專利名稱：用于產(chǎn)生可變頻率同步信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有不同頻率的同步信號(hào)的產(chǎn)生，其中的一個(gè)特定實(shí)例是為顯示以MPEG壓縮形式傳送的不同模式的視頻信號(hào)而提供不同的幀同步頻率。在本文中，MPEG是指由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的動(dòng)態(tài)圖象專家組(Motion Picture Experts Group)發(fā)起的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
這里將在MPEG視頻信號(hào)接收機(jī)的環(huán)境中描述本發(fā)明，但是不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明局限于視頻信號(hào)的使用場(chǎng)合或局限于MPEG信號(hào)處理系統(tǒng)。
壓縮的視頻信號(hào)的MPEG標(biāo)準(zhǔn)的非常靈活之處在于可以壓縮和傳輸具有不同顯示模式的視頻信號(hào)。例如，可以壓縮幀頻各不相同的源信號(hào)，而兼容的接收機(jī)可望有能力以適宜的幀頻再現(xiàn)和顯示相應(yīng)的信號(hào)。特別要提及，當(dāng)前正在由FCC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))進(jìn)行審查中的“大聯(lián)盟高清晰度電視系統(tǒng)”(the Grand Alliance High Definition Television system)接納了具有29.97002997...Hz或30.000000Hz幀頻的MPEG壓縮視頻信號(hào)。該壓縮的信號(hào)含有指示出接收信號(hào)幀頻的數(shù)據(jù)字段，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)字段，服從大聯(lián)盟系統(tǒng)的接收機(jī)自適應(yīng)地重新配置以便以所指示的幀頻來(lái)顯示該收到的信號(hào)。
系統(tǒng)級(jí)別的MPEG壓縮信號(hào)含有時(shí)間標(biāo)記形式的同步信號(hào)。這些時(shí)間標(biāo)記以27MHz的視頻信號(hào)壓縮系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)。這些時(shí)間標(biāo)記中的一個(gè)稱作顯現(xiàn)時(shí)間標(biāo)記(Presentation Time Stamp)或PTS，它出現(xiàn)在壓縮信號(hào)的視頻級(jí)別中、與進(jìn)行壓縮的源信號(hào)的幀的出現(xiàn)相同步、并且對(duì)于將要由各個(gè)接收機(jī)顯示解壓縮幀的精確時(shí)間起決定性作用。第二個(gè)稱作系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(System Clock Reference)或SCR的時(shí)間標(biāo)記包含在壓縮信號(hào)的系統(tǒng)級(jí)別之中。在該系統(tǒng)級(jí)別內(nèi)，將壓縮的視頻信號(hào)分割成一些精確設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)包。上述那些SCR就包含在這些數(shù)據(jù)包中，這些SCR表示出有關(guān)數(shù)據(jù)包形成/發(fā)送的精確時(shí)間。各個(gè)接收機(jī)利用這些SCR來(lái)使接收機(jī)中的系統(tǒng)時(shí)鐘同步到壓縮裝置中的系統(tǒng)時(shí)鐘。
將接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘同步到壓縮裝置系統(tǒng)時(shí)鐘，使得各個(gè)接收機(jī)分類緩存所接收的信號(hào)所需的存貯器容量為最小。接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘作為一種標(biāo)準(zhǔn)被解壓縮裝置利用來(lái)對(duì)壓縮信號(hào)進(jìn)行解碼。因?yàn)榻邮諜C(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘與各PTS被作為基準(zhǔn)的壓縮裝置系統(tǒng)時(shí)鐘同步，所以解碼后信號(hào)的顯示也可以通過(guò)該接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)定時(shí)。然而，在廣播信號(hào)接收機(jī)中使用信號(hào)時(shí)鐘基準(zhǔn)則有一些缺點(diǎn)。例如，發(fā)送次數(shù)不多的數(shù)據(jù)常常可能被丟失或不可靠，必須對(duì)解壓縮信號(hào)作差錯(cuò)掩蓋處理。這些處理勢(shì)必打斷解碼數(shù)據(jù)的正常流動(dòng)，并且可能妨礙與有關(guān)的PTS相應(yīng)的幀的正常顯示。還有，可能產(chǎn)生各種顯示特點(diǎn)，例如停格(freeze frame)，這也打斷了各PTS與系統(tǒng)時(shí)鐘的適當(dāng)聯(lián)系。
本發(fā)明包括可編程的同步系統(tǒng)，用于可選擇地提供不同頻率的同步信號(hào)。在一特定的實(shí)施例中，該可編程同步系統(tǒng)包含在視頻信號(hào)解壓縮系統(tǒng)內(nèi)，所述視頻信號(hào)解壓縮系統(tǒng)有產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的第一同步系統(tǒng)和提供視頻信號(hào)顯示同步信號(hào)的第二同步系統(tǒng)。在一具體的實(shí)施例中，有選擇地提供不同頻率同步信號(hào)的同步系統(tǒng)，包括振蕩器和可編程計(jì)數(shù)器?？删幊逃?jì)數(shù)器調(diào)節(jié)成用第一和第二除數(shù)交替地對(duì)振蕩器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)以產(chǎn)生同步信號(hào)。要求的同步頻率事實(shí)上是用交替的除數(shù)計(jì)數(shù)而得到的計(jì)數(shù)器輸出的平均值。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的兼容MPEG的視頻信號(hào)接收機(jī)的方框圖。
圖2是圖1接收機(jī)的接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器的方框圖。
圖3是實(shí)施本發(fā)明的用于提供視頻信號(hào)顯示同步信號(hào)的可編程同步信號(hào)產(chǎn)生器的方框圖。
圖4、7和8是實(shí)施本發(fā)明的用于提供視頻信號(hào)顯示同步信號(hào)的其他形式的可編程同步信號(hào)產(chǎn)生器的方框圖。
圖5和6是可在圖4裝置中實(shí)現(xiàn)的另外兩種可編程分頻器的方框圖。
圖9是表示用于在圖8裝置中產(chǎn)生垂直同步信號(hào)的可編程計(jì)數(shù)器編程的流程圖。
參照?qǐng)D1，發(fā)送的壓縮視頻信號(hào)，例如MPEG兼容的信號(hào)，在天線10被檢測(cè)到并且被施加到調(diào)諧器-解調(diào)制器11。調(diào)諧器-解調(diào)制器11可包含均衡電路和模數(shù)變換器。在系統(tǒng)控制器16的控制下，調(diào)諧器-解調(diào)制器調(diào)諧到需要的頻道，檢測(cè)和解調(diào)制所需頻率的載波并且將基帶數(shù)字信號(hào)提供到前向糾錯(cuò)(FEC)電路12。電路12可包括用于糾正在接收信號(hào)中由發(fā)送引起的差錯(cuò)的里德-索洛蒙(Reed-Solomon)糾錯(cuò)和網(wǎng)格(trellis)解碼電路。糾錯(cuò)后的信號(hào)加到反向傳輸處理器13。
反向傳輸處理器執(zhí)行多種功能，包括從時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)包流中分離出需要的壓縮信號(hào)數(shù)據(jù)包、從選出的數(shù)據(jù)包中提取數(shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)(payload)、對(duì)加密的信號(hào)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、分類緩存選出的信號(hào)以及產(chǎn)生接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘。一個(gè)示范性的反向傳輸處理器電路可以在美國(guó)專利第5,459,789號(hào)中找到。分離后的壓縮音頻信號(hào)加到音頻信號(hào)解壓縮器15，分離后的壓縮視頻信號(hào)加到視頻信號(hào)解壓縮器14，分離后的數(shù)據(jù)信號(hào)例如節(jié)目指南加到可包含微處理器的系統(tǒng)控制器16。
視頻信號(hào)解壓縮器含有與解壓縮存貯器17配合的電路以對(duì)接收的視頻信號(hào)進(jìn)行解壓縮。解壓縮的視頻信號(hào)裝入存貯器17的一部分，可用于以適當(dāng)?shù)膸l的顯示。在本例中解壓縮器14還包括根據(jù)本發(fā)明的顯示器時(shí)鐘產(chǎn)生器。顯示器時(shí)鐘產(chǎn)生器提供象素頻率、水平行頻和場(chǎng)/幀頻信號(hào)。象素頻率信號(hào)用于至少?gòu)娘@示存貯器讀出解壓縮的信號(hào)，也可用于解壓縮處理自身。行頻和場(chǎng)/幀頻信號(hào)加到偏轉(zhuǎn)電路20以產(chǎn)生施加到顯示裝置(未示出)的信號(hào)。
來(lái)自存貯器17的解壓縮視頻信號(hào)加到信號(hào)變換器18，該信號(hào)變換器含有對(duì)信號(hào)重新格式化以便顯示的電路。例如，信號(hào)變換器可以包括將4∶2∶0格式的視頻信號(hào)變換成4∶2∶2格式的裝置和將非隔行顯示的信號(hào)變換成隔行顯示信號(hào)的裝置等等。
從單元18提供的變換后信號(hào)的格式是Y、R-Y和B-Y。這些信號(hào)加到色矩陣19去產(chǎn)生數(shù)字的R、G和B信號(hào)，這些信號(hào)還可包括對(duì)比度、亮度和顏色校正控制。數(shù)字R、G和B信號(hào)加到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路21，以將R、G和B信號(hào)各自變換成適用于顯示器驅(qū)動(dòng)器電路(未示出)的模擬形式。
圖2表示舉例的接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器25。在本實(shí)施例中，從前向糾錯(cuò)電路12來(lái)的數(shù)據(jù)耦合到反向傳輸處理器32和SCR數(shù)據(jù)包檢測(cè)器31。反向傳輸處理器32從各個(gè)傳輸數(shù)據(jù)包有效數(shù)據(jù)中分離出傳輸數(shù)據(jù)包頭標(biāo)數(shù)據(jù)。反向傳輸處理器32響應(yīng)該傳輸頭標(biāo)數(shù)據(jù)將視頻信號(hào)有效數(shù)據(jù)(這里稱為服務(wù)數(shù)據(jù)1)加到例如視頻解壓縮裝置14，并將輔助數(shù)據(jù)(這里稱為服務(wù)數(shù)據(jù)2)加到適當(dāng)?shù)闹T如系統(tǒng)控制器16之類的輔助數(shù)據(jù)處理單元。典型地包含在輔助數(shù)據(jù)中的各個(gè)SCR經(jīng)路經(jīng)選擇存貯到存貯器單元34。
SCR數(shù)據(jù)包檢測(cè)器31可以是安排來(lái)識(shí)別傳輸數(shù)據(jù)包頭標(biāo)中適當(dāng)標(biāo)幟的匹配濾波器，該SCR數(shù)據(jù)包檢測(cè)器在出現(xiàn)含有一SCR的傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)產(chǎn)生一控制脈沖。該控制脈沖加到鎖存器35，鎖存器35響應(yīng)控制脈沖而存貯由本地計(jì)數(shù)器36當(dāng)前表示出來(lái)的計(jì)數(shù)值。本地計(jì)數(shù)器36設(shè)置成對(duì)由例如電壓控制振蕩器(VCO)37提供的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器36安排成與對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器對(duì)同一數(shù)目的模(modulo)計(jì)數(shù)，該對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器位于信號(hào)編碼器裝置(未示出)中，該信號(hào)編碼器裝置產(chǎn)生包含在傳輸數(shù)據(jù)包內(nèi)的SCR。
電壓控制振蕩器37產(chǎn)生典型值為27MHz的接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。由時(shí)鐘控制器39提供的經(jīng)低通濾波的誤差信號(hào)控制該電壓控制振蕩器37。該誤差信號(hào)可以按以下方法產(chǎn)生。將時(shí)刻n來(lái)到的SCR稱作SCRn，將同時(shí)存貯在鎖存器35中的計(jì)數(shù)值稱作Ln。時(shí)鐘控制器讀出相繼的SCR和L值，形成與下列差值成比例關(guān)系的誤差信號(hào)E|SCRn－SCRn-1|－|Ln－Ln-1|誤差信號(hào)E被利用來(lái)調(diào)節(jié)電壓控制振蕩器37使其表現(xiàn)的頻率趨向于消除該誤差信號(hào)E。由時(shí)鐘控制器39產(chǎn)生的誤差信號(hào)的形式可以是脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)，低通濾波器38可以用模擬元件實(shí)現(xiàn)。
在另一種配置的裝置中，計(jì)數(shù)器36可以在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行初始化，以表示與第一次檢測(cè)的SCR相等的計(jì)數(shù)值。此后可以產(chǎn)生與差值(SCRn－Ln)成比例的誤差信號(hào)。然而這種裝置要求有復(fù)雜得多的計(jì)數(shù)器電路和將第一次接收的SCR加到計(jì)數(shù)器的路由電路。
以上兩種裝置中，電壓控制振蕩器的自由振蕩頻率必須相當(dāng)接近編碼器/壓縮器中系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。
在圖2中，有第二時(shí)鐘產(chǎn)生器26。該時(shí)鐘產(chǎn)生器26與圖4裝置中所示的VCXO相結(jié)合以產(chǎn)生象素顯示時(shí)鐘。時(shí)鐘產(chǎn)生器26的工作與時(shí)鐘產(chǎn)生器25的工作相似，因此不予細(xì)述。
參照?qǐng)D3，該圖表示包括在視頻解壓縮器14中的顯示時(shí)鐘產(chǎn)生器的第一個(gè)實(shí)例。雖然顯示時(shí)鐘產(chǎn)生器和系統(tǒng)時(shí)鐘是分開的，但是最好是將顯示時(shí)鐘同步到系統(tǒng)時(shí)鐘上。在圖3中，同步是通過(guò)將顯示時(shí)鐘與27MHz的接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘鎖相來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在圖3中，通過(guò)將顯示時(shí)鐘產(chǎn)生器鎖相到其上的系統(tǒng)時(shí)鐘除以不同的因子來(lái)產(chǎn)生不同的同步(幀)頻率。用可編程分頻器301來(lái)實(shí)現(xiàn)這一除法，可編程分頻器301在解壓縮器控制器的控制下將系統(tǒng)時(shí)鐘除以數(shù)值N。數(shù)值N根據(jù)需要的幀頻來(lái)選擇。例如，如果需要的顯示幀頻為30.000000Hz，則選擇的數(shù)值N為1000。另外，如果需要的顯示幀頻為29.97002997…Hz，則選擇的數(shù)值為1001。
倍除后的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)加到包含在鎖相環(huán)中的相位比較器302的第一輸入端，該鎖相環(huán)由環(huán)路濾波器303、壓控振蕩器(VCO)304和M倍除電路305組成。該鎖相環(huán)屬于常規(guī)設(shè)計(jì)，信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解它的操作。VCO 304的輸出頻率和M倍除電路305中因子M的數(shù)值要由所希望的象素時(shí)鐘頻率來(lái)決定。例如，如果象素時(shí)鐘頻率選擇在74.25MHz，則值M必須是2750。
為了產(chǎn)生合適的幀同步信號(hào)，象素時(shí)鐘頻率加到電路306中另外的分頻器。假定每行有2200個(gè)象素，則74.25MHz時(shí)鐘用2200來(lái)除以便產(chǎn)生33.750KHz的行頻信號(hào)。最后，假定每幀有1125行，則行頻信號(hào)加到在電路306中的第二個(gè)分頻電路，將行頻信號(hào)除1125以產(chǎn)生幀頻信號(hào)。
圖3的電路產(chǎn)生出可接受的象素時(shí)鐘和可選擇的幀頻信號(hào)。然而，相位檢測(cè)器302-環(huán)路濾波器303的組合卻用比象素時(shí)鐘頻率相對(duì)低的頻率的誤差信號(hào)，這是所不希望的?？朔@一缺點(diǎn)的更好的實(shí)施例示于圖4中。
圖4的系統(tǒng)產(chǎn)生不受顯著的VCO誤差信號(hào)支配的象素時(shí)鐘信號(hào)。在圖4中，象素時(shí)鐘由壓控晶體振蕩器VCXO 401產(chǎn)生。VCXO的輸出頻率(在圖中未出為81MHz)可以是81MHz、74.25MHz、27MHz等等，這取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合。由于振蕩器的基礎(chǔ)是晶體，所以象素時(shí)鐘頻率十分穩(wěn)定，頻率偏差相當(dāng)?shù)匦?。例如，“大?lián)盟”接收機(jī)對(duì)系統(tǒng)的要求是象素時(shí)鐘頻率的變化不超過(guò)千分之一，不管幀頻是29.97002997...Hz還是30.00Hz。這樣的穩(wěn)定度用例如VCXO 401的VCXO就可輕易達(dá)到。
在圖4裝置中，顯示時(shí)鐘是間接鎖相到系統(tǒng)時(shí)鐘。即，VCXO 401的輸出通過(guò)SCR鎖相到編碼器或壓縮器的系統(tǒng)時(shí)鐘，其方式與接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘裝置鎖相到壓縮器系統(tǒng)時(shí)鐘相類似。在包括3倍除電路403和(圖2的)SCR處理器26的環(huán)路中實(shí)現(xiàn)所述的鎖相。
VCXO 401的象素頻率時(shí)鐘輸出耦合到倍除電路404。假定每行的有效象素是1920個(gè)或每行的總象素是2400個(gè)，則安排倍除器404使得將象素頻率時(shí)鐘除以1200以提供二倍行頻的信號(hào)。此信號(hào)加到2倍除電路406以產(chǎn)生水平同步信號(hào)。
二倍行頻信號(hào)也耦合到可編程除法器405。假定每幀有1125行，為了產(chǎn)生60Hz的垂直頻率即場(chǎng)頻信號(hào)，可編程除法器405調(diào)整到將二倍行頻信號(hào)除以例如1125。除法器405的輸出耦合到2倍除電路407以產(chǎn)生幀頻同步信號(hào)。
不可能將二倍行頻信號(hào)(或行頻信號(hào))除以整數(shù)來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于59.94005994...Hz垂直頻率信號(hào)的29.97002997...Hz幀頻信號(hào)。為了產(chǎn)生59.94005994...Hz垂直頻率信號(hào)，加到可編程除法器405的除法因子周期性地在每幀1125行和1127行之間變換。假若除數(shù)1125用“0”表示，除數(shù)1127用“ 1”表示，并且加到可編程除法器405的除數(shù)按照0000000111111111的模式以16幀序列反復(fù)出現(xiàn)，則平均場(chǎng)頻(垂直頻率)將剛好是59.95005994...Hz?？梢园凑漳Ｊ?010101101010101來(lái)安排反復(fù)的16幀序列，即，1010101101010101.1010101101010101.1010101101010101(其中加入“.”僅僅是為了指示序列之間的分界)以產(chǎn)生有效的瞬時(shí)59.94005994...Hz垂直頻率。當(dāng)該交替的除數(shù)模式加到計(jì)數(shù)器405時(shí)，二倍除電路407就提供29.97002997...Hz的幀頻同步信號(hào)。
如要產(chǎn)生隔行掃描信號(hào)，就需要上述產(chǎn)生的垂直或場(chǎng)頻信號(hào)。注意，在以上說(shuō)明中，加到除法器405的除數(shù)是以幀頻而不是以場(chǎng)頻選接(toggle)的。以幀頻選接除數(shù)保證了除以1127時(shí)在幀中出現(xiàn)的額外行被分配到奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)這兩種場(chǎng)中。
如果安排相應(yīng)的解壓縮器僅輸出逐行掃描信號(hào)，則可以將除法器404調(diào)節(jié)到以2400分頻而不是以1200分頻。這時(shí)，兩個(gè)二倍除電路406和407都不必要了?？删幊坛ㄆ?05將直接提供幀頻信號(hào)。
圖5表示可以選接不同除數(shù)的示范性可編程分頻器電路。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器501以二倍行頻信號(hào)為時(shí)鐘，并用幀頻信號(hào)復(fù)位。(為簡(jiǎn)單起見，假定圖5的所有電路均由邊沿觸發(fā)。)由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器提供的并行輸出信號(hào)加到多個(gè)解碼器502-504。當(dāng)計(jì)數(shù)器501到達(dá)相應(yīng)的與有關(guān)解碼器有關(guān)的除數(shù)的計(jì)數(shù)值時(shí)，有關(guān)的解碼器就提供一輸出脈沖。例如，解碼器1可以響應(yīng)于除1125，此時(shí)，在計(jì)數(shù)器501輸出表示出現(xiàn)了1125個(gè)2H時(shí)鐘信號(hào)脈沖的計(jì)數(shù)值1125的情況下，解碼器1將輸出一脈沖。有關(guān)的解碼器502-504的輸出加到多路轉(zhuǎn)換器(MUX)505的有關(guān)輸入端。多路轉(zhuǎn)換器505的輸出就是垂直頻率信號(hào)。
使多路轉(zhuǎn)換器505調(diào)整得能按照除數(shù)選接模式一次將不同解碼器中的一個(gè)連接到它的輸出。選接模式由解壓縮控制器(或系統(tǒng)控制器)通過(guò)另外的多路轉(zhuǎn)換器507來(lái)選擇。
多個(gè)選接模式被裝入多個(gè)移位寄存器508-510中，其中的每個(gè)寄存器含有專用模式。有關(guān)移位寄存器中的選接模式是一用于控制多路轉(zhuǎn)換器505的控制信號(hào)的序列。這些控制信號(hào)由輸出的幀頻信號(hào)從所選的移位寄存器中移出并加到多路轉(zhuǎn)換器507的有關(guān)輸入端。這些模式通過(guò)反饋連接在各自的寄存器中重復(fù)循環(huán)以產(chǎn)生重復(fù)的選接模式。多路轉(zhuǎn)換器507根據(jù)需要的幀頻(選接模式)選擇一個(gè)移位寄存器。選接模式可以向多路轉(zhuǎn)換器505提供控制信號(hào)以持續(xù)地將一個(gè)解碼器連接到該多路轉(zhuǎn)換器的輸出上，或者順序地(以幀頻的速度)將二個(gè)或更多個(gè)解碼器的輸出端選接到多路轉(zhuǎn)換器505的輸出。對(duì)于用圖4描述的系統(tǒng)，圖5的裝置可以將多個(gè)解碼器減少到二個(gè)，其中一個(gè)表示除數(shù)1125，另一個(gè)表示除數(shù)1127。此外，只需一單個(gè)選接模式寄存器。
如果要求有大量的除數(shù)和大量的選接模式，圖5所示形式的可編程計(jì)數(shù)器就變得不實(shí)用了。圖6表示具有較多方面適應(yīng)性的另一種形式的可編程計(jì)數(shù)器。在圖6中，可編程分頻計(jì)數(shù)器606通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器604用對(duì)應(yīng)于各有關(guān)的除數(shù)的各種數(shù)值來(lái)編程。多路轉(zhuǎn)換器604由裝載在選接寄存器605中的選接模式以幀頻的速度選接。各有關(guān)的編程數(shù)值包含在有關(guān)鎖存器601-603中，這些有關(guān)的鎖存器有連接到多路轉(zhuǎn)換器604的有關(guān)輸出接頭。由系統(tǒng)控制器和解壓縮控制器中的任一個(gè)控制器來(lái)將要求的編程數(shù)值和選接模式分別裝入鎖存器601-603和寄存器605中。解壓縮控制器響應(yīng)壓縮視頻信號(hào)而檢測(cè)當(dāng)前視頻信號(hào)的幀頻。系統(tǒng)響應(yīng)檢測(cè)的幀頻而選取存貯在系統(tǒng)存貯器(未示出)中合適的選接模式和除數(shù)，然后將它們加到合適的鎖存器601-603和寄存器605。接著，寄存器被激勵(lì)以操作多路轉(zhuǎn)換器604使計(jì)數(shù)器606調(diào)節(jié)到按照要求的交替除數(shù)順序來(lái)計(jì)數(shù)的狀態(tài)。
圖7表示的可編程同步信號(hào)產(chǎn)生器是圖3和圖4電路的混合電路。該電路包括VCXO，該VCXO直接地而不是如圖4電路那樣間接地同步到27MHz接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘上。圖7實(shí)施例其余部分的操作與圖4電路中相同標(biāo)號(hào)的單元的操作相同。
交替計(jì)數(shù)值或交替除數(shù)的概念可以擴(kuò)展，以提供其他不能用整數(shù)除法產(chǎn)生的幀頻。然而為了產(chǎn)生隔行掃描幀同步信號(hào)的視頻信號(hào)，由于每個(gè)隔行掃描的幀的行數(shù)為奇數(shù)，所以除數(shù)最好都是奇數(shù)?？梢允褂贸龜?shù)1121和1131之間的選接而不使用1125和1127之間的選接。通過(guò)除數(shù)之間適當(dāng)?shù)倪x接可以支持在30.107Hz和29.84Hz之間的任一幀頻。
在整個(gè)幀的序列上在大量除數(shù)之間進(jìn)行選接，使大量幀頻的產(chǎn)生成為可能。可以應(yīng)用不同序列的交替除數(shù)來(lái)產(chǎn)生不同的幀頻。此外，可對(duì)諸如微處理器之類的控制器編程，以自適應(yīng)地施加不以重復(fù)序列出現(xiàn)的不同除數(shù)。例如，設(shè)想有需要產(chǎn)生跟蹤非標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源信號(hào)的幀同步信號(hào)，而該來(lái)源信號(hào)提供一幀同步信號(hào)。這樣的系統(tǒng)在圖8中示出。
在圖8中，象素時(shí)鐘由振蕩器800產(chǎn)生，該振蕩器可以是自由振蕩器的晶體振蕩器或是在其他實(shí)施例表示的鎖相或鎖頻環(huán)中的受控振蕩器。象素時(shí)鐘信號(hào)加到第一可編程計(jì)數(shù)器804。在這種情況下，計(jì)數(shù)器804是可編程的，使得系統(tǒng)(如圖1那樣的系統(tǒng))能容納許多種每行不同象素?cái)?shù)的格式。可以是微處理器系統(tǒng)控制器的處理器816使計(jì)數(shù)器804處于這樣的狀態(tài)，即，將象素時(shí)鐘信號(hào)除以適當(dāng)?shù)囊蜃右蕴峁┧蟮乃筋l率或二倍水平頻率(2H)信號(hào)。就是說(shuō)，一旦系統(tǒng)進(jìn)行了初始化，處理器816就給鎖存器802加上對(duì)應(yīng)于該除數(shù)的數(shù)值，于是該數(shù)值接著響應(yīng)也是由處理器816提供的止動(dòng)脈沖(jam pulse)JP，而被裝入計(jì)數(shù)器804。當(dāng)象素時(shí)鐘脈沖數(shù)等于2H信號(hào)的全部水平行象素周期數(shù)的一半(或等于1H信號(hào)的全部水平行總象素周期數(shù)，如果是這樣編程的話)時(shí)，計(jì)數(shù)器804就提供輸出脈沖。計(jì)數(shù)器804被每個(gè)由此輸出的各脈沖復(fù)位，于是有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)模W計(jì)數(shù)，其中W由設(shè)置在鎖存器802中的數(shù)值來(lái)建立。
2H信號(hào)在除法器806中2倍除以提供水平頻率信號(hào)。該2H信號(hào)也作為時(shí)鐘加到第二可編程計(jì)數(shù)器810。計(jì)數(shù)器810由設(shè)置在鎖存器808中的數(shù)值調(diào)節(jié)，以對(duì)2H信號(hào)分頻而提供垂直頻率信號(hào)。該垂直頻率信號(hào)在電路812中2倍除以產(chǎn)生幀同步信號(hào)。該幀同步信號(hào)加到計(jì)數(shù)器810的輸入控制端Jp以在每個(gè)幀周期將對(duì)應(yīng)于所要求的除數(shù)的值加到計(jì)數(shù)器810的止動(dòng)輸入端(JAM INPUT)。對(duì)應(yīng)于所要求的除數(shù)的值可以是常數(shù)或可以是變數(shù)。
幀同步信號(hào)加到比較器814的一個(gè)輸入端，該比較器在本例中表示為相位檢測(cè)器?；鶞?zhǔn)幀頻信號(hào)REF SYNC加到比較器的第二輸入端。比較器的輸出加到處理器816。該處理器響應(yīng)由比較器提供的數(shù)值而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于必需的一個(gè)或多個(gè)除數(shù)的數(shù)值，并將其加到鎖存器808。注意，新除數(shù)只在完成整個(gè)幀計(jì)數(shù)之后才加到計(jì)數(shù)器810。即，計(jì)數(shù)器810在幀周期期間不被中斷來(lái)更新新計(jì)算出來(lái)的除數(shù)值。應(yīng)當(dāng)理解，由于不允許在各幀周期期間更新與除數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，所以除了最慢的處理器幾乎各種處理器都有足夠的時(shí)間在各個(gè)幀周期期間產(chǎn)生必要的除數(shù)值序列并將其加到鎖存器808。
圖9的流程圖來(lái)表示產(chǎn)生除數(shù)值(或與除數(shù)值對(duì)應(yīng)的數(shù)值)序列的一示范性算法。在每個(gè)幀周期，該算法將對(duì)應(yīng)于六個(gè)不同除數(shù)的六個(gè)不同數(shù)值N1-N6之一加到鎖存器808。幀頻數(shù)離所要求的幀頻數(shù)越大/越小，所施加的值也越大/越小，以實(shí)現(xiàn)較快的作用時(shí)間。假定象素時(shí)鐘為81MHz，每幀約為1125行，則示范性數(shù)值(N1-N6)可以是N1＝1121；N2＝1123；N3＝1125；N4＝1127；N5＝1129；N6＝1131。該算法假定系統(tǒng)與圖8相類似，在圖8中，相位差值Ф從相位檢測(cè)器814加到控制器816。在本算法的過(guò)程中，對(duì)當(dāng)前的相位差值Ф取樣{900}，并測(cè)試{901}。如果Ф小于第一閥值TH1(表示輕微偏離REF SYNC)，則測(cè)試其極性{902}。如果極性為正，則從處理器存貯器取出對(duì)應(yīng)于除數(shù)N3的數(shù)值{904}并將其加到鎖存器808，否則將對(duì)應(yīng)于除數(shù)N4的數(shù)值加到鎖存器808{903}。然后系統(tǒng)返回步驟{900}以等待下一個(gè)相位差信號(hào)。
如果在步驟{901}Ф大于第一閥值TH1，則進(jìn)一步對(duì)照第二個(gè)更大的閥值TH2對(duì)Ф進(jìn)行測(cè)試{905}。如果Ф小于第二閥值TH2(表示偏離REFSYNC稍遠(yuǎn))，則測(cè)試其極性{906}。如果極性為正，則從處理器存貯器取出對(duì)應(yīng)于除數(shù)N2的數(shù)值{908}并將其加到鎖存器808，否則將對(duì)應(yīng)于除數(shù)N5的數(shù)值加到鎖存器808{907}。然后系統(tǒng)返回步驟{900}以等待下一個(gè)相位差信號(hào)。
如果在步驟{905}Ф大于第二閥值TH2(表示偏離REF SYNC更遠(yuǎn))，則測(cè)試其極性{909}。如果極性為正，則從處理器存貯器取出對(duì)應(yīng)于除數(shù)N1的數(shù)值{911}并將其加到鎖存器808，否則將對(duì)應(yīng)于除數(shù)N6的數(shù)值加到鎖存器808{910}。然后系統(tǒng)返回步驟{900}以等待下一個(gè)相位差信號(hào)。
可以輕易地推導(dǎo)出該算法的各種變型。例如，相位差信號(hào)在對(duì)照各種閥值測(cè)試之前先進(jìn)行濾波或積分。此外還可以對(duì)加到鎖存器的數(shù)值序列設(shè)置一些約束。例如，較大值N1(N6)的施加可以限制為不會(huì)二次出現(xiàn)在連續(xù)的幀中。作為另一種情況，一旦系統(tǒng)已基本上同步，則可以強(qiáng)制使數(shù)值N1-N3中的一個(gè)數(shù)值與數(shù)值N4-N5中的一個(gè)數(shù)值交替，等等。另一種變型可以包括偶數(shù)和奇數(shù)除數(shù)的使用。
圖8的實(shí)施例是在視頻信號(hào)處理系統(tǒng)的環(huán)境下描述的，然而電路技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，該實(shí)施例可以在需要產(chǎn)生相位或頻率跟蹤同步信號(hào)的種種系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.同步信號(hào)產(chǎn)生電路，用于有選擇地提供具有不同頻率的同步信號(hào)，其特征在于所述同步信號(hào)產(chǎn)生電路包括時(shí)鐘信號(hào)源電路(26，401)；連接到所述源電路的分頻器(404，405)，用于對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)分頻以產(chǎn)生所述的同步信號(hào)；以及電路(405)，用于調(diào)節(jié)所述分頻器使之對(duì)時(shí)鐘信號(hào)用交替的除數(shù)序列進(jìn)行分頻。
2.如權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于用于調(diào)節(jié)的所述電路包括以下電路調(diào)節(jié)所述分頻器的電路，使所述分頻器用不變除數(shù)對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)分頻以產(chǎn)生具有第一頻率的同步信號(hào)，以及使所述分頻器用交替的除數(shù)序列對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)分頻以產(chǎn)生具有不同于所述第一頻率的第二頻率的同步信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述的交替除數(shù)序列包括所述的不變除數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述的源電路包括受控振蕩器，具有控制輸入端和可得到初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)的輸出端；以及連接到所述輸出端的分頻器電路，用于將所述初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)用不變的因子分頻以提供所述時(shí)鐘信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述的源電路還包括系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器，用于提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；相位檢測(cè)器，具有分別連接到所述受控振蕩器輸出端和所述系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器的第一輸入端和第二輸入端，以及具有連接到所述受控振蕩器的所述控制輸入端的輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器包括另一受控振蕩器，用于提供所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；模計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的脈沖計(jì)數(shù)；存貯器裝置，用于存貯由所述模計(jì)數(shù)器在預(yù)定階段提供的計(jì)數(shù)值以產(chǎn)生本地時(shí)鐘基準(zhǔn)；發(fā)送的數(shù)據(jù)包源，所述發(fā)送數(shù)據(jù)包含有系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)；系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)提取電路，用于從所述數(shù)據(jù)包提取所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)；控制電路，用于響應(yīng)所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)和所述本地時(shí)鐘基準(zhǔn)而提供控制信號(hào)到所述另一個(gè)受控振蕩器的控制輸入端以調(diào)節(jié)其頻率。
7.如權(quán)利要求4所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述源電路還包括發(fā)送的數(shù)據(jù)包源，所述發(fā)送數(shù)據(jù)包含有系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)；系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)提取電路，用于從所述數(shù)據(jù)包提取所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)；模計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)脈沖或其約數(shù)計(jì)數(shù)；存貯器裝置，用于存貯由所述模計(jì)數(shù)器在預(yù)定階段提供的計(jì)數(shù)值以產(chǎn)生本地時(shí)鐘基準(zhǔn)；控制電路，用于響應(yīng)所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)和本地時(shí)鐘基準(zhǔn)而產(chǎn)生加到所述受控振蕩器的所述控制輸入端的控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于用于從所述數(shù)據(jù)包提取所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)的所述電路包括用于處理壓縮視頻信號(hào)的傳送數(shù)據(jù)包的反向傳送處理器，其中所述反向傳送處理器包括用于產(chǎn)生不同于所述初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的電路。
9.如權(quán)利要求8所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于用于調(diào)節(jié)所述分頻器的所述電路包括響應(yīng)MPEG兼容信號(hào)的MPEG兼容解壓縮器，其中所述的MPEG兼容信號(hào)用于確定所述分頻器所應(yīng)調(diào)定的除數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述MPEG兼容的解壓縮器連接到所述反向傳輸處理器，所述系統(tǒng)時(shí)鐘至少部分地激勵(lì)所述反向傳輸處理器，以及所述初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)至少部分地激勵(lì)所述MPEG兼容解壓縮器。
11.如權(quán)利要求4所述的同步信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述受控振蕩器提供81MHz的初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)，所述分頻器電路將初級(jí)時(shí)鐘信號(hào)除以1200，以及所述用于調(diào)節(jié)所述分頻器對(duì)時(shí)鐘信號(hào)分頻的電路將分頻器調(diào)節(jié)為交替地用1000和1001分頻。
12.壓縮視頻信號(hào)處理裝置，其特征在于所述壓縮視頻信號(hào)處理裝置包括壓縮視頻信號(hào)源(11)；反向傳輸處理器(13)，包括用于提供與包含在解壓視頻信號(hào)中的時(shí)間標(biāo)記同步的系統(tǒng)時(shí)鐘的系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器，其中所述系統(tǒng)時(shí)鐘被連接到所述反向傳輸處理器以至少部分地激勵(lì)所述反向傳輸處理器；解壓縮裝置(14)，所述解壓縮裝置連接到反向傳輸處理器；并包括與所述系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器分開的和連接到所述解壓縮裝置以至少部分地激勵(lì)所述解壓縮裝置的象素時(shí)鐘產(chǎn)生器；以及同步信號(hào)電路(14，16，20)，所述同步信號(hào)電路連接到所述象素時(shí)鐘產(chǎn)生器，并響應(yīng)所述解壓縮裝置而有選擇地產(chǎn)生同步信號(hào)以在多個(gè)顯示頻率之間控制一個(gè)解壓縮視頻信號(hào)顯示頻率。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括將所述象素時(shí)鐘信號(hào)鎖相到所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的電路。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于用于將所述象素時(shí)鐘信號(hào)鎖相到所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的所述電路包括受控振蕩器，用于提供所述象素時(shí)鐘信號(hào)；發(fā)送數(shù)據(jù)包源，所述發(fā)送數(shù)據(jù)包含有系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)；系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)提取電路，用于從所述的數(shù)據(jù)包提取所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)；模計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述象素時(shí)鐘信號(hào)脈沖或其約數(shù)計(jì)數(shù)；存貯器裝置，用于存貯由所述模計(jì)數(shù)器在預(yù)定階段提供的計(jì)數(shù)值，以產(chǎn)生本地時(shí)鐘基準(zhǔn)；控制電路，用于響應(yīng)所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)和所述本地時(shí)鐘基準(zhǔn)而產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述受控振蕩器；另一受控振蕩器，用于提供所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；另一模計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)脈沖或其約數(shù)計(jì)數(shù)；存貯器裝置，用于存貯由所述另一模計(jì)數(shù)器在預(yù)定階段提供的計(jì)數(shù)值，以產(chǎn)生另一本地時(shí)鐘基準(zhǔn)；以及控制電路，用于響應(yīng)所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)和所述另一本地時(shí)鐘基準(zhǔn)而產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述另一受控振蕩器。
全文摘要
一種用于有選擇地提供不同頻率同步信號(hào)的例如用于包括在視頻信號(hào)解壓縮系統(tǒng)中的可編程同步系統(tǒng)，包含振蕩器(401)和可編程計(jì)數(shù)器(405)?？删幊逃?jì)數(shù)器調(diào)節(jié)到以預(yù)定序列的交替模數(shù)對(duì)振蕩器輸出的脈沖計(jì)數(shù)以產(chǎn)生同步信號(hào)。所要求的同步頻率實(shí)際上是由交替模數(shù)計(jì)數(shù)而得到的計(jì)數(shù)器輸出的平均值。
文檔編號(hào)H04N7/62GK1155211SQ9612160
公開日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1996年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月12日
發(fā)明者巴思·A·坎菲爾德, 哈羅德·布拉特 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司