CN1201322A - 在正交行和列上排列数字化图像信号或数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

电视接收机越来越多地使用数字信号处理。在这种情况下现今的电视接收机使用一个行耦合的时钟系统,因为这产生一个正交的像素阵列用于画面屏幕上的信号处理。这样的时钟栅的缺点在于它不能预知的产生,尤其是当录像机用作为信号源时。根据本发明,借助于来自石英振荡器的自激系统时钟数字化并处理视频信号。为了不必使用大的缓存器,垂直偏转与输入信号同步,但是每场或每帧的行数是变化的。

Description

在正交行和列上排列数字化图像 信号或数据的方法和设备

本发明涉及一种在具有恒定时基的正交行和列上排列数字化图像信号或数据的方法和设备，该数字化图像信号或数据不必具有恒定时基。

电视接收机越来越多地使用数字信号处理，例如100Hz或120Hz的重放。为此目的，采用A/D变换器将模拟视频信号数字化，数字地处理并在此后采用D/A变换器再变换为显示在画面屏幕上的模拟信号。

当今的电视接收机使用一个行耦合的时钟系统作为A/D和D/A变换器的时钟，因为这产生一个正交的像素阵列用于画面屏幕上的信号处理。这样的时钟栅的缺点在于它的不可预知的产生，特别是每当录像机用作为信号源时，因为它们发射不稳定的或不标准的信号。

本发明的目的是提供一种排列或显示基本上在一个恒定时基上的图像信号或数据的方法，其中可以避免这种时钟问题。

本发明的另一个目的是提供一种运用本发明方法的设备。

本发明还有一个目的是提供一种运用本发明方法的电视接收机。

根据本发明，不稳定的视频信号(至少是对于它们的时基)，特别是从一个录像机或类似的图像信号源产生的视频信号借助于来自输入端的A/D变换器的石英振荡器的自激(free-wheeling)时钟而被数字化。自激时钟代表系统时钟，借助于它或从它导出的一种方式，随后的数字信号处理也进行，包括在图像信号、声音信号、数字信号处理系统的数据和/或地址或者偏转输出中的可能的D/A变换。

使用这种方法还可以处理对于它们的时基是标准的或稳定的视频信号。然而，这个系统时钟控制的视频信号同样出现在一个正交行耦合的阵列中是有利的。电视接收机的水平偏转也能有益地用系统时钟或相应的从那里导出的时钟来同步，结果，例如1152个系统时钟脉冲(在18MHz系统时钟的情况下)总能在每一行提供1152个像素。然后当在显示器上显示时，假想的输入信号像素列的相关像素被精确地一个在另一个下面放置。

然而，总的来说频率偏移发生在来自录像机的视频信号的水平频率和电视接收机的水平频率之间。尽管如此，电视接收机的水平偏转不再必须与输入信号同步。电视接收机的水平偏转当然应该与相应的内部时钟同步地运行，但是，显象管偏转或显示器选址和系统时钟在原理上不再必须相对于电视接收机输入信号同步。

为了不必使用理论上无限大的缓存器，垂直偏转或垂直选址与输入信号同步。因此产生矛盾，一方面偏转或显示选址应该相对于输入信号不同步，但另一方面应该在平均上相对于它同步，根据本发明通过使显象管或显示器工作在可变的画面频率或垂直频率但行频率是不可变的来消除该矛盾。水平频率不再与输入信号的频率存在固定的关系；然而垂直频率遵循电视接收机输入信号的频率。

在电视接收机中垂直和水平频率或偏转之间标准的固定关系不再继续存在。每一场再现的行的数量可以波动并且在录像机信号的情况下也将是如此。

必须指出每个时间单元(相应于行频率)的行的数量与每一场或每一帧行的数量的区别。行频率即是说在一个625行/50Hz电视信号标准的情况下64μs(有效的行期间为52μs)的行期间在本发明中最好是恒定的，而每一场或每一帧行的数量是动态匹配的。

实验表明，至少在市场上有一些电视接收机(例如那些由汤姆逊公司生产的)很好地适于采用可变的行数量的这种工作，相反的是例如演播室的监视器。

本发明一个很大的优点是不再需要为使具有录像机的电视接收机满意工作而设计电视接收机的许多锁相环(例如用于同步脉冲分离和调节、行脉冲的产生或偏转、时钟脉冲产生的PLL)或设计它们用于关于时基是可变的输入信号。这使得开发新型的、更高集成度的电视接收机底盘成为可能，因而能更有效地生产。

原理上，本发明的方法是用于在正交的行和列中排列包含适用于同步的部分并且不必具有一个恒定时基的数字化图像信号或数据，在基本上恒定时基上进行图像信号或数据的排列或显示的每一场或每一帧的行的数量和/或每一行的像素数与相应的图像信号或数据的原始数量匹配，使得在每一种情况下在一个有限的时间期间内产生提供用于显示的图像信号或数据与原始图像信号或原始数据的同步。

原理上，本发明的设备用于在具有基本上恒定时基的正交的行和列中排列数字化图像信号或数据的目的，该数字化图像信号或数据包含能适用于同步的部分，并且不必具有恒定的时基，该设备配备有：

-比较同步部分与第一时钟的第一装置，第一时钟可基于一个系统时钟并且也可以是系统时钟；

-借助于第二时钟以基本上恒定时基排列或显示图像信号或数据的第二装置，第二时钟基于系统时钟并也可以是系统时钟，特别是借助每场或每帧的一些行和/或每行的一些像素，通过与相应的图像信号或数据的原始数量进行比较，使得在每种情况下通过在一个有限的时间期间内在第一装置的比较，被提供用于显示的图像信号或数据与原始图像信号或图像数据同步。

原理上，根据本发明的电视接收机在具有一个基本上恒定时基的正交行和列中排列数字化图像信号，该信号不必具有一个恒定的时基，并且配备有：

-第一装置，它比较包含在图像信号中的同步信号与第一时钟，该时钟可以是基于系统时钟并且也可以是系统时钟；

-第二装置，它通过第二时钟以基本上恒定的时基显示图像信号，该时钟可以是基于系统时钟并且也可以是系统时钟，特别是借助每场或每帧的一些行，通过与图像信号的行的原始数量进行比较，使得在每种情况下借助于在一个图像内在第一装置的比较使提供用于显示的图像信号与原始图像信号同步。

通过附图描述了本发明的示范实施例，其中：

图l示出了一个电视接收机的方框图；以及

图2示出了用于计算内插的像素值的信号处理器SPROC的更详细的方框图。

图l中，在输入端的输入信号IN，尤其是视频信号(就它们的时基而言它们可能是不稳定的)经由一个同步信号检测器SDET被馈送到A/D变换器ADC，在其中它们通过例如由石英振荡器稳定的一个自激时钟被数字化或被采样。音频或数据信号已经被从视频信号IN中分离，因此不需要经由SDET引导。它们可以在分开的A/D变换器被数字化。视频信号IN还可以例如以分量的形式出现，相关的A/D变换器的数量能够对应于分量的数量，并且例如只有亮度分量经由SDET被引导。

自激时钟组成系统时钟或从它导出并且从时钟发生器装置CLC产生，该装置还提供下面描述的模块，例如一个具有系统时钟或相应的从那里导出的所需的时钟脉冲的显示器DIS。在SDET获得的同步信息在比较器COMP中与系统时钟或从那里导出的所需时钟相比较，也就是说与内部水平频率和垂直频率或属于到那里的时钟信息相比较。

A/D变换器ADC也可以被直接从输入信号IN、同步信号检测器(SDET)和/或设置在ADC后面并且因此在数字级工作的比较器(COMP)馈给信号。

所需的处理、数字化输入信号IN的译码或解调发生在ADC下游的信号处理器装置SPROC中。SPROC再将亮度和/或色度输出信号传输到显象管DIS或到显示器。视频信号的像素值在SPROC中以这样一种方式被处理，使得这些像素形成一个正交的、行耦合的阵列或一个相应的矩阵。

垂直偏转或选址装置VDEV以及水平偏转或选址装置HDEV由SPROC或CLC触发，至于它们则驱动相应的显象管的偏转线圈或相应的显示器DIS的地址输入。以这样一种方式驱动HDEV使得显示的每一行包含相同数量的像素。

借助于SDET、COMP、CLC和/或SPROC使垂直偏转或选址与输入信号同步。在这种情况下，一个较小的缓存器可以用于SPROC。每场或每帧相应的行的数量是变化的以便在一个稍微长的期间获得输入信号IN和显示在DIS上的信号的同步。这种同步最好是在每个垂直回扫的情况下获得。在输入信号IN和在显示器DIS上的显示之间的可允许的时间上的波动决定了这种缓存器的大小。在COMP中比较的结果被直接或经由CLC馈送到电路VDEV和SPROC。用于每个画面中将要显示的行数的驱动器在VDEV中是相应地变化的。在SPROC中，对要被显示的行的数据分配因而是匹配的，也就是说对应将不被显示的行的像素值输出受到抑制。

适当的D/A变换器可以设置在SPROC、VDEV和HDEV的输出端，所述的变换器由系统时钟或分别从那里导出的所需时钟驱动。

垂直偏转或选址装置VDEV可以有效地通过输入信号IN的V同步脉冲复位，然而不是立即被触发，而是只与水平偏转或选址装置HDEV同步。因此一个可接受的行扫描模式(没有成对)可以在画面屏幕上获得。

根据ADC使用的时钟频率的级别以及根据输入信号IN中的时基波动，像素样本的时间位置可能偏离正交阵列中目标时间位置。为了避免使用“虚假”的像素值于正交阵列，在ADC中被数字化的视频输入数据不是立即在SPROC中作进一步的处理，而是如图2所示，首先在SPROC中被送到缓存器BUF，从缓存器BUF它们经由另一个信号处理系统的内插器装置INT被馈送到SPROC。分别用在INT中作内插的系数组例如由CLC选择作为相对于正交阵列的像素值的相对时间位置的函数。

输入信号IN还可以是例如按数据帧或数据包排列的数字信号。在这种情况下，有可能例如对于每个较大的数据帧、与该数据帧的同步已完成，被估计或显示的数据包内容的数量是可变的。例如数据可以来源于互联网或类似的数据源。

代替电视接收机，接收设备还可以是任何其他设备，例如数字录像机或PC监视器，它在输出端以每种情况下行和列的一个矩阵的形式排列或显示数据。

相反地，每场或每帧的行的数量还可以是不可变的，而每行像素的数量可以波动。在这种情况下，在HDEV和VDEV的驱动中存在适当的变化。还有可能在每种情况下两个值都是可变的或者其中一个值是不可变的，这取决于输入信号或数据IN的相应类型，取决于显示的相应类型，或取决于接收的条件或关系的相应类型。

此外对于每场或每帧的行数和每行的像素数出有可能在原理上被固定为不可变的，但是相应地改变水平和/或垂直消隐期间的长度。

Claims (10)

1.用于在正交的行和列中排列数字化图像信号或数据(IN)的方法，该数字化图像信号或数据(IN)包含可适用于同步(SDET)的部分并且不必具有恒定时基，其特征在于：用于在基本上恒定的时基上排列或显示(DIS)图像信号或数据的每场或每帧的行数和/或每行的像素数与相应的图像信号或数据的原始数量匹配(SPROC、VDEV、HDEV)，使得在每种情况下在一个有限的时间期间(COMP)产生用作显示的图像信号或数据与原始图像信号或原始数据(IN)的同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于一个系统时钟(CLC)的第一时钟用于在一个恒定时基上排列或显示(DIS)图像信号或数据，并且采用第二时钟在输入端进行原始图像信号或图像数据的采样(ADC)，第二时钟同样是基于这个系统时钟，两个时钟有可能是相同的或对应于系统时钟本身。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用于在一恒定时基上排列或显示(DIS)图像信号或数据的行的像素数在这些行的每行中是相同的。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中存在从在输入端采样的(ADC)原始图像信号或图像数据内插(INT)的像素值，这些像素值被用于在恒定时基上排列或显示(DIS)图像信号或数据。

5.根据权利要求1到4中的一个或多个所述的方法，其中图像信号或数据是电视信号，以及用于在恒定时基上排列或显示图像信号或数据的垂直频率相应于原始图像信号或图像数据的垂直频率，但是每场或每帧行的数量是相应地可变的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中垂直偏转或选址装置(VDEV)通过数字化图像信号或数据(IN)的垂直同步脉冲复位，但是，不是立即被触发而是只与水平偏转或选址装置(HDEV)同步。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，为在恒定时基上排列和显示(DIS)图像信号或数据，每场或每帧的行的数量和每行像素的数量对应于在原始图像信号或图像数据的情况下相应的数量，并且水平和/或垂直消隐期间的长度是可变的。

8.根据权利要求1到7中一个或多个所述的方法，其中，原始图像信号或图像数据(IN)以数据包组成，以及在每种情况下相应数量的数据包不用于在恒定时基上排列或显示(DIS)图像信号或图像数据。

9.用于在具有基本上恒定时基的正交的行和列上排列数字化图像信号或数据(IN)的设备，该数字化图像信号或数据(IN)包含可适用于同步(SDET)的部分并且不必具有恒定时基，该设备用于实现根据权利要求1到8所述的方法，它配备有：

-将同步部分与第一时钟比较的第一装置(SDET、COMP)，第一时钟可以基于系统时钟(CLC)并且还可以是系统时钟；

-借助于第二时钟以基本上恒定的时基排列或显示(DIS)图像信号或数据的第二装置(SPROC、VDEV、HDEV)，第二时钟基于系统时钟(CLC)并且还可以是系统时钟，特别是借助每场或每帧的行数和/或每行像素的数量，通过与图像信号或数据(IN)的相应的原始数量比较，在每种情况下通过在一个有限的时间期间内在第一装置中的比较(COMP)使得提供用于显示的图像信号或数据与原始图像信号或图像数据(IN)同步。

10.在具有基本上恒定时基的正交的行和列上排列数字化图像信号(IN)的电视接收机，该数字化图像信号或数据(IN)不必具有一个恒定时基，该电视接收机配备有：

-第一装置(SDET、COMP)，它比较包含在图像信号内的同步信号与第一时钟，第一时钟可以基于系统时钟(CLC)并且也可以是系统时钟；

-第二装置(SPROC、VDEV、HDEV)，它借助于第二时钟以基本上恒定的时基显示(DIS)图像信号，第二时钟基于系统时钟(CLC)也可以是系统时钟，特别是借助每场或每帧的行数，通过与图像信号(IN)的行的原始数量相比较，使得在每种情况下借助于第一装置中基本上在一个图像内的比较(COMP)将提供用于显示的图像信号与原始图像信号(IN)同步。