JPS62193392A - デジタル処理タイミング信号をビデオ信号に同期化する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般的にはビデオ信号処理における改良、よ
り詳細にはデジタルビデオ信号処理を同期化する改良さ
れた新しい方法および装置に関するものである。

発明が解決しようとする問題点 ビデオ遠隔会議、有線ＴＶや衛星ＴＶ送信の普及により
、また直接放送衛星（ＤＢＳ：ｄｉｒｅｃｔ　ｂｒｏａ
ｄ−ｃａｓｔ　５ａｔｅｌｌｉｔｅ）送信の進歩により
、ビデオ信号の安全な送信がますます重要になってきた
。相応するレベルの複雑さとコストで、いろいろなレベ
ルのビデオ機密性を提供する各種のスクランプリング技
術や暗号化技術が開発されている。

−Ｃに、これらのスクランプリング技術や暗号化技術は
、ビデオ信号を符号化および復号化する一定方式のデジ
タル処理にたよっている。たとえば、エンコーダで、ビ
デオ信号の個々の水平線をデジタル化したあと、スクラ
ンブルまたは暗号化することができよう。そのあと、ス
クランブルまたは暗号化されたビデオ信号が送信され、
受信機によって受信されると、デコーダがビデオ信号を
再びデジタル化して、ビデオ信号の水平線をアンスクラ
ンプルまたは暗号解読する。

デコーダがアンスクランプリングまたは暗号解読を正し
く実行するには、つまり元のビデオ信号を再生するには
、デコーダ内で実行されるデジタル処理を、エンコーダ
内で実行されるデジタル処理に正確に同期化させなけれ
ばならない。一般に、標準アナログＮＴＳＣ（Ｎａｔｉ
ｏｎａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　ＳｙｓｔｅｍＣｏｍ
ｍ　ｉ　ｔ　ｔｅｅ）ビデオ信号を受信機へ送信すると
き、受信機の内蔵発振器はビデオ信号に同期化される。

発振器の周波数は、通常、ＮＴＳＣビデオ信号のカラー
バースト信号の周波数と内蔵発振器の周波数とを比較し
て、発振器の周波数を制御する位相誤差信号を発生する
フェーズロックループによって調整される。一般に、こ
れらのフェーズロックループは、アナログ回路設計を基
礎にしており、したがって、部品のエージングによる性
能劣化や温度または電圧の変動の影響を受けやすい。し
たがって、アナログフェーズロックループで、デジタル
化されたビデオ信号を処理した場合、十分に正確な同期
化は得られない。また、ビデオ信号の処理がデジタル領
域で実行されることから、同期化は、アナログ領域でな
くデジタル領域で行われることが望ましい。ビデオカラ
ーバースト信号に同期される典型的なアナログフェーズ
ロックループは、ライン・スピン・スクランプリング／
アンスクランプリング装置を同期化するためのもので、
米国特許第４，０７０，６９３号に開示されている。

前記米国特許に開示されているライン・スピン・スクラ
ンプリング／アンスクランブリング装置は、そのほかに
、各ビデオサンプルに対し水平および垂直インデックス
を発生する水平および垂直カウンタを備えている。これ
らのインデックスにより、スクランプリングおよびアン
スクランブリング処理中に、ビデオサンプルが転移した
かどうかを識別することができる。前記装置の垂直およ
び水平カウンタは、それぞれの水平および垂直同期パル
スの所でカウンタをＯにリセソＩ・することにより、Ｎ
ＴＳＣビデオ信号に含まれる水平および垂直同期信号に
同期化される。これらのカウンタは、高速で動作するの
で、特に１４．３２ＭＨｚの公称速度でカウントする水
平カウンタの場合、同期パルスの所でカウンタを単にリ
セットする方法では、デジタルビデオ信号処理において
、カウンタを正確に同期化することができないこともあ
る。

以上のことから、放送産業界においては、ビデオ信号の
デジタル処理を、デジタル領域において、正確に同期化
する方法および装置が長年にわたり要請されてきた。本
発明は、明らかにこの要請を満している。

問題点を解決するための手段 本発明は、デジタル処理タイミング信号とビデオ信号と
を正確に同期化する方式に関するものである。簡単かつ
一般的に延べると、本発明の好ましい実施例は、ビデオ
カラーバースト信号に同期化される主標本化クロック信
号、ビデオ水平同期信号に同期化される基準水平同期信
号と水平カウンタ、およびビデオ垂直同期信号に同期化
される基準垂直同期化信号と垂直カウンタを有している
。

最初に、ビデオ信号の標本抽出率とデジタル処理速度を
調整する主標本化クロック信号が、ビデオカラーバース
ト信号を含むアナログビデオ信号をデジタル化すること
によって同期化される。次に、位相誤差検出器が、デジ
タル化されたビデオカラーバースト信号とカラーバース
ト周波数信号、すなわちビデオカラーバースト信号の周
波数における内部発生のデジタル基準信号間の位相誤差
を測定する。これら両信号間の位相誤差により、電圧制
御発振器の周波数が制御される。電圧制御発振器は、ア
ナログビデオ信号がデジタル化されるときの標本抽出率
を調整する主標本化クロック信号のほか、カラーバース
ト周波数信号を発生する。

水平および垂直カウンタは、各デジタルビデオサンプル
に対し水平および垂直インデックスを提供し、またビデ
オ水平同期信号およびビデオ垂直同期信号にそれぞれ同
期化される。基準水平および垂直同期信号は、内部発生
の同期信号であって、同様に、ビデオ水平同期信号およ
びビデオ垂直同期信号に同期化される。

さらに詳しく述べると、主標本化クロック信号は、アナ
ログビデオ信号をアナログ・デジタル変換器で１４．３
２　ＭＨｚの公称標本抽出率でデジタル化することによ
って、ビデオカラーバースト信号に同期化される。最初
に、デジタル化されたビデオカラーバースト信号を高域
フィルタすなわち直流（ｄｃ）フィルタでろ波し、ビデ
オカラーバースト信号の定常成分すなわち直流成分を除
去することによって、カラーバースト周波数信号とデジ
タル化されたビデオカラーバースト信号間の位相誤差が
測定される。そのあと、ろ波されたビデオカラーバース
ト信号にカラーバースト周波数信号が乗算される。この
乗算の積は、低域フィルタによってろ波され、高周波数
の和信号が除去され、低周波数の差信号が通される。位
相誤差の大きさである低周波数の差信号は、デジタルア
ナログ変換器に加えられたあと、電圧制御発振器の周波
数を制御する。

水平カウンタと垂直カウンタおよび基準水平同期信号と
基準垂直同期信号は、デジタル化されたビデオ信号から
ビデオ同期信号を分離することによって、それらの対応
するビデオ水平同期信号とビデオ垂直同期信号に同期化
される。主標本化クロック信号によってクロックされる
水平カウンタは、０から、１の増分で、ビデオの１水平
線を横切って１４．３２ＭＨｚの標本抽出率に相当する
９０９までカウントする。水平カウンタは、ビデオ水平
同期信号と基準水平同期信号間の位相誤差を測定するこ
とによって、ビデオ水平同期信号に同期化される。この
位相誤差は、９０９０カウントで、各水平線の終りに発
生したロードパルスによって水平カウンタにロードされ
る。水平同期信号発生器は、水平カウンタによってアド
レスされると、基準水平同期信号と水平カウンタロード
パルスを発生する。水平カウンタロードパルスによって
クロックされる垂直カウンタは、０から、１の増分で、
ビデオフレーム当たり５２５のビデオ水平線に相当する
５２４までカウントする。垂直カウンタは、垂直同期信
号を含む特定のビデオ線が垂直同期信号検出器で検出さ
れたとき、そのビデオ線の線数を垂直カウンタにロード
することによって、ビデオ垂直同期信号に同期化される
。垂直同期信号発生器は、垂直カウンタによってアドレ
スされると、基準垂直同期信号を発生する。

以上から、本発明は、デジタル処理タイミング信号をビ
デオ信号に同期化する非常に正確な方法および装置を提
供するものであることがわかるであろう。本発明の他の
特徴および利点は、添付図面を参照し、実例により発明
の原理を明らかにしている以下の説明を読まれれば明白
であろう。

実施例 図面に示すように、本発明は、デジタル処理タイミング
信号をビデオ信号に正確に同期化する方法および装置に
具体化されている。ビデオ信号を安全に送信するために
開発された暗号化技術やスクランプリング技術は、一般
に、ある形式のビデオ信号のデジタル処理にたよってい
る。デコーダが正しくアンスクランプリングまたは暗号
解読を実行する、つまり元の信号を正確に再生するには
、デコーダ内で実行されるデジタル処理を、エンコーダ
内で実行されるデジタル処理に正確に同期化しなければ
ならない。一般に、標準アナログＮＴＳＣビデオ信号を
受信機へ送信するとき、受信機の内蔵発振器は、ビデオ
信号に同期化される。発振器の周波数は、通例、アナロ
グフェーズロックループで制御される。しかし、アナロ
グコンポーネントは、性能が劣化しやすいことと、ビデ
オ信号の処理がデジタル領域で実行されることから、必
要な同期化は、アナログ領域でなく、デジタル領域で行
うことが望ましい。

本発明の好ましい実施例によれば、主標本化クロック信
号は、ビデオカラーバースト信号に同期化され、水平カ
ウンタと基準水平同期信号は、ビデオ水平同期信号に同
期化され、そして垂直カウンタと基準垂直同期信号は、
ビデオ垂直同期信号に同期化される。最初に、ビデオ信
号の標本抽出率とデジタル処理速度を調整する主標本化
クロック信号が、ビデオカラーバースト信号を含むアナ
ログビデオ信号をデジタル化することによって、ビデオ
カラーバースト信号に同期化される。次に、位相誤差検
出器が、デジタル化されたビデオカラーバースト信号と
カラーバースト周波数信号すなわちビデオカラーバース
ト信号の周波数で内部で発生させたデジタル基準信号間
の位相誤差を検出する。これら両信号間の位相誤差によ
り、電圧制御発振器の周波数が制御される。この電圧制
御発振器は、アナログビデオ信号をデジタル化する標本
抽出率を調整する主標本化クロック信号を発生するほか
、カラーバースト周波数信号も発生する。

水平カウンタと垂直カウンタは、それぞれ水平インデッ
クスと垂直インデックスを各デジタルビデオサンプルに
対し提供する。また水平カウンタと垂直カウンタは、そ
れぞれビデオ水平同期信号とビデオ垂直同期信号に同期
化される。基準水平同期信号と基準垂直同期信号は、内
部で発生させた同期信号であり、同様に、ビデオ水平同
期信号とビデオ垂直同期信号に同期化される。

第１図は、ライン１２上の主標本化クロック信号を、ラ
イン１４上の標準ＮＴＳＣアナログビデオ信号に含まれ
ているビデオカラーバースト信号に同期化する装置１０
を示す。装置１０は、アナログ・デジタル変換器１６と
位相誤差検出器１８を備えている。アナログ・デジタル
変換器１６は、ライン１４上のアナログビデオ信号をデ
ジタル化して、ライン２０にデジタルビデオ信号を発生
する。位相誤差検出器１８は、ライン２０上のデジタル
ビデオカラーバースト信号とライン２２上のカラーバー
スト周波数信号間の位相誤差を測定する。ライン２４上
に出力された位相誤差信号は、通常の電圧制御発振器２
６の周波数を制御する。電圧制御発振器２６は、正弦波
形クロックパルス波形に変換して主標本化クロック信号
を発生する手段、たとえばシュミットトリガ−回路を備
えている。

ライン１２に出力された主標本化クロック信号は、アナ
ログ・デジタル変換器１６の標本抽出率を調整するほか
、２ビツト２進カウンタ２８を駆動して、ライン２２に
カラーバースト周波数信号を発生させる。

本発明の好ましい実施例の場合、主標本化クロック信号
の公称周波数は、１４．３２Ｍｔ（ｚすなわち３、５８
　Ｍｌｌｚのカラーバースト周波数の４倍である。

したがって、カラーバースト周波数信号は、２ビツト２
進カウンタ２８を主標本化クロック信号で駆動し、クロ
ックパルスを１４．３２ＭＨｚで２進数の繰返し級数０
０，０１．１０．１１に変換することによって作られる
。、２ビツトカウンタ２８は、１４、３２ＭＨｚでアッ
プカウントし、そのあと、オーバフローさせることによ
って、この操作を実行する。２進数の繰返し級数は、３
．５８　ＭＨｚの周波数で繰り返し、最上位のビットは
、符号ビットであるから、２進数の級数は、それぞれ、
３．５８　ＭＨｚの周波数をもつデジタル正弦波の位相
角０°、９０°、１８０°、２７０°における振幅（＋
０、＋１、−〇、−１、）を表す。

第２図は、位相誤差検出器１８を詳細に示すブロック図
である。位相誤差検出器１８は、直列に接続された高域
フィルタ３０、乗算器３２、低域フィルタ３４、および
デジタル・アナログ変換器３６を備えている。最初、ビ
デオ力ラーハースト信号とカラーバースト周波数信号間
の位相誤差を測定するために、デジタルビデオカラーバ
ースト信号を含むデジタルビデオ信号が高域（直流）フ
ィルタ３０でろ波される。高域フィルタ３０は、ビデオ
カラーバースト信号の定常成分すなわち直流成分を除去
し、カラーバースト信号の重要な成分である周波数成分
を通す。最初、高域フィルタ３０は、２つのクロックパ
ルスに対し、ライン２０上のデジタルビデオ信号を遅延
させることによって信号をろ波する。次に、遅延された
信号が、非遅延デジタルビデオ信号から減算される。高
域フィルタ３０は、カラーバースト信号の周波数におけ
るフィルタ３０の周波数応答を最大にすることにより、
カラーバースト周波数における位相誤差検出器１８の利
得を最大にするというフィルタ特性を有している。

次に、乗算器３２が、高域フィルタ３０の出力、すなわ
ちろ波されたビデオカラーバースト信号にライン２２上
のカラーバースト周波数信号を掛ける。２つのどのよう
な正弦波形を乗算しても、乗算器３２の出力は、高周波
数の和信号と低周波数の差信号を有する積である。位相
誤差の大きさである低周波数の差信号は、デジタル・ア
ナログ変換′ａ３６に加えられたあと、電圧制御発振器
２６の周波数を制御する。

ライン３８上のカラーパーストゲート信号は、低域フィ
ルタ３４の出力を、ビデオカラーバースト信号が存在す
る間だけデジタル・アナログ変換器３６に加える。この
理由は、低域フィルタ３４の出力は、各ビデオ線にビデ
オカラーバースト信号が存在している短い時間間隔の間
だけ、ビデオカラーバースト信号とカラーバースト周波
数信号間の位相誤差の大きさであるためである。ビデオ
カラーバースト信号検出器４０は、その時間間隔の間に
、デジタルビデオ信号内のビデオカラーバースト信号の
有無を検出して、ライン３８にカラーパーストゲート信
号を出力する。

第３図は、水平カウンタ４２およびライン４４上の基準
水平同期信号を、ライン４６上のビデオ水平同期信号に
同期化し、垂直カウンタ４８およびライン５０上の基準
垂直同期信号を、同様に、ライン４６上のビデオ垂直同
期信号に同期化する装置４０を示す。装置４０は、ライ
ン２０上のデジタルビデオ信号からライン４６にビデオ
同期信号を分離する通常の同期信号分離器５２を備えて
いる。水平カウンタ４２は、ライン４６上のビデオ水平
同期信号とライン４４上の基準水平同期信号間の位相誤
差を位相誤差検出器５４で測定することによって同期化
される。水平同期信号発生器５６は、水平カウンタ４２
によってアドレスされると、ライン４４に基準水平同期
信号を発生する。

垂直カウンタ４８は、垂直同期信号検出器５８によって
垂直同期信号を含む特定のビデオ線が検出されたとき、
その垂直同期信号を含むビデオ線の線数を垂直カウンタ
４８にロードすることによって同期化される。垂直間１
■信号検出器６０は、垂直カウンタ４８によってアドレ
スされると、ライン５０に基準垂直同期信号を発生する
。

ビデオ同期信号は、デジタルビデオ信号から分離された
あと、両カウンタを同期化するため用いられる前に、同
期信号のノイズおよび不当トランジションを少なくする
ために、ヒステリシス回路６２に加えられる。ヒステリ
シス回路６２を通過するとき同期信号の状態が変化する
ので、１４．３２ＭＨｚの標本抽出率で、８サンプルの
うち６サンプルについて、ヒステリシス回路６２の入力
に同期信号の新しい状態が与えられるはずである。

ライン１２上の主標本化りロフク信号によってクロック
される水平カウンタ４２は、０から、１の増分で、ビデ
オの１水平線を横切って１４．３２Ｍ１−１ｚの標本抽
出率に相当する９０９までカウントする。位相誤差検出
器５４は、２つの水平同期信号の前縁の到着時間を比較
することによって、ライン４６上のビデオ水平同期信号
とライン４４上の基準水平同期信号間の位相誤差を測定
する。位相誤差検出器５４の出力は、２つの信号間の１
４、３２Ｍ）Ｉｚのサンプルカウントの数である。この
サンプルカウントの数は、９０９のカウントにおいて、
水平線の終わりに発生したロードパルスにより水平カウ
ンタ４２にロードされる。この口−ドパルスは、水平同
期信号発生器５６によって作られ、ライン６４に出力さ
れる。したがって、水平カウンタ４２は、次の水平線の
始めにカウントを開始し、２つの水平同期信号が離れて
いる数にサンプルカウントの数がプラスまたはマイナス
される。

本発明の好ましい実施例の場合、位相誤差検出器は、読
出し専用メモリを備えている。読出し専用メモリは、ラ
イン１２上の主標本化クロック信号でクロックされ、２
つの水平同期信号の前縁の間のサンプルカウントの数を
カウントするようにプログラムされている。また水平同
期信号発生器５６も、標準ＮＴＳＣ水平同期信号のマツ
プでプログラムされた読出し専用メモリを備えている。

水平同期信号は、水平カウンタ４２によって正しいサン
プルカウントがアドレスされると、メモリからライン４
４に読み出される。好ましい実施例の場合、水平カウン
タ４２は、水平同期信号の始めでなく水平空白間隔の始
めに、０でカウントを開始するので、水平同期信号は、
メモリから読み出され、約２２のサンプルカウントでス
タートする。

ライン６４上の水平カウンタロードパルスによってクロ
ックされる垂直カウンタ４８は、Ｏから、１の増分で、
ビデオの１フレーム当たり５２５水平線に相当する５２
４までカウントする。垂直カウンタ４８は、垂直同期信
号検出器５８によって垂直同期信号を含む特定のビデオ
線が検出されたとき、その垂直同期信号を含むビデオ線
の線数を垂直カウンタ４８にロードすることによって、
同期化される。垂直同期信号を含むビデオ線の線数は、
定数であり、ライン６６を通して垂直カウンタ４８にロ
ードされる。

本発明の好ましい実施例の場合、標準ＮＴＳＣ垂直同期
信号でなく、フィルード２のライン６に送信される独特
な垂直同期信号を垂直同期化に使用している。独特な同
期信号を含むビデオ線は、垂直同期信号検出器５８で、
独特な垂直同期信号のマツプとライン４６上のビデオの
各入り線とを比較することによって検出される。また垂
直同期信号発生器６０も、標準ＮＴＳＣ垂直同期信号の
マツプがプログラムされた読出し専用メモリを備えてい
る。

垂直カウンタ４８によって正しい線カウントがアドレス
されると、同期信号がメモリからライン５０に読み出さ
れる。垂直カウンタ４８は、５２４のカウントにおいて
、垂直同期信号発生器６０によりライン６８に出力され
たクリアパルスで、Ｏにリセットされる。

以上から、本発明によって、デジタル処理タイミング信
号をビデオ信号に正確に同期化する方法および装置が得
られることが理解されたであろう。

発明の好ましい実施例について図示、説明したけれども
、発明の精神および範囲の中で、他の修正や変更が可能
であることは明らかであろう。したがって、発明は、特
許請求の範囲の記載を除けば限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、主標本化クロック信号をビデオカラーバース
ト信号に同期化する装置の位相誤差検出器を含む基本的
構成要素を示すブロック図、第２図は、位相誤差検出器
の詳細なブロック図、第３図は、水平カウンタおよび基
準水平同期信号をビデオ水平同期信号に同期化し、かつ
垂直カウンタおよび基準垂直同期信号をビデオ垂直同期
信号に同期化する装置のブロック図である。 符号の説明 １０・・・同期化装置、１２．１４・・・ライン、１６
・・・Ａ／Ｄ変換器、 １８・・・位相誤差検出器、 ２０．２２．２４・・・ライン、 ２６・・・電圧制御発振器、 ２８・・・２ビツト２進カウンタ、 ３０・・・高域フィルタ、３２・・・乗算器、３４・・
・低域フィルタ、３６・・・Ｄ／Ａ変換器、３８・・・
ライン、 ４０・・・ビデオカラーバースト信号検出器、４０・・
・同期化装置、４２・・・水平カウンタ、４４．４６・
・・ライン、 ４８・・・垂直カウンタ、５０・・・ライン、５２・・
・同期信号分離器、 ５４・・・位相誤差検出器、 ５６・・・水平同期信号発生器、 ５８・・・垂直同期信号検出器、 ６０・・・垂直同期信号発生器、 ６２・・・ヒステリシス回路、 ６４．６６．６８・・・ライン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）デジタル処理タイミング信号をビデオ信号に正確
   に同期化する方法であって 制御可能な主標本化クロック信号を発生させること、 前記主標本化クロック信号からカラーバースト周波数信
   号を発生させること、 カラーバースト信号を含むアナログビデオ信号を前記標
   本化クロック信号で制御された標本抽出率でデジタル化
   すること、 前記デジタル化されたビデオカラーバースト信号と前記
   カラーバースト周波数信号間の位相誤差を測定すること
   、および 主標本化クロック信号を前記ビデオカラーバースト信号
   に同期化するため、前記主標本化クロック信号の周波数
   を前記測定された位相誤差で制御すること、 の諸ステップから成ることを特徴とする方法。
2. （２）デジタル処理タイミング信号をビデオ信号に正確
   に同期化する装置であって、 制御可能な主標本化クロック信号を発生する手段、 前記主標本化クロック信号からカラーバースト周波数信
   号を発生する手段、 ビデオカラーバースト信号を含むアナログビデオ信号を
   、前記主標本化クロック信号で制御された標本抽出率で
   デジタル化するアナログデジタル変換器、 前記デジタル化されたビデオカラーバースト信号と前記
   カラーバースト周波数信号間の位相誤差を測定する位相
   誤差検出器、および 前記主標本化クロック信号を前記ビデオカラーバースト
   信号に同期化するため、前記主標本化クロック信号の周
   波数を前記測定された位相誤差で制御する手段、 から成ることを特徴とする装置。