CN1236626C - 数字多标准彩色信号解调方法和装置 - Google Patents

Abstract

数字PAL或NTSC彩色译码器的关键部件是用于AM调制信号的正交解调器。然而，对于SECAM彩色译码器而言，需要FM解调，这通常利用后面跟有CORDIC处理器和微分级的Hilbert滤波器实现。若在多标准应用中在一具有尽可能多的公用解调处理级的芯片上实现用于PAL、NTSC和SECAM制式的通用彩色解调器是有益的。按照本发明，将一个公用正交混频器用于所有这三种彩色制式。在箝位级中校正采用一个混合频率所带来的总偏置效应。该偏置效应也可用于行识别。

Description

数字多标准彩色信号解调方法和装置

技术领域

本发明涉及数字多标准PAL/NTSC/SECAM彩色信号解调方法和装置。

背景技术

数字PAL或NTSC彩色译码器的关键部件是用于这些AM调制信号的正交解调器。然而，对于SECAM彩色译码器而言，需要一种FM解调器，它通常是利用后面跟有一CORDIC处理器(协同旋转数字计算机)和一微分级的Hilbert滤波器实现的。EP-A-0 597 160公开了一种相应的数字式的可独立应用的SECAM译码器。

在EP-A-0 329 812和EP-A-0 597 160和其中引用的文章中更详细地描述了CORDIC处理器。

如果对于多标准TV或VCR应用而言，能够在一个具有尽可能多的公用解调处理级的芯片上实现对于PAL、NTSC和SECAM电视制式的多标准数字彩色解调器将是有益的。

然而，由于对于复合视频信号中彩色信息，PAL和NTSC采用AM调制，而SECAM采用具有两个不同的载波的FM调制，如EP-A-0 597 160中所示采用Hilbert滤波器的数字SECAM彩色解调器的常规解决方案与采用正交混频器的数字PAL和/或NTSC彩色解调器没有什么共性。因此，对于所有三种制式在一个多标准彩色解调器芯片上将两种方案结合似乎是不方便的。

然而，发明人已找到这一问题的解决方案，其允许所有三种彩色制式具有一个公用的正交解调器或混频器。

发明内容

因此，本发明的一个目的是公开一种利用至少一个公用处理级来数字解调PAL、NTSC和SECAM彩色信号的方法。本发明的另一目的是公开一种应用本发明的方法的装置。按照本发明，在SECAM彩色解调的第一个步骤中，用一个具有单一混合频率的正交混合运算来代替EP-A-0 597 160中公开的Hilbert滤波器。对于这一正交混频器来说，可使用已存在的进行PAL/NTSC解调的正交混频器。由此为彩色解调过程的主要部分获得一公共结构。

从原理上讲，本发明的方法适合于数字SECAM彩色信号解调，其中利用正交混频器执行初始解调步骤。

为了实现本发明的上述和其他目的，提供一种用于数字SECAM彩色信号解调的方法，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上，其特征在于，所述SECAM彩色信号的两个所述彩色分量在单一正交混频器QUMX中，与位于两个标准彩色副载波的频率之间并包括两个标准彩色副载波的频率在内的单一混合频率f_m进行混频；以及所述正交混频器QUMX输出第一信号x和第二信号y，其中第一信号x已经在所述正交混频器的第一数字乘法器M1中乘以了所述单一混合频率f_m的余弦函数并且已经用第一低通滤波器LP1进行了滤波，而第二信号y已经在所述正交混频器的第二数字乘法器M1中乘以了所述单一混合频率f_m的正弦函数并且已经用第二低通滤波器LP2进行了滤波，其中，为了进一步解调所述SECAM彩色信号，在CORDIC处理器中计算所述两个正交混频器输出信号x和y的函数arctan(y/x)，以提供SECAM相位信号；以及所述SECAM相位信号在后续级DCL中被微分和箝位，并通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

为了实现本发明的上述和其他目的，提供一种使用正交混频器QUMX的数字解调方法，其特征在于：所述数字解调方法适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器QUMX输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，并执行下列步骤：将所述正交混频器的混合频率f_m行交替地切换到两个标准彩色副载波的频率之一；根据x和y信号计算arctan(y/x)信号Φ；对arctan(y/x)信号Φ执行微分和箝位，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

为了实现本发明的上述和其他目的，提供一种使用正交混频器QUMX的数字解调装置，其特征在于：所述装置适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器QUMX输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，并且所述正交混频器使用位于两个标准彩色副载波的频率之间并包括两个标准彩色副载波的频率在内的单一混合频率f_m来执行混合；随在所述正交混频器之后的CORDIC级，它在SECAM的情况下计算arctan(y/x)信号Φ；随在所述CORDIC级之后的DCL级，在其中对arctan(y/x)信号Φ执行微分和箝位，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

为了实现本发明的上述和其他目的，提供一种使用正交混频器QUMX的数字解调装置，其特征在于：所述装置适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器QUMX输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，其中，混合频率f_m被行交替地切换到两个标准彩色副载波的频率之一；随在所述正交混频器之后的CORDIC级，它在SECAM的情况下计算arctan(y/x)信号Φ；随在所述CORDIC级之后的DCL级，在其中对arctan(y/x)信号Φ执行微分和箝位，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施例，附图中：

图1是本发明数字多标准彩色解调器的结构；

图2是SECAM行识别的电路；

图3是本发明另一实施例的细节；

图4是箝位的一种实施方式。

具体实施方式

到多标准彩色解调器的数字输入信号是从复合视频信号(CVBS)分离后的调制彩色分量信号c(t)。信号c(t)馈送到正交混频器QUMX中的两条并行路径。在第一路径中，在第一数字乘法器M1中将c(t)乘以第一数字乘数信号C1，M1的输出用第一滤波器LP1进行数字低通滤波，产生第一输出信号x(t)。在第二路径中，在第二数字乘法器M2中将c(t)乘以第二数字乘数信号C2。M2的输出用第二滤波器LP2进行数字低通滤波，产生第二输出信号y(t)。C1可以用例如cos(2πf_mt)来表达，C2则用±sin(2πf_mt)来表达，其中f_m是混合频率。如果c(t)是PAL或NTSC彩色分量信号，则分别地，x(t)表示U或I分量，而y(t)表示V或Q分量。

如果c(t)是SECAM彩色分量信号，则将x和y信号馈送到CORDIC处理器的相应输入端，在其输出端可获得表示输入相位的信号Φ＝arctan(y/x)。

作为CORDIC处理器的副产品，对输入幅度

进行计算，其可有益的用作自动彩色控制的控制信号ACC。

虽然SECAM采用两个不同的彩色载波，本发明的电路仅用一个混合频率。相位信号Φ通过另一个级DCL，在该级中对信号Φ进行微分和箝位。微分仅产生经过微分的相位信号ΔΦ。在DCL输出端的SECAM彩色分量U和V则是通过对U和V行的识别而获得的。

以下适用于SECAM信号。输入信号为：

$c\left(t\right)=B^{\′}\left(t\right)\cos \left(2\mathrm{\π}\right[f_c\left(t\right)+k\underset{0}{\overset{t}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}\left]\right)$

其中，B′(t)是幅度，f_c(t)是调制频率，k是调制常数，以及D^*(t)是有待解调的彩色分量。

QUMX的输出为：

$x\left(t\right)=1/2*B^{\′}(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})\cos \left(2\mathrm{\π}\right[(f_c-f_m)(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})+k\underset{0}{\overset{t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}}}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}\left]\right)$

$y\left(t\right)=-1/2*B^{\′}(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})\sin \left(2\mathrm{\π}\right[(f_c-f_m)(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})+k\underset{0}{\overset{t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}}}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}\left]\right)$

其中τ_LP是低通滤波引起的延迟，f_m是M1和M2中的混合频率。

解调输出信号、即CORDIC处理器的微分输出信号Φ(t)为：

$\mathrm{\Δ\Φ}\left(t\right)=-\mathrm{\Φ}(t-\mathrm{\Δ}*\mathrm{\τ})+\mathrm{\Φ}\left(t\right)$

$=-\arctan \left[\frac{y(t-\mathrm{\Δ}*\mathrm{\τ})}{x(t-\mathrm{\Δ}*\mathrm{\τ})}\right]+\arctan \left[\frac{y\left(t\right)}{x\left(t\right)}\right]$

$=2\mathrm{\π}*\mathrm{\Δ}*\mathrm{\τ}*\mathrm{kD}*(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})+2\mathrm{\π}*\mathrm{\Δ}(f_c-f_m)\mathrm{\τ}(\±2\mathrm{\π})$

其中|2π*Δ*τ*kD*(t-τ_LP)+2π*Δ(f_c-f_m)τ|＜π

其中τ是采样速率(即t＝n*τ n＝0，1，2，3，...)而Δ是代表微分间隔的整数。

混合频率f_m对于不同的系统是变换的。对于PAL或NTSC制式而言，f_m最好等于彩色副载波频率f_c(对于PAL为4.43MHz)。对于SECAM而言，它可以选择为在两个彩色副载波4.250MHz和4.406MHz的值之间的值。由频率差所引起的QUMX输出中的偏移在DCL中通过箝位补偿。

在图4中示出了实施箝位的一个实例。该电路包括在DCL中。微分的相位信号ΔΦ可通过一包括平滑功能的预处理级SMO到加法器A4和减法器S4。A4的输出信号通过一个一样本延迟Z^-1和一个1/K除法器DIV4到S4的减数输入端。除法器输出信号形成偏移BI。一般可通过对彩色载波短脉冲串期间的解调输出信号ΔΦ(t)取平均来获得BI。这是由对应的短脉冲串选通信号B_G控制的。通过从解调输出信号减去该偏移而实现箝位。

延迟输出被反馈到加法器A4的第二输入端。延迟Z^-1由B_G启动(en)，并由接收B_G作为输入信号的上升沿检测器RED的输出信号清零(clr)。以这样一种方式将样本相加，使得有待平均的每个样本被包含在和数中一次。K的值对应于要平均的样本值的数目。

有益地是，偏移BI也用于SECAM中所需的行识别。为了识别U和V行，S4的输出信号TLID馈送到一个行识别级。在图2中示出了可能的电路。由行频率f_H控制的第一开关SW21提供逻辑“0”或者“1”到第二开关SW22的第一输入端和反相器INV的输入端。INV的输出端连接到开关SW22的第二输入端。用行识别检验单元LIDC控制SW22。

SW22的输出是行ID信号LIDS。LIDC通过检验偏移值判断LIDS的正确性。如果使用在4.250MHz和4.406MHz之间的固定混合频率f_m，该偏移对于U行应为正值，对于V行应为负值。还有可能行替换地将f_m切换为4.250MHz和4.406MHz。然后正确的偏移值应接近于零。LIDG是为所述检验规定合适时序窗口的控制信号。

代替采用跟随有一微分级的CORDIC处理器，可采用图3中所描绘的电路。信号x(t)通过第一采样延迟D31到第一乘法器M31的第一输入端，并馈送到第二乘法器M32的第二输入端。信号y(t)馈送到第一乘法器M31的第二输入端，并通过第二采样延迟D32到第二乘法器M32的第一输入端。在减法器S中，从M31的输出信号中减去M32的输出信号。所得到的信号在跟随的第三乘法器M33中乘以1/{x²(t)+y²(t)}，产生经微分的相位信号ΔΦ。

以下适用于图3电路中的SECAM信号：

$c\left(t\right)=B^{\′}\left(t\right)\cos \left(2\mathrm{\π}\right[f_m\left(t\right)+k\underset{0}{\overset{t}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)d\left]\mathrm{\τ}\right)$

$x\left(t\right)\≈B^{\′}(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})\cos (2\mathrm{\πk}\underset{0}{\overset{t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}}}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ})$

$y\left(t\right)\≈B^{\′}(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}})\sin (2\mathrm{\πk}\underset{0}{\overset{t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{LP}}}{\∫}}D*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ})$

假定：

B′(t)≈B′(t-Δτ)

$2\mathrm{\&pi;k}\underset{t-\mathrm{\&Delta;\&tau;}}{\overset{t}{\&Integral;}}D*\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}\&ap;2\mathrm{\&pi;}*\mathrm{kD}*\left(t\right)*\mathrm{\&Delta;\&pi;}<<\mathrm{\&pi;}/6$

则：

ΔΦ(t)＝2π*Δτ*kD^*(t-τ_LP)

一种可能性是选择一采样和时钟频率，它等于例如彩色载波频率的四倍，即4*f_c。还有可能选择例如为18MHz的采样和时钟频率，即它不是f_c的倍数。与上述现有技术中提到的Hilbert滤波器方法相对照，非四倍彩色载波频率的采样频率导致明显更复杂的设计。

与常规数字PAL/NTSC和SECAM彩色解调器的简单组合相比，所提出的多标准解决方案更易于实现，而且关于时钟频率存在更多的设计自由。

Claims (7)

1.一种用于数字SECAM彩色信号解调的方法，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上，其特征在于：

所述SECAM彩色信号的两个所述彩色分量在单一正交混频器(QUMX)中，与位于两个标准彩色副载波的频率之间并包括两个标准彩色副载波的频率在内的单一混合频率(f_m)进行混频；以及

所述正交混频器(QUMX)输出第一信号x和第二信号y，其中第一信号x已经在所述正交混频器的第一数字乘法器(M1)中乘以了所述单一混合频率(f_m)的余弦函数，并且已经用第一低通滤波器(LP1)进行了滤波，而第二信号y已经在所述正交混频器的第二数字乘法器(M1)中乘以了所述单一混合频率(f_m)的正弦函数，并且已经用第二低通滤波器(LP2)进行了滤波，

其中，为了进一步解调所述SECAM彩色信号，在CORDIC处理器(CORDIC)中计算所述两个正交混频器输出信号x和y的函数arctan(y/x)，以提供SECAM相位信号；以及所述SECAM相位信号在后续级(DCL)中被微分和箝位，并通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

2.一种使用正交混频器(QUMX)的数字解调方法，其特征在于：

所述数字解调方法适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；

在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器(QUMX)输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，并执行下列步骤：

将所述正交混频器的混合频率(f_m)行交替地切换到两个标准彩色副载波的频率之一；

根据x和y信号计算arctan(y/x)信号(Φ)；

对arctan(y/x)信号(Φ)执行微分和箝位(DCL)，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算幅度值 用作自动彩色控制的控制信号(ACC)。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于数字PAL或NTSC彩色信号解调，所述正交混频器(QUMX)采用相应混合频率(f_m)。

5.一种使用正交混频器(QUMX)的数字解调装置，其特征在于：

所述装置适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；

在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器(QUMX)输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，并且所述正交混频器使用位于两个标准彩色副载波的频率之间并包括两个标准彩色副载波的频率在内的单一混合频率(f_m)来执行混合；

随在所述正交混频器之后的CORDIC级，它在SECAM的情况下计算arctan(y/x)信号(Φ)；

随在所述CORDIC级之后的DCL级，在其中对arctan(y/x)信号(Φ)执行微分和箝位，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

6.一种使用正交混频器(QUMX)的数字解调装置，其特征在于：

所述装置适合于PAL或NTSC或SECAM彩色信号解调，所述SECAM彩色信号具有两个彩色分量，所述彩色分量被调制在具有不同频率的两个标准彩色副载波上；

在PAL或NTSC的情况下，所述正交混频器(QUMX)输出PAL或NTSC彩色分量U和V，或者在SECAM的情况下，所述正交混频器输出x和y信号，其中，混合频率(f_m)被行交替地切换到两个标准彩色副载波的频率之一；

随在所述正交混频器之后的CORDIC级，它在SECAM的情况下计算arctan(y/x)信号(Φ)；

随在所述CORDIC级之后的DCL级，在其中对arctan(y/x)信号(Φ)执行微分和箝位(DCL)，并且通过识别U和V行来获得SECAM彩色分量U和V。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，随在所述正交混频器之后的所述CORDIC级使用CORDIC处理器来计算arctan(y/x)信号(Φ)，所述CORDIC级还计算用作自动彩色控制的控制信号(ACC)的幅度值 $\sqrt{x^2+y^2}.$

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