JP2004505565A - ディジタルビデオのスペクトラム拡散クロッキングのための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例に従って、ピーク電磁放射レベルを減少させるために、スペクトラム拡散画素クロック信号が、電磁妨害信号のピークの放射が発生する、周波数帯を拡散するために発生される。本発明の一実施例では、この目的は、クロック信号パルスが各走査線内で拡散するように画素クロック基準入力を変調する、周期的な波形を発生するビデオ画像の水平同期信号を使用することにより達成される。画素位置は水平及び時間領域内に一貫して残るように、この変調信号は、水平同期信号に同期している。

Description

【０００１】
この発明は、信号のクロッキングに関し、特に、ピークの電磁放射を実質的に減少する、ディジタルビデオの信号クロッキングに関連する。
【０００２】
ディジタルテレビジョン技術は、ここ数年間は、一般的となってきている。しかしながら、ディジタルテレビジョンは、連邦通信委員会（ＦＣＣ）により設定されたような、政府の規定する基準に述べられた放射限界を超える、電磁妨害（ＥＭＩ）信号を発生する、広い、高速ディジタルバスを使用する。
【０００３】
ディジタルテレビジョンのＥＭＩの大きな成分は、ビデオサンプリングクロックの高調波と、そのクロックに関連する広いデータバスにより、持ちこまれる。それらの高調波は、後続のアナログ段階を通した”漏れ”と、テレビジョン受信機のディジタル処理段階内の主なＥＭＩ問題を発生する。典型的には、ＥＭＩ放射要求に従うために、多くのディジタルＴＶは、電磁シールド技術を使用する。しかしながら、これらのシールド技術は、ＴＶ受信器の全体的なコストに加算する。またＴＶ受信器の全体的な重量とサイズに加算する。
【０００４】
更に、ＴＶ受信器のアナログ段階を通して伝わるＥＭＩリーク信号は、陰極線管（ＣＲＴ）ドライバ電子回路により増幅される。増幅されたＥＭＩ信号は、ＣＲＴ自身の大きな開口を通して非常に効率的に放射し、シールディング又は、他の電磁妨害（ＥＭＩ）を減少する方法は、画質の劣化なしにはほとんど不可能である。
【０００５】
従って、上述の欠点なしに、ディジタルＴＶ内の電磁妨害放射を減少するシステムと方法が必要である。
【０００６】
本発明の一実施例に従って、ピーク電磁放射レベルを減少させるために、スペクトラム拡散画素クロック信号が、電磁妨害信号のピークの放射が発生する、周波数帯を拡散するために発生される。本発明の一実施例では、この目的は、クロック信号パルスが各走査線内で拡散するように画素クロック基準入力を変調する、周期的な波形を発生するビデオ画像の水平同期信号を使用することにより達成される。しかし、画素位置は水平及び時間領域内に一貫して残るように、この変調信号は、水平走査信号とも呼ばれる、水平同期信号に同期している。
【０００７】
本発明の一実施例に従って、画素クロック基準入力信号が、水平走査信号の基本周波数のコヒーレントな高調波である信号により周波数変調（ＦＭ）される。
【０００８】
本発明の他の実施例従って、波形シンセサイザは、要求される周波数変調ＦＭ信号を発生するために、ディジタルビデオ伝送バスからビデオ信号の水平同期信号を受信するように構成される。画素クロック基準信号は、画素クロック基準信号を発生するために、位相ロックループ（ＰＬＬ）に供給される。ＰＬＬも、波形シンセサイザにより発生された信号の波形に従って、画素クロック基準入力の周波数を変えるために、高域通過フィルタを介して周波数変調信号を受信するように構成される。そのようなＰＬＬは、波形発生器１２０により発生された変調する信号により、画素クロック発生器１１６から受信された画素クロック信号を変調する、変調する回路として機能する。位相ロックループの出力ポートで発生された周波数変調された信号は、画像システムパスの次の段階を駆動する画素クロック規準信号の代わりに供給される。スペクトラム拡散された画素クロック信号と呼ばれるこの周波数変調された信号は、実質的に、ディジタルビデオ画像バス内のＥＭＩピーク放射を減少する。
【０００９】
図１は、電磁妨害信号の放射に貢献するディジタルテレビジョン１０の例示の部分を示す。伝送信号は、ディジタルテレビジョン１０の入力ポート８に供給されそして、チューナ回路１２の入力端子に送られる。
【００１０】
チューナ回路１２は、ディジタルテレビジョン１０に供給されるテレビジョン信号内に含まれる対応するチャネルに同調するために使用されるローカル発振周波数信号を供給し且つ、同調されたテレビジョン信号を、当業者には知られているように、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）を介して、ディジタルフォーマットに変換するように構成される。チューナ回路１２の出力ポートは、復号器１４の入力ポートに接続されている。復号器１４は、ＭＰＥＧ規格のような、テレビジョン１０に供給される特定のテレビジョン信号の伝送を支配する規格に従った必要な復号機能を実行するように構成されることに注意する。
【００１１】
例えば、ＭＰＥＧ復号器のような復号器１４の出力ポートは、データバス１８を介して、色空間変換器又は、ガンマ補正器のような、ディジタル信号処理モジュール１６に接続されている。典型的には、データバス１８は、ＡＴＳＣ１０８０ｉのようなビデオフォーマットで使用されているような７５Ｍｈｚの周波数を有するデータ信号を送る２４ビット幅である。ディジタル信号処理モジュール１６の出力ポートは、２４〜３０又はそれ以上のビット幅の他のデータバス２０を介して、ディジタル／アナログ変換器２２の入力ポートに接続されている。バス１８と２０内の７５Ｍｈｚのデータレートは、基本周波数又はそれ以上から始まる範囲の追加の高調波を発生し得る。更に、これらのバス内で発生されるピーク電磁放射は、ＦＣＣにより課されるような、法規規格により定まる制限を越えうる。
【００１２】
図２は、放射された電磁信号３２のパワー周波数スペクトラムを示し、そのピーク放射は、例えばＦＣＣにより設定されたようなＥＭＩ電力しきい値３４を超える。このピークＥＭＩ電力を減少させるために、本発明の一実施例に従って、スペクトラム拡散画素クロック信号発生器が、図３に示すように設けられている。
【００１３】
このように、図３は、バス１１４を介して、ディジタルデータストリームを受信するように構成された、スペクトラム拡散クロック信号発生器１０８を示す。データストリームは、ビデオ復号器１１２に設けられており、これは受信されたデータを復号するように構成されている。ビデオ復号器１１２は、本発明の一実施例に従って、ファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）バッファ１４０又はフレームバッファのような、ライン１３８を介して供給される画素クロック信号でディジタルビデオバス１３６を介してテレビジョン受信器の次の段階に画素データを蓄積又は転送するように構成された、バッファ１４０を有する。ライン１３８は、別の線であることに注意する。しかしながら、本発明の他の実施例に従って、ライン１３８は、ビデオバス１３６の一部である。各画素は、ライン１３８を通して供給される画素クロック信号に従って、テレビジョン受信機の表示スクリーン上に表示される。
【００１４】
ディジタルビデオバス１３６も、期間”Ｔ”を有する水平同期パルス信号を含む。水平同期パルス信号は、例えば、ＣＲＴ形式のディスプレイに対しては、走査電子ビーム信号を発生するのにテレビジョン受信機により使用されている。走査電子ビーム信号は、表示スクリーン上の各水平ラインが処理される対応する水平走査周波数を有する。この結果、各水平走査中に、各画素の位置がテレビジョン表示スクリーン上に表示される。図３を参照して説明される実施例はテレビジョン受信機に関連するが、本発明は、その範囲内に制限されるものではなく、且つ、本発明の原理は他の形式のビデオディスプレイに採用され得ることに注意する。
【００１５】
ビデオ復号器１１２は、画素クロック規準信号を受けるように構成された入力ポート１１７を有する。クロック信号源１１６は、本発明の実施例に従って、水晶発振器であるが、しかし、本発明はこれに関して制限されない。ビデオ復号器１１２は、１１０のようなクロック信号発生器からのクロック信号を受信するように構成された、他のクロックのための入力ポートを有する。
【００１６】
本発明の一実施例に従って、スペクトラム拡散画素クロック発生器１１８は、クロック信号源１１６により供給されるクロック信号を受信するように構成された位相ロックループ１４２を有する。位相ロックループ１４２は、クロック信号を受ける入力ポートと位相弁別器１３０の入力ポートに接続された出力ポートを有する、分周器１２６を有する。位相弁別器１３０の他の入力ポートは、分周器１２８の出力からの信号を受信するように構成されている。
【００１７】
位相弁別器１３０の出力ポートは、低域通過フィルタ１３２の入力ポートに接続されている。低域通過フィルタ１３２は、加算回路１２４の入力ポートに信号を順に供給する。加算回路１２４の出力ポートは、電圧制御発振器１３４の入力ポートに接続されている。帰還信号線は、電圧制御発振器１３４により発生された信号を、分周器１２８の入力ポートに供給する。位相ロックループ１４２は、ＰＬＬ回路により発生されたクロック信号の中心周波数と、各走査線に対する位相の累積を安定化するのに使用されている。
【００１８】
スペクトラム拡散画素クロック発生器１１８は、ディジタルビデオバス１３６に供給される水平同期パルス信号を受信するように構成された、波形シンセサイザ１２０も含む。水平同期パルス信号は、従来技術で良く知られた技術に従って、ディジタルビデオバス１３６から抽出されることも可能である。波形シンセサイザ１２０の出力ポートは、高域通過フィルタ１２２の入力ポートに接続されている。高域通過フィルタ１２２の出力ポートは、加算回路１２４の第２の入力ポートに接続されている。本発明は、波形シンセサイザの使用に範囲が制限されないことに注意する。例えば、当業者に既知の波形を発生する他の回路も使用できる。
【００１９】
電圧制御発振器１３４の出力ポートは、スペクトラム拡散画素クロック信号を発生し、これは、ビデオ復号器の画素クロック基準入力ポート１１７にそして、特にフレームバッファ又はＦＩＦＯ１１２に、供給される。
【００２０】
動作中は、波形シンセサイザ１２０は、水平走査周波数のコヒーレントな高調波又はコヒーレントな高調波の結合である、変調する信号を発生する。図４は、周期”Ｔ”を有する三角形の形状を有する、周波数変調信号１６０を示す。このように、信号１６０は、電圧制御発振器１３４により発生された画素クロック信号の周波数を変化させる。例えば、周波数変調信号１６０の信号レベルが高い場合には、（正のＦＭが使用されていれば）画素クロック信号の周波数は高く、一方、周波数変調信号１６０の信号レベルが低い場合には、画素クロック信号の周波数も低い。結果的に、図６の表示スクリーン２１０上のコラム画素２１２のように、画素の垂直グループの画素位置により示されているように、周波数変調信号の信号レベルが減少する時間期間中は、画素を拡散し、そして、周波数変調信号の信号の振幅が増加する時間期間中は、画素を画素を互いに縮める。
【００２１】
図７は、上述のスペクトラム拡散配置の効果を有する画素クロック信号２３２又は２３４と比較した、上述のスペクトラム拡散配置なしの画素クロック信号２３０を示す。
【００２２】
図５は、本発明の他の実施例に従って波形シンセサイザ１２０により発生され得る幾つかの例示的な波形を示すが、本発明は、これに範囲が制限されるものではなくそして、他の形式の波形が使用できる。例えば、波形シンセサイザ１２０は、期間”Ｔ”を有する放物線状の周波数変調信号１８０を発生する又は、期間”Ｔ／２”を有する放物線状の周波数変調信号１８２を発生する。
【００２３】
画素クロック信号を変調する周波数変調信号は水平同期パルスによりトリガされ且つ水平同期信号又はその高調波と同じ周波数を有するので、表示スクリーン上の各水平ライン上の各画素位置は、映像（又は）フレーム内の画素に関して一貫性をもって残り、これは水平領域内の一貫性となることに注意する。更に、各フレーム内の各画素位置は、他のフレームに関して一貫性をもって残り、時間領域の一貫性となる。水平又は時間領域の一貫性の欠如は、画素ジッタ、歪み及び、画質の全体的な劣化を起こしうることに注意する。
【００２４】
高域通過フィルタ１２２と低域通過フィルタ１３２は、波形シンセサイザ１２０により発生された周波数変調信号と位相ロックループ帰還信号の周波数の周波数スペクトラムは、重ならないように構成されることに注意する。このように、周波数変調する信号は、期間ｎＴをわたるスペクトラム拡散クロック信号の平均周波数が、スペクトラム拡散配置なしの画素クロック信号周波数と同じであるように、未変調基準クロックに対して低帯域に制限される。
【００２５】
本発明の一実施例に従って、スペクトラム拡散クロック信号に対する周波数偏差の典型的な量は、平均的な視聴者により大きな量の歪みが知覚されない量であることに更に注意する。この周波数偏差は、１％から３％の間であってもよいが、本発明は、その範囲に制限されない。これは、表示システムでは、静的な歪みに対する視覚性のしきい値は、５％以上であり、これは、歪みの許容値に対して十分なオーバーヘッドがあることになる。本発明の他の実施例に従って、スペクトラム拡散クロック信号内の大きな周波数偏差が必要な場合には、当業者には一般的に知られている、ＣＲＴ静的補正回路を使用できる。
【００２６】
本発明の原理により発生されたスペクトラム拡散クロック信号は、ディジタルビデオ回路により発生された電磁妨害の実質的に低いピーク放射を示す。これは、画素クロックが上述のように拡散されたときに、電磁妨害信号の電力が、広い周波数範囲に拡散されたためである。
【００２７】
図２は、スペクトラム拡散画素クロック信号を発生した後に、課されたしきい値３４以下のピークエネルギー放射を有する電磁妨害信号３６と３８の電力スペクトラムを示す。示されているように、信号３８は、信号３６の示すような電磁放射を発生するクロックパルス信号よりもより高い変調（更に広がったクロック）を有するクロックパルス信号に対応する。
【００２８】
このように、本発明は、ディジタルテレビジョン受信機又は他のディジタル表示装置内に配置された伝送バスをわたるビデオデータの伝送に関連する多くの問題を克服する。画素クロック周波数を、水平走査周波数のコヒーレントな高調波又はコヒーレントな高調波の結合である信号で変調することにより、ピークＥＭＩ放射を減少し且つ、同時に画素の水平ジッタ及び／又は画質の劣化を起こさない、スペクトラム拡散クロック信号を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁妨害信号放射を発生する２つの例示のバスを含む、従来技術のディジタルＴＶのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に従ったスペクトラム拡散クロック信号を使用する前と後で発生された電磁妨害信号のピーク放射のプロットを示す図である。
【図３】本発明の一実施例に従ったスペクトラム拡散クロック信号発生器のフロックを示す図である。
【図４】本発明の一実施例に従ったスペクトラム拡散クロック信号発生器により使用される、波形シンセサイザにより発生された例示の波形信号のプロットを示す図である。
【図５】本発明の一実施例に従ったスペクトラム拡散クロック信号発生器により使用される、波形シンセサイザにより発生された他の例示の可能な波形信号を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に従った列に配置された画素位置を伴なう例示のディスプレイスクリーンを示す図である。
【図７】本発明の一実施例に従って発生された、画素クロック信号の例示の波形を示す図である。

Claims (17)

1. ビデオ画像をスペクトラム拡散クロッキングするシステムであって、
   データバスを介して、水平同期信号を含むディジタル画像データを供給するように構成された、ビデオ画像源と、
   −前記ディジタル画像データに含まれる画素情報に対応する画素クロック信号を発生するように構成された、画素クロック信号源と、
   −前記水平同期信号に対応する情報を受信するために、前記データバスに接続された、前記水平同期信号の高調波周波数である周波数を有する変調する信号を供給するように構成された、波形発生器と、
   −スペクトラム拡散画素クロック信号を発生するために、前記画素クロック信号源を、前記変調する信号で変調するように構成された、前記波形発生器と前記画素クロック源に接続された変調回路とを有するシステム。
2. ビデオ画像データを蓄積するために、前記データバスに接続されたビデオ画像バッファを更に含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記蓄積されたビデオ画像データを前記スペクトラム拡散画素クロックレートで送信するために、前記スペクトラム拡散画素クロック信号は、前記ビデオ画像バッファに接続されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記変調回路は、前記画素クロック信号源により発生された前記画素クロック信号を受信するように構成された位相ロックループを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記位相ロックループは、前記画素クロック信号源から受信された前記画素クロック信号を変調するために、更に、前記変調する信号を受信するように構成された加算回路を有する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記波形シンセサイザの出力ポートと前記加算回路の入力ポートに接続された高域通過フィルタを更に含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記位相ロックループは、更に、前記スペクトラム拡散画素クロック信号を供給するように構成された電圧制御発振器を更に有する、請求項６に記載のシステム。
8. ビデオ画像をスペクトラム拡散クロッキングするシステムであって、
   −復号されたディジタルビデオデータを蓄積するためのバッファを含む、ビデオ画像データストリームを受信するように構成されたビデオ復号器と、
   −前記ディジタルビデオデータに関連する水平同期信号に対応する情報を含む前記蓄積された復号されたディジタルビデオデータを伝送するように構成された、前記ビデオ復号器に接続されたデータバスと、
   −前記ディジタル画像データに含まれる画素情報に対応する画素クロック号を発生するように構成された画素クロック信号源と、
   −前記水平同期信号に対応する前記情報を受信するために、前記データバスに接続された、前記水平同期信号の高調波周波数である周波数を有する変調する信号を供給するように構成された、波形発生器と、
   −スペクトラム拡散画素クロック信号を発生するために、前記画素クロック信号源を前記変調する信号で変調するように構成された、前記波形発生器と前記画素クロック源に接続された変調回路とを有し、前記ディジタルビデオデータは、前記スペクトラム拡散画素クロック信号レートで、前記バッファから伝送される、システム。
9. 前記変調回路は、前記画素クロック信号源により発生された、前記画素クロック信号を受信するように構成された位相ロックループを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記位相ロックループは、前記画素クロック信号源から受信された前記画素クロック信号を変調するために、更に、前記変調する信号を受信するように構成された加算回路を有する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記波形シンセサイザの出力ポートと前記加算回路の入力ポートに接続された高域通過フィルタを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記位相ロックループは、更に、前記スペクトラム拡散画素クロック信号を供給するように構成された電圧制御発振器を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
13. データバスで伝送されたビデオ画像データに対してスペクトラム拡散クロッキング信号を発生する方法であって、
    −前記ビデオ画像データバスから、水平同期信号を取り出すステップと、
    −前記ディジタル画像データに含まれる画素情報に対応する画素クロック信号を発生するステップと、
    −前記水平同期信号の高調波周波数である周波数を有する変調する信号を供給するステップと、
    −前記スペクトラム拡散画素クロック信号を発生するために、前記画素クロック信号を前記変調する信号で変調するステップとを有する方法。
14. バッファ内に前記ビデオ画像データを蓄積するステップを更に有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ペクトラム拡散画素クロックレートで、前記蓄積されたビデオ画像データを伝送するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記変調するステップは、更に、前記画素クロック信号を、位相ロックループに供給するステップを有する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記画素クロック信号源から受信された前記画素クロック信号を変調するために、前記変調する信号を受信するステップを更に有する、請求項１６に記載の方法。

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