CN1825971A - 跟踪包括在视频信号中的副载波的数字处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种数字处理系统及用于跟踪包括在视频信号中的副载波的方法，其中相位比较器基于预定的假定相位跟踪色同步信号的相位，基于由相位比较器根据跟踪的相位而更新的补偿相位来执行Y/C分离和解调，并且基于由频率补偿器通过检查在更新的补偿相位中的短期和长期变量而确定的补偿频率来执行Y/C分离和解调。

Description

跟踪包括在视频信号中的副载波的数字处理系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2004年12月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2004-0108823号的优先权，其公开在此引入作为参考。

技术领域

本发明公开涉及视频信号处理系统及方法，更特别地，涉及用于跟踪副载波或色同步信号(color burst signal)的系统和方法。

背景技术

诸如电视机或个人计算机监视器之类的显示系统包括用于处理输入到其中的视频信号的设备。图1为常规的视频信号处理系统100的框图，所述视频信号处理系统100包括模数转换器110、色同步分离器(burst separator)120、相位比较和频率补偿单元130、以及Y/C分离和解调单元140。

模数转换器110将输入的模拟视频信号转换为数字信号并将该数字信号输出至色同步分离器120。输入的模拟视频信号可以为CVBS(复合视频消隐同步)信号。如图2所示，该CVBS信号200包括前沿信号210、水平同步电平信号220、后沿信号230、以及有效视频信号240。

色同步分离器120从转换的数字信号中提取后沿信号中的色同步信号(colorburst signal)。相位比较和频率补偿单元130跟踪由色同步分离器120从彩色同步信号中提取出的色同步信号。Y/C分离和解调单元140使用由相位比较和补偿单元130跟踪的色同步信号的频率或相位，从转换的数字信号中提取亮度信号Y和色度信号C，插入所述亮度信号和色度信号，并生成适合显示器(例如液晶显示器(LCD))的彩色信号。特别地，Y/C分离和解调单元140以RGB彩色信号的形式生成彩色信号，或根据显示器使用的具体标准生成亮度信号Y和色度信号Cb和Cr。相应于该彩色信号的图像被显示在显示器上供用户观看。在美国专利第5,335,171号中详细说明了该常规的视频信号处理系统100。

相位比较和频率补偿单元130使用锁相环(PLL)或环路滤波器来跟踪色同步信号。色同步信号包括用于根据调制方案提取色度信号的信息。包括在CVBS信号中的色同步信号的相位可以状表全国电视系统委员会制式/逐行倒相制(NTSC/PAL)系统中的色度信息，而色同步信号的频率FSC中的变量可以代表SECAM(顺序与存储彩色电视)系统中的色度信息。因此，当由相位比较和频率补偿单元130跟踪的相位信息或频率信息包含误差时，不能获得色度信号。

然而，常规的相位比较和频率补偿单元130跟踪色同步信号的相位信息和频率信息中的一个。当前跟踪的相位或频率信息与在先前水平扫描周期中跟踪的相位或频率信息比较。当当前跟踪的相位信息与先前跟踪的相位信息之间存在差异时，更新跟踪的信息以产生由差异补偿的新信息。这里，即使跟踪的相位与色同步信号的起始点的色同步信号的相位一致，由于跟踪的信息的频率与色同步信号的频率可能不一致，所以它可能在色同步信号的结束点处与色同步信号的相位不一致。

发明内容

本公开提供了一种数字视频信号处理系统，其基于预定的假定相位跟踪并补偿彩色同步信号或副载波的相位，并且根据跟踪的相位的连续和累计的数量而补偿彩色同步信号的频率。

本公开还提供了一种用于跟踪并补偿彩色同步信号或副载波的相位及频率的数字视频信号处理方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于跟踪视频信号的副载波的设备，包括相位比较器、相位补偿器及频率补偿器。相位比较器基于预定的假定相位跟踪色同步信号的相位。相位补偿器根据跟踪的相位而确定补偿相位。频率补偿器根据补偿相位中的变量而确定补偿频率。

相位比较器由于补偿频率引起的频率变量跟踪色同步信号的相位。预定的假定相位包括补偿相位的正值、补偿相位的负值、及零，基于补偿相位被确定。

当跟踪的相位与先前跟踪的相位相同时，相位补偿器增加计数并确定根据增加的计数值而更新补偿相位，而当跟踪的相位与先前跟踪的相位不同时，相位补偿器复位计数值。当计数值大于阈值时，相位补偿器根据跟踪的相位是否为零来确定补偿相位并且然后跟踪下一相位，而当计数值不大于阈值时，相位补偿器在不确定补偿相位的情况下跟踪下一补偿相位。当跟踪的相位为零时，相位补偿器将补偿相位减小到预定的最小值，而当跟踪的相位不为零时，相位补偿器将补偿相位增加至预定的最大值。

当跟踪的相位不为零并且计数值超过阈值时，频率比较器识别出存在频率误差并生成反映补偿相位中的短期变量的第一补偿频率。当计数值大于阈值并且补偿相位的累计数量超过阈值相位时，频率补偿器生成反映补偿相位中的长期变量的第二补偿频率。

根据本公开的另一方面，提供一种视频信号处理系统，包括模数转换器、色同步分离器、副载波跟踪单元、Y/C分离和解调单元。数模转换器将输入的模拟视频信号转换为数字信号。色同步分离器从数字信号中提取色同步信号；副载波跟踪单元，基于预定的假定相位跟踪提取的色同步信号的相位，更新补偿相位，并检查补偿相位中的短期和长期变量以确定补偿频率。Y/C分离和解调单元，基于补偿相位和补偿频率将亮度信号和色度信号从数字信号中分离并生成用于驱动显示器的彩色信号。

根据本公开的另一方面，提供一种用于跟踪视频信号的副载波的方法，包括：基于预定的假定相位来跟踪色同步信号的相位，根据跟踪的相位而确定补偿相位，及根据补偿相位中的变量而确定补偿频率。

根据本公开的另一方面，提供一种视频信号处理方法，包括：将输入的模拟视频信号转换为数字信号，从数字信号中提取色同步信号，基于预定的假定相位跟踪提取的色同步信号的相位，更新补偿相位，检查补偿相位中的短期和长期变量以确定补偿频率，及基于补偿相位和补偿频率将亮度信号和色度信号从数字信号中分离。

附图说明

通过参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的上述和其他特征和优点将变得更加明显，其中：

图1为常规的视频信号处理系统的框图；

图2为CVBS信号的波形图；

图3为根据本公开的实施例的视频信号处理系统的框图；

图4为图3的副载波跟踪电路的框图；

图5为用于解释对彩色同步信号的一些补偿相位的波形图；

图6为示出了副载波跟踪电路的操作的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地说明本公开的示例性实施例，其中在所述附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本公开可以以不同的形式实现并且不应被看成局限于在此陈述的实施例；而是，提供这些实施例以便本公开透彻和完整，并向本领域技术人员全面地传达本公开的原理。在全部附图中，相同的附图标记代表相同的要素。

图3为根据本公开的一个实施例的视频信号处理系统300的框图。视频信号处理系统300包括模数转换器(ADC)310、色同步分离器320、副载波跟踪单元330、以及Y/C分离和解调单元340。

视频信号处理系统300跟踪并补偿彩色同步信号或包括在输入模拟视频信号的后沿信号部分中的副载波的相位和频率。Y/C分离和解调单元340根据由副载波跟踪单元330生成的补偿相位δ及补偿频率Δf而操作。输入模拟视烦信号可以为如图2所示的CVBS信号200。

模数转换器310对输入摸拟视频信号进行采样以将其转换为数字信号并输出该转换的数字信号至色同步分离器320。色同步分离器320从转换的数字信号中提取彩色同步信号CBS。

副载波跟踪单元330跟踪提取的彩色同步信号CBS的相位和频率，确定基于预定的假定相位θ₁估计的补偿相位δ，并且检查补偿相位δ中的短期变量和长期变量来决定补偿频率Δf。由副载波跟踪单元330确定的补偿相位δ及补偿频率Δf在每个水平扫描周期被更新。

Y/C分离和解调单元340基于由副载波跟踪单元330确定的补偿相位δ及补偿频率Δf从数字信号中分离亮度信号Y以及色度信号C，并且生成用于驱动显示器的彩色信号。Y/C分离和解调单元340，基于给定的显示器使用的标准，例如液晶显示器(LCD)，生成RGB彩色信号形式的彩色信号、或亮度信号Y以及色度信号Cb和Cr。对应于彩色信号的图像被显示在显示器上供用户观看。

在图4中详细示出了副载波跟踪单元330。参考图4，副载波跟踪单元330包括相位比较器331、相位补偿器332、以及频率补偿器333。现在将参考图4和6说明副载波跟踪单元330的操作。

相位比较器331跟踪由色同步分离器320提取的彩色同步信号CBS的相位并输出跟踪的相位θ。相位补偿器332根据跟踪的相位θ而确定补偿相位δ。

如图6所示，副载波跟踪电路的操作方法总的由附图标记600来指示。特别地，在相位补偿器332中，预定的计数器(未示出)及跟踪的相位θ的先前值θ’被复位，补偿相位δ被设置为任意初始值δ₀(图6的S610)。相位比较器331接收彩色同步信号CBS并基于预定的假定相位θ_i跟踪彩色同步信号CBS的相位(图6的S620)。也就是说，相位比较器331基于由相位补偿器332估计的补偿相位δ，分别计算分别具有补偿相位δ的正值+δ、补偿相位δ的负-δ、及零值的彩色同步信号CBS和估计的色同步信号的相关性。具有最大相关性的补偿相位被估计为图5的彩色同步信号CBS 500的相位。

例如，如图5中示出的，假设存在三个分别与估计的色同步信号520具有0、+δ、-δ值的相位差的信号。根据频率补偿器333估计的补偿频率Δf而确定估计的色同步信号520的频率F_SC。分别具有假定相位θ_i的每一个估计的色同步信号520和输入色同步信号CBS的相关性由等式1计算，相应于最大相关性的相位被作为跟踪的相位θ输出(图6的S620)。

[等式1]

$\mathrm{\θ}=\underset{{\mathrm{\θ}}_i}{\arg \max }\left(\underset{j=B_s}{\overset{B_e}{\mathrm{\Σ}}}(S_j\·\sin (\mathrm{\ω}(j-B_s)+{\mathrm{\θ}}_i+\mathrm{\φ}))\right)$

{θ₀＝0，θ₁＝+δ，θ₂＝-δ}

在等式1中，j为数字采样索引，S为彩色同步信号CBS的幅值，B_s至B_e代表彩色同步信号的周期，ω为估计的色同步信号520的角速度(2πF_SC)，而为在彩色同步信号起始点B_s的相位。这里使用根据视频信号标准的类型(例如，NTSC、PAL或SECAM)计算的适合值。例如，在PAL情况下，π/4作为每个水平扫描线的值被加到当前跟踪的彩色同步信号CBS中或从当前跟踪的彩色同步信号CBS中减去，以反映PAL接入彩色同步信号的跟踪。

相位补偿器332根据相位比较器331跟踪的相位θ确定补偿相位δ(图6的S630至S695)。相位补偿器332对跟踪的相位θ与先前跟踪的相位θ’进行比较(图6的S630)。当跟踪的相位θ不同于先前跟踪的相位θ’时，相位比较器332复位计数(图6的S640)。这里，跟踪的相位θ被更新为先前跟踪的相位θ’(图6的步骤S650)，并且执行用于确定下一水平扫描周期的补偿相位δ的跟踪(图6的S630至S695)。当跟踪的相位θ与先前跟踪的相位θ’相同时，相位补偿器332增加计数并确定根据增加的计数值CNT而更新补偿相位δ的更新(图6的S660至S695)。

相位补偿器332将计数值CNT与阈值N_bnd做比较(图6的S670)。当计数值CNT不大于阈值N_bnd时，相位补偿器332将跟踪的相位θ更新为先前跟踪的相位θ’(图6的S650)并执行用于确定下一水平扫描周期的补偿相位δ的跟踪(图6的S630至S695)。当计数值CNT大于阈值N_bnd时，相位补偿器332根据跟踪的相位θ是否为零来确定补偿相位δ(图6的S680至S695)。阈值N_bnd被设置为适合于相位补偿的值。

现在将解释确定补偿相位δ的方法。当跟踪的相位θ为零时，相位补偿器332将补偿相位δ减小至预定最小值δ_min(图6的S690)，但当跟踪的相位θ不为零时，将补偿相位δ增加至预定最大值δ_max(图6的S695)。当当前跟踪的相位θ为1时，系数α为0.5，最小值δ_min为0.4，并且步骤S690继续。例如，补偿相位δ被逐渐地减小，例如1→0.5→0.4→0.4以达到最小值0.4。当当前跟踪的相位θ为1时，系数β为2，最大值δ_max为3，并且步骤S695继续。例如，补偿相位δ被逐渐地增大，例如1→2→3→3以达到最大值3。系数α大于0而小于1。系数α在其接近1时减小补偿相位δ中的变量以减小跟踪速度，但是在其接近0时增加补偿相位δ中的变量以增加跟踪速度。系数β大于1。系数β在其接近1时减小补偿相位δ中的变量以至于δ变得对相位变化不敏感。系数β在其增加时使补偿相位δ对相位变化敏感。

也就是说，当由等式1跟踪的相位θ连续为+δ或-δ时，则确定当前补偿数量太小以至于不能跟踪色同步信号的相位并且由此增加补偿相位δ。当跟踪的相位连续为0时，则确定色同步信号的相位已经被稳定地跟踪并且由此减少补偿相位δ。换句话说，当在估计的色同步信号520和输入色同步信号CBS之间的相位误差减小时，补偿相位δ在步骤S690中被减小，而当相位误差增加时，补偿相位δ增加。也就是说，减小补偿相位δ以使得能够准确地跟踪估计，这是因为估计的色同步信号520的相位越准确，相位误差越小。

同时，频率补偿器333根据相位补偿器332确定的补偿相位δ中的变量确定补偿频率Δf。频率补偿器333使用连续的和积累的补偿相位δ的数量来执行频率跟踪。

特别地，当由相位比较器331跟踪的相位θ不为零但连续为+δ或-δ时，频率补偿器333确定存在频率误差并由所示的等式2确定第一补偿频率Δf_s。在等式2中，v₁是短期变量频率补偿因数，其大于0而小于1。该短期变量频率补偿因数确定当前水平扫描周期的反映在频率补偿中的相位误差的数量。此外，direction代表具有值1、+1或0的补偿相位δ的方向值(direction value)，而NUMSAM为在一个水平扫描线中的数字样本的数量。当短期变量补偿因数v₁接近1时，当前水平扫描周期的全部当前误差将反映在频率补偿上并且由此频率跟踪速度被增加。另一方面，当短期变量补偿因数v₁接近0时，当前相位误差较少地反映在频率补偿上并且由此频率跟踪速度减小。

[等式2]

$\mathrm{\Δ}{f}_s=v_1\×\frac{\mathrm{direction}\·\mathrm{\δ}}{\mathrm{NUMSAM}}$

可以根据相位补偿器332的计数值是否比阈值THV大来确定跟踪的相位θ是否为连续+δ或-δ。因此，当跟踪的相位θ不为零并且计数值CNT大于阈值THV时，频率补偿器333识别出存在频率误差，并生成反映相位补偿δ的短期变量的第一补偿频率Δf_s。阈值THV被设置为适合频率补偿的值。

当相位误差即使通过第一补偿频率Δf_s也不能被补偿并且过去预定的时间段时，频率补偿器333确定在预定的时间段内补偿相位δ的累计数量是否比阈值相位T_phase大来通过所示的等式3决定第二补偿频率Δf₁。在等式3中，v₂为长期变量频率补偿因数，其比0大而比1小。基于变量v₂，确定反映在频率补偿中的、N水平扫描周期的相位误差的数量。阈值相位T_phase被设置为适合频率补偿的值。在等式3中，i为水平扫描线索引，direction_i代表用于相应于水平扫描线的具有值1、+1或0的补偿相位δ的方向值，而NUMSAM_i为相应的水平扫描线中的数字样本的数量。

[等式3]

$\mathrm{\Δ}{f}_1=v_2\×\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{dircectio}{n}_i\·{\mathrm{\δ}}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{NUMSA}{M}_i}$

$|\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{directio}{n}_i\·{\mathrm{\δ}}_i|>T_{\mathrm{phase}}$

也就是说，当相位补偿器332的计数值CNT大于阈值THV并且补偿相位δ的累计数量超过阈值相位T_phase时，频率补偿器333生成反映补偿相位δ的长期补偿频率的第二补偿频率Δf₁。

如上所述，在根据本公开的视频信号处理系统300中，相位比较器331基于假定相位θ_i跟踪彩色同步信号CBS，并且基于相位补偿器332根据跟踪的相位更新的补偿相位δ来执行Y/C分离和解调。此外，根据频率补偿器333通过检查更新的补偿相位δ中的短期和长期变量所确定的补偿频率Δf，来执行Y/C分离和解调。

如上所述，本公开的视频信号处理系统基于彩色同步信号的假定相位执行相位跟踪，并且由此减小计算的数量。此外，当确定相位补偿不成功时，执行频率补偿，由此准确的、无误差的色度信息可以被获得。这就改进了显示器的色彩再现性。

尽管已经具体示出了本发明并参照其示例性实施例进行了说明，但本领域技术人员将理解在不脱离由后面权利要求定义的本发明精神和范围的前提下，可以对本发明做出各种形式的改变和修改。

Claims (20)

1、一种用于跟踪视频信号的副载波的设备，包括：

相位比较器，用于基于预定的假定相位来跟踪色同步信号的相位；

与相位比较器进行信号通信的相位补偿器，用于根据跟踪的相位而确定补偿相位；以及

与相位比较器进行信号通信的频率补偿器，用于根据补偿相位中的变量而确定补偿频率。

2、如权利要求1的设备，其中相位比较器由于补偿频率引起的频率变量而跟踪色同步信号的相位。

3、如权利要求1的设备，其中基于补偿相位确定预定的假定相位。

4、如权利要求3的设备，其中预定的假定相位包括补偿相位的正值、补偿相位的负值、及零。

5、如权利要求1的设备，其中当跟踪的相位与先前跟踪的相位相同时，相位补偿器增加计数并根据增加的计数值而更新补偿相位，而当跟踪的相位与先前跟踪的相位不同时，相位补偿器复位计数值。

6、如权利要求5的设备，其中当计数值大于阈值时，相位补偿器根据跟踪的相位是否为零来确定补偿相位并且然后跟踪下一相位，而当计数值不大于阈值时，相位补偿器在不确定补偿相位的情况下跟踪下一补偿相位。

7、如权利要求6的设备，其中当跟踪的相位为零时，相位补偿器将补偿相位减小到预定的最小值，而当跟踪的相位不为零时，相位补偿器将补偿相位增加至预定的最大值。

8、如权利要求5的设备，其中当跟踪的相位不为零并且计数值超过阈值时，频率补偿器识别出存在频率误差并生成反映补偿相位中的短期变量的第一补偿频率。

9、如权利要求8的设备，其中当计数值大于阈值并且补偿相位的累计数量超过阈值相位时，频率补偿器生成反映补偿相位中的长期变量的第二补偿频率。

10、一种视频信号处理系统，包括：

模数转换器，用于将输入的模拟视频信号转换为数字信号；

与模数转换器进行信号通信的色同步分离器，用于从数字信号中提取色同步信号；

与色同步分离器进行信号通信的副载波跟踪单元，用于基于预定的假定相位跟踪提取的色同步信号的相位，更新补偿相位，并检查补偿相位中的短期和长期变量以确定补偿频率；及

与副载波跟踪单元进行信号通信的Y/C分离和解调单元，用于基于补偿相位和补偿频率将亮度信号和色度信号从数字信号中分离并生成用于驱动显示器的彩色信号。

11、一种用于跟踪视频信号的副载波的方法，包括：

基于预定的假定相位跟踪色同步信号的相位；

根据跟踪的相位而确定补偿相位；及

根据补偿相位中的变量而确定补偿频率。

12、如权利要求11的方法，其中由于补偿频率引起的频率变量而跟踪色同步信号的相位。

13、如权利要求11的方法，其中基于补偿相位确定预定的假定相位。

14、如权利要求13的方法，其中预定的假定相位包括补偿相位的正值、补偿相位的负值、及零。

15、如权利要求11的方法，其中确定补偿相位包括：

当跟踪的相位与先前跟踪的相位相同时，增加计数并确定根据增加的计数值而更新补偿相位；及

当跟踪的相位与先前跟踪的相位不同时复位计数值。

16、如权利要求15的方法，其中确定补偿相位包括：

当计数值大于阈值时，根据跟踪的相位是否为零来确定补偿相位并且然后跟踪下一相位；及

当计数值不大于阈值时在不确定补偿相位的情况下跟踪下一补偿相位。

17、如权利要求16的方法，其中确定补偿相位包括：

当跟踪的相位为零时将补偿相位减小到预定的最小值，及

当跟踪的相为不为零时将补偿相位增加至预定的最大值。

18、如权利要求15的方法，其中确定补偿频率包括：

当跟踪的相位不为零并且计数值超过阈值时，识别出存在频率误差并生成反映补偿相位中的短期变量的第一补偿频率。

19、如权利要求18的方法，其中确定补偿频率包括：

当计数值大于阈值并且补偿相位的累计数量超过阈值相位时，生成反映补偿相位中的长期变量的第二补偿频率。

20、一种视频信号处理方法，包括：

将输入的模拟视频信号转换为数字信号；

从数字信号中提取色同步信号；

基于预定的假定相位，跟踪提取的色同步信号的相位，并且更新补偿相位；

检查补偿相位中的短期和长期变量以确定补偿频率；及

基于补偿相位和补偿频率，将亮度信号和色度信号从数字信号中分离。

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