-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen und Verfahren
zum Verarbeiten von Synchronisationssignalen, die verwendet werden,
um ein Scannen in Videoeinrichtungen zu koordinieren, und insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
nützlich
als eine digitale Signalrückgewinnungsschaltung,
die ein horizontales oder ein vertikales Synchronisationssignal
von einem hochfrequenten und nicht standardmäßigen Eingangsvideosignal trennen
kann, ist.
-
2. DISKUSSION
-
Ein
typisches Videosignal enthält
ein zusammengesetztes Synchronisationssignal, das den horizontalen
und vertikalen Überstreichungsvorgang
eines Bildscanstrahls koordiniert. Der Scanstrahl (Abtaststrahl)
erzeugt ein Videobild durch Zeichnen einer Reihe von horizontalen
Linien, die oben an dem Bild starten, in einer Richtung von links
nach rechts. Wenn das Videobild durch den Scanstrahl vollständig erzeugt
worden ist, kehrt der Scanstrahl zurück zu der oberen linken Ecke
des Bilds, und der Scanprozess wird wiederholt. Der horizontale
und vertikale Überstreichungsvorgang
erlaubt, dass das Videobild in einer rasterartigen Weise auf einem Schirm
oder einer anderen Betrachtungsoberfläche angezeigt wird.
-
Eingebettet
innerhalb des zusammengesetzten Synchronisationssignals sind horizontale
und vertikale Synchronisations-, oder Sync-Impulse. Diese Sync-Impulse
treten auf, wenn der Scanstrahl zurückgezogen wird, um effektiv
horizontale und vertikale Austastintervalle zu erzeugen. Um den
Scanstrahl in geeigneter Weise auszutasten, muss jedoch der vertikale
Synchronisationsimpuls von dem horizontalen Synchronisationsimpuls
getrennt werden.
-
Die
Trennung der zusammengesetzten Synchronisationssignale in ihre Komponententeile
ist in dem Video-Gebiet seit langem unter Verwendung einer Vielzahl
von analogen und digitalen Verfahren und Einrichtungen ausgeführt worden.
Viele von diesen Verfahren sind unflexibel dahingehend, dass sie
sich auf bestimmte Timing-Charakteristiken von Komponenten stützen, die
zum Bewirken der Trennung verwendet werden. Andere Verfahren bearbeiten
das zusammengesetzte Synchronisationssignal, indem ein eingegebenes
Sync-Signal mit einem Referenzsignal, welches ein bekanntes Standardformat
aufweist, verglichen wird. Eine derartige Methodologie kann nicht
in zuverlässiger
Weise das zusammengesetzte Synchronisationssignal in seine Komponententeile
trennen, wenn das Eingangssignal ein nicht-standardmäßiges Format ist. Noch andere Sync-Trennungsmethodologien
können
nicht arbeiten, wenn die vertikale Sync-Frequenz einen bestimmten Wert übersteigt.
Z. B. können
viele Sync-Trennungseinrichtungen
nicht zuverlässig
ein vertikales Sync-Signal trennen, wenn die Frequenz des vertikalen
Sync-Signals höher
als 150 Hz ist. Zusätzlich
benötigt
die Schaltungsanordnung, die zum Implementieren dieser Sync-Trennungseinrichtungen
benötigt
wird, oft zahlreiche Komponenten und eine komplizierte Schaltungskonstruktion.
-
Beispiele
von digitalen Schaltungen zum Heraustrennen eines vertikalen Sync-Signals
lassen sich in der US-A-4641189 und der US-A-4459612 finden,
-
Die
vorliegende Erfindung ist eine Signalwiederherstellungs-Schaltung,
wie im Anspruch 1 definiert, und ein entsprechendes Verfahren, welches
im Anspruch 9 definiert ist.
-
Die
Erfindung kann in bevorzugten Ausführungsformen eine vertikale
Sync-Abtrenneinheit unter Verwendung einer Einrichtungs-unabhängigen Methodologie
bereitstellen, die die Größe und Komplexität der zugehörigen Abtrenneinheit-Schaltungsanordnung
minimiert; und eine verbesserte vertikale Sync-Abtrenneinheit mit einem hohen Leistungsvermögen, die
während
hochfrequenten und nicht-standardmäßigen Eingangssignal-Bedingungen
zuverlässig
arbeiten kann.
-
Aus
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und
den angehängten
Ansprüchen
werden andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung für Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung lässt
sich besser aus der ausführlichen
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verstehen. In den
Zeichnungen zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines
Videosignal-Verarbeitungssystems, das die vertikale Sync-Abtrenneinheit der
vorliegenden Erfindung beinhaltet;
-
2 ein Blockdiagramm, das
die vertikale Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung mit
näheren
Einzelheiten darstellt;
-
3 ein typisches zusammengesetztes
horizontales Sync-Signal;
-
4 ein schematisches Diagramm,
das die digitalen Komponenten der vertikalen Sync-Abtrenneinheit der
vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4A die Wellenform einer
Flankenerfassungsschaltung in der vertikalen Sync-Abtrenneinheit
der vorliegenden Erfindung;
-
5A einen standardmäßigen zusammengesetzten
horizontalen Sync-Impuls;
-
5B ein vertikales Sync-Signal,
welches aus dem zusammengesetzten horizontalen Sync-Impuls der 4A unter Verwendung einer
herkömmlichen
Sync-Abtrenneinheit abgetrennt wird;
-
6A einen nicht-standardmäßigen zusammengesetzten
horizontalen Sync-Impuls;
-
6B ein vertikales Sync-Signal,
welches aus dem zusammengesetzten horizontalen Sync-Impuls der 5A unter Verwendung der
Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung abgetrennt wird;
-
6C ein vertikales Sync-Signal,
welches aus dem zusammengesetzten horizontalen Sync-Impuls der 5A unter Verwendung der
modifizierten Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung abgetrennt ist;
und
-
7 die Signalausgänge der
digitalen Komponenten der vertikalen Sync-Abtrenneinheit, die in
den 3 und 4 gezeigt ist.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Bezug
nehmend auf die Zeichnungen ist 1 ein
Blockdiagramm eines Videosystems, welches die vertikale Sync-Abtrenneinheit
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Das System 10 umfasst
eine Sync-Abstreifeinheit 12, die ein Videoträgersignal 14 empfängt und
ein zusammengesetztes Sync-Signal 16 von dem Videoträgersignal
abstreift. Die Sync-Abstreifeinheit gibt das zusammengesetzte Sync-Signal 16 an
eine vertikale Sync-Abtrenneinheit 18 der vorliegenden
Erfindung aus. Die Sync-Abtrenneinheit 18 trennt ein vertikales
Sync-Signal 20 von dem zusammengesetzten Sync-Signal ab und gibt
das vertikale Sync-Signal an einen Rastertiming-Generator 22 aus.
Der Rastertiming-Generator 22 bestimmt
danach eine Sync-Priorität,
um das Videosignal, das auf einer Videoanzeigeeinrichtung 24 angezeigt
wird, auszutasten, wie in dem technischen Gebiet altbekannt ist.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit von der bestimmten
Konstruktion des Videosystems, eine Sync-Abstreifeinheit 12 nicht
erforderlich sein kann, wenn das zusammengesetzte Sync-Signal getrennt von
dem Videoträgersignal
eingegeben wird. Ferner kann die vertikale Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung
arbeiten, um das vertikale Sync-Signal von einem zusammengesetzten
horizontalen Sync-Signal oder einem zusammengesetzten horizontalen
Sync-Signal, welches in ein Videosignal eingebettet ist, abzutrennen.
-
Bezug
nehmend auf 2 ist ein
Blockdiagramm der Komponenten Sync-Abtrenneinheit 18 bei 28 gezeigt.
Das zusammengesetzte Sync-Signal 16 wird in die Sync-Abtrenneinheit
an einem Eingangsport 30 der Abtrenneinheit eingegeben.
Der Eingangsport 30 führt
das Signal in eine Flankenerfassungs-Schaltung oder eine Signalerfassungs-Einrichtung 32,
die eine abfallende Flanke des zusammengesetzten Sync-Signals erfasst,
wie bei 34 in 3 gezeigt.
Die abfallende Flanke des zusammengesetzten Sync-Signals zeigt den Beginn einer horizontalen
Impulsperiode, mit Np bezeichnet, und den Beginn-Referenzpunkt für eine Messung der horizontalen
Sync-Signal-Impulsbreite, mit Nw bezeichnet, an. Sowohl die Signalperiode
Np als auch die Sync-Signal-Impulsbreite Nw sind für das Trennen
des vertikalen Sync-Signals von dem zusammengesetzten Sync-Signal
wesentlich, wie nachstehend mit näheren Einzelheiten erläutert werden
wird.
-
Die
Flanken-Erfassungsschaltung 32 gibt ein Signal, das die
erfasste abfallende Flanke des Sync-Signals anzeigt, an eine Signalmessschaltung 36 aus.
Wie nachstehend beschrieben werden wird, misst die Signalmessschaltung 36 die
verriegelte Impulsbreite Nwlatch, die verriegelte
Periode Nplatch, und die gegenwärtige Impulsbreite
Nw in Einheiten von Taktimpulsen. Die Signalmessschaltung gibt sowohl
die gegenwärtige
als auch die verriegelte zusammengesetzte Sync-Signalimpulsbreite
und Periodendaten an den Signalprozessor 40 aus. Der Prozessor 40,
der vorzugsweise ein Sync-Signal-Vergleicher ist, der in einer Altera-Hardware-Description-Language
(AHDL) programmiert ist, gibt das vertikale Synchronisationssignal
auf Grundlage von Daten, die von der Flankenerfassungsschaltung
und der Signalmessschaltung eingegeben werden, aus. Das ausgegebene
vertikale Sync-Signal wird dann zum effektiven Austasten des Energiestrahls,
der in der vertikalen Richtung während
einer Erzeugung eines Videobilds gescannt wird, verwendet.
-
Bezug
nehmend auf 4 ist ein
ausführliches
schematisches Diagramm der Flankenerfassungsschaltung 32,
der Signalmessschaltung 36 und des Signalvergleiches 40 bei 60 gezeigt.
Die Flankenerfassungsschaltung 32 umfasst ein Paar von
D-Typ-Flip-Flops 64a, 64b, die jede abfallende
Flanke des zusammengesetzten Sync-Signalimpulses verriegeln. Signale
werden in beide Flip-Flop-Eingänge durch
ein Systemtaktsignal 66 eingetaktet, welches vorzugsweise
eine Frequenz von ungefähr 25 MHz
aufweist. Das zusammengesetzte Sync-Signal wird in das Flip-Flop 64a an
einem Eingang 68 eingetaktet. Im Ansprechen auf eine abfallende
Flanke des Sync-Signalimpulses gibt das Flip-Flop 64a einen
logischen „Null"-Ausgang, mit einer zugehörigen Verzögerung eines
Taktzyklus an den Eingang des Flip-Flops 64b aus, wodurch
das Flip-Flop 64b veranlasst wird, ein Impulssignal mit
einem logischen „Null"-Ausgang zu erzeugen.
-
Das
Ausgangssignal des Flip-Flops 64a wird auch einem NICHT
Gatter 70 eingegeben. Das NICHT Gatter 70 invertiert
das logische „Null"-Ausgangssignal von
dem Flip-Flop 64a und gibt das invertierte Signal einem
ersten Eingang eines UND Gatters 72 ein. Das von dem Flip-Flop 64b erzeugte
Signal hat eine zugehörige
Verzögerung
von zwei Taktzyklen und wird an einen zweiten Eingang des UND Gatters 72 ausgegeben. Infolgedessen
gibt das UND Gatter 72 ein logisches „Eins"-Signal, welches die abfallende Flanke
des zusammengesetzten Sync-Signals anzeigt, auf Grundlage des logischen
Zustands des invertierten Signals von dem Flip-Flop 64a und
dem nicht invertierten Signaleingang von dem Flip-Flop 64b aus.
Insbesondere ist das UND Gatter-Ausgangssignal auf die Wellenform
gestützt,
die bei 76 in 4A gezeigt
ist.
-
Wie
oben angezeigt, zeigt ein logischer „Eins"-Ausgang mit einer Systemtaktbreite
von dem UND Gatter das Auftreten einer abfallenden Flanke des zusammengesetzten
Sync-Signals an. Der logische „Eins"-Signalausgang von
dem UND Gatter, der die abfallende Flanke des zusammengesetzten
Sync-Signals anzeigt, wird
in die Signalmessschaltung 34 und insbesondere in ein drittes
Flip-Flop 84a eingetaktet, wo es um einen Systemtakt verzögert wird.
Das verzögerte
Signal wird als ein Freischaltsignal für den ersten Zähler 86 verwendet.
Das Ausgangssignal wird ebenfalls durch ein NICHT Gatter 87 invertiert,
um einen zweiten Zähler 88 zu
löschen.
-
Zusätzlich wird
das Ausgangssignal von dem dritten Flip-Flop 84a an das
vierte Flip-Flop 84b in der Signalmessschaltung 34 geführt. Nach
einer anderen Systemtaktverzögerung
durch 84b wird das Signal der abfallenden Flanke an dem
Ausgang des UND Gatters 72 durch ein NICHT Gatter 89 invertiert,
um einen ersten Zähler 86 zu
löschen.
Der erste Zähler 86,
welcher zwei untereinander verbundene 8 Zählungs-Zähler 90a, 90b umfasst,
wird verwendet, um die Periode Np des zusammengesetzten Sync-Impulses
von einer ersten erfassten abfallenden Flanke zu einer zweiten erfassten
abfallenden Flanke zu messen. Der zweite Zähler 88 umfasst ebenfalls
zwei 8 Zählungs-Zähler 92a, 92b und
wird verwendet, um die Impulsbreite Nw des Sync-Signals von einer
Signal-Abfallflanke zu einer Signal-Anstiegsflanke zu messen. Beide
Zähler
geben Signalmessdaten an den Vergleicher-Sync 40 aus. Vorzugsweise
ist jeder Zähler
ein Aufwärts-Abwärts-Carry-Look-Ahead
8 Bit Zähler,
der so arbeitet, wie mit der in Tabelle 1 nachstehend gezeigten
Wahrheitstabelle beschrieben.
-
-
Der
Vergleicher-Sync verarbeitet die Messdaten von beiden Zählern 86, 88 zusammen
mit dem UND Gatter-Ausgangssignal, um das vertikale Sync-Signal
bei 94 auf Grundlage einer Logik, die in den Sync-Vergleicher
programmiert ist, auszugeben, wie nun beschrieben werden wird.
-
Wie
in
5A gezeigt, für ein zusammengesetztes
horizontales Sync-Signal
100, ist es eine technische Anforderung,
dass die zusammengesetzte oder horizontale Sync-Signalbreite normalerweise < 10% der Signalperiode
ist. Während
der Periode eines vertikalen Sync-Signals ist jedoch die Breite
gewöhnlicherweise > 90% der horizontalen
Periode. Deshalb kann das vertikale Sync-Signal auf Grundlage dieser
Charakteristik erfasst werden, wobei angenommen wird, dass das eingegebene
zusammengesetzte Sync-Signal auf negativ geht. Durch Verwenden von
zwei 12 Bit Zähler,
die unter dem Systemtrakt (25 MHz) arbeiten, kann die Sync-Impulsbreite
Nw und die Periode Np gemessen werden. Nw
latch und
Np
latch (latch = verriegelt) sind die verriegelte
Impulsbreite und die Periode bei der gegenwärtig auftretenden abfallenden
Flanke des horizontalen Syncs. Das vertikal Sync-Signal wird dann,
wie bei
102 in
4B gezeigt,
durch eine Implementierung der folgenden Beziehungen abgetrennt:
wobei VCC und GND sich auf
+5 V bzw. die Masse des Systems beziehen.
-
Hierbei
gibt es einige nicht-standardmäßige zusammengesetzte
Sync-Signale, die die Wellenform aufweisen, die bei 110 in 6A gezeigt ist. In derartigen
Fällen
ist die Verzögerung
des vertikalen Syncs, welches durch Verwenden des vorangehenden
Verfahrens abgetrennt wird, größer als
die Verzögerung,
die von der obigen Logik behandelt werden kann. Die oben implementierte
Logik würde
zu dem vertikalen Sync-Signal führen,
welches bei 112 in 6B gezeigt
ist. Das Signal 112 würde
bewirken, dass der Rastertiming-Generator die Videoanzeigeeinrichtung
unrichtig austastet.
-
Um
diese Art von Situation zu behandeln, muss die obige Logik wie folgt
modifiziert werden:
-
-
Das
sich ergebende abgetrennte vertikale Sync-Signal ist bei 114 in 6C gezeigt. Die zugehörige Signalverzögerung ist
viel kleiner als mit vorangehenden vertikalen Sync-Signal-Abtrenneinheiten.
Insbesondere ist die Verzögerung
immer kleiner als eine horizontale Zeile und ist garantiert.
-
Ein
Betrieb der vertikalen Sync-Abtrenneinheit wird nun in Bezug auf
die Signale beschrieben, die von den Sync-Abtrenneinheit-Komponenten
ausgegeben werden, wie graphisch bei 120 in 7 gezeigt. Insbesondere
wird das zusammengesetzte Sync-Signal SYNC in die Flankenerfassungsschaltung 32 durch
ein Systemtaktsignal (sync_clk) eingetaktet. Auf eine Erfassung
einer abfallenden Flanke hin verriegelt der Prozessor sowohl die
zusammengesetzte Sync-Periode Np als auch die Breite Nw. Nachdem
Np verriegelt ist, wird ein Lösch-Signal
/CLRN1 des ersten Zählers
bereitgestellt und der Zähler
wird gelöscht.
Danach startet der erste Zähler
die Zählung
der Systemtakt-Anzahlen, bis ein Zähler-Freischaltsignal /GN1
an dem Ende einer horizontalen Periode hoch geht. Das /CLRN1-Signal
wird durch Verzögern
und Invertieren des /GN1 Signals erzeugt.
-
Der
Ausgang des zweiten Flip-Flops 64b wird an den zweiten
Zähler
als ein Freischaltsignal geführt. Deshalb
kann der zweite Zähler
die Systemtakt-Anzahlen der Sync-Impulsbreite, Nw, zählen. Nw
wird in der gleichen Weise wie der erste Zähler 90 verriegelt,
d. h. Nw wird bei der abfallenden Flanke des nächsten horizontalen Syncs verriegelt.
Nachdem Nw verriegelt ist, wird der zweite Zähler durch Bereitstellen eines /CLRN2
Signals gelöscht,
das durch Invertieren des Zähler-Freischalt-Signals
/GN1 des ersten Zählers 90 erzeugt
wird. Nachdem der zweite Zähler
gelöscht
ist, zählt
der zweite Zähler
die Systemtakt-Anzahlen der Sync-Impulsbreite und die Prozedur wird
wiederholt.
-
Die
Zähler-Ausgangssignale
werden bei der abfallenden Flanke des zusammengesetzten Sync-Signals verriegelt.
Diese zwei verriegelten Signale, d_latch (das Nplatch,
ist) und w_latch (das Nwlatch ist) werden von
dem Vergleicher-Sync 40 verglichen. Der Vergleicher-Sync
gibt danach das abgetrennte vertikale Sync-Signal V_Sync an den
Rastertiming-Generator aus.
-
Die
vertikale Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung ist unter
Verwendung eines Teils eines ALTERA FPGA Model No. 10K20RC208-4
implementiert worden. Die vertikale Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung
ist auf einem Hughes JVC Model M200 Videoprojektor unter Verwendung
einer Model 100 System/RTG Karte getestet worden. Der Videosignalgenerator,
der bei dem Testen verwendet wurde, war ein QUANTUM DATA Model 801 GF
Generator, der über
einhundert Videoquellen erzeugen kann. Die vertikale Sync-Abtrenneinheit
der vorliegenden Erfindung trennte das vertikale Sync-Signal sowohl
von einem zusammengesetzten horizontalen Sync-Signal als auch einem
zusammengesetzten Sync-Signal auf einem grünen Videokanal (SOG) mit einer
zugehörigen
Verzögerung
von kleiner als eine horizontale Zeile erfolgreich ab.
-
Da
keine Schleife zwischen der vertikalen Sync-Signal-Abtrennung und
der Sync-Prioritäts-Schaltungsanordnung
existiert, wenn diese Sync-Abtrenneinheit in Verbindung mit einer
Model 100 RTG Karte verwendet wird, wird die Sync-Wählschaltung
im Vergleich mit den gegenwärtig
verwendeten Sync-Wählschaltungen
in Hughes JVC Model M200/M220 Projektoren dramatisch vereinfacht.
Die neue digitale Sync-Prioritäts-Schaltungsanordnung,
einschließlich
der digitalen vertikalen Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung,
zeigt ein verbessertes Betriebsverhalten, weil sämtliche eingegebenen Sync-Signale gleich behandelt werden.
-
Auf
ein Lesen der vorangehenden Beschreibung hin sollte ersichtlich
sein, dass die vertikale Sync-Abtrenneinheit
der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Betriebsverhalten aufzeigt,
wenn es mit existierenden vertikalen Sync-Abtrenneinheiten verglichen
wird, die in analogen Verfahren implementiert werden. Die vertikale
Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung trennt erfolgreich
das vertikale Sync-Signal von irgendeinem standardmäßigen oder
nicht-standardmäßigen zusammengesetzten
Sync-Signal durch
Implementierung der voranstehend beschriebenen Logik ab, die drei
Sätze von
Daten Nw, Nwlatch und Nplatch vergleicht. Nur
wenn entweder Nw oder Nwlatch so erfasst
werden, dass sie kleiner als die Hälfte von Nplatch sind,
wird ein vertikales Sync-Signal erfasst.
-
Es
sollte auch darauf hingewiesen werden, dass die vertikale Sync-Abtrenneinheit
der vorliegenden Erfindung bei hoher Frequenz arbeitet, einschließlich von
Frequenzen über
150 MHz hinaus, und deshalb auf eine breite Vielfalt von Videosystemen,
einschließlich
des Hochdefinitions-Fernsehens, Computer- und VCR-Anwendungen, anwendbar
ist. Die vertikale Sync-Abtrenneinheit kann auch mit einer digitalen
Senations-Entfernung und einer Erfassung von geraden / ungeraden
Feldern kombiniert werden, um einen digitalen Sync-Prozess hervorzubringen.
Die Sync-Abtrenneinheit der vorliegenden Erfindung ist vollständig digital,
wodurch der Abtrenneinheit ermöglicht
wird, in einer kosteneffektiven Weise implementiert zu werden. Die Sync-Abtrenneinheit
ist auch dahingehend kosteneffektiv, dass sie nicht erfordert, dass
das horizontale Sync-Signal in eine Spannung umgewandelt wird, bevor
das vertikale Sync-Signal
extrahiert wird.
-
Es
ist selbstverständlich,
dass zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf die obigen Lehren möglich sind. Deshalb ist beabsichtigt,
dass irgendwelche anderen Ausführungsformen,
die innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen, durch
die folgenden Ansprüche abgedeckt
werden.