮色分离的简化创造了条件。

为达上述及其它目的，本发明提供一种电视信号同步电路，至少包含：

色锁相模块，接收色度副载波信号，并将本地正弦波发生器产生的本地正弦波信号与该色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果改变该本地正弦波发生器的相位调整与步长，以得到与该色度副载波同频同相的正弦波信号；

色相差提取模块，连接于该色锁相模块的输出端以接收正弦波信号，选取N个时间点分别表示目标像点相位，判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该目标像点的相位差；

色锁相重采样模块，连接于该色相差提取模块的输出端并接收该色度副载波信号，根据该重采样时间点信号与目标像点的相位差对该重采样时间点信号进行重建；以及

像点提取模块，根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入。

进一步地，该N个时间点分别为0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4，其中MODULE表示该正弦波信号的一个周期。

进一步地，该色相差提取模块以0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位。

进一步地，该色相差提取模块包括四个相位比较器、一判别器、一相位选择器及一加法器，该四个相位比较器的一输入端均连接至该色锁相模块之输出端以获得当前正弦波信号相位，另一输入端分别连接至四个目标像点相位，输出端分别输出至该判别器，该判别器的输出端连接至该相位选择器的输入端，该四个目标像点相位还分别输出至该相位选择器，该相位选择器的输出端与该色锁相模块生成的该正弦波信号分别作为该加法器的输入端，输出端输出当前信号点与目标像点的相位差。

进一步地，当当前正弦波信号相位值大于或等于目标像点，而前一个正弦波信号相位值小于目标像点时，该色相差提取模块将当前正弦波信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前正弦波信号与目标像点的相位差。

进一步地，该电视信号同步电路还包括：

$h\left(t\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\πt}\right)*e^{\frac{t^2}{3}}}{\mathrm{\πt}}$

进一步地，该色锁相模块还包括：

行锁相模块，连接于色锁相重采样模块的输出端，用于将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与该色度副载波信号的切割同步头进行比较，以生成精确的该行同步头信号，并将该行同步头信号输出至该像点提取模块；

行相差提取模块，连接于该行锁相模块输出端，以获得每行信号与该行同步头的行相位差；以及

行锁相重采样模块，连接于该行提取模块及该后续亮色分离模块的输出端，用于根据该行相差对亮色分离之后的亮度和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与该行同步头之间具有相同的相位差。

进一步地，该色锁相模块包含一鉴相器、一低通环路滤波器以及一本地正弦波发生器，该色度副载波信号作为该鉴相器一输入信号，该鉴相器输出端接该低通环路滤波器，该本地正弦波发生器输入端与该低通环路滤波器相连，输出端输出的该本地正弦波信号作为该鉴相器的另一输入信号。

为达到上述及其它目的，本发明还提供一种电视信号的同步方法，其至少包括如下步骤：

将本地正弦波发生器产生的本地正弦波信号与一色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果改变该本地正弦波发生器的相位调整与步长，以得到与该色度副载波同频同相的正弦波信号；

选取N个时间点分别表示目标像点相位，判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该目标像点的相位差；

根据该重采样时间点信号与目标像点的相位差对该重采样时间点信号进行重建；以及

根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入。

进一步地，该行同步头信号通过一行锁相模块生成，该行锁相模块将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与该色度副载波信号的切割同步头进行比较，确定本地生成的同步头是超前还是滞后于切割同步头，以此来调整本地行同步头发生器的相位与步长，生成精确的该行同步头信号。

进一步地，在根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入的同时，该电视信号同步方法还包括获取每行信号与该行同步头信号的行相位差的步骤。

进一步地，在获取每行信号与该行同步头信号的行相位差的步骤之后，该电视信号同步方法还包括根据该行相差对亮色分离之后的亮度信号和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与行同步头之间具有相同的相位差的步骤。

进一步地，该N个时间点分别为0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4，选取0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位，其中MODULE表示该正弦波信号的一个周期。

进一步地，该判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该目标像点的相位差的步骤进一步包括：当当前正弦波信号相位值大于或等于目标像点，而前一个正弦波信号相位值小于目标像点时，该色相差提取模块将当前正弦波信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前正弦波信号与目标像点的相位差。

与现有技术相比，本发明一种电视信号同步电路及其同步方法通过色锁相模块得到与色度副载波同频同相的正弦波信号，并对该正弦波信号的相位与目标像点相位进行比较获得重采样时间点及相位差，进而通过相位差对信号重建，使得为亮色分离提供的信号分布在色度副载波90°相位整数倍位置上，本发明在实现同步的过程中实质上已经完成了色度解码，为亮色分离的简化创造了条件。

附图说明

图1为本发明之电视信号同步电路较佳实施例的结构示意图；

图2为本发明之像素提取模块提取的像素点一三场内信号示意图；

图3为本发明较佳实施例之色锁相模块的电路示意图；

图4为本发明较佳实施例之色相差提取模块的电路示意图；

图5为本发明之电视信号同步方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明之电视信号同步电路较佳实施例的结构示意图。在本发明较佳实施例中，该同步电路采用本地54MHz固定时钟作为AFE(模拟前端)的采样时钟。如图1所示，本发明之电视信号同步电路至少包括：色锁相模块101、色相差提取模块102、色锁相重采样模块103以及像点提取模块104。

色锁相模块101首先从外来信号中分离出色度副载波信号，并将本地正弦波信号与色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果不断改变本地正弦波发生器的相位调整ADJUST与步长STEP，以得到与色度副载波同频同相的正弦波信号。以MODULE表示正弦波信号的一个周期，则步长STEP和色度副载波f_sc以及系统采样频率f_s之间存在如下关系。

STEP＝MODULE*f_sc/f_s

正弦波发生器的工作过程可表示为：

PHASE[k]＝(PHASE[k-1]+STEP+ADJUST)％MODULE

由此可见，相邻两个信号点之间的相位差等于STEP+ADJUST

色相差提取模块102连接于色锁相模块101的输出端以接收正弦波信号，其选取N个时间点分别表示目标像点相位，并判断正弦波信号相位值与目标像点相位的大小，当当前信号相位值大于或等于目标像点，而前一个信号相位值小于目标像点时，将当前信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前信号与目标像点的相位差C_Δ：C_Δ＝PHASE[K]-PHASE_TARGET。在本发明较佳实施例中，色相差提取模块102以0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位PHASE_TARGET。

色锁相重采样模块103连接于色相差提取模块102的输出端，并接收色度副载波信号，其根据当前信号点与目标像点的相位差CΔ对信号进行重建。具体地说，色锁相重采样模块103根据当前信号点与目标像点的相位差CΔ，采用多相插值滤波的方式对信号进行重建，重建滤波器的表达式为：

$h\left(t\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\πt}\right)*e^{\frac{t^2}{3}}}{\mathrm{\πt}}$

滤波器阶数取为8，将相邻两个信号点之间的相位等分为32份，每一等份即为(STEP+ADJUST)/32，由于h(t)的对称性，生成32x4的rom查找表。重采样滤波时根据C_Δ对该rom表进行抽值，得到滤波器系数。

像点提取模块104，根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入。所提取的像素点场内符合PAL制隔行反相和NTSC制逐行反相的特性，场间符合PAL制一五行反相和NTSC制一三场反向的特性。以NTSC制为例，一三场信号如图2所示。

图3为本发明较佳实施例之色锁相模块的电路示意图。在本发明较佳实施例中，色锁相模块101包含一鉴相器、一低通环路滤波器以及一本地正弦波发生器，外来信号中分离出色度副载波信号作为鉴相器一输入信号，鉴相器输出端接低通环路滤波器，本地正弦波发生器输入端与低通环路滤波器相连，输出端输出的本地正弦波信号作为鉴相器的另一输入信号，即鉴相器将本地正弦波信号与色度副载波信号进行鉴相，并利用鉴相结果不断改变本地正弦波发生器的相位调整ADJUST与步长STEP，以得到与色度副载波同频同相的正弦波信号。

图4为本发明较佳实施例之色相差提取模块的电路示意图。在本发明较佳实施例中，色相差提取模块102包含四个相位比较器、一判别器、一相位选择器及一加法器，四个相位比较器的一输入端均连接色锁相模块101生成的与色度副载波同频同相的正弦波信号，以获得当前信号相位，另一输入端分别连接四个目标像点相位PHASE_TARGET(0°、90°、180°、270°)，输出端分别输出至判别器，判别器的输出端连接至相位选择器的输入端，四个目标像点相位PHASE_TARGET(0°、90°、180°、270°)还分别输出至相位选择器，相位选择器的输出端与色锁相模块101生成的与色度副载波同频同相的正弦波信号分别作为加法器的输入端，输出端输出当前信号点与目标像点的相位差C_Δ。

为更好地实现电视信号的同步，本发明之电视信号同步电路还包括行锁相模块105、行相差提取模块106以及行锁相重采样模块107。其中行锁相模块105连接于色锁相重采样模块103的输出端，由于色度副载波信号的切割同步头并不是精确的行同步信号，因此需要行锁相模块105将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与切割同步头进行比较，确定本地生成的同步头是超前还是滞后于切割同步头，以此来调整本地行同步头发生器的相位与步长，生成精确的行同步头信号，其行锁相模块105的输出端连接至像点提取模块104，以使像点提取模块104根据行锁相模块105生成的精确的行同步头提取重建信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入；行相差提取模块106之输入端连接于行锁相模块105输出端，以获得每行信号与行同步头信号的行相位差，以2²²表示行同步头发生器的一个周期，行同步头发生器的步进为S，将以固定时钟所采样到的每行信号点数的均值记为L，则行相位差表示为：H_Δ＝2²²-S*L；行锁相重采样模块107，连接于行提取模块106及亮色分离模块的输出端，用于根据行相差H_Δ对亮色分离之后的亮度和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与行同步头之间具有相同的相位差，其原理与色锁相重采样模块103的原理相同，在此则不予赘述。

图5为本发明之电视信号同步方法的步骤流程图。如图4所示，本发明之电视信号同步方法包括如下步骤：

步骤501：从外来信号中分离出色度副载波信号，并将本地正弦波发生器产生的本地正弦波信号与色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果不断改变本地正弦波发生器的相位调整ADJUST与步长STEP，以得到与色度副载波同频同相的正弦波信号；

步骤502：取N个时间点分别表示目标像点相位，并比较正弦波信号相位值与目标像点相位的大小，当当前的正弦波信号相位值大于或等于目标像点相位，而前一个信号相位值小于目标像点相位时，将当前信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前信号与目标像点的相位差C_Δ：C_Δ＝PHASE[K]-PHASE_TARGET。在本发明较佳实施例中，N个时间点分别取0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4，其中，MODULE表示正弦波信号的一个周期，即，以0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位PHASE_TARGET。

步骤503：根据当前信号点与目标像点的相位差C_Δ对信号进行重建，在本发明较佳实施例中，采用多相插值滤波的方式对信号进行重建，重建滤波器的表达式为：其中滤波器阶数取为8，将相邻两个信号点之间的相位等分为32份，每一等份即为(STEP+ADJUST)/32，由于h(t)的对称性，生成32x4的rom查找表。重采样滤波时根据C_Δ对该rom表进行抽值，得到滤波器系数；以及

步骤504，根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入。

较佳的，步骤504的行同步头信号通过一行锁相模块105生成，行锁相模块105将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与色度副载波信号的切割同步头进行比较，确定本地生成的同步头是超前还是滞后于切割同步头，以此来调整本地行同步头发生器的相位与步长，生成精确的行同步头信号。

较佳的，在步骤504的同时，本发明之电视信号同步方法还包括获取每行信号与行同步头信号的行相位差H_Δ的步骤；在步骤504之后，本发明之电视信号同步方法还包括根据行相差H_Δ对亮色分离之后的亮度信号和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与行同步头之间具有相同的相位差的步骤。

可见，本发明提出了一种采用本地54MHz固定时钟作为AFE的采样时钟，支持CVBSPAL和NTSC制电视信号的同步电路，该电路为亮色分离提供的信号分布在色度副载波90°相位整数倍位置上，该电路的优点是在实现同步的过程中实质上已经完成了色度解码，为亮色分离的简化创造了条件。试验表明，本发明之同步电路可在0.2s内快速锁定，色锁相重采样后的信号误差可控制在1ns以内，能够很好地满足1D、2D和3D亮色分离。

Claims (12)

1.一种电视信号同步电路，至少包含:

色锁相模块，接收色度副载波信号，并将本地正弦波发生器产生的本地正弦波信号与该色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果改变该本地正弦波发生器的相位调整与步长，以得到与该色度副载波同频同相的正弦波信号，其中，该色锁相模块包括：

行锁相模块，连接于色锁相重采样模块的输出端，用于将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与该色度副载波信号的切割同步头进行比较，以生成精确的该行同步头信号，并将该行同步头信号输出至像点提取模块；

行相差提取模块，连接于该行锁相模块输出端，以获得每行信号与该行同步头的行相位差；以及

行锁相重采样模块，连接于该行相差提取模块及后续亮色分离模块的输出端，用于根据该行相差对亮色分离之后的亮度和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与该行同步头之间具有相同的相位差；

色相差提取模块，连接于该色锁相模块的输出端以接收正弦波信号，选取N个时间点分别表示目标像点相位，判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该些目标像点的相位差；

色锁相重采样模块，连接于该色相差提取模块的输出端并接收该色度副载波信号，根据该重采样时间点信号与该些目标像点的相位差对该重采样时间点信号进行重建；以及

像点提取模块，根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入。

2.如权利要求1所述的电视信号同步电路，其特征在于:该N个时间点分别为0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4，其中MODULE表示该正弦波信号的一个周期。

3.如权利要求2所述的电视信号同步电路，其特征在于:该色相差提取模块以0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位。

4.如权利要求2所述的电视信号同步电路，其特征在于:该色相差提取模块包括四个相位比较器、一判别器、一相位选择器及一加法器，该四个相位比较器的一输入端均连接至该色锁相模块之输出端以获得当前正弦波信号相位，另一输入端分别连接至四个目标像点相位，输出端分别输出至该判别器，该判别器的输出端连接至该相位选择器的输入端，该四个目标像点相位还分别输出至该相位选择器，该相位选择器的输出端与该色锁相模块生成的该正弦波信号分别作为该加法器的输入端，输出端输出当前信号点与目标像点的相位差。

5.如权利要求4所述的电视信号同步电路，其特征在于:当当前正弦波信号相位值大于或等于目标像点，而前一个正弦波信号相位值小于目标像点时，该色相差提取模块将当前正弦波信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前正弦波信号与目标像点的相位差。

6.如权利要求1所述的电视信号同步电路，其特征在于:该色锁相重采样模块的重建滤波函数在时域t上的描述为：

$h\left(t\right)=\frac{sin\left(\mathrm{\π}t\right)*e^{\frac{t^2}{3}}}{\mathrm{\π}t}.$

7.如权利要求1所述的电视信号同步电路，其特征在于:该色锁相模块包含一鉴相器、一低通环路滤波器以及一本地正弦波发生器，该色度副载波信号作为该鉴相器一输入信号，该鉴相器输出端接该低通环路滤波器，该本地正弦波发生器输入端与该低通环路滤波器相连，输出端输出的该本地正弦波信号作为该鉴相器的另一输入信号。

8.一种电视信号的同步方法，至少包括如下步骤：

将本地正弦波发生器产生的本地正弦波信号与一色度副载波信号进行鉴相，利用鉴相结果改变该本地正弦波发生器的相位调整与步长，以得到与该色度副载波同频同相的正弦波信号；

选取N个时间点分别表示目标像点相位，判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该些目标像点的相位差；

根据该重采样时间点信号与该些目标像点的相位差对该重采样时间点信号进行重建；以及

根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入，其中，该行同步头信号通过一行锁相模块生成，该行锁相模块将本地行同步头发生器生成的本地行同步头与该色度副载波信号的切割同步头进行比较，确定本地生成的同步头是超前还是滞后于切割同步头，以此来调整本地行同步头发生器的相位与步长，生成精确的该行同步头信号。

9.如权利要求8所述的电视信号的同步方法，其特征在于：在根据一行同步头信号提取重建后信号每一行上的像素点作为后续亮色分离模块的输入的同时，该电视信号同步方法还包括获取每行信号与该行同步头信号的行相位差的步骤。

10.如权利要求9所述的电视信号的同步方法，其特征在于：在获取每行信号与该行同步头信号的行相位差的步骤之后，该电视信号同步方法还包括根据该行相位差对亮色分离之后的亮度信号和色度信号进行行同步对齐，使每行所对应位置的像素点与行同步头之间具有相同的相位差的步骤。

11.如权利要求8所述的电视信号的同步方法，其特征在于：该N个时间点分别为0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4，选取0、MODULE/4、MODULE/2、MODULE*3/4分别表示0°、90°、180°、270°的目标像点相位，其中MODULE表示该正弦波信号的一个周期。

12.如权利要求11所述的电视信号的同步方法，其特征在于，该判断该正弦波信号相位值与该些目标像点相位的大小，以记录重采样时间点，并计算出该重采样时间点信号与该目标像点的相位差的步骤进一步包括：当当前正弦波信号相位值大于或等于目标像点，而前一个正弦波信号相位值小于目标像点时，色相差提取模块将当前正弦波信号的时间点记为重采样时间点，并计算出当前正弦波信号与目标像点的相位差。