JP2002016819A - ビデオデコーダ - Google Patents

ビデオデコーダ

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JP2002016819A
JP2002016819A JP2001152847A JP2001152847A JP2002016819A JP 2002016819 A JP2002016819 A JP 2002016819A JP 2001152847 A JP2001152847 A JP 2001152847A JP 2001152847 A JP2001152847 A JP 2001152847A JP 2002016819 A JP2002016819 A JP 2002016819A
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horizontal
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increment
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JP2001152847A
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Karl H Renner
エイチ、レンナー カール
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Texas Instruments Inc
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    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/07Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop using several loops, e.g. for redundant clock signal generation
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N9/44Colour synchronisation
    • H04N9/45Generation or recovery of colour sub-carriers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/04Synchronising
    • H04N5/12Devices in which the synchronising signals are only operative if a phase difference occurs between synchronising and synchronised scanning devices, e.g. flywheel synchronising
    • H04N5/126Devices in which the synchronising signals are only operative if a phase difference occurs between synchronising and synchronised scanning devices, e.g. flywheel synchronising whereby the synchronisation signal indirectly commands a frequency generator

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオデコーダにおけるフィードフォワード
エラー訂正方法を得る。 【解決手段】 水平位相同期ループ内のマイクロプロセ
ッサはsync入力に関する水平タイミングを読み出し
水平離散時間発振器(15)へ増分inchを与えてそ
のタイミングを訂正しsync入力との同期を維持す
る。水平離散時間発振器出力はカラー位相同期ループ内
のカラー離散時間発振器(27)を駆動するピクセルク
ロックを発生するのに使用される。マイクロプロセッサ
(22)がカラーバースト入力とカラー離散時間発振器
周波数間の位相エラーを読み出してカラー離散時間発振
器へ増分incscを与えカラーバーストとの同期を維持
する。水平位相同期ループは公称増分nom_inch
周りにΔhだけ変動するinchを調節する。カラー離
散時間発振器の調節に対するフィードフォワードエラー
訂正は公称増分nom_incscおよびΔhのフィード
フォワードスケーリングバージョンである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオデコーダに関
し、特にそのエラー訂正に関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオソースから送られるコンポジット
ビデオ信号はアクティブビデオの正確な再生(例えば、
その正しい色を含むピクチュア情報の再生)だけでなく
カラービデオ情報(副搬送波により運ばれるクロミナン
ス信号を含む)を含んでいる。この信号は本質的に画像
をディスプレイするのに必要な全要素を1つの信号とし
て結合するビデオストリームである。タイミング情報は
同期信号の伝送により運ばれる。同期信号は一般的にs
yncと呼ばれる。伝送されるビデオピクチュアに従っ
てピクセル情報をディスプレイする受信機と共に、電気
ビームは観察されずにディスプレイを水平方向に横切っ
て帰線をスポットできるようにビームが遮断される水平
帰線消去期間が続く水平sync信号に従って受信機の
ディスプレイを走査する。ディスプレイが頂部から底部
まで走査されると、垂直sync信号は観察されずにデ
ィスプレイを垂直方向に横切って帰線をスポットできる
ようにビームが遮断される垂直帰線消去期間中にいつビ
ームがディスプレイの頂部に戻ったかを決定する。コン
ポジットビデオ信号は一般的にアクティブビデオ、水平
sync、水平帰線消去、垂直sync、垂直帰線消
去、およびカラーバーストを含んでいる。カラーバース
トはビデオ波形のブリーズウェイ(breezeway)(ビデオ
波形の水平syncの立上りエッジとカラーバーストの
開始間の部分)とアクティブビデオの開始間の部分であ
る。カラーバーストによりカラーデコーダはアクティブ
ビデオのライン内に含まれるカラー情報を復号すること
ができる。受信機すなわちビデオデコーダにおいて、カ
ラー位相同期ループは局部カラー発振器とコンポジット
ビデオ入力信号のカラーバーストとの同期を維持する。
【0003】従来のビデオデコーダ用水平位相同期ルー
プは、デジタルピクセル情報を位相同期ループへクロッ
キングするための、サンプリングクロックをコンポジッ
トビデオ情報の着信水平syncの降下エッジに同期さ
せる目的に役立つ。この同期は水平方向に安定なピクチ
ュアおよびコンポジットビデオのsyncチップ、バッ
クポーチ、およびカラーバーストを識別する位置信号を
発生するのに必要である。アナログビデオ情報はアナロ
グ/デジタルコンバータへ入りそれはデジタルピクセル
情報を出力する。ピクセルカウンタが陰極線管のような
ディスプレイモニタースクリーンを横切る水平走査線と
みなすことができるものの中のピクセルに対応するビデ
オ情報をカウントする。ピクセルカウンタはカウントゼ
ロで開始して最終カウントまでカウントし次にゼロまで
戻る。位相同期ループは2つの同期モード、粗同期およ
び微細同期、を利用する。粗同期モードでは、ビデオ信
号に関連する各ラインの帰線消去期間中に通常存在する
着信水平syncパルスは(モニターの走査をオリジナ
ル画像の走査と同期化できるようにする目的で)アナロ
グ回路により検出される。ピクセルカウンタの復号に基
づいて、水平syncパルスが予期される時間周りに粗
ゲートフィルタ(後述する微細窓に関連する狭い時間窓
に比べて比較的広幅の時間窓を意味する)が可能とされ
る。いくつかの連続するビデオラインに対応する時間だ
けゲート窓内にsyncが生じない場合には、窓をsy
ncパルスへ移すためにピクセルカウンタがリセットさ
れるかあるいはビデオデコーダシステムのクロック周波
数が訂正される。syncパルスが微細同期窓内であれ
ば、微細同期モードがイネーブルされる。微細ゲートフ
ィルタ窓が微細同期モードにより利用され、微細同期窓
として知られる狭幅窓内のsyncパルスのエッジ位置
に基づいて位相エラーを計算する位相検出器をイネーブ
ルする。次に、この位相エラーはループフィルタにより
フィルタリングされ、その出力はクロック周波数を調節
してそのエッジが微細窓に中心がくるようにする離散時
間発振器(DTO)へ与えられ、位相エラーを最小限に
抑える。従来技術の水平位相同期ループ方式は一般的に
アナログハードウェア、デジタルハードウェアもしくは
その組合せにより実現される。この種のインプリメンテ
ーションの主要な欠点は特定のビデオ方式、例えばNT
SC,PAL,NPAL,MPAL等、に適合するため
のパラメータ変更の不便さにある。
【0004】水平位相同期ループのデジタルバージョン
が1998年7月30日に出願されたカールレナー等の
特許出願第09/126,630号“Horizontal Phase
-Locked Loop for Video Decoder”に開示されている。
この出願は本開示の一部としてここに組み入れられてい
る。
【0005】ビデオデコーダ内のカラー発振器のデジタ
ルバージョンはカラー離散時間発振器(DTO)と呼ば
れる。カラー位相同期ループは通常カラーバースト入力
と局部発生カラー周波数間に位相エラーを発生して制御
される。位相エラーはカラーバースト期間中にカラーバ
ースト入力ピクセルと局部カラー発振器の余弦との積c
oswsctを累算して計算される。次に、位相エラーは
フィルタリングされ公称(nominal)カラーDTO増分値
に加算され次にカラーDTOに書き込まれる。これは走
査線ごとに1回生じる。位相エラーは任意の周波数オフ
セットが検出されてカラーDTO増分に加算されるよう
にレジスタ内で累算することもできる。この技術はピク
セルクロック周波数が安定であればうまく働く。テレビ
ゲーム等の非標準ビデオでは広範な偏移が生じることが
ある。ビデオカセットレコーダ(VCR)はもう1つの
非標準ビデオソースである。VCRの場合、ヘッド切替
えにより水平sync周波数は垂直sync期間中に1
6マイクロ秒もジャンプすることがある。しかしなが
ら、ピクセルクロック周波数が変動すると(VCR入力
により生じることがある)、カラーコンテントをディス
プレイ上に正確に再生しようとする努力に問題を生じる
ことがある。改善されたカラー位相同期ループだけでな
く非常に適応性のある改善された水平位相同期ループを
提供するためにマイクロプロセッサベースシステムが必
要である。
【0006】カラーDTOの周波数および位相はマイク
ロプロセッサによりそこへ書き込まれる増分値により制
御される。カラーDTOはピクセル(ピクチュアエレメ
ント)サンプリングクロックによりクロックされる。カ
ラー位相同期ループ(PLL)はカラーバースト周波数
へ同期できなければならない。カラーバースト周波数は
公称周波数から偏移することがあるため、水平位相同期
ループ(PLL)はこの入力との同期を維持するために
そのタイミングを粗訂正しなければならない。カラーD
TOはピクセルクロックによりクロックされるため、局
部カラー発振器の安定性が維持されてカラークロックが
失われないように対応する粗訂正をそれに対して行わな
ければならない。
【0007】テキサスインスツルメンツ社のTVP50
20ビデオデコーダでは、水平syncジッターによる
ピクセルクロック周波数変動は水平位相同期ループから
カラー位相同期ループへのフィードフォワード項により
補償される。この項は、次式で示すように、水平PLL
が水平sync入力と同期を維持するのに必要な増分デ
ルタの逆関数である。 inch=nom_incsc/(1+Δh/nom_inc
h
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この逆関数は除算演算
を必要とするため、実現するためのソフトウェアやハー
ドウェアにたくさんの計算オーバヘッドを生じる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の1実施例では、
ピクセルクロック周波数の変動はカラーPLL増分デル
タにフィードフォワードエラーを加算することにより補
償される。
【0010】本発明のもう1つの実施例では、フィード
フォワードエラーは従来の設計において実施される除算
を必要としない水平DTO増分デルタのスケーリングさ
れたバージョンである。
【0011】本発明のもう1つの実施例では、スケーリ
ングは加算およびシフトを使用して実現される。
【0012】
【発明の実施の形態】TVP5020に対する水平位相
同期ループの説明は1998年7月30日に出願された
カールレナー等の特許出願第09/126,630号
“Horizontal Phase-Locked Loop for Video Decoder”
に開示されている。この出願は本開示の一部としてここ
に組み入れられている。本発明は局部カラー発振器のコ
ンポジットビデオ入力信号のカラーバーストとの同期を
維持するカラー位相同期ループを含むビデオデコーダに
関する。TVP5020に対するカラー位相同期ループ
は1998年10月30日に出願されたカールレナー等
の特許出願第09/183,243号“Color Phased-L
ocked Loop for Video Decoder”に記載されている。T
VP5020は24ビットアキュムレータを利用してお
り、増分およびピクセルクロック周波数fpix間の得ら
れる関係を下記に示し水晶発振器周波数fcry stalは6
01サンプリングレートに対しては24.576MHz
であり方形ピクセルサンプリングレートに対しては2
6.8MHzである。水平DTO増分incはfpix
直接関数であり、それは、 inch=223*pix/fcrystal となり、水平PLLが水平sync入力との同期を維持
するのに必要な増分デルタ(Δh)の逆関数である次式
で示すカラーDTO増分incscが得られる。 incsc=nom_incsc/(1+Δh/nom_i
nch
【0013】この逆関数は除算演算を必要とするため、
実現するためのハードウェアやソフトウェアにたくさん
の計算オーバヘッドを生じる。この技術は1998年1
0月30日に出願されたカールレナー等の特許出願第0
9/183,243号“Color Phased-Locked Loop for
Video Decoder”に記載されている。この出願は本開示
の一部としてここに組み入れられている。このフィード
フォワードに対する水平位相同期ループは1998年7
月30に出願されたレナー等の特許出願第09/12
6,630号に記載されており、TVP5020ビデオ
デコーダに内蔵されている。
【0014】図1に本発明の好ましい実施例に従ってハ
ードウェアとソフトウェアの組合せとして実現される水
平位相同期ループ(PLL)11およびカラーPLL1
3を示す。水平位相同期ループは1999年12月27
日に出願されたハフメイヤ等の特許出願第09/47
2,268号“Precision Frequency and Phase Synthe
sis”に記載されている。この出願は本開示の一部とし
てここに組み入れられている。この水平DTOはジッタ
ーを最小限に抑える差分アーキテクチュアである。水平
離散時間発振器(DTO)は下記に示すTVP5020
のそれとは異なる増分/周波数を有し、fringは水晶周
波数=to10**sc=14.31818MHzに基
づいたリング発振器周波数である。カラー副搬送波周波
数fscはNTSCに対しては3.58MHzである。 inc=227*(31/8*ring/fpix+1)
【0015】incとfpixとの間には逆関係があるた
め、カラーPLLへ与えられる水平PLLから得られる
フィードフォワードエラー訂正は著しく単純化される。
水平離散時間発振器(DTO)15はリング発振器14
からの定周波数fringによりクロックされる。リング発
振器周波数fringはfring=m*crystalの関係により
水晶発振器周波数fcrystalと関連づけられる。典型的
な値はm=10およびfcrystal=4*scであり、fsc
は局部カラー副搬送波発振器周波数である。水平DTO
15出力周波数は分周器17により8分周されてピクセ
ルクロック周波数fpixを生じる。ピクセルカウンタ1
9およびデコーダ21はfpixに応答して微細同期窓信
号を発生し、次にそれは位相検出器23において水平s
yncと比較され任意の位相エラーがマイクロプロセッ
サ22へ送られる。デコーダは参照した水平位相同期ル
ープで説明した粗位相検出器および微細位相検出器を含
んでいる。マイクロプロセッサ22は水平位相エラーを
読み出し、それをフィルタリングして増分inch値を
水平DTO15へ書き込んで水平sync入力との同期
を維持する。次に、ピクセルクロック周波数fpixはカ
ラーDTO27を駆動して余弦ROM29を介して局部
発振器周波数fscを発生する。局部カラー発振器周波数
scおよび受信されたカラーバーストはカラー位相検出
器31に加えられ、位相エラーはマイクロプロセッサ2
2に加えられる。マイクロプロセッサ22はカラーバー
スト入力およびfsc間の位相エラーを読み出し、増分i
ncsc値をカラーDTO27へ書き込んでカラーバース
ト入力との同期を維持する。下記の2つの方程式は水平
DTO15およびカラーDTO27周波数をそれらの入
力に関連づける。 inch=227*(31/8*ring/fpix+1) incsc=224*sc/fpix
【0016】これら2つの方程式は結合されてfpix
解消しincscに対する結果をinchの関数として発
生する。 incsc=8/31*24*(2-27*inch−1)*sc
/fring 水平PLL11が適応すると、inchはその公称no
m inchの周りにΔ hだけ変動する。 inch=nom_inch+Δh inchを代入すると、下記の結果が得られる。 incsc=nom_incsc+1/31*sc/fring *
Δh
【0017】水平PLLからのフィードフォワードエラ
ー項は1/31*sc/fring *Δhである。これは一定
のfscを維持するために必要なカラーDTO27の調節
を表わす。この関係はΔhのスケーリングされたバージ
ョンの加算だけでよい。fri ng=10**scに対し
て、フィードフォワードスケールファクターは53/2
16で近似することができ、それは2進では110102
右シフト16ビットとして書き換えることができる。図
2にインプリメンテーションを示す。ビット1,2,4
および5は和分器50により和分されシフター51によ
り16ビット右シフトされる。
【0018】図3は図1のカラーPLL増分デルタに単
純に加算されるマイクロプロセッサ22ソフトウェア内
で実施されるカラー位相同期処理におけるフィードフォ
ワードエラーの適用を示す。フィルタ出力のある機能を
処理した後でマイクロプロセッサ22により決定される
ビデオの特定のラインに対応するバースト位相エラーが
マイクロプロセッサ22によりnビット右シフトされ
る。nビットシフトはブロック60により示される。こ
れは比例シフト定数kpの乗算に対応する。この結果は
前のラインに対する前のバーストエラーに対応する前の
ビデオライン結果(ブロック64および遅延により表わ
される)に加算される。得られる2つのライン和は無視
される(ブロック66)。正負限界間の和分結果をブロ
ック限界69および遅延線ブロック70により制限する
ライン遅延期間ループを使用して、負の2つのライン和
が和分器68により累算される。累算され制限された和
は関数右シフトブロック72によりビットが右シフトさ
れる。これは整数定数kiの乗算に対応する。例えば、
図2に関して前記したように、得られる積は加算器80
において負の2つのライン和および水平PLLからのス
ケーリングされたフィードフォワードエラー(feed_fo
rward_error)項(例えば、1/31*sc/fring *Δ
h)に加算される。フィードフォワードエラーは除算を
必要としない水平DTO増分のスケーリングされたバー
ジョンである。スケーリングは加算およびシフトにより
実現することができる。関数加算器80の和は関数加算
器82により公称カラーDTO増分(nom_color_DTO
_inc)へ加算される。ピクセルクロック周波数の変動
はフィードフォワードエラーをカラーDTO増分デルタ
に加算して補償される。
【0019】本発明およびその利点を詳細に説明してき
たが、添付特許請求の範囲に明記された発明の精神およ
び範囲を逸脱することなくさまざまな修正、置換および
変更が可能であることがお判りであろう。以上の説明に
関してさらに以下の項を開示する。
【0020】(1) ビデオデコーダであって、水平離
散時間発振器を含む水平位相同期ループと、カラー局部
発振器周波数fscを発生するカラー離散時間発振器、カ
ラー局部発振器周波数をカラーバーストと比較して任意
のエラーを検出する比較器と、カラー離散時間発振器へ
のカラーPLL公称増分を発生する処理手段とを含むカ
ラー位相同期ループと、リング発振器からの定周波数f
ringにより水平離散時間発振器をクロックする手段であ
って、fring=m*crystalかつfcrystal=n*sc
ある手段と、水平sync入力から水平位相エラーΔh
を求めて水平離散時間発振器への増分inchを発生し
水平sync入力との同期を維持する手段と、水平離散
時間発振器から位相エラーのスケールファクターを発生
して除算演算を行わずに定カラー局部発振器周波数を維
持する手段と、位相エラーの前記スケールファクターを
前記カラーPLL公称増分へ加算しかつカラー離散時間
発振器へフィードフォワードして定カラー局部発振器周
波数を維持する手段と、を含むビデオデコーダ。
【0021】(2) 第1項記載のビデオデコーダであ
って、前記スケールファクターは1/31*sc/f
ring *Δhであるビデオデコーダ。
【0022】(3) 第2項記載のビデオデコーダであ
って、fring=40*scであるビデオデコーダ。
【0023】(4) 第1項記載のビデオデコーダであ
って、前記スケールファクターは和およびシフトにより
与えられるビデオデコーダ。
【0024】(5) 水平sync入力および水平発振
器周波数から位相エラーを求め水平発振器への増分を発
生して水平sync入力との同期を維持する手段と、局
部カラー発振器および局部カラー発振器周波数とカラー
バースト入力間の位相エラーを求めカラー発振器へのカ
ラー訂正増分を発生してカラーバーストとの同期を維持
するカラー位相同期ループとを含み前記カラー局部発振
器は水平発振器周波数から引出されるタイプのビデオデ
コーダであって、位相エラーのスケールファクターを除
算演算を行わずに水平発振器から発生する手段と、水平
発振器からの位相エラーのスケールファクターを前記カ
ラー訂正増分へ加算し結果をカラー発振器へフィードフ
ォワードする手段と、を含むビデオデコーダ。
【0025】(6)第5項記載のビデオデコーダであっ
て、前記スケールファクターは1/31*sc/fring *
Δhであるビデオデコーダ。
【0026】(7) 第6項記載のビデオデコーダであ
って、fring=40*scであるビデオデコーダ。
【0027】(8) 本発明の実施例に従って、水平位
相同期ループ内のマイクロプロセッサはsync入力に
関する水平タイミングを読み出し水平離散時間発振器
(15)へ増分inchを与えてそのタイミングを訂正
しsync入力との同期を維持する。水平離散時間発振
器出力はカラー位相同期ループ内のカラー離散時間発振
器(27)を駆動するピクセルクロックを発生するのに
使用される。マイクロプロセッサ(22)がカラーバー
スト入力とカラー離散時間発振器周波数間の位相エラー
を読み出してカラー離散時間発振器へ増分incscを与
えカラーバーストとの同期を維持する。水平位相同期ル
ープは公称増分(nom_inch)周りにΔhだけ変
動するinchを調節する。カラー離散時間発振器の調
節に対するフィードフォワードエラー訂正は公称増分
(nom_incsc)およびΔhのフィードフォワード
スケーリングバージョンである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施例に従った水平PLLお
よびカラーPLLシステムのブロック図である。
【図2】加算およびシフトを使用するフィードフォワー
ドエラーのインプリメンテーションを示す図である。
【図3】カラーPLL処理におけるフィードフォワード
のブロック図である。
【符号の説明】
11 水平位相同期ループ 13 カラーPLL 14 リング発振器 15 水平DTO 17 分周器 19 ピクセルカウンタ 21 デコーダ 22 マイクロプロセッサ 23,31 位相検出器 27 カラーDTO 29 余弦ROM 50,68 和分器 51 シフター 80,82 加算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオデコーダであって、 水平離散時間発振器を含む水平位相同期ループと、 カラー局部発振器周波数fscを発生するカラー離散時間
    発振器、カラー局部発振器周波数をカラーバーストと比
    較して任意のエラーを検出する比較器と、カラー離散時
    間発振器へのカラーPLL公称増分を発生する処理手段
    とを含むカラー位相同期ループと、 リング発振器からの定周波数fringにより水平離散時間
    発振器をクロックする手段であって、fring=m*
    crystalかつfcrystal=n*scである手段と、 水平sync入力から水平位相エラーΔhを求めて水平
    離散時間発振器への増分inchを発生し水平sync
    入力との同期を維持する手段と、 水平離散時間発振器から位相エラーのスケールファクタ
    ーを発生して除算演算を行わずに定カラー局部発振器周
    波数を維持する手段と、 位相エラーの前記スケールファクターを前記カラーPL
    L公称増分へ加算しかつカラー離散時間発振器へフィー
    ドフォワードして定カラー局部発振器周波数を維持する
    手段と、 を含むビデオデコーダ。
JP2001152847A 2000-05-22 2001-05-22 ビデオデコーダ Abandoned JP2002016819A (ja)

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