TWI380259B - Digital phase calibration method and system - Google Patents

Description

1380259 .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】 ： ； 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 t0 Analog Converter，簡稱DAC))根據如視頻圖像陳列（Vide〇 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。 類比顯不訊说包括顯不資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 串的連續資料部（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 籲部（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。 d 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、相位調整器 120、時 間誤差偵測器（Time Error Detector) 130、時鐘產生器 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 5 1380259 140、邊里延遲态（Vadable Delayer ) %、面板介面（ Interface) 160以及數位顯示幕 170。數位顯不幕170包括通常稱為像素（Pixel)之離散 點（Discrete Point)。一般而言，每一像素可分別進行控 •制且所有像素可以藉由不同程度的控制來啟動以，在數 •位，示幕170上顯示影像。面板介面16〇自類比數位轉 換為110接收可表示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（Electrical Signal)，以顯示可表示像素資料元件之影像。 時釦產生器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 之頻率與相何由同步訊號來決定。相位校正電路可用 來校正取樣時鐘的純，以精確地追㈣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 間誤差偵測器130與變量延遲器ι5〇。

%間決差偵測器13G檢測顯示訊號以決定有關時鐘 ，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 (Slgna】 Level)，以決定時鐘來源的時間點【。日寺間誤差 =器U0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U0接收之時鐘訊號⑷。產生自時間誤差偵 〇758-A32450TWF;MTKI-06-289；alexchen 6 ^80259 • /則益130之相位誤差訊號可以數種不同形式中的其中一 種形式王現。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 超刖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：130的相 =誤差訊號’並且決定在目前時脈期間之相位校正的總 置。相位調整器120在運作時可具有渡波器的功能，以 確保在相位自超前變成延遲之相位校正過程中沒有過度 震盪，反之亦然。相位調整器12〇可以數種方法實作而 得’舉例來說’相位調整器12G產生—數字或類比訊號 用以表示相位校正。以下將再詳細說明相位校正器的實 施流程。 、 變罝延遲器150根據相位調整器12〇之輸出延遲調 整=樣時鐘155的相位。變量延遲器]5〇可利用習知方 .·式只作而得。多輸出（Multiple Taps)之延遲線可用來延 遲取樣時鐘155。 立雖然取樣時鐘155與同步時鐘訊號145為不同的時 •釦汛號，但調整取樣時鐘之相位調整器12〇對於熟習該 .領域之技術人員而言是顯而易見的。相位調整可藉由^ 接（interfacing)封閉迴路中之時鐘產生器來施行，其對於 熟習該領域之技術人員而言亦是顯而易見的。 次類比數位轉換器110取樣顯示訊號以產生影像之像 素資料元件，又由於在同一期間中，取樣時鐘的相位可 〇758-A32450TWF；MTKI-06-289;alex chen 7 1380259 .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。 系蜱包括類比數位轉換器210、時鐘摩生器22〇、相 位控制器230、自動系統相位控制器（aspc ) 240、控制 窃250以及顯示處理面板260。類比數位轉換器21 〇接收 類比顯不訊號（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 )取樣時鐘為恢復時鐘（rec〇vered RCLK) 的柃間延遲版本。恢復時鐘係由時鐘產生器22〇所產生。 時鐘產生Θ 220通常對與類比顯示訊號相關之參考訊號 進行鎖相；^目位控制器230藉由利用控制器25()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24〇接收類比數位轉換器21〇 生的數位樣本。自動系統相位控制器細處理數位樣 並根據數位樣本產生每—顯示訊框的數值或統計評 貝；=位控制器230進行排程，以便調整取樣時鐘的 動系統相位控制器、240產生的數值。控 自動系統相位控制器240的輸出。顯示處 位樣本（RGBs)與取樣時鐘。其中顯 本同步與處理。 會執彳t以的數位樣 々上所述，相位;^正係利用類比數位轉換器調整取 〇758^A32450TWF;MTKI-〇6-289;alexchen 8 1380259 【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 y :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。 且實施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6.75MHz， 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 際無線電諮詢委員會（International Consultative ® Committee for Radio，CCIR)標準定義的電視訊號只承 載了 13.5MHz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 13.5MHz °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;alex chen 10 1380259 -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 I 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13.5MHz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。 Φ 第3 A〜3 D圖分別顯示以取樣相位0、π /4、7Γ /2與3 7Γ /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6.75MHz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 1380259 . 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，故在類比數位轉換器01Θ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 * 1 ' 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。 • 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 ) Μ (M<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 1380259 相位偏移量加人到相位Q以執行數位手動校正。第9圖 係f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 1 〇接著將相位偏移量加入到相位〇以產生相位1，然 /將相位1傳送到,定標器1 〇以執行相位校正。 。數位相位校正可以類似方法來施行。計算縮放’後的 訊號中的、％對值以產生每—相位偏移量的統計值。最佳 相位偏移量將崎值放大到最在其它實施例中， 'M·值係藉由加總定標||輸出訊號之遽波訊號的絕對值 或平方值而得。 第_ 1〇圖係顯示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111〇、濾波器113〇、 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 ，號）進行取樣，並且將取樣訊號傳送給定標器1110。 疋才不1110縮小（或放大）取樣訊號，並且判斷是否接 收到連續輸人訊號或較大的訊框變化，即判斷輸入訊號 是否來自靜若輸人訊號係來自靜態訊框，則定 標器1110設定相位偏移量為〇，然後將縮放後的訊號傳 达給濾波器1130。濾波器1130濾波縮放後的訊號中所需 ，成分，例如，高頻元素、邊緣或波峰。計算器115〇計 算，波訊號中的統計值’例如’絕對值或遽波訊號中的 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。. 07 5 8-A3 2450TWF;MTKI-06-289;alex chen 上柳259 大;^ Λ二 相位控制器mG判斷值是否 ;取大值。若統計值大於最大值，則相位控制哭 將統計值與對應之目前相位偏移量分別設為最大°值盘〆 佳，位偏移量1統計值小於或等於最大值，則相位= 判斷目前相位偏移量是否等於最大相位偏： 制号117g1 移1小於最大相位偏移量，：則相位控 口⑺將預設值加入到目前相位偏移量，並且根據目 ^目=移量錢統計值料算與時，以更新最大值 =佳相位偏移量。若目前妹偏移㈣於最大相位偏 夕里貝J相位控制益117〇將最佳相位偏移量設定為最後 移置’最後相位偏移量結合透過同步訊號與縮放 f斤決定之初始相位（純〇)而成為定標$ ιιι〇之最 Μ目位。在本實施例中，相位=相位〇+相位偏移量 佳相位偏移量）。 校正定標器1110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 矛夕里與增里大小。首先，輸入類比顯示訊號並利用時鐘 訊號對其進行取樣，以將類比顯示訊號轉換成數位訊號 (V驟S1201 ) ’然後利用定標器對數位訊號的樣本進行 縮放以產生縮放後的訊號（步驟si2〇2)。此定標器係如 第7圖中所示。肖斷是否接收到連續輸入訊號或較大的 〇758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 14 !38〇259 -訊框變化（步驟S1203 )，若是，則執行數位相位校正（牛 驟⑽1以取得定標器之最佳相位；若否， 程釔束。&標器利用最佳相位偏移 取得較佳的顯示訊號。 位Μ以 正方二圖程:顯示第11圖中步驟， 首先’將初始相位設為預設值（例如 =):將縮放後的訊號傳送給遽波器(步驟S1302) 2 (步驟S13〇3)，例如，遽波訊號之絕對值的 著，判斷統計值是否大於最大值（步驟咖4)。 ，則將統計值與目前相位偏移量分 別汉為取大值與最佳相位偏移量（步驟S1305)。 =於;：：最大值’或者已設定最大值或最佳相位偏 移者判斷目前相位偏移量是否等於最大相位偏 ”：：S1306)。若目前相位偏移量非為最大相位偏 ，則將預設值（例如’1)加到目前相位偏移量（步 m 計算與比較。若目前相位偏移量即為最 Γ曰=量，則將最佳相位偏移量設定為最後相位偏 和罝（步驟S13〇8)，以推導出定標器之最佳相位。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上 =定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發= :::乾圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明 之保濩㈣當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 〇758-A32450TWF;MTKI-06.289;aIexchen 15 【圖式簡單說明】 =1圖係顯不傳統顯示單S的架構示意圖。 圖。2圖係顯示自動取樣相位控制系統的架構示意 1 揭第3A〜3D圖係顯示利用13·5Μ4Ζ之取樣頻率來取 ’、5ΜΗΖ之資料訊號的四個不同相位的波形示意圖。 第4圖軸示本發明實施例之降頻定標器之數 1立杈正的示意圖。 、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 才尔裔的方塊示意圖。 一第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位控制器之定 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 的方塊不意圖。 第Π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 1380259

【主要元件符號說明】 110〜類比數位轉換器； 120〜相位調整器； 130〜 時間誤差偵測器； 140- -時鐘產生器； 145〜 同步時鐘訊號； 150- i變量延遲器； 155〜 取樣時鐘； 16Q- -面板介面； 170〜 數位顯不幕， 210, 。類比數位轉換器； 220〜時鐘產生器； 230- -相位控制器； 240〜 自動系統相位控制 3S ρσ ， 250〜 控制器； 260, 。顯示處理面板； 410〜類比數位轉換器； 430- -降頻定標器； 450〜 相位控制器； 610’ -類比數位轉換器； 630、 650〜定標器； 710- -相位控制器； 730〜 定標器； 1010〜相位控制器； 1030〜定標器； 1110〜定標器； 1130〜濾波器； 1150〜計算器； 1170- 〜相位控制器； 1190〜面板。 0758-A32450TWF;MTKI-06-289;alex chen 17

Claims (1)

1. I38Q259 - — 第96126751號之申請專利範圍修正本 10]年7月24日修正替換頁 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； 利用一定標器（Scaler )計算並縮放該取樣訊號，產生 一縮放後的訊號； ' 判斷該輸入訊號是否來自一靜態訊框；以及 若是，則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。 2. 如申請專利範圍第1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0 ; 濾波該縮放後的訊號以產生一濾波訊號； 計算該濾波訊號之一統計值； 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。 3. 如申請專利範圍第2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，則判斷該目前相位 偏移量是否等於一最大相位偏移量； 若該目前相位偏移量小於該最大相位偏移量，將一預 設值加入到該目前相位偏移量，並且根據該目前相位偏移 量重複上述統計值的計算與比較，以更新該最大值與該最 0758-A32450TWFl(201206l9) 18 1380259 - 第96126751號之申請專利範圍修正本 101年7月24日修正替換頁〆 佳相位偏移量；以及 若該目前相位偏移量等於該最大相位偏移量，將該最 佳相位偏移量設定為一隶後相位偏移置以進行相位权正。 4. 如申請專利範圍第3項所述之數位相位校正方法， 更包括利用該定標器根據從一初始相位與該最後相位偏移 量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。 · 5. 如申請專利範圍第4項所述之數位相位校正方法， 更包括根據一同步訊號與一縮放率產生該初始相位。 g 6. 如申請專利範圍第2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一絕對值或一平方值計算該 統計值。 7. 如申請專利範圍第1項所述之數位相位校正方法， 更包括根據一可編程（Programmable )相位偏移量改變該 定標器的相位。 8. —種數位相位校正系統，包括·· 一定標器，用以縮放一取樣之訊號樣本以產生一縮放 参 後訊號； 一遽波器，麵接於該定標器，用以爐、波該縮放後訊號； 一計算器，耦接於該濾波器，用以計算該濾波訊號之 一統計值；以及 一相位控制器，耦接於該計算器與該定標器，用以根 據該統計值並藉由調整該定標器的相位來執行相位校正， 其中當該取樣訊號係來自一靜態訊框時，該相位控制器執 0758-A32450TWF1 (20120619) 19 第9⑽75】^:之申請專利範園修正本 第9⑽75】^:之申請專利範園修正本 10】年7月24日修正替換頁 行該相位校正。 皇中專利範圍第8項所述之數位相位校正系統， 計值是否大最M h 偏私里為〇,判斷該統 該統計值t統計值切該最大值，則將 相位偏移量。偏h分別設為該最大值與一最佳 絲，J:二申5月專利砘圍第9項所述之數位相位校正系 斷节目、懷小於或等於該最大值，則歧標器判 nr位偏移量是否等於—最幼位偏移量；若該目 量ί於該最大相位偏移量’則將-預設值加入 計值的里，亚且根據該目前相位偏移量重複上述統 相位㈣I，、比較，以及若該目前相位偏移量等於該最大 旦以，將該最佳相位偏移量設定為一最後相位偏移 里以進仃相位校正。 如申請專利範圍第10項所述之數位相位校正系 ^/、中，定標器根據從一初始相位與該最後相位偏移量 2之該取L相位偏移量，縮放該取樣訊號的訊號樣本以 產生該縮放後.訊號。 ^如申請專利範圍第ug所述之數位相位校正系 其中該相位控制器更根據一同步訊號與-縮放率產生 一初始相位。 U.如ΐ請專利範圍第8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。 〇758-A32450TWF1(20I206I9) 20 1380259 - 第96126751號之申請專利範圍修正本 101年7月24曰修正替換頁 14.如申請專利範圍第8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（High Pass Filter )。

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