非同步復合視頻信號和s視頻信號的數字解調方法及解調器的制作方法

專利名稱：非同步復合視頻信號和s視頻信號的數字解調方法及解調器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復合視頻信號(composite)和S視頻信號(S-Video)的數字 解調方法及解調器，更具體地，涉及一種在非同步系統中完成解調過程，不 需要任何同步機制的復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法及解調器。
背景技術：
復合視頻信號和S視頻信號是當今視頻信號種類中使用最為普遍的，同 時所涉及到的設備和成本都是最低的。雖然如今視頻系統已進入高清時代， 但由于要完成高清信號的播放和接收需要更多的成本的支持，所以復合視頻 信號和s視頻信號依然被廣泛的使用。
復合視頻信號是由三個基本元素組成(亮度、色度和同步信號)的單個
視頻信號。s視頻信號則是由兩個元素組成， 一是亮度和同步信號捆在一起
的信號，二是色度信號。所以s視頻信號已經是亮色分離的視頻信號了。
傳統的模擬視頻解調器中使用鎖相環(PLL)對視頻中的同步信號進行鎖 定而產生所需要的采樣時鐘。如此的系統是屬于同步系統，因為采樣時鐘與 源同步信號鎖定。鎖相環不斷根據源同步信號進行調整產生穩定的采樣時鐘 供整個系統使用，反之若鎖相環的鎖定機制無法收斂則導致整個系統崩潰。
如今的數字視頻解調器中則是使用了數字技術代替模擬方式對復合視 頻信號進行同步分離，然后把分離的同步信號送給鎖相環鎖定產生精確的采 樣時鐘。采樣后的數字復合信號再進行亮色分離和色解調得到最終的分離成 分(YUV)。在這系統中依然脫離不了對于鎖相環的依賴，實現的難度依然 很高，成本也無法降低。因此有必要設計一種純數字系統方式的視頻解調器 來解調復合視頻信號和S視頻信號。

發明內容
本發明的目的是提供一種非同步復合視頻信號和s視頻信號的數字解調
方法及解調器，以克服目前的解調方法依賴于鎖相環，從而導致解調難度大、 解調成本高的技術問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下..
一種非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，包括如下步驟: 設定一個固定的采樣時鐘采集數據并供整個解調過程使用；將復合視頻信號 或S視頻信號轉換成初始數字信號；對所述初始數字信號中的場同步、行同 步信號進行還原，對該初始數字信號中的場頻、行頻進行計算并鎖定，得到 最終行同步信號和最終場同步信號以及行同步相位；對該初始數字信號中的 色度進行解調；對所述行同步相位通過插值法進行二次采樣；相位調整；和 亮色分離及亮度、對比度、飽和度調整。 一
相應地， 一種非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，包括 模數轉換單元，接收復合視頻信號或S視頻信號并將該復合視頻信號或S視 頻信號轉換成初始數字信號；同步信號分離單元，接收所述初始數字信號， 對該初始數字信號中的場同步、行同步信號進行還原，對該初始數字信號中 的場頻、行頻進行計算，得到行同步相位、行同步信號和場同步信號；色分 量解調單元，接收所述初始數字信號，對該初始數字信號中的色度進行解調； 相位調整單元，接收同步信號分離單元提供的行相位數據并對此通過插值法 進行二次采樣；以及連于所述相位調整單元之后的亮色分離單元和連于所述 亮色分離單元之后的亮度、對比度、飽和度調整單元。
通過本發明可以解除視頻解調器中對于模擬鎖相環的依賴。鎖相環是 數字視頻解調器中唯一脫離不了模擬的重要核心。如此在數字視頻解調器的 集成電路實現不僅是降低集成電路的面積(成本)，復雜度(時間)，同時 一樣可以達到使用鎖相環所帶來的效果。


圖1為本發明的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調模塊圖； 圖2顯示了數字的系統中數據信號分離和時鐘同步對應； 圖3顯示了同步分離單元的模塊框圖； 圖4顯示了無限濾波器和有限濾波器的結果； 圖5為圖3中的行同步分離單元中粗略分離的模塊框圖； 圖6為圖3中的行同步分離單元中相位計算的模塊框圖； 圖7顯示了用線性回歸法精確地計算出過零點的位置； 圖8顯示了在真實系統中由于信號中噪聲影響，相位值依然是呈遞增現 在，但并不是完美線性；圖9為圖3中的行同步信號鎖定單元的模塊框圖； 圖10為圖3中的場同步分離單元的模塊框圖11顯示了最小值發生于垂直同步脈沖間隔，在同一場視頻信號里將 不會有其他位置出現最小值；
圖12為圖3中的場同步信號鎖定單元的模塊框圖； 圖13為圖3中的嵌位信號產生單元的模塊框圖r為傳統的數字解調器的調解模塊圖。
具體實施例方式
下面根據圖1至圖12，給出本發明的較佳實施例，并予以詳細描述，使 能更好地理解本發明的功能、特點。
圖1為一純數字數字視頻解調器的方塊圖，包含了同步信號分離模塊， 色分量解調模塊，二維梳狀濾波器一亮色分離模塊和亮度、對比度、飽和度 調整模塊。同步信號分離模塊是從復合視頻或S視頻-亮度信號中將行同步 信號和場同步信號還原。色分量解調是用判斷當前的視頻信號的制式，并使 用該制式對應的載波信號進行彩色解調得到色分量信號(UV)。 二維梳狀濾 波器—亮色分離模塊也根據視頻信號的制式使用對應的復合視頻信號內容進 行濾波還原亮度信號(Y)。亮度、對比度、飽和度調整模塊是對還原的分 量信號(YUV)進行處理以便在視覺上達到最佳效果。
傳統的數字解調器是依靠著鎖相環對分離出的行同步信號進行鎖定而
得出精確的采樣時鐘供給整個系統使用，如圖r所示。與此相反的，本發
明是先有一個固定的采樣時鐘供給采樣時鐘域里的各個模塊使用。固定的采 樣時鐘可以從外部器件提供，比如晶震。對于采樣時鐘的要求是時鐘的頻率 必須要高于標準的視頻采樣頻率，如此才能提升信號的信噪比，使同步分離 模塊的計算誤差大大的降低。
模擬一數字轉換器根據采樣時鐘采得的數據(復合視頻信號或s視頻的
亮度信號)送給同步信號分離模塊進行場同步、行同步信號的還原，場頻、
行頻的計算。如圖2所示，由于在數字的系統中，數據信號分離的和時鐘同 步對應，而不像在模擬系統中，信號是連續的。因此在數字中還原的行同步 信號的精度只能達到一個時鐘周期精度，這是遠遠不足的。為了解決這個問 題，還需要一個精確的相位計算單元。這里的相位是指精確到一個時鐘單位內的行同步起始發生的位置。雖然還原的行同步的精度只能到達一個時鐘周 期，但透過對采樣數據的重新插值的相對方式便解決了數字同步分離方式的 精度不如模擬同步分離的問題。
一個非同步復合視頻解調系統中需要兩個必備的單元，即同步分離單元 和采樣信號相位調整單元，如圖1所示。同步分離單元位于整個系統的最前 端，同時是獨立于其他單元而工作。采樣信號相位調整單元則處于亮色分離 單元之前，同時是依賴于同步分離單元所提供的訊息來完成。圖l中，色分 量解調單元發生于系統前端，與同步分離單元并行位置，故分離后的色分量
信號同樣也需要經過相位調整單元然后進入亮色分離單元。這是因為在亮色 分離單元中要求輸入的信號都必須對齊才能正常工作。另外，也有復合視頻 解調系統中色分量解調單元發生在亮色分離單元之后，則只需要對復合視頻 信號進行相位調整，對于發生在亮色分離單元之后的色分量解調單元己不需 要再經過色分量的相位調整單元，因為從亮色分離出的色分量信號是由對齊 過的復合視頻信號得到。
同步分離單元如圖3所示，含三個功能單元組成，即行同步信號還原單 元，場同步信號還原單元及嵌位信號產生單元。嵌位信號是供給模擬-數字轉 換器使用，作為模擬到數字轉換時模擬信號的參考電位，以此電位定義為數 字的幅值零，其他電位則參考于嵌位電位產生出對應的數字幅值。在同步分 離單元中，行同步信號還原單元是最先發生和最重要的，雖然場同步分離單 元也是并行進行，但場同步信號分離單元還依賴于行同步信號分離單元來完 成。同時嵌位信號產生單元也依靠行同步信號分離單元來完成。
在行同步信號分離單元中首先復合視頻信號由濾波1單元把復合視頻信 號中的噪聲消除。噪聲可能由于信號在傳輸過程中引入，或受周邊的其他信 號源的干擾，或視頻解調系統的地線信號不妥當處理引入。噪聲的幅度小則 影響行同步相位的計算，大則影響行同步頻率的穩定。復合視頻信號中行同
步信號的頻率范圍在14-16KHz，所以濾波1單元在設計時盡可能把帶寬設于 16KHz或更大的頻率。濾波1單元可選擇單位響應為無限脈沖的濾波器(IIR) 或單位響應為有限脈沖濾波器(FIR)，由圖4示出兩個濾波器的結果。單位 響應為有限脈沖濾波器的好處是其響應是線性的，對行同步信號要求精準相 位更加適合但所占用資源多。單位響應為無限脈沖的濾波器則相反，但對于 高噪聲的復合視頻信號，其效果要優于前者。因此這里提倡將兩種濾波器合并使用，根據信號的信噪比來決定濾波結果，如公式l所描述。
公式1中，CvbSfw為復合視頻信號經過單位響應為有限脈沖濾波器濾波 后的視頻信號，在圖4中為菱形標志的信號；CVbSi^為復合視頻信號經過單 位響應為無限脈沖濾波器濾波后的視頻信號，在圖4中為圓形標志的信號；
SNR是視頻信號中的噪聲情況，由行同步分離單元中的噪聲估計單元提
供，如圖9所示；CVbS。ut為兩種濾波器按噪聲情況做混合后的視頻信號。經
過濾波1單元后可把大部分的噪聲給消除。
在行同步分離單元中的首要工作是粗略地把行同步信號從濾波后的視頻 信號中分離出來。所謂粗略的分離是指得到行同步信號的每個周期偏差略 大，這個步驟主要是為了先定位出行同步頭的位置，供給接下來的單元參 考。利用從濾波l后的視頻信號中尋找最小值，最小值出現于行同步位置的
末端。圖4所示的兩種濾波器后的視頻信號的最小值出現的位置接近都是在
行同步信號的上升邊緣區域，所以兩個濾波1單元后的視頻信號的最小值也 是在此位置。復合視頻信號的最小值再加上一偏差值做為行同步分離的比較 門限，當復合視頻信號值小于比較門限時認為是處于行同步區，反之則認為
是處于行同步區之外，如公式2所描述。在公式2中，cvbs為經過濾波l后 的視頻信號；minimum為濾波1視頻信號在行同步區的最小值；offset為最 小值調整的偏差；hsync為粗略的行同步信號。
由于噪聲或者視頻信號的內容，得到的最小值會有上下起伏。因此公式
2中比較得到的行同步信號起始位置有所偏差，同時即可能得到假的同步信 號(稱為毛刺)，利用窗口單元來過濾這些毛刺。窗口寬度大約略小于半個 行同步周期長度，在一窗口內間若出現超過一次的行同步則放棄其后出現的 行同步。經過窗口單元后的為粗略的行同步信號，流程如圖5所示。粗略的 行同步信號必須滿足視頻信號行同步的頻率范圍，否則將視違反頻率范圍的 行同步為無效。
公式3描述了窗口單元的判斷條件，hsynCstatus為粗略行同步狀態，有真(true)偽(false)兩種狀態；hSyncstatus第一個成立的條件是粗略行同步信號的 周期在標準半行同步周期(half hs period)的偏差(offsetl)區域內，這中情形發 生在場同步信號位置，這里將出現半行同步周期的信號，如圖10所示； hsyncstatus第二個成立的條件是粗略行同步信號的周期在標準行同步周期(hs period)的偏差(offset2)區域內；對其他的粗略行同步周期則都視為偽行同步 信號而排除之。
<formula>formula see original document page 13</formula>-(3)
有了粗略的行同步信號后，下一步是進行相位計算。如圖6描述，行同 步的相位在數字的視頻解調系統就是行同步信號精確到一個時鐘周期內的位 置(圖2)。根據粗略的行同步信號，對行同步信號的下降緣進行二階導。 一個下降邊緣的二階導的結果是下降緣的開始，其二階導值從零值遞減，到 達最小值后開始遞增，從負值往正值增加，并到達最大值，再逐漸回到零 值。二階導數的過零點位置即行同步信號的下降緣的中心位置，由線性回歸 法可以精確地計算出過零點的位置，如圖7所示。線性回歸法由公式4所 示，其中b是水平軸長度值減一即所需要的點數減一，點數越多得到的結 果越精準， 一般b是定為6; Xk是水平點數的座標；Yk是水平座標對應 的復合信號幅度；Xzero是過零點位置(或行同步相位)。
<formula>formula see original document page 13</formula>-(4)
由每個下降緣計算得到的相位值在理想情況下呈循環地線性遞增現象， 這是由于采樣時鐘與信號源是非同步關系，導致相位積累的效果。但在真實 系統中由于信號中噪聲影響，相位值依然是呈遞增現在，但并不是完美線
性，如圖8所示。因此需要一個平滑單元來處理突變的相位，平滑單元具有 對相位平均的效果，因此當出現一個突變的相位時，可以抵消掉大部分的突 變能量。行同步信號鎖定單元如圖9所示。在行同步分離單元完成后，行鎖定單元對粗略的行同步信號進行長時間統計以得出一穩定的周期，根據穩定的周期重新產生一新的行同步信號。新的行同步信號對粗略的行同步信號進行跟蹤。這是為了在出現行同步丟失時，仍然保持有行同步信號輸出，使系統不受影響。最后一個步驟是根據行同步相位對新的行同步信號的周期重新調整。行同步相位的實際物理意義是在行同步頭在該采樣時鐘里的位置，如圖2所示。由于時鐘的誤差積累，每個行同步的相位逐步增加，即在采樣時鐘
里的位置是逐漸從左邊靠近右邊，最終就會超過采樣時鐘n到采樣時鐘n+l，這就是"發生行同步相位超過一個采樣"，這現象一直循環發生。由前面提到行同步相位是呈循環遞增改變，每當發生行同步相位超過一個釆樣點時，也可理解為當行相位發生循環時，即對應的行同步信號的周期也需要多增加一個點以保證相位與行同步信號一致，如圖8中所示。到此行同步信號分離功能便算完成。
場同步信號分離單元是由濾波2單元，場同步信號分離單元，場同步信號鎖定單元所組成，如圖3所示。
場同步信號是由三個部分組成，先出現預均衡脈沖間隔，接著是垂直同步脈沖間隔，最后是后均衡脈沖間隔。這些脈沖間隔的周期只有正常行同步的一半，且在垂直同步脈沖間隔區間是極性相反，如圖11所示。對于標準的NTSC和PAL彩色電視系統，這三個區域的脈沖間隔數是固定的。NTSC彩色電視系統是6個預均衡脈沖，6個垂直同步脈沖，6個后均衡脈沖；PAL彩色電視系統是5個預均衡脈沖，5個垂直同步脈沖，5個后均衡脈沖。但實際在各地的電視廣播基地所產生的視頻信號，其脈沖間隔數并不一致，同時其周期也可能出現與行同步相同的情況。場同步信號的起始是垂直同步脈沖的下降緣位置，當其位置對應于行同步信號時稱為奇場，當其位置對應于兩個行同步信號的中間時稱為偶場。
由于場同步信號的頻率是50Hz或60Hz，為一極低頻的信號成分，在場
同步信號分離系統中，為了要把大部分的不必要復合視頻信號成分過濾，濾波2單元的設計更偏向于使用無限脈沖的濾波器，由公式5所示。公式5中xn為濾波器的輸入；yn-,為濾波器輸出的前一個值；yn為濾波器輸出的當前值。公式5中的無限脈沖濾波器的系數為1/128，這個值可以由實際調試后改變。使用了無限脈沖的濾波器，可以大大節省硬件資源。由于視頻解調系統中對場同步信號沒有精確相位的要求，因此雖然無限脈沖濾波器的相位是非線性，對于場分離單元沒有影響。另外，雖然濾波2的延遲比較大，但場信號的延遲并不影響整個視頻解調系統的工作，只要在場鎖定單元中將場同步信號與行同步信號進行同步即可。經過濾波2的復合視頻信號，其場同
步信號區間變得更加明顯，這對于之后的場同步信號分離更加有優勢。
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場同步分離單元如圖10所示，先尋找最小值，接著是消隱電平的測量，然后制定分離門限。在場同步分離單元中首先對濾波2的復合視頻信號進行最小值的搜索。最小值發生于垂直同步脈沖間隔，在同一場視頻信號里將不會有其他位置出現最小值，如圖11示。根據最小值的位置，接著對消隱電平進行測量。同時根據雙門限原理，只要合理設定進入和離開門限，可以在垂直脈沖間隔產生一粗略的場同步信號，如公式6所示。公式6中的y。即濾波2后的復合視頻信號；thredj為場信號進入門限；thred。為場信號離開門限；vsync是分離后的場信號。
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進入門限和離開門限之間的距離必須滿足一合理長度，否則被分離出的場信號將視為無效。這個長度值一般是定位半個行周期長度，在正常情況下進入門限和離開門限是兩倍到三倍的半行周期。進入門限和離開門限是屬于自適應調整，因為各種不同的視頻信號發射源的消隱電平都不相同，無法利用一固定值達到理想效果。自適應的進入門限和離開門限是依據最小值和消
隱電平而得到，如公式7所示。公式7中ki和k。為調整系數，需要根據實際情況進一步調整；min為檢測得到的最小值；blank為消隱電平，在系統的初始狀態中設為一理想值，之后由實際測量的到；thredi為場信號進入門限；thred。為場信號離開門限。
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圖12是場同步、"/""信號鎖定單元的方塊圖。場同步信號首先是進行周期統計以得到一穩定的場周期值，利用周期值重新產生場同步信號。新的場同步信號跟蹤粗略的場同步信號，當檢測出粗略的場同步信號是處于穩定狀態時，新的場同步信號與粗略的場同步信號保持同步。當粗略場同步信號發生突變時，新的場同步信號將維持其周期不變直到下一次穩定的粗略場同步信號得到檢測。
場同步信號鎖定單元中利用鎖定的行同步信號作為參考進行同步。在標
準的視頻信號中，NTSC電視系統每一場有262.5行，PAL電視系統每一場有312.5行。因此，場同步信號每隔一場將出現在兩個行行同步信號的中間位置(偶場)，另一場的場同步信號則是在行同步信號位置(奇場)。根據粗略場同步信號對應到行同步信號，如果粗略的場同步信號位于行同步信號的前半行區域，則重造出的鎖定場同步信號是對應于行同步信號位置，并延遲一個行同步周期；如果粗略的場同步信號位于行同步信號的后半行區域，則重造出的鎖定場同步信號是對應于兩個行同步信號的中間，并延遲一個行同步周期。這個延遲是由于濾波2單元的延遲所引起。因此，重新產生的場鎖定信號相較于輸入的復合視頻信號要晚一個行同步周期。到此場同步信號分離功能便算完成。
嵌位信號產生單元是依據行同步信號和行同步分離單元的最小值來完成，如圖13所示。由行同步信號做為參考開出一窗口區域進行復合視頻信號與一門限值比較，其中門限值是由行同步分里單元的最小值加上一偏差組成。對于復合視頻小于門限值的區域被認為是嵌位信號的安全區域，在安全區域內的復合視頻信號都處于最低電平位置，是合理的嵌位位置。最后在安去區域內再進行嵌位信號的位置調整和長度調整。
相位調整單元是根據行同步分離單元提供的行相位對復合視頻信號進行二次采樣。二次采樣的方法眾多，最簡單有2點線性(linear)插值法，高級的方法有拉格朗日(Lagrange)插值法和牛頓(Newton)插值法。2點線性插值法最容易實現，復雜度低，但其計算結果的誤差在三種方法中也是最大。拉格朗日插值法和牛頓插值法可選擇其算法的階數，隨著階數越高，計算結果越準確，但代價是所需要的點數更多，實現的復雜度也大大增加。若把拉格朗日插值法和牛頓插值法的階數降為二階，則與線性插值法相同。
以上所述的，僅為本發明的較佳實施例，并非用以限定本發明的范圍，本發明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據本發明申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發明專利的權利要求保護范圍。
權利要求
1、一種非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，包括如下步驟設定一個固定的采樣時鐘采集數據并供整個解調過程使用；將復合視頻信號或S視頻信號轉換成初始數字信號；對所述初始數字信號中的場同步、行同步信號進行還原，對該初始數字信號中的場頻、行頻進行計算并鎖定，得到最終行同步信號和最終場同步信號以及行同步相位；對該初始數字信號中的色度進行解調；對所述行同步相位通過插值法進行二次采樣；相位調整；和亮色分離及亮度、對比度、飽和度調整。
2、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述采樣時鐘由外部晶震提供。
3、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述采樣時鐘的頻率高于標準的視頻采樣頻率。
4、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述行同步相位是指精確到一個時鐘單位內的行同步起始發生的位置。
5、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述對初始數字信號中的行同步信號進行還原的步驟包括采用濾波的方式消除復合視頻信號中的噪聲；從濾波后的視頻信號中尋找復合視頻信號的最小值，該最小值出現于行同步位置的末端；復合視頻信號的最小值加上一偏差值做為行同步分離的比較門限，當復合視頻信號值小于比較門限時認為是處于行同步區，反之則認為是處于行同步區之外；利用窗口單元排除偽行同步信號，當經過門限比較的行同步信號的周期在標準半行同步周期的偏差區域內，或者經過門限比較的行同步信號的周期在標準行同步周期的偏差區域內，作為粗略的行同步信號輸出。
6、 如權利要求5所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述濾波根據如下公式進行其中cvbsfif為復合視頻信號經過單位響應為有限脈沖濾波器濾波后的視頻信號；cvbs^為復合視頻信號經過單位響應為無限脈沖濾波器濾波后的視頻信號；SNR是視頻信號中的噪聲情況；CVbS。ut為兩種濾波器按噪聲情況做混合后的視頻信號。
7、 如權利要求6所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述行同步相位通過如下方式得到根據粗略的行同步信號，對行同步信號的下降緣進行二階求導；根據如下公式計算出二階導數的行同步相位<formula>formula see original document page 3</formula>其中b是水平軸長度值減一即所需要的點數減一，點數越多得到的結果越精準；Xk是水平點數的座標；Yk是水平座標對應的復合信號幅度；xzero是行同步相位。
8、 如權利要求7所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述b是6。
9、 如權利要求8所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，行同步信號通過如下方式鎖定對粗略的行同步信號進行統計以得出 一穩定的周期；根據穩定的周期重新產生一新的行同步信號；根據行同步相位對新的行同步信號的周期重新調整。
10、 如權利要求9所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，每當發生行同步相位超過一個采樣點時，對應的行同步信號的周期也需要多增加一個點以保證相位與行同步信號一致。
11、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述對初始數字信號中的場同步信號進行還原的步驟包括采用單位響應為無限脈沖的濾波器消除復合視頻信號中的噪聲；從濾波后的視頻信號中尋找復合視頻信號的最小值，該最小值出現于發生于垂直同步脈沖間隔處；根據最小值的位置，接著對消隱電平進行測量；根據雙門限原理，設定進入和離開門限，在垂直脈沖間隔處產生一粗略的場同步信號。
12、 如權利要求11所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述進入門限和離開門限是依據如下公式得到Mre《=附zw 、x其中ki和k。為調整系數，需要根據實際情況進一步調整；min為檢測得到的最小值；blank為消隱電平，在系統的初始狀態中設為一理想值，之后由實際測量的到；thredj為場信號進入門限；thred。為場信號離開門限。
13、 如權利要求12所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，場同步信號通過如下方式鎖定對粗略的場同步信號進行統計以得出 一穩定的周期；根據穩定的周期重新產生一新的場同步信號；新的場同步信號跟蹤粗略的場同步信號，當檢測出粗略的場同步信號是處于穩定狀態時，新的場同步信號與粗略的場同步信號保持同步。當粗略場同步信號發生突變時，新的場同步信號將維持其周期不變直到下一次穩定的粗略場同步信號得到檢測。
14、 如權利要求13所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，場同步信號鎖定過程中利用鎖定的行同步信號作為參考進行同步。
15、 如權利要求1所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法，其特征在于，所述相位調整采用2點線性插值法或拉格朗日插值法或牛頓插值法。
16、 一種非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，包括模數轉換單元，接收復合視頻信號或S視頻信號并將該復合視頻信號或S視頻信號轉換成初始數字信號；同步信號分離單元，接收所述初始數字信號，對該初始數字信號中的場同步、行同步信號進行還原，對該初始數字信號中的場頻、行頻進行計算，得到行同步相位、行同步信號和場同步信號；色分量解調單元，接收所述初始數字信號，對該初始數字信號中的色度進行解調；相位調整單元，接收同歩信號分離單元提供的行相位數據并對此通過插值法進行二次采樣；以及連于所述相位調整單元之后的亮色分離單元和連于所述亮色分離單元之后的亮度、對比度、飽和度調整單元。
17、 如權利要求16所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述同步信號分離單元包括行同步信號分離子單元、場同步信號分離子單元和嵌位信號產生子單元；行同步信號分離子單元包括依次相連的第一濾波模塊、行同步分離模塊和行鎖定模塊；場同步信號分離子單元包括依次相連的第二濾波模塊、場同步分離模塊和場鎖定模塊；所述嵌位信號產生子單元的輸入端與第一濾波模塊、行同步分離模塊的輸出端相連，所述場鎖定模塊的輸入端與行鎖定模塊的輸出端相連。
18、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述第一濾波模塊的頻率大于等于所述復合視頻信號中行同步信號的頻率。
19、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述第一濾波模塊是單位響應為無限脈沖濾波器。
20、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述第一濾波模塊是單位響應為有限脈沖濾波器。
21、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述第一濾波模塊符合如下算法<formula>formula see original document page 5</formula>其中CvbSfw為復合視頻信號經過單位響應為有限脈沖濾波器濾波后的視頻信號；cvbs^為復合視頻信號經過單位響應為無限脈沖濾波器濾波后的視頻信號；SNR是視頻信號中的噪聲情況，由行同步分離單元中的噪聲估計單元提供；cvbs。ut為兩種濾波器按噪聲情況做混合后的視頻信號。
22、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述行同步分離模塊包括依次相連的最小值采集模塊、門限比較模塊，以及一個相位計算模塊；所述最小值采集模塊接收來自第一濾波模塊的復合視頻信號，門限比較模塊中設定的門限值為所述最小值與一偏差值的和。
23、 如權利要求22所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述行同步分離模塊還包括一連接在所述門限比較模塊之后的窗口模塊，該窗口模塊的窗口寬度小于半個行同步周期長度。
24、 如權利要求23所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述相位計算模塊包括依次相連的二階求導模塊、線性回歸計算模塊和數據平滑模塊，所述二階求導模塊接收來自第一濾波模塊的視頻信號，所述線性回歸計算模塊接收來自窗口模塊的粗略的行同步信號。
25、 如權利要求23所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述行鎖定模塊包括周期統計模塊、重造行同步模塊、跟蹤模塊、周期處理模塊；所述周期統計模塊接收來自窗口模塊的粗略的行同步信號，得出一穩定的周期；所述重造行同步模塊根據所述穩定的周期重新產生一新的行同步信號，跟蹤模塊接收所述新的行同步信號和來自窗口模塊的粗略的行同步信號，用新的行同步信號對粗略的行同步信號進行跟蹤，所述周期處理模塊根據行同步相位對新的行同步信號的周期重新調整，發送一鎖定的行同步信號。
26、 如權利要求25所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述重新調整采用如下方式每當發生行同步相位超過一個采樣點時，對應的行同步信號的周期多增加一個點以保證相位與行同步信號一致。
27、 如權利要求17所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述第二濾波模塊是單位響應為無限脈沖的濾波器。
28、 如權利要求26所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述場同步分離模塊包括依次相連的最小值采集模塊、消隱區電平模塊和分離門限模塊；所述最小值采集模塊接收來自第二濾波模塊的復合視頻信號；所述消隱區電平模塊根據最小值的位置，對消隱電平進行測量；所述分離門限模塊設定進入門限和離開門限，根據公式在垂直脈沖間隔產生一粗略的場同步信號；其中yn即第二濾波單元后的復合視頻信號；thredj為場信號進入門限；thred。為場信號離開門限；vsync是分離后的場信號。
29、 如權利要求28所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述進入門限和離開門限是依據如下公式得到<formula>formula see original document page 7</formula>其中ki和k。為調整系數，需要根據實際情況進一步調整；min為檢測得到的最小值；blank為消隱電平，在系統的初始狀態中設為一理想值，之后由實際測量的到；thredi為場信號進入門限；thred。為場信號離開門限。
30、 如權利要求29所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述場鎖定模塊包括第二周期統計模塊、重造場同步模塊、第二跟蹤模塊、第二周期處理模塊；所述第二周期統計模塊接收來自分離門限模塊的粗略的場同步信號，得出一穩定的周期；所述重造場同步模塊根據所述穩定的周期重新產生一新的場同步信號，第二跟蹤模塊接收所述新的場同步信號和來自分離門限模塊的粗略的場同步信號，用新的場同步信號對粗略的場同步信號進行跟蹤，當檢測出粗略的場同步信號是處于穩定狀態時，新的場同步信號與粗略的場同步信號保持同步；當粗略場同步信號發生突變時，新的場同步信號將維持其周期不變直到下一次穩定的粗略場同步信號得到檢測；所述第二周期處理模塊根據所述鎖定的行同步信號對新的場同步信號的周期重新調整。
31、 如權利要求16所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，所述相位調整單元是根據行同步信號分離單元提供的行相位對復合視頻信號進行二次采樣。
32、 如權利要求31所述的非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調器，其特征在于，二次采樣采用2點線性插值法，拉格朗日插值法或牛頓插值法。
全文摘要
本發明涉及一種非同步復合視頻信號和S視頻信號的數字解調方法及解調器，設定一個固定的采樣時鐘采集數據并供整個解調過程使用；將復合視頻信號或S視頻信號轉換成初始數字信號；對所述初始數字信號中的場同步、行同步信號進行還原，對該初始數字信號中的場頻、行頻進行計算并鎖定；對該初始數字信號中的色度進行解調；對所述行同步相位通過插值法進行二次采樣；相位調整；和亮色分離及亮度、對比度、飽和度調整。通過本發明可以解除視頻解調器中對于模擬鎖相環的依賴。鎖相環是數字視頻解調器中唯一脫離不了模擬的重要核心。如此在數字視頻解調器的集成電路實現不僅是降低集成電路的面積，復雜度，同時一樣可以達到使用鎖相環所帶來的效果。
文檔編號H04N9/77GK101466048SQ200910045109
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者梁祖軍, 琦 蔣, 黃修珉 申請人:華亞微電子(上海)有限公司