TW200811807A - Digital phase calibration method and system - Google Patents

Description

200811807 ^九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於數位訊號處理技術，特別有關於一 種電視解碼器之數位相位校正方法及系統。 ? 【先前技術】 1 · 數位顯示單元（例如’平面顯示器（Flat Panel Monitor ))通常用於顯示以類比訊號編碼與傳送的影像。 _影像源（通常包含數位類比轉換器（Digital t〇 Anal〇g Converter，簡稱DAC))根據如視頻圖像陳列（Video Graphics Array，簡稱VGA )或超級視訊圖形介面卡（Super VGA，簡稱為SVGA)標準產生影像之類比顯示訊號。 類比顯不訊號包括顯不貧料訊號與相關的同步訊 號。顯示資料訊號可視為時間域（Time Domain )中一連 串的連讀資料部（Successive Portion )，每一資料部係根 據可表示一部分影像之像素資料元件而產生。影像資料 春部（Image Portion )係在驅動數位類比轉換器之時鐘來源 (Source Clock )的控制下而產生。數位類比轉換器根據 時鐘來源訊號產生類比顯示資料。 第1圖係顯示傳統顯示單元的架構示意圖，其係揭 露於美國公告編號6,483,447號專利。 數位顯示單元包括類比數位轉換器（Analog to Digital Converter，簡稱 ADC ) 110、相位詞整器 i 2〇、時 間誤差偵测器（Time Error Detector) 13〇、時鐘產生界 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 5 200811807 140 ^ ^ ^ ( Variable Delayer )150^^^^( Panel 恤如0 160以及數位顯示幕（DigitalDisplayScreen) 170。數位顯示幕17〇包括通常稱為像素（pixei)之離散 點（Discrete P〇int)。一般而言，每一像素可分別進行控 制’且所有像素可以藉由；同程度的控制來啟動以在數 位，示幕no上顯示影像b面板介面160自類比數位轉 換為110接收可表不為影像之數位像素資料元件，並且 產生兼容於數位顯示幕170之電訊號（Elec打ical Signal)，以顯示可表示像素資料元件之影像。 時鐘產生器140可根據同步訊號產生同步時鐘訊 號。同時，同步時鐘訊號具有與用於產生顯示資料訊號 的時鐘來源訊號相同的相位與頻率。同步時鐘訊號⑷ 之頻率與相位可由同步訊號來決定。相位校正電路可用 來校正取樣時鐘的相位，以精確地追_鐘來源，詳細 說明如下。其中相位調整電路可包括相位調整器12〇、時 鲁間誤差偵測器U0與變量延遲器ls〇。 時間誤差侧器130檢測顯示訊號以決定有關時鐘 f源訊號之同步時鐘訊號145的計時點。時間誤差偵測 器130可利用硬體、軟體或韌體之結合來實作而得，但 通常需要足夠的架構來檢測類比顯示資料的訊號階 (SlgnalLevel)，以決定時鐘來源的時間點〖。時間誤差 f測器13G產生相位誤差訊號，其中相位誤差訊號係用 來表不時鐘來源訊號的相位是否超前、延遲或同步於自 時鐘產生器14G接收之時鐘訊號145。產生自時間誤差偵 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chei 6 200811807 測器130之相位誤差訊號可以數種不同形式中的其中一 種形式呈現。舉例來說，整數可以用於確認相位超前/延 遲（PhaseLead/Lag)的總量。訊號線可每隔等比於相位 超前或延遲總量的時間週期來插入。就另一角度來看， 脈衝（Pulse)僅可用來表示訊號是否延遲、超前或同步。 .相位調整器120接收來自時間誤差偵測器13〇的湘 位誤差訊號，並且決定在目前時脈期間之相位校正的總 量。相位調整器120在運作時可具有濾波器的功能，二 確保在相位自超前變成延遲之相位校正過程中沒有岛 震盪，反之亦然。相位調整器12〇可以數種方法给又 得，舉例來說’相位調整器12〇產生一數字或類而 用以表示相位校正。以下將再詳細說明相位校 D諕 施流程。 °°的實 變量延遲150根據相位調整器12〇之輸出 整取樣時鐘155的相位。變量延遲器15〇可利用明遲調 式實作而得。多輸出（MultlpleTaps)之延遲線可：：方 遲取樣時鐘155。 π來延 雖然取樣時鐘155與同步時鐘訊號145為 鐘訊號，但調整取樣時鐘之相位調整器12〇對於、明時 領域之技術人S而言是顯而易見的。相位調整可=該 接（interfacing)封閉迴路中之時鐘產生器來施行，^介 熟習該領域之技術人員而言亦是顯而易見的。"對於 類比數位轉換器110取樣顯示訊號以產生影 素資料元件，又由於在同一期間中，取樣時鐘的相位㊁ 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 7 200811807 -能會被多次調整，所以像素資料元件也可被精確的覆蓋 (recovered) 〇 第2圖係顯示自動取樣相位控制系統的架構示意 圖，其係揭露於美國公告編號6,268,848號專利。 系統包括等' 比數位轉換器21〇、時鐘產生器^2〇、相 位控制器230、：自動系統相位控制器（ASPC) 240、控制 态250以及顯不處理面板26〇。類比數位轉換器接收 蠱類比顯示訊號（RGBIN)。類比數位轉換器21〇在取樣 時鐘（SCLK )所決定的取樣頻率下產生數位樣本 (RGBS )。取樣日守！里為恢復時鐘（rec〇vered山士，) 的日才間延遲版本。恢復時鐘係由時鐘產生器22〇所產生,。 產生态220通常對與類比顯示訊號相關之參考訊號 進行鎖相。相位控制器230藉由利用控制器25〇延遲回 覆時鐘的相位來產生取樣時鐘。 自動系統相位控制器240接收類比數位轉換器210 參產生的數位樣本。自動系統相位控制器24〇處理數位樣 本並根據數位樣本產生每一顯示訊框的數值或統計評 價。對相位控制器230進行排程，以便調整取樣時鐘的 相位來最大化自動系統相位控制器240產生的數值。控 制為250接收自動系統相位控制器240的輸出。顯示處 理面板260接收數位樣本（RGBS)與取樣時鐘。其中顯 示處理面板260在產生顯示影像前會執行多次的數位樣 本同步與處理。 如上所述’相位校正係利用類比數位轉換器調整取 〇758-A3245〇TWF;MTKI.〇6-289;alexchen 8 200811807 :B= 的相位來實現之。相位校正又包括手動相位校正 "、自動相位校正。相對於手動相位校正，自動相位校正 可達到較佳的效能，其係因為自動相位校正則 2入訊號的義來蚊最仙位。反之，當在處理^ 5 汛譯;日守，手動相位校正可能無法找到，適當的相位 來進行處理。 【發明内容】 口此為有效解決以上所述之技術問題，本發明提 供了一種數位相位校正方法及系統。 ^ 基於上述目的，本發明實施例揭，露了 一種數位相位 杈正方法。利用時鐘（cl〇ck)對輸入訊號進行取樣，以 產生二取樣訊號。並且利用定標器計算並縮放取樣訊 號。藉由調整定標器的相位來執行相位校正，以得到定 標器之最佳相位。 本發明實施例更揭露了一種數位相位校正系統，包 括定標器、濾波器、計算器以及相位控制器。 定標器用以縮放取樣之訊號樣本以產生一縮放後訊 號。濾波器耦接於定標器，用以濾波縮放後訊號。計算 裔。十异濾波§fl號之統計值。相位控制器耦接於計算器與 疋標器，用以根據統計值並藉由調整定標器的相位來執 行相位校正。 本發明揭示之數位相位校正方法及系統，能夠選擇 適當的取樣相位進行相位校正，確保取樣輸出不會失真。 〇758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 9 200811807 【實施方式】 為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示第3圖至第12 圖，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來 說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例·中 的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。 且κ %例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並 •非意指不同實施例之間的關聯性。 本發明實施例揭露了 一種數位相位校正方法與系 統。

以Nebraska公共電視（NPTV)為例，根據奈奎斯 特(Nyquist)取樣定理，資料訊號的最高頻率為6·75ΜΗζ， 取樣頻率必須大於兩倍的最高頻率以防止資訊遺失。電 視解碼器通常將輸入訊號取樣為27MHz的數位訊號。國 際無線電給询委貝會（International Consultative • Committee for Radio，CCIR)標準定義的電視訊號只承 載了 13·5ΜΗζ的訊號資料，且取樣的輸入訊號係自 27MHz的取樣頻率降至較低的取樣頻率。例如，自27MHz 降至4倍的色彩負載波頻率（Color Sub-Carrier Frequency，簡稱為FSC )以分離亮度（Luminance )與彩 度（Chrominance )，然後由4倍的色彩負載波頻率降至 13·5ΜΗζ。FSC為美國國家電視標準委員會（National Television Standards Committee，簡稱為 NTSC)與 PAL 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 10 200811807 ^ 標準中的色彩負載波頻率，色彩負載波頻率在NTSC標 準中約為3.58MHz，而在PAL標準下約為4.43MHz。因 為13.5MHz不大於兩倍的最高頻率（亦即6.75MHz)， 若選擇了不適合的取樣相位，則可能會導致取樣資料失 真。相位校正係應用於視訊解碼系統，以藉由選擇適當 ! 1 :的取樣相位確保取樣輸出不會失真。 第3A〜3D圖係顯示利用13·5ΜΗζ之取樣頻率來取 樣6.75MHz之資料訊號的四個不同相位的波形示意圖。 鲁第3人〜3〇圖分別顯示以取樣相位0、冗/4、7^/2與3兀 /4之不同取樣結果，其中虛線表示利用13.5MHz之取樣 頻率來取樣6.75MHz之訊號所得的取樣結果。在本例 中，當取樣相位等於7Γ/2時，輸出振幅為最大，其表示 7Γ/2為最佳取樣相位。 有關具有數位定標器（縮放）功能的視訊系統，其 優點為可藉由定標器之最小輸出時鐘率來執行相位校 正° ® 第4圖係顯示本發明實施例之降頻定標器之數位相 位校正的示意圖。類比數位轉換器（Analog to Digital Converter，簡稱ADC) 410以27MHz之取樣時鐘頻率對 基於承載頻率為6·75ΜΗζ的類比訊號進行取樣，並且傳 送取樣訊號給降頻定標器430。降頻定標器430將取樣訊 號降頻至13.5MHz。相位控制器450決定降頻定標器430 的相位以將取樣誤差儘可能的保持在最小的狀態。 第5圖係顯示本發明實施例之具有兩個定標器之電 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 11 200811807 ^ 視解碼器的方塊示意圖。相位校正可藉由類比數位轉換 器610或定標器630、650來達成。由於電視解碼器在定 標器630、650中會發生擁塞鎖定與水平同步（簡稱 HSYNC)鎖定，故在類比婁欠位轉換器610執行相位校正 並無任何意義。因此，與定標器630相比，定標器650 f ΐ ： 具有較低的輸出時鐘，故選擇在定標器650中執行相位 校正。定標器650執行HSYNC鎖定以產生相位，並用以 縮放HSYNC訊號。 ⑩ 第6圖係顯示本發明實施例之具有相位控制器之定 標器的方塊示意圖。相位控制器710接收同步訊號與縮 放率（Scaling Ratio)以產生相位0，定標器730根據自 相位控制器710取得的相位0輸出資料，定標器730根 據相位0決定縮放的位置。 第7圖係顯示本發明實施例之定標器730的輸入與 輸出的示意圖。定標器730的輸入標示為X_3〜X4，且相 對於目前輸入樣本X〇的位置，根據相位0找到目前輸出 * 樣本的縮放位置P。第8圖係顯示第7圖之定標器730 的示意圖。係數表接收相位0以輸出一組縮放係數，定 標器730的輸出係根據縮放係數與輸入計算而得。參考 第7圖，定標器730的初始相位係根據降頻縮放率（Down scaling ratio ) M ( Μ < 1 )與同步訊號計算而得。 適當的使用HSYNC鎖定以使顯示訊框可穩定輸 出。若可維持固定的相位偏移量，即使輸入資料未對齊 , (align) HSYNC訊號，仍可正常顯示訊框。可將可編程 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 12 200811807 -相位偏移量加入到相位〇以執行數位手動校正。第9圖 係顯不本發明實施例之具有相位控制器之定標器的方塊 不意圖。相位控制器1010根據同步訊號與縮放率產生相 位0。接著將相位偏移量加入到相位〇以產生相位1，然 後將相位1傳送到定標器1030以執行相位校正。…、 數位相位校正可⑽似方法來施行。計算縮放後的 訊號中的絕對值以產生每—相位偏移量的統計值。最佳 相位偏移量將統計值放大到最大值。在其它實施例中， 統4值係藉由加總定標器輸出訊號之渡波訊號的絕對值 或平方值而得。 第10圖係顯不本發明實施例之數位相位校正系統 的^塊示意圖。該系統包括定標器111G、濾、波器1130、 計算器1150、相位控制器117〇與面板119〇。 ^。類比數位轉換器（未顯示）對顯示訊號（亦即輸入 汛號）進行取樣，並且將取樣訊號傳送給定標器111 〇。 定標器1110縮小（或放大）取樣訊號，並且判斷是否接 收到連續輸入訊號或較大的訊框變化，即判斷輸入訊號 是否來自靜態訊框。若輸入訊號係來自靜態訊框，則定 標器1110設定相位偏移量為0,然後將縮放後的訊號傳 送給濾波器1130。濾波器1130濾波縮放後的訊號中所需 的成分，例如，高頻元素、邊緣或波峰。計算器115〇計 算濾波訊號中的統計值，例如，絕對值或濾波訊號中的 能量。將相位偏移量自〇增加到最大相位偏移量，以找 到可決定最大統計值之最佳相位偏移量。 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 200811807 大於-在ff實施例中’相位控制器1170判斷統計值是否 計值大於最大值，則相位控制器= 佳相位偏移量。錢計值小於或等於最大值 ^立: 制器mo判斷目前相 、j相位& 詈。甚日, 恂抄里疋古寺於取大相位偏移 •%、= 移量小於最大相位偏移量，則相位控 -〇將預設值加人到目前相位偏移量，並且根據目 ^目^移量重複統計值的計算與比較，以更新最大值 ，相位偏移量。若目前相位偏移量等於最大相位偏 ，器m〇將最佳相位偏移量設定為最後 率所^里，Μ相位偏移量結合透朝步訊號與縮放 斤決疋之初始相位（相位〇)而成為定標器ηι〇之最 目位在本負％例中，相位=相位0+相位偏移量（最 佳相位偏移量）。 校正定標器111〇的相位以產生較佳的縮放訊號，以 顯不於面板119〇上。 、第11圖係顯不本發明實施例之數位相位校正方法 的流程圖。 夕旦在本發明實施例巾，先定義初始相位、最大相位偏 私里與增里大小。首％，輪入類比顯示訊號並利用時鐘 訊號對其進行取樣，以將類比顯示訊_換成數位訊號 ^驟S12G1)，然後利用定標器對數位訊號的樣本進行 ，放以產生縮放後的訊號（步驟Sl2〇2) D此定標器係如 第7圖中所示。判斷是否接收到連續輸入訊1或較大的 °758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 200811807 :=步驟若是，則執行數位相位 驟sm4) ’以取得定標器之最佳相位；若否，則此次济 =束。定標n利用最佳杨偏移量縮放數位訊號，^ 取得較佳的顯示訊號。 =2圖係顯示第u圖中步驟si綱之數位相 正方法的流程圖。 1 首先，將初始相位設為預設值（例如，0)(步驟 S1301)。將縮放後的訊號傳送給據波器（步驟阳、 計算統計值（步驟S1303 )，例如，遽波訊號之絕對值的 加總。接者’判斷統計值是否大於最大值（步驟Sl304)。 若統言情大於最大值，，縣崎值與目前相位偏移量分 別没為取大值與最佳相位偏移量（步驟si3〇 =於鱗於最大值’或者已設定最大值或最佳相：;: 私，’則接著觸目前相位偏移量是否特最大相位 移1 (步驟S1306)。若目前相位偏移量非為最大相位 移量，則將預設值（例如’ υ加到目前相位偏移量（步 =1:，並且返回至步驟S1302 ’根據目前相位偏移 里禝、、先汁值的计异與比較。若目前相位偏移量即為最 大相位偏移量，騎最佳純偏移量設定 位 移量（步驟S讓），以推導出定標器之最佳相位。偏 、，然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 、=限定本H ’任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之 知神和|&圍内’當可作各種之更動與潤飾’因此本發明 之保護範圍當視後附之申請專利.範圍所界定者為準 0758-A32450TWP；MTKI-06-289;alexchen 15 200811807 【圖式簡單說明】 第1圖係顯不傳統顯示單元的架構示意圖。 第2圖係顯示自動取樣相位控制系統的架構示音 ffl ° ^ 第：3A〜3D圖係顯示利用13 5MHz之取樣頻率來取 樣6.75MHz之資料訊號的四個不同相位的波形示意圖。 第4圖係顯示本發明實施例之降頻定標器之數 φ 位校正的示意圖。 第5圖係顯示本發明實施例之具有兩個定標器之 視解碼器的方塊示意圖。 … 第6圖係顯示本發明實施例之具有相位控制器之定 標器的方塊示意圖。 °° 第7圖係顯示本發明實施例之定標器的輸入與輸出 的示意圖。 ^ 第8圖係顯示第7圖之定標器的示意圖。 •第9圖係顯示本發明實施例之具有相 標器的方塊示意圖。 & 第10圖係顯示本發明實施例之數位相位校正系統 的方塊示意圖。 第11圖係顯示本發明實施例之數位相位校正方法 的流程圖。 第12圖係顯示第11圖之步驟S1204之數位相位校 正方法的流程圖。 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 16 200811807 【主要元件符號說明】 110〜 類比數位轉換器； 130〜 時間誤差摘測器， 145〜 同步時鐘訊號； 155〜 ，取樣時鐘； 170〜 '數位顯示幕； 220〜 '時鐘產生器； 240〜自動系統相位控制 250〜 /控制器； 410〜 /類比數位轉換器； 450〜 <相位控制器； 630、 650〜定標器； 730- /定標器； 103(l· 〜定標器； 113(l· 〜濾波器； 1170 〜相位控制器；

120〜相位調整器； 140〜時鐘產生器； 15 0〜變量延遲器； ? 160〜面板介面； 210〜類比數位轉換器； 230〜相位控制器； EE · 奋， 260〜顯示處理面板； 430〜降頻定標器； 610〜類比數位轉換器； 710〜相位控制器； 1010〜相位控制器； 1110〜定標器； 1150〜計算器； 1190〜面板。 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 17

Claims (1)

1. 200811807 ^ 十、申請專利範圍： 1 · 一種數位相位校正方法，包括： 利用一時鐘（Clock)對一輸入訊號進行取樣，以產 生一取樣訊號； τ 利用一疋標姦（$caier)計算並縮放該取樣訊號，產 :生一縮放後的訊號；以及 : 藉由調整該定標器的相位來執行相位校正，以得到 該定標器之一最佳相位。 ⑩ 2·如申請專利範圍第1項所述之數位相位校正方 法，更包括·· 判斷該輸入訊號是否來自一靜態訊框；以及 若是，則執行該相位校正。 3.如申請專利範圍第2項所述之數位相位校正方 法，其中，該執行相位校正更包括： 初始設定一相位偏移量為〇 ; 濾波該縮放後的訊號以產生一渡波訊號； • 計算减波訊號之-崎值； 判斷該統計值是否大於一最大值；以及 若該統計值大於該最大值，則將該統計值與一目前 相位偏移量分別設為該最大值與一最佳相位偏移量。 4·如申請專利範圍第3項所述之數位相位校正方 法，更包括： 若該統計值小於或等於該最大值，關斷該目前相 位偏移量是否等於一最大相位偏移量； 18 〇758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 200811807 若該目前相位偏移量小於該最大相位偏移量，將一 到該目前相位偏移量，並且根據該目前相位 重稷上述統計值的計算與比較，以更新該最大值 舁忒最佳相位偏移量；以及 曰右汶目刖相位偏移量，等於該最大相位偏移量，將該 取佳相位偏移量設定為—最後相位偏移量以進行相位校 正。 5·如申請專利範圍第4項所述之數位相位校正方 法’更，括利用該定標器根據從—初始相位與該最後相 位偏移π獲得之該最佳相位偏移量’縮放該取樣訊號的 訊號樣本以產生該縮放後的訊號。 6.如申請專利範圍第5項所述之數則目位校正方 法’更包括根據—同步訊號與—縮放率產生該勒始相位。 ' 7·如巾請專利範㈣3項所述之數位相位校正方 法，其中係藉由加總該濾、波訊號之—絕對值或—平方值 計算該統計值。 8.如申請專利範圍第丨項所述之數位相位校正方 法’更包括根據一可編程（Pr〇grammable)相位偏移量 改變該定標器的相位。 9·一種數位相位校正系統，包括： 一疋標1§，用以縮放一取樣之訊號樣本以產生一縮 放後訊號； 一濾波器，耦接於該定標器1以濾波該縮放後訊 號； 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alexchen 19 200811807 用以計算該濾波訊號 一計算器，耦接於該濾波器 之一統計值；以及 邳位控制命，柄接於該計算器與該定標器，用以 根據錢計值並藉由調㈣定標_相位來執行相 正0 办= 如申請專利範圍第9項所述之數位相位校正:系 統，其中當該取樣訊號係來自一 制器執行該相位校正。 m框日η«目位控

   站甘請專·圍第9項所述之數位相位校正系 、’、…、為相位控制器初始設定一相位偏移量為判斷 =統計值是否大於―最大值，若該統計值大㈣最大 |則將该統計值與-目前相位偏移量分別設為該最大 值與一最佳相位偏移量。 &如申請專利範圍第u項所述之數位相位校正系 統’其中若該統計值小於鱗於該最大值 判斷該目前相位偏移量是否等於—最大相位偏移量^ 遠目則相位偏移量小於該最大相位偏移量，則將一預設 值力认到該相位偏移量，並且根據該目前相位偏移量重 ，返f* °丨值的5丨异與比較；以及若該目前相位偏移量 :、於及取大相位偏移量，將該最佳相位偏移量設定為一 最後相位偏移量以進行相位校正。 3 ·如申明專利範圍第12項所述之數位相位校正系 ^被Ϊ中錢標器根據從—初始相位與該最後相位偏移 i G得之4最么相位偏移量，縮放該取樣訊號的訊號樣 〇758.A32450TWF;MTKI.〇6.289;alexchen 200811807 ， 本以產生該縮放後訊號。 14·如申請專利範圍第13項所述之數位相位校正系 統，其中該相位控制器更根據一同步訊號與_縮放率產 生'~初始相位。 ， 15·如申請專利範圍第9項所述之數位相位校正系 統’其中該計算器藉由加總該濾波訊號之一絕對值或一 平方值計算該統計值。 16·如申請專利範圍第9項所述之數位相位校正系 • 統，其中該濾波器為一高通濾波器（HighPassFilter)。

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