CN1549605A - 视频信号处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种视频信号处理方法及其装置，应用于模拟前端装置中；模拟前端装置分别依据第一色模拟信号及第二色模拟信号产生第一色数字信号及第二色数字信号。依据第一色模拟信号产生第一色奇数信号及第一色偶数信号，依据第二色模拟信号产生第二色奇数信号及第二色偶数信号。单信道模式下，以第一色奇数信号或第一色偶数信号作为第一色数字信号输出，并以第二色奇数信号或第二色偶数信号作为第二色数字信号输出。双信道模式下，同步输出第一色奇数信号及第二色偶数信号，也同步输出第一色偶数信号及第二色奇数信号；其中，第一色数字信号是由第一色奇数信号及该第一色偶数信号合并而成，第二色数字信号是由第二色奇数信号及第二色偶数信号合并而成。

Description

视频信号处理方法及其装置

技术领域

本发明是有关于一种视频信号处理方法及其装置，且特别是有关于一种液晶显示器(LCD monitor)视频信号处理方法及其装置。

背景技术

长久以来，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示技术一直是显示器的主流，历经数十年的淬炼，其相关技术的发展已经十分成熟。近年来，由于数字化的大势所趋，显示技术也有了相当大的变革，数字显示器异军突起，大有取代CRT显示器的态势。

有别于传统模拟式显示器的工作方式，数字显示器以数字信号取代了CRT显示器的电子束，因此可以更轻薄，也让人摆脱了辐射及画面闪动的困扰。目前的数字显示技术以液晶显示(liquid crystal display，LCD)及等离子体显示(plasma display panel，PDP)为主流，就目前而言，在液晶技术利于小尺寸显示且家用电视仍以CRT为主的情势下，市场上仍以液晶显示技术的应用层面较为广泛。

在个人计算机等应用方面，由于目前许多计算机系统的显示卡(VGAcard)都只能输出模拟式的视频信号，因此液晶显示器必须将模拟信号转换为数字信号后，才能加以显示。为此，液晶显示器的视频处理装置便无可避免地需要模拟前端(analog front end，AFE)装置及比例处理器(scalar)，来进行信号转换及缩放运算等处理工作。其中，模拟前端装置是用于将模拟视频信号转换为数字视频信号，比例处理器则依据数字视频信号加以运算，以呈现出不同分辨率的视频。

模拟前端装置的功能是将模拟式的红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色视频信号转换为数字视频信号，典型的模拟前端装置设有三套模拟/数字转换器110，130，150，用于分别将红色模拟信号RA、绿色模拟信号GA及蓝色模拟信号BA转换为红色数字信号RD、绿色数字信号GD及蓝色数字信号BD，如图1所显示。在模拟前端装置中，最重要的部分即是高速的模拟/数字转换器，其性能将直接影响液晶显示器画面品质。以15时液晶显示器为例，若显示模式为1024×768×85Hz(XGA模式)，则模拟/数字转换器必须工作在94.500MHz，也即此时时钟发生器170必须输出94.500MHz的时钟信号CLK至模拟/数字转换器110，130，150以供使用。随着液晶显示技术的发展，将来会有更多大尺寸面板商品化，若17吋液晶显示器操作于SXGA模式(1280×1024×85Hz)下，模拟/数字转换器的工作时钟将高达157.500MHz。由此可知，一个高速、中分辨率的模拟/数字转换器在模拟前端装置中的地位是十分重要的；随着芯片整合度的提高，目前的趋势是将模拟前端装置、比例处理器及其它周边电路整合在同一颗芯片上，称为LCD控制芯片。

对于液晶面板的分辨率越高，则对于模拟/数字转换器的时钟要求就越高；然而，受限于工艺的支持，工作时钟高于某极限值的模拟/数字转换器是很难实现的。为了克服这样的问题，在设计时便会采取交错式(interleaved)的电路架构，以面积来换取速度。这类作法是将一个工作在频率f的模拟/数字转换器用两个工作在f/2的奇(odd)转换器及偶(even)转换器来等效，将模拟信号分别转换为奇数信号及偶数信号；而后，利用一个工作在频率f的选择器(例如复用器)交错地输出奇数信号及偶数信号，即可将两个合并为所需的数字信号。请参照图2，其显示交错式模拟/数字转换器示意图。以红色模拟信号RA的转换为例，模拟/数字转换器210中的奇转换器211及偶转换器213是依据时钟信号HCLK而工作，用于将红色模拟信号RA分别转换为红色奇数信号RDO与红色偶数信号RDE，故红色奇数信号RDO及红色偶数信号RDE的频率均与时钟信号HCLK相同。复用器220依据时钟信号CLK在奇转换器211及偶转换器213之间轮流切换，即可将红色奇数信号RDO与红色偶数信号RDE合并为红色数字信号RD输出；其中，时钟信号CLK的频率为时钟信号HCLK的两倍，可由分频器270予以实现。同理，模拟/数字转换器230中的奇转换器231及偶转换器233可将绿色模拟信号GA转换为绿色奇数信号GDO及绿色偶数信号GDE，再由复用器240合并为绿色数字信号GD；模拟/数字转换器250中的奇转换器251及偶转换器253可将蓝色模拟信号BA转换为蓝色奇数信号BDO及蓝色偶数信号BDE，再由复用器260合并为蓝色数字信号BD。

简单地说，在交错式架构下，每模拟/数字转换器只需工作在频率f/2，即可将三原色模拟信号转换为频率f的数字信号，如此可大幅减少电路设计的难度，其代价是需要较大的电路面积。

接着请参照图3，其显示时钟信号CLK，HCLK、红色奇数信号RDO、红色偶数信号RDE及红色数字信号RD的时序图，时钟信号CLK的频率为时钟信号HCLK的1/2。如上文所述，红色奇数信号RDO与红色偶数信号RDE的频率与时钟信号HCLK相同，复用器则依据时钟信号CLK在奇转换器及偶转换器间交错地切换，将红色奇数信号RDO与红色偶数信号RDE合并为红色数字信号RD，红色数字信号RD的频率与时钟信号CLK相同。同理，绿色及蓝色数字信号的合成方法也同于红色数字信号，便不再赘述。

在高频模式下三原色数字信号均是由奇转换器及偶转换器所产生的奇数信号及偶数信号合并而成，因此若奇转换器与偶转换器因为工艺的差异或是其它原因造成的电路架构不对称，便会在灰度画面中造成一浓一淡的细纹。请参照图4，其显示数字信号实际的灰度分布示意图，在标号设定上，假设单数标号为奇转换器所输出的奇数信号的像素(如像素P1，P3，P5，...P11)，而偶数标号为奇偶转换器所输出的偶数信号的像素(如像素P2，P4，P6，...P12)。理论上，每一像素值都应该落在横在线(如第4A图所示)，但因为奇转换器与偶转换器的电路架构不对称，便会发生像素值与理论值不符的现象。在某些情况下，例如在本实施例中，会发生所有奇转换器输出属于奇数信号的像素其像素值都比理论值为高、而所有奇转换器输出属于偶数信号的像素其像素值都比理论值为低的情形(或奇数的像素其值较低而偶数的像素其值较高，依实际电路设计而有所不同)，如此一来，便产生了灰度画面中浓淡交错的细纹。当然，奇数信号或偶数信号并不必然与理论值有误差(意即奇数信号或偶数信号其中一个可能与理论值相符)，但就以输出相同的像素值而言，奇数信号与偶数信号的结果必定有所误差，这就是造成浓淡不均的主要原因。

这样的问题当然直接影响了视频品质，尤其在频率较低的显示模式或背景较单纯的画面中更是明显，而被使用者所察觉。因此为了让屏幕具有更好的显示效果，实有必要找到问题的根源并彻底解决，以提升收视品质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种视频信号处理方法及其装置，以解决浓淡不均的细纹现象。

根据本发明的目的提出一种视频信号处理方法及其装置，以应用于模拟前端装置中。其中模拟前端装置分别依据第一色模拟信号及第二色模拟信号产生第一色数字信号及第二色数字信号，该视频信号处理方法包括以下步骤：

首先，依据第一色模拟信号产生第一色奇数信号及第一色偶数信号，并依据第二色模拟信号产生第二色奇数信号及第二色偶数信号。单信道模式下，以第一色奇数信号或第一色偶数信号作为第一色数字信号输出，并以第二色奇数信号或第二色偶数信号间作为第二色数字信号输出。双信道模式下，同步输出第一色奇数信号及第二色偶数信号，也同步输出第一色偶数信号及第二色奇数信号；其中，第一色数字信号是由第一色奇数信号及该第一色偶数信号合并而成，第二色数字信号是由第二色奇数信号及第二色偶数信号合并而成。

附图说明

图1显示传统的模拟/数字转换器示意图。

图2显示传统的交错式模拟/数字转换器示意图。

图3显示时钟信号、红色奇数信号、红色偶数信号及红色数字信号的时序图。

图4显示数字信号实际的灰度分布示意图。

图5显示依照本发明较佳实施例所提供的视频信号处理方法示意图。

图6显示依照本发明较佳实施例所提供的模拟前端装置方块图。

附图标号说明

110，130，150：模拟/数字转换器

170：时钟发生器

210，230，250：模拟/数字转换器

211，231，251：奇转换器

213，233，253：偶转换器

220，240，260：复用器

270：分频器

610，630，650：模拟/数字转换器

611，631，651：奇转换器

613，633，653：偶转换器

620，640，660：复用器

670：控制模块

RA：红色模拟信号

GA：绿色模拟信号

BA：蓝色模拟信号

RD：红色数字信号

GD：绿色数字信号

BD：蓝色数字信号

CLK，HCLK：时钟信号

RDO：红色奇数信号

RDE：红色偶数信号

GDO：绿色奇数信号

GDE：绿色偶数信号

BDO：蓝色奇数信号

BDE：蓝色偶数信号

P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8：像素

P9，P10，P11，P12，P13，P14，P15，P16：像素

MODE：模式参数

CS1，CS2：控制信号

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

查明失真的原因后，下文将分别针对低频显示模式及高频显示模式，寻求问题的解决方法。

在低频模式下，由于电路的运算速度足够快，因此可以令电路工作于单信道模式(single channel mode)，将奇转换器或偶转换器其中一个禁用(disable)，仅利用另一个转换器来执行模拟/数字转换的工作；此时三套(RGB)负有任务的奇(或偶)转换器均为全速工作，其等效电路如图1所显示。由于此模式下仅选定奇转换器或偶转换器来工作，因此不存在有奇数信号与偶数信号间的不对称问题，也就不会有浓淡不均的细纹产生。需要注意的是，三套模拟/数字转换器最好做同样的选择，同时选定奇(或偶)转换器来执行数据处理，使红、绿、蓝色数字信号的输出结果更趋于一致性。

在高频模式下，由于单一转换器的运算速度不足，所以需要交错地将奇、偶转换器所输出的信号迅速合并，此时为双信道模式(dual channel mode)。但奇数信号与偶数信号间确实存在着不对称的问题，本发明是采用补偿的方法降低影响程度，以改善画质。请参照图5，其显示依照本发明较佳实施例所提供的视频信号处理方法示意图。液晶屏幕的每一像素实际上是由红色、绿色及蓝色等三个子像素(sub-pixel)所构成，每一子像素则依据奇数信号或偶数信号显示出对应的色彩；由于红、绿、蓝三套模拟/数字转换器中奇转换器及偶转换器间的不对称常常是一致的(即三套奇转换器所输出的红色、绿色、蓝色奇数信号同时大于偶转换器所输出的红色、绿色、蓝色偶数信号)，因此在视觉上造成加强的效果(浓者更浓、淡者更淡)，让浓淡不均的情形更为明显。为解决这样的问题，可以将同像素中的红、绿、蓝色子像素之奇数信号与偶数信号错开，把奇、偶数信号间的误差补偿过来。好比说视觉对绿色较敏感，可以让红色及蓝色子像素输出同类的信号，绿色子像素输出另一类的信号。例如像素P1中，红色子像素依红色奇数信号RDO(1)显示、绿色子像素依绿色偶数信号GDE(1)显示、蓝色子像素依蓝色奇数信号BDO(1)显示；像素P2中，红色子像素依红色偶数信号RDE(1)显示、绿色子像素依绿色奇数信号GDO(1)显示、蓝色子像素依蓝色偶数信号BDE(1)显示；像素P3中，红色子像素依红色奇数信号RDO(2)显示、绿色子像素依绿色偶数信号GDE(2)显示、蓝色子像素依蓝色奇数信号BDO(2)显示。换句话说，就模拟前端装置而言，会在时间t(n)同步输出红色奇数信号RDO(1)、绿色偶数信号GDE(1)及蓝色奇数信号BDO(1)，在时间t(n+1)同步输出红色偶数信号RDE(1)、绿色奇数信号GDO(1)及蓝色偶数信号BDE(1)，在时间t(n+2)同步输出红色奇数信号RDO(2)、绿色偶数信号GDE(2)及蓝色奇数信号BDO(2)，液晶显示器则依据模拟前端装置的输出信号显示相对应的画面。由于同像素的三个子像素中，并非一致性地全依奇数信号或偶数信号来显示，因此可将奇、偶数信号间的差异补偿大半，改善浓淡不均的现象。

为实现上述构想，可在电路中加入控制模块，依模式参数选择模拟/数字转换器依单信道或双信道模式工作，并让红、绿、蓝色数字信号互相补偿，达到减少失真的目的。请参照图6，其显示依照本发明较佳实施例所提供的模拟前端装置方块图。模拟前端装置中配置有模拟/数字转换器610，630，650，用于对红色模拟信号RA、绿色模拟信号GA、蓝色模拟信号BA进行数字转换，复用器620可将红色奇数信号RDO及红色偶数信号RDE交错地合并为红色数字信号RD，复用器640可将绿色奇数信号GDO及绿色偶数信号GDE交错地合并为绿色数字信号GD，复用器660可将蓝色奇数信号BDO及蓝色偶数信号BDE交错地合并为。低频模式下，可将模式参数MODE设为1并馈入控制模块670中，控制模块670便依据模式参数MODE将控制信号CS1馈入偶转换器613，633，653令其禁用，并利用控制信号CS2馈入复用器620，640，660以取出红色奇数信号RDO、绿色奇数信号GDO及蓝色奇数信号BDO，以作为红色数字信号RD、绿色数字信号GD及蓝色数字信号BD。由于此时每一通道仅利用奇转换器负责信号转换工作，因此时钟信号HCLK的频率与时钟信号CLK相同。当然，在作法上也可令奇转换器禁用以利用偶转换器613，633，653进行信号转换工作，采红色偶数信号RDE、绿色偶数信号GDE及蓝色偶数信号BDE作为红色数字信号RD、绿色数字信号GD及蓝色数字信号BD，便不再赘述。

高频模式下，可将模式参数MODE设为0并馈入控制模块670中，控制模块670可将时钟信号CLK除2成为时钟信号HCLK馈入模拟/数字转换器610，630，650，并由控制信号CS1设定奇转换器611，631，651及偶转换器613，633，653均处于工作状态。另一方面，控制信号CS2可控制复用器620，640，660，让红色奇数信号RDO、绿色偶数信号GDE及蓝色奇数信号BDO同步输出，红色偶数信号RDE、绿色奇数信号GDO及蓝色偶数信号BDE同步输出，以实现奇、偶数信号互相补偿的目的。

除此之外，尚有一些其它方式可实现此电路，例如将除2电路设置于模拟/数字转换器中，或将模式参数MODE在复用器620，640，660中实现，或时钟发生器170先进行二倍频再由模拟/数字转换器除2等等。再者，也可于双信道模式时，在控制模块670包括delta sigma调变器或是以随机数随机地选取奇数信号或偶数信号加以输出，使肉眼不易分辨两信号间的差异。

本发明上述实施例所揭露视频信号处理方法，至少具有以下优点：

一、低频下以单信道模式输出三原色数字信号，可完全避免浓淡不均的细纹。

二、高频下将奇数信号与偶数信号同步输出，可有效补偿两个信号间的误差，减低画面的失真。

综上所述，虽然本发明已经以较佳实施例披露如上，然而，其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种更该与修饰，因此本发明的保护范围应当以后面所附的权利要求所限定的为准。

Claims (11)

1.一种视频信号处理方法，适用于模拟前端装置，该模拟前端装置分别依据第一色模拟信号及第二色模拟信号产生第一色数字信号及第二色数字信号，其中，该第一色数字信号是由第一色奇数信号及第一色偶数信号所组成，该第二色数字信号是由第二色奇数信号及第二色偶数信号所组成，该视频信号处理方法包括以下步骤：

依据该第一色模拟信号产生该第一色奇数信号及该第一色偶数信号；

依据该第二色模拟信号产生该第二色奇数信号及该第二色偶数信号；

同步输出该第一色奇数信号及该第二色偶数信号；以及

同步输出该第一色偶数信号及该第二色奇数信号。

2.如权利要求1的视频信号处理方法，其中该第一色模拟信号与该第二色模拟信号分别为红色模拟信号、绿色模拟信号及蓝色模拟信号三者中不同的两个。

3.一种视频信号处理方法，适用于模拟前端装置，该模拟前端装置分别依据第一色模拟信号及第二色模拟信号产生第一色数字信号及第二色数字信号，该视频信号处理方法包括以下步骤：

依据该第一色模拟信号产生第一色奇数信号及第一色偶数信号；

依据该第二色模拟信号产生第二色奇数信号及第二色偶数信号；

依据模式参数输出该第一色数字信号及该第二色数字信号，其中，该模式参数为单信道模式(single channel mode)时执行下面的步骤a，该模式参数为双信道模式(dual channel mode)时执行下面的步骤m；

a自该第一色奇数信号与该第一色偶数信号间选择一个输出以作为该第一色数字信号，自该第二色奇数信号与该第二色偶数信号间选择一个输出以作为该第二色数字信号；以及

m同步输出该第一色奇数信号及该第二色偶数信号，同步输出该第一色偶数信号及该第二色奇数信号，其中，该第一色数字信号是由该第一色奇数信号及该第一色偶数信号所组成，该第二色数字信号是由该第二色奇数信号及该第二色偶数信号所组成。

4.如权利要求3的视频信号处理方法，其中第一色模拟信号与第二色模拟信号各为红色模拟信号、绿色模拟信号及蓝色模拟信号三者中不同的两个。

5.一种模拟前端装置，包括：

多个模拟/数字转换器，每该模拟数字转换单元包括：

第一转换器；

和第二转换器，其中该第一与第二转换器是接收模拟信号，并分别输出相对应的第一数字信号与第二数字信号；以及

复用器，用于接收该第一数字信号与该第二数字信号，并依据控制信号选择该第一与第二数字信号的输出；以及

控制模块，用于产生该控制信号。

6.如权利要求5的装置，其中该控制信号是用于交替地选择该第一与第二数字信号的输出。

7.如权利要求5的装置，其中这些模拟/数字转换器包括第一色模拟/数字转换器以及第二色模拟/数字转换器，通过该控制信号控制该第一色模拟/数字转换器的该第一色数字信号以及该第二色模拟/数字转换器的该第二色数字信号同步输出。

8.如权利要求5的装置，其中该控制模块包括delta sigma调变器。

9.如权利要求5的装置，其中该控制信号是用于随机数随机地选择该第一与第二数字信号的输出。

10.一种模拟前端装置，包括：

第一模拟/数字转换器；和

第二模拟/数字转换器；

其中，该第一及该第二模拟数字转换单元都包括：

第一转换器；以及

第二转换器，其中该第一与该第二转换器是用于接收模拟信号，并分别输出相对应的第一数字信号与第二数字信号，且该第一数字信号大于该第二数字信号；以及

复用器，用于接收该第一数字信号与该第二数字信号，并依据控制信号选择该第一与第二数字信号的输出；

其中，通过该控制信号可使该第模拟/数字转换器输出该第一数字信号，且该第二模拟/数字转换器输出该第二数字信号。

11.如权利要求10的装置，其中该模拟前端装置是用于液晶显示器控制芯片(LCD controller)。

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