[发明专利]视频信号的数字同步化

说明书

本发明涉及视频信号的数字同步化，更具体地说，涉及一种时基误差校正方案，旨在使视频输入和输出的时钟脉冲在多媒体系统中保持同步。

发信机与收信机之间数据的同步化是众所周知的广播问题。无论经过如何细致的调谐和校准，收信机的时钟脉冲总不能与发信机的时钟脉冲完全匹配。传输上的延迟和其它干扰使这个问题趋于恶化。这个时钟脉冲的同步化问题在多媒体为基础的数据流中尤为敏感。

图1描绘了现有技术时基校正问题的一个例子。卫星100给包括数字处理器(图中未示出)的机顶盒104提供箭头102所表示的模拟视频信号。卫星100是在与数字信号处理器无关的时钟频率下提供信号的。机顶盒104将信号接收下来并给电视机106提供视频输出信号。从机顶盒104来的视频输出频率与机上(on-board)振荡器产生的(即在机顶盒104中产生的)时钟脉冲同步化，或从所述时钟脉冲获得。

机上时钟脉冲绝不会提供时钟频率与卫星100的完全一样的视频输出信号。机上时钟频率不是太高就是太低，即，时钟脉冲不是太快就是太慢。此外，为校正任何由此产生的误差并使两信号重新同步化，在漫长的一段时间里若时钟脉冲太快就不得不使视频帧下降，若时钟脉冲太慢就不得不产生空的视频帧，并将其插入视频输出中。

象VCR(盒式磁带录像机)或激光(视)盘播放机之类的消费者电子设备产品中经常遇到有关的时基误差校正问题。现有技术校正VCR和视盘播放机中视频信号时基误差流行的方法是采用存储缓冲器。具有代表性的这种现有技术有欧洲专利申请0564272 A2和美国专利5，559，812。这种方法主要涉及俘获输入信号的数字采样窗口，并把各数据元插入窗口中或从窗口中除去。这种方法有一些重大的缺点，其中最主要的缺点是需用存储缓冲器，而且需要在规模上与出现的图像跳动的程度成正比，从而给硬件在成本上带来很大的负担。另外，数据的插入和删除也会降低视频信号的质量。最后，时钟脉冲信号本身得不到校正。

通常，这个时基误差校正问题，有几个要素必须考虑。第一个要素是采用处理多媒体信号的数字处理器在系统中进行频率锁定。第二个要素是在特定相位下进行频率锁定。相位差与以数字的方式存储的信号的质量相对应。这一点之所以重要是因为控制随机存取存储器(RAM)的成本是系统总成本的一个重要因素。第三个要素在必须处理非连续性相移的应用中出现。这第三个要素是当信号源为诸如盒式录像机(VCR)之类的机械设备时要考虑的。

解决上述时基误差校正问题的一种方法是加硬件，使视频输出时钟脉冲跟随视频输入时钟脉冲。这种方法历来是和模拟或数字硬件结合使用的。然而，这种方法需要进行固定的时延计算，这用数字信号处理器进行就更加困难了。另一种方法涉及将时基误差校正问题模拟成控制理论问题。视频输入和输出信号能模拟成偏微分方程系统，这时频率模拟成相微分。还有另一种方法是用模糊逻辑来模拟问题。用这种模拟逻辑法需要给许多不同的输入和输出相范围编制查阅表，查阅表为每个不同的输入和输出相范围提供离散的输出频率。但由于数值是从表得来的，因而调节不能连续进行。此外，可能还需要大量实验来进行参数化。

本发明的目的是提供一种能克服现有技术的上述缺点和不足之外用数字计算的方法使视频信号同步的时基校正方法。为达到这个目的，本发明提供如独立权利要求中所限定的一种方法和设备，从属权利要求则限定最佳实施例。

本发明包括一种时基校正(TBC)方法，供对视频信号进行数字同步化之用。本发明的时基校正以精确、准确和稳定的形式使各时钟脉冲在多媒体系统中保持同步。这种方法包括初始化程序(tbcInit)、测定程序(tbcGetPhase)和跟踪程序(tbcAdyust)，初始化程序初始化算法变量并确定初始相位，测定程序测定当前的相位，跟踪程序定期调节输出的时钟脉冲(VO_CLOCK)。除锁定时钟脉冲外，本发明还可以控制输入到输出等待时间，降低缓冲要求和提高图像质量。实际上，由于本发明只需要组合逻辑，对时钟脉冲进行所要求的调节，因而本发明完全不需要存储器，从而比现有技术大大节约了硬件上的开支。

结合附图参阅下面的详细说明就不难理解本发明的上述和其它各种特点和优点。附图中：

图1示出了现有技术的时基校正问题；

图2是NTSC制视频信号帧与PAL制视频信号帧的对照表；

图3是由VO部分的VO_CLOCK寄存器控制的视频输出(VO)时钟脉冲系统的一个例子；

图4为VO_STATUS寄存器、VO_LINE寄存器和VI_STATUS寄存器的一个例子；