TW416238B

TW416238B - Automatic detection of HDTV video format

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Publication number: TW416238B
Application number: TW088108386A
Authority: TW
Inventors: Siu-Wai Wu; Keming Joseph Chen; Erik Elstermann
Original assignee: Gen Instrument Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-12-21
Also published as: US6108046A; EP0963120A2; JP2000041225A; CN1237854A; KR100608219B1; KR20000005800A; EP0963120A3

Description

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發明背景本發月係有關於—種自動檢測高解析度電視⑽TV)信號垃万法與裝置’其仏號位於視訊編碼器以允許將信號適當編碼：本發明特別適合檢測高解析度電視格式。一士視訊曰訊與其他資料的通訊愈來愈普遍，其由於數位信號相對於類比信號的解析度改善，冑寬效率，和多途W如’許多數位電梘廣播系統藉由衛星直播而傳送位廷視仏號至使用者家中。而且，數位電視信號的地面廣播也預期被廣泛接受。電視或其他數位資料可藉由不同方法獲得。例如，電視台可擁有數位電視節目的區域圖書館，或是其他存於磁性儲存媒體（如磁帶）或光學儲存媒體（如光碟，數位視訊碟片，或雷射碟片）的資料。電視台也可接收數位電視或來自其他傳送源的資料，例如包含衛星廣播網，地面廣播網，或微波廣播網。視訊資料可在獲取時被數位化，壓縮，和编碼，例如於電視攝影棚’或於其後壓縮’例如於衛星的上連結站。而且’視訊資料可儲存於壓縮或解壓縮狀態。通常説來，壓縮包含轉換畫素領域的資料取樣至空間頻率領域，量化，和使用差動編碼與霍夫曼编碼的编碼法^编碼資料其後與其他視訊信號多工化，其位於數位傳輸資料流。移動補償與預估也可使用於畫素領域，以提供進一步的壓縮。然而，爲適當壓縮與編碼，視訊資料的格式必須預知。現在’不同格式的高解析度電視訂定於先進電视系統委員 -4 - 本紙張尺度_中賴家標準（CNS)A4規格⑵Q x 297公爱） -------,-------裝— (請先閱讀背面之注意事項％寫本頁) 訂- -線. rt濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416238 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 A7 B7 五、發明說明（2 ) 會（ATSC)的數位電視標準中，其由聯邦通訊委員會（FCC) 採用作爲美國的數位電視廣播標準。高解析度電視格式包含： (1) 每秒1920x H)80x 6〇視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率148.5兆赫。 (2) 每秒1920 X 1〇8〇 X 59.94視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率 148.5/1.001 = 148.35 兆赫。 (3) 每秒1920水平畫素X 1080掃描線X 3〇欄位的交錯式掃描（例如每欄位540掃描線），以畫素取樣頻率74.25兆赫。 (4) 每秒1920水平畫素X 1080掃描線X 29.97攔位的交錯式掃描（例如每欄位540掃描線），以畫素取樣頻率 74.25/1.001=74.175兆赫。 (5) 每秒1920水平畫素X 1〇8〇掃描線X 24視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25兆赫》 (6) 每秒1920水平畫素X 1〇8〇掃描線X 23.98視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25/1.001=74.175兆赫。 (7) 每秒1920 X 1080 X 30視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25兆赫。 (8) 每秒1920水平畫素X 1〇80掃描線X 29.97視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25/1.001=74.175兆赫。 (9) 每秒1920 X 1080 X 25視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25兆赫。 ’ (10) 每秒1280水平畫素X 720掃描線x 6〇視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25兆赫。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） I L----------i --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) A7 B7 416238 五、發明説明（） 3 (11)每秒1280水平晝素X 720掃描線X 59.94視框的前進式掃描，以畫素取樣頻率74.25/1.001 = 74.175兆赫。注意參考致動畫素的晝素數目，與參考致動掃描線的每視框或攔位的掃描線"1920 X 1080格式討論於文件SMPTE 274M，標題為"電視SMPTE標準提案-1920X 1080掃描與類比與多圖畫率之平行數位介面”。1280 X 720格式討論於文件SMPTE 296M，標題為”電視SMPTE標準提案-1280 X 720 掃描與類比與多圖畫率之平行數位介面"。高解析度電視壓縮資料格式由MPEG-2標準統理，描述於文件ISO/IEC13 8 18-2，標題為”資訊技街一動畫與相連聲音的一般編碼，建議案H.262”。每秒30/29.97视框的高解析度電視格式，已於美國獲得接受，但是歐洲高解析度電視格式可能使用每秒2 5視框的格式。除此之外，數位標準高解析度電視（SDTV)格式包含每秒 3 0視框，每視框525掃描線的NTSC，和每秒2 5視框，每視框625掃描線的PAL。之前，當視訊資料有不同格式被壓縮和編碼，必須有使用者命令以告知編碼器現行視訊格式與隨後的視訊格式變化=例如，在電视頻道上，視訊格式可能在及時電視廣播跟隨一錄製電影時改變。此程序沒有效率，不可靠，且不方便。因此，希望提供系統，其將自動檢測視訊源的格式，包含高解析度電視視訊與數位標準高解析度電視視訊，及前 -6- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> ---------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再饩'本頁) 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7

416238 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（4 ) 含高解析度電視視訊與數位標準高解析度電視視訊，及前進式與交錯式掃描。系統應該與視訊標準相容，例如 SMPTE’與像是MPEG-2的視訊壓縮標準。本發明提供有以上和其他優點的系統。發明摘要本發明係有關於自動檢測高解析度電視（HDTV)信號的方法與裝置，其位於視訊编碼器以允許將信號適當编碼。本發明特別適合於檢測高解析度電視格式。格式通常由垂直與水平畫素解析度，視框率，與視訊爲前進式掃描或交錯式掃描定義。一種決定視訊信號格式的方法，在視訊信號包含連續圖畫（例如視框或糊位）的情況下揭露^每一圖畫有連續掃描線’與至少有一參考順序並跟隨連續畫素取樣欄位的某些掃描線。視訊信號的時脈信號被提供，其包含對應至畫素取樣欄位的連續時脈脈衝。也就是説，時脈頻率與畫素取樣頻率相同。方法包含檢測视訊信號的特定掃描線參考順序的步驟’根據參考順序的檢測以起使時脈脈衝的計數器：並檢測跟隨特定掃描線之隨後掃描線的參考順序。當隨後的掃描線的參考順序被檢測到，計數器將達到一參考計數値。本方法包含更進一步的步驟，以提供參考計數値的信號指示予控制器；並根據參考計數信號，決定控制器的視訊信號的格式。參考順序可能包含致動視訊起使（SAV)順序和/或致動視訊結束（EAV)順序。 ΐ纸張义度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2】0 X 297公t ) 1ΙΙ1ΙΙΙ1 — — — — I · — — — — — — II *— — — 11111 (請先閱讀背面之注意事項珙寫本頁) 416238 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制Λ A7 ---—^----- 五、發明說明（5 ) ，万法可能包含更進-步的步驟，其從控制器提供控制信號至視訊壓縮器，以根據檢測到的格式壓縮視訊信號。、參考計數値可指出水平解析度，垂直解析度（例如每個視框的掃描線），和視訊信號的視框率。万法可能包含更進-步的步驟，其監視時脈信號以決定何時時脈脈衝並未呈現；並提供控制信號，以根據監視的步驟而在脈脈衝並未呈現時，選擇輔助時脈信號。、方法可能包含更進-步的步驟，其從時脈信號中檢測出連續的時脈脈衝而得到視訊信號時脈；及提供第一頻率的第—時腺參考信號，與和第一頻率相異的第二頻率的第二時脈參考信號；及比較時脈脈衝的相位與第一和第二參考時脈的個別相位，例⑹於鎖相迴路中，m是對應至哪個參考時脈；及提供控制器相應參考時脈的信號指示；及根據相應的參考時脈而決定視訊信號的格式。方法可能包含更進-步的步驟’其決定視訊信號連續圖畫的格式，以檢測從第一格式至第二格式的變化；並在第 —格式提供的最後圖畫後，插人順序結束碼至靜止壓縮的視訊信號中。順序標頭可插入於第二格式提供的第圖畫的開始。方法可能包含更進-步的步驟，其檢測視訊信號_ 元，其爲預先決定的位元順序，並根據檢測F位元而決定視訊信號爲前進式掃描或交錯式掃描。相應的裝置也包含其中。附圖簡迷 -3« 本紙張尺度適财關家標準（CNS)A4規(21(U 297公£7 V 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項埃寫本頁) A7 B7 五、發明說明（6 ) 圖1顯示根據本發明的視訊格式檢測器電路的概觀。 '圖2顯示根據本發明的視訊格式檢測器電路的詳細綠覽。圖3顯示本發明使用的視訊視框樣本。圖4顯示本發明使用的視訊择描線樣本。圖5顯示根據本發明的致動視訊起使/致動視訊結束檢測器與計數器樣本。圖6顯示本發明使用的鎖相檢測器電路e 發明詳述本發明係有關於自動檢測高解析度電視（HDTV)信號的方法與裝置、其信號位於視訊编碼器以允許將信號適當編碼。本發明特別適合於檢測高解析度電視格式。圖1顯示根據本發明的視訊格式檢測器電路的概觀。電路顯示爲100。輸入視訊信號包含未壓縮數位畫素資料提供至時脈率檢測器丨i 5，致動視訊起使和致動視訊結東檢測器及取樣計數器135，和視訊壓縮器140。輸入視訊信號包含分開的時脈信號CLK，格式3至1 1中其時脈脈衝爲經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74.25 MHz 或 74.175 MHz。格式 1 與 2 使用 148.5 MHz 或 148.35 MHz。CLK信號可負載於實體上與視訊資料不同的信號線上。例如，畫素資料可使用2 0條信號線，1 〇位元用於亮度取樣而1 〇位元用於色彩取樣，而一條用於時脈信號。時脈信號被視爲視訊時脈信號，因爲畫素取樣是與時脈同步《時脈率檢測器1 1 5檢測輸入視訊時脈，並提供相應的輸出信號，CLK_74M，頻率爲74.25 MHz或74.175 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公t ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) MHz，其可使用爲視訊取樣時脈。如果電路100操作於自由運作模式，也就是説，沒有輸入視訊信號提供至時脈率檢測器115，輔助時脈110將根據爲處理器丨30的控制信號提供74.25 MHz或74.175 MHz的視訊時脈信號。致動視訊起使和致動視訊結束檢測器與取樣計數器丨35 檢測輸入視訊信號的視框率，也就是說，每秒23.98，24， 29.97，30，59.94，或60視框。術語"圖畫"在此指示單一視框，例如從前進式掃描信號，或交錯掃描信號的一個爛位。檢測器/計數器1 35在視訊資料中連續致動視訊起使和致動視訊結束的欄位中，決定畫素取樣數，並提供相應的控制信號至數位邏輯功能120，其可能由可程式邏輯陣列 (PLA)實行。數位邏輯功能120也與時脈率檢測器1丨5通訊。根據從時脈率檢測器115和檢測器/計數器13 5接收的資訊’數位邏輯功能120決定輸入視訊信號的格式。數位邏輯功能120根據檢測到的視訊格式提供控制信號至主時脈產生器125’其進一步提供固定輸出信號54 MHz的 CLK一54M。此輸出信號可使用爲系統時脈。例如， CLK—54M可除以2而提供27 MHz的MPEG-2時脈，其使用於資料封包器。數位邏輯功能120也提供控制信號至微處理器13〇，其進一步送出控制信號’例如預定編碼字元，至視訊壓縮器 140以使用適合格式壓縮視訊資料。然後視訊壓縮器14〇輸出相應的壓縮數位視訊位元流。 -10- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐> -I I I ---- ------, I I I I ---* *--— — — — — — (請先閱讀背面之注意事項 >寫本頁) A7 B7 416238 五、發明説明（）〇圖2顯示根據本發明的视訊格式檢測器電路的詳細综覽。圖2與圖1相同數字的元件亦對應至相同元件。如果輸入視訊信號呈現’將於以下圖4討論的輸入視訊時脈脈衝CLK’將提供至時脈檢測器208和除法器210。如果時脈檢測器208檢測出時脈脈衝，時脈檢測器208將送出控制信號至多工器（MUX) 212以命令多工器從除法器2丨0通過數值輸出。如果沒有輸入視訊時脈在時脈檢測器208檢測出，多工器212將被命令從除法器214通過輔助時脈數值。除法器2 14從輔助時脈接收時脈信號，如1丨〇所示。輔助時脈110包含第一溫度控制晶體震盪器（TCXO) 202，其震盟於74.25； MHz ’和晶體震盧器204，其震烫於74.175 ΜΗζ β每一個震盪器202 ’ 204可能有一容忍誤差，例如百萬分之2 0。多工器206，根據選擇信號TCX〇_SEL從震4 器202 ’ 204之一通過時脈信號。當時脈不存在， TCXO_SEL自動由數位邏輯功能120提供，其藉由最近檢測時脈率的未顯示信號線。從多工益*212的輸出提供至相位檢測器216和218。回授偉號也藉由除法杰· 2 2 0提供至相位檢測器2 16，而回授信號辟由除法器230提供至相位檢測器218。從相位檢測器216和 2 18的輸出由主動濾波器224和234個別濾波，其為建於操作放大器的低通濾波器。主動濾波器224和234去除高頻部份。濾波器224的輸出為控制電壓，其提供至電壓控制晶體震盪器226和鎖相檢測電路222，而濾波器234的輸出為控制電壓’其提供至電壓控制晶體震盛器2 3 6和鎖相檢測 -11 - 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） | ^ I 裳 —訂！ 1 ^ (請先閱讀背面之注意事項再』-本頁) 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 A7 416238 ---------37__ 五、發明說明（9 ) 電路232。相似的，晶體震盪器256的輸入爲控制電壓。兩個鎖相檢測電路的輸入信號互爲同相，例如，操作於同一頻率，然後提供至鎖相檢測器222的控制電壓將在預定的電壓範圍内’因此造成檢測器222宣稱於鎖相迴路鎖相狀態。鎖相檢測器222將送出相應的控制信號， 00?1^1^_1^0€艮至數位邏輯功能120，指示鎖相或未鎖相的狀態。鎖相檢測器222，232，252，將於底下圖6更詳細討論。電墼控制晶體震盪器226有一自由運作模式頻率74.25 MHz。電壓控制晶體震盪器226的輸出藉由如討論中的除法器220回\授至鎖相檢測器216，也提供至除法器244和多工器228。除法器220 ’鎖相檢測器216 ’主動濾波器224，電壓控制晶體震盪器226，與電壓控制晶體震盪器226和除法器 220之間的路徑形成鎖相迴路。相似的’提供至鎖相檢測器218的多工器2 12輸出，與從除法器230的6.1875 MHz輸入信號做比較。如果多工器212 的輸出與除法器230的輸出同相，鎖相檢測器21 8相應的信號輸出將在主動濾波器234濾波之後，在鎖相檢測器232造成鎖相的狀況。鎖相檢測器其後將提供相應的控制信號， 59.94PLL—LOCK，指示鎖相或未鎖相的狀態，至數位邏輯功能120 °除此之外，從濾波器234的濾波信號將提供至電壓控制晶體震盪器236，其自由運作頻率爲74.175 MHz。從電壓控制晶體震盪器236的輸出提供至多工器228，也至 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 K . ^--------^---------線 (請先閲讀背面之注意事項%寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*]衣 297公釐） A7 416238 ____B7__ 五、發明說明（10 ) 鎖相檢測器218，其藉由除法器238與230成爲一回授路 ----K-----------裝--- (請先間讀背面之注意事項以寫本頁) 徑。除法器238和230，鎖相檢測器218，主動濾波器234，電壓控制晶體震盪器236，和電壓控制晶體震盪器236與除法器238之間的路徑形成鎖相迴路。數位邏輯功能1 20也從致動視訊起使和致動視訊結東檢測器接收控制信號，並對計數器1 3 5取樣，其指示在輸入視訊資料中，連續致動視訊起使或致動視訊結束攔位的取樣數目。而且，數位邏輯功能120從時脈檢測器208接收信號74CLK_DET，其指示輸入視訊時脈CLK存在。根據每一個輸入信號，數位邏輯功能1 2 0決定輸入視訊信號的格式，並提供輸出信號60/59_SEL，其由多工器228使用以從下列二者之一選擇視訊取樣時脈，電壓控制晶體震盪器 226的74.25 MHz，或電壓控制晶體震盪器236的 74.175 MHz。 -線‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^' 多工器22 8的輸出CLK一74M是相應的主要時脈信號（例如，視訊取樣時脈）。選擇信號，60/59_SEL，也提供至多工器242以從除法器244或246選擇輸入信號。從除法器244 的輸出是 74.25 MHz/100 1=74.175824 18 KHz，而從除法器 500的輸出是74_ 175 KHz。鎖相檢測器248從多工器242接收輸出，也從除法器250接收信號，其也是 54 ΜΗζ/728=74·175 82418 KHz。如果在主動;慮波器254的輸出檢測到鎖相的狀況，鎖相檢測器252將送出一控制信號 54PLL—LOCK ’指示鎖相或非鎖相的狀態至數位邏輯功能 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（〇v；S)A4規格（210 X 297公釐） 416238

11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（ 120 »濾波輸出提供至電壓控制晶體震盪器256以提供時脈信號CLK_54M。電壓控制晶體震盪器256的自由運作頻率爲 54 MHz。電壓控制晶體震盪器226，236，和256可在誤差容忍度百萬分之80内操作。在決定輸入視訊信號的格式後，數位邏輯功能12〇送出相應的控制信號至微處理器i3〇，其進一步命令視訊壓縮器140使用適當格式壓縮輸入視訊資料。致動視訊起使和致動視訊結束檢測器與取樣計數器 135 ’爲輸入視訊信號的每一掃描線檢測致動視訊的起使和致動視i的結束。計數器13 5也計算每一致動視訊掃描線的致動和非致動畫素取樣數目，其將在下面更加詳論。方塊205中的元件也由場效可程式閘陣列（FPGA)實行。注意圖2，此設計可延伸以檢測1920 X 1080 X 60 Hz或 59.94 Hz(例如，分別是格式（1)和（2 ))，其中藉著多增兩個鎖相迴路以檢測148.5 MHz和148.5/1.001 = 148.35 MHz的取樣頻率。圖3顯示本發明使用的取樣視訊視框。通常顯示在300的視訊視框，包含垂直空白時段3 1 0，和視訊掃描線從1到 N。例如，視框300可有720或1，080致動視訊掃描線。對交錯式掃描視訊而言，一框具有540致動掃描線。第一視訊掃描線320包含致動視訊結束欄位325，保留資料欄位 330，致動視訊起使335，和數位畫素資料340的第一掃描線。保留資料欄位330可包含附屬資料或空白字碼。類似 -14· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KU 297公釐) ^ 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項.%寫本頁) 4^6238 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（12 ) 的，第N掃描線350包含致動視訊結束欄位355 ,保留資料襴位360，致動視訊起使365，和數位畫素資料370的第一掃描線。例如，每一畫素資料340，370的掃描線可有1,280 或1,920高解析度電視格式的取樣致動數位畫素。圖4顯示本發明使用的取樣視訊掃描線。每一視框中的畫素資料掃描線340包含連續畫素資料掃描線取樣欄位。而且，時脈信號405包含時脈脈衝410，420，430，440和 450 ’其分別相應於畫素取樣欄位415，425，435，445和 455。時脈脈衝由圖2的時脈檢測器208檢測，以決定輸入視訊信號的時脈率。每一畫素\取樣欄位415，425，435包含亮度畫素資料，和内插色度畫素資料。圖5顯示根據本發明的致動視訊起使和致動視訊結束檢測器和取樣計數器。也和圖1，圖2中相同的，致動视訊起使和致動視訊結束檢測器和取樣計數器135，檢測圖3的每個致動視訊起使場域335，365，或致動視訊結束場域325， 3 55 ’其根據分別標示致動視訊起使或致動视訊結束的預定順序位元《致動視訊起使和致動視訊結束順序可視爲參考順序’因其定義每一視訊择描線中的參考點。例如，如前述SMPTE 274M和296M標準所解釋的，致動視訊起使和致動視訊結束順序包含4個連續字碼，也就是説所有的1的字碼’兩個所有〇的字碼，和F，v，Η，和P位元的字碼。 F位元標示是否現行的視框是前進式掃描或交錯式掃描。特別是，前進式掃描F位元一直是〇，而交錯式掃描 -15- 本纸張尺度適用中國國家標準（CKS)A4規格（2]〇 x 297公发） ---J---r------I --------^ --------- (請先閱讀背面之注意事項 ‘寫本頁) 416238 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Β7 五、發明說明（13 ) 時第一爛位的每一掃描線的F位元是〇，而每一視框的第二欄位的每一掃描線是丨^ V位元標示現行掃描線是垂直空白時段的一部份。H位元標示水平空白時段。p位元是奇偶位元。致動視訊起使順序由Η爲〇標示，而致動視訊結東順序由Η爲1標示。因此，藉於解調變器5〇〇解調變輸入視訊信號，並於解碼器5 10解碼不同資料攔位，致動視訊起使和/或致動視訊結束順序能提供至致動視訊起使和/或致動視訊結束52〇，而時脈脈衝提供至畫素取樣計數器53〇。检測器52〇和計數器5 3 0可使用已知的計數器電路實行。致動視起使和/或致動視訊結束檢測器52〇檢測視訊資料中的每一致動視訊起使或致動視訊結束欄位，並當每一連續致動視訊起使或致動視訊結束攔位被檢測到時，發出重置信號至畫素取樣計數器530 <而且，致動視訊起使和/ 或致動視訊結束檢測器520能檢測f位元以區別前進式掃描和交錯式掃描。例如，致動視訊起使和致動視訊結束檢測器和取樣計數器135能根據F位元，對1920 X 1080 X 30 Hz或 29.97 Hz區別前進式掃描和交錯式掃描。在每一個致動視訊起使和致動視訊結束檢測器52〇的重置信號之後，畫素取樣計數器53〇爲每一掃描線起使時脈數目的計數，以決定畫素解析度。當根據只對視框中的一掃描線所計數的時脈脈衝數目以足以決定每—掃描線的畫素數目時，偏好對每一掃描線決定畫素解析度，使得當畫素解析度與已知値並不相符時，能迅速檢測到錯誤。然 Ί6- J . 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項%寫本頁) Μ 公 ./ y VJ X u 1 M t '* Λ / 0 ' 416238 A7 ___B7 五、發明說明（14 ) 後，指示連續致動視訊起使或致動視訊結束間的畫素取樣數目的相應信號，從計數器530提供至圖1和圖2的數位邏輯功能120。此彳5波指示一取樣參考計數，其爲於計數器 53 0接收其後重置信號的計數値。可以使用不同的取樣計數機制。例如，可能決定非連續致動視訊起使或致動視訊結束之間的畫素取樣數目，並對單一押描線做索引。在時脈率，每一掃描線的畫素數目，和F位元已知的情形下’輸入視訊資料的格式可由根據表1，由圖1和圖2的數位邏輯功能120決定。並不是所有的情形下都需要ρ位元的資訊來肯定地檢測格式。假定圖2的設計延伸以偵測148.5 MHz和 148.5/1 ·001 = 148.35 MHz的取樣時脈，其個自爲邏輯時脈信號 148.5PLL_LOCK和 148_35PLL LOCK。 I K-----------· 1 I I I I I I 訂--I I I I I I I (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·!規格（210 X 297公« ) 416238 A7 __B7 五、發明說明（15 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 X 浪IP X X 60 PLL LOCK X 象 X X 1- 59.94 PLL LOCK X X X X X X X X X X X X 148.5 PLL LOCK X X X X X X X X X X X X 148.35 PLL LOCK X X 其他値 1650 1650 2640 2200 2200 2750 2750 2200 2200 2200 2200 連續S A Vs或 EAVs間的取樣i I 鎖相迴路錯誤失去同步失去同步 (11)1280 X 720 X 59.94(P) 1(10)1280 X 720 X 60(P) (9)1920 X 1080 X 25(P) (8)1920 X 1080 X 29.97(1)) (7)1920 X 1080 X 30(P) (6)1920 X 1080 X 23.98(P) (5)1920 X 1080 X 24(P) (4)1920 X 1080 X 29.97(1) ---Ί (3)1920 X 1080 X 30(1) (2)1920 X 1080 X 59.94(Ρ) (1)1920 X 1080 X 60(F) 需要F位元需要F位元需要F位元需要F位元備註： >一 ____—--------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項.填寫本頁) _ 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KU 297公釐） 416238 at B7 五、發明說明（16 ) 表1中，”（1)”指示交錯掃描視訊，而"（P)"指示前進式掃描視訊。"X1'指示11不在意”。如果没一掃描線的畫素數目並非表列的任何値’將宣告失去同步，而相應的錯誤訊息提供至系統控制器。如果60PLL_LOCK和59.94PLL LOCK 兩者皆爲眞値，因爲輸入視訊信號的時脈率不能不同，鎖相迴路錯誤將被宣告。注意需要F位元以區別格式（3)和格式（7)，及格式（4)和格式（8) » 注意連績致動視訊起使或致動視訊結束之間的取樣數目大於每條掃描線致動畫素的取樣數目。例如，對格式（1)，在致動視訊起使或致動視訊結束之間有2200個取樣，但每條掃描線致動畫素的取樣數目只有1920個。保留的資料和非致動晝素取樣用於剩下的取樣。檢測到的視訊格式可由參數'’視訊模式"指示，每個視框由主壓縮控制器讀出。如果決定改變視訊格式，主壓縮控制器做以下動作：（丨）強迫關上老舊視訊格式的最後圖畫群 (GOP)。（2)在老舊视訊格式的最後視框後插入MPEG-2順序結束碼（0 X 000001B7)於位元流中。（3)插入順序標頭於新視訊格式的開頭，並開始新最後圖畫群。 — II 訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項/ %寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 -19- 本纸張尺度適用中囷國家標準（CNS)九 1規格{21ϋ X 297公t ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416238 A/ _______B7 五、發明說明（17 ) I 前進式順序視框率或欄位率視框率碼垂直_尺寸水平_尺寸視訊格式 H—* 1000 1080 1- 11920 h—k 1—* 59.94 _ 一 ___1 〇 >—* 1—^ 1080 L920.J κ> 〇 0101 1080 1 11920 •w 〇 I 29.97 0100 1080 1 |1920 'w· Μ 0010 1080 1 |1920 Uy Η—1 -- 1 23.98 0001 1080 ί |1920 On -w- 1—» 〇1〇1 | 1080 Γ |1920 1 29.97 0100 1080 1920 s 00 κ> 1 0011 1 1080 11920 Ό h—* 1000 1 720 1280 l—» o 59.95 〇 1—^ (—1 )—> 720 1280 1—» -20- -------------裝--------訂--------- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）五、發明說明（18 ) A7 B7 經濟邵智慧財產局員工消費合作社印*'农而且，一旦決疋視訊格式，將根據如以下表2 新視訊格式’設定MPEG-2順序參數。表2中，前進式掃描由前進式順序=ι指示，描由前進式順序=〇指示。而且，當視訊格式改變檢測到，視框率參數傳至封包處理器。封包處理器使用視框率資訊用以表現時間 (PTS)/解碼時間圖印（DTS)的計算。視框率和圖畫尺寸參數傳至圖1和圖2的視訊壓縮電路140。壓縮電路中的方格分離器可根據視訊格式而設定。方格分離器分離視訊視框爲數個，例如8個水平方格，以允許視訊資料的每個方格被分開的壓綸晶片平行做壓縮，因此加速了處理。圖6顯示本發明使用的鎖相檢測器電路。鎖相檢測器電路222也可使用於圖2的檢測器232和252。通常說來，鎖相檢測器電路的功能爲檢測鎖相迴路的狀態。電路的輸出邏輯可根據鎖相狀況而改變。電路222於電壓控制晶體震靈器的控制電壓下期望穩定狀態。當控制電壓在兩個預定電壓之間’例如於视窗中，鎖相迴路被決定鎖相。如果控制電壓在視窗之外，或是有很大的交流擺動，電路將被宣稱未鎖相。當鎖相迴路電路並未鎖相，震盪器控制電壓爲實質正電壓’實質負電壓，或有交流擺動。當鎖相迴路鎖相時，控制電壓·爲直流電壓，而有或沒有小的交流擺動，其擁有兩個實質電壓之間的値。鎖相迴路輸出通常在邏輯爲高時是鎖相，低時非鎖相，雖然相反的邏輯也能替換使用。所標示的而交錯式掃 ----.-----------裝--- (請先閲讀背面之注意事項%寫本頁) .線· -21 本紙張反度適用中國國家標準（CNS)>V1規格（2】〇χ烈7公发） 416238 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣五、發明說明（19 ) 電路222包含整流器，其轉換控制電壓中的交流成份爲直流電壓，而使大的交流擺動能在鎖相視窗之外有高的直流電塵·。電路222於終端602接收第一偏壓（例如5伏特），而在終端604和606提供第二偏壓（例如負5伏特）。於本發明所示的控制電壓，爲圖2的電壓控制晶體震盪器226的輸入，與一端610之輪入和放大器612的正端輸入。放大器612作爲緩衝器而使電路222不需要消耗控制電壓。從放大器612的回授信號從其輸出端提供，藉由信號線6 14接至其負端輸入。放大器經由電感圈616由第一偏壓電壓·做偏墼，其藉由電容器61 8耦合至接地。放大器也經由電感圈660由第二偏壓電壓做偏壓，其藉甴電容器658耦合至接地。電感 616，660和電容618，658提供電磁干擾的濾波。從放大器612的信號輸出被包含電阻624和626的分壓器分壓。從平行的路徑，從放大器612的輸出提供至電阻620和二極體622(例如，半波整流器），其只通過正電壓。二極體622和電阻624耦合至共同節點623，其耦合至放大器640 和650。電容器628接至節點623和接地之間。電阻620作爲電容器628充電路徑的限流之用。於放大器612輸出端的交流信號由二極體622和電容器 628轉換成濾波之直流電壓，並存於電容器628。電阻624 和626致能電容器628去放電。此外，電阻624和626形成分壓器，使得在節點623的電壓爲控制電壓直流成分的一部份0 -22- ：-------------------訂 *-------I (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 本纸張尺度適闬中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416238 A7 ______— B7 五、發明說明（20 ) 放大器640的正輸入從終端6〇2的第一偏壓電壓來提供，其經由電阻632和634所提供的電壓分壓器。電容63〇作爲噪訊旁路之用》放大器640由終端602的第一偏壓電壓，和終端606的第二偏壓電壓所偏壓。電容器636和648提供噪訊濾波。電阻638提供磁滯信號，其加至於節點641的放大器64〇和 6 5 0的輸出端。放大器650負終端的輸入爲從終端6〇4的第二偏壓電壓，其由電阻654和652分壓。此電阻爲鎖相迴路設定較低的電壓閥値。節點623的電壓必須於上，下電壓閥値之間（例如 1.6伏特和負1伏特之間），使鎖相迴路得以鎖相。電容作爲噪訊旁路。鎖相檢測信號601>1^_[〇^經由電阻料2輸出。一極禮6 4 6限制鎖相檢測信號的震幅。放大器640和650爲比較器，其扮演集極開路裝置，使其輸出於節點641做"或"運算。特別是，當節點623的電壓大於電阻632和634設定的閥値（例如16伏特）時，或當電壓小於電阻652和654設定的閥値（例如負j伏特）時，輸出 60PLL_LOCK將爲邏輯低。當電壓水平介於兩閥値之間時，輸出將爲邏輯高。電阻66〗爲集極開路比較器640和65〇的輸出拉上電阻。圖6的電路可使用於鎖相檢測器23 2和2 5 2，以分別提供圖2的鎖相檢測信號59.94PLL—LOCK和' 可見到的，本發明提供自動檢測高解杆度電視視訊源格式的系統’包含前進式和交錯式掃描，和特定畫素與垂直 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公t ) ------：-------裝--------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 416238 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（21 ) 線解析度。系統相容於視訊標準，例如SMPTE和MPEG-2 標準。視訊標準取樣時脈由視訊信號的鎖相時脈脈衝，和一或多個參考時脈決定。致動視訊起使和致動視訊結束計數器與畫素取樣計數器決定視訊的水平解析度，例如每一掃描線的畫素。系統使用鎖相迴路於每個參考時脈，其中鎖相迴路的鎖相範圍甚窄，使兩個鎖相迴路不會同時鎖住同一輸入頻率。系統區別每秒2 4視框的視訊和每秒3 0視框的視訊，也區別720掃描線的前進式掃描信號與1080掃描線的交錯式掃描信號，其藉由計算視訊掃描線取樣的數目。此外，鎖、相迴路檢測電路根據預定的電壓範圍，用以檢測視訊信號不同的可能時脈率。雖然本發明藉由不同特定的具體實證例描述，這些技藝技巧將包含不同的適應和修改，而並不與本發明申請專利範圍的精神相違。例如，本發明可適應而用於數位標準高解析度電視信號’而自動區別NTSC信號和PAL信號。此可藉由檢測連績的致動視訊起使或致動視訊結束之間畫素取樣的合適數目，和檢測合適的視訊時脈而達成，系統也適用於區別美國每秒3 0視框的高解析度電視格式，和歐洲每秒2 5視框的高解析度電視格式。而且’當檢測視訊格式偏好用壓縮器，來壓縮檢測到的使用適當格式的視訊資料時，這就不需要了。例如，可能希望被動地監視資料，例如爲了收集統計資訊，或是加入輔助資料至視訊信號中，例如爲了行銷或防拷貝的目的。 -24- 私纸張尺度適用中國國家標準（CKSM4規格⑵)..1 ---^-----------------— —訂--------* 線 <請先閱讀背面之注意事項填寫本頁)

Claims

Α8 Β8 CS D8 41&238 六、申請專利範圍 1. 一種決定視訊信號格式的方法，其中該視訊信號包含連續視框’每一視框有連續掃描線，至少一些掃描線有至少一參考順序，跟隨著連續畫素取樣欄位，且其中該視訊信號的時脈信號有根據提供的畫素取樣欄位的時脈脈衝，包含以下步骤：檢測該視訊信號中特定掃描線的參考順序；根據參考順序的檢測而起使該時脈脈衝的計數器；檢測跟隨該特定掃描線的隨後掃描線中的參考順序；當隨後掃描線的參考順序被檢測到後，其中的計數器將達到一參考計數値：提供指、示參考計數値至控制器的信號；以及根據參考計數信號’決定在控制器的該視訊信號的格式。 D 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中：參考順序包含至少一致動視訊起使順序和致動視訊結束順序。 3. 如申請專利範園第1項的方法，更包含步驟：從控制器提供控制信號至視訊壓縮器，以根據檢測之格式壓縮該視訊信號β 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：該參考計數値標示至少水平解析度，垂直解析度，和該視訊信號的視框率之一。 5. 如申請專利範圍第I項的方法，更包含步驟：監視該時脈信號以決定何時該時脈脈衝並未呈現：和 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 &爱) -------------裝------訂--------線 (請先閱讀背面之注意事項^寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 3 2 6 1 4S A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍根據該監視步驟提供控制信號，以在該時脈脈衝並未呈現時選擇輔助時脈信號。 6，如申請專利範圍第1項的方法，更包含步驟：從該時脈信號回復該時腺信號的連續脈衝，以獲得視訊信號時脈：提供第一頻率的第一時脈參考信號，和輿第一頻率相異的第二頻率的第二時脈參考信號；比較該視訊時脈的相位與該第一和第二參考時脈，以決定該參考時脈對應至何者；提供指示相應參考時脈至控制器的信號；和根據概應參考時脈決定該視訊信號的格式。 7.如申請專利範圍第1項的方法，更包含步驟：決定該視訊信號連續視框的格式，以檢測從第—格式至第二格式的格式改變；和插入順序結束碼至該視訊信號，其位於第一格式的最後視框之後。 8 ·如申請專利範圍第7項的方法，更包含步驟：插入順序標頭於第二格式的最初視框的開始。 9. 如申請專利範圍第1項的方法，更包含步騍：檢測視訊信號的F位元；和根據檢測之F位元’決定視訊信號爲前進式掃描或交錯式掃描。 10. —種決定視訊信號格式的裝置，其中該視訊信號包含連續視框，每一視框有連續掃描線，至少一些掃描線有至 -26- 本ί"氏張又度適用中國國家標準（CXS)A4規格（^10 x 297公《 ) ~ ~ I I----------裝 ill —---訂-- -------線 (請先閲讀背面之注意事項.一；寫本頁)

六'申請專利範圍 416238 /一參考順序，跟隨著連續晝素取樣欄位，且其中該視 fW。號的時脈仏號有根據提供的畫素取樣欄位的時脈脈衝，包含： —種裝置’其檢測該視訊信號中特定掃描線的參考順序；種裝置’其根據參考順序的檢測而起使該時脈脈衝的計數器；一種裝置’其檢測跟隨該特定掃描線的隨後掃描線中的參考順序：當隨後掃描線的參考順序被檢測到後，其中的計數器將達到4參考計數値；一種裝置’其提供指示參考計數値至控制器的信號；以及 —種裝置’其根據參考計數信號，決定在控制器的該視訊信號的格式。 11.如申請專利範圍第10項的裝置，其中：參考順序包含至少一致動視訊起使順序和致動視訊結束順序。 12_如申請專利範圍第1 〇項的裝置，更包含：一種裝置，其從控制器提供控制信號至視訊壓縮器，以根據檢測之格式壓縮該視訊信號。 13.如申請專利範園第1 〇項的裝置，其令：孩參考計數値標示至少水平解析度，垂直解析度，和該視訊信號的視框率之一。 -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CXS)A·!規格（210x297公釐） — ΙΊΙ1ΊΙΙΙ_ — · · I I I I !丨訂--------- (請先閱讀背面之注意事項 ί寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416238 Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局錢χ消費合作、社印製六、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第1 〇項的裝置，更包含：一種裝置，其監視該時脈信號以決定何時該時脈脈衝並未呈現；和一種裝置’其根據該監視步驟提供控制信號，以在該時脈脈衝並未呈現時選擇輔助時脈信號β 15. 如申請專利範固第1 〇項的裝置，更包含：一種裝置，其從該時脈信號回復該時脈信號的連續脈衝，以獲得視訊信號時脈；一種裝置，其提供第一頻率的第—時脈參考信號，和與第一頻率相異的第二頻率的第二時脈參考信號；種裝置’其比較該視訊時脈的相位與該第一和第二參考時脈’以決定該參考時脈對應至何者：一種裝置’其提供指示相應參考時脈至控制器的信號；和一種裝置’其根據相應參考時脈決定該視訊信號的格式。 16. 如申請專利範圍第i 〇項的裝置，其中決定該視訊信號連續视框的格式，以檢測從第—格式至第二格式的格式改變；和一種裝置’其插入順序結束碼至該視訊信號’其位於第一格式的取後視框之後。 17. 如申請專利範圍第1 6項的裝置，更包含：一種裝置，其插入順序標頭於第二格式的最初視框的開始。 28 t \ --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項·^寫本頁) 乂度適用中固國家標準(CKS)A4 29? 416238 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 18.如申請專利範圍第1 0項的裝置，更包含：一種裝置，其檢測視訊信號的F位元；和一種裝置，其根據檢測之F位元決定視訊信號爲前進式掃描或交錯式掃描。 (請先閱讀背面之注意事項^寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公釐）