DE19545906A1 - System zur Erzeugung eines digitalen Videotaktes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zur Erzeugung von Takten, und insbesondere ein System zur Erzeugung eines digi­ talen Videotaktes für digitale Videosysteme, die sowohl mit Komponenten- als auch mit zusammengesetzten digitalen Video­ standards arbeiten.

Bei Komponenten-Videostandards, beispielsweise die in der Schrift "Recommendation ITU-R BT.656" mit dem Titel "Interfa­ ces for Digital Component Video Signals in 525-line and 625- line Television Systems Operating at the 4 : 2 : 2 level of Recom­ mendation 601" definierten, ist normalerweise eine Datenrate von 27 MMz vorgeschrieben, während zusammengesetzte digitale Standards, wie SMPTE 244M und IEC 1709 Section 5, eine Daten­ rate vorschreiben, die auf die Farb-Hilfsträgerfrequenz der Systeme bezogen ist, d. h. ein Vierfaches der Hilfsträgerfre­ quenz ("4 frequency subcarrier", 4fsc) . Für ein System, das mit beiden Datenraten arbeitet, beispielsweise Transcoder zur Umwandlung eines digitalen zusammengesetzten Standards in ei­ nen digitalen Komponentenstandard, muß ein Takt mit 27 MHz und 4fsc erzeugt werden. Der 4fsc-Takt muß mit dem Farbburst des Videosignals, das als Synchronisationsquelle verwendet wird, synchronisiert werden, während der 27 MHz-Takt gleichzeitig mit der horizontalen Zeilenfrequenz desselben Videosignals synchronisiert werden muß. Zur Vereinfachung der Signalverar­ beitung, d. h. der Umwandlung der Abtastrate, muß das Verhält­ nis zwischen dem 27 MHz-Takt, dem 4fsc-Takt und dem Videosi­ gnal genau bekannt sein, d. h. die Frequenzen müssen in einem präzisen Verhältnis zueinander stehen. Dies bedeutet auch, daß das Phasenverhältnis, wie es an einem spezifischen Punkt auf dem Videosignal der Synchronisationsquelle definiert wurde, genau bekannt sein muß.

Es wird daher ein System zur Erzeugung eines digitalen Video­ taktes gewünscht, bei dem ein präzises Verhältnis zwischen dem 27 MHz-Takt, dem 4fsc-Takt und dem Videosignal der Synchroni­ sationsquelle auf zuverlässige Weise für Videosysteme sowohl nach dem PAL- als auch nach dem NTSC-Standard erhalten wird und nur geringfügige Änderungen im Gesamtbetrieb des Systems entstehen.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Erzeugung eines digitalen Taktes zur Verfügung, welches ein präzises Verhältnis zwischen einem digitalen Komponenten- Taktsignal, einem digitalen zusammengesetzten Taktsignal und einem Videosignal einer Synchronisationsquelle erzielt. Das digitale zusammengesetzte Taktsignal wird aus einem Burstab­ schnitt des Videosignals der Synchronisationsquelle abgelei­ tet, während das digitale Komponenten-Taktsignal aus dem di­ gitalen zusammengesetzten Taktsignal abgeleitet wird. Auf die­ se Weise sind beide digitalen Taktsignale mit dem Videosignal der Synchronisationsquelle synchronisiert. Ein Vollbild-Takt­ impuls wird von einem zusammengesetzten Synchronisiersignal abgeleitet, das aus dem Videosignal der Synchronisationsquelle gewonnen wird. Der Vollbild-Taktimpuls wird auch mit dem digi­ talen zusammengesetzten Taktsignal dazu verwendet, das digita­ le Komponenten-Taktsignal zu erzeugen, so daß ein bekanntes Phasenverhältnis zwischen dem digitalen zusammengesetzten Taktsignal und dem digitalen Komponenten-Taktsignal vorliegt.

Die Aufgaben, Vorteile und neuartigen Merkmale der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, die im Zusammenhang mit den beigefügten Ansprü­ chen und der Zeichnung zu lesen ist.

Die Figur zeigt eine Blockschaltbilddarstellung eines Systems zur Erzeugung eines digitalen Takts gemäß vorliegender Erfin­ dung.

Wie in der Figur zu sehen ist, besteht ein System 10 zur Er­ zeugung eines digitalen Takts aus drei primären Untersystemen:
Burst-Lock 20, phasengesperrte Schleife ("Phase Lock Loop", PLL) 30 und horizontal/vertikal/Halbbild-Gewinnung 40. Ein Synchronisations-Videosignal wird an eine Amplitudensiebschal­ tung 22 gelegt, deren Ausgangssignale ein Burst-Signal und ein zusammengesetztes Synchronsignal sind. Das Burst-Signal wird an einen Burst-Sperr-Oszillator 24 gelegt, der ein Ausgangssi­ gnal mit einer Frequenz gleich dem Vierfachen der Hilfsträger­ frequenz des Burst-Signals erzeugt, d. h. den 4fsc-Takt. Der 4fsc-Takt ist somit unabhängig von den anderen Untersystemen des Systems 10 zur Erzeugung eines digitalen Takts mit dem Synchronisations-Videosignal synchronisiert. Der 4fsc-Takt wird der PLL 30 eingegeben, um ein digitales Komponenten-Takt­ signal (27 MHz für dieses Beispiel) zu erzeugen.

Der 4fsc Takt wird einer direkten digitalen Synthesizer-Schal­ tung 31 (DDS-Schaltung) eingegeben, die so eingestellt ist, daß sie eine Frequenz gleich einem Bruch aus ganzen Zahlen, z. B. ein Achtel, der digitalen Komponenten-Taktfrequenz syn­ thetisch erzeugt. Der als Bruch vorliegende digitale Komponen­ tentakt aus der DDS 31 wird einem Phasendetektor 33 eingege­ ben, dessen Ausgangssignal einer Schleifenfilterschaltung 35 eingegeben wird. Das Ausgangssignal der Schleifenfilterschal­ tung 35 ist ein Spannungssteuersignal für einen sehr stabilen spannungsgesteuerten Oszillator 37, beispielsweise einem span­ nungsgesteuerten Kristalloszillator (VCXO). Die Frequenz des Ausgangssignals des VCXO 37 ist der digitale Komponententakt. Der digitale Komponententakt wird einer Teilerschaltung 39 eingegeben, die einen weiteren als Bruch vorliegenden digita­ len Komponententakt zur Eingabe an die Phasendetektorschaltung 33 erzeugt. Auf diese Weise wird der digitale Komponententakt mit dem 4fsc-Takt synchronisiert, welcher wiederum mit dem Synchronisations-Videosignal synchronisiert ist.

Der HVF-Extraktor 40 erstellt einen Bezugspunkt relativ zum Synchronisations-Videosignal bei der Phasenverschiebung, defi­ niert durch Zurücksetzen eines Phasenakkumulators innerhalb der DDS-Schaltung 31. Beim NTSC-Standard enthält zum Beispiel eine Videozeile eine ganze Zahl von 4fsc- und 27 MHz-Taktzyk­ len. Dadurch ist das Phasenverhältnis der Flanken des digita­ len Komponententakts und der Flanken des 4fsc-Takts auf jeder Zeile gleich, aber deren genaues Verhältnis ist unbekannt. Beim PAL-Standard enthält jede Videozeile eine ganze Anzahl von 27 MHz-Taktzyklen, jedoch keine ganze Anzahl von 4fsc- Taktzyklen pro Videozeile. Dadurch bedingt ist das Phasenver­ hältnis zwischen den Flanken des Komponententaktes und denje­ nigen des 4fsc Taktes nicht in jeder Videozeile gleich und ändert sich sogar ständig. Dieses sich verändernde Verhältnis benötigt ein gesamtes Video-Vollbild, um sich selbst zu wie­ derholen, d. h. 625 Videozeilen. Wiederum ist ohne zusätzlichen Schaltungsaufbau der genaue Wert dieses Phasenverhältnisses unbekannt.

Das zusammengesetzte Synchronsignal aus der Amplitudensieb­ schaltung 22 wird zusammen mit dem 4fsc-Takt einer HVF-Extrak­ tor-Schaltung 42 eingegeben. Das Ausgangssignal der HVF-Ex­ traktor-Schaltung 42 wird einem Offset-Zähler 44 eingegeben. Der Offset-Zähler 44 wird durch das Ausgangssignal der HVF- Extraktor-Schaltung 42 auf einen bestimmten Offset geladen, bei dem es sich im wesentlichen um einen Vollbild-Rücksetz- Impuls handelt. Das Ausgangssignal des Offset-Zählers 44 ist ein VOLLBILD-RÜCKSETZ-Impuls. Durch Verändern des in den Off­ set-Zähler 44 geladenen Offsets kann der VOLLBILD-RÜCKSETZ- Impuls bezüglich des Synchronisations-Videosignals verschoben werden. Beim PAL-Standard erzeugt der Zähler 44 den VOLLBILD- RÜCKSETZ-Impuls alle 8 Halbbilder auf einer genau bekannten Zeile und einem genau bekannten Halbbild in einem präzisen Verhältnis zu dem horizontalen Synchronisierimpuls des durch den Offset bestimmten zusammengesetzten Synchronisiersignals. Beim NTSC-Standard erzeugt der Zähler 44 den VOLLBILD-RÜCK­ SETZ-Impuls alle 4 Halbbilder, wiederum auf einer genau be­ kannten Zeile und einem genau bekannten Halbbild in einem prä­ zisen Verhältnis zu dem horizontalen Synchronisierimpuls des zusammengesetzten Synchronisiersignals, welches wiederum durch den Offset bestimmt ist. Der VOLLBILD-RÜCKSETZ-Impuls wird der DDS-Schaltung 31 eingegeben, um den Phasenakkumulator der DDS- Schaltung zurückzusetzen, und somit ein bekanntes Verhältnis zwischen dem 4fsc-Signal und dem digitalen Komponententakt am Ausgang der DDS-Schaltung zu ermöglichen, d. h. das Phasenver­ hältnis wird durch den VOLLBILD-RÜCKSETZ-Impuls aufgestellt.

Der Frequenzmultiplikationsfaktor zum Erhalten des Komponen­ tentaktsignals und der Zeit zwischen den VOLLBILD-RÜCKSETZ- Impulsen kann verändert werden, solange gewisse Kriterien er­ füllt sind. Besonders beim NTSC-Standard muß die Anzahl von 4fsc-Taktzyklen zwischen den VOLLBILD-RÜCKSETZ-Impulsen ein ganzzahliges Vielfaches von 910 sein, der Anzahl der 4fsc- Taktzyklen pro Videozeile. Beim PAL-Standard muß die Anzahl von 4fsc-Taktzyklen zwischen den VOLLBILD-RÜCKSETZ- Impulsen ein ganzzahliges Vielfaches von 709379 sein, der Anzahl von 4fsc-Takten in einem Vollbild. Außerdem muß die Anzahl von Komponententaktzyklen zwischen den VOLLBILD-RÜCKSETZ- Impulsen genau durch den Frequenzmultiplikationsfaktor teilbar sein.

Außerdem ist es wünschenswert, wenn der VOLLBILD-RÜCKSETZ-Im­ puls zur Weiterleitung von Farb-Bildeinstellungs-Information an andere Schaltungen verwendet werden kann. Eine bequeme Mög­ lichkeit, dies zu erzielen, besteht darin, den VOLLBILD-RÜCK­ SETZ-Impuls einmal alle 4 Halbbilder beim NTSC-Standard auf­ treten zu lassen, da beim NTSC-Standard eine Farbfolge von 4 Halbbildern vorliegt, und einmal alle 8 Halbbilder beim PAL- Standard, da der PAL-Standard eine Farbfolge von 8 Halbbildern hat. Der VOLLBILD-RÜCKSETZ-Impuls, der 4fsc-Takt und der digi­ tale Komponententakt werden an einen Videobus 50 ausgegeben, um eine passende zeitliche Steuerung für Videoschaltungen zu erzeugen, die mit dem Videobus gekoppelt sind.

Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Er­ zeugung eines digitalen Takts zur Verfügung, die ein zusammen­ gesetztes Taktsignal und ein Komponententaktsignal erstellt, welche mit einem Videosignal synchronisiert sind und in einem bekannten Phasenverhältnis zueinander stehen, wobei das zusam­ mengesetzte Taktsignal aus dem Videosignal abgeleitet wird, das Komponententaktsignal aus dem zusammengesetzten Taktsignal abgeleitet wird, und das Phasenverhältnis zwischen den zwei Signalen durch ein Zeitsteuerungssignal hergestellt wird, das aus dem zusammengesetzten Synchronisiersignal des Videosi­ gnals, der SCH-Phase des Synchronisationsvideosignals, wie durch das zusammengesetzte Taktsignal dargestellt, und einer Offset-Konstante abgeleitet wird.

Claims (4)

1. System zur Erzeugung eines digitalen Takts, mit:
einer Vorrichtung (20) zur Erzeugung eines digitalen zu­ sammengesetzten Taktsignals und eines zusammengesetzten Synchronisiersignals aus einem zusammengesetzten Synchro­ nisationsvideosignal;
einer Vorrichtung (30) zur Erzeugung eines digitalen Kom­ ponententaktsignals aus dem digitalen zusammengesetzten Taktsignal; und
einer Vorrichtung (40) zur Erzeugung eines Zeitsteue­ rungsimpulses aus dem zusammengesetzten Synchronisiersi­ gnal, dem digitalen zusammengesetzten Taktsignal und ei­ ner Offset-Konstante zur Eingabe an die Vorrichtung zur Erzeugung eines digitalen Komponententaktes, um ein be­ kanntes Phasenverhältnis zwischen dem digitalen zusammen­ gesetzten Taktsignal und dem Komponententaktsignal zu erzeugen.

2. System zur Erzeugung eines digitalen Taktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines digitalen zusammengesetzten Taktsignals folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung (22) zum Ausfiltern des zusammengesetz­ ten Synchronisiersignals und eines Burst-Signals aus dem zusammengesetzten Synchronisationsvideosignal; und
eine Vorrichtung (24) zum Erzeugen des digitalen zusam­ mengesetzten Taktsignals aus dem Burst-Signal.

3. System zur Erzeugung eines digitalen Taktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines digitalen Komponenten-Taktsignals folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung (31) zum künstlichen Erzeugen eines syn­ thetischen Taktsignals aus dem digitalen zusammenge­ setzten Taktsignal und dem Zeitsteuerungsimpuls, welches eine Frequenz hat, die ein vorbestimmter Bruch ganzer Zahlen der Frequenz des digitalen Komponententaktsignals ist;
eine Vorrichtung (33, 35) zum Erzeugen eines Steuersi­ gnals aus dem synthetisch erzeugten Taktsignal und einem frequenzgeteilten digitalen Komponententaktsignal, wobei die Frequenz des frequenzgeteilten digitalen Komponenten­ taktsignals ein vorbestimmter Bruch ganzer Zahlen der Frequenz des digitalen Komponententaktsignals ist; und
eine Vorrichtung (37) zum Erzeugen des digitalen Kompo­ nententaktsignals als Reaktion auf das Steuersignal.

4. System zur Erzeugung eines digitalen Taktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des Zeitsteuerungssignals folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung (42) zum Extrahieren eines internen Vollbild-Rücksetz-Impulses aus dem zusammengesetzten Syn­ chronisiersignal; und
eine Vorrichtung (44) zum Zählen der Impulse des digita­ len zusammengesetzten Taktsignals, um den Zeitsteuerungs­ impuls jede vorbestimmte Anzahl von Zählungen, verschoben um die Offset-Konstante, zu erzeugen, um das bekannte Phasenverhältnis zu erzeugen.