CN103313067B - 应用于视频信号锁相的方法与相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供应用于视频信号锁相的方法与相关装置。视频信号包括多个图场，各图场中依序交错排列多笔第一线信号与第二线信号，各第一线信号中具有一对应的第一色同步信号。本发明先于一第一图场内依据预设数目个第一色同步信号的相位提供一相位模态，再遵循一第一模态切换原则以依据该相位模态而为一第二图场的各第一色同步信号提供对应的参考相位，并根据参考相位对第二图场中的各第一色同步信号进行锁相。若锁相失败，则改循一第二模态切换原则以依据一第三图场的相位模态而为一第四图场的各第一色同步信号提供参考相位。

Description

应用于视频信号锁相的方法与相关装置

技术领域

本发明有关于应用在视频信号锁相的方法与相关装置，特别是关于一种能以精简流程适应视频信号中繁复相位关系的视频信号锁相方法与相关装置。

背景技术

为将动态影音信息编码调制至视频信号中以方便传输、广播与流通，目前世界上已制定有NTSC(National Television System Committee)、PAL(Phase AlternateLine)与SECAM(Sequential Color with Memory)等电视制式。一般来说，动态影音信息是依序以不同图框(图帧)的静态影像来呈现动态影像；为了将各图框的信息携载于频信号中，各图框的影像会被拆解至多条水平线，同一图框的各水平线会分别被群组至两个不同的图场(如一奇图场与一偶图场)。在视频信号的串流中，即依序排列了多笔线信号，每一线信号对应一水平线，以携载该水平线对应的影音信息。同一图场的各水平线会依序被对应至视频信号中的相邻线信号；对应某一图场最后一条水平线的线信号结束后，对应次一图场第一条水平线的线信号才会开始。而同一图框的不同图场亦会前后邻接；也就是说，在一图框中对应前一图场的最后一笔线信号结束后，在同一图框中对应后一图场的第一笔线信号才会开始。

为了携载影像的色彩信息，各水平线对应的色彩信息会被调制为色差信号，并合成至对应的线信号中。为了在解调各线信号中的色差信号时提供解调制的参考，各线信号中还具有一色同步信号(color burst)，其频率与相位会反应色差信号的调制频率与相位。譬如说，在SECAM制式的视频信号中，前后相邻的两线信号会分别携载红色色差信号与蓝色色差信号，调制红色色差信号的载波频率(4.4MHz)与相位会被反应于前者的色同步信号中，调制蓝色色差信号的载波频率(4.25MHz)与相位则反应于后者的色同步信号。

在现代的视频信号处理装置(譬如说是接收器/播放器)中，会以数字电路来对视频信号进行数字处理。举例来说，在SECAM制式所呈现的影像中，在两高色差图形的水平边缘上会呈现不正常的闪烁现象。此种闪烁现象的成因之一是因为SECAM制式是交替地在相邻线信号中分别携载不同色差信息，故在同一图框中，水平边缘的上下两边会分别对应至携载不同色差信息的线信号。但在相邻图框间，在影像中位于同一水平位置的水平边缘也会分别对应至携载不同色差信息的线信号，故同一位置的图形边缘会在两相邻图框分别呈现不同的色彩，导致闪烁现象。而这种闪烁现象可用数字处理来予以修正。

譬如说，二维的数字处理会参考同一图框中分别对应相邻水平位置的各笔线信号来修正影像的色彩(像是水平边缘的色彩)。三维数字处理则会将不同图框中对应相邻水平位置的各笔线信号综合起来以修正影像的色彩。

对视频信号进行数字处理已经是现代多媒体装置的重要发展趋势。不过，要为视频信号进行数字处理而对不同线信号中的色差信号进行取样时，必须要能在各线信号中正确地对色同步信号进行锁相，这样才能在不同线信号间对齐数字处理的取样相位。

举例来说，在SECAM制式的视频信号下，两不同类色差信号(红色与蓝色色差信号)所对应的两种不同类色同步信号具有相异的频率，且同一类色同步信号间的相互相位关系也是繁复多变的。譬如说，若某一个色同步信号的相位是0度，次一个同一类色同步信号的相位可能还是0度，但也有可能反相为180度，实际的相位将取决于色同步信号所对应的线信号顺序及图场顺序。相异的频率与繁复多变的相位都会使锁相发生困难。即使在某一线信号中已利用一给定频率锁定其色同步信号，但若在次一线信号的另一类色同步信号中继续使用该给定频率，两种不同类色同步信号间的频率差异就会被反应在相位误差中，导致锁相错误；若要在次一线信号中改变频率，又会大幅增加锁相机制的复杂程度。

发明内容

为适应不同类色同步信号的频率差异，本发明可以只针对其中一类色同步信号进行锁相，不对另一类色同步信号进行锁相，使锁相机制能维持精简。

不过，正如前述，即使在同一类色同步信号间，各色同步信号的相位关系也是繁复多变的，衍生出另一种待克服的锁相问题。在应用锁相模块进行锁相时，其锁相机制会调整一参考时钟脉冲的相位及/或频率，以使参考时钟脉冲与色同步信号间的相位关系维持稳定。假设锁相机制已针对某一色同步信号CB1a达成锁相，等到次一个同类色同步信号CB1b时，若色同步信号CB1a与CB1b的相位相同，锁相机制可延续对色同步信号CB1a的锁相情形而继续对色同步信号CB1b进行锁相。相对地，若色同步信号CB1a与CB1b的相位相反，锁相机制应该要能在锁相情形中预期到180度的相位改变，如此才能顺利地继续对色同步信号CB1b进行锁相；若锁相机制仍然延续色同步信号CB1a的锁相情形来对色同步信号CB1b进行锁相，就会导致锁相的错误，无法正确地进行锁相。矛盾的是，在现今的锁相机制中，若尚未对色同步信号CB1b进行锁相，就无法预期色同步信号CB1b的相位；但若无法预期色同步信号CB1a与CB1b间的相位差异，又无法在色同步信号CB1a之后正确地继续对次一同类色同步信号CB1b进行锁相。

为适应同类色同步信号间繁复多变的相位关系，本发明将同一图场中预设数目个(如三个)同类色同步信号的相位群组为一相位模态，并依据SECAM制式的规定分析出相位模态的各种模态切换原则。依据模态切换原则，本发明可依据某一图场FL(k)的相位模态推论出次一图场FL(k+1)的相位模态，也就是图场FL(k+1)中每预设数目个同类色同步信号所分别对应的相位；依据图场FL(k+1)的相位模态，就可为图场FL(k+1)的各同类色同步信号提供一参考时钟脉冲。当要对图场FL(k+1)的各个同类色同步信号进行锁相时，锁相机制就可依据各色同步信号对应的参考时钟脉冲预期到各色同步信号应有的相位，使锁相机制能顺利为每一同类色同步信号进行锁相。

在各种模态切换原则下，由于同一视频信号的相位变化只会遵循其中一种，且可能的模态切换原则相当有限(譬如说只有两种)，故本发明可运用试误的技术来得知一视频信号的相位变化。譬如说，本发明可先分析得知一第一图场的相位模态，再选用一种模态切换原则来推论一第二图场(如次一图场)的相位模态，并根据此相位模态对应的参考相位来尝试对第二图场的各同类色同步信号进行锁相。若锁相失败，代表此视频信号遵循的是其他种模态切换原则，故本发明可重复上述步骤，先分析得知一第三图场(如第二图场之后的另一图场)的相位模态，再选用另一种不同的模态切换原则来推论一第四图场(如第三图场的次一图场)的相位模态与其对应的参考相位，并于第四图场内验证是否能以推论出的参考相位顺利进行锁相。如此，就能以尝试错误的方式找出视频信号所遵循的模态切换原则，使锁相能顺利进行，克服同类色同步信号间繁复多变的相位关系。

SECAM制式下的视频信号会遵循两种模态切换原则中的其中一种。在其中一种模态切换原则中，在图场切换时使前后两图场的相位模态互成反相。在遵循此模态切换原则以依据一图场的相位模态而为次一图场的各同类色同步信号推导提供参考相位时，就可依据该相位模态的反相而为次一图场中每预设数目个同类色同步信号提供参考相位。在另一种模态切换原则中，依据图场的切换而对一图场的相位模态交替地进行反相与平移的其中之一以形成次一图场的相位模态；故在依据某图场的相位模态推导次一图场的参考相位时，就可依据图场的切换而交替地依据该相位模态的反相与平移而为次一图场中每预设数目个同类色同步信号提供参考相位。

更明确地，本发明的目的之一是提供一种应用于视频信号锁相的方法；视频信号包括多个图场，每一图场中依序交错排列多笔第一线信号与多笔第二线信号，各第一线信号中具有一对应的第一色同步信号(color burst)，各第二线信号中具有一对应的第二色同步信号。而该方法包含有：针对某一第一图场，以一锁相模块检测各第一色同步信号的相位，并依据预设数目个(譬如说是每三个)第一色同步信号的相位提供一相位模态；针对另一第二图场(譬如说是第一图场的次一图场)，依据前述相位模态提供一对应的参考相位；依据前述参考相位，便可利用锁相模块对第二图场中的各第一色同步信号进行锁相。

在一实施例中，当要提供前述参考相位时，依据第一图场的相位模态而为第二图场中的每一第一色同步信号分别提供对应的参考相位。本发明可先遵循一第一模态切换原则而依据第一图场的相位模态来为第二图场中的各第一色同步信号分别提供参考相位。

当以前述参考相位为依据而使用锁相模块对第二图场的各第一色同步信号进行锁相时，可于第二图场内检测各第一色同步信号的相位以提供一对应的相位检测值，并分别比较各第一色同步信号对应的相位检测值与参考相位，以提供一对应的相位误差。

若第二图场内的各相位误差无法收敛而锁相失败，则本发明可于另一第三图场(譬如说是第二图场之后的另一图场)内再度以锁相模块检测各第一色同步信号的相位，并依据预设数目个第一色同步信号的相位检测值提供一第二相位模态(也就是第三图场的相位模态)。依据此第二相位模态，本发明就可遵循另一第二模态切换原则以为一第四图场(如第三图场的次一图场)的各第一色同步信号提供对应参考相位。相对地，若第二图场的相位误差可收敛，则本发明可沿用第一模态切换原则以依据第二图场的相位模式而为其次一图场的各第一色同步信号提供参考相位。

前述的视频信号可以是SECAM制式的视频信号。针对各第二色同步信号，本发明可使锁相模块自由震荡(free run)，停止对第二色同步信号进行锁相。

本发明的又一目的是提供一种应用于视频信号锁相的装置，其包含有：一锁相模块、一计数模块、一相位模态检测器、一参考相位产生器、一相位误差模块与一判断模块。锁相模块接收视频信号，并依据每一第一色同步信号的相位提供一对应的相位检测值。计数模块耦接锁相模块，可在第一图场内为预设数目个第一色同步信号记录对应的相位检测值。相位模态检测器耦接计数模块，依据计数模块的记录提供一相位模态。参考相位产生器耦接相位模态检测器，依据相位模态而为一第二图场的各第一色同步信号分别提供一对应的参考相位。相位误差模块耦接锁相模块与参考相位产生器，其可于第二图场内比较各第一色同步信号对应的相位检测值与参考相位以提供一对应的相位误差。锁相模块更接收相位误差模块的相位误差，以针对第二图场中的各第一色同步信号进行锁相。

参考相位产生器遵循一第一模态切换原则以依据第一图场的相位模态而为第二图场的各第一色同步信号提供参考相位。判断模块则耦接相位误差模块、参考相位产生器与锁相模块。判断模块于第二图场内判断其相位误差是否收敛；若否，判断模块于一第三图场中使锁相模块停止接收相位误差，计数模块于第三图场内为预设数目个第一色同步信号记录对应的相位检测值，相位模态检测器为第三图场提供对应的相位模态，而参考相位产生器改遵循一第二模态切换原则以依据第三图场的相位模态而为一第四图场的各第一色同步信号分别提供参考相位。

在一实施例中，当锁相模块接收各第二色同步信号时，其运作于自由震荡(freerun)。锁相模块在第一图场内也会停止接收相位误差，使各第一色同步信号的相位量测值得以代表各第一色同步信号的相位。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示意一视频信号实施例。

图2示意视频信号中相位关系的一种实施例。

图3示意本发明对视频信号相位关系分析所得的相位模态与各种模态切换原则。

图4示意本发明一实施例中为视频信号进行锁相的方法流程图。

图5是依据本发明一实施例示意本发明的视频信号锁相的装置。

主要元件符号说明

10、TVin 视频信号

12 锁相模块

14A 锁相回路

14B 相位计算器

16 延迟器

18 计数模块

19 相位计数器

20 相位模态检测器

22 参考相位产生器

24 相位误差模块

26 判断模块

100 流程

102-110 步骤

200 处理电路

FL(.) 图场

L(.) 线信号

CB1(.)、CB2(.) 色同步信号

AV(.) 有效影像

D1(.)、D2(.) 色差信号

EQ1、EQ2、EQ3a、EQ3b.1-EQ3b.2 等式

P(.)、PL(.)、PF(.)、P0、Pt(.，.) 相位

具体实施方式

请参考图1，其所示意的是一视频信号10，譬如说是一SECAM制式下的视频信号。视频信号10中依序排列多个图场，如图1中的两相邻图场FL(k0+k)与FL(k0+k+1)。图场FL(k0+k)与F(k0+k+1)可以是同一图框的前后两图场；譬如说，其中一图场为奇图场，另一图场则是同一图框的偶图场。图场FL(k0+k)中有一时段对应垂直空白(vertical blanking)，更依序排列有N1笔线信号L(i0)、L(i0+1)至L(i0+N1-1)；类似地，图场FL(k0+k+1)也在一垂直空白时段后排列N2笔线信号L(i0+N1)、L(i0+N1+1)至L(i0+N1+N2)。譬如说，在625线的SECAM制式下，奇图场中有313笔线信号L(i0)至L(i0+312)，偶图场中则有312笔线信号L(i0+313)至L(i0+624)；其中，线信号L(i0)、L(i0+313)、L(i0+1)、L(i0+314)会在影像中分别对应垂直位置相邻的水平线，以此类推。也就是说，线信号L(i0+N1+i)所对应的水平线会夹在线信号L(i0+i)与L(i0+i+1)所对应的两水平线之间。

在各线信号中会有一时段对应至线空白(line blanking)，其余时段则对应有效影像(active video)。在同一线信号的线空白时段中会有一时段携载色同步信号，影像的色差信号就是依据此色同步信号的频率与相位而被调制并合成于有效影像中。如图1中所示，线信号L(i0+i)中即具有一色同步信号CB1(i0+i)与一有效影像AV(i0+i)，次一线信号L(i0+i+1)中则有另一有效影像AV(i0+i+1)。举例来说，若视频信号10为SECAM制式下的视频信号，相邻线信号L(i0+i)与L(i0+i+1)会分别以不同频率及相位而将两不同种类的色差信号D1(i0+i)与D2(i0+i+1)(譬如说一红色色差信号与一蓝色色差信号)分别合成于有效影像AV(i0+1)与AV(i0+i+1)中；对应地，线信号L(i0+i+1)中的色同步信号CB2(i0+i+1)就会和色同步信号CB1(i0+i)具有不同的频率与相位。譬如说，色同步信号CB1(i0+i)与CB2(i0+i+1)可以是两个具有相异频率与相异相位的弦波。换句话说，在视频信号10中，携载不同类色差信号(与对应色同步信号)的线信号是依序交错排列的。

在SECAM制式的一实施例中，对视频信号中的第i笔线信号L(i)来说，假设此线信号L(i)对应图场FL(k)，则其色同步信号的相位P(i)可用第2图中的等式EQ1来表示(相位单位为度)。等式EQ1中，相位P0为一常数；相位PL(i)取决于线信号的顺序，以三笔相邻线信号为一组，每三笔相邻线信号会周期性地重复(0、0、180)度的相位模态。相位PF(k)则取决于图场FL(k)的顺序；随图场切换，相位PF(k)也随之在相位P(i)中加入180度而使其反相。

举例来说，在某一图框的一图场(如奇图场)中，各线信号L(i0)、L(i0+1)、L(i0+2)、L(i0+3)、L(i0+4)、L(i0+5)的色同步信号相位可以分别为0、0、180、0、0、180度，色同步信号频率则分别为f1(如4.4MHz)、f2(如4.25MHz)、f1、f2、f1、f2，以携载色差信号D1(i0)(如红色色差信号)、D2(i0+1)(如蓝色色差信号)、D1(i0+2)、D2(i0+3)、D1(i0+4)、D2(i0+5)。在同一图框的次一图场(如偶图场)中，各线信号L(i0+313)、L(i0+314)、L(i0+315)、L(i0+316)、L(i0+317)、L(i0+318)的色同步信号相位则分别为180、0、180、180、0、180度，色同步信号频率则分别为f2、f1、f2、f1、f2、f1，以携载色差信号D2(i0+313)、D1(i0+314)、D2(i0+315)、D1(i0+316)、D2(i0+317)、D1(i0+318)。

由前段讨论可知，不仅不同类色同步信号会有相异的频率，即使同一类色同步信号之间，其相位关系也是繁复多变的。譬如说，同一图场中的线信号L(i0)、L(i0+2)、L(i0+4)与次一图场中的线信号L(i0+314)、L(i0+316)、L(i0+318)皆携载同一类色差信号，但相位分别为0、180、0与0、180、180度。在对各线信号中的色同步信号进行锁相时，相异的频率与繁复多变的相位都会使锁相发生困难。

为适应不同类色同步信号的频率差异，本发明提出的视频信号锁相的方法可以只针对其中一类色同步信号进行锁相，不对另一类色同步信号进行锁相，使锁相机制能维持精简。为方便讨论，以下假设本发明锁相机制只针对各线信号L(i0+2*j)(j＝0、1、2等整数)的色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相，对线信号L(i0+2*j+1)的色同步信号CB2(i0+2*j+1)则不进行锁相。由于各线信号L(i0+2*j)皆以相同频率携载同类的色差信号，故在对相邻的同类色同步信号CB1(i0+2*j)与CB1(i0+2*j+2)进行锁相时可以沿用相同的锁相频率，以单一锁相频率来使锁相机制维持精简。

不过，正如前面讨论过的，即使在同一类色同步信号间，其相互的相位关系也是繁复多变的，衍生出另一种待克服的锁相问题。为适应此一锁相问题，本发明将同一图场中的预设数目个(如三个)同类色同步信号的相位群组为一相位模态，并依据图2分析出相位模态的各种模态切换原则。由图2中的等式EQ1可知，各线信号L(i0+i)中的色同步信号会以三个线信号为周期重复其相位关系。因此，在携载同类色差信号的各同类线信号L(i0+2*j)之间，其色同步信号的相位也会以三个同类线信号为周期，每三个同类线信号即重复其相位关系。请参考图3；图3中的等式EQ2即描述线信号L(i0+2*j)的色同步信号相位P(i0+2*j)。在等式EQ2中，相位P0为一常数相位，相位Pt则取决于线信号的次序(足标j)与图场的次序(足标k)。由等式EQ2的相位Pt项可知，同类线信号L(i0+2*j)之间会以三个同类线信号为周期重复相位关系。也就是说，相位P(i0+2*j)与P(i0+2*(j+3))皆等于P0+Pt(0，k)，相位P(i0+2*(j+1))与P(i0+2*(j+4))皆等于P0+Pt(1，k)，相位P(i0+2*(j+2))则与P(i0+2*(j+5))一样等于P0+Pt(2，k)。因此，相位Pt(0，k)、Pt(1，k)与Pt(2，k)可群组成为一相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]，代表每三个同类线信号中各同类色同步信号的相位关系。

由于相邻同类线信号L(i0+2*j)与L(i0+2*(j+1))中间会跳过另一个不同类的线信号L(i0+2*j+1)，故同类线信号的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]中不会出现三个相位皆相同的情形。也就是说，相位模态不会是[0，0，0]或[180，180，180]；相位模态中的三相位必定有两个相同，且与另一个相异。譬如说，相位Pt(0，k)与Pt(1，k)相同且与Pt(2，k)相异，如[0，0，180]或[180，180，0]度。或者，相位Pt(0，k)与Pt(2，k)相同且与Pt(1，k)相异，如[0，180，0]或[180，0，180]度。值得注意的是，对锁相机制来说，[0，0，180]与[180，180，0]两者是等效的，[0，180，0]与[180，0，180]两者也是等效的，但[0，0，180]和[0，180，0]则有所差别。

经由本发明的分析发现，即使是相位关系最为复杂多变的SECAM制式，其相位模态随图场切换的情形仍可简单归纳为两种模态切换原则，可分别由图3中的等式EQ3a与EQ3b来描述。在等式EQ3a中，随图场切换，图场FL(k)的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]会是前一图场相位模态[Pt(0，k-1)，Pt(1，k-1)，Pt(2，k-1)]的反相。第三图也举出数个例子；譬如说，若图场FL(k)对应的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]为[0，0，180]度，次一图场FL(k+1)对应的相位模态[Pt(0，k+1)，Pt(1，k+1)，Pt(2，k+1)]就会分别加上180度而反相为[180，180，0]度。同理，再次一图场FL(k+2)对应的相位模态[Pt(0，k+2)，Pt(1，k+2)，Pt(2，k+2)]再度由[180，180，0]度反相为[0，0，180]度，以此类推。

在等式EQ3b描述的模态切换原则中，则会在图场切换时交替地依据前一图场相位模态的反相(等式EQ3b.1)与平移(等式EQ3b.2)来形成现今图场的相位模态。如图3中的例子所示，假设在图场FL(k)的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]为[0，0，180]度，且图场FL(k+1)符合等式EQ3b.1，则图场FL(k+1)的相位模态[Pt(0，k+1)，Pt(1，k+1)，Pt(2，k+1)]会由[0，0，180]反相为[180，180，0]。而后一图场FL(k+2)将符合等式EQ3b.2，故其对应的相位模态[Pt(0，k+2)，Pt(1，k+2)，Pt(2，k+2)]等于[Pt(1，k+1)，Pt(2，k+1)，Pt(0，k+1)]，也就是[180，0，180]度。图场FL(k+2)之后的图场FL(k+3)再度适用等式EQ3b.1，其相位模态[Pt(0，k+3)，Pt(1，k+3)，Pt(2，k+3)]会是[180，0，180]度的反相，也就是[0，180，0]度。

如先前讨论过的，为了要顺利对各同类线信号中的色同步信号进行锁相，应该要能在相邻同类色同步信号之间得知次一同类色同步信号的相位，以便在相邻的同类色同步信号间维持锁相。而本发明就是要在得知图场FL(k)的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]之后利用等式EQ3a与EQ3b的模态切换原则来推算次一图场FL(k+1)的各相位模态[Pt(0，k+1)，Pt(1，k+1)，Pt(2，k+1)]，并依据等式EQ2而为图场FL(k+1)中的各相邻同类色同步信号求出其预期的相位，如此便能克服同类色同步信号间繁复多变的相位关系，顺利地在同类色同步信号间延续正确的锁相。

请参考图4，其所示意的即于本发明一实施例中应用于视频信号锁相的方法的流程图。流程100可用一锁相机制实现；譬如说，此锁相机制可包括一锁相模块，其可接收视频信号中的色同步信号，以一参考时钟脉冲为基准而检测色同步信号与参考时钟脉冲间的相位差，并提供一对应的相位检测值；锁相模块另可接收一相位误差并据以调整参考时钟脉冲的相位(及/或频率)。而流程100的主要步骤可描述如下：

步骤102：启始流程100，开始对视频信号10中的色同步信号进行锁相。视频信号10可以是SECAM制式下的视频信号。就如前面讨论过的，在本发明的一实施例中，本发明可以只针对视频信号10中携载有同类色差信号的线信号L(i0+2*j)进行色同步信号CB1(i0+2*j)的锁相(其中j为整数)。相对地，对携载另一类色差信号的线信号L(i0+2*j+1)而言，本发明则可以不对其色同步信号CB2(i0+2*j+1)进行锁相。在线信号L(i0+2*j+1)期间，锁相模块可运作于自由震荡。

步骤104：在一图场FL(k)中，针对同类线信号L(i0+2*j)中的各色同步信号CB1(i0+2*j)收集并累计其相位，以找出图场FL(k)对应的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]。在进行此步骤时，可将每三个相邻同类色同步信号作为一群组，以累计出相位模态中的三个相位Pt(0，k)、Pt(1，k)与Pt(2，k)。譬如说，在图场FL(k)的每三个相邻同类色同步信号中可形成[CB1(i0+2*j)，CB 1(i0+2*j+2)，CB1(i0+2*j+4)]、[CB1(i0+2*j+6)，CB1(i0+2*j+8)，CB1(i0+2*j+10)]与[CB1(i0+2*j+12)，CB1(i0+2*j+14)，CB1(i0+2*j+16)]等等群组。在各群组中累计色同步信号{CB1(i0+2*j)、CB1(i0+2*j+6)、CB1(i0+2*j+12)、...}的相位可统计出相位Pt(0，k)、Pt(1，k)与Pt(2，k)的其中之一；累计各色同步信号{CB1(i0+2*j+2)、CB1(i0+2*j+8)、CB1(i0+2*j+14)、...}的相位可统计出相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]中的另一个相位，累计色同步信号{CB1(i0+2*j+4)、CB1(i0+2*j+10)、CB1(i0+2*j+16)、...}的相位则可统计出相位模态中的又一相位。在以锁相模块的锁相机制实现本步骤时，可以使锁相模块运作于自由震荡(free run)的模式，譬如说是将锁相模块接收的相位误差设定为零，使锁相模块不改变其参考时钟脉冲的相位；而锁相模块对各同类色同步信号CB1(i0+2*j)提供的相位检测值就可当作是各色同步信号CB1(i0+2*j)的相位。

步骤106：若步骤104的持续累计能为图场FL(k)求得稳态的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]，就可进行至步骤108；若否，则重复进行步骤104。在进行步骤104时，由于杂讯等不理想因素的影响，可能要统计多个群组的同类色同步信号CB1(i0+2*j)才能平均出稳态的相位模态。在同一图场中，因为色同步信号的相位会每隔三个同类色同步信号便重复一次，故由每隔三个同类色同步信号统计平均所得的相位应该与其后相隔三个同类色同步信号的另一色同步信号的相位相近或相等。举例来说，由色同步信号{CB1(i0+2*j)、CB1(i0+2*j+6)、CB1(i0+2*j+12)}统计平均的相位应该和色同步信号CB1(i0+2*j+18)的相位接近或相等，而两者间的差异就可作为判断的基础，据此判断步骤104是否已为图场FL(k)求出稳态的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]。

步骤108：在取得图场FL(k)的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]之后，便可在等式EQ3a与EQ3b中选择其中之一，以求出次一图场FL(k+1)的相位模态[Pt(0，k+1)，Pt(1，k+1)，Pt(2，k+1)]，并依据等式EQ2而为图场FL(k+1)中的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)计算出其应具有的相位；计算出的预期相位即可当作各同类色同步信号CB1(i0+2*j)的参考相位。然后，当轮到图场FL(k+1)时，锁相机制便可利用各色同步信号CB1(i0+2*j)的参考相位来尝试对各色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相。如前面提到过的，在等式EQ3a与EQ3揭示的两相异(互斥)模态切换原则中，同一视频信号10只会遵循其中一个，故在本步骤中可先尝试使用其中之一来预测图场F(k+1)的相位模态；譬如说，可先使用等式EQ3a以根据图场FL(k)的相位模态计算图场F(k+1)的相位模态。

步骤110：当在图场FL(k+1)中对各同类色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相时，若锁相误差收敛(譬如说在一预设累计时间中锁相误差超过一临界误差的次数少于一临界次数)，代表步骤108中所选择的模态切换原则的确就是视频信号10所遵循的模态切换原则。因此，锁相机制就能持续遵循该模态切换原则，依照当前图场的相位模态推导次一图场的相位模态乃至于参考相位，以在次一图场中持续对同类色同步信号进行锁相。相对地，若锁相误差无法收敛，代表步骤108中选择了错误的模态切换原则，无法由图场FL(k)的相位模态推导出图场FL(k+1)的真正相位模态。因此，流程100可再递回至步骤104，对视频信号10中的另一图场FL(k+n’)(n’可以大于或等于1)统计其相位模态[Pt(0，k+n’)，Pt(1，k+n’)，Pt(2，k+n’)]，然后再于步骤106中选择另一个先前未被选过的模态切换原则来推导图场FL(k+n’+1)的相位模态[Pt(0，k+n’+1)，Pt(1，k+n’+1)，Pt(2，k+n’+1)]，并依照此相位模态而为图场FL(k+n’+1)的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相，验证模态切换原则的选择，并遵循所选的模态切换原则继续对后续图场的同类色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相。

在本发明的另一种实施例中亦可针对多个图场分别取得对应的相位模态，再根据这些相位模态间的关系分析判断出这些相位模态所遵循的模态切换原则。判断出模态切换原则后，便能依据模态切换原则预测后续图场的相位模态与参考相位，以对后续图场中的同类色同步信号进行锁相。

请参考图5的功能方块图，其所示意的是依据本发明一实施例的一处理电路200。处理电路200可以是一种应用于视频信号锁相的装置，譬如说是一视频信号接收器及/或播放器的前端电路，其可实现本发明流程100而对视频信号中的色同步信号与色差信号进行锁相，以利视频信号的后续数字处理。

处理电路200中设有一锁相模块12、一计数模块18、一相位模态检测器20、一参考相位产生器22、一相位误差模块24与一判断模块26。锁相模块12中设有一锁相回路14A与一相位计算器14B；其中，锁相回路14A可以是一模拟至数字的锁相回路，接收(模拟的)视频信号TVin(其可以是图1中的视频信号10)，使相位计算器14B能在视频信号TVin的各线信号中依据各同类色同步信号CB1(i0+2*j)的相位提供对应的相位检测值。计数模块18耦接锁相模块12，可在各图场内为每三个同类色同步信号记录/累计对应的相位检测值。计数模块18中设有一延迟器16及三个相位计数器19；其中，延迟器16延迟两个线信号的时间，使同一图场FL(k)中的两相邻同类线信号L(i0+2*j)与L(i0+2*j+2)的相位检测值得以相减作比较，以比对出图场FL(k)的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]。如前面讨论过的，相位模态可能的情形是相位Pt(0，k)与Pt(2，k)相等且与Pt(1，k)相异，或是相位Pt(0，k)与Pt(1，k)相等且与Pt(2，k)相异相异，而相位Pt(0，k)、Pt(1，k)与Pt(2，k)间的相位差异就可分别累计并记录于三个相位计数器19。

相位模态检测器20耦接计数模块18；当流程100(图4)进行时，相位模态检测器20可实现步骤104与106，以依据计数模块18的记录而为图场FL(k)提供对应的相位模态[Pt(0，k)，Pt(1，k)，Pt(2，k)]。参考相位产生器22耦接相位模态检测器20；当流程100进行至步骤108时，参考相位产生器22可遵循选定的模态切换原则而由图场FL(k)的相位模态推算出图场FL(k+1)的相位模态，并依据等式EQ2而为图场FL(k+1)的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)计算出其所应有的相位，也就是各同类色同步信号CB1(i0+2*j)的参考相位。

相位误差模块24耦接锁相模块12与参考相位产生器22；当流程100进行至步骤108而要尝试对图场FL(k+1)的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相时，锁相模块12为图场FL(k+1)的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)提供相位检测值，而相位误差模块24就可于图场FL(k+1)内比较各色同步信号CB1(i0+2*j)对应的相位检测值与参考相位，并提供对应的相位误差；而锁相模块12的锁相回路14A则会接收相位误差模块24的相位误差，以针对图场FL(k+1)中的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)进行锁相。

判断模块26耦接相位误差模块24、参考相位产生器22与锁相模块12。当流程200由步骤108进行至步骤110时，判断模块26于图场FL(k+1)内判断其相位误差是否收敛；若否，代表锁相失败，判断模块26就会控制锁相模块12与参考相位产生器22以重新进行步骤104至108。在进行步骤104时，判断模块26会以逻辑1传输至反相器28，经由及闸26闸除相位误差的传输，以在另一图场FL(k+n’)中使锁相模块12自由震荡，停止接收相位误差；此时，计数模块18就可在图场FL(k+n’)内记录对应的相位检测值，使相位模态检测器20能为图场FL(k+n’)提供对应的相位模态。在重新进行步骤108时，判断模块26的控制也会使参考相位产生器22改遵循另一个先前未选择的模态切换原则，以依据图场FL(k+n’)的相位模态而为次一图场FL(k+n’+1)的各同类色同步信号CB1(i0+2*j)分别提供参考相位。然后，锁相模块12便会在图场FL(k+n’+1)中再度接收相位误差以开始锁相，在步骤110中验证模态切换原则的正确性。

处理电路200中的各模块与功能方块可分别用硬件及/或软件/固件的方式来实现。

总结来说，基于对视频信号的相位特性分析，本发明为视频信号的锁相提出了架构精简、成本低廉且有效的解决方案，可适应各种具有复杂相位关系的视频信号，譬如说是SECAM制式的视频信号。

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。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当由权利要求书界定为准。

Claims (14)

1.一种应用于视频信号锁相的方法，该视频信号包含多个图场，各图场中依序交错排列多笔第一线信号与多笔第二线信号，各第一线信号中具有一对应的第一色同步信号，各第二线信号中具有一对应的第二色同步信号，而该方法包含有：

针对所述多个图场中的一第一图场，以一锁相模块检测各第一色同步信号的相位，并依据预设数目个该第一色同步信号的相位提供一相位模态；

针对所述多个图场中的一第二图场，遵循一第一模态切换原则而依据该相位模态对该第二图场中的各第一色同步信号分别提供一对应的参考相位；以及

依据所述参考相位，以该锁相模块对该第二图场中的各第一色同步信号进行锁相，包含：于该第二图场中，检测各第一色同步信号的相位以提供一对应的相位检测值，并分别比较各第一色同步信号所对应的相位检测值与参考相位，以提供一对应的相位误差。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

该方法还包含：

若该第二图场内的各相位误差无法收敛，则于所述多个图场中的一第三图场内以该锁相模块检测各第一色同步信号的相位，并依据该预设数目个该第一色同步信号的相位提供一第二相位模态；以及

针对所述多个图场中的一第四图场，遵循一第二模态切换原则以依据该第二相位模态对该第四图场中的各第一色同步信号分别提供一对应的参考相位。

3.如权利要求1的所述方法，其特征在于，当遵循该第一模态切换原则而依据该相位模态提供所述参考相位时，依据该相位模态的反相而为各预设数目个该第一色同步信号提供所述参考相位。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当遵循该第一模态切换原则而依据该相位模态提供所述参考相位时，依据各图场的切换而交替地依据该相位模态的反相与平移而为各预设数目个该第一色同步信号提供所述参考相位。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：

针对各第二色同步信号，使该锁相模块自由震荡。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一色同步信号与该第二色同步信号的频率相异。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该视频信号为SECAM制式的视频信号。

8.一种应用于视频信号锁相的装置，该视频信号包含多个图场，各图场中依序交错排列多笔第一线信号与多笔第二线信号，各第一线信号中具有一对应的第一色同步信号，各第二线信号中具有一对应的第二色同步信号，而该装置包含有：

一锁相模块，依据该视频信号中各第一色同步信号的相位提供一对应的相位检测值；

一计数模块，于所述多个图场中的一第一图场内为预设数目个该第一色同步信号记录其对应的所述相位检测值；

一相位模态检测器，依据该计数模块的记录提供一相位模态；以及

一参考相位产生器，遵循一第一模态切换原则以依据该相位模态而为所述多个图场中的一第二图场的各第一色同步信号分别提供一对应的参考相位；

一相位误差模块，耦接该锁相模块与该参考相位产生器，该相位误差模块于该第二图场内比较各第一色同步信号对应的该相位检测值与该对应的参考相位以提供一对应的相位误差；

其中，当该相位误差模块对该第二图场的各第一色同步信号分别提供该对应的相位误差时，该锁相模块据以对该第二图场中的各第一色同步信号进行锁相。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包含：

一判断模块，耦接该相位误差模块、该参考相位产生器与该锁相模块；该判断模块于该第二图场内判断所述相位误差是否收敛；若否，该判断模块于所述多个图场中的一第三图场中使该锁相模块停止接收该相位误差，该计数模块于该第三图场内为该预设数目个该第一色同步信号记录对应的所述相位检测值，该相位模态检测器为该第三图场提供一对应的第二相位模态，而该参考相位产生器遵循一第二模态切换原则以依据该第二相位模态而为所述多个图场中的一第四图场的各第一色同步信号分别提供一对应的参考相位。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当该参考相位产生器遵循该第一模态切换原则以依据该相位模态提供所述参考相位时，依据该相位模态的反相而为该预设数目个该第一色同步信号分别提供所述参考相位。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当该参考相位产生器遵循该第一模态切换原则以依据该相位模态提供所述多个参考相位时，依据各图场的切换而交替地依据该相位模态的反相与平移而为该预设数目个该第一色同步信号分别提供所述参考相位。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当该锁相模块接收各第二色同步信号时，该锁相模块是自由震荡。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该第一色同步信号的频率与该第二色同步信号的频率相异。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该视频信号为SECAM制式的视频信号。