CN1033127C - 提高水平时间计数精确度的视频信号处理设备 - Google Patents

Abstract

在一种用以确定包含在视频信号中的具体图象水平行的系统中，用从垂直同步信号得出的复位信号对一个水平计数器进行清零，表示垂直扫描时间开始。用从水平同步信号的谐波得出的信号以水平同步频率对该行计数器进行计时。测出水平行计数器的复位与计时信号之间的相对相移。用测出的相移作为可调移相器的输入来调节水平行计数器控制信号与原同步信号之间的相位关系。这个相位调节大大降低了水平行计数器对垂直同步脉冲不稳定的敏感性。

Description

提高水平时间计数精确度的视频信号处理设备

本发明涉及在垂直消隐期间可能出现在视频信号中的信息的检测。

视频信号一般包括具有许多水平扫描时间的垂直显示时间，例如，在NTSC制视频系统中为单位垂直扫描时间525行。各垂直扫描时间的一部分通常叫做垂直消隐时间。垂直消隐时间可能历时多个水平行扫描时间，例如，超过20水平行扫描时间。借助于包含在复合视频信号中相应的垂直和水平同步脉冲可以识别各垂直和水平扫描时间的开始。

视频信号在消隐时间的内容通常是不想作为正常视频图象的一部分显示出来的。消隐期间缺乏图象信息使我们可以将辅助信息(例如，电视文字广播和闭路字幕数据)插入消隐时间中。各类辅助信息的标准规定了信息在垂直消隐时间内的位置。举例说，目前的闭路加字幕的标准(参看例如47CFR第15.119和73.682)规定，对应于ASCII字符供闭路加字幕用的数字数据必须在垂直消隐的第21行上。

再生辅助信息的一个方法是在垂直消隐期间通过对水平同步脉冲进行计数精确确定包含在辅助信息中具体的行间隔，例如第21行。举例说，水平行计数器可以用垂直同步脉冲请零，用水平同步脉冲计时。理想的情况是，计数值当时就能表示出行数。然而在不理想的环境下，例如电视接收机机壳，上述过分简单化的行计数器法可能不可靠。举例说，与图象显示装置(例如阴极射线管(CRT))有关的偏转电路产生的噪声和温度的影响，都可能使用以控制水平行计数器的水平和垂直同步脉冲之间的定时关系发生变化，例如，延时或图象抖动等现象。图象抖动与水平和垂直同步脉冲之间的任何延时结合起来都可能使垂直同步脉冲对水平行计数器的清零与水平同步脉冲对行计数器的定时处于关键性的竞争状态。关键性的竞争状态可能会使行计数器失误和不可预测。举例说，在某一个场下，计数值可以正确地确定第21行，而在另一个场下，当实际收到的是第21行时，计数值可能为22。因此，上述方法不能可靠地按要求确定特定的水平行以达到从视频信号提取辅助数据的目的。

上述行计数误差的可能性在装在电视接收机内的闭路字幕解码器中尤其突出。机上解码器设在接收机的机壳外，因而可能不会有上述噪声和温度问题。图表系统，例如屏上显示器(OSD)可能会涉及到行数的确定问题。但象上述等于1的少数行计数误差可能只使OSD图象产生少量的位移，数据并没有丢失。由于数据只在第21行期间出现，因而行计数误差1会使闭路字幕数据丢失。行计数误差频繁可能会使闭路字幕数据的丢失达到不能接受的程度。

本发明的目的是在需要精确计数特定行间隔的视频处理设备中减少行计数误差。

按照本发明的一个特点，水平行计数器是由从垂直同步脉冲信号获取的复位信号加以清零以表示垂直扫描期间的开始的。行计数器由从水平同步脉冲信号的谐波获取的水平同步频率信号进行计时。测出水平行计数器的复位信号与计时信号之间的相对相移。用测出的相移作为可调移相器的输入来调节水平行计数器控制信号与原同步脉冲信号之间的相移。相位调节的好处是降低了水平行计数器对不稳定相移(例如，水平和垂直同步脉冲信号之间的不稳定)的敏感性。

图1示出了本发明一个实施例的方框图。

图2示出了信号波形，有助于理解图1实施例的工作情况。

图3示出了流程图，有助于理解图1实施例的工作情况。

图4示出了实施图1中的实施例的数字电路。

图1中，垂直同步脉冲信号VER接到计数器115的“清零”输入端，以便根据出现的垂直同步脉冲将计数器115的值清零。计数器115由水平同步频率为FH的谐波N_FH计时，其中N_FH中的前缀“N”表示信号FH的特定谐波。例如，N可以取16的值，表示信号N_FH的频率为水平同步频率FH的16倍。信号N_FH可以其它功能在视频接收机中出现，例如，屏上显示(OSD)或闭路字幕信号处理等功能。不然信号N_FH也可从晶体控制的信号源产生，该信号源有一个锁定到水平频率FH的锁相环(PLL)。计数器115的输出为计数值CNT1，CNT1表示在信号VFR例如从逻辑0到逻辑1的特定转变之后出现的信号N_FH的周期数。

信号N_FH在除法器125中除以N，产生频率等于水平同步脉冲频率的信号HOR。信号HOR接到计数器120的“请零”输入端，并接收水平行计数器100的计时输入端上。计数120由信号HOR复位，由信号N_FH计时，以便从0至N递加计数，从而产生表示在信号HOR脉冲之后出现的N_FH的周期数的计数值CNT2。如下面即将进一步说明的那样，计数值CNT2还表示信号HOR与信号VERDEL(信号VER的一种延时形式)之间的相对延时。

比较器110将计数值CNT1与来自控制单元105的延时值DELIN加以比较。比较器110的输出为信号VERDEL，信号VERDEL表示何时CNT1与延时值DELIN相等。信号VERDEL的出现表明信号VER上出现脉冲之后已经经过了特定的延时DELIN，且应开始对水平行进行计数。于是，水平行计数器100根据信号VERDEL清零。行计数器100的计时由信号HOR引发。信号VERDEL从垂直同步信号VER获得。信号VER不稳定可能使信号VERDEL上的脉冲根据信号HOR上的脉冲出现的时间相应地变化。若信号HOR和VER上脉冲的边缘紧密重合(接近零延时，行计数器100的计时输入端与清零输入端之间以及信号HOR与VERDEL之间会分别出现关键性的竞争情况。关键性竞争情况可能会使信号VER产生不希望有的不稳定，从而使信号HOR以不定的形式对行计数器100计时。举例说，所述关键性竞争情况可能使信号VERDEL使计数器100清零之前或之后即刻使计时脉冲加到计数器100上。于是可能使行计数不正确且不可预测。

但信号VERDEL还促使控制单元105从计数器120读取计数值CNT2。如下面即将谈到的那样，控制单元105使用计数值CNT2调节延时值DELIN。调节延时值DELIN使信号VERDEL上的脉冲处于相对于信号HOR上的脉冲的相对位置上，从而降低水平行计数器100对垂直同步信号VER不稳定的敏感性，因此大大提高了行计数器100的可靠性。

延时值DELIN的要求值取决于所涉及的视频信号的格式。垂直和水平同步脉冲之间的延时接近零时，引起水平行计数器各控制输入端处的信号VERDEL和HOR之间产生关键性竞争导致信号不稳定的可能性最大。令信号VERDEL延迟水平行周期的.5倍可能会使信号VERDEL与HOR各边缘之间的时间间隔最大，并将关键性竞争的可能性减小到最小程度。然而考虑到象NTSC标准信号之类的视频信号中视频信息各场之间的定时，延时最好不要选取行周期的.5倍。

更具体地说，NTSC制视频信号在各帧中包含视频图象数据的两个交错场。各场以垂直同步脉冲开始，且含有262.5水平行。将场1中的信号VERDEL相对于信号HOR移动1/2行周期以便减小对场1中不稳定现象的不敏感性，可能会使场2中信号VERDEL相对于场2中信号HOR的延时基本上等于零。因此，延时取.5行周期不是避免而是引起关键的定时问题。

水平行计数器各输入端处的垂直和水平同步信号之间的延时最好选取水平行周期值的.25或.75倍。选用这些值使场1和2中信号VERDEL和HOR之间的间隔为.25行周期(NTSC制为16微秒)。图2示出了这种这定时情况。

作为图1实施例工作情况的一个实例，让我们考虑NTSC制水平行周期约为64微秒的视频信号的情况。N值可以如图2中所示的那样选取16，于是N_FH在各水平行期间的周期为16(各周期的周期数为4微秒)。N值选用16有好处，因为这样计数器115和120都可以选用共同的4位数字计数器。N等于16时，所要求的水平周期的.25或.75的延时值可转换成信号N_FH的4或12周期。

图3中的流程图进一步说明了图1实施例的工作情况，特别是控制单元105的工作情况。在图3中的步骤200，控制单元105一开始就确定较低的延时值DELIN，例如4微秒(计数值为1)。接着，控制单元105等待(步骤205)信号VERDEL上出例如从逻辑0到逻辑1的转交，这个转变表明计数值CNT1与延时值DELIN相等。计数值CNT1等于延时值DELIN时，信号VER上出现脉冲之后已经过了一个等于N_FH的周期乘上延时值DELIN的延时。信号VERDEL转变的出现还起将水平行计数器100清零的作用，并促使控制单元105读出计数值CNT2(步骤210)。计数值CNT2表示信号HOR和VERDEL上各脉冲之间的相对延时，这是因为：1)计数器115和120都是由同一个信号N_FH计时的；2)信号HOR上出现脉冲时，计数值CNT2就被清除掉；3)信号VERDEL上出现脉冲时，由控制单元105核对计数值CNT2。用计数值CNT2表示的延时用计数器120为信号HOR上的脉冲所清零起出现的信号N_FH的周期数表示。

参步骤215处，控制单元105比较信号VERDEL与HOR之间的相对延时，如计数值CNT2所表示的那样，所要求信号16_FH的延时值为例如4或12周期。举例说，可以从所要求的延时值DELDES减去计数值CNT2来求出延时误差DELTA1。接着，控制单元105调整(步骤220)延时值DELIN，使其更接近所要求的信号HOR与VERDEL之间的延时。调整可以这样进行：例如将延时误差DELTA1与目前的延时值DELIN加起来求出新的延时值DELIN。这时控制操作处于等待状态(步骤225)直到再次核实延时值为止，核实时重复上述操作。可以例如每一个场或以较小的频度核实延时值。

图4示出了实施图1方框图的一部分的详细数字逻辑电路。图4中与图1中对应的那些元件用图1中同样的编号表示。虽然图4没有示出图1的控制单元105和行计数器100，但图4却确实表示，图1的控制单元105可以是微处理器或微计算机。此外，图4还示出了图1中计数器115和120以及除法器125典型的实施例。图4还示出了控制计数器和比较功能可能的数字信号的极性。具体地说，倒相器430和寄存器420改变信号的极性。图4没有包括在图1中的元件是场指示电路405，该电路产生表示现有的场何时为场1的信号。锁存电路410和415分别由来自或非门440和来自倒相器425的信号控制，以协助其与可以履行图1的控制单元105的功能的一个微处理器连系。电路435在计数值达最大值时使计数器115停下来，以防计数器115出口端的计数值在整个计数值中反复循环。计数器115反复循环计数可能会使信号VEDEL在信号VER上的各脉冲之间多次重复变换。

本发明也可用于盒式磁带录象机(VCR)中。VCR可能装有多重读出头。VCR开关在例如垂直消隐期间周期性地在各读出头之间转换。这个转换操作可能会引起同步定时的定时瞬态误差。这个瞬态相位误差可能持续到垂直消隐结束为止。例如，在第21行附近，定时误差可能接近10微秒。本发明可以按上述方式加以运用来调整同步定时，并补偿与VCR有关的相位瞬态过程，从而显著改善行计数器的工作情况。

Claims (8)

1.一种视频信号处理设备，该视频信号具有多个垂直和水平显示时间，各所述垂直显示时间包括多个所述水平显示时间，该设备包括：

信号发生装置(115，125)，用以产生第一信号(CNT1)和第二信号(HOR)，第一信号(CNT1)表示各所述垂直显示时间的开始，第二信号(HOR)表示所述水平显示时间的存在，所述第一信号展示相对于所述第二信号的第一延时；其特征在于：

延时装置(110)，用以延迟所述第一信号(CNT1)一段由控制信号(DELIN)确定的可变延时时间，以产生延时信号(VERDEL)，所述延时信号显示相对于所述第二信号(HOR)的第二延时；以及

装置(105，120)，响应所述延时信号(VRDEL)及所述第二信号(HOR)，用以评价所述第二延时及产生所述控制信号，以使所述第二延时变为预定延时。

2.根据权利要求1的视频信号处理设备，其特征在于：

计数装置(100)，响应于所述延时信号(VERDEL)及所述第二信号(HOR)，用以计数在各所述垂直时间期间所出现的所述水平显示时间；

当所述第二信号处在预定范围内时所述计数装置(100)往往会不正确地计数。

所述第二延时响应所述第一延时的改变而发生改变；以及

所述预定延时基本上防止所述第一延时的变化使所述第二延时处在所述预定范围内。

3.根据权利要求2的视频信号处理设备，其特征在于：用以延时所述第一信号(CNT1)的所述延时装置(110)包括，

比较器(110)，其第一输入端(A)用以接收所述第一信号(CNT1)，第二输入端(B)用以接收所述控制信号(DELIN)，以及输出端(A＝B)上产生所述延时信号(VERDEL)。

4.根据权利要求2的视频信号处理设备，其特征在于：用以评价所述第二延时及产生所述控制信号(DELIN)的所述装置(105，120)包括微计算机(105)。

5.根据权利要求2的视频信号处理设备，其特征在于：用以产生所述第一信号(CNT1)和第二信号(HOR)的所述装置(115，120)包括：

计数器(115)，其时钟输入端(CLOCK)用以接收具有第一特征频率的输入时钟信号(N-FH)，复位输入端(CLEAR)用以接收表示各所述垂直显示时间的所述开始的垂直同步信号(VER)，输出端则用以产生所述第一信号(CNT1)；以及

分频器(125)，其输入端用以接收所述输入时钟信号(N-FH)，输出端则用以产生具有第二特征频率的第二信号(HOR)，该第二特征频率等于除以N分频后的第一特征频率，所述第二特征频率基本上等于所述水平显示时间出现的频率。

6.根据权利要求2的视频信号处理装置，其特征在于：评价所述第二延时及产生所述控制信号(DELIN)的所述装置(105，120)包括，

计算器(120)，其时钟输入端(CLOCK)用以接收所述时钟信号(N-FH)，复位输入端(CLEAR)用以接收所述第二信号(HOR)，输出端则用以产生中间信号(CNT2)；以及

微计算机(105)，其第一输入端用以接收所述中间信号信号(CNT2)，第二输入端用以接收所述延时信号(VERDEL)，其输出端则用以产生所述控制信号(DELIN)。

7.根据权利要求2的视频信号处理设备，其特征在于：所述预定延时基本上等于一个所述水平显示时间的四分之一。

8.根据权利要求2的视频信号处理设备，其特征在于：所述预定延时基本上等于一个所述水平显示时间的四分之三。

Images