JP2004533130A - ラインロックデジタルビデオ装置における色副搬送波発生の安定化方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】共用クロック信号が絶えず変化する原因であるゲンロック素子の同時ロッキングに基づいた、ラインロックデジタルビデオ装置における副搬送波の発生を安定化させる色副搬送波安定化方法において、出力波形に生じた時間シフトを算出し、上記時間シフトを等価な位相シフトに変換し、等価な位相シフトに基づいて波形発生器に位相補正数を供給することにより、色副搬送波の発生を安定化させる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインロック（ｌｉｎｅ−ｌｏｃｋｅｄ）ビデオ装置に関する。特に、本発明は、ゲンロッキング（ｇｅｎｌｏｃｋｉｎｇ）処理の際に、ラインロックビデオ装置によって生じる色副搬送波（ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）における位相シフトを補正することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラインロックビデオ装置は、アナログ信号を水平走査線毎に捕捉する（ａｃｕｉｒｅ）デジタル装置である。このようなの装置の具体例としてビデオデコーダがある。この装置によって捕捉される各ライン信号は、同期パルス及び「カラーバースト」を含んでいるが、いずれも画面に表示される情報を搬送するものではない。ゲンロック位相同期ループ（ＰＬＬ）は、同期パルスを用いて、アナログ信号の位置を検出するとともに、同期パルスにゲンロックすることができる。「カラーバースト」は、副搬送波の周波数を有する８サイクルの連続した波形であり、帰線消去期間中に現れ、テレビジョン受信機を搬送色信号に同期させるためのものである。信号の表示される部分は、信号の同期パルス及び「カラーバースト」の部分の後に送られてくる。ゲンロッキング段からのクロック（ＣＬＫ）信号が絶えず変化すると、通常は、色副搬送波ＰＬＬが乱れる原因となり、位相がシフトし、これにより色縞のアーティファクトが発生する。以下、従来の技術についてより詳細に説明する。
【０００３】
コンポジットビデオ信号は、表示装置、モニタ受像機又はテレビジョン受像機上にビデオ画像を表示するためにビデオ装置によって用いられる情報を含んでいる。コンポジットビデオ信号の各水平走査期間は、ビデオ表示装置、モニタ受像機又はテレビジョン受像機に出力される１水平走査線を表す情報を含んでいる。各水平走査期間には、水平同期パルス、バースト信号及びビデオ情報信号が含まれている。多くのビデオ伝送システムにおいて、色又は色差情報は、色情報で振幅変調された色副搬送波信号の特定の位相によって表される。水平同期パルスは、位相同期ループによって用いられ、位相同期ループは、ビデオ情報の次の水平走査線を表示するために装置を同期させる。バースト信号は、局部発振回路の位相及び周波数をエンコーダ側の発振器に同期させるために用いられ、同期させることにより、色情報をベースバンドの色差信号（ｃｏｌｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）成分に「復調（ｄｅｃｏｄｅｄ）」することができる。
【０００４】
ビデオピクチャ又はフレームは、ビデオ表示画面内に含まれる複数の水平走査線から構成される。ビデオピクチャ又はフレームを表示するために、ビデオ装置は、コンポジットビデオ信号内の情報を、画面の最上部から一度に１水平走査線ずつ表示する。各水平走査線の情報は、コンポジットビデオ信号の水平走査期間内に含まれている。各水平走査期間の後、ビデオ装置は次の水平走査線に進み、コンポジットビデオ信号の次の水平走査期間内の情報を表示する。この処理は、ビデオ装置がビデオ表示画面の一番下の走査線に達するまで続く。ビデオ表示画面の一番下の走査線にビデオ情報を表示した後、ビデオ装置は、次のフレームの表示を開始するために表示画面の最上部に戻る。ビデオ装置を表示画面の最上部に戻すことを可能にするために、コンポジットビデオ信号には、各フレームのビデオ情報の後に、垂直帰線消去期間が含まれている。この垂直帰線消去期間によって、ビデオ装置は、表示画面の最上部に戻り、次のフレームの水平走査線の情報の表示を開始することができる。したがって、コンポジットビデオ信号内において、フレーム又は画面を構成するのに十分な数の水平走査期間が連なっている。コンポジットビデオ信号は、各フレーム間に垂直帰線消去期間を含んでおり、この垂直帰線消去期間により、ビデオ装置は、垂直方向の帰線を行い、ビデオ表示画面の最上部に戻して、次のフレームの表示に備えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置において、ビデオ信号の同期パルスにロックして同期するために、ゲンロックＰＬＬ素子が用いられる。この装置の受信部では、アナログ信号の「カラーバースト」部を検出し、それにロックするために、色副搬送波ＰＬＬが用いられる。これらの２つのＰＬＬは、共通のＣＬＫ信号を共有する。ゲンロックＰＬＬ素子がビデオ信号にロックして同期するときに、ＣＬＫ信号はそれに応じて調整される。このような構成をとることによって、直ちに生じる問題は、受信機内の色副搬送波ＰＬＬの正弦波に生じる位相シフトの乱れである。この擾乱は、ゲンロックＰＬＬ素子を同時にロッキングさせることによって起こるものであり、その結果、ＣＬＫ信号が絶えず変化してしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ビデオ信号における色副搬送波の発生を安定化させる本願に係る色副搬送波安定化方法は、複数のステップから構成される。この色副搬送波安定化方法は、出力波形に生じた時間シフトを算出する時間シフト算出ステップと、時間シフトを等価な位相シフトに変換する位相シフト変換ステップと、等価な位相シフトに基づいて波形発生器に位相補正数を供給する位相補正ステップとからなる。
【０００７】
先ず、出力波形の時間シフトを算出する。このために、先ず、出力波形がシフトした時間量ＤＥＬＴを算出する。
【０００８】
ＤＥＬＴを算出するために、リミッタから出力されるシーケンスに含まれるデジタル数の合計に１遅延素子の遅延時間を乗算する。この関係は、
ＤＥＬＴ＝Ｂ×ＴＡＵ
で与えられ、ここで、Ｂはリミッタ出力の合計であり、ＴＡＵは１遅延素子の遅延である。
【０００９】
第２に、上記出力波形の平均周期ＴＡＶを算出する。この関係は、
ＴＡＶ＝（２^ｍ／Ｆ２）×（（３２−Ｑ）×ＴＡＵ）
で与えられ、ここで、ＴＡＵは１遅延素子の遅延であり、Ｆ２は副搬送波位相ロックループからの周波数制御数であり、Ｑはクロック出力周期の平均値であり、ｍは波形発生器のレジスタに記憶されたビット数である。
【００１０】
この色副搬送波安定化方法が実施する次のステップは、時間シフトを等価な位相シフト、すなわちＤＥＬＰに変換することである。この関係は、
ＤＥＬＰ＝Ｆｒａｃｏｆ×（（Ｂ×Ｆ２）／（２^ｍ×（３２−Ｑ）））×３６０
で与えられる。この式において、項Ｆｒａｃｏｆはサイクルシフトの小数部である。
【００１１】
最後のステップは、ＤＥＬＰの算出値に基づいて波形発生器にＰＨＱで表される位相補正数を供給することである。この関係は、
ＰＨＱ＝Ｆｒａｃｏｆ×（（−Ｂ×Ｆ２）／（２^ｍ×（３２−Ｑ）））×２^ｋ
で与えられる。この式において、ｋは波形発生器のルックアップテーブルにおけるビット数である。位相補正数は、上記出力波形から上記位相シフトを各ビデオライン毎に除去する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施例において、図１は、ケーブル／衛星セットボックスの簡略した構成を示すブロック図である。ケーブル／衛星セットボックスは、アナログ入力信号をデジタル化するとともに、処理するビデオデコーダ１０１と、デジタルケーブル／衛星ビデオストリームを伸長（ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓ）するＭＰＥＧデコーダ１０２と、２つのビデオピクチャを、ピクチャインピクチャ、オーバレイメニュー、フェーディング等のために合成、あるいは単に切り換えるミキシング／オーバレイ回路１０３と、ミキシング／オーバレイ回路１０３の合成デジタル出力が供給され、アナログコンポジットビデオ信号に変換して表示装置１０５に供給するデジタルビデオエンコーダ１０４とを備える。ミキシング／オーバレイ回路１０３、デジタルビデオエンコーダ１０４及びＭＰＥＧデコーダ１０２のバックエンドに対するシステムクロックは、ビデオデコーダ１０１の内部に組み込まれたゲンロック回路から供給される。デジタルＭＰＥＧストリームとデジタル信号に変換されたアナログビデオ信号とをミキシングする前に、両方の信号を、水平方向及び垂直方向に同期させなければならない。
【００１３】
ラインロック方式では、これを達成するために、ゲンロック回路は、ビデオデコーダ１０１、ＭＰＥＧデコーダ１０２及びデジタルビデオエンコーダ１０４の全てがアナログ信号源に揃うまで、システムクロックを変える。厳密に言うと、エンコーダのロッキングは、通常ＨＬＶｓｙｎｃによって行われ、アナログ信号源に対するデコーダのロッキングは、システムクロックによって行われる。ＶＴＲのように雑音の多いアナログビデオ信号源の場合、入力されてくる（ｏｎｃｏｍｉｎｇ）ビデオ信号のタイムベース（ｔｉｍｅ−ｂａｓｅ）が変わるので、このロッキング処理は、連続的な調整を要する。すなわち、システムクロックを適切に速め又は遅くする必要がある。システムクロックを調節することによる主な問題点は、ビデオデコーダ１０１内とデジタルビデオエンコーダ１０４内に設けられた色副搬送波発生器（ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）にある。ビデオデコーダ１０１内の色副搬送波発生器は、受信アナログビデオ信号の色副搬送波にロックして、高周波の色差信号をベースバンドの色差信号に復調する。
【００１４】
デジタルビデオエンコーダ１０４内の色副搬送波発生器は、逆のことを行い、ベースバンドの色差信号を高周波の色差信号に変調する。殆どの場合、ビデオデコーダ１０１とデジタルビデオエンコーダ１０４の両方で色副搬送波を発生するために、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ｄｉｒｅｃｔ−ｄｉｇｉｔａｌ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：以下ＤＤＳという）方式（図７）が用いられる。このＤＤＳ方式において、発生した正弦波形の周波数及び位相は、システムクロックの直接の一次（ｄｉｒｅｃｔ）関数である。したがって、システムクロックが変化すると、発生した副搬送波形は位相がシフトする。この結果、特に画面の最上部で非常に好ましくないアーティファクトが発生する。ビデオデコーダ１０１内の副搬送波ＰＬＬは、入力してくるアナログビデオ信号のタイムベースにおける非常にゆっくりと変わる誤差又は定常状態の誤差に起因した色副搬送波の位相及び周波数のドリフトをある程度補償する。その意味において、デジタルビデオエンコーダ１０４内部のＤＤＳをビデオデコーダ１０１内部のＤＤＳで代用することは、すなわち両者に同一の周波数制御数Ｆ２とすることは有益である。
【００１５】
しかしながら、副搬送波ＰＬＬは、色副搬送波のジッタを最小にするために非常に狭い帯域を有するように設計されている。したがって、副搬送波ＰＬＬは、ＶＴＲのヘッド切換（ｈｅａｄｓｗｉｔｃｈｅ）やテープ（ｗｏｂｂｌｅ）の揺れ等のようなアナログビデオ信号のタイムベースにおける急激な変化に起因した色副搬送波の位相シフトを補正することはできない。この問題に対する１つの可能性がある解決策は、副搬送波の位相を周期的にリセットすることである。しかしながら、これを行うには、非常に安定したタイムベースのリセット信号を必要とする。不安定なシステムクロックは使用できないので、別の水晶駆動（ｃｒｙｓｔａｌ ｄｒｉｖｅｎ）のリセット回路が必要となり、装置全体が複雑となる。
【００１６】
図２は、他の実施例の構成を示すブロック図である。この実施例では、ミキシングをアナログ領域で行っている。ＤＤＳは１つしかなく、すなわちデジタルビデオエンコーダ１０４内にある。副搬送波ＰＬＬは、ゲンロックオーバレイプロセッサ（ｇｅｎｌｏｃｋｉｎｇ ｏｖｅｒｌａｙ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０６内にある。位相検出器は、デジタルビデオエンコーダ１０４から供給される副搬送波のアナログ信号源からの副搬送波に対する相対位相を検出する。周波数制御数Ｆ２は、副搬送波ＰＬＬにより（ライン毎に１回ずつ）動的に更新され、２つの副搬送波をロックするためにデジタルビデオエンコーダ１０４に供給される。図１と同様に、位相補正項（ｐｈａｓｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｔｅｒｍ）は、アナログビデオのタイムベースの変化を補償するために供給される。
【００１７】
また、他の実施例において、システムクロックの変化が副搬送波の発生の位相に及ぼす影響を計算し、位相補正項をビデオデコーダ１０１内のＤＤＳブロックとデジタルビデオエンコーダ１０４内のＤＤＳブロックの両方に供給される。ゆっくりと変化するタイムベースの誤差を追跡するために、ビデオデコーダ１０１内の副搬送波ＰＬＬからの周波数制御数Ｆ２も供給される。
【００１８】
本発明の好ましい実施例において、システムクロックの変化が副搬送波の位相に及ぼす影響を計算し、位相補正項をビデオデコーダ１０１内のＤＤＳブロックとデジタルビデオエンコーダ１０４内のＤＤＳブロックに供給する。ゆっくりと変化するタイムベースの誤差を追跡するために、ビデオデコーダ１０１内の副搬送波ＰＬＬからの周波数制御数Ｆ２も供給される。
【００１９】
また、本発明の好ましい実施例において、クロック発生器２０６と波形発生器２１６は、別の集積回路に設けることができる。
【００２０】
このような場合、２つのチップ間のインタフェースを簡単にするとともに、ビデオ信号源２００のタイムベースが変化する結果としてのＣＬＯＣＫＯＵＴの変化に起因して出力波形に発生する位相シフトを除去し続ける技術が望まれる。この新しい技術は、ビデオ信号源２００のタイムベースが変化するのに伴いＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭに生じる位相歪みを、各ビデオライン毎に、正確に測定するとともに、この位相歪みを除去する位相補正項をビデオライン毎に１回ずつ送ることから構成される。この位相補正項は低いライン速度で送られ、ＣＬＯＣＫＯＵＴに同期する必要はないので、シリアル変換器２１３でシリアルデータに変換し、２つのチップ間に１本の信号線を接続することにより、位相補正項をビデオライン毎に１回ずつシリアル伝送することができる。
【００２１】
この新しい技術を実現するために、図３及び図４に示すアーキテクチャでは、デジタルループフィルタ２１４が行う時間補正量を算出できるように変更されている。具体的には、デジタルループフィルタ２１４と位相累算論理回路３０８とを図５に示す単一のブロックに纏める。
【００２２】
図４は、図３に示すクロック発生器２０６の構成を示すブロック回路図である。１６個の遅延素子１〜１６の群は、リングオシレータ３００を形成している。すなわち、遅延素子１〜１６は、最後の遅延素子１６の出力端子が最初の遅延素子１の入力端子に接続され、リング状に直列接続されている。好ましくは、各遅延素子１〜１６は、同一のスループット遅延を有する。好ましい実施例に基づいて、全ての遅延素子１〜１６は、１つの集積回路上に同時に製造され、製造プロセスによるスループット遅延の変動は、各遅延素子１〜１６で同一となる。外部発振器３０２が発生するクロック信号ＣＬＯＣＫＩＮは位相比較器３０４の第１の入力端子に供給され、一方、最後の遅延素子１６の出力は位相比較器３０４の第２の入力端子に供給される。位相比較器３０４の出力ＤＥＬＡＹ ＡＤＪＵＳＴにより、各遅延素子１〜１６の遅延量を調整する。遅延素子１〜１６の各出力端子は、マルチプレクサ３０６の各入力端子Ｄ_０〜Ｄ_１５に接続されている。
【００２３】
外部発振器３０２は、好ましくは、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮの精度及び安定性を保証するために、水晶発振器からなり、水晶発振周波数を分周してクロック信号ＣＬＯＣＫＩＮを得る分周回路を備えている。したがって、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮは、高精度に制御された周波数を有する。位相比較器３０４は、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮを最後の遅延素子１６の出力信号と比較する。位相比較器３０４は、全ての遅延素子１〜１６の遅延を同時に調整し、全ての遅延素子１〜１６を合わせた遅延量が、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮの１サイクル分に等しくなるようにする。したがって、マルチプレクサ３０６の各入力Ｄ_０〜Ｄ_１５は、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮと同一の周波数を有するが位相はそれぞれ異なる。最後の入力Ｄ_１５の位相は、クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮの位相と同じである。
【００２４】
１６個の遅延素子があるので、１６個の異なる位相のクロック信号を使用することができるが、必要な応じて、異なる数の遅延素子を用いることもできる。更に、立ち上がりと立ち下がりの両エッジを使用すれば、３２個の異なる位相のクロック信号を利用することができる。図４は、遅延素子１〜１６の遅延量を制御する位相ロックループの構成を示すブロック図である。なお、遅延素子１〜１６の遅延を制御するためには、他の手段、例えば周波数ロックループや遅延ロックループを使用することもできる。図４において、遅延ロックループを実現するには、最初の遅延素子１の入力端子を位相比較器３０４の第２の入力端子に接続するのではなく、最初の遅延素子１の入力端子を（クロック信号ＣＬＯＣＫＩＮとともに）位相比較器３０４の第１の入力端子に接続する。
【００２５】
デジタル位相検出器２０４によって生成されるデジタルシーケンスは、同期（ｓｙｎｃ）パルスに対応したビデオ信号の部分に関するタイムベースの誤差を表している。各同期パルス毎にタイムベースの誤差、すなわちビデオ信号源２００が定める実際の同期位置とビデオタイミング発生器２０８が定める予想される同期位置との時間差をデジタルループフィルタ２１４内で処理し、誤差の極性及びデジタルループフィルタ２１４（図５）で使用する利得に基づいて、ＣＬＯＣＫＯＵＴを適切な時間量だけ速く又は遅くする。これにより、ビデオ信号源２００とビデオタイミング発生器２０８との間のタイムベースの誤差が減少し、定常状態では除去される。しかしながら、ＣＬＯＣＫＯＵＴ又はＣＬＯＣＫＯＵＴの整除数（ｉｎｔｅｇｅｒ ｄｉｖｉｓｏｒ）は、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭを合成するために波形発生器２１６でも使用されるので、ＣＬＯＣＫＯＵＴを変化させることによって達成したタイムベース誤差の減少量ＤＥＬＴは、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭにもシフトを生じさせる。例えば、各ビデオフィールドの始めにおいて数マイクロ秒の誤差を発生するＶＴＲのように、ビデオ信号源２００が大きなタイムベース誤差を有する場合、（デコーダにおいては）色情報の復調に、又は（エンコーダにおいては）変調に用いられる一般的には周波数が一定の正弦波であるＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの位相は、ランダム化される。換言すると、タイムベース誤差が補正されるのに伴い、色シフトが特に画面の最上部に出現する。同様に、ゲンロック回路がＶＴＲの揺れを追跡するためにシステムクロックを変化させる場合にも色シフトが発生する。
【００２６】
図５に示すように、デジタルループフィルタ２１４は、２つの経路から構成される。経路１（Ｋ２経路）は、ブロック４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６を含んでおり、デジタル位相検出器２０４から供給される位相誤差は、定数Ｋ２を乗算することによりスケーリングされ、累算位相誤差の前回の値に加算され、オーバフローを防止するためにリミッタにより制限される。したがって、任意のビデオラインに対して、レジスタ４０４の出力は、現ビデオラインまでの先行する全ビデオラインに関するタイミング誤差の合計を含んでおり、デジタルループフィルタ２１４に事実上記憶機能を与えている。レジスタ４０４の出力は、長時間に亘る位相誤差の合計で定められ、デジタルループフィルタ２１４から、図４の位相累算論理回路３０８及びマルチプレクサ（以下ＭＵＸという）３０６からのＣＬＯＣＫＯＵＴと、ビデオタイミング発生器２０８と、デジタル位相検出器２０４とを通ってデジタルループフィルタ２１４に戻るループは閉ループであるので、レジスタ４０４の出力は、ＣＬＯＣＫＯＵＴの平均値を表している。上位のｕビットＱＵは、直接加算器４０７に供給され、整数部を構成する。下位のｌビットＱＬは、加算器４０５とレジスタ４０６からなる累算ブロックに供給される。加算器４０５のオーバフロービットＯＢは、加算器４０７に供給される。したがって、下位ｌビットＱＬは、ＣＬＯＣＫＯＵＴ周期の平均値の小数部を構成する。数Ｑを表現するのに用いたｕ＋１ビットは、位相累算論理回路３０８、ＭＵＸ３０６及びリングオシレータ３００から得ることができる位相を用いてどの程度正確にＣＬＯＣＫＯＵＴを合成できるかを決定する。この実施例では、Ｑを表現するのに２０ビットを用いる。整数部ＱＵはｕ＝３ビットを使用し、小数部ＱＬはｌ＝１７ビットを使用する。
【００２７】
図４に示すように、１６個の遅延素子からなるリングオシレータ３００が安定した外部発振器３０２によって駆動され、１６種類の位相が利用可能なときは、ＣＬＯＣＫＯＵＴの平均周期は次式で与えられる。
ＴＣＬＯＣＫＯＵＴ＝（３２−Ｑ／３２）×ＴＣＬＫＩＮ
＝（３２−Ｑ／３２）×３２×ＴＡＵ
＝（３２−Ｑ）×ＴＡＵ （１）
ここで、Ｑの整数部は、２進数ＱＵ（ｕ）ＱＵ（ｕ−１），，，ＱＵ０として表され、Ｑの小数部は、２進数ＱＬ（ｌ）ＱＬ（ｌ−１），，，ＱＬ０として表される。ＴＡＵは、均一であるとされる１個の遅延素子の遅延量に相当する。
【００２８】
リングオシレータ３００で用いられるタップ数は、ＣＬＯＣＫＯＵＴの位相の細かさを決定する。タップを多くすると、ジッタの少ないＣＬＯＣＫＯＵＴが得られる。上記式（１）は、タップの多いリングオシレータに対しては、適切に変更しなければならない。一具体例においては、ＦＣＬＫＩＮ＝５０．６２５ＭＨｚである。これから、ＴＣＬＫＩＮ＝１９．７５ｎｓ、ＴＡＵ＝６００ｐｓとなる。Ｑの公称値はＱ＝２．００であり、これから公称ＦＣＬＯＣＫＯＵＴ＝５４ＭＨｚとなる。
【００２９】
記憶機能を有し、ＣＬＯＣＫＯＵＴ周期の平均値表現を保持するＫ２経路とは対照的に、Ｋ１経路は、ブロック４０８、４１５、４０９、４１０、４１１からなり、記憶機能はなく、ビデオラインのタイムベース誤差の瞬時値に応答する。各ビデオライン毎に、デジタル位相検出器２０４からのタイムベース誤差は、定数Ｋ１を乗算することによりスケーリングされる。乗算器４０８の出力は、リミッタ４１５により、Ｋ１経路上で行うタイムベースの誤差量が１ビデオライン内で補正可能な値になるように制限される。得られる数Ｂは、レジスタ４０９に読み込まれる。そして、レジスタ４０９の出力は、各ＣＬＯＣＫＯＵＴ毎にリミッタ４１０で＋／−Ｌに制限される。減算器４１１によって制限された出力を制限されていない出力から減算し、減算器４１１から出力される減算結果をレジスタ４０９に再び読み込む。この処理はレジスタ４０９の出力が＋／−Ｌより小さくなるまで続く。したがって、リミッタ４１０から出力されるデジタル数のシーケンスは、＋／−Ｌの適切な数からなり、絶対値がＬより小さな数で終わり、シーケンスに含まれる全ての数の合計がＢに等しくなる（例えば、Ｂ＝１１でＬ＝２の場合、シーケンスは２，２，２，２，２，１，０，０，０．．．となる）。リミッタ４１０の出力は、加算器４０７においてＱの上位ビット及びオーバフロービットに加算される。加算結果は、アンダフローを防止するためにリミッタ４１２で制限された後、加算器４１３とレジスタ４１４とからなる位相累算論理回路３０８に供給される。レジスタ４１４の出力は、リングオシレータ３００に供給され、１６種類の利用可能な位相の１つを選択する。リミットＬは、Ｑの整数部の公称値に選ばれる。したがって、この実施例ではＬ＝２である。このことは、Ｌ＝０のとき、ＣＬＯＣＫＯＵＴは公称周波数となることを意味する。ＣＬＯＣＫＯＵＴは、Ｌ＝２のとき約６％速く動作し、Ｌ＝−２のとき約６％遅く動作する。
【００３０】
リミッタ４１０の出力におけるデジタルシーケンスの各数ｘにより、位相累算論理回路３０８は、正常時に選択されるタップより、（ｘ＞０のときは）ｘ前方、（ｘ＜０のときは）−ｘ後方のタップを選択する。ｘタップのジャンプはｘ×ＴＡＵの時間シフトに相当することから、Ｋ１経路による全時間シフトは、単にＤＥＬＴ＝Ｂ×ＴＡＵとなる。この具体例において、ビデオ信号源２００からの同期パルスが予想より速く来るときはＢ＞０、ビデオ信号源２００からの同期パルスが予想より遅く来るときはＢ＜０となるように極性が設定される。デジタルループフィルタ２１４は、前者の場合、ＣＬＯＣＫＯＵＴを速くし、後者の場合、ＣＬＯＣＫＯＵＴを遅くする。このＣＬＯＣＫＯＵＴを速く及び遅くする効果として、ビデオタイミング発生器２０８によって発生されるパルスの全て、特に同期パルスは、量ＤＥＬＴだけ進み又は遅れ、ビデオ信号源２００とビデオタイミング発生器２０８とを一致させる（ａｌｉｇｎ）ことができる。ビデオライン上のタイミング誤差に対して、ＤＥＬＴはＫ１及びＫ２の両方の経路に依存する。しかしながら、ループの安定性を維持するために、Ｋ１／Ｋ２の比は、非常に大きい値（２^１６より大きい）に選ばれる。したがって、Ｋ２経路の効果は殆ど無視することができ、デジタルループフィルタ２１４によって導入されるタイムベース補正ＤＥＬＴは、Ｋ１経路で決まり、次式で与えられる。
ＤＥＬＴ＝Ｂ×ＴＡＵ （２）
なお、この具体例においては、リミッタ４１０は、加算器４０７で＋／−Ｌを加算することによってＣＬＯＣＫＯＵＴが公称の＋／−６％で動作するように設計されている。
【００３１】
リミッタ４１０から出力されるデジタルシーケンスの数が０でない限り、タイムベース補正は、適切な方向に実行される。１ビデオラインには、ビデオ規格に準拠したＣＬＯＣＫＯＵＴパルスの公称数はＮＮである。各ＣＬＯＣＫＯＵＴ毎にＬ×ＴＡＵのタイムベース補正があるので、１ビデオラインでの最大タイムベース補正はＮＮ×Ｌ×ＴＡＵになる。例えば、ＮＴＳＣでＣＬＯＣＫＯＵＴの公称周波数が５４ＭＨｚの場合、１ライン当たりのＣＬＯＣＫＯＵＴの公称数はＮＮ＝８５８×４＝３４３２である。したがって、Ｌ＝２でＴＡＵ＝６００ｐｓの場合、Ｋ１経路によって達成可能な最大タイムベース補正は３４３２×２×６００ｐｓ＝４．２μｓとなる。１２μｓの非常に厳しいヘッド切換に対しても、僅か３ラインで補償できるので、この制限は問題にならない。
【００３２】
したがって、上記式（２）の有効性を保証するために、リミッタ４１５は、その出力Ｂが常にＮＮ×Ｌより小さくなるように設計する必要がある。
【００３３】
図６は、好ましい実施例におけるＤＤＳの構成を示すブロック図である。周波数制御数Ｆ２は、加算器５０１の第１の入力端子に供給される。加算器５０１の出力はレジスタ５０２に供給される。このレジスタ５０２は、信号ＣＬＯＣＫＯＵＴに同期して動作する。レジスタ５０２の内容は加算器５０１の第２の入力端子に供給される。したがって、周波数制御数Ｆ２の値は、信号ＣＬＯＣＫＯＵＴによって定まる速度でレジスタ内に時間的に累算される。これにより、レジスタ５０２内には、信号ＣＬＯＣＫＯＵＴに関連した周期信号のタイムベースを表す一連の値が生成される。なお、加算器５０１はオーバフローすることもあり、したがって、レジスタ５０２に記憶されている一連の値はルックアップテーブル（以下ＬＵＴという）５０３に供給され、ＬＵＴ５０３は、この周期的鋸歯状波形を正弦波に変換する。レジスタ５０２に記憶されているビット数ｍは、平均周期の精度を決定し、一方、ＬＵＴ５０３のビット数ｋは、各クロックサイクルの位相精度を定める。したがって、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの平均周期（ＴＡＶ）は、次式で与えられる。
ＴＡＶ＝（２^ｍ／Ｆ２）×ＴＣＬＯＣＫＯＵＴ （３）
式（３）から分かるように、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの周期及び周波数はＴＣＬＯＣＫＯＵＴの一次関数である。上述したように、ビデオラインの実際の同期位置と予想同期位置との差により、デジタル位相検出器２０４の出力に誤差信号が生じる。この誤差信号をデジタルループフィルタ２１４に供給して、信号ＣＬＯＣＫＯＵＴを速く又は遅くなるように制御する。この結果、ビデオタイミング発生器２０８が発生する全てのパルスは、誤差信号の極性に応じてＤＥＬＴの量だけ遅れ又は進む。ＣＬＯＣＫＯＵＴは、また、波形発生器２１６でも使用されるので、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭも時間領域においてＤＥＬＴに等しい量だけシフトする。
【００３４】
同様に、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭがシフトする時間量ＤＥＬＴも式（２）で与えられる。式（３）と（１）から次式が得られる。
ＴＡＶ＝（２^ｍ／Ｆ２）×ＴＣＬＯＣＫＯＵＴ
＝（２^ｍ／Ｆ２）×（３２−Ｑ）×ＴＡＵ （４）
補正時間ＤＥＬＴに対応する副搬送波のサイクル数は次式で与えられる。
ＮＯＦＳＣ＝（ＤＥＬＴ／ＴＡＶ） （５）
１サイクルの全体は、位相シフトなしと区別ができない３６０度の位相シフトに対応するので、シフトされた副搬送波の有効サイクル数は、ＮＯＦＳＣの小数部で与えられる。例えば、ＤＥＬＴ＝１．５μｓでＴＡＶ＝２７９ｎｓの場合、ＤＥＬＴ／ＴＡＶ＝５．３７となり、シフトされた有効サイクル数は０．３７である。
【００３５】
ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの１周期ＴＡＶは、３６０度に対応するので、サイクルシフトの小数部は、位相シフトＤＥＬＰに対応し、次式で与えられる。
ＤＥＬＰ＝Ｆｒａｃｏｆ（ＤＥＬＴ／ＴＡＶ）×３６０
＝Ｆｒａｃｏｆ（Ｂ×ＴＡＵ／（（２^ｍ（３２−Ｑ）×ＴＡＵ）／Ｆ２））×３６０
＝Ｆｒａｃｏｆ（Ｂ×Ｆ２／２^ｍ×（３２−Ｑ））×３６０ （６）
所要の分解能を有する位相補正項ＰＨＱを送ることによって、ＤＥＬＰを補正することができる。ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの固有の位相分解能は、ｋ（ＬＵＴ５０３のビット数）で定められるので、この具体例では、位相補正項ＰＨＱにｋビットの精度を使用する。なお、理論的には最大ｍビットの精度まで可能である。
【００３６】
先ず、波形発生器２１６を図７に示すように変更する。１ＣＬＯＣＫＯＵＴサイクルに対して、加算器６０２において２^ｋの位相補正項ＰＨＱを加えることによってＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭの位相が３６０度シフトするという事実に注目することにより、位相補正項ＰＨＱを計算する。すなわち、ＤＥＬＰの位相シフトを取り消すには、ＯＵＴＰＵＴ ＷＡＶＥＦＯＲＭを−ＤＥＬＰだけシフトさせる位相補正項ＰＨＱを送ればよい。したがって、この位相補正項ＰＨＱについて次式が得られる。
ＰＨＱ＝（−ＤＥＬＰ×２^ｋ）／３６０
＝Ｆｒａｃｏｆ（（−Ｂ×Ｆ２／２^ｍ×（３２−Ｑ）））×２^ｋ （７）
補正項ＰＨＱを生成する位相補正ブロックの可能な実施例を図８に示す。除算器７０５の出力における除算結果を２進数で表すと、小数点より前にある最初のｋビットがＰＨＱを構成する。位相補正項ＰＨＱは１ビデオライン当たり１回計算するだけでよいので、図８に示す乗算器７０４と除算器７０５は、２つ以上のクロックサイクル間に計算を完了できるので、直列に接続することができ、これによってハードウェアが簡単になる。この実施例では、直列に接続された乗算器７０４と除算器７０５を用いている。各ビデオライン毎に、色副搬送波が始まる前に位相補正項ＰＨＱを計算する。これにより、ビデオラインの始めからバースト信号の開始までの約５μｓ間に計算を終了することができる。ビデオデコーダの場合のように、波形発生器が位相補正ブロックと同じ回路内にあると、位相補正項ＰＨＱを構成するｋビットを、並列に波形発生器２１６に供給することができる。そうでない場合、デジタルビデオエンコーダの場合のように、シリアル変換器２１９でシリアルデータに変換してから専用の波形発生器を有する第２の回路に供給することことができる。
【００３７】
当業者には明らかなように、特許請求の範囲に定める本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく好ましい実施の形態について様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例を組み込んだ、追加のアナログ入力付きケーブル／衛星セットボックスの簡略した構成を示すブロック図である。
【図２】
本発明の具体例を組み込んだ、デジタル及びアナログビデオミキシング方式のケーブル／衛星セットボックスの構成を示すブロック図である。
【図３】
本発明の好ましい実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】
本発明のクロック発生器の構成を示すブロック図である。
【図５】
本発明のデジタルループフィルタ及び位相累算論理回路の構成を示すブロック図である。
【図６】
本発明の波形発生器（ＤＤＳ）の構成を示すブロック図である。
【図７】
本発明の波形発生器（ＤＤＳ）の他の構成を示すブロック図である。
【図８】
本発明の位相補正ブロックの構成を示すブロック図である。

Claims (46)

1. ビデオ信号における色副搬送波の発生を安定化させる色副搬送波安定化方法において、
   （ａ）出力波形に生じた時間シフトを算出する時間シフト算出ステップと、
   （ｂ）上記時間シフトを等価な位相シフトに変換する位相シフト変換ステップと、
   （ｃ）上記等価な位相シフトに基づいて波形発生器に位相補正数を供給する位相補正ステップとを有する色副搬送波安定化方法。
2. 上記時間シフトを各ビデオライン毎に算出することを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
3. 上記時間シフト算出ステップは、
   （ａ）上記出力波形がシフトした時間量ＤＥＬＴを算出し、
   （ｂ）上記出力波形の平均周期ＴＡＶを算出することを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
4. 上記出力波形がシフトした時間量ＤＥＬＴは、
   ＤＥＬＴ＝Ｂ×ＴＡＵ
   で与えられ、ここで、Ｂはリミッタから出力されるシーケンスに含まれるデジタル数の合計であり、ＴＡＵは１遅延素子の遅延であることを特徴とする請求項３記載の色副搬送波安定化方法。
5. 上記出力波形の平均周期ＴＡＶは、
   ＴＡＶ＝（２^ｍ／Ｆ２）×（（３２−Ｑ）×ＴＡＵ）
   で与えられ、ここで、ＴＡＵは１遅延素子の遅延であり、Ｆ２は副搬送波位相ロックループからの周波数制御数であり、Ｑはクロック出力周期の平均値であり、ｍはレジスタに記憶されたビット数であることを特徴とする請求項３記載の色副搬送波安定化方法。
6. 上記位相シフト変換ステップにおける上記等価な位相シフトＤＥＬＰは、
   ＤＥＬＰ＝Ｆｒａｃｏｆ×（（Ｂ×Ｆ２）／（２^ｍ×（３２−Ｑ）））×３６０
   で与えられ、ここで、Ｂはリミッタから出力されるシーケンスに含まれるデジタル数の合計であり、Ｆ２は副搬送波位相ロックループからの周波数制御数であり、Ｑはクロック出力周期の平均値であり、ｍはレジスタに記憶されたビット数であり、Ｆｒａｃｏｆはサイクルシフトの小数部であることを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
7. 上記位相補正ステップにおける上記位相補正数ＰＨＱは、
   ＰＨＱ＝Ｆｒａｃｏｆ×（（−Ｂ×Ｆ２）／（２^ｍ×（３２−Ｑ）））×２^ｋ
   で与えられ、ここで、ｋはルックアップテーブルにおけるビット数であり、Ｂはリミッタから出力されるシーケンスに含まれるデジタル数の合計であり、Ｆ２は副搬送波位相ロックループからの周波数制御数であり、Ｑはクロック出力周期の平均値であり、ｍはレジスタに記憶されたビット数であり、Ｆｒａｃｏｆはサイクルシフトの小数部であることを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
8. 上記位相補正数は、上記出力波形から上記位相シフトを除去することを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
9. 上記位相補正数は、上記等価な位相シフトに基づいて上記波形発生器に各ビデオライン毎に供給されることを特徴とする請求項１記載の色副搬送波安定化方法。
10. ビデオ信号における色副搬送波の発生を安定化させる色副搬送波安定化装置において、
    （ａ）クロック発生器と、
    （ｂ）デジタル位相検出器と、
    （ｃ）デジタルループフィルタと、
    （ｄ）波形発生器と、
    （ｅ）位相補正ブロックとを備える色副搬送波安定化装置。
11. 更に、シリアル変換器を備える請求項１０記載の色副搬送波安定化装置。
12. 上記クロック発生器は、
    （ａ）発振器と、
    （ｂ）位相累算論理ブロックと、
    （ｃ）マルチプレクサと、
    （ｄ）位相比較器と、
    （ｅ）複数の遅延素子とを備えることを特徴とする請求項１０記載の色副搬送波安定化装置。
13. 上記複数の遅延素子は、最後の遅延素子の出力が最初の遅延素子の入力に接続されるようにリング状に直列接続されていることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
14. 上記複数の遅延素子の各々は、同一の遅延時間を有することを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
15. 上記発振器は、ＣＬＯＣＫＩＮ信号を発生することを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
16. 上記ＣＬＯＣＫＩＮ信号は、上記位相比較器の第１値の入力端子に供給されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
17. 上記複数の遅延素子の出力は、上記位相比較器の第２の入力端子に供給されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
18. 上記位相比較器の出力は、遅延調整を行うために上記複数の遅延素子の各々に供給されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
19. 上記複数の遅延素子の各出力は、上記マルチプレクサの対応する入力端子に供給されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
20. 上記ＣＬＯＣＫＩＮ信号と上記最後の遅延素子の出力は、上記位相比較器で比較されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
21. 上記位相比較器は、上記複数の遅延素子の全遅延が上記ＣＬＯＣＫＩＮ信号の１サイクルに等しくなるように上記複数の遅延素子の各々の遅延を調整することを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
22. 上記デジタルループフィルタは、Ｋ１経路とＫ２経路から構成されることを特徴とする請求項１０記載の色副搬送波安定化装置。
23. 上記デジタル位相検出器から供給される各ビデオライン毎の位相誤差は、
    （ａ）第１のスケーラと、
    （ｂ）第１の加算器と、
    （ｃ）第１のリミッタと、
    （ｄ）第１のレジスタと、
    （ｅ）累算ブロックとを備えるＫ２経路に入力されることを特徴とする請求項２２記載のデジタルループフィルタ。
24. 上記第１のスケーラは、上記位相誤差に定数Ｋ２を乗算することを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
25. 上記第１の加算器は、上記第１のスケーラの出力に第１のレジスタの出力Ｑを加算することを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
26. 上記第１の加算器の出力は、上記第１のリミッタの入力端子に供給されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
27. 上記第１のリミッタの出力は、上記第１のレジスタの入力端子に供給されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
28. 上記第１のレジスタの出力Ｑは、上記第１の加算器の入力端子に供給されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
29. 上記Ｋ２回路は、上側Ｋ２経路と下側Ｋ２経路とに分割されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
30. 上記出力Ｑの下位ビットは、下側Ｋ２経路の累算ブロックに供給されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
31. 上記出力Ｑの上位ビットは、上側Ｋ２経路に供給されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
32. 上記デジタル位相検出器から供給される各ビデオライン毎の位相誤差は、
    （ａ）第２のスケーラと、
    （ｂ）第２のリミッタと、
    （ｃ）第２のレジスタと、
    （ｄ）第２の加算器と、
    （ｅ）第３のリミッタとを備えるＫ１経路に入力されることを特徴とする請求項２３記載のデジタルループフィルタ。
33. 上記第２のスケーラは、上記位相誤差に定数Ｋ１を乗算することを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
34. 上記第２のスケーラの出力は、上記第２のリミッタの入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
35. 上記第２のリミッタの出力Ｂは、上記第２のレジスタの第１の入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
36. 上記第２のレジスタの出力は、上記第３のリミッタの入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
37. 上記第２のレジスタの出力は、上記第２の加算器の入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
38. 上記第３のリミッタの＋／−Ｌ出力は、上記第２の加算器の入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
39. 上記第２の加算器の出力は、上記第２のレジスタの第２の入力端子に供給されることを特徴とする請求項３２記載のデジタルループフィルタ。
40. 上記第３のリミッタの＋／−Ｌ出力、上記Ｋ２経路における上位ビット、及び上記下側Ｋ２経路の上記累算ブロックの出力ＯＢは、第３の加算器の入力端子に供給されることを特徴とする請求項２２記載のデジタルループフィルタ。
41. 上記第３の加算器の出力は、上記第４のリミッタの入力端子に供給されることを特徴とする請求項２２記載のデジタルループフィルタ。
42. 上記第４のリミッタの出力は、上記クロック発生器における上記位相累算論理ブロックの入力端子に供給されることを特徴とする請求項２２記載のデジタルループフィルタ。
43. 上記位相累算論理ブロックの少なくとも１つの出力は、上記マルチプレクサの対応する入力端子に供給されることを特徴とする請求項１２記載のクロック発生器。
44. 上記上記第２のリミッタの出力Ｂ及び上記第１のレジスタの出力Ｑは、上記位相補正ブロックの入力端子に供給されることを特徴とする請求項２２記載のデジタルループフィルタ。
45. 上記位相補正ブロックの出力ＰＨＱは、上記シリアル変換器又は上記波形発生器に供給されることを特徴とする請求項１０記載の色副搬送波安定化装置。
46. 上記シリアル変換器の出力は、上記波形発生器に供給されることを特徴とする請求項１０記載の色副搬送波安定化装置。

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