專利名稱：顯示器的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻信號顯示，具體地說涉及來自計算機、電視機和攝影機等設(shè)備輸出的模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為適合于顯示設(shè)備顯示的數(shù)字視頻信號的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
為了將視頻源信號能在顯示設(shè)備上正確顯示，每個視頻源圖像必須傳送一系列的幀，每幀包括數(shù)個掃描行，每個掃描行包括數(shù)個像素，因此需
要水平同步信號和垂直同步信號對視頻信號進行同步，例如HSYNC水平同步信號指示一行的開始，VSYNC垂直同步信號指示一幀的開始。因此，根
據(jù)同步信號的指示將有效區(qū)域的像素在顯示設(shè)備上顯示。
然而，在某些情況下，視頻信號源于模擬信號，所以模擬視頻信號必須轉(zhuǎn)化為有效像素才能在數(shù)字顯示屏上顯示，因此為了將模擬視頻格式的信號轉(zhuǎn)化為適合數(shù)字顯示設(shè)備的像素值，每一個水平掃描行必須轉(zhuǎn)化為適合數(shù)字顯示設(shè)備顯示的像素，所以模擬視頻信號必須經(jīng)過ADC采樣時鐘進
行采樣，得到一定數(shù)目的水平像素《。'。'。該采樣時鐘的頻率和相位的設(shè)置必須使采樣得到的^。"逼近真實的77^ ，如果無法逼近真實的水平像素數(shù)，則采樣時鐘的頻率和相位不準(zhǔn)確需要重新進行調(diào)整。
現(xiàn)有時鐘頻率和相位的調(diào)整方法，缺乏靈活性，不能通過選取任意一幅圖像進行時鐘相位和頻率的調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能夠自適應(yīng)圖像格式變化的使模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為適合于顯示設(shè)備顯示的數(shù)字視頻信號的設(shè)備和方法。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種模擬視頻信號顯示用的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置。該裝置包括視頻信號源信號模塊，接收模擬視頻信號；ADC采樣電路，對模擬視頻信號進行采樣，從而轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號；行頻檢測模塊，采用時鐘對數(shù)字視頻信號中兩個垂直同步信號之間的水平同步信號計20091008075
數(shù)，基于計數(shù)值獲得參考像素時鐘、參考水平分辨率和參考水平總寬度；時 鐘頻率調(diào)整模塊，采用參考像素時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到有效視頻區(qū)域的 測試寬度，通過搜索算法并且調(diào)整參考水平總寬度，獲得逼近參考水平分辨 率的測試寬度，由此獲得實際像素時鐘；多相位延遲鎖相環(huán)時鐘產(chǎn)生模塊， 采用實際像素時鐘產(chǎn)生不同相位的時鐘；信號跳變沿檢測模塊，基于信號圖 案獲取跳變沿脈沖信號；信號跳變沿采樣模塊，用跳變沿脈沖信號對多個相 位脈沖進行采樣，其中利用所述不同相位時鐘之間的相位關(guān)系，得到所述多 個相位脈沖；和時鐘相位調(diào)整模塊，基于采樣結(jié)果確定較佳相位的時鐘。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種模擬視頻信號顯示用的自動頻率和相位 調(diào)節(jié)方法，包括下列步驟對模擬視頻信號進行采樣，從而轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻 信號；采用時鐘計數(shù)數(shù)字視頻信號中兩個垂直同步信號之間的水平同步信 號，基于計數(shù)值獲得參考像素時鐘、參考水平分辨率和參考水平總寬度；采 用參考像素時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到有效視頻區(qū)域的測試寬度，通過搜索 算法和調(diào)整參考水平總寬度，獲得逼近參考水平分辨率的測試寬度，由此得 到實際像素時鐘；采用實際像素時鐘產(chǎn)生不同相位的時鐘；利用信號圖案獲 取跳變沿脈沖信號；用跳變沿脈沖信號對多個相位脈沖進行采樣，其中利用 所述不同相位時鐘之間的相位關(guān)系，得到所述多個相位脈沖；和，基于采樣 結(jié)果確定較佳相位的時鐘。
根據(jù)本發(fā)明的時鐘頻率和相位的調(diào)整裝置和方法能夠自適應(yīng)圖像格 式的變化作出相應(yīng)的調(diào)整，通過選取任意一幅圖像便能進行時鐘相位和頻 率的調(diào)整，使任意輸入的視頻信號能以適應(yīng)液晶顯示器的分辨率進行顯 示。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施例進行更詳細(xì)的說明，附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示器自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置；
圖2是時鐘相位調(diào)整架構(gòu)及波形示意圖3是本發(fā)明一個實施例的頻率和相位調(diào)節(jié)方法流程圖4是時鐘和相位調(diào)整的特征圖案；
圖5是典型模擬視頻信號最佳相位示意圖。
具體實施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置。如圖1
所示，該調(diào)節(jié)裝置包括視頻信號源信號模塊，ADC采樣電路，行頻檢測 模塊，時鐘頻率調(diào)整模塊，多相位延遲鎖相環(huán)(MDLL)時鐘產(chǎn)生模塊，信 號跳變沿檢測模塊，信號跳變沿采樣模塊和時鐘相位調(diào)整模塊。
視頻信號源信號模塊產(chǎn)生用于顯示器顯示的模擬視頻信號源。ADC 采樣電路將模擬視頻信號源轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號。
行頻檢測模塊選取例如全白屏圖案作為測試圖案，以參考時鐘對數(shù) 字采樣信號中的兩個垂直同步信號VSYNC之間的水平同步信號進行計 數(shù)，得到該視頻信號的垂直分辨率。根據(jù)該垂直分辨率查找VESA標(biāo)準(zhǔn)， 得到與該垂直分辨率對應(yīng)的參考像素時鐘、參考水平分辨率(參考水平 有效區(qū)域?qū)挾?(true)和參考水平總寬度
時鐘頻率調(diào)整模塊首先按照標(biāo)準(zhǔn)視頻格式的像素時鐘對該視頻信號 從最左邊到最右邊進行掃描，得到有效視頻區(qū)域最左邊和最右邊的坐標(biāo)， 得到有效視頻區(qū)域(ACTIVE REGION)的測試寬度Hra (test)。如果得到 l (test)的數(shù)目比(true)的數(shù)目多或少，則像素時鐘頻率過慢或過 快，需要調(diào)整^。,。,。在一個例子中，調(diào)整的方法按照二進制搜索算法， 首先確定//,。,。,的搜索范圍，最大值的確定根據(jù)//_ = (//,。,。,*11)/10,最小 值的確定根據(jù)/^,, (A。,。,9) /10。在此搜索范圍內(nèi)調(diào)整i/,。,a,，直到找到 逼近參考水平分辨率的i/,。,。,。最后，基于所確定的i/,。,。,來確定時鐘頻率。
多相位延遲鎖相環(huán)(MDLL)時鐘產(chǎn)生模塊以像素時鐘作為參考，產(chǎn) 生不同相位的時鐘頻率，例如能產(chǎn)生28個不同相位的時鐘。
信號跳變沿檢測模塊根據(jù)數(shù)字采樣信號中相鄰像素差分值進行判 斷。例如第一個像素A的視頻信號值/L,M和第二個像素S的視頻信號值
尸2*，兩個像素的差分比較值diff—valUe=P2v。nte。若差分值 diffLvalue是正數(shù)且大于預(yù)定的閾值，則g代表上升沿類型的像素，兩
個像素之間就是上升沿所在。若差分值是負(fù)數(shù)且大于預(yù)定的閾值，則^代 表下降沿類型的像素，兩個像素之間就是下降沿所在。如檢測到上升沿 或下降沿，則產(chǎn)生跳變沿脈沖信號edge—pulse—signal,該脈沖寬度持 續(xù)至少一個時鐘周期。
信號跳變沿采樣模塊首先根據(jù)28個時鐘的相位關(guān)系，得到28個互 相不重疊的脈沖， 一個脈沖的寬度為T/28。這28個不重疊的脈沖構(gòu)成 一個時鐘周期T。然后，用跳變沿脈沖edge—pulse—signal采樣這28個不重疊的脈沖。由于脈沖寬度較窄，為了避免亞穩(wěn)態(tài)情況，需要在采樣
時采用雙同步(double-sync)電路確保采樣的正確性。
相位時鐘調(diào)整模塊分析跳變沿采樣脈沖，選取被跳變沿脈沖采樣的
相位，該相位對應(yīng)28個相位中最壞情況的相位，用該相位采樣信號將得
到"全灰屏"圖案，根據(jù)設(shè)置的相位比例關(guān)系計算出最佳的相位。
圖2是時鐘相位調(diào)整架構(gòu)及波形示意圖，從中可以直觀地了解相位
選擇的過程。
下面，結(jié)合圖3詳細(xì)說明本發(fā)明的自動頻率和相位調(diào)節(jié)的實現(xiàn)過程。 圖3是本發(fā)明一個實施例的頻率和相位調(diào)節(jié)方法流程圖。
1. 首先接收模擬視頻信號，通過ADC進行釆樣，將模擬信號轉(zhuǎn)化為 數(shù)字信號，并用例如27MHz的時鐘計數(shù)兩個VSYNC信號之間的HSYNC信 號，將計數(shù)值^保存至寄存器，通過査表方式，得到參考像素時鐘Pixel clock,參考水平分辨率/^ (true)及參考水平總寬度//,。,。,。
2. 選取例如全白屏或黑底白屏的圖案作為測試圖案。設(shè)定掃描窗口 大小， 一般窗口大小需覆蓋全部有效區(qū)域。在一個例子中，首先掃描從 第一個大于閾值的點開始，再掃描到最后一個小于閾值的點結(jié)束，得到 視頻有效區(qū)域的測試寬度/^ (test)。
3. 將L (test)的值與/^ (true)進行比較。若i^(test)大于 7L(true)，則原時鐘頻率過快，則按照二進制搜索算法減小凡,。,；若
(test)(true)，則原時鐘頻率過慢，按照二進制搜索算法增 大i/,。,。,，直至逼近真實凡,。，(像素時鐘)。因此，獲得逼近真實/f,。,。,的像 素時鐘。
4. 完成時鐘頻率調(diào)整后，多相位時鐘產(chǎn)生模塊以調(diào)整后的像素時鐘 為參考產(chǎn)生例如28個不同相位的時鐘，PH0， PH1，…PH27。
5. 選取例如黑白線條交錯間隔的圖案為測試圖案。測試圖案的大小 可由用戶設(shè)定，但該圖案的特征必須滿足高低電平交錯，比如"低電平
(L)-〉高電平(H)-〉低電平(L)-〉高電平(H)"的變化規(guī)律。圖4是時
鐘和相位調(diào)整的特征圖案，其中黑底白屏是時鐘頻率的測試圖案，而中 間的黑白相間的圖案是時鐘相位調(diào)節(jié)的測試圖案。
如果針對任意一幅圖案，可以首先尋找符合該規(guī)律的特征塊，且兩 兩的差分絕對值需大于設(shè)定的閾值。根據(jù)比較結(jié)果得到對應(yīng)信號上升沿 的指示信號edge—pulse—signal。特征塊可根據(jù)相鄰像素的差分值進行選取。當(dāng)相鄰兩個像素的差分
值diff—valuel二i^廠l^為正數(shù)且絕對值大于閾值，并且
diff—valUe2= P3ran e為負(fù)數(shù)且絕對值大于閾值，P2rato是的延遲一
個周期的像素，i^是/^延遲兩個周期后的像素，則記像素iU。， ？2*，
尸3*構(gòu)成的特征區(qū)域是跳變沿所在。選取該區(qū)域作為調(diào)整時鐘相位的圖案。
6. 根據(jù)這28個不同時鐘兩兩之間的相位關(guān)系，得到互不重疊的28 個相位脈沖edge_pulseO,…，edge—pulse27，用得到的跳變沿脈沖信號 edge_pulse_signal對這28個相位脈沖進行采樣。
7. 在信號跳變沿采樣模塊中通過多相位延遲鎖相環(huán)(MDLL)產(chǎn)生與 跳變沿edge_pulse—signal有一定相位關(guān)系的例如3個跳變沿脈沖 edge—pulse—signall, edge—pulse—signal2， edge—pulse一signa13，分另lj 用這4路跳變沿對28個不同的相位脈沖進行采樣。在一個例子中，由于 相位脈沖寬度較窄，為了避免亞穩(wěn)態(tài)情況，每路跳變沿選用double-sync 電路進行采樣，盡量避開采樣時鐘脈沖跳變沿的情況，確保采樣的正確 性。需要說明，也可以采用其它數(shù)目的跳變沿脈沖來采樣相位脈沖。
8. 分析跳變沿信號對28個相位脈沖的采樣，選取能被跳變沿采樣 的相位脈沖，統(tǒng)計一幀中被采樣的相位時鐘，累計各相位的個數(shù)，分別 保存在各自的寄存器中(PHO—cnt，…，PH27—cnt)，選取累加值最小者，該 最小值對應(yīng)于最差相位。按照設(shè)置的相位比例關(guān)系，計算得到最佳相位。 如圖5所示，累加最小值對應(yīng)的時鐘脈沖為第24相位PH24，該相位與 最佳相位的比例關(guān)系為3:4， 一個周期的總相位為28相位(PH0，…PH27)， 則最佳相位為第12個相位PH12。
需要說明，上述步驟l-8并不反映嚴(yán)格的時序關(guān)系。比如步驟6的 部分內(nèi)容并不必要在步驟5之后完成。各步驟冠以序號1-8的目的僅在 于敘述的方便性。
顯而易見，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化，這種變化不能認(rèn)為偏離 本發(fā)明的精神和范圍。因此，所有對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的改變，都包括 在本權(quán)利要求書的涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種模擬視頻信號顯示用的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，包括視頻信號源信號模塊，接收模擬視頻信號；采樣電路，對模擬視頻信號進行采樣，從而轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號；行頻檢測模塊，采用時鐘對數(shù)字視頻信號中兩個垂直同步信號之間的水平同步信號計數(shù)，基于計數(shù)值獲得參考像素時鐘、參考水平分辨率和參考水平總寬度(Htotal)；時鐘頻率調(diào)整模塊，采用參考像素時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到有效視頻區(qū)域的測試寬度，通過搜索算法并且調(diào)整參考水平總寬度，獲得逼近參考水平分辨率的測試寬度，由此獲得實際像素時鐘；多相位延遲鎖相環(huán)時鐘產(chǎn)生模塊，采用實際像素時鐘產(chǎn)生不同相位的時鐘；信號跳變沿檢測模塊，基于信號圖案獲取跳變沿脈沖信號；信號跳變沿采樣模塊，用跳變沿脈沖信號對多個相位脈沖進行采樣，其中利用所述不同相位時鐘之間的相位關(guān)系，得到所述多個相位脈沖；和，時鐘相位調(diào)整模塊，基于采樣結(jié)果確定較佳相位的時鐘。
2. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中時鐘頻率調(diào)整模 塊從第一個大于第一閾值的點開始掃描，再掃描到最后一個小于第一閾 值的點結(jié)束，得到所述的有效視頻區(qū)域的測試寬度。
3. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中時鐘頻率調(diào)整模 塊選取全白屏圖案或黑底白屏圖案作為測試圖案執(zhí)行掃描操作。
4. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中信號跳變沿采樣 模塊包括雙同步電路。
5. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中信號跳變沿采樣 模塊利用具有一定相位關(guān)系的至少兩個跳變沿脈沖信號對所述相位脈沖 進行采樣。
6. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中所述信號圖案是 測試圖案，所述測試圖案具有滿足低電平和高電平交錯的變化規(guī)律的特 征。
7. 如權(quán)利要求6所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中信號跳變沿檢測 模塊選取黑白線條交錯間隔的圖案為測試圖案。
8. 如權(quán)利要求l所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中信號跳變沿檢測 模塊從一幅圖案中尋找特征塊，所述信號圖案由特征塊構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求8所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中對于所述圖案中 三個相鄰的像素，第一像素、第二像素和第三像素而言，如果第一像素 和第二像素之差值為正數(shù)且絕對值大于閾值，第二像素和第三像素之差 值為負(fù)數(shù)且絕對值大于閾值，則認(rèn)定該三個像素構(gòu)成特征塊。
10. 如權(quán)利要求1所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置，其中信號跳變沿檢 測模塊從信號圖案中的相鄰像素差分值進行判斷，如果相鄰像素的視頻 信號值的差值絕對值大于預(yù)定的閾值，則檢測到上升沿或下降沿，并且 產(chǎn)生跳變沿脈沖信號。
11. 一種模擬視頻信號顯示用的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，包括下列步 驟對模擬視頻信號進行采樣，從而轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號；采用時鐘計數(shù)數(shù)字視頻信號中兩個垂直同步信號之間的水平同步信 號，基于計數(shù)值獲得參考像素時鐘、參考水平分辨率和參考水平總寬度；采用參考像素時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到有效視頻區(qū)域的測試寬 度，通過搜索算法和調(diào)整參考水平總寬度，獲得逼近參考水平分辨率的 測試寬度，由此得到實際像素時鐘；采用實際像素時鐘產(chǎn)生不同相位的時鐘；利用信號圖案獲取跳變沿脈沖信號；用跳變沿脈沖信號對多個相位脈沖進行采樣，其中利用所述不同相 位時鐘之間的相位關(guān)系，得到所述多個相位脈沖；和 基于采樣結(jié)果確定較佳相位的時鐘。
12. 如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中采用參考像素 時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到有效視頻區(qū)域的測試寬度的步驟包括從第一 個大于閾值的點開始掃描，再掃描到最后一個小于閾值的點結(jié)束，得到 所述的有效視頻區(qū)域的測試寬度的步驟。
13. 如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中采用參考像素 時鐘掃描數(shù)字視頻信號的步驟包括選取全白屏圖案或黑底白屏圖案作為 測試圖案執(zhí)行掃描操作。
14. 如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中利用信號圖案 獲取跳變沿脈沖信號的步驟包括選取黑白線條交錯間隔的圖案為信號圖案。
15.如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中用跳變沿脈沖 信號對多個相位脈沖進行采樣的步驟包括利用具有一定相位關(guān)系的至少 兩個跳變沿脈沖信號對所述相位脈沖進行采樣。
16 .如權(quán)利要求11所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中利用信號圖 案獲取跳變沿脈沖信號的步驟包括所述信號圖案是測試圖案，所述測試 圖案具有滿足低電平和高電平交錯的變化規(guī)律的特征。
17. 如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中利用信號圖案 獲取跳變沿脈沖信號的步驟包括信號跳變沿檢測模塊從一幅圖案中尋找 特征塊，由特征塊構(gòu)成所述信號圖案的步驟。
18. 如權(quán)利要求17所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中對于三個相鄰 的像素，第一像素、第二像素和第三像素而言，如果第一像素和第二像 素之差值為正數(shù)且絕對值大于閾值，第二像素和第三像素之差值為負(fù)數(shù) 且絕對值大與閾值，則認(rèn)定該三個像素構(gòu)成特征塊。
19. 如權(quán)利要求ll所述的自動頻率和相位調(diào)節(jié)方法，其中利用信號圖案 獲取跳變沿脈沖信號的步驟包括從信號圖案中的相鄰像素差分值進行判 斷，如果相鄰像素的視頻信號值的差值絕對值大于預(yù)定的閾值，則檢測 到上升沿或下降沿，并且產(chǎn)生跳變沿脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明披露一種模擬視頻信號顯示用的自動頻率和相位調(diào)節(jié)裝置和方法，使任意輸入的視頻信號能以適應(yīng)液晶顯示器的分辨率進行顯示。該裝置包括行頻檢測模塊，采用時鐘對由模擬視頻信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字視頻信號中兩個垂直同步信號之間的水平同步信號計數(shù)，基于計數(shù)值獲得參考像素時鐘、參考水平分辨率和參考水平總寬度；時鐘頻率調(diào)整模塊，采用參考像素時鐘掃描數(shù)字視頻信號得到測試寬度，通過搜索算法并且調(diào)整參考水平總寬度，獲得逼近參考水平分辨率的測試寬度，由此獲得實際像素時鐘；信號跳變沿檢測模塊，基于信號圖案獲取跳變沿脈沖信號；信號跳變沿采樣模塊，用跳變沿脈沖信號對多個相位脈沖進行采樣，其中利用實際像素時鐘得到所述多個相位脈沖；和，時鐘相位調(diào)整模塊，基于采樣結(jié)果確定較佳相位的時鐘。
文檔編號G09G3/00GK101510419SQ20091008075
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者璐 李 申請人:北京海爾集成電路設(shè)計有限公司