CN1725846A - 序列自适应同步信号生成器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种根据预定输出定时标准和基于接收到的同步信号来生成同步信号的方法和装置。检测来自预定输入定时标准的已接收到的同步信号的定时偏差，并基于检测到的偏差来调整已生成同步信号的定时。

Description

序列自适应同步信号生成器

技术领域

本发明涉及同步信号的自适应生成。具体地说，本发明涉及在电视及多媒体显示应用的瞬时帧率转换器和图像改进电路中所使用的同步信号的生成。

背景技术

在现代电视机中，瞬时帧率转换已经成为重要的问题。特别地，为了减小区域闪烁效应，阴极射线管(CRT)电视机经常包括一种把视频信号从初始50Hz场频的PAL或SECAM视频信号或60Hz场频的NTSC视频信号转换到更高帧率的电路。将接收到的50Hz的视频信号转换到60Hz、75Hz和100Hz等的瞬时帧率。60Hz的输入视频信号可以向上转换到如同72Hz、80Hz和120Hz的频率。

瞬时帧率转换通常通过数字信号处理芯片组来执行，该芯片组还可以执行图像尺寸的缩放和接收到的隔行视频图像的去隔行。例如，标准的PAL视频信号可以被转换成75Hz帧率的1500*810像素的帧。

瞬时帧率转换需要生成反映与输入视频序列的位置不同的瞬时位置处的视频内容的中间图像。对于已接收到的具有50Hz场频的视频信号，诸如根据PAL标准的视频信号，在图1a、1b和1c中说明了在已接收到的视频图像和向上变频后的视频信号的图像之间的时间关系。

如图1a中所描述的，通过重复每个所接收到的场，可以执行从50Hz信号到100Hz隔行视频信号的转换。众所周知，本领域中还已知更多的复杂技术。图1b说明了转换成75Hz的逐行视频信号。在这种情况中，将随后的一对输入场转换成已转换的视频信号的三个帧。最后图1c描述了从隔行50Hz视频信号到逐行60Hz视频信号之间的转换。正如从这幅图中能看出的，输入视频信号的10个场的时间周期对应于已转换后的视频信号的12个场的时间周期。

除了生成已转换后的视频信号的图像内容之外，还不得不生成基于垂直和水平同步信号的新的视频时间以便控制在显示器上的已转换视频信号的显示。

图3中说明了生成用于已转换后的视频信号的同步信号的传统技术。通常，在初始视频信号和已转换后的视频信号之间的转换频率比对应于整数比。因此，可以在时间上使初始视频信号的特定同步信号和已转换后的视频信号相一致。传统的视频转换电路利用这种关系：通过各自的同步信号310、330所对应的初始视频信号来触发已转换后的视频信号311、331的特定同步信号的生成。

在图3所示的例子中，涉及从隔行50Hz信号到逐行75Hz信号的转换，初始视频信号的每一个第二垂直同步信号310、330与已转换后的视频信号的每一个第三垂直同步信号311和331一致。当接收到初始视频信号的对应的垂直同步信号310、330时，生成这些垂直同步信号311和331。基于由所触发的同步信号311、331所设置的时间光栅(time raster)，通过定时器的运行来生成中间同步信号312、313、332。

到目前为止，已经只描述了垂直同步信号的生成。以同样的方式，通过触发基于初始视频信号的各自水平同步的水平同步信号的生成，可以生成水平同步信号。定时器补充(supplements)与初始视频信号的同步信号的定时不一致的水平同步信号。可选择地，基于在已触发的垂直同步信号311、331的时间光栅内的定时器运行来唯一地生成水平同步信号是可能的。

图2概述了传统的向上转换电路的电路结构，该电路可以执行按照上述参考图3所述的同步信号的生成。如图示的电路，执行从50Hz到100Hz的向上转换。类似的视频转换电路已经在由飞利浦半导体可用的发明名称为“利用SAA4998(FALCONIC EM)的扫描转换”、申请号为AN10233中所描述。

如图2所示，通过视频输入电路210来对已接收到的视频信号201进行数字采集并将其存储在存储器220中。为了生成输出像素时钟205，要将其中的水平同步信号202提供给PLL级240。在分频电路250中将输出像素时钟205分成2个，以便获取采集像素时钟206。已转换后的视频输出级230通过访问存储器220来生成向上转换后的视频信号231的视频图像，并且还生成用于已转换后的视频信号的同步信号。可以通过基于输入的同步信号202来触发特定的已生成的同步信号，从而以前述的方式生成这些同步信号。还基于输出像素时钟信号205来生成中间同步信号。

传统的生成同步信号方法的缺点是：初始视频信号的同步信号的定时中的错误导致关于输出定时标准的在已生成的同步信号的定时中的不可控制并且经常是实质性的错误。图4a和4b说明了从各自的输入定时标准所接收到的同步信号偏差的两种可能的原因。图5描述了传统的同步信号生成器在接收到的同步信号的定时错误上的反应。

例如，图4a说明了在数字接收器中也可以发生的视频信号源的转换。在时间点T0，视频信号从第一源1A、1B、2A、...转换到第二源1B’、2A’、2B’、...。在作为最终结果的视频图像序列中，已生成的场1B比标准场短时间Δt1。在其它的情况中，也可能出现比标准场长的场。图4b说明了来自于标准用户级别视频磁带记录器(VCR)的视频信号在搜索重放模式下已知的定时错误。在不规则的间隔下，与标准场相比，场中的某些行缺失。在所示的例子中，场1B比标准场短一个时间间隔Δt2。另外，非标准视频信号可以由诸如视频游戏控制台的娱乐装置来生成。

例如，如图5中所示，当将这样的非标准视频序列提供到视频转换电路时，也可以生成充分偏离预置输出定时标准的连续同步信号。其中，输入视频信号的场1B比标准场短Δt3偏差的。说明了传统的转换电路从50Hz隔行到100Hz隔行视频信号的转换行为。将传统的同步信号生成技术应用到本例，通过采用将输入视频信号的垂直同步信号作为触发来生成每个第二垂直同步信号。

因此，在从输入场1B到下一个输入场2A的转换中，指示输入场2A的开头的垂直同步信号触发一个指示从已生成的场‘d’到‘e’的转换的垂直同步信号。如从图5中所示，因场‘d’生成的同步信号从预置的输出定时标准充分偏离Δt4的量。

基于通过由PLL电路从输入同步信号生成的像素时钟信号，如图2中所示，与标准定时相比，将向下一个生成的场‘e’提供具有更高频率的同步信号。因此，场‘e’将比标准场缩短Δt5的时间。当用于生成下一个场‘f'的同步信号的时候，电路将等待直到接收到出自输入同步信号的各个触发，因此场‘f’比标准场长周期Δt6。

虽然阴极射线管显示器经常伴随这样的偏离并显示至少一个失真的图像，根据设备规格，诸如LCD和等离子体平面显示器的现代数字显示器不接受从预定定时标准充分偏离的视频信号。在这种数字显示器中，屏幕转为空白直到已生成的视频信号恢复为标准定时为止。因此，由于传统的生成用于转换的视频信号的同步信号的技术在用户级的VCR上切换信号源或搜索视频场景期间产生空白屏幕，此时其在数字显示器上已不能令人满意地执行。

当执行从50Hz视频信号到60Hz逐行视频信号的转换时，所述的错误将很烦恼。由于对于诸如等离子体平面显示器和LCD显示器的数字显示器，已经确定60Hz的视频帧率为显示标准，因此这种转换类型变得更加重要。如图1c所示，在这种转换比率下，在输入视频信号和输出视频信号之间的垂直同步信号的重合之间的时间周期对应于10个输入场和12个输出场的长度。当在这样序列开始的时候发生输入同步信号的定时偏差时，其将经过相当长的时间直到触发下一个输出同步信号为止。因此，在长时间内在转换的视频信号中将出现定时错误。

已经通过独立的PLL电路生成输出像素时钟和输入像素时钟的方法，其中，用于输出像素时钟的PLL电路具有慢的反应速度，例如，前面提到的飞利浦的应用注释中所提到的。因此，生成一个更稳定的输出像素时钟。类似的方法是通过稳定的内部石英振荡器生成所述输出像素时钟。然而，这两个方法都不能阻止对于初始视频信号的定时错误做出反应的同步信号的出现，该同步信号从已转换的视频信号的输出定时标准无控制地充分地进行偏离。

另一个视频转换方法如EP-0 775 421 B所述，其中，根据一个稳定的参考同步信号来操作视频转换电路。该参考同步信号对应于已转换的视频信号的瞬时帧率。该视频转换电路评估参考同步信号和已接收到的视频信号的同步信号之间的相位差，从而确定向已插入图像的生成施加的初始图像插入率。

这种方法的缺点是，在实时情况下确定当前的相位需要相当复杂的处理过程。另外，这种方法还导致巨大的计算量和硬件支持。

发明内容

鉴于上述传统转换技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于接收到的同步信号来生成同步信号的改进方法。

该目的是通过用于同步信号生成器的权利要求1和用于生成同步信号的方法的权利要求24的特征来实现的。

依照本发明的一个方面，提供了同步信号生成器根据预定的输出定时标准并基于接收到的同步信号来生成同步信号。同步信号生成器包括：用于根据预定输入定时标准检测所述接收到的同步信号的定时偏差的检测装置，和用于基于由所述检测装置检测到的偏差来调整所述已生成的同步信号的定时的定时调整电路。特别地，本发明的同步信号生成器提供水平和垂直视频同步信号的生成。

依照本发明的另一方面，一种用于生成同步信号的方法根据预定的输出定时标准并基于接收到的同步信号来生成同步信号。根据该方法，从预定的输出定时标准来检测已接收到的同步信号的定时偏差，并且基于所述检测步骤中所检测到的偏差来调整所述已生成的同步信号的定时。特别地，本发明的同步信号生成方法提供水平和垂直视频同步信号的生成。

本发明的特殊方法是检测已接收到的同步信号的偏差。基于检测结果，调整生成的同步信号的定时，使其相对于输出定时标准只是做微小的改变，从而反映检测到的定时误差。用这种方式，已生成的同步信号总是基本上与输出定时标准相一致，并且可以可靠地控制来自输出定时标准的已生成的同步信号的偏差。因此所述已生成的同步信号可靠地驱动数字显示设备，仅仅允许输入视频信号相对于指定标准做微小变化。这种显示应用包括LCD和等离子平面显示器。本发明的同步信号生成方案方便地应用在执行从50Hz隔行到60Hz逐行视频信号的瞬时帧率转换的视频转换电路中。

依照优选实施例，通过计数第一像素时钟信号来执行来自预定输入定时已接收到的同步信号偏差的检测，以便在像素时钟计数单元内测量已接收到的同步信号间的时间周期。通过利用像素时钟的计数值，得到位于已接收到的同步信号和所述输入定时标准之间的有效数量的偏差检测。

更可取地，为后续输入图像的预定数目的周期而计数像素数目。特别的，像素可以被计为1，2或10个后续输入的场。

依照另一个实施例，为了使根据输入定时标准的后续输入图像数目的周期对应于根据输出定时标准的后续输出图像整数数目的周期，预置将要计数的后续输入图像的数目后续输入。因此，预定输入图像和相应的输出图像的图像序列，其中，一致的垂直同步信号确定每个序列的开始。这就允许了一种特别有效的对已生成的同步信号定时调整的判定。

还依照实施例，调整当前输出图像的已生成同步信号的定时。与此一致地，即时地将已接收到的同步信号中的偏差引入到已生成的同步信号中。

依照优选实施例，对于输出图像序列调整已生成的同步信号的定时，其中，为了使根据输出定时标准的序列周期对应于后续输入图像的预置数目周期，预置序列图像的数目后续输入。因此，本发明的同步信号生成方案基于图像序列而实现，该图像序列包含一个位于接收到的和已生成的同步信号的两个相一致的垂直同步信号之间的时间间隔。用这种方式，将简化检测偏差和执行各自调整的操作。

依照另一个优选实施例，调整输出图像序列最后图像的已生成水平同步信号的数目以对应于不同于输入定时标准的已计数像素的数目。因此，当前的输出同步信号的序列保持标准定时，并扫描到输出序列的最后的帧上。

依照另一个优选实施例，通过在所有输出图像序列的图像中调整已生成的水平同步信号的数目而在输出图像序列中分配检测到的偏差。因此，为了只造成已生成的同步信号和输出定时标准之间的微小的变化，分配一个偏差。特别地，很容易地将该已生成的同步信号维持在数字显示设备的定时规格内，以便当显示转换后的视频信号时获得改进的视觉体验。

更可取地，除通过调整所有图像序列的已生成的水平同步信号的数目来分配偏差之外，还通过调整位于所有输出图像序列行的已连续生成的水平同步信号之间的时间间隔来分配剩余的偏差。因此，可以以更巧妙的方式分配已检测到的偏差，从而避免了数字显示设备对已生成信号的抑制。

更可取地，将用于输入图像的预置数目的已检测到的偏差完全引入到当前或之后的输出图像序列中。因此，相对于预定输出定时标准的输出同步信号的微小偏差仅在至多一个序列的有限时间间隔中出现。随着下一个序列的开始，还解决了所有的偏差，从而恢复到标准同步信号的生成。

另一个优选实施例，连同调整输出同步信号的定时，生成关于输出图像序列的指示当前图像位置的序列位置信号。这样的序列位置信号有效地控制转换过程。特别地，可以有效地控制一个利用在当前已生成图像和一个或多个已接收图像之间的预置的插入比率的转换过程。

更可取地，通过根据第二像素时钟信号的定时调整的执行过程来确定已生成的同步信号的瞬时位置。此外，基于独立的像素时钟来可靠地确定已生成的同步信号的定时。

依照另一个优选实施例，判定每个场或帧中行的数目，以控制同步信号的生成。

更可取的，判定每行中像素的数目，以控制同步信号的生成。

依照另一个优选实施例，本发明的同步信号生成方案从下面三种预定的操作中选择一个调整操作：(1)通过调整它行数，将检测到的偏差引入输出图像序列的最后的图像中。将剩余像素加到最后一行。(2)通过调整所有图像序列中的行的数目和将剩余的像素加到最后图像的最后一行，在输出图像的所有图像序列中分配检测到的偏差。(3)通过调整所有所述图像的行数在所有输出图像序列的图像中分配检测到的偏差，并且在所有图像中的所有行中分配剩余数量的像素。将剩余的像素加到最后图像中的最后一行。因此，可以选择最适合于检测到的偏差的调整操作。

更可取的，基于偏差的大小和方向来选择调整操作。这两个值提供了简单有效的用于执行选择调整操作的可实现的标准。

依照本发明进一步的优选实施例，选择调整操作以便使位于已生成同步信号的定时和输出定时标准的定时之间的偏差不超过预定的偏差范围。因此，由调整操作得到的已生成的同步信号的个体偏差可以维持在预定的间隔内，从而保证了已生成的信号与预置的设备标准相一致，例如LCD显示器。

依照另一个优选实施例，为了选择调整操作，估算接收到的同步信号的类型和瞬时位置。因此，可以检测出信号错误的类型，例如能够在信号源转换和在搜索模式下的VCR之间进行辨别。因此能够选择调整操作。

更可取的，用于使视频信号进行瞬时帧率转换视频转换电路包含一个根据本发明的同步信号生成器。

进一步的实施例是从属权利要求的主题。

本发明的上述以及其他的主题和特征将在以下结合附图的描述中变得更加明显。

附图说明

图1a说明了从50Hz隔行视频信号到100Hz隔行视频信号的视频转换方案；

图1b说明了从50Hz隔行视频信号到75Hz逐行视频信号的视频转换方案；

图1c说明了从50Hz隔行视频信号到60Hz逐行视频信号的视频转换方案；

图2是传统的视频转换电路的示意性的表示；

图3略述了传统的同步信号生成方案，其中，从接收到的50Hz隔行视频信号的同步信号中生成75Hz逐行视频信号的同步信号；

图4a说明了由于信号源转换导致的视频信号定时错误；

图4b说明了在重放搜索模式下用户级VCR通常生成的视频信号的定时偏差；

图5略述了配有非标准定时的视频信号的传统视频转换技术的行为；

图6是根据本发明的同步信号生成器的示意性表示；

图7描述了同步信号生成器的典型结构，其中，根据本发明的像素计数器检测偏差；

图8是使用了本发明的同步信号生成方案的视频转换电路的示意性表示；

图9说明了本发明示例的同步信号生成方案，其中，接收到的视频序列短于标准视频序列；

图10说明了本发明示例的同步信号生成方案，其中，接收到的视频序列长于标准视频序列；

图11说明了本发明的另一个同步信号生成方案，其中，将接收到视频图像序列中的偏差引入到同时生成的同步信号序列中；

图12说明了根据本发明的生成同步信号的方法；

图13说明了根据本发明的检测在输入同步信号中的偏差的示意性实现；以及

图14描述了根据本发明的调整已生成的同步信号的定时的示意性实现。

具体实施方式

本发明涉及基于接收到的同步信号的同步信号的生成，其中，在接收到的同步信号中检测关于输入定时标准的偏差。通过调整已生成的同步信号的定时将检测到的偏差引入到已生成的同步信号的定时中，以使输出定时标准仅做微小的变化。

在图6中说明了用于执行所述同步信号生成方案的同步信号生成器。偏差检测器610接收同步信号601，并且比较已接收到的同步信号的定时和输入定时标准。该输入定时标准由定时参考装置630提供。例如，该定时参考装置可以保持指示用于输入定时标准的标准时间周期特征的列表。当发生位于输入同步信号601和所述输入定时标准间的偏差时，偏差检测器610检测偏差并发射偏差信号到定时调整电路620。根据输出定时标准，定时调整电路620调整已生成的同步信号602的定时。根据调整后的定时，信号生成器级640生成同步信号602。类似于输入定时标准，定时参考装置630提供所述输出定时标准。

由于偏差检测器610的规定，本发明识别出接收到的同步信号是否与输入定时标准相一致。相反，在前的技术方案没有比较输入同步信号和标准定时，因此允许同步信号的生成充分的偏离了输出定时标准。

根据本发明，调整已生成的同步信号的定时使其以确定的方式偏离于输出定时标准，从而可靠地控制偏差。因此，已生成的同步信号总是在实质上与输出定时标准相一致，并且维持连续的帧扫描。因此已生成的同步信号可以可靠地驱动数字显示设备，仅允许输入视频信号相对于规定的标准有微小的改变。

本发明的同步信号生成器有效地应用于生成经历瞬时帧率转换的视频信号的同步信号。特别地，在要求从50Hz隔行视频信号到60Hz逐行视频信号的向上转换的应用中，本发明生成改善定时质量的同步信号。

本发明也可方便地在具体应用中使用，其中，通过接收从视频信号源发出的可能失真的同步信号和以同样的瞬时帧率生成新的同步信号，来恢复视频信号的同步信号。

本发明的同步信号生成器可以接收依照PAL，SECAM或NTSC视频标准的任一种同步信号。

已生成的同步信号还涉及高清晰电视标准，例如HDTV。相对于已生成的同步信号的图像比率包括60Hz逐行视频信号，75Hz逐行，100Hz隔行和120Hz隔行视频信号。

接下来，将视频信号的场和帧都表示为视频图像。

参见图7，更加详细地描述了本发明的同步信号生成器的典型结构。将接收到的同步信号提供给偏差检测器710，其通过计数第一像素时钟750的时钟信号来检测位于已接收到的同步信号的定时和输入定时标准之间的偏差。

可以通过石英振荡器来实现该像素时钟的生成750。当接收到特定的同步信号之后，将复位合重新启动偏差检测器710中的计数器715。当计数器715复位后，将估算计数值。因此，以像素时钟计数单元测量位于特定同步信号之间的时间周期。对应于已测量的时间周期的像素时钟计数值与对应于由输入定时标准确定的时间周期的期望值进行比较。

在具体的应用中，计数器715在一个周期内计数像素时钟信号，该周期对应于接收到的同步信号所涉及的后续输入图像的预定的数目。既然这样，计数器的复位条件包括：指示新的视频图像的同步信号，从而使计数器对后续输入图像的整数像素时钟信号进行计数。

偏差检测器710向定时调整电路720提供偏差信号711。该偏差信号包括偏差的方向，其指示是否计数了对于比根据输入定时标准期望的计数值更少或过剩的像素。该偏差信号还包括在期望的像素计数值和测量的像素计数值之间的差值。

根据该偏差信号，定时调整电路720调整已生成同步信号的定时。为此目的，定时调整电路将同步信号的瞬时位置用信号通知同步信号生成器740，该同步信号生成器随后生成各自的同步信号的实际信号波形。

定时调整电路720基于来自第二像素时钟760的时钟参考而运行，该时钟参考最好涉及视频转换电路的输出图像的像素时钟。由石英振荡器生成该第二像素时钟。例如，可以从瞬时帧率转换器的显示驱动级得到该第二像素时钟。

图9、图10和图11说明了本发明的定时调整过程的例子，执行该过程的同步信号生成器在图6或图7的任一个中示出。在这些特别的例子中，选择从50Hz隔行视频信号到75Hz逐行视频信号的瞬时帧率转换。然而，所述的操作模式也适用于任何其他的瞬时帧率转换比。

一般地，必须注意到，尽管在下文中已接收到的和已生成的同步信号按照图像、场、帧、行和像素的术语来描述，本发明的定时调整仅涉及调整同步信号的数目和瞬时位置。使用图像、场、帧、行、像素等术语是为了促进对于调整操作的理解，并且总是应当参考对应的同步信号来理解。定时调整不需要考虑在转换过程中生成的视频图像的内容，其中，可以使用本发明的同步信号生成方案。特别地，可以允许包括由非标准输入视频图像导致的错误在内的视频图像内容的生成。

所有图示的例子在实质上基于输入图像的序列来检测已接收到的同步信号的定时偏差，并基于输出图像的序列来执行已生成的同步信号的定时调整。连续输入或输出图像数目的序列分别定义为以连续输入图像数目和连续输出图像数目对应于相等时间周期的方式。图像的数目为整数。输入图像对应于初始视频信号图像并且输出图像对应于转换后的视频信号图像。类似于图像序列的定义，已接收到的同步信号的序列和已生成的同步信号的序列对应于相等的时间周期。特别地，指示序列开始的垂直同步信号可以使已接收到的同步信号序列和已生成的同步信号序列一致。

从上面的描述可见，通过转换比预定序列的长度。当从50Hz隔行信号到60Hz逐行信号转换而生成同步信号时，一个输入序列对应于10个随后的场以及一个输出序列包含12个帧。在从50Hz隔行到75Hz逐行转换的情况下，已接收到的同步信号序列对应于2个场，同时生成对应3个输出帧的同步信号。有经验的人员可以很容易地确定对应其他转换比的序列数目。

根据图9所示的定时调整处理，测量和计算对应于输入图像序列的时间周期t0。在图示的例子中，该时间周期对应于2个输入场和3个输出帧。对每个连续的序列，计数输入像素时钟并检测来自于期望计数值的偏差。

如图9所示，根据输入定时标准，在时间间隔T1-T2内接收到的输入序列偏离了期望的时间周期t0一个Δt10的时间偏差。因此，输入图像序列T1-T2的第一个场比由输入定时标准所定义的场短。

执行已生成的同步信号定时的调整，以使当前已生成序列的已生成的同步信号准确地符合于输出定时标准而结束，该当前已生成序列作为输入序列已检测到的偏差而在同一时间T1开始。在其定时里调整位于时间间隔T3和T4之间的下一个已生成同步信号的序列，以便将检测到的时间偏差Δt10引入到该已生成的同步信号的序列中。因此，在时间间隔T3-T4内的已生成同步信号的序列与已检测到偏差的输入图像序列具有同样的长度t0-Δt10。因此，在时间点T4，输入图像序列和输出图像序列的开始再次一致。

对于在时间间隔T3-T4内已生成的同步信号的调整，可以执行不同的调整操作选项。根据第一调整选项，将检测到的偏差Δt10仅应用到将要调整的输出图像序列的最后图像中。通过减少输出图像序列的最后图像的行数来执行调整操作。这意味着减少了最后图像水平同步信号的数目。加起来不到完整行的剩余像素，形成输出序列的最后图像的最后一行。

根据第二执行调整选项，将检测到的偏差Δt10均匀地分配到输出序列的已生成同步信号中。该调整包括减少在所有图像序列中的行数。另外，还可以减少每行的像素数，以便缩短位于两个连续的水平同步信号之间的时间间隔。根据上述的调整操作选项，如根据上述第一种选项，来自于输出定时标准的已生成同步信号各自偏差将更低。因此，第二选项更适合于要求输出同步信号尽可能小地从预定定时标准规格偏离的应用。该应用包括用于如LCD屏和等离子平面显示器的数字显示中的信号生成。

图10所描述的定时调整操作的例子不同于参考图9所描述的调整处理，因为该例中接收到的同步信号序列要求比由输入定时标准定义的时间周期更长。

如图10所示，在时间间隔T1-T3内输入图像序列要求时间t0+Δt20来代替期望时间t0。将检测到的偏差Δt20引入到已生成的同步信号T2-T4的序列中，该序列作为从输入定时标准偏离的已接收到的信号序列来接替在同一时间T1开始的已生成的同步信号T1-T2的序列。

如图9所描述的操作相类似的方式，检测到的偏差Δt20或根据第一调整选项加入到输出图像序列的最后一帧中，或根据第二调整选项均匀地分配到输出图像序列的帧中。结果，在时间T4，当垂直同步信号开始时，另一个已接收到序列的和已生成的同步信号序列再次一致。

根据第一调整选项，将对应于输出图像序列行的附加水平同步信号添加到最后一帧。可以添加任何剩余像素以形成最后一行。根据第二调整选项，通过向输出图像序列的每个帧添加相同数目的行来分配偏差。另外，可以增加每行的像素数目，以使位于两个连续水平同步信号之间的时间间隔更长。

当仅检测到很小的偏差时，可以将该偏差引入到涉及输出图像序列最后图像的已生成同步信号中。然而，当检测到较大的偏差时，将该偏差方便地分配到多个图像上，以便使由输出定时标准已生成同步信号的个别偏差是小的。

如图11所示，还可能的检测未被完全接收的输入图像序列中的定时偏差，例如，通过检测每个接收到垂直同步信号之后的偏差。据此，在没有等到已接收序列完成的情况下，调整在同一时间T1开始的已生成同步信号序列的定时是可能的。

根据图解示例，通过估算输入序列各自的场周期来检测发生在已接收序列T1-T2的第一图像中的偏差Δt30。参照图11中的典型选项1和2，将该检测的偏差应用到输入图像之后的输出图像序列的一个图像上，该输入图像是用作检测偏差的。根据图11中所示的第三选项，在剩余的输出图像中分配该检测的偏差。如上述实现方式描述的，通过增加或减少行(也就是水平同步信号)或通过调整每行的像素数来执行定时调整。

在图8中说明了根据本发明的用于执行同步信号生成的瞬时帧率转换器的结构。该瞬时帧率转换器可以执行如上所述的任何定时调整操作。

瞬时帧率转换器800给缓冲器870提供存储输入图像数据以及读取将被作为已转换视频信号的图像数据。存储控制器880接收已接收到的视频信号的水平和垂直同步信号801及输入像素时钟，然后通过存储控制器880控制已接收图像数据的获取。该同步信号以及该输入像素时钟还提供给时钟计数器815，计数对应于特定输入图像数目的像素时钟信号。时钟计数器815计数每个输入图像序列的像素。指示下一序列开始的已接收同步信号引起对计数值的估算及计数器的复位。

根据输入定时标准将与预期的计数值进行比较的计数值提供给算术逻辑单元ALU810。根据检测到的偏差，AUL810确定对输出图像序列的已生成同步信号的调整。为此目的，ALU810计算将要生成水平和垂直同步信号802的瞬时位置，并向同步信号生成电路840提供各自的信号。该电路生成同步信号802的实际波形并将已生成同步信号和输出像素时钟一起输出。为了控制转换后的视频信号的生成还将已生成的同步信号802和输出像素时钟提供给读取存储控制器890。

为了控制转换过程，ALU还提供‘序列开始’信号和当前序列位置。该序列位置指示在输出图像序列之内的当前图像。生成序列位置信号的有效方法是在每次该已生成的同步信号指示新图像时，增加序列位置计数器，经常同时生成垂直和水平同步信号。该序列位置的归零复位指示输出图像新序列的开始。该转换过程利用序列位置以便确定位于输出视频图像和一个或多个输入视频图像之间的图像插入比率。如此，达到对转换过程的有效控制。

为了控制水平和垂直同步信号802的生成，在ALU810内部确定每个图像的行数和输出序列每行上的像素数目。

除了像素时钟计数值之外，还可能向ALU810提供已接收的水平和垂直同步信号。基于这些信号该ALU确定偏差类型。通过确定水平同步信号和/或垂直同步信号是否具有与输入定时标准一致的周期，可以辨别由VCR在搜索模式下导致的定时错误和由信号源转换导致的错误。因此，选择一个对已生成的同步信号合适的调整过程。

图12中描述了一种根据预定的输出定时标准并且基于接收到的同步信号来生成同步信号的方法。在第一步骤s100中，检测位于已接收到的同步信号和输入定时标准之间的偏差。在第二步骤s200中，根据检测到的偏差来调整已生成的同步信号的定时。

因此，本发明所述的同步信号生成方法提供反映已生成同步信号偏差的已生成同步信号。然而，在已接收到的同步信号的偏差并不导致输出同步信号的生成中的真正错误。相反，实质上所述的方法依照输出定时标准而生成同步信号，其中，能可靠地控制已生成同步信号的定时。如此方式，该已生成的同步信号在要求稳定信号输入的应用中提供改进的显示控制，例如包含LCD屏和等离子体平面屏幕的数字显示器。

现在参考图13来更加详细地描述检测步骤s100的典型实现方式。根据该实现方式，在第一子步骤s110中计数输入像素时钟的时钟信号。在下一步的子步骤s120中，当接收到特定的同步信号时复位计数值。

如此方式，计数位于两个特定同步信号之间的时间周期之间的像素时钟信号。例如，通过计数位于两个连续垂直同步信号之间的像素时钟信号，获得对应于已接收到的场或帧的时间间隔的像素时钟计数。根据上述操作模式，计数已接收到的垂直同步信号序列的时间间隔。根据位于已接收到的同步信号与已生成的同步信号之间的转换比率预定图像数目。

在下一步的子步骤s130中，根据输入定时标准比较用于特定同步信号间的时间间隔的计数值和预期计数值。如此方式，在像素时钟计数值单元中确定已接收到的同步信号和输入定时标准之间的偏差。因而在有效的操作中可以确定偏差的数量。

在上述操作模式(参看图9、10、11)中，根据输入定时标准比较对已接收到的同步信号序列计数后的像素数目和预期的像素时钟计数。预期计数值与实际计数值之间的差值确定偏差值，利用该偏差值来控制已生成的同步信号的定时调整。

偏差检测步骤s100所描述的实现方式可以在任何种类的可编程逻辑电路中有效地实现，例如可编程数字信号处理器或场可编程门阵列(FPGA)。

参考图14描述了调整已生成同步信号定时的步骤s200的典型实现方式。在第一子步骤s210中，接收到表示检测到偏差的值。根据该接收到的偏差值，在子步骤s220中，选择用于执行定时调整的调整方法。

至少考虑到偏差的大小来有效地执行调整方法的选择。另外，可以使用检测到的偏差方向作为选择的基准。如此来选择合适的定时调整方法：已生成的同步信号定时和输出定时标准之间的偏差不超出预定的偏差范围。因此，生成已改进定时质量的同步信号，该信号方便的应用于驱动要求非常稳定的输入信号的显示应用，例如LCD和等离子平面显示器。

换句话说，可以通过检测偏差的类型来执行调整方法的选择。根据该选择，估算每个接收到的水平和垂直同步信号的瞬时位置。例如，基于该估算值可以辨别输入视频信号中的错误是由信号源转换引起还是由用户级的VCR在搜索模式中引起。特别地，可以确定输入图像是否从输入定时标准偏离，以至整数数目的行缺失还是被添加到各自的场中。还能够确定特定的行是否具有较大或较小的像素数。根据该辨别，选择合适的调整方法。

为了尽量无可非议地在已生成的同步信号中再现定时偏差，当描述单独的调整方法时将讨论选择调整方法需要考虑的事项。在以下描述的调整方法中至少一种对于选择应当可用。更可取地，可以在所描述的任意调整方法之间进行选择。

根据步骤s230a所说明的第一调整方法，将检测到的偏差引入到已生成同步信号序列的最后的图像上。对应于偏差值，增加或减少表示最后图像的行的水平同步信号的数目。将过剩的像素数作为最后(较短的)一行进行添加。

如果偏差没有超出特定值则选择该调整方法，从而通过不止一个预定的偏差范围在没有偏离输出定时标准的情况下，可以将用于已接收图像序列的已检测到的偏差引入到已生成水平信号序列的最后图像上。如果已接收到的同步信号的偏差将导致偏差大于用于已生成同步信号的预定偏差范围，就选择另一种调整方法。

根据步骤s230b所说明的第二调整方法，在所有输出同步信号序列的图像中分配检测到的偏差。调整所有输出序列图像的行数来分配偏差，从而使所有的场/帧具有相同的行数。剩余的像素形成最后场的最后一行。该行可以比标准行更短。

根据该方法，可以在已生成同步信号序列的多个图像中分配更大的偏差。此外，来自输出定时标准的已生成同步信号的偏差可被保持在预置偏差的范围内。该调整方法特别有利于处理在接收到的同步信号中的错误，该已接收到的同步信号在输入场中丢失整数德行，例如由VCR在搜索模式中所引起的。根据在接收到的同步信号序列中所缺失的行数，来调整已生成同步信号中行数，以致来自输出定时标准的已生成同步信号的不采用的偏差最少。

如果检测到的偏差具有如此的大小，根据第二调整方法的定时调整将导致个别已生成同步信号的偏差超出预定的偏差范围，则选择第三调整方法。

根据步骤s230c所说明的该调整方法，在所有已生成同步信号序列的图像中分配检测到的偏差。对应于输出序列的所有图像中的行，通过调整已生成水平同步信号的数目来分配检测到的偏差，另外，为了分配剩余像素而调整每一行的像素数目。可能不会在所有输出序列的行中均匀地分配剩余像素而构成最后场的最后行。

根据该方法，可以在输出场/帧中分配更大的偏差而不会使已生成的同步信号相对于输出定时标准偏离出预定的偏差范围。该偏差范围可以包括用于确定每一场/帧的行数的间隔以及用于确定每行像素数目的间隔。因此，即使在已生成同步信号中分配大的量值的偏差，同时也会遵守预定的偏差界限。

所描述的定时调整步骤s200的实现方式可以在任何种类的可编程逻辑电路中有效地实现，例如可编程数字信号处理器或场可编程门阵列(FPGA)。

总之，本发明提供一种用于根据预定输出定时标准和基于接收到的同步信号来生成同步信号的同步信号生成方案。检测来自预定输入定时标准的已接收到的同步信号的定时偏差，并基于检测到的偏差来调整已生成的同步信号的定时。

因此，将接收到的同步信号定时中的偏差引入到已生成同步信号中，于是已生成的同步信号在实质上总是与输出定时标准一致，并且可以可靠地控制来自于输出定时标准的已生成同步信号的偏差。因此已生成的同步信号可靠地驱动数字显示装置并仅允许来自特定标准的输入视频信号的发生微小的变化。这样的显示应用包括LCD和等离子体平面显示器。避免了在已生成的同步信号定时中的实质错误的发生，而它是现有技术的同步信号生成方案中的缺点。

Claims (44)

1、一种基于接收到的同步信号(601)和根据预定的输出定时标准来生成同步信号(602)的同步信号生成器，其中，所述接收到的同步信号(601)以及所述已生成的同步信号(602)包含水平和垂直视频同步信号，所述同步信号生成器包括：

检测装置(610，710)，用于根据预定输入定时标准检测所述已接收到的同步信号(601)的定时偏差；以及

定时调整电路(620，720)，用于基于由所述检测装置(610，710)所检测的所述偏差来调整所述已生成的同步信号(602)的定时。

2、根据权利要求1所述的同步信号生成器，其中，所述检测装置(710，810)包括：计数器(715，815)，用于计数第一像素时钟信号以便测量以像素时钟计数值为单位的在已接收到的同步信号(601，801)之间的时间周期。

3、根据权利要求2所述的同步信号生成器，其中，所述计数器(715，815)在后续输入图像的预定数目的周期内对后续输入像素的数目进行计数。

4、根据权利要求3所述的同步信号生成器，其中，所述周期对应于一个或两个后续输入场。

5、根据权利要求3所述的同步信号生成器，其中，所述周期对应于十个后续输入场。

6、根据权利要求3所述的同步信号生成器，其中，预置所述后续输入图像的数目，以便使根据所述输入定时标准的后续输入图像的所述数目的周期(t0)对应于根据所述输出定时标准的后续输出图像的整数数目的周期(t0)。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)调整当前输出图像的已生成同步信号(602，802)的定时。

8、根据权利要求6所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)调整输出图像序列的已生成同步信号(602，802)的定时，其中，预置所述序列的图像数目，以便使根据所述输出定时标准的所述序列的周期(t0)对应于后续输入图像的所述预置数目的所述周期(t0)。

9、根据权利要求8所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)响应于高于由所述输入定时标准所指定的像素数的已计数的像素数，来增加所述输出图像序列的最后图像的已生成的水平同步信号的数目。

10、根据权利要求8所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)响应于低于由所述输入定时标准所指定的像素数的已计数的像素数，来减少所述输出图像序列的最后图像的已生成的水平同步信号的数目。

11、根据权利要求8所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)通过调整在所述输出图像序列的所有图像中的已生成的水平同步信号的数目，来在已计数的像素数目中分配偏差。

12、根据权利要求11所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)还对所述输出图像序列的所有行调整在连续生成的水平同步信号之间的时间间隔。

13、根据权利要求8至12中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)将在所述输入图像的预置数目内所检测的偏差(Δt10，Δt20，Δt30)完全引入到当前或随后的输出图像序列中。

14、根据权利要求8至13中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)还生成用于指示关于输出图像序列的当前图像位置的序列位置信号。

15、根据权利要求1至14中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(720，810)根据第二像素时钟信号来确定所述已生成同步信号(602，802)的瞬时位置。

16、根据权利要求1至15中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)确定每一场或帧的行数从而控制同步信号的生成。

17、根据权利要求1至16中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)确定每行的像素数从而控制同步信号的生成。

18、根据权利要求8至17中任一项所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)从以下预定操作中选择一个调整操作：

(i)通过调整其行数来将检测到的偏差引入到输出图像序列的最后图像中，将剩余像素添加到最后一行，

(ii)通过调整所有所述图像的行的数目来在输出图像序列的所有图像之中分配检测到的偏差，将剩余的像素添加到最后图像的最后一行，或

(iii)通过调整所有所述图像的行数来在输出图像序列的所有图像中分配检测到的偏差和在所有所述图像的所有行之中分配剩余数量的像素，将剩余的像素添加到最后图像的最后一行。

19、根据权利要求18所述的同步信号生成器，其中，基于偏差的大小和/或方向来选择所述调整操作。

20、根据权利要求19所述的同步信号生成器，其中，选择所述调整操作从而使在所述已生成同步信号的定时和所述输出定时标准之间的偏差不会超出预定的偏差范围。

21、根据权利要求18所述的同步信号生成器，其中，所述定时调整电路(620，720，810)评估已接收到的同步信号的类型和时间，以便选择所述调整操作。

22、一种用于对视频信号进行瞬时帧率转换的视频转换电路，包括根据权利要求1至21中任一项所述的同步信号生成器。

23、一种根据预定的输出定时标准并基于接收到的同步信号来生成同步信号的方法，其中所述已接收到的同步信号以及所述已生成的同步信号包含水平和垂直视频同步信号，该方法包括以下步骤：

根据预定的输入定时标准来检测(s100)所述已接收到的同步信号的定时偏差，以及

基于由所述检测步骤(s100)所检测到的所述偏差来调整(s200)所述已生成的同步信号的定时。

24、根据权利要求23所述的方法，其中，所述检测步骤(s100)包括：为了测量以像素时钟计数值为单位且在已接收到的同步信号之间的时间周期而对第一像素时钟信号进行计数(s110)的步骤。

25、根据权利要求24所述的方法，其中，所述检测步骤(s100)还包括：在接收特定同步信号时将所述第一像素时钟信号的计数值进行复位(s120)的步骤。

26、根据权利要求25所述的方法，其中，在预定数目的后续输入图像的周期内计数所述像素数目。

27、根据权利要求26所述的方法，其中，所述周期对应于一个或两个后续输入场。

28、根据权利要求26所述的方法，其中，所述周期对应于十个后续输入场。

29、根据权利要求26所述的方法，其中，预置所述后续输入的图像数，从而使根据所述输入定时标准的所述后续输入图像的预定数目的周期(t0)对应于根据所述输出定时标准的后续输出图像的整数数目的周期(t0)。

30、根据权利要求23至29中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤调整当前输出图像的已生成同步信号(602，802)的定时。

31、根据权利要求29所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤调整输出图像序列的已生成同步信号的定时，其中，预置所述序列的图像数目，从而使根据所述输出定时标准的所述序列的周期(t0)对应于后续输入图像的所述预置数目的所述周期(t0)。

32、根据权利要求31所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤响应于不同于所述输入定时标准的已计数的像素数，来调整(s230a)所述输出图像序列的最后图像的已生成水平同步信号的数目。

33、根据权利要求31所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤通过在所述输出图像序列的所有图像中调整已生成的水平同步信号的数目来在已计数的像素数目中分配(s230b)偏差。

34、根据权利要求33所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤还对所述输出图像序列的所有行调整在连续生成的水平同步信号之间的时间间隔。

35、根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤将对所述输入图像的预置数目所检测的偏差(Δt10，Δt20，Δt30)完全引入到当前或随后的输出图像序列中。

36、根据权利要求31至35中任一项所述的方法，还包括：生成用于指示关于输出图像序列的当前图像位置的序列位置信号的步骤。

37、根据权利要求23至36中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤根据第二像素时钟信号来确定所述输出同步信号的瞬时位置。

38、根据权利要求23至37中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤确定每一场或帧的行数以便控制同步信号的生成。

39、根据权利要求23至38中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤确定每行的像素数以便控制同步信号的生成。

40、根据权利要求31至39中任一项所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤包括从以下预定的操作中选择(s220)一个调整操作的步骤：

(i)通过调整其行数，将检测到的偏差引入(s230a)到输出图像序列的最后图像中，将剩余像素添加到最后一行，

(ii)通过调整所有所述图像的行的数目来在输出图像序列的所有图像中分配(s230b)检测到的偏差，将剩余的像素添加到最后图像的最后的行中，或

(iii)通过调整所有所述图像的行数来在输出图像序列的所有图像中分配(s230c)检测到的偏差和在所有所述图像的所有行中分配剩余数量的像素，将剩余的像素添加到最后图像的最后一行。

41、根据权利要求40所述的方法，其中，基于偏差的大小和/或方向来选择所述调整操作。

42、根据权利要求41所述的方法，其中，选择所述调整操作以便使在所述已生成同步信号的定时和所述输出定时标准之间的偏差不超出预定的偏差范围。

43、根据权利要求40所述的方法，其中，所述调整(s200)定时的步骤还包括评估已接收到的同步信号的类型和时间以便选择调整操作的步骤。

44、一种用于对视频信号进行瞬时帧率转换的方法，包含根据权利要求23至43中任一项所述的用于生成同步信号的方法。

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