JPH08191402A - ビデオフレームグラバーシステム及び利得因子決定方法 - Google Patents

ビデオフレームグラバーシステム及び利得因子決定方法

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JPH08191402A
JPH08191402A JP7179625A JP17962595A JPH08191402A JP H08191402 A JPH08191402 A JP H08191402A JP 7179625 A JP7179625 A JP 7179625A JP 17962595 A JP17962595 A JP 17962595A JP H08191402 A JPH08191402 A JP H08191402A
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ジヨス・ジエネス
Paul Wouters
パウル・ウオウタース
Paul Canters
パウル・カンタース
Goubergen Herman Van
ヘルマン・バン・ゴウベルゲン
Geert Debeerst
ゲールト・デベールスト
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Agfa Gevaert NV
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲のアナログビデオフオーマットに対し
てビデオタイミングを決定する。 【構成】 アナログビデオ信号をデジタル化するための
ビデオフレームグラバーが記載される。システムは、ア
ナログビデオ信号に対応する同期信号をデジタル化する
ための手段を具備する。ビデオ利得及びオフセット、同
期利得及び同期しきい値が、電子的に調整される。可変
時間遅延が、標本化クロック信号と水平基準信号に課せ
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログビデオ信号タ
イミングを導出するために、ビデオ同期信号をデジタル
化及び分析する能力を有するアナログビデオ信号のデジ
タル化のためのシステムに関する。アナログビデオ信号
は、白黒画像と、赤、緑と青に各一つの3つの単色チャ
ネルを具備するカラー画像を表現することができ、低、
中又は高ライン率アナログビデオ信号である。
【0002】
【従来技術及びその課題】アナログビデオ信号のデジタ
ル化のためのシステムは、ビデオフレームグラバーと呼
ばれる。アナログビデオ信号は、画像がビデオモニター
において直接に視覚化されるように画像についての情報
を担う。デジタル化は、デジタルフォーマットの画像を
獲得するために必要である。デジタルフォーマットにお
いて、画像は、容易に処理及び記憶され、そして種々の
形式のハードコピー装置に正確に送信及び再生される。
CT及びMRスキャナーと超音波装置の如く放射線医学
診断のための医療システムを含む多数のシステムは、観
察対象の電子画像を発生し、ビデオモニターにおいて人
による解釈のための画像を表示する。通常、それらは、
ハードコピー装置へのデジタル画像伝送手段を有さな
い。これらの場合に、アナログビデオデータを画像のデ
ジタル表現に変換するビデオフレームグラバーにアナロ
グビデオ信号を分岐することが可能である。こうして獲
得されたデジタル画像信号は、白黒写真透明フィルムの
如く、ハードコピーに観察対象の画像を記録するために
使用される。
【0003】ビデオフィルムグラバーは、75オームの
特性インピーダンスを有する同軸BNCケーブル又はフ
ァイバーオプティックケーブルの如く、バイポーラ素子
又は物理的伝送媒体におけるアナログ電圧を標本し、デ
ジタル画像信号を記憶し、その値は、例えば、バイポー
ラ素子における信号の電圧振幅に比例する。アナログビ
デオ信号は、画像を表現する。最も簡単な場合に、全画
像は、最先ラインから始まって各ライン毎にアナログビ
デオ信号によって与えられる。各画像ラインごとに、ま
ず、最左データが与えられ、所与のデータの右側のデー
タが続けられる。同一画像は、主に、ビデオモニターに
おける連続的な視覚化のために、繰り返して連続的に送
信される。全画像のデータが開始する位置と画像の新ラ
インが開始する位置を指示するために、特別な信号が、
画像を表現するアナログデータとともに、送信される。
これらの特別な信号は、同期信号と呼ばれ、”syn
c”信号と略記される。基本的に、図1に示された如
く、画像の第1ラインが続くことを指示するVSYNC
と呼ばれる垂直同期信号と、次のラインのビデオデータ
が続くことを指示するHSYNCと呼ばれる水平同期信
号とがある。VSYNC信号は、垂直ドライブと呼ばれ
る異なる物理的伝送媒体で送信することができる。通
常、これは、絶えず、高電圧レベルと、垂直同期の瞬間
と一致する立下り縁と、立下り縁の直後の立上り縁とを
有する2進信号である。垂直同期信号の2つの立下り縁
の間の時間は、フレーム周期と呼ばれる。垂直同期信号
の立下り縁と立下り縁の後に生ずる立上り縁の間の時間
は、垂直同期チップ幅と呼ばれる。
【0004】分離VSYNCの場合に、HSYNC信号
も水平ドライブと呼ばれるさらに別の物理的伝送媒体で
送信される。HSYNCもまた、水平同期の瞬間と一致
する立下り縁と立下り縁の直後の立上り縁を有する2進
信号である。水平同期信号の2つの立下り縁の間の時間
は、ライン周期と呼ばれる。水平同期信号の立下り縁と
立下り縁の後に生ずる立上り縁の間の時間は、水平同期
チップ幅と呼ばれる。それから、画像を表現するアナロ
グビデオ信号は、第3物理的伝送媒体において搬送さ
れ、デジタル画像信号を発生するためにデジタル化され
る。両同期信号は、アナログビデオ信号の標本化動作を
同期化するために使用される。
【0005】HSYNC及びVSYNC信号はまた、一
つの物理的伝送媒体において組み合わされ、CSYNC
(複合同期)信号と呼ばれる。CSYNC信号における
HSYNC及びVSYNC信号の間の差は、垂直及び水
平同期チップ幅の間の幅差により示される。産業用ビデ
オフォーマットにおいて、垂直同期チップ幅は3ライン
周期の大きさである。通常、垂直同期チップ幅は、半ラ
イン周期の鋸歯状パルスが導入されるために、半ライン
周期の最小持続時間を有し、一方、水平同期チップ幅
は、ライン周期のほんの小部分の持続時間を有する。ビ
デオフレームグラバーは、VSYNC信号からHSYN
C信号を区別することができなければならない。このた
め、フレームグラバーは、種々の同期チップの持続時間
についての情報を有さなければならない。分離CSYN
Cと純アナログビデオ信号の場合に、2つの物理的伝送
媒体が、ビデオ画像を十分に規定するために必要であ
る。
【0006】CSYNC信号はまた、純アナログビデオ
信号と組み合わされる。その場合に、唯一の物理的伝送
媒体が、「複合ビデオ」と呼ばれる必要なビデオ情報の
すべてを搬送する。このため、利用可能な電圧範囲は、
2つの小範囲に分離される。第1小範囲は、通常0mV
〜300mVの低電圧であり、同期信号のために確保さ
れる。他方の小範囲は、通常300mV〜1000mV
の高電圧であり、純アナログビデオ信号のために確保さ
れる。複合ビデオ信号が設けられるならば、ビデオフレ
ームグラバーは、ビデオデータにおける立下り縁が水平
又は垂直同期信号に対して取られない如く、ビデオ信号
からCSYNC信号を分離することができることは重要
である。このため、ビデオフレームグラバーは、上記の
電圧小範囲についての知識を有さなければならない。
【0007】医療応用における多くのアナログビデオ信
号は、フレーム記憶メモリにおけるデジタル画像から導
出され、視覚的解釈のためのビデオモニターにおいて連
続的に表示されなければならない。フレーム記憶は、フ
レーム記憶内の固定ベースクロックから導出された率に
おいてアナログ信号を発生する。このベースクロック
は、システムのピクセルクロックと呼ばれる。アナログ
ビデオ画像のライン内で、ピクセルクロックの周期毎
に、デジタル画像における対応するラインの次のピクセ
ルが、例えば8ビットのデジタル信号からアナログ信号
例えばアナログ電圧に、デジタル対アナログ変換器によ
って変換される。全システムの帯域幅により、アナログ
信号は、新ピクセル値がアナログ対デジタル変換器に設
けられた後、ピクセルクロック周期の部分においてその
目標値に達する。アナログビデオ信号、例えば、連続ピ
クセルに対して全範囲オン/オフパターンを表現する信
号に対して、実最小及び最大目標値は、帯域幅制限によ
り達せられないが、2つのピクセルオンに2つのピクセ
ルオフが続くパターンに対して、目標値は達せられる。
【0008】通常、フレーム記憶は、同一ベースクロッ
クから同期信号HSYNCとVSYNCを導出する。こ
のため、ライン周期は、多くの場合に、ピクセルクロッ
ク周期の整数倍であり、そしてフレーム周期は、ライン
周期の整数倍であるが、ライン周期がピクセル周期のそ
のような倍数ではないアナログビデオ信号を生成するシ
ステムが存在する。
【0009】上記の如く、ビデオフレームグラバーは、
同期チップ幅、CSYNCのための電圧小範囲、及び純
アナログビデオ信号、等についての知識を有さなければ
ならない。一つの特定ビデオ標準、例えばCCIR62
5に対して、これらのパラメータのすべては、十分に規
定され、ビデオフレームグラバーにおいて一定である。
そのような形式のビデオフレームグラバーは、この標準
により、アナログビデオ信号をデジタル化することがで
きる。医療応用において、主に画像の特性により、アナ
ログビデオ信号と同期信号は、上記のパラメータに対し
て特定の設定を有する。このため、これらのパラメータ
は、ビデオフレームグラバーに対して調整され、実装さ
れ、又は通知されなければならない。これらのパラメー
タの幾つかは、フレーム記憶の製造業者により周知であ
り、幾つかは、現実に、実装依存性である。さらに、種
々の製造業者からフレーム記憶についての情報を収集
し、ビデオフレームグラバーを実装する技術者にこの情
報を提供することは、かなり不便である。通常、ビデオ
タイミングの判定は、共通ビデオ信号でトリガーするこ
とができる汎用オシロスコープを使用して手動で行われ
る。これは、非常にめんどうな作業であり、操作者の多
大な熟練を必要とし、幾つかのビデオ信号に対して、オ
シロスコープの400MHzの帯域幅を必要とする。幾
つかのパラメータに対して最も最適な設定を見付けるた
めに、透明写真フィルムの如く、高品質ハードコピーに
おいてデジタル画像を再生することが、しばしば必要で
あった。幾つかの試みが、最適設定を見付けるために必
要であった。試みの数が低下されるならば、パラメータ
の最適下限設定が行われた。これは、ある状況におい
て、正しい設定に達することを非常に困難又は非常に高
価にし、デジタル像の品質を低下させた。これらの画像
が、白黒透明写真フィルムの如く、高感光性のハードコ
ピーにおいて再生されるならば、悪いパラメータ設定
が、画像の診断品質を劣化させる明らかな見掛けの人為
物を生ずる。
【0010】このため、広範囲のアナログビデオフォー
マットに対してビデオタイミングを決定することができ
るシステムを提供することが、発明の第1目的である。
【0011】デジタル化プロセスに対して必要なパラメ
ータを測定することができる、アナログビデオ信号をデ
ジタル化するためのシステムを提供することが、発明の
第2目的である。
【0012】他の目的は、以後の説明から明らかになる
であろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明により、純アナロ
グビデオ信号と同期信号から成るアナログビデオ信号か
らデジタル画像信号を獲得するためのビデオフレームグ
ラバーシステムにおいて、該純アナログビデオ信号をデ
ジタル画像信号にデジタル化するためのアナログビデオ
デジタイザー手段と、該同期信号をデジタル同期信号に
デジタル化するための同期信号デジタイザー手段とを具
備するビデオフレームグラバーシステムが記載される。
【0014】
【実施例】本発明は、添付の図面を参照して実施例によ
り以後記載される。
【0015】図2において、本発明によるビデオフレー
ムグラバーシステムのブロック図が示される。2つの最
も重要な構成ブロックは、アナログビデオデジタイザー
33と同期信号デジタイザー43である。アナログビデ
オデジタイザー33は、アナログビデオ信号を受信し、
標本し、デジタル化し、デジタル画像信号を送出しなけ
ればならない。ビデオフレームグラバーシステムに設け
られるアナログビデオ信号は、図2の上半分のブロック
によって示唆された、いくつかの変換を優先的に受け
る。まず第1に、アナログビデオ信号は、アナログビデ
オデジタイザー33の作用可能領域に縮小されなければ
ならない。デジタイザーは、−2Vの低電圧と0Vの高
電圧を期待する。純アナログビデオ信号の電圧範囲が2
ボルトでないならば、ビデオ利得回路30は、その範囲
内に純アナログビデオ信号を入れるために調整される。
優先的に、ビデオ利得回路30は、アナログビデオ信号
の振幅を増幅又は低減する。ビデオ利得因子は、こうし
て、可変でなければならない。好ましい実施態様におい
て、ビデオ利得因子は、0〜255の値を記憶すること
ができる8ビットレジスターによって電子的に設定さ
れ、デジタル値に関して線形的に変化する電圧を送り出
すためにデジタル対アナログ変換器に結合される。値0
において、ビデオ利得回路30内の掛算器(不図示)
は、0.3Vの電圧を供給され、そして255におい
て、1.3Vを供給される。ビデオ利得回路30によっ
てリサイズされるアナログビデオ信号は、その後、アナ
ログフィルター回路31に送信される。アナログビデオ
信号の使用帯域幅により、特定アナログ低域フィルター
が、リサイズされたアナログビデオ信号を濾波するため
に選択される。好ましい実施態様において、フィルター
選択は省かれ、濾波効果を与えず、80MHz、40M
Hz又は12MHzの遮断周波数を有する低域フィルタ
ーが、選択される。ビデオ信号の使用帯域幅は、優先的
に、アナログビデオ信号が発生される推定ピクセルクロ
ック周波数から導出される。アナログビデオ信号を濾波
する利点は、システムに付加された高周波数雑音が、相
当に低減される事実にある。濾波されたアナログビデオ
信号は、それから、最低アナログビデオレベルにクラン
プするユニットに送信される。これは、バックポーチク
ランピング回路32によって概略される。この回路は、
濾波されたアナログビデオ信号と、同期信号から導出さ
れた信号とを取り入れる。最終信号は、ビデオ信号のバ
ックポーチが標本される瞬間を指示するために使用され
る。バックポーチのレベルは、他のアナログビデオレベ
ルが参照されなければならない絶対レベルである。バッ
クポーチクランピング回路内に、2つのレジスター(不
図示)が設置され、第1レジスターは、バックポーチを
標本する前に導入されなければならないHSYNC信号
に関する遅延を指示し、そして第2レジスターは、標本
が行われなければならない時間区間を指示する。技術に
おいて公知の如く、幾つかのビデオフォーマットは、絶
対ブランクを表現するブランキングレベルの上の設定レ
ベルを有する。設定レベルに関してすべてのアクティブ
ビデオ信号を参照するために、ビデオオフセット因子
が、バックポーチクランピング回路32において実装さ
れる。優先的に、8ビットのデジタルレジスターは、0
〜255の値を含む。該レジスターに結合されたデジタ
ル対アナログ変換器は、濾波されたアナログビデオ信号
に印加される設定レベルにデジタル値を変換する。バッ
クポーチクランピング回路32は、アナログビデオデジ
タイザー33によってデジタル化される純アナログビデ
オ信号を出力する。優先的に、これは、8ビットのアナ
ログ対デジタル変換器であり、120MHzの最大標本
周波数を有する。アナログビデオデジタイザー回路33
の標本周波数は、標本化クロック発生器42によって課
せられ、アナログビデオ信号がデジタル化されなければ
ならない各時点において立上りクロック信号を発生す
る。アナログビデオデジタイザー回路の出力は、優先的
に、8ビットデジタル画像信号であり、後の処理のため
にデジタルメモリユニット35に記憶される。デジタル
メモリユニット35は、ランダムアクセスメモリ(RA
M)、ハードディスク、磁気テープ、等である。デジタ
ルメモリ35内に記憶されたデジタル画像信号は、Ag
fa−Gevaert N.V.、Mortsel、B
elgiumによって販売されるAgfa LR 30
00レーザー記録器システムの如く、ハードコピー装置
に送信され、写真フィルムの如くハードコピーにおいて
アクセスビデオ信号によって表現された画像を再生す
る。
【0016】同期信号は、異なるパスに従う。それら
は、アナログビデオ信号から導出され、この場合、これ
らの信号は、伝統的な白黒モニター用の如く、複合ビデ
オ信号である。これらの信号は、ビデオ利得回路30に
おけるビデオ利得リサイズの後獲得される。その場合、
ビデオ利得回路はまた、同期利得回路として使用され
る。RGBカラー画像に対する3つの分離アナログビデ
オ信号の場合に、同期信号は、緑チャネルであるが、赤
チャネルは、デジタル化されなければならない。その場
合に、緑アナログビデオ信号は、赤チャネルとは別の利
得因子を必要とし、これは、外部同期利得回路36にお
いて為される。また、垂直駆動信号又は分離HSYNC
及びVSYNC信号は、一様なCSYNCを発生するた
めに、同期選択及び分離回路37において選択される。
アナログCSYNC信号は、優先的に、高周波数雑音を
除去するために、アナログ低域フィルター31とは異な
る低域フィルター(不図示)によって濾波される。アナ
ログCSYNC信号は、比較器回路38に供給され、ア
ナログCSYNC信号を値0又は1を有する2進デジタ
ル信号に変換する。低アナログCSYNCレベルは、レ
ベル0に変換されるが、高アナログCSYNCレベル
は、レベル1に変換される。どのアナログCSYNCレ
ベルが低又は高であるかの判別は、比較器回路内の同期
しきい値設定によって行われる。優先的に、同期しきい
値は、0〜255の値を含む、8ビットレジスターによ
って設定される。このレジスターは、アナログCSYN
C値が比較されるしきいレベルにデジタル値を変換する
デジタル対アナログ変換器に結合される。比較器回路3
8からのデジタル信号は、同期信号デジタイザー43に
送られる。このデジタイザーは、標本化クロック発生器
42によって駆動され、標本化クロック信号の各立上り
縁毎に比較器回路38からのデジタル値をデジタルメモ
リ35に記憶する。どのデジタル値が記憶されなければ
ならないかをデジタルメモリ35に指示するために、ビ
デオ又は同期デジタル化選択回路34が、アナログビデ
オデジタイザー回路と同期信号デジタイザーの間に実装
される。
【0017】代替的に、アナログCSYNC信号はま
た、アナログビデオデジタイザー回路33に直接に送信
され、ここで、セレクタは、純アナログビデオ信号又は
アナログCSYNC信号のいずれがデジタル化されなけ
ればならないかを選定する。
【0018】比較器回路38のための同期しきい値と外
部同期利得回路36のための同期利得因子は、以下に議
論される如く、しきい値がアナログCSYNC信号の立
上り又は立下り縁の中央に位置するように設定される。
同期利得因子と同期しきい値の自由な選択は、同期タイ
ミングが最も正確に知られる如く、アナログ同期レベル
が標本されるという利点を有する。これは、同期信号デ
ジタイザーにおける同期信号の標本と、デジタルCSY
NC信号から獲得されたHSYNC信号からそのベース
クロックを導出するアナログビデオデジタイザー33の
標本化クロック発生器42のために利点を有する。デジ
タル化CSYNC信号はまた、HSYNC信号の立下り
縁を指示するHSYNC信号を主に発生するデジタル同
期分析回路39に送られる。これらのHSYNC信号
は、標本化クロック発生回路42のためのベースクロッ
ク信号として役立つためにベースクロック選定回路40
によって選定される。ベースクロック選定回路40は、
約60kHzの一定周波数を有する、本実施態様におい
て、一定システムベースクロック41を選定する。この
一定ベースクロック41は、同期信号がデジタル化され
なければならない時、ベースクロックとして役立つため
に主に使用される。その時、ベースクロック信号は、プ
ログラマブル遅延回路27によって遅延され、以下に議
論される如く、最適時においてアナログビデオ信号を標
本する。デジタル画像信号に対してメモリ空間と伝送時
間を節約するために、アクティブウインドウ画定回路4
4が実装され、アナログビデオ信号がアクティブウイン
ドウの外側にある限り、標本化クロック発生器42から
アナログビデオデジタイザー33への標本化クロック信
号を抑止する。これは、特に、HSYNC及びVSYN
C信号がアナログビデオ信号において発生する期間に対
して正しい。アクティブウインドウ画定回路44は、H
SYNC信号における立下り縁が発生する毎にピクセル
カウンターをリセットしなければならない。標本化クロ
ック信号の立下り縁の瞬間と立上り縁の瞬間は、相互に
一致する又は臨界的に接近するために、HREF(水平
基準)遅延が、HREF調整回路45によってHSYN
C信号に導入される。優先的に、HREF調整回路は、
1ナノ秒の増分において7〜14ナノ秒の範囲の可変遅
延時間でHSYNC信号を遅延させる。次の節におい
て、高品質デジタル画像信号を与えるために、各種の設
定が、幾つかのビデオタイミングに基づいていかに最適
に選定されるかを議論する。
【0019】幾つかのビデオタイミングの決定に対し
て、同期信号をデジタル化し分析することは都合が良
い。上記の如く、同期信号は、別個にVSYNCとHS
YNCとして、VSYNCとHSYNCを組み合わせる
複合CSYNCとして、又は複合ビデオ信号におけるア
ナログビデオデータとともに与えられる。好ましい実施
態様において、別個のVSYNCとHSYNCが、CS
YNCに組み合わされ、所与のCSYNCは不変にさ
れ、そして複合ビデオ信号において、同期信号は、孤立
されるか、又は同期分離回路37によって取り除かれ
る。同期分離回路の入力は、複合ビデオ信号であり、出
力はCSYNC信号である。
【0020】こうして、優先的に、3つの可能状況が、
同期セレクタと同期発生回路37においてCSYNC信
号が利用可能になる状況まで縮小される。
【0021】システムは、標本化クロック発生器42を
具備し、即ち、図3に示された如く優先的に実現され
る。標本化クロック発生器は、周波数fBを有する低周
波数ベースクロック信号を受信し、周波数fSを有する
高周波数標本化クロック信号を送り出すシステムであ
る。標本化クロック周波数fSは、ベースクロック周波
数fBの整数倍である。即ち、fS=N*fBである。本
発明のシステムにおいて、ベースクロック信号は、一定
ベースクロック41又はHSYNC信号の立下り縁によ
って発生される。標本化クロック発生器42は、電圧制
御発振器VCO21、オプションの周波数プリスケーラ
回路22、標本カウンター回路23と位相差及び周波数
検出器24を具備する、図3に示された如く、位相同期
ループシステムとして優先的に実現される。標本化クロ
ック発生回路42の動作は次の如くである。以下に記載
される如く、位相差及び周波数検出器24は、電圧△V
を発生する。この電圧は、VCO21に印加される。V
CO21に印加された電圧により、VCOは、その出力
において発振信号を発生し、その周波数は、印加電圧△
Vに比例する。この周波数は、一般に60〜120MH
zである。VCO21からの発振出力信号は、オプショ
ンの周波数プリスケーラ回路22に印加される。この回
路は、ある入力周波数において発振信号を受信し、そし
て同一入力周波数又は2、4又は8の因子で分割した入
力周波数において出力発振信号を送信する。標本化クロ
ック信号は、こうして、60/8=7.5MHz〜12
0MHzの範囲を取る周波数fsを有する。オプション
の周波数プリスケーラ回路22は、こうして、VCO回
路の範囲を低周波数に広げる。分割因子は、優先的に、
可能な値1、2、4又は8の間で容易に変化される。好
ましい実施態様において、周波数の分割因子は、優先的
にマイクロプロセッサー手段の制御下で、電子的にセッ
トされる。標本化クロック信号fSは、今、標本カウン
ター回路23を介して回路において帰還される。この回
路は、その入力に印加された発振パルスの数又は立上り
縁の数を計数し、そして所定数Nが達するとすぐにその
出力において一つの立上り縁を発生し、その後、カウン
ターをゼロにリセットする。出力信号は、立上り縁の直
後に降下される。標本カウンター23からの出力信号A
は、標本クロック発生器42の入力におけるベースクロ
ック信号Bに非常に類似し、そして正確にfA=fS/N
の周波数において発生する。カウンター値Nは、一ライ
ン周期内の標本周期数を指示する。優先的に、この値
は、マイクロプロセッサー手段の制御下で自由にセット
される。位相差及び周波数検出器24は、分割標本化ク
ロック信号Aとベースクロック信号Bの両方を受信し、
そして分割標本化クロック信号Aの立上り縁がベースク
ロック信号Bの立上り縁と一致しないならば、その出力
電圧△Vを修正する。電圧△Vは、2つの立上り縁の間
の時間差が減少するという意味においてVCOの出力周
波数を修正する。いったん2つの立上り縁が一致したな
らば、VCO21の周波数出力は、変化されず、従っ
て、fA=fBである。fA=fS/Nであるために、fS
=N*fBである。
【0022】本発明によるシステムにおいて、ベースク
ロック信号は、HSYNC信号又は一定ベースクロック
によって発生される。後者は、ビデオタイミングが知ら
れない時、優先的に使用される。初期的に、同期信号
は、所定の標本化クロック率において標本され、標本当
たり単一ビットデジタル又は2進値にデジタル化され
る。上記の如く、同期信号は、高電圧レベルと低レベル
を有する。電子回路の特性は、例えば、2進値が高信号
レベルに対して1であり、低信号レベルに対して0であ
る如くである。その時、デジタル化2進信号における1
から0への遷移は、同期信号の立下り縁を指示する。電
子回路において、同期信号の同期利得を調整するための
手段と同期しきいレベルを調整するための手段が包含さ
れる。同期利得は、図2において2つの位置に組み込ま
れる。CSYNC信号が、アナログビデオ信号から同期
選択及び分離回路37によって導出されるならば、同期
利得が、ビデオ利得回路30によって実現される。アナ
ログビデオ信号に対する良好な利得因子の実装は、複合
同期レベルに対する良好な利得レベルを生ずる。カラー
RGB信号において、赤信号がデジタル化されなければ
ならない状況における場合の如く、CSYNCレベル
が、外部源から同期選択及び分離回路37によって導出
されるならば、複合ビデオ信号は、緑アナログビデオ信
号においてのみ存在する。その場合に、外部同期利得回
路36によって、緑信号から外部複合ビデオ信号におけ
る特定利得因子を実装することが必要である。利得を調
整するための手段は、種々の形式の同期信号のレベルを
0mV〜600mVの標準範囲にする。前述の如く、ア
ナログビデオ信号に伴う同期信号は、複合ビデオ信号、
分離複合同期信号又は水平駆動信号HSYNCから検索
される。複合同期信号において、低同期レベルは、通常
0Vであり、高同期レベルは一般に300mVである。
その場合に、同期信号は、減衰してはならず、そして最
大利得値が実装される。利得を調整するための手段は、
8ビットレジスターを具備する。このように、0〜25
5の値が、このレジスターに入れられる。値255は、
同期信号が減衰しないことを意味する。1.3Vの電圧
は、ビデオ利得回路30内の掛算回路(不図示)に供給
される。0のデジタル値に対して、0.3Vの電圧が、
掛算回路に供給される。他の値Nは、同期信号が減衰す
ることを意味する。分離CSYNC同期信号又は水平駆
動信号は、通常、TTL信号である。これは、0V〜5
Vの範囲を取る。0V〜600mVにこの範囲を縮小す
るために、値N=30が、外部同期利得回路36におい
て実装される。また、外部同期信号は、画像のデジタル
化のために使用しないことが可能である。その場合に、
利得値は、ゼロにセットされる。ゼロ設定は、同期信号
によってシステムに導入される雑音を低減させる。
【0023】いったん利得値Nがセットされるならば、
同期レベルに対する比較器回路38内のしきい値が決定
される。しきい値は、ある電圧レベルに対応する。この
しきい電圧の上の標本利得補正同期信号は、値1にデジ
タル化されるが、このレベルの下の同期信号は、値0に
デジタル化される。優先的に、しきいレベル電圧は、0
mV〜400mVで変化される。正確な設定が、8ビッ
トの別のレジスターによって為され、0〜255の値が
実装可能である。0の値は、0mVのしきいレベルに対
応し、255の値は400mVのしきいレベルに対応す
る。通常、値96は、150mVのしきい電圧レベルに
対応して実装される。この値は、主に同期縁の上側及び
下側部分においてに実際に雑音のないシステムにする。
300mV高の同期パルスに対して、150mVのしき
い電圧レベルは、この高さの半分である。
【0024】優先的に、次の自動化手順が、比較器回路
38における同期しきいレベルと、ビデオ利得回路30
又は外部同期利得回路36における同期利得因子を決定
するために順守される。一定しきいレベルは、優先的に
値96に対応して実装される。このしきいレベルは、全
手順に対して一定に保たれる。利得因子は、しきいレベ
ルをブランキングレベルに一致させる利得因子が見附ら
れるまで、最大因子からより小因子に変化される。手順
は、例えば利得数255に対応する最大利得因子で開始
される。図4に示された如く、この大きな利得因子ga
in1は、確実に一定しきいレベルの下の、約0ボルト
に同期チップの最低電圧を保ち、一方、ブランキングレ
ベル、設定レベルとアクティブビデオレベルは、一定し
きいレベルの十分に上にある。同期信号は、一定ベース
クロックから導出された標本化クロックにより標本され
る。本実施態様における一定ベースクロックは、約60
kHzの周波数を有する。優先的に、一定ベースクロッ
ク、周波数プリスケーラ値(1、2、4又は8)及び標
本化クロック発生器42内の標本カウンター値は、標本
化クロックが、一フレーム周期に対して約100万標本
を発生する如く選択される。フレーム周期は、一般に
1”/25又は40msである。40ナノ秒当たり一標
本が、25MHzの標本化クロックで、取得される。し
きいレベルの下のすべての利得補正アナログ同期信号
は、デジタル化され、デジタル値0を与え、そしてしき
い値よりも上のすべての信号は、値1を生ずる。図4に
おける高同期利得設定gain1により、同期チップの
みが、0になり、すべての他のレベルは、陰領域によっ
て示された如く1になる。この最大利得設定gain1
により、値1を有する標本の第1のパーセントP1が記
録される。図4において、このパーセントは、例えば、
91.6%である。このパーセントP1は、他のパーセ
ントに関する絶対基準に対して保たれる。利得設定は、
図4の次の図に示された如くgain2に減少され、同
期信号は、再びデジタル化され、そして値1を有する標
本の第2のパーセントP2が、記録される。利得がga
in2に減少する時、同期信号のブランキングレベルは
減少し、しきいレベルに近付く。ブランキングレベル
が、利得設定gain2に対してしきいレベルよりもさ
らに高いならば、第2のパーセントP2は、傾斜同期縁
により、低下し、例えば91.3%であるが、第1のパ
ーセントP1とはあまり異ならない。その場合に、利得
設定は、利得因子gain3にさらに減少され、そして
同期信号をデジタル化した後、第3のパーセントP3
計算される。ブランキングレベルがしきい値よりも下で
あるならば、同期チップはゼロデジタル値になるばかり
でなく、水平同期信号のフロントポーチ及びバックポー
チの如く、アナログビデオ信号のレベルは、ブランキン
グレベルにある。両方のフロント及びバックポーチは、
通常、極めて大きく、そして全ライン周期の約4%をと
もに占有する。その場合、デジタル値1のパーセントP
3は、P1よりも相当に低い。図4の第3ダイヤグラムに
おいて、このパーセントは50%である。そのパーセン
トP3がP1よりも4%低いならば、利得補正ブランキン
グレベルは、しきいレベルよりも低いこと想定する。g
ain4とgain5によりダイヤグラムによって例証
された2進探索により、パーセントPcが最初にかなり
変化する利得レベルGCを見付ける。それから、この利
得設定は1.67の因子を掛算され、図4において「同
期利得」を与え、利得補正同期チップレベルとブランキ
ングレベルの間にしきいレベルを位置付ける。
【0025】いったん作用可能な同期利得及び同期しき
い値が実装されるならば、デジタル化同期信号は、ライ
ン周期とフレーム周期を見付けるために使用される。こ
の目的のために、立下り縁又はデジタル化同期標本にお
ける1から0への遷移がつき止められ、そして各2つの
連続遷移の間の距離が、距離クラスにおいて記録され
る。距離は、2つの遷移の間の標本数である。距離クラ
スは、2つの限界の間のすべての距離を収集する。最も
密集したクラスは、水平同期信号によって生じた距離の
クラスである。標本化クロック信号の標本周期ととも
に、このクラス内の平均距離は、ライン周期又は相互的
にビデオ信号のライン率の良好な近似を与える。水平同
期の開始は、このクラスに属する前及び次遷移への距離
を有する1から0の遷移において位置する。このよう
に、すべての水平同期信号がつき止められる。垂直同期
信号は、水平同期チップよりも相当に大きい垂直同期チ
ップを有する。水平同期チップの幅は、最初の0から1
への遷移を探索することにより見付けられる。垂直同期
チップの全幅は、少なくとも垂直同期から次の0から1
への遷移への距離である。低レベル垂直同期チップ内
で、狭い高レベル鋸歯状パルスが、ビデオモニターの安
定化目的のために導入される。これは、垂直同期後の半
又は全ライン周期に発生する。2つ以上のフレームがデ
ジタル化されるならば、2つの垂直同期信号がつき止め
られ、そしてフレーム周期が相応して導出される。ライ
ン周期によって導出されたフレーム周期は、ビデオフォ
ーマットにおいてフォーマット当たりのライン数を与え
る。625/50Hz CCIR標準フォーマットから
導出された産業用ビデオフォーマットに対して、本発明
のシステムは、64.2マイクル秒の近似ライン時間を
見いだし、15kHzのライン率を与える。HSYNC
チップは、4.8マイクル秒の幅を有するように測定さ
れる。垂直同期中の鋸歯状パルスがないことにより、シ
ステムは、ビデオフォーマットが産業形式であることを
導出するが、標準CCIRフォーマットは、垂直同期周
期中ライン周波数の2倍において鋸歯状パルスを有す
る。鋸歯状パルスの存在又は不在により、回路(不図
示)は、標本化クロック発生器42内でセットされ、標
本化クロック発生回路内の周波数補正回路をそれぞれ使
用可能又は使用禁止にする。鋸歯状パルスが存在しない
ならば、標本化クロック発生器42は、「休止」モード
においてセットされる。即ち、電圧制御発振器は、垂直
同期周期が検出される時からこの周期の終了まで周波数
偏移を補正されない。ライン周期とフレーム周期から計
算されたライン数は、0.1%以上の精度で624ライ
ンを与える。いっそうの分析は、ビデオフォーマットが
非インターレースであり、フレーム当たり312ライン
の2つのフレームを有する。ライン時間の最良推定は、
64.135マイクロ秒であり、対応して、15.59
2kHzのライン率である。観察されたフレーム時間
は、20.010ミリ秒である。システムは、さらに、
デジタル化同期信号から、ビデオフォーマットが、3つ
のラインに対応する192.4マイクロ秒のVSYNC
チップ幅を有することを導出する。
【0026】フレーム当たりのライン数は、ビデオフォ
ーマットについての指示を与える。フレーム当たりのラ
イン数が高ければ、ビデオデータが発生されたピクセル
クロックはより高くなる。ライン数は、逐次離散セット
において配置される。各セット毎に、周波数区間[f
LOW、fHIGH]が、関連される。フレーム当たりの特定
ライン数を有するビデオフォーマットは、関連周波数区
間内のみのピクセル周波数を有することを仮定する。種
々のセットに対する周波数区間は、重なる周波数を有す
る。セット及び周波数区間は、内部テーブルにおいて記
憶され、そして周波数区間は、フレーム当たりのライン
数が知られるとすぐに検索される。上記の例において、
ライン数は624であることが判明した。従って、水平
ライン周期当たりに発生される標本化クロック信号の数
は、区間[481、1100]にあると推定される。1
5kHzの検出ライン率により、これは、区間[7.2
MHz、16.5MHz]において可能な標本化周波数
を生ずる。
【0027】水平同期チップ幅とライン周期の知識によ
り、同期チップが水平同期として及び垂直同期として考
えられなければならない時の条件を同期分析回路35に
セットすることができる。上記の例に対して、VSYN
C検出設定が、11.6マイクロ秒として実装される。
これは、同期チップが推定水平同期チップ幅よりも大き
なほぼ2.5倍である11.6マイクロ秒よりも大きな
幅を有するならば、同期分析回路35は同期チップを水
平同期よりも垂直同期として考えることを意味する。同
期分析回路35において実装される別のパラメータは、
半ラインロックアウト周期である。多くのビデオフォー
マットは、垂直同期の前後に、2つの水平同期信号の間
のちょうど中央において多数の前置等化及び後置等化同
期信号を有する。これらの信号が水平同期信号として考
察され、標本化クロック発生器の挙動を乱すのを避ける
ために、同期信号の検出は、半ラインロックアウト周期
と呼ばれるライン周期のある部分に対して使用禁止にさ
れる。一つの例において、ライン周期は、64.2マイ
クロ秒と推定された。半ラインロックアウト周期は、相
応して50.4マイクロにセットされる。
【0028】上記のビデオタイミングパラメータを設定
した後、画像が、捕獲され、正しいピクセルクロックが
知られていないにも拘わらず、同期式にデジタル化され
る。ビデオ利得及びビデオオフセット回路の目的は、そ
の全範囲においてアナログビデオデジタイザー回路33
においてアナログデジタル変換器(ADC)を使用する
ことである。最小指定電圧VMINがADCに印加される
ならば、それは、デジタル値0を出力する。最大指定電
圧VMAXがADCに印加されるならば、それは、8ビッ
トADCに対するデジタル値255を出力する。しか
し、アナログビデオ信号の電圧Uは、UMINからUMAX
範囲を取り、ADCに対する上記の指定電圧とは異な
る。区間[UMIN、UMAX]は、区間[VMIN、VMAX]に
線形に写像されなければならない。ビデオ利得は、優先
的に、フレームグラバーシステムの入力において直接に
組み込まれるが、ビデオオフセットは、優先的にバック
ポーチクランピング回路において組み込まれる。プログ
ラマブル遅延とともに、SYNC信号を分析することに
より同期分析回路39において獲得されたHSYNC信
号は、バックポーチが開始する場所を指示する。ブラン
キングレベルは、プログラマブル平均周期で標本され、
直流分再生を行うバックポーチクランピング回路によっ
て記憶される。すべてのアナログビデオ信号は、このレ
ベルに関して参照される。ビデオフォーマットがブラン
キングレベルを越える0Vの設定レベルを有するなら
ば、ゼロビデオオフセットが、バックポーチ回路32に
おいて設定される。しかし、ビデオフォーマットが0V
よりも高い設定レベルを有するならば、ゼロビデオオフ
セット設定は、ADCの部分範囲のみの使用となる。本
実施態様において、最低ビデオ信号は、ゼロよりも高い
デジタル値にデジタル化される。ビデオ源の全動的範囲
を使用する画像を表現するアナログビデオ信号のデジタ
ル化が、ゼロよりも高い最小値を有するデジタル画像を
生ずるならば、これは、ビデオフォーマットがビデオオ
フセット因子によって補正されなければならない実質的
な設定レベルを有する指示となる。
【0029】ビデオ利得因子とビデオオフセットの最適
設定を見付けるために、ビデオフレームグラバーに送信
されたアナログビデオ信号は、ビデオレベルの全範囲を
覆うことが必要である。これは、例えば、黒画像を白テ
キスト又は図形で表示し又はその逆で表示し、あるい
は、最高及び最低ビデオレベルを含むSMPTEテスト
画像のようなテスト画像を表示することにより達成され
る。
【0030】対話プロセスにおいて、ビデオフォーマッ
トのアクティブウインドウが、ビデオ利得回路30にお
けるビデオ利得とバックポーチクランピングユニット3
2におけるビデオオフセットに対する最適設定ととも
に、決定される。アクティブウインドウは、関連画像情
報を実際に担うビデオラインとビデオライン内のピクセ
ルによって規定される。通常、アクティブウインドウに
属さないラインのアナログビデオ信号は、ビデオフォー
マットの設定レベルに等しいレベルに対応する黒を表示
するためにセットされる。また、アクティブビデオ信号
に先行及び後行する各ラインにおけるビデオ信号は、設
定レベルに近いレベルを有する。このため、アクティブ
ウインドウの外側のすべてのデータは、ビデオモニター
において黒で表示される。さらに、アクティブウインド
ウを見付けるために、アクティブウインドウを満たす画
像に対応するアナログビデオ信号が発生されなければな
らない。画像の最上及び最下ラインは、少なくともグレ
ー又は白ピクセルを含まなければならない。またアクテ
ィブライン内の少なくとも一つのラインの最左及び最右
ピクセルは、グレー又は白でなければならない。画像
は、正しいビデオ利得及びビデオオフセット設定を見付
けるために、完全に暗い領域と完全に白い領域を含まな
ければならない。
【0031】まず、画像は、アクティブビデオライン数
とアクティブビデオピクセル数の最大可能設定で捕獲さ
れる。これらの設定は、アクティブウインドウ画定回路
44において実装される。0のビデオオフセットは、バ
ックポーチクランピング回路32において実装され、0
のビデオ利得は、掛算回路に供給された0.3Vの電圧
に対応するビデオ利得回路30において実装される。画
像は、デジタル値においてデジタル化され、そしてデジ
タル値の最大値が探索される。上記の例において、これ
らの設定に対して、104の最大デジタル値を見付け
た。新ビデオ利得設定は、最大デジタル値が220に近
いように計算される。ビデオオフセットが0にある間、
255の設定がビデオ利得回路30内の掛算回路に1.
3Vの電圧を供給することを考慮することにより、81
のビデオ利得設定を見いだす。同一アナログビデオ信号
は、これらの新設定でデジタル化され、そして検出され
た最大デジタル値は、今219である。ビデオ利得及び
オフセットにおける第1反復に対して、これらの値は満
足される。それから、アクティブビデオウインドウを見
付ける第1反復が、開始される。デジタル画像信号内
で、第1ビデオラインのデジタル値が検査される。デジ
タル画像の第1ラインが、画像内の最大値(219)の
3分の1であるデジタル値73を有する少なくとも3つ
のピクセルを含まないならば、このラインは、アクティ
ブウインドウから削除される。同一方法は、73よりも
大きな少なくとも3つのデジタル値を有するラインが見
付けられるまで、次のデジタルラインに適用される。3
2の先頭ラインは、アクティブビデオウインドウに属さ
ないことを見いだす。同一方法は、下部ラインから開始
して適用される。本例に対して、28の底部ラインが、
アクティブウインドウの外側にあることが見いだされ
る。312ラインのフレームは、この場合、252のア
クティブラインを生ずる。残りの各アクティブライン内
で、73よりも大きな値を有する第1ピクセル数が見い
だされる。すべてのアクティブビデオラインでのこれら
の数の最小値は、各ラインにおける第1アクティブピク
セルに取られる。上記の例は、アクティブウインドウに
属さない232の開始ピクセルを生ずる。同一方法は、
各ビデオラインの後ピクセルに適用され、そして84の
ピクセルが、アクティブウインドウの外側にあることを
見いだされる。アクティブウインドウを画定する検出値
は、アクティブウインドウ画定回路44において実装さ
れ、そして同一アナログビデオ信号が、第1反復におい
て見いだされたビデオ利得因子gain1とビデオオフ
セットoffset1により、上記で決定された周波数
区間から最高周波数レベルfHIGHにおいてアクティブビ
デオウインドウ内で捕獲される。デジタル化データは、
最小デジタル化値DMINと最大デジタル化値DMAXを見付
けるために分析される。gain1とoffset1の
設定と、値DMIN及びDMAXに基づいて、gain2とo
ffset2の新設定が計算され、画像の新捕獲におい
て、DMINがADCの最低可能出力値に近いがなお高
く、そしてDMAXがADCの最高可能出力値に近いがな
お低い如く、ビデオフレームグラバーにおいて実装され
る。このプロセスは、DMINとDMAXがADCの最小及び
最大可能出力レベルに正確に一致する如く、ビデオ利得
及びビデオオフセットが実装されるまで、反復される。
上記の例において、ビデオオフセット値0とビデオ利得
因子107により、最大デジタル値レベルは253であ
り、そして最小レベルは0である。これらのビデオ利得
及びビデオオフセット設定は、ビデオパラメータを確立
するための手順における次の段階に対して適切になる。
【0032】次の段階は、アナログビデオ信号を発生す
るピクセル周波数を決定することを意図される。ベース
クロック選択回路40におけるHSYNC信号をベース
クロック信号として選択することにより、標本化クロッ
ク発生器42は、ライン周波数の倍数である周期を有す
る標本化クロック信号を発生する。上記の如く、これ
は、標本カウンター回路において整数値nを実装するこ
とにより獲得される。アナログビデオ信号のライン周期
が、アナログビデオ信号を発生するフレーム記憶によっ
て課せられたピクセルクロック周期の正確に整数倍Mで
あり、実装されたカウンター値NがMに等しいならば、
ビデオフレームグラバーの標本化クロック周期は、フレ
ーム記憶のピクセルクロック周期に等しくされ、そして
アナログビデオ信号は正しく標本される。標本化クロッ
ク発生器内のカウンター回路に実装された整数値Nが一
小さいN=M−1であるならば、一つの画像ライン内の
アナログ信号の幾つかは、それらが安定化される前に、
立上り時間中デジタル化されるが、他の信号は正しい瞬
間に標本され、他の信号は立下り縁において標本され
る。これは、一般にモアレと呼ばれる人為物を導入す
る。これらの人為物は、整数値Nが正しい値Mとは2単
位異なるならば、一つの画像ライン内でより頻繁に発生
する。これらの人為物を回避するために、ピクセル数/
ラインと呼ばれるこの整数値を正確に決定することが、
最も重要である。
【0033】このため、一つライン内又は連続ライン内
に実質量の高速過渡を有する画像が伝送されなければな
らない。ビデオ信号における高速過渡は、画像内のテキ
ストライン、テスト画像及び図形の特定部分において存
在する。高速過渡又は大きなランプを有するラインは、
完全な画像又は画像の部分のアナログビデオ信号を−優
先的にアクティブビデオウインドウ内で−比較的高い周
波数、優先的にfHIGHにおいて標本し、あるしきい値よ
りも上のクラスター内の最小及び最大デジタル値の間の
差を有する4つの連続ピクセルから成るデジタル化ピク
セルクラスターの量をビデオライン毎に計数することに
より自動的につき止められる。最大量のピクセルクラス
ターを有するラインは、最も多くの過渡を表現するとし
て選択される。本例のアナログビデオ信号に対して、ラ
イン5、8、248、249及び250が最も多くの過
渡を含むことが分かる。
【0034】標本化は、ビデオ信号と同期して行われ
る。このため、図2において、HSYNC信号は、標本
化クロック発生器42のためのベースクロック信号とし
て選択される。実標本化クロック周波数fSは、図3に
おける周波数プリスケーラ回路22と標本カウンター回
路23の設定により決定される。ビデオフレームグラバ
ーは、さらに、ベースクロック信号を数ナノ秒で遅延す
るプログラマブル遅延回路27を具備する。この遅延回
路27の目的は、いったん最適標本化クロックが確立さ
れたならば、入りアナログビデオ信号の位相と内部で発
生された標本化クロック信号の位相を整合させることで
ある。優先的に、ベースクロック信号は、0.5ナノ秒
の増分による0ナノ秒〜128ナノ秒の範囲で幾つかの
遅延時間で遅延される。プログラマブル遅延回路27
は、これがピクセルクロック周波数に整合しないとして
も、標本化クロック周波数を事実上増大させることがで
きる。例えば、標本化クロック発生器42が50MHz
において標本化クロックを発生するならば、20ナノ秒
毎に、純アナログビデオ信号からの標本が、デジタル画
像信号の第1セットにおいてデジタル化される。プログ
ラマブル遅延回路が10ナノ秒でベースクロック信号を
遅延させるようにセットされるならば、標本化クロック
信号はまた、10ナノ秒だけ遅延され、そして同一アナ
ログビデオ信号が、デジタル画像信号の第2セットにお
いてデジタル化され、デジタル画像信号の第1及び第2
セットは、10ナノ秒毎に標本を与えるセットに組み合
わされ、こうして事実上100MHzにおいて標本され
るデジタル画像信号を表現する。デジタル画像信号の第
3及び第4セットを獲得するために、時間遅延を5及び
15ナノ秒にセットすることにより、これらの最後の2
つのセットのデジタル画像信号は、事実上200MHz
において標本される信号を表現するために最初の2つの
セットと組み合わされる。優先的に、位相シフトの数
は、仮想周波数が、実標本化クロック周波数fHIGHより
も約20倍高い如く選択される。位相シフトは0.5ナ
ノ秒の精度で実装されるが、異なるセットの標本の間の
実時間オフセットは、正確には実装された位相シフト差
ではない。これは、水平同期があるしきいレベルに交差
する正確な時点と、標本化クロック発生器のわずかな周
波数変動による。これらのランダム変動を縮小するため
に、選択ビデオラインが、同一位相シフト設定により数
回デジタル化される。各セットにおいて獲得されたデジ
タル値は、集合で平均化される。本例において、ビデオ
画像は、標本化クロック発生器に1082の値を実装す
ることにより標本される。ライン率は15.592kH
zであるために、これは、16.87MHzの標本化周
波数又は59.27ナノ秒のピクセル周期に対応する。
【0035】デジタル画像信号の組み合わせセットにお
いて、高速過渡が、最急峻な勾配の位置を探索すること
によりつき止められる。各立上り縁における特定中間デ
ジタル値例えば128の位置が、推定される。優先的
に、画像ライン内の最小DMIN及び最大DMAXデジタルピ
クセル値が見いだされ、そして中間デジタル値が、D
MINとDMAXの平均値であるように選定される。立上り縁
の間のピクセルの距離は、標本化クロック周波数と導入
された幾つかの位相シフトの知識により、時間区間に換
算される。代替的に、過渡の立下り縁の間の時間区間が
確立される。見いだされた各時間区間は、ピクセル周波
数fPの逆数であるピクセル周期の整数倍でなければな
らない。これらの倍数から、正確なピクセル周波数fP
に対する候補周波数fiのリストが導出される。このリ
ストは、一般に、fi=fP、fP*2を含み、そして時
々、主にライン内の図形パターンにより、fP/2、3
*fP/2、等を含み、正確な値における小変動を有す
る。本例に対して、67の立上り過渡縁と67の立下り
過渡縁が見いだされる。第1候補周波数は、ライン周期
当たり720標本化クロック信号を有し、別の候補周波
数は、1072〜1086の間で変化され、又は約3/
2*720である。変動は大きすぎたために、これらの
最後の候補は、後の検査からすでに除去された。
【0036】これらの小さな変動により、候補周波数の
値、上記の例における720標本化クロック周期/ライ
ン周期が、最適化されなければならない。各候補周波数
i(例えば、720と1080)が、周波数プリスケ
ーラ回路22をセットし、標本カウンター回路23にお
けるカウンター値を変化させることにより、別々に最適
化される。候補周波数が60MHzよりも高いならば、
周波数プリスケーラ回路は、1の分周値をセットされ
る。fiが[30MHz、60MHz]にあるならば、
分周値は、2にセットされ、[15MHz、30MH
z]では値4をセットされ、そして[7.5MHz、1
5MHz]では、プリスケーラ値8が実装される。候補
カウンター値Niは、既知のHSYNC周波数fHと候補
ピクセル周波数fi:Ni=fi/fHから計算される。改
良カウンター値N’iは、次の如く、候補カウンター値
iから導出される。多数の近隣カウンター値Ni+j、
ここでjは正及び負整数値、に対して、適応度スコアS
jが計算される。この目的のために、カウンター値Ni
jが、標本カウンター回路23において実装される。ま
た、第1位相シフト値が、プログラマブル遅延回路27
において実装される。最大量の高速過渡を含む一つ又は
数個のビデオラインが、これらの設定でデジタル化され
る。こうして獲得されたデジタル画像信号に対して、第
1グレースコアが計算される。グレースコアは、中間グ
レーレベル値の数が、デジタル画像信号における低及び
高グレーレベル値の数をしのぐならば、大きな値を有す
る。このグレースコアGSは、優先的に、変換デジタル
グレーレベル値の合計として計算される。変換デジタル
グレーレベル値は、それらが中間グレーレベルに対応す
るならば高い値を得るが、極端な高又は低グレーレベル
に対応する時、低い値を得る。このため、全デジタル化
画像又はデジタル化ラインに対する最小DMIn及び最大
MAXデジタル値が探索される。画像は、多分、最大信号
値を有する一つのビデオラインと最低信号値を有する同
ビデオラインにおいて連続ピクセルを含むために、標本
化クロック及び位相遅延設定がどのようであろうとも、
デジタル化値DMINとDMAXは、デジタル化のための標本
化クロック及び位相遅延がどのようであろうとも、全画
像を表現する。優先的に、DMINは、[DMIN、DMAX
区間のあるパーセントだけ増分され、そしてDMAXは、
同一量だけ減少され、最適位相設定においてさえも最大
又は最低レベルに達しないピクセルが悪いスコアを取る
ことを回避する。このパーセントは、例えば12%であ
る。平均値DMIn=(DMIn+DMAX)/2がまた、計算
される。DMIn〜DMAXの範囲を取るデジタル画像信号に
対して、DMInからDMIDのレベルLが、0から100に
線形変換され、DMInからDMAXのレベルが、100から
0に線形変換される。DMInよりも下又はDMAXよりも上
のすべてのデジタルレベルが、0に変換される。グレー
スコアGSは、優先的に上記の規則によりデジタル画像
信号を変換するために発生される索引テーブルを使用す
ることにより、計算される。索引テーブルは、DMIN
りも大きくないすべてのデジタル値を0に変換し、D
MAXよりも小さくないすべてのデジタル値を0に変換
し、デジタル値(DMIN+DMAX)/2を100に変換
し、DMIN〜DMAXのすべてのデジタル値を、2つの線形
関数が確立される如く変換する。索引テーブルは、雑
音、オーバーシュート及びアンダーシュートによって生
ずるDMINとDMAXからの小偏移が、立上り又は立下り縁
における標本化により、大きな差分ほどには重要ではな
いように構成される。第1位相設定Φ1が第1グレース
コアGS1を与えると同様にして、第2位相設定Φ2は、
第2グレースコアGS2等を与える。約20個の位相設
定が、標本化周波数の逆数である標本化周期に均等に分
散される。約20個の異なる位相設定に対して見いださ
れた最大GSMAX及び最小GSMINグレースコアGSが選
択される。選択されたカウンター値Ni+jに対する適
応度スコアSjは、最大及び最小グレースコアの間の差
j=GSMAX−GSMINとして計算される。最大適応度
スコアSkを与えるカウンター値Ni+kは、候補周波数
iによる近隣カウンター値に対する最適選定として選
択される。最適化周波数は、こうして、f’i=(Ni
k)*fHであり、ここで、fHは、水平同期周波数であ
る。この基準に対する基礎は、正しいピクセルクロック
に対して、正しい位相で高速過渡を標本する時のグレー
量(ほとんど無グレー)と最悪の位相(各縁においてグ
レー)の間に大きな差があることに注目することにより
説明される。高速過渡が悪いピクセルクロックにおいて
標本される時、各位相設定においてグレーがあり、「最
良」及び「最悪」位相の間の差はあまり明白ではない。
例において、717..723標本/ライン周期に対し
て見いだされたスコアは、それぞれ、4068、624
7、6741、24714、10836、6432及び
4771である。720標本/ライン周期に対応する2
4714の最高スコアは、明確に最良選定である。1
5.592kHzのライン率では、標本化周波数は、こ
うして11.2MHzである。カウンター値範囲[10
72、1086]が処理されたならば、多分1080
が、最良カウンター値として見いだされる。
【0037】いったん最適化周波数f’iの行が確立さ
れる(例えば、720及び1080標本)ならば、これ
らの一つは、最も確かなピクセル周波数として確立され
なければならない。この目的のために、最高速過渡を有
するビデオラインが、第1選択最適化周波数f’1と標
本化周期に均一に分散された一定量の種々の位相設定に
対して、再びデジタル化される。各位相設定Φjに対し
て、グレースコアGSjが、上記と同様にして計算され
る。最小グレースコアGSMIN1は、この最適周波数
f’1に対する最も確かな正しい位相設定に対応する。
この値GSMIN1は、標本当たりのグレーの平均量を与
える現ラインにおける標本数N’iにより割算される。
この手順は、任意の他の最適化周波数f’iに対して反
復され、そして標本当たりの最小グレー量GSMINi
N’iを与える周波数f’iは、標本化クロック周波数に
対する最適選定として選択される。候補周波数fiは、
一般に、ライン当たりの標本数と可能全グレー量が各周
波数に対して極めて異なる如く、極めて異なるために、
標本当たりのグレー量を計算することが重要である。こ
の手順によって見いだされる標本化周波数は、アナログ
ビデオ信号が発生されたピクセルクロック周波数に対し
て見いだされる最良一致である。今後、この標本化周波
数は、アナログビデオ信号を標本するために使用され
る。ライン周期がピクセル周期の整数倍ではなく、例え
ばM=728.333..である場合にも、本発明の方
法は、2つの候補N1=728とN2=729を見いだ
す。第1候補N1は、最高スコアを取得し、そしてアナ
ログビデオ信号を標本するために行われる実際の最良一
致である。
【0038】前述の如く、アナログビデオ信号は、各新
ピクセル値がアナログビデオ信号を発生するフレーム記
憶におけるアナログデジタル変換器に設けられた後、ピ
クセルクロック周期の部分においてその目標値に達す
る。このため、標本化クロック周期中正しい瞬間におい
てフレームグラバーにおいてアナログビデオ信号を標本
することが重要である。この瞬間又は標本化クロックの
立上り縁に関する時間遅延は、一般に位相と呼ばれる。
位相がアナログ信号の標本に対して悪くセットされるな
らば、アナログ信号はその立上り時間中標本することが
できる。例えば、鋭い縁の存在、黒背景における白図形
又はその逆、あるいはさらに具体的には、画像における
テキストにより生じた画像における高速過渡は、立上り
時間又は立下り時間において標本されるならば劣化され
る。高アナログレベル又は低レベルを排他的に標本する
代わりに、中間レベルが標本され、対照する黒又は白の
代わりに、グレー系色調に対応するデジタル化画像にお
いて値を与える。優先的に、すべての標本は、同一位相
遅延で取られる。図2に示されたプログラマブル回路2
7は、すべての標本に対する一定位相シフトを可能にす
る。位相シフトレジスターは、0.5ナノ秒の増分によ
る最高128ナノ秒の時間遅延で標本化クロック信号を
遅延させる。最適位相設定は、反復性手順により見いだ
される。再び、高速かつ相当な過渡を有する少なくとも
一つのビデオラインを含むアナログビデオ信号が伝送さ
れることが必要である。優先的に、少なくとも5つのラ
インが、そのような過渡を含まなければならない。これ
は、オン/オフパターンを含むテスト画像を表現する
か、又は図形又はテキストを含む画像を表現するアナロ
グビデオ信号を伝送することにより実現される。優先的
に、最高量の過渡を有する5つのビデオラインが、上記
の如く手順により選択される。これらのラインは、標本
化クロック発生器42によって課せられた標本化率にお
いてアナログビデオデジタイザー33によってデジタル
化される。デジタル化画像信号は、デジタイザー33の
デジタル出力に結合されたデジタルメモリ35に記憶さ
れる。メモリ35におけるデジタル画像信号から、最低
デジタル値DMINと最高デジタル値DMAXが決定される。
これらの値は、一般に、極めて異なる。高速過渡が、プ
ログラマブル遅延回路27における良位相設定でデジタ
ル化されるならば、デジタル値DMINとDMAXは、デジタ
ルメモリ35において支配的に存在する。悪い位相設定
に対して、過渡の幾つかは、DMINとDMAXの間の立上り
又は立下り縁において標本され、DMINとDMAXの間のデ
ジタル信号値を生ずる。
【0039】最適位相を自動的に選択するために、選択
ビデオラインは、異なる位相設定で多数回デジタル化さ
れ、そして上記の如く、グレースコアGSが、各位相設
定に対して計算される。最低グレースコアGSを有する
位相は、最適位相設定として選択される。
【0040】0ナノ秒の遅延(無位相遅延)の第1位相
設定は、プログラマブル遅延回路27において実装され
る。他の位相設定の決定に対して、標本化周波数の逆数
である標本化周期は、20の因子により割算される。こ
の時間は、次に高い半ナノ秒まで丸められ、そして異な
る位相設定Φiに対する位相増分として確立され、上記
の如く計算されたグレースコアGSiを各々に与える。
選択されたビデオラインがデジタル化された後、デジタ
ル画像信号の各々は、個々のデジタル信号に対するグレ
ースコアを規定する索引テーブルを通過され、そして出
力値が合計される。この合計は、特定の位相Φiに対し
て、グレースコアGSiである。このグレースコアは、
デジタル化されたグレー過渡の量を指示する。各位相設
定Φiに対して、対応するグレースコアGSiが記憶され
る。
【0041】理論において、最良位相Φiは、最低グレ
ースコアGSMINを有するものである。しかし、現実
に、位相設定が数ナノ秒内で正しい如く、水平同期信号
においてジッターがある。最低グレースコアGSMIN
取ると、大きなグレースコアGS2を有する第2位相設
定Φ2とはほんの数ナノ秒異なる第1位相設定Φ1を選択
することになり、水平同期信号における小さなジッター
は非常に悪い画像を生ずる。この問題を解決するため
に、近隣位相設定のグレースコアがまた考察される。各
位相設定に対して、グレースコアの重み付き総和である
位相スコアが計算される。位相設定ΦXに対して位相ス
コアを計算するために、位相設定Φiから獲得されたグ
レースコアGSiに対する重みは、絶対位相差△Φ=|
ΦX−Φi|とともに減少する。好ましい重み関数は、w
i=2[ΔΦ]によって与えられ、ここで、ΔΦは、ナノ
秒において表され、そして[x]は、xを越えない最大
整数値を意味する。重みは、こうして、0〜1ナノ秒の
間の位相差に対して1であり、1〜2ナノ秒に対して1
/2、等である。7ナノ秒よりも大きな位相差に対し
て、グレースコアは、無視される。これらの重みは、位
相ΦXからほんの数ナノ秒である高グレースコアが、位
相ΦXからより離れた位相よりも位相スコアにさらに寄
与することを確実にする。高速過渡が急峻であり、多数
の逐次位相設定が良好なグレースコアを有する時、良好
なグレースコアの広がりの中心に最も近い位相は、最低
位相スコアを得る。
【0042】各位相設定ΦXに対して、位相スコアは、
上記の如く計算及び記憶される。いったんすべての位相
設定に対する位相スコアが評価されたならば、最低位相
スコアが選択され、そして対応する位相設定は、最適位
相として考えられる。この最適位相設定は、プログラマ
ブル遅延回路27において実装される。上記の例に対し
て、90ナノ秒の標本化周期に均一に分散された20の
異なる位相設定に対して、グレースコアが計算される。
各新計算に対して、標本化遅延又は位相は、9のデジタ
ル値に対応する4.5ナノ秒で増分される。次のスコア
が、見いだされる。即ち、18、9、2、0、0、0、
0、0、0、0、6、18、28、54、76、10
0、91、78、39、23である。第4のゼロに対応
する位相設定が選択され、6*4.5=27ナノ秒に対
応する。本例においてアナログビデオ信号を標本するた
めの最適位相設定は、こうして27ナノ秒である。
【0043】上記の如く、アナログビデオ信号は、標本
化クロック信号の各立上り縁において標本される。しか
し、アナログ信号は、アクティブライン時間外にある限
り、標本されない。アクティブライン時間の開始は、常
に、HSYNC信号の立下り縁から一定時間後である。
2つの連続標本化クロック信号の間の時間区間が一定で
あるために、標本化は、水平同期信号の立下り縁から一
定数の標本化クロックサイクル後に開始される。この目
的のために、アクティブウインドウ画定回路44内のカ
ウンターは、水平同期信号の立下り縁によって発生され
た信号によってリスタートされる。カウンターは、標本
化クロック信号の立上り縁を計数する。一定数の立上り
縁がカウンターによって検出されるとすぐに、カウンタ
ーは、アクティブビデオライン内の第1信号をデジタル
化するアナログビデオデジタイザー回路33への標本化
クロック信号を使用可能にする。標本化クロック信号の
立上り縁が水平同期信号の立下り縁に非常に近いなら
ば、カウンターは、標本化クロック信号の該立上り縁の
直前又は直後に開始することが可能である。図5の左側
において、カウンターは、標本化クロック信号の立上り
縁91の直前でリセットされ、そしてこの立上り縁は、
標本番号1を与えられる。アクティブライン時間が標本
番号4において開始するならば、第1低レベル値92が
標本される。図5の右側において、SYNC信号を指示
する太線は、標本化クロック信号に関する同一位置を有
する。しかし、水平同期信号の信号形状における小変
動、この信号における小さな時間遅延Δt又は標本化ク
ロック周期の集積された小変動により、HSYNC信号
の立下り縁は、理論的位置のすぐ後に、点線93におい
て検出することができる。カウンターは、標本化クロッ
ク信号の立上り縁94の直後に相応してリセットされ、
そしてカウンターは、標本化クロック信号の次の立上り
縁において計数を開始する。アクティブラインビデオが
開始することが想定される第4ピクセルは、一標本化ク
ロック周期遅く位置することは明らかである。この効果
は、また別の観点からも見られる。HSYNC信号の立
下り縁の前に発生する標本化クロック信号のすべては、
ビデオラインNに属するデジタルピクセル値を発生する
が、HSYNC信号の立下り縁の後に発生する標本化ク
ロック信号のすべては、ビデオラインN+1に属するデ
ジタルピクセル値を発生する。HSYNC信号の立下り
縁が標本化クロック信号の立上り縁に近いならば、ライ
ンNは、HSYNC信号の立下り縁における−しばしば
ジッターと呼ばれる−小さな時間変動により、M=10
又はM+1=11ピクセルを含む。ラインNとラインN
+1がビデオモニターにおいて表示されるか、又はハー
ドコピーにおいて結像されるならば、ピクセルシフト
が、明確に可視になる。連続ラインにおいて、この効果
は、カウンターリセット信号が、標本化クロック信号の
時として直前、時として直後に発生する時、非常に明ら
かになる。垂直ラインとテキストは、そのような画像に
おいて非常にとげとげしく出現する。この問題を解決す
るために、HREF調整回路45が、遅延水平同期信号
95を生成するために実装される。遅延同期信号は、遅
延HSYNC信号の立下り縁96が、標本化クロック信
号の立上り縁97から十分に遠く離れて保たれる如く、
カウンターをトリガーする。図5において、同一信号が
示され、これから、標本化クロック信号の立上り縁に関
する水平同期信号の立下り縁の関連位置における相当な
変動88、89は、カウンターにより標本化クロック信
号の番号付けに影響しないことは明らかである。前節で
は、水平同期信号の立下り縁に関する標本化クロック信
号の関連位置又は位相が、プログラマブル遅延回路27
によって変化されることを記載した。それは、図5にお
いて、標本化クロック信号が、右側にシフトし、そして
図5に関連して描写された状況は、再び可能であること
を意味する。このため、発明の好ましい実施態様におい
て、HREF位相シフトレジスターは、1ナノ秒の精度
で、優先的に7〜14ナノ秒の可変HREF位相シフト
を導入する。このHREF位相シフトは、上記の問題が
発生しない如く設定されなければならない。標本化クロ
ック信号の立上り縁の位置に関するHSYNC信号の立
下り縁の位置は、この相対位置が理論的に計算するのが
難しい如く、標本化周波数、プリスケーラ等の如く幾つ
かのパラメータによって影響される。このため、実験に
よるHREF遅延の最適設定を確立することがより良
い。
【0044】いったん標本化周波数と位相設定が最適に
実装されたならば、アナログビデオ信号−優先的に高速
過渡を含む−は、HREF位相シフトのすべての可能設
定によりデジタル化される。HREF位相シフトの第1
設定に対して、アナログビデオ信号が、2回以上デジタ
ル化され、そしてこのように獲得されたデジタル画像
は、相互に比較される。第1画像からの各デジタル化ビ
デオラインは、第2画像からの対応ビデオラインと比較
され、そして適用可能であるならば、他のデジタル化画
像と比較される。それらはまた、1ピクセル分シフトさ
れた対応するデジタル化ビデオラインと比較される。ピ
クセルシフトによる対応するラインの少なくとも幾つか
が非シフト一致よりもより良く一致するならば、HRE
F位相シフト設定は、低スコアを得る。最高スコアは、
第2以降の画像のすべてのラインが第1画像の対応する
非シフトラインに一致するならば、達せられる。各可能
HREF位相設定に対して、スコアが計算され、そして
最大スコア又は代替的に最小スコアとは最も遠いスコア
が、決定される。対応する位相設定は、HREF位相シ
フトレジスターに実装される。
【0045】代替的に、実質量の高速過渡を具備するア
ナログビデオ信号が、第1デジタル画像を与えるため
に、最低HREF位相設定により最初にデジタル化さ
れ、そして同一アナログビデオ信号が、第2デジタル画
像を与えるために、最高HREF位相設定により2回目
にデジタル化される。第1及び第2デジタル画像からの
対応する画像ラインは、最初はピクセルシフトなしに、
2回目はピクセルシフトにより、個別的に相互に比較さ
れる。第1比較における一致が、幾つかのビデオライン
に対して第2比較における一致よりも正しくないなら
ば、HREF位相の中間設定に対して、標本化クロック
信号の立上り縁が、HREF信号の立下り縁とほぼ一致
することは、ほぼ確実である。この臨界的なHREF位
相設定を見付けるために、同一アナログビデオ信号は、
3回目にデジタル化され、そして一致は、第1及び第2
画像の間に探求される。第3画像が第2画像に最も一致
するならば、臨界的なHREF位相設定が、さらに、第
1及び第3HREF位相シフト設定の間に探求される。
最も臨界的なHREF位相設定がつき止められるとすぐ
に、臨界的なHREF位相設定に関して最大時間差を有
するHREF位相設定が実装される。また、臨界的なH
REF位相設定が、標本化クロック周波数の逆数である
標本周期によって反復されるという事実を考慮しなけれ
ばならない。
【0046】最適HREF位相設定を実験的に決定する
第3方法は、一定HREF位相シフト設定HREF1
対応する臨界的な位相シフト設定Φ1が見いだされるま
で、ある設定HREF1においてそれを固定し、プログ
ラマブル遅延回路27において遅延設定を変化させ、高
速過渡を含むアナログビデオ信号をデジタル化すること
である。遅延設定が臨界的であるか否かを評定するため
に、画像内に最大数の過渡を含み前位相設定でデジタル
化された一つのビデオラインのデジタル値が、現位相設
定でデジタル化された同一ビデオラインのデジタル値に
対して比較される。優先的に、標本化周期が、約20の
等しい小周期に分割される。そのような小周期は位相遅
延回路の解像度よりも小さいならば、小周期は、その解
像度に等しく取られる。0ナノ秒の第1位相シフトが実
装され、そして非常に多数の過渡を含む一つのビデオラ
インのアナログビデオ信号が、上記の手順により見いだ
された最適標本化クロック周期により第1デジタルライ
ンDL1にデジタル化される。それから、上記の小周期
に等しい位相遅延が、実装され、そして同一ビデオライ
ンが、第2デジタルラインDL2に一度デジタル化され
る。ラインDL1とDL2のデジタル値は、DL1とDL2
の間のデジタル値差のすべての対応するピクセルで第1
総和SUM1を取ることにより、相互に比較される。第
2総和SUM2は、ラインDL1のピクセル1とラインD
2のピクセル2の間、ラインDL1のピクセル2とライ
ンDL2のピクセル3の間、等の差の絶対値を加算する
ことにより計算される。SUM1がSUM2よりも小さい
ならば、ピクセルシフトは発生していない。他の場合
に、ピクセルシフトは発生し、そして現位相は、一定H
REF1位相設定に関して臨界的としてフラッグを立て
られる。第3位相遅延が実装され、そして同一ビデオラ
インが、DL3において標本され、総和が、DL2におけ
る標本に関して計算され、新値SUM1とSUM2を与え
る。両方の総和は、連続ピクセル過渡内にアナログビデ
オ信号を標本する現位相設定により相当に大きい。この
ため、第2一定HREF2位相設定がまた、以下に記載
される如く実装される。
【0047】HREF1=7ナノ秒に対して、上記のビ
デオフォーマットにおいて、51.5ナノ秒の臨界的な
位相設定が見いだされる。位相対応の精度を推定するた
めに、優先的に第1HREF位相設定HREF1とは最
も異なる第2設定HREF2が固定され、そして再び、
HREF位相設定HREF2に対応する臨界的な位相シ
フト設定Φ2が、見いだされる。同一ビデオフォーマッ
トに対して、HREF2=14ナノ秒では、Φ2=60.
5ナノ秒の臨界的な位相設定が見いだされる。HREF
2−HREF1=7ナノ秒とΦ2−Φ1=9ナノ秒のため
に、測定値は、正しいと推定される。アナログビデオ設
定を標本するための最適位相設定は27ナノ秒であり、
HREF2は最も遠い臨界的な位相設定Φ2=60.5ナ
ノ秒を与えるために、HREF位相設定は、値HREF
2にセットされる。
【0048】標本化クロックと標本遅延が最適にセット
された後、アナログビデオ信号と最適利得及びオフセッ
ト設定のアクティブウインドウが、再び、より正確に決
定される。アクティブウインドウに先行する標本数は、
最適標本化クロック周期に関して表現される。最小及び
最大輝度領域を有する最広幅画像が、伝送されなければ
ならない。画像の回りの黒境界線−即ち、ビデオ設定レ
ベルに近いアナログビデオ信号−は、標本される各続く
画像から切断される部分を画定する。第1デジタル化
は、0.3V利得因子に対応するビデオ利得レベル0
と、ビデオ設定レベル0で為される。本例において、デ
ジタル画像内の最大デジタル値は、100であることが
見いだされる。この最大値に基づいて、新利得レベル
が、約214の最大レベルに達するように計算される。
デジタル利得因子0に対して0.3V、そしてデジタル
利得因子255に対して1.3Vを供給されるビデオ利
得回路30における掛算器により、利得因子は、こうし
て、(0.642−0.30)*255=87のビデオ
利得レベルに対応する0.3V*214/100=0.
642Vでなければならない。87のビデオ利得レベル
と0のビデオオフセットがセットされ、アナログ信号が
デジタル化され、そして218の新最大デジタル値が、
見いだされる。再び、218/3=72よりも大きなデ
ジタル値又は画像における最大デジタル値の3分の1を
有する少なくとも3つのピクセルを有する第1ビデオラ
インが見いだされる。同じことは、底部のビデオライン
に対して為される。それ自体、上部における29ライン
と下部における29ラインは、アクティブウインドウな
しでは落下すると推定される。アクティブウインドウ内
のこれらのラインで、72よりも大きなデジタル値を有
する最左及び最右ピクセルが見いだされる。今度は、左
側における146ピクセルと右側における51ピクセル
が、アクティブウインドウの外側にあることが見いださ
れる。これらの値は、主に、水平ライン周期当たりの標
本数が今720であり、以前約1100であったため
に、以前に見いだされた232と84の値よりも相当に
低い。
【0049】アクティブウインドウに対して見いだされ
た値は、アクティブウインドウ画定回路44に実装さ
れ、そして取得デジタル値は、アクティブウインドウ内
の標本に限定される。アナログビデオ信号は、ビデオ利
得因子87とビデオオフセット設定0で再びデジタル化
される。最大デジタル値は、今、217である。新利得
因子は、255の最大デジタル値に達するように計算さ
れる。利得レベル0が最大デジタル値100を生じ、利
得レベル87が最大デジタル値217を生ずることを知
ると、簡単な線形補外法により、利得レベル117が最
大デジタル値255を生ずることを見いだす。オフセッ
ト値0とともにビデオ利得レベル117がセットされ、
そしてアナログビデオ信号は、再びデジタル化され、最
小デジタル値0と最大デジタル値255を与える。
【0050】インターレースビデオフォーマットにおい
て、アクティブ水平ライン時間の開始は、捕獲される第
1ピクセルを与え、水平ライン時間の終了は、捕獲され
る最終ピクセルを与え、これは両フレームに対して同一
である。垂直アクティブフレームは、捕獲される第1ラ
インと捕獲される最終ラインを与える。これらのライン
番号は、インターレース画像の第1及び第2フィールド
に対して異なる。アクティブウインドウ画定回路44に
おけるカウンターは、アクティブウインドウ内のアナロ
グビデオ信号のみをデジタル化するために、相応して実
装される。
【0051】本発明によりビデオフレームグラバーに電
子的にセットされる上記のパラメータの一つ以上に対す
る最適設定が、いったん見いだされたならば、この設定
は、回路に直接に組み込まれ、そして画像を表現するア
ナログビデオ信号が、デジタル化され、対応するデジタ
ル画像信号は、後の処理のためにデジタルメモリに記憶
される。代替的に、これらのパラメータ設定は、不揮発
性メモリにデジタルで記憶され、各回に一つ検索され、
又はアナログビデオ信号によって表現された一連の画像
は、ビデオフレームグラバーによって取得されなければ
ならない。
【0052】本発明が好ましい実施態様を参照して記載
されたが、技術における当業者は、発明の精神と範囲に
反することなく、変更が形態と詳細において為されるこ
とを認識するであろう。
【0053】本発明の主なる特徴及び態様は以下のとお
りである。
【0054】1.純アナログビデオ信号と同期信号から
成るビデオ信号からデジタル画像信号を獲得するための
ビデオフレームグラバーシステムにおいて、該純アナロ
グビデオ信号をデジタル画像信号にデジタル化するため
のアナログビデオデジタイザー手段と、該同期信号をデ
ジタル同期信号にデジタル化するための同期信号デジタ
イザー手段とを具備するビデオフレームグラバーシステ
ム。
【0055】2.該デジタル画像信号又は該デジタル同
期信号の記憶のためのデジタルメモリ手段と、該デジタ
ル画像信号又は画像デジタル化同期信号のいずれかを該
デジタルメモリ手段に選択的に記憶するためのメモリ選
択手段とをさらに具備する上記1に記載のシステム。
【0056】3.該アナログビデオデジタイザー手段と
該同期信号デジタイザー手段が、一つのアナログ対デジ
タル変換器手段に組み込まれる上記1に記載のシステ
ム。
【0057】4.該ビデオ信号から該同期信号を抽出す
るための手段をさらに具備する上記1に記載のシステ
ム。
【0058】5.該ビデオ信号が、さらに、該純アナロ
グビデオ信号とは異なり、かつ、該同期信号とともに複
合ビデオ信号を形成する他の純アナログビデオ信号を具
備し、この場合、該システムは、さらに、該複合ビデオ
信号から該同期信号を抽出するための手段を具備する上
記1に記載のシステム。
【0059】6.該ビデオ信号が、純アナログビデオ信
号と複合同期信号を具備し、この場合、該システムが、
さらに、該複合同期信号から該同期信号を抽出するため
の手段を具備する上記1に記載のシステム。
【0060】7.該ビデオ信号が、純アナログビデオ信
号、水平同期信号及び垂直同期信号を具備し、この場
合、該システムが、さらに、該水平同期信号と該垂直同
期信号から同期信号を抽出するための手段を具備する上
記1に記載のシステム。
【0061】8.該アナログビデオデジタイザーのため
の標本化クロック信号を発生する標本化クロック発生器
と、該標本化クロック発生器のためのベースクロック信
号を発生するベースクロック手段と、該同期信号又は該
一定ベースクロック手段のいずれかから抽出された該標
本化クロック発生器のためにベースクロック信号を選択
するための一定ベースクロック手段とベースクロック選
択手段と、ベースクロック信号周波数に関して標本化ク
ロック信号周波数を調整するための該標本化クロック発
生器内の標本カウンター手段とをさらに具備する上記1
に記載のシステム。
【0062】9.該同期信号デジタイザーのための標本
化クロック信号を発生する標本化クロック発生器と、該
標本化クロック発生器のためのベースクロック信号を発
生する一定ベースクロック手段と、該同期信号又は該一
定ベースクロック手段のいずれかから抽出された該標本
化クロック発生器のためにベースクロック信号を選択す
るためのベースクロック選択手段と、ベースクロック信
号周波数に関して標本化クロック信号周波数を調整する
ための該標本化クロック発生器内の標本カウンター手段
とをさらに具備する上記1に記載のシステム。
【0063】10.電子的に可変である因子による該同
期信号の振幅の増幅又は低減のための同期利得手段をさ
らに具備する上記1に記載のシステム。
【0064】11.電子的に可変である同期しきいレベ
ルによる高レベル及び低レベル同期信号の間の判別のた
めの同期しきい手段をさらに具備する上記1に記載のシ
ステム。
【0065】12.該純アナログビデオ信号のデジタル
化を矩形ウインドウへ制限するためのビデオウインドウ
画定手段をさらに具備し、この場合、該ウインドウの位
置及びサイズが、電子的に可変である上記1に記載のシ
ステム。
【0066】13.電子的に可変である所定の時間遅延
だけ該同期信号を遅延させるために、該ウインドウ画定
手段に結合された同期遅延手段をさらに具備する上記1
2に記載のシステム。
【0067】14.電子的に可変である所定の時間遅延
だけ該ベースクロック信号を遅延させるための遅延手段
をさらに具備する上記8に記載のシステム。
【0068】15.該同期信号又は該ビデオ信号を濾波
するためのアナログ信号フィルター手段をさらに具備
し、該フィルター手段は、電子的低域フィルターであ
り、この場合、該フィルターの遮断周波数が電子的にセ
ットされる上記1に記載のシステム。
【0069】16.該ビデオ信号の振幅の増幅又は低減
のためのビデオ利得手段をさらに具備し、この場合、該
ビデオ利得手段の増幅又は低減因子が電子的に可変であ
る上記1に記載のシステム。
【0070】17.該ビデオ信号に所定のオフセットレ
ベルを加算又は減算するためのビデオオフセット手段を
さらに具備し、この場合、該オフセットレベルが電子的
に可変である上記1に記載のシステム。
【0071】18.ビデオ信号の同期信号をデジタル化
するための同期信号デジタイザー手段を具備するシステ
ムにおいて、同期信号のレベルを標本のデジタルシーケ
ンスにデジタル化する段階と、該シーケンスを幾つかの
サブシーケンスに分割し、ほぼ同一レベルに対応する標
本を分類する段階と、該サブシーケンスの長さとほぼ同
一長のサブシーケンスの間の距離を分析する段階と、そ
のような分析から該ビデオ信号に対応するビデオタイミ
ングを導出する段階とを具備する方法。
【0072】19.該ビデオタイミングが、水平同期周
期、垂直同期周期、ビデオフレーム周期、ライン数/ビ
デオフレーム、水平同期チップ幅、垂直同期チップ幅、
鋸歯状パルスの存在、等化信号の存在、及びビデオイン
ターレースの少なくとも一つを具備する上記18に記載
の方法。
【0073】20.ビデオ信号に対応する同期信号のレ
ベルの増幅又は低減のための可変同期利得手段と、増幅
又は低減された同期信号をデジタル化するための同期信
号デジタイザー手段とを具備するシステムにおいて、
(a)該同期利得手段において同期利得因子を実装する
段階と、(b)少なくとも2つの異なるデジタルレベル
AとBを有するデジタル標本に該増幅又は低減された同
期信号をデジタル化する段階と、(c)少なくとも一つ
の該デジタルレベルに対して標本数を計数する段階と、
(d)少なくとも2つの異なる同期利得因子に対して段
階(a)〜(c)を繰り返す段階と、(e)最大同期利
得設定に対応する標本カウントとか少なくとも規定差異
なる対応する標本カウントを有する最大利得設定を選択
する段階とを具備する、該可変同期利得手段内の最適同
期利得因子の決定のための方法。
【0074】21.該標本カウントが、一定しきいレベ
ルの上の増幅又は低減された同期信号レベルに対応し、
標本カウント差が、4%である上記20に記載の方法。
【0075】22.ビデオ利得因子による増幅又は低減
により該ビデオ信号をリサイズするためのビデオ利得手
段を具備するビデオ信号をデジタル化するためのシステ
ムにおいて、(a)アナログビデオ信号レベルの使用範
囲を覆うビデオ信号を発生する段階と、(b)該ビデオ
利得手段においてビデオ利得因子を設定する段階と、
(c)該リサイズされたビデオ信号をデジタル画像信号
にデジタル化する段階と、(d)該デジタル画像信号の
デジタル極値−最大又は最小−を検出する段階と、
(e)少なくとも2つの異なるビデオ利得因子設定に対
して段階(b)〜(d)を繰り返す段階と、(f)該デ
ジタル画像信号に対するデジタル値の可能範囲内に位置
するデジタル極値に対応する最大ビデオ利得因子以上の
最適ビデオ利得因子を選択する段階とを具備する最適ビ
デオ利得因子の決定のための方法。
【0076】23.該ビデオ信号が、所定の周波数にお
いてデジタル化され、該周波数が、該ビデオ信号に対応
するライン率とビデオライン数から導出され、アナログ
ビデオ信号の標本化が、矩形ウインドウに限定され、矩
形ウインドウが、該最適ビデオ利得因子で該ビデオ信号
をデジタル化する段階と、所定の差よりも小さい該対応
するデジタル極値からの差によりせいぜい所定数のデジ
タル画像信号値を各々有する先頭及び最終ビデオライン
を該ウインドウから削除する段階と、所定差よりも大き
な該対応するデジタル極値からの差をすべて有する各ビ
デオラインにおける先頭及び最終標本の最小値を該ウイ
ンドウから削除する段階とを具備する方法によって決定
される上記22に記載の方法。
【0077】24.ビデオフレームグラバーにおいて最
適標本化周波数を決定する方法において、高速過渡を有
するビデオ信号を発生する段階と、画像信号をデジタル
化するために、標本化クロック信号の所定の周波数にお
いて該ビデオ信号を標本する段階と、該デジタル画像信
号内で該高速過渡をつき止める段階と、該過渡の位置か
ら少なくとも一つの候補標本化周波数を導出する段階と
を具備する方法。
【0078】25.該所定周波数が、該ビデオ信号にお
けるライン周期とビデオライン数から導出され、該ビデ
オ信号が、該ビデオ信号に対応する同期信号に関して標
本化クロック信号の複数の異なる時間遅延で標本され、
そして合成デジタル画像信号は、より高い周波数におい
て事実上標本されたデジタル画像と組み合わされる上記
24に記載の方法。
【0079】26.該過渡位置が、該事実上標本された
デジタル画像内から過渡形式の推定値によって見いださ
れ、各候補標本化周波数が、(a)標本化周波数を設定
する段階と、(b)該標本化周波数に対してスコアを計
算する段階と、(c)該候補周波数に近い標本化周波数
の限定セットに対して段階(a)と(b)を繰り返す段
階と、(d)最良スコアを有する周波数を選択する段階
とを具備する方法によって最適化される上記25に記載
の方法。
【0080】27.ビデオ信号に対応する同期信号に関
して標本化クロックの最適標本化遅延をビデオフレーム
グラバーにおいて決定する方法において、(a)高速過
渡を有するビデオ信号を発生する段階と、(b)該同期
信号に関して該標本化クロックの標本化遅延を設定する
段階と、(c)デジタル画像信号への該標本化クロック
の所定の周波数において該ビデオ信号を標本する段階
と、(d)該デジタル画像信号からグレースコアを計算
する段階と、(e)少なくとも2つの異なる標本化遅延
設定に対して段階(b)〜(d)を繰り返す段階と、
(f)最良グレースコアに対応するものを最適標本化遅
延として選択する段階とを具備する方法。
【0081】28.特定標本化遅延設定のためのグレー
スコアの第2セットを、該特定標本化遅延設定に最も近
い標本化遅延設定に対応するグレースコアの重み付き総
和として計算する段階をさらに具備する上記27に記載
の方法。
【0082】29.各ビデオライン内の標本化クロック
信号をトリガーするために、ビデオ信号に対応する時間
遅延同期信号を発生するための最適時間遅延をビデオフ
レームグラバーにおいて決定する方法において、(a)
高速過渡を有するビデオ信号を発生する段階と、(b)
該遅延同期信号を発生するために時間遅延を設定する段
階と、(c)該同期信号に関して該標本化クロックのた
めの第1標本化遅延を設定する段階と、(d)第1デジ
タル画像信号に対して標本化クロック信号の該所定周波
数において該ビデオ信号を標本する段階と、(e)該同
期信号に関して該標本化クロックのための第2標本化遅
延を設定する段階と、(f)第2デジタル画像信号に対
して標本化クロック信号の所定周波数において該ビデオ
信号を標本する段階と、(g)該第1及び第2デジタル
画像信号の間の第1差分スコアを計算する段階と、
(h)一つの標本によってオフセットされた、該第1デ
ジタル画像信号と該第2デジタル画像信号の間の第2差
分スコアを計算する段階と、(i)少なくとも2つの最
初の標本化遅延設定に対して段階(c)〜(h)を繰り
返す段階と、(j)標本オフセットを指示する第1及び
第2差分スコアに対応する第1標本化遅延設定を臨界第
1標本化遅延設定として設定する段階と、(k)臨界第
1標本化遅延設定が、アナログ信号がデジタル化される
標本化遅延設定とは最も異なる如く、時間遅延を選択す
る段階とを具備する方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】HSYNC、VSYNC及びCSYNC信号に
おける複合アナログビデオ信号及びタイミングの波形を
示す。
【図2】本発明によりビデオフレームグラバーシステム
のブロック図を示す。
【図3】標本化クロック発生器の詳細を示す。
【図4】種々の利得設定においてアナログ複合ビデオ信
号を示す。
【図5】標本化の番号付けにおける同期遅延の影響を示
す。
【符号の説明】
30 ビデオ利得回路 33 アナログビデオデジタイザー 35 デジタルメモリユニット 36 外部同期利得回路 38 比較器回路 43 同期信号デジタイザー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パウル・ウオウタース ベルギー・ビー2640モルトセル・セプテス トラート27・アグフア−ゲヴエルト・ナー ムローゼ・フエンノートシヤツプ内 (72)発明者 パウル・カンタース ベルギー・ビー2640モルトセル・セプテス トラート27・アグフア−ゲヴエルト・ナー ムローゼ・フエンノートシヤツプ内 (72)発明者 ヘルマン・バン・ゴウベルゲン ベルギー・ビー2640モルトセル・セプテス トラート27・アグフア−ゲヴエルト・ナー ムローゼ・フエンノートシヤツプ内 (72)発明者 ゲールト・デベールスト ベルギー・ビー2640モルトセル・セプテス トラート27・アグフア−ゲヴエルト・ナー ムローゼ・フエンノートシヤツプ内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純アナログビデオ信号と同期信号から成
    るビデオ信号からデジタル画像信号を獲得するためのビ
    デオフレームグラバーシステムにおいて、該純アナログ
    ビデオ信号をデジタル画像信号にデジタル化するための
    アナログビデオデジタイザー手段と、該同期信号をデジ
    タル同期信号にデジタル化するための同期信号デジタイ
    ザー手段とを具備するビデオフレームグラバーシステ
    ム。
  2. 【請求項2】 ビデオ信号の同期信号をデジタル化する
    ための同期信号デジタイザー手段を具備するシステムに
    おいて、同期信号のレベルを標本のデジタルシーケンス
    にデジタル化する段階と、該シーケンスを幾つかのサブ
    シーケンスに分割し、ほぼ同一レベルに対応する標本を
    分類する段階と、該サブシーケンスの長さとほぼ同一長
    のサブシーケンスの間の距離を分析する段階と、そのよ
    うな分析から該ビデオ信号に対応するビデオタイミング
    を導出する段階とを具備する方法。
  3. 【請求項3】 ビデオ信号に対応する同期信号のレベル
    の増幅又は低減のための可変同期利得手段と、増幅又は
    低減された同期信号をデジタル化するための同期信号デ
    ジタイザー手段とを具備するシステムにおいて、(a)
    該同期利得手段において同期利得因子を実装する段階
    と、(b)少なくとも2つの異なるデジタルレベルAと
    Bを有するデジタル標本に該増幅又は低減された同期信
    号をデジタル化する段階と、(c)少なくとも一つの該
    デジタルレベルに対して標本数を計数する段階と、
    (d)少なくとも2つの異なる同期利得因子に対して段
    階(a)〜(c)を繰り返す段階と、(e)最大同期利
    得設定に対応する標本カウントとか少なくとも規定差異
    なる対応する標本カウントを有する最大利得設定を選択
    する段階とを具備する、該可変同期利得手段内の最適同
    期利得因子の決定のための方法。
  4. 【請求項4】 ビデオ利得因子による増幅又は低減によ
    り該ビデオ信号をリサイズするためのビデオ利得手段を
    具備するビデオ信号をデジタル化するためのシステムに
    おいて、(a)アナログビデオ信号レベルの使用範囲を
    覆うビデオ信号を発生する段階と、(b)該ビデオ利得
    手段においてビデオ利得因子を設定する段階と、(c)
    該リサイズされたビデオ信号をデジタル画像信号にデジ
    タル化する段階と、(d)該デジタル画像信号のデジタ
    ル極値−最大又は最小−を検出する段階と、(e)少な
    くとも2つの異なるビデオ利得因子設定に対して段階
    (b)〜(d)を繰り返す段階と、(f)該デジタル画
    像信号に対するデジタル値の可能範囲内に位置するデジ
    タル極値に対応する最大ビデオ利得因子以上の最適ビデ
    オ利得因子を選択する段階とを具備する最適ビデオ利得
    因子の決定のための方法。
  5. 【請求項5】 ビデオフレームグラバーにおいて最適標
    本化周波数を決定する方法において、高速過渡を有する
    ビデオ信号を発生する段階と、画像信号をデジタル化す
    るために、標本化クロック信号の所定の周波数において
    該ビデオ信号を標本する段階と、該デジタル画像信号内
    で該高速過渡をつき止める段階と、該過渡の位置から少
    なくとも一つの候補標本化周波数を導出する段階とを具
    備する方法。
  6. 【請求項6】 ビデオ信号に対応する同期信号に関して
    標本化クロックの最適標本化遅延をビデオフレームグラ
    バーにおいて決定する方法において、(a)高速過渡を
    有するビデオ信号を発生する段階と、(b)該同期信号
    に関して該標本化クロックの標本化遅延を設定する段階
    と、(c)デジタル画像信号への該標本化クロックの所
    定の周波数において該ビデオ信号を標本する段階と、
    (d)該デジタル画像信号からグレースコアを計算する
    段階と、(e)少なくとも2つの異なる標本化遅延設定
    に対して段階(b)〜(d)を繰り返す段階と、(f)
    最良グレースコアに対応するものを最適標本化遅延とし
    て選択する段階とを具備する方法。
  7. 【請求項7】 各ビデオライン内の標本化クロック信号
    をトリガーするために、ビデオ信号に対応する時間遅延
    同期信号を発生するための最適時間遅延をビデオフレー
    ムグラバーにおいて決定する方法において、(a)高速
    過渡を有するビデオ信号を発生する段階と、(b)該遅
    延同期信号を発生するために時間遅延を設定する段階
    と、(c)該同期信号に関して該標本化クロックのため
    の第1標本化遅延を設定する段階と、(d)第1デジタ
    ル画像信号に対して標本化クロック信号の該所定周波数
    において該ビデオ信号を標本する段階と、(e)該同期
    信号に関して該標本化クロックのための第2標本化遅延
    を設定する段階と、(f)第2デジタル画像信号に対し
    て標本化クロック信号の所定周波数において該ビデオ信
    号を標本する段階と、(g)該第1及び第2デジタル画
    像信号の間の第1差分スコアを計算する段階と、(h)
    一つの標本によってオフセットされた、該第1デジタル
    画像信号と該第2デジタル画像信号の間の第2差分スコ
    アを計算する段階と、(i)少なくとも2つの最初の標
    本化遅延設定に対して段階(c)〜(h)を繰り返す段
    階と、(j)標本オフセットを指示する第1及び第2差
    分スコアに対応する第1標本化遅延設定を臨界第1標本
    化遅延設定として設定する段階と、(k)臨界第1標本
    化遅延設定が、アナログ信号がデジタル化される標本化
    遅延設定とは最も異なる如く、時間遅延を選択する段階
    とを具備する方法。
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