CN1856011A - 箝位控制方法及其相关电路 - Google Patents

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Abstract

一种箝位控制方法以及相关电路。箝位控制电路包含：参考电平估测器、减法器、箝位计算电路、递色电路以及数/模转换器。参考电平估测器估测输入信号的参考电平，减法器用以计算参考电平以及所需参考电平间的差量以输出差量信号，箝位计算电路根据差量信号产生第一控制值，递色电路递色处理第一控制值以交递输出多个第二控制值，而数/模转换器根据第二控制值产生模拟信号，以对电容充放电而调整输入信号的参考电平。

Description

箝位控制方法及其相关电路
技术领域
本发明有涉及复合视频信号的箝位控制电路和方法，特别涉及一种使用递色电路来箝位复合视频信号的电路及其相关方法。
背景技术
因为先进电视委员会(Advanced Television Systems Committee，ATSC)的成立，使得数字电视发展得相当迅速。基于兼容性的考虑，数字电视系统除了可译码符合ATSC规格的数字电视频号之外，亦必须可译码符合现有模拟电视系统规格的电视频号，如NTSC(National Television StandardsCommittee)和PAL(Phase Alternation Line)规格，如此使用者可以不必考虑信号是由数字电视频号或是模拟电视频号所传递，而使用相同的设备来观赏节目。
在对复合视频信号进行信号处理之前，复合视频信号的空白电平(blanklevel)必须事先被箝位，因为复合视频信号的振幅和相位为译码过程中相当重要的参数，因此空白电平是否精确地被箝位会严重影响到用以译码复合视频信号的视频译码器的效能。通常而言，若欲更精确地箝位复合视频信号，则须改进箝位控制电路的精确度，以拥有较好的输出信号，箝位控制电路通常被整合至视频译码器中并在数字领域中箝位所须的空白电平。换句话说，为使复合视频信号的空白电平更加准确，则箝位控制电路的输出信号的步阶大小(step size)越小越好，然而却会造成箝位控制电路的尺寸和成本的增加。
发明内容
因此，本发明的目的之一为提供使用递色电路以箝位复合视频信号的电平的装置及相关方法，以解决上述问题。
本发明提供了一种箝位控制电路，使用在通过电容的输入信号上。此箝位控制电路包含：参考电平估测器、减法器、箝位计算电路、递色电路以及电流输出数/模转换器。参考电平估测器估测输入信号的参考电平，减法器用以计算参考电平以及所需参考电平间的差量以输出差量信号，箝位计算电路根据差量信号产生第一控制值，递色电路递色第一控制值以交递输出多个第二控制值，而电流输出的数/模转换器根据第二控制值产生模拟信号，藉由此模拟信号选择性地充电或放电电容以调整输入信号的参考电平。
本发明更提供了一种箝位输入信号的电平的方法，此方法包含底下步骤：估测输入信号的参考电平；计算参考电平以及所需参考电平间的差量以输出差量信号；根据差量信号产生第一控制值；递色处理第一控制值以交递输出多个第二控制值；以及分别使用多个第二控制值以产生模拟信号，并藉由此模拟信号选择性地对电容充电或放电，以调整输入信号的参考电平。
本发明亦提供一种视频译码器，用以译码复合视频信号以输出亮度信号以及色度信号。此视频译码器包含模/数转换器、参考电平估测器、减法器、箝位计算电路、递色电路、数/模转换器、亮度/色度分离器、插补相位产生器以及数字插补器。模/数转换器数字化复合视频信号以根据参考时钟产生输入信号。参考电平估测器耦接至模/数转换器，用以估测输入信号的参考电平。减法器耦接至参考电平估测器，用以比较计算参考电平以及所需参考电平间的差量以输出差量信号。箝位计算电路耦接至减法器，用以根据差量信号产生第一控制值。递色电路耦接至箝位计算电路，用以递色处理第一控制值以交递输出多个第二控制值。数/模转换器耦接至递色电路以及电容，根据第二控制值以产生模拟信号，藉由此模拟信号选择性地对电容充电或放电，以调整输入信号的参考电平。亮度/色度分离器耦接至模/数转换器，根据输入信号产生预先亮度信号以及预先色度信号。插补相位产生器耦接至模/数转换器，用以产生插补相位；最后，数字插补器耦接至亮度/色度分离器以及插补相位产生器，用以重新调整预先亮度信号以及预先色度信号以根据插补相位产生亮度信号以及色度信号。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的箝位控制电路的方块图。
图2为根据本发明的实施例的视频译码器的方块图。
图3为本发明的实施例的箝位方法的流程图。
附图符号说明
100       箝位控制电路
110、210  电容
120、220  模/数转换器
130、230  空白电平估测器
140、240  减法器
150、250  箝位计算电路
160、260  递色电路
170、270  数/模转换器
200       视频译码器
275       亮度/色度分离器
276       U/V解调制器
280       数位插补器
285       插补相位产生器
287       水平同步分离器
289       数位线锁定锁相环
具体实施方式
图1为本发明箝位控制电路100的实施例的方块图。箝位控制电路100包含：电容110、模/数转换器120、空白电平估测器130、减法器140、箝位计算电路150、递色电路160以及电流输出的数/模转换器170。在此实施例中，箝位控制电路100的输入信号为模拟电视频号，例如复合视频信号CVBS，复合视频信号CVBS符合美国国家电视系统委员会(National TelevisionStandards Committee，NTSC)或相位交错扫描线式(Phase Alternation Line，PAL)的规格标准，而电容110是用以调整输入复合视频信号CVBS的直流(DC)电平；举例而言，参考电平可为复合视频信号CVBS的空白电平。须注意的是，使用在本实施例的输入信号，也就是复合视频信号CVBS，是用以举例说明，而非用以限定本发明。在调整复合视频信号CVBS的直流电平后，电容110输出调整后复合视频信号Sad，而此调整后复合视频信号Sad随后被输入至模/数转换器120，接着，此模/数转换器120将调整后复合视频信号Sad数字化以产生后续供信号处理使用的数字信号Sd。此外，参考时钟Sc被输入至模/数转换器120，且模/数转换器120利用参考时钟Sc取样调整后复合视频信号Sad。
在接收数字信号Sd后，空白电平估测器130开始估测数字信号Sd的空白电平并产生估测空白电平信号Slevel，且在水平同步脉冲(horizontalsynchronization tip，H-sync)出现后，数字信号Sd的空白电平可在一特定窗口范围(window)内予以估测，因此，在此实施例中，估测空白电平信号Slevel在每一扫瞄线期间被更新一次。此外，减法器140藉由将估测空白电平信号Slevel减去所需的参考信号REF而得到差量信号Sdiff，然后，箝位计算电路150根据差量信号Sdiff产生第一控制信号S1，而第一控制信号S1决定电容110进行充电或放电，甚至于充放电的程度。
在此实施例中，欲使用低分辨率(low-resolution)的数/模转换器170以降低成本，因此数/模转换器170无法将第一控制信号S1转换成精确的电流电平。举例来说，第一控制信号S1所传输的值可为小于数/模转换器170的最低有效位(least significant bit，LSB)的更低一位数值，也就是，当使用在本实施例中的数/模转换器170的步阶大小(step size)太大，将造成对应于第一控制信号S1所传输数值的不精确电流电平；藉由递色电路160递色处理第一控制信号S1以输出第二控制信号S2，较佳地，第二控制信号S2传输多个整数，且这多个整数的平均值与第一控制信号S1所传输的数值实质相同。举例来说，第一控制信号S1所传输的值可为7.25，因为数/模转换器170的步阶大小相当大，利用递色电路160递色处理第一控制信号S1，使得第二控制信号S2周期性传输的数值为7、7、7和8，如此一来，这些值的平均值与第一控制信号S1传输的数值实质相等，然后数/模转换器170便以平均的概念来将这些整数值转换成更为精确的模拟信号Sa；举例来说，实施例中的递色电路160可以三角积分调制器(Sigma Delta Modulator，SDM)来加以实现，但并不欲以此限制本发明的范围。
须注意的是，在本实施例中，第二控制信号S2所传输的多个整数包含不同的两个整数，然而在其它实施例中，根据设计的需求，第二控制信号S2所传输的多个整数可包含两个以上的不同整数。递色电路160克服了数/模转换器170以及箝位计算电路150之间的精准度不匹配问题。
当第二控制信号S2被输入至数/模转换器170时，数/模转换器170分别使用第二控制信号S2所传输的值，输出用以充放电电容110的模拟电流信号Sa，以调整复合视频信号CVBS的空白电平。较佳地，在空白电平估测器130估测数字信号Sd的新参考电平之前，递色电路160持续递色处理第一控制信号S1所传输的值，因此，数/模转换器170通常根据第二控制信号S2来充电或放电电容110，在较佳实施例中，此电容110本身具有相当大的电容值，例如0.1uF。此外，当数/模转换器170对电容110进行放电或充电时，不管是充电或放电，使得电容110的直流电压电平均会略微地调整。
请参照图2，图2为本发明使用前述箝位控制电路100的视频译码器200的实施例的方块图。视频译码器200接收复合视频信号CVBS’并译码复合视频信号CVBS’以产生亮度信号Y以及色度信号U、V；而产生数字信号Sd’以及箝位输入信号(复合视频信号CVBS’)的操作类似于前述箝位控制电路100的操作，而且，在图1和图2中，具有相同名称的组件(例如电容110、210、模/数转换器120、220、空白电平估测器130、230、减法器140、240、箝位计算电路150、250、递色电路160、260以及数/模转换器170、270等)具有相同的操作和功能，故在此不再赘述。
亮度/色度分离器275接收数字信号Sd’并根据数字信号Sd’产生预先亮度信号Y’以及预先色度信号C’；预先色度信号C’进一步传至U/V解调制器(U/V demodulator)276，而U/V解调制器276解调制预先色度信号C’并分别产生第一预先色度信号U’以及第二预先色度信号V’。而且，在解调制预先色度信号C’时，参考时钟Sc’较佳地为复合视频信号CVBS’的色度信号C的副载波频率的四倍，因此数字信号Sd’的数据传输速率为复合视频信号CVBS’的色度信号C’的副载波频率的四倍。然而，数字信号Sd’的数据传输速率并不符将复合视频信号CVBS’所传输的视频节目内容逐一显示在电视屏幕的每一扫瞄线之所需，因此，数字插补器280根据插补相位Sic插补预先亮度信号Y’、第一预先色度信号U’以及第二预先色度信号V’，以产生所需的色度信号Y、第一亮度信号U以及第二亮度信号V；藉此，亮度信号Y、第一亮度信号U以及第二亮度信号V的数据传输速率便可符合在每一扫瞄线显示像素的需求。
在具体实施例中，同步信号Sc’的频率可为复合视频信号CVBS’的色度信号C的副载波频率的四倍频的正整数倍，在此情况下，须要额外的降取样器(未绘示)以降取样数字信号Sd’以产生第一信号，此第一信号的数据传输速率便可实质等于复合视频信号CVBS’的副载波频率的四倍。而且，在此实施例中，可将数字滤波器加至模/数转换器220以及前述的降取样器之间，以滤掉数字信号Sd’的高频噪声并产生输入至前述降取样器的过滤后信号，随着数字信号Sd’数据传输速率的增加，则数字滤波器的效能亦跟着增加，藉此，高频噪声的部份可以更彻底地滤除。然后，此数字信号Sd’被传送至空白电平估测器230、亮度/色度分离器275以及插补相位产生器285，以供后续信号处理。
如图2所示，插补相位产生器285包含水平同步分离器(Hsyncseparator)287以及数字线锁定锁相环(digital line-locked phase-lockedloop)289。水平同步分离器287接收数字信号Sd’并分离水平同步脉冲，根据两连续水平同步脉冲来决定每一扫瞄线的起始边界信号Ss以及结束边界信号St，用以显示由复合视频信号CVBS’所传输的视频节目，其中同步脉冲(synchronization tip)被定义在模拟电视系统的规格中以识别扫瞄线的起始点。根据起始边境信号Ss以及结束边界信号St，数字线锁定锁相环289产生数字插补器280所使用的插补相位Sic以供插补亮度信号Y’、第一亮度信号U’以及第二亮度信号V’。
图3为根据本发明的实施例的箝位方法的流程图，包含以下步骤：
步骤300：估测复合视频信号的参考电平。
步骤302：计算参考电平以及所需参考电平之间的差量以输出差量信号。
步骤304：根据差量信号产生第一控制值。
步骤306：递色处理第一控制值以交递输出多个第二控制值，第二控制值的个数例如为两个。
步骤308：利用多个第二控制值来对交流耦合复合视频信号的电容进行充放电，以产生用以调整复合视频信号的参考电平的模拟信号。
相较于现有技术，本发明提供了藉由递色以对视频信号进行箝位的方法和相关装置，递色处理解决了数/模转换器以及箝位计算电路之间精确度(precision)互相不匹配的问题，因此，借着本发明所揭露的新颖箝位控制架构，电容更精准地充放电，以利用低分辨率数/模转换器来箝位所需的高精确度空白电平，并降低硬件复杂度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (27)

1.一种箝位控制电路，用以箝位一输入信号，该箝位控制电路包含：
一参考电平估测器，用以估测该输入信号的一参考电平；
一减法器，耦接至该参考电平估测器，用以计算该参考电平以及一所需参考电平间的一差量，以输出一差量信号；
一箝位计算电路，耦接至该减法器，用以根据该差量信号产生一第一控制值；
一递色电路，耦接至该箝位计算电路，用以递色处理该第一控制值以交递输出多个第二控制值；以及
一数/模转换器，耦接至该递色电路以及一电容，用以产生一模拟信号给该电容，以根据该些第二控制值调整该输入信号的参考电平。
2.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该数/模转换器为一电流输出的数/模转换器。
3.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，在该参考电平估测器估测该输入信号的参考电平之前，该递色电路不断持续地递色处理该第一控制值，且该数/模转换器不断持续地充电或放电该电容。
4.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该递色电路递色处理该第一控制值所产生是该些第二控制值的个数为两个。
5.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该些第二控制值均为整数。
6.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该数/模转换器产生该模拟信号给该电容，以选择性地充电或放电该电容。
7.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该箝位控制电路应用于一视频译码器中。
8.如权利要求1所述的箝位控制电路，其中，该输入信号为一复合视频信号。
9.如权利要求8所述的箝位控制电路，其中，该复合视频信号符合一NTSC标准或一PAL标准。
10.如权利要求8所述的箝位控制电路，其中，该参考电平代表该复合视频信号的一空白电平。
11.一种用以箝位一输入信号的方法，包含：
估测该输入信号的一参考电平；
计算该参考电平以及一所需参考电平间一差量以输出一差量信号；
根据该差量信号产生一第一控制值；
递色处理该第一控制值以交递输出多个第二控制值；以及
根据该些第二控制值产生一模拟信号以调整该输入信号的该参考电平。
12.如权利要求11所述的方法，其中，递色处理该第一控制值所产生的该些第二控制值的个数为两个。
13.如权利要求11所述的方法，其中，该些第二控制值均为整数。
14.如权利要求11所述的方法，其中，该些第二控制值的一平均值是实质等于该第一控制值。
15.如权利要求11所述的方法，其中，在估测该输入信号的一新参考电平之前，该递色步骤不断持续地递色处理该第一控制值。
16.如权利要求15所述的方法，其中，在估测该输入信号的该新参考电平之前，该产生该模拟信号的步骤不断持续地充放电一电容以调整该输入信号的该参考电平。
17.如权利要求11所述的方法，其中，该输入信号为一复合视频信号。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该复合视频信号符合一NTSC标准或一PAL标准。
19.如权利要求17所述的方法，其中，该参考电平代表该复合视频信号的一空白电平。
20.一种视频译码器，用以译码一复合视频信号，包含：
一模/数转换器，用以将该复合视频信号转换为一数字信号；
一参考电平估测器，耦接至该模/数转换器，用以估测一参考电平；
一减法器，耦接至该参考电平估测器，用以计算该参考电平以及一所需参考电平间的一差量以输出一差量信号；
一箝位计算电路，耦接至该减法器，用以根据差量信号产生一第一控制值；
一递色电路，耦接至该箝位计算电路，用以递色该第一控制值，以交递输出多个第二控制值；以及
一数/模转换器，耦接至该递色电路以及一电容，用以产生一模拟信号给该电容；
一亮度/色度分离器，耦接至该模/数转换器，用以根据该数字信号产生一预先亮度信号以及一预先色度信号；
一插补相位产生器，耦接至该模/数转换器，用以产生一插补相位；以及
一数字插补器，耦接至该亮度/色度分离器以及该插补相位产生器，用以根据该插补相位插补产生一亮度信号、一第一色度信号、以及一第二色度信号。
21.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该数/模转换器为一电流输出的数/模转换器。
22.如权利要求20所述的视频译码器，其中，在该参考电平估测器估测该输入信号的参考电平之前，该递色电路不断持续地递色处理该第一控制值，且该数/模转换器不断持续地充电或放电该电容。
23.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该递色电路递色处理该第一控制值所产生的该些第二控制值的个数为两个。
24.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该些第二控制值均为整数。
25.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该数/模转换器产生该模拟信号给该电容，以选择性地充电或放电该电容。
26.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该复合视频信号符合一NTSC标准或一PAL标准。
27.如权利要求20所述的视频译码器，其中，该参考电平代表该复合视频信号的一空白电平。
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