专利名称：帧同步器,光盘设备,信息记录/重放装置和信号同步方法
技术领域：
本发明涉及一种帧同步器、光盘设备、信息记录/重放装置以及一种信号同步方法，并且具体涉及用作标准化多路复用有附加信息的视频信号的帧周期的帧同步器、光盘设备、信息记录/重放装置以及信号同步方法。
背景技术：
以下具有增长的趋势多路复用用作显示诸如电视或者视频图像之类的视频信息的视频信号与各种类型的附加信息以及被实际显示的视频信息。具体的说，在所谓的视频信号的垂直消隐间隔期间的信号可与图像重放时显示标题(字幕)的字幕信息多路复用，或者与用于提取节目信息的电子节目导引多路复用。
视频信号处理设备用于接收包括视频信息与附加信息的视频信号从而重放或者记录信息，该视频信号处理设备基于帧从接收的视频信号中提取视频信息与附加信息。这样，是否能够正确地提取附加信息变得重要。
当视频信号处理设备从接收的视频信号中提取附加信息时，出现一系列问题，特别是在接收的视频信号的帧周期不同于视频信号处理设备预期的帧周期的情况下。据推测原因在于接收的视频信号包含抖动。
为此，已经在研究和提出具有将接收的视频信号的帧周期调节成固定周期的功能的视频信号处理设备，比如帧同步器(例如，见日本未审查的专利公开No.2003-46805)。
如果接收的视频信号的帧周期长于用作视频信号处理设备内部处理的基准帧周期，则在日本未审查的专利公开No.2003-46805公开中的视频信号处理设备停止接收一个周期的视频信号，直到完成对应一个周期的视频信号处理设备的内部处理。而且，如果接收视频信号的帧周期短于用作视频信号处理设备内部处理的基准帧周期，则该设备在对应一个周期的视频信号处理设备的内部处理超过一个周期的视频信号的输入的期间，停止视频信号处理，并且改为执行下一个周期的内部处理。
采用此方法，如果接收的视频信号的帧周期短于用作视频信号处理设备内部处理的基准帧周期，则接收的视频信号没有经过视频信号处理。这时，关于在屏幕上显示的视频信息，仅仅没有显示通常为1/24秒或者1/30秒的一帧图像信息，这通常不会有害地影响显示质量，尽管稍微损害图像质量。然而，至于附加信息，一个周期附加信息的损失很大程度上影响整个数据成为可能，并且需要对全部视频信号实现视频信号处理。
如上所述，传统的视频信号处理设备存在不能处理输入视频信号的全部帧数据的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种帧同步器。该帧同步器基于帧接收具有第一同步信号与帧数据的视频信号。帧同步器包括存储器、同步信号发生器与控制器。同步信号发生器产生第二同步信号，其具有不同于第一同步信号的频率并且高于预定标准频率的频率。控制器依照第一同步信号，基于帧将帧数据写入到存储器，并且依照第二同步信号，基于帧从存储器读取帧数据以输出帧数据。
采用此配置，产生其频率高于标准时钟频率的系统时钟，并且基于产生的系统时钟，产生同步信号，因此即使在帧数据读取处理期间出现帧重复，也几乎不会出现帧跳跃。结果，防止帧数据中附加信息的损失成为可能。
根据本发明的另一方面，信号同步方法包括基于帧接收具有第一同步信号与帧数据的视频信号；依照第一同步信号，基于帧将帧数据写入到存储器；以及依照频率不同于第一同步信号的第二同步信号，基于帧从存储器读取帧数据以输出读取的帧数据。产生其频率高于预设标准频率的第二同步信号。
根据此方法，产生其频率高于标准时钟的系统时钟，并且基于产生的系统时钟，产生同步信号，因此即使在帧数据读取处理期间出现帧重复，也几乎不会出现帧跳跃。结果，防止帧数据中附加信息的损失成为可能。
结合附图，通过随附的说明，本发明的上述与其它目的、优点和特征将更加明显，其中图1是示出了根据本发明实施例的帧同步器的配置框图；图2是根据本发明实施例在帧同步器的数据写入时的处理流程的流程图；图3是根据本发明实施例在帧同步器的数据读取时的处理流程的流程图；图4是示出了根据本发明实施例的同步信号发生器的配置例的框图；图5是示出了根据本发明实施例的振荡器的配置例的框图；图6是示出了根据本发明实施例的振荡器的配置例的框图；图7是示出了根据本发明实施例的数据读取/写入的时序图；图8是示出了根据本发明实施例的数据读取/写入的时序图；图9是示出了根据本发明实施例的DVD记录/重放装置的MPEG编码器配置的框图；以及图10是根据本发明实施例DVD记录/重放装置的处理流程的流程图。
具体实施例方式
现在将在此参照示范性实施例描述本发明。本领域的普通技术人员应当知道利用本发明的指导，可完成许多可选实施例，并且本发明不限于用作示范性目的的实施例。
第一实施例图1是示出了根据本发明第一实施例的帧同步器的配置框图。帧同步器1包括控制器10、存储器11、非标准同步计数器12、内部同步计数器13、输入缓冲器14、输出缓冲器15与同步信号发生器16。
控制器10为帧同步器1中执行各种控制的控制单元。更具体地说，在视频信号输入到存储器中和从存储器输出中，控制器控制帧数据的输入/输出。帧数据包含组成每帧的图像数据与附加数据。控制器10使用特定处理器，可执行各种控制，或者中央处理单元(CPU)可基于程序，执行各种控制。
存储器11为存储设备，用于暂时地存储来自输入缓冲器14的帧数据，以与内部时钟信号同步地将帧数据输出到输出缓冲器15。存储器11包括随机访问存储(RAM)等等。
非标准同步计数器12用作计算输入的非标准同步信号的数目。术语“非标准”(“non-standard”)表示在帧同步器1的标准周期规范外的输入视频信号的周期。帧同步器1接收非标准周期的视频信号并且将非标准周期的视频信号转换成标准周期的视频信号，并且根据输入视频信号的非标准周期，输入非标准同步信号。非标准同步信号具有输入视频信号内对准帧数据的帧开始或者结束的帧周期。非标准同步计数器12接收非标准同步信号，以基于接收的非标准同步信号，计算帧的数目。非标准同步计数器12依照帧的计数值，将非标准帧号输出到控制器10。
内部同步计数器13接收来自同步信号发生器16的内部同步信号。而且，内部同步计数器13依照接收的内部同步信号，计算帧的数目。内部同步计数器13基于帧的计数值，将内部帧号输出到控制器10。
输入缓冲器14为暂时存储帧数据的存储器。输入缓冲器14存储每帧的输入帧数据，并且此数据从控制器10读取，并且写入到存储器11。
输出缓冲器15为暂时存储输出帧数据的存储器。输出缓冲器15存储每帧的帧数据，并且将此数据与内部同步信号对应地发送到对应设备。
同步信号发生器16产生内部同步信号。随后将详细描述如何产生内部同步信号。同步信号发生器16将产生的内部同步信号提供到内部同步计数器13。
由同步信号发生器16产生的内部同步信号的周期需要短于应用于非标准同步计数器12的非标准同步信号的周期。内部同步信号的周期由选择单元16决定。选择单元16可选择符合用户输入操作的合适的周期，或者如果可能的话，则选择单元16可自动决定符合输入视频信号的周期。
图2是示出了同步信号发生器16的配置例的框图。同步信号发生器16包括选择单元160、振荡器161与定时发生器162。选择单元160包括选择器1600和模式存储器1601、1602、与1603。
选择单元160用于选择从振荡器161输出的系统时钟的频率。选择单元160可选择符合用户的操作的合适频率，或者可自动地选择频率。选择单元160将关于已选择的频率的信息发送到振荡器161。
振荡器161为系统时钟发生器，用于基于来自选择单元160的频率的信息，产生系统时钟。振荡器161将产生的系统时钟输出到定时发生器162。
定时发生器162基于来自振荡器161的系统时钟，产生内部同步信号。定时发生器162将产生的内部同步信号输出到内部同步计数器13。
选择器1600接收来自CPU20的指令，以选择从模式存储器1601、1602、与1603提供的频率信息之一，以将已选择的频率信息输出到振荡器161。
模式存储器1601、1602、与1603存储频率信息。在图2已示出的例子中，模式存储器1601、1602、与1603分别存储VTR模式频率信息、DVD模式频率信息与调谐器模式频率信息。这些存储器存储最适合单独模式的频率信息。而且，设置振荡器的输出频率总是高于用作产生非标准同步信号的输入时钟频率的模式成为可能。在这种情况下，频繁的重复处理损害了图像质量，但是一定可得到帧数据。此模式适合在牺牲视频信息的情况下，一定得到附加信息。如果附加信息为VBI信息，则此模式称作“VBI模式”。
采用遥控器、键盘或者鼠标，依照用户的输入操作，CPU20可发出指令，或者CPU20可自动选择合适的模式，比如响应时间或者响应由EPG信息指定的节目，以及如果预先输入EPG信息，则设定“VBI模式”。
振荡器161采用选择器160选择的频率产生系统时钟。存在两种方法控制振荡器161的输出频率，即图3的电压控制方法与图4的锁相环(PLL)方法。根据电压控制方法，VCXO(压控晶体振荡器)基于预置模拟电压电平，产生系统时钟。同时，根据PLL方法，PLL电路依照预置频率划分比率，产生系统时钟。PLL电路接收信号，用于将来自振荡电路的输出信号频率划分成来自输出电路的“n”份。这样，得到的频率为振荡器输出频率的n/m。只要能够提供指定频率的系统时钟，振荡器161可以任何形式实现。
其次参照图5的流程框图，说明根据本发明帧同步器1的数据写入处理的处理流程。
首先，输入缓冲器14基于帧，接收和存储视频信号中的帧数据(S11)。然后，非标准同步计数器12接收视频信号中的非标准同步信号，依照已接收的非标准同步信号计算帧的数目(S12)。非标准同步计数器12基于帧的计数值，将帧号发送到控制器10。
从非标准同步计数器12接收帧号，控制器10从输入缓冲器14读取对应于帧号的帧数据，并且在存储器内记录读取的帧数据(S13)。此时，控制器10彼此关联地记录帧号与帧数据。
图6是根据本发明帧同步器1的数据读取处理的流程框图。数据读取处理对应于来自内部同步计数器13的帧号的输入时序开始。首先，选择单元160选择系统时钟频率(S21)。选择单元160将选择的频率信息输出到振荡器161(S22)。
将上述系统时钟频率设定为高于标准时钟频率。将基于系统时钟产生的同步信号的频率也设定为高于标准频率。例如，基于输出数据的规范，决定标准时钟与标准频率。例如，在将输入视频信号转换成MPEG(运动图象专家组)-2数据的情况下，频率应当设定为27Mhz。这样，系统时钟频率设定为27.00135到27.00405Mhz。也就是说，系统时钟频率优选地设定为高于标准时钟频率50-150ppm左右。
振荡器161基于输入频率信息，产生系统时钟(S23)。振荡器161产生系统时钟，然后将产生的系统时钟输出到定时发生器162(S24)。定时发生器162基于输入系统时钟，产生内部同步信号。例如，在处理NTSC(国家电视系统委员会)视频信号的情况下，一帧包括525条线，并且一条线对应858个时钟脉冲，因此，每450450个时钟脉冲(＝525×858)产生内部同步信号。定时发生器162将产生的内部同步信号发送到内部同步计数器13。
内部同步计数器13从定时发生器162接收内部同步信号，以基于输入的内部同步信号，计算帧的数目(S25)。内部同步计数器13基于帧的计数值，将帧号输出到控制器10。
控制器10从内部同步计数器13接收帧号，以从存储器11读取与帧号关联地存储的帧数据，并且将读取的数据发送到输出缓冲器15(S26)。读取的帧号为对应于已写入到存储器11的帧号的帧数据。
其次参照图7，说明数据读取/写入时序。
图7的非标准同步信号波形为视频信号内非标准同步信号的波形，该波形应用于非标准同步计数器12。图7的非标准帧号示出了由计算输入非标准同步信号的非标准同步计数器12得到，并且依照计数值而发送到控制器10的帧号。图7的内部同步信号波形为由同步信号发生器16产生并且提供到内部同步计数器13的内部同步信号波形。图7的内部帧号示出了由计算帧号的内部同步计数器13得到然后发送到控制器10的帧号。
非标准帧号依照非标准同步信号的下降沿递增。此时，控制器10从输入缓冲器14读取对应于递增的帧号的帧数据，并且将读取的数据写入到存储器11。
内部帧号依照内部同步信号的下降沿递增。此时，控制器10从存储器11读取对应于递增的帧号的帧数据，并且将读取的数据发送到输出缓冲器15。这时，读取的帧号为对应于已写入到存储器11的帧号的帧数据，并且这样，在图7的t1时刻，已写入对应于内部帧号2的帧数据。因此，执行读取处理没有问题。然而，在t2时刻，还没有写入对应于内部帧号3的帧数据，因此再次读取对应于帧号2的帧数据。这称作“帧重复”(“frame repeating”)。
当出现帧重复时，在图像重放时，相同的帧被重放成两个连续帧，因此，有些损害图像质量，但是不会发生帧数据的损失，这表示一定可获得多路复用的附加信息。而且，在此点检测是否出现帧重复成为可能，因此可产生帧重复信号，以将关于帧重复的信息发送到诸如MPEG编码器之类的对应设备。接收关于帧重复的信息时，MPEG编码器在MPEG编码期间，对重复的帧数据设定重复标记ON。也就是说，防止多余地记录相同的帧成为可能。
由振荡器161产生的系统时钟的频率设定为高于输入视频信号的时钟频率，作为应用于非标准同步计数器12的非标准同步信号的参考，因此出现帧重复成为可能，但是几乎不会出现与帧重复相对的帧跳跃的现象。
图8示出了出现帧跳跃的例子。在这种情况下，非标准同步信号的频率高于内部同步信号的频率。在图8的时刻t3，读取对应于内部帧号4的帧数据，但是在此读取期间，对应于非标准帧号5与6的帧数据已写入到存储器11。结果，在时刻t4，在对应于内部帧号4的数据之后，读取对应于内部帧号6的帧数据，因此跳过对应于内部帧号5的数据。
在非标准同步信号频率高于标准时钟频率150ppm或以上的条件下出现帧跳跃。然而，除了诸如快进/快退之类的特定情况之外，不会出现非标准同步信号频率高于标准时钟频率150ppm或以上的条件，也就是说，不会出现帧跳跃。进一步，在快进/快退期间，附加信息不重要。这样，在这样的情况下，允许帧跳跃。而且，可设定系统时钟频率，以致即使在此条件下，也不会导致帧跳跃。
这样，根据本发明的帧同步器将系统时钟频率设定得较高，使防止帧跳跃和一定得到多路复用的附加信息成为可能。
第二实施例在下文中，将说明根据本发明的帧同步器应用于DVD记录/重放装置的例子。图9是示出了根据本发明第二实施例DVD记录/重放装置的MPEG编码器配置的框图。
根据本发明DVD记录/重放装置的MPEG编码器2包括CPU20、CPU接口201、存储器21、帧同步器22、视频解码器23与MPEG编码器24。
CPU20为根据本发明DVD记录/重放装置中对MPEG编码器2执行各种控制的控制器。CPU20与帧同步器22、视频解码器23和MPEG编码器24之间的数据交换通过CPU接口201进行。
存储器21为存储用于操作DVD记录/重放装置的MPEG编码器2的程序或者数据的存储设备。存储器21包括RAM等等。
根据本发明第一实施例，帧同步器22的配置与帧同步器1相同，因此这里省略了帧同步器22的配置说明。就此而言，在帧同步器中CPU20兼作控制器，并且在帧同步器中存储器21可兼作存储器11。
视频解码器23为用于接收模拟视频信号并且将该信号转换成数字视频数据的解码器。使用程序通过CPU或者通过特定的处理器，可实现解码。解码的数字视频数据被发送到帧同步器22。
MPEG编码器24接收由帧同步器22标准化的视频数据，并且将接收的数据转换成MPEG数据。转换的MPEG数据作为MPEG流发送。
其次参照图10的流程框图，说明了根据本发明第二实施例DVD记录/重放装置中MPEG编码器2的处理流程。
首先，视频解码器23接收模拟视频信号并且将模拟视频数据转换成数字视频数据(S31)。视频解码器23将转换的数字视频数据发送到帧同步器22。
帧同步器22从视频解码器23接收数字视频数据，然后使接收的数字视频数据的帧周期标准化(S32)。使数据标准化的方式与第一实施例相同。帧同步器22将标准化的视频数据提供到MPEG编码器24。
MPEG编码器24接收标准化的视频数据并且将标准化的视频数据转换成MPEG数据(S33)。将转换的MPEG数据作为MPEG流输出到对应设备，并且记录在诸如DVD-R之类的记录介质上。
这样，DVD记录/重放装置的MPEG编码器2将接收的模拟数据转换成MPEG数据。将根据本发明的帧同步器应用于该转换使得防止附加数据的损失成为可能。而且，MPEG编码器24从帧同步器22接收帧重复信号，因此在MPEG编码期间为重复的帧数据设定重复标记ON，以防止相同帧的多余记录。结果，使额外的流最小化成为可能。
其它实施例在上述实施例中，实现了MPEG编码处理，作为帧同步器的后处理，但是通过视频编码器或者与帧同步器一起可执行此处理。
应当明白本发明不限于上述实施例，并且本发明可修改或者改变而不脱离本发明的范围与精髓。
权利要求
1.一种基于帧，接收具有第一同步信号与帧数据的视频信号的帧同步器，该帧同步器包括存储器；同步信号发生器，用于产生第二同步信号，所述第二同步信号的频率不同于第一同步信号的频率并且高于预定标准频率；以及控制器，用于依照第一同步信号，基于帧将帧数据写入到存储器，并且依照第二同步信号，基于帧从存储器读取帧数据以输出帧数据。
2.如权利要求1所述的帧同步器，其中同步信号发生器依照接收的视频信号类型，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的第二同步信号。
3.如权利要求1所述的帧同步器，其中同步信号发生器依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的第二同步信号。
4.如权利要求1所述的帧同步器，其中同步信号发生器产生第二同步信号，所述第二同步信号始终具有高于第一同步信号的频率的频率。
5.如权利要求1所述的帧同步器，其中同步信号发生器依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择一个频率，并且多个不同频率的至少一个始终高于第一同步信号的频率。
6.如权利要求1所述的帧同步器，其中同步信号发生器包括系统时钟发生器，用于产生其频率高于预定标准频率的系统时钟；以及定时发生器，用于依照由系统时钟发生器产生的系统时钟，产生第二同步信号。
7.如权利要求6所述的帧同步器，其中系统时钟发生器依照接收的视频信号的类型，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的时钟。
8.如权利要求6所述的帧同步器，其中系统时钟发生器依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的时钟。
9.如权利要求6所述的帧同步器，其中系统时钟发生器产生的时钟的频率始终高于用于产生第一同步信号的输入时钟的时钟频率。
10.如权利要求6所述的帧同步器，其中系统时钟发生器依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的第二同步信号，并且多个不同频率的至少一个始终高于用于产生第一同步信号的输入时钟的频率。
11.一种信息记录/重放装置，包括如权利要求1所述的帧同步器；视频解码器，用于将输入模拟视频信号转换成数字视频信号，并且将转换的数字视频信号输出到帧同步器。
12.一种信号同步方法，包括基于帧，接收具有第一同步信号与帧数据的视频信号；依照第一同步信号，基于帧将帧数据写入到存储器；以及依照其频率不同于第一同步信号的频率的第二同步信号，基于帧从存储器读取帧数据，以输出读取的帧数据，并且产生的第二同步信号的频率高于预定标准频率。
13.如权利要求12所述的信号同步方法，其中依照输入视频信号的类型，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的第二同步信号。
14.如权利要求12所述的信号同步方法，其中依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择一个频率，以产生选定频率的第二同步信号。
15.如权利要求12所述的信号同步方法，其中第二同步信号的频率始终高于第一同步信号的频率。
16.如权利要求12所述的信号同步方法，其中，产生其频率高于预定标准频率的系统时钟，以基于产生的系统时钟产生第二同步信号。
17.如权利要求16所述的信号同步方法，其中依照用户的输入操作，从多个不同频率当中选择系统时钟的频率。
18.如权利要求16所述的信号同步方法，其中依照输入视频信号的类型，从多个不同频率当中选择系统时钟的频率。
19.如权利要求16所述的信号同步方法，其中系统时钟的频率始终高于用于产生第一同步信号的输入时钟的时钟频率。
全文摘要
提供了一种增添到输入视频信号的帧数据的附加信息没有任何损失的帧同步器。本发明的实施例涉及一种帧同步器，用于基于帧，接收具有第一同步信号与帧数据的视频信号；依照第一同步信号，基于帧将帧数据写入到存储器；并且依照频率不同于第一同步信号的第二同步信号，基于帧从存储器读取帧数据，以输出帧数据，所述帧同步器包括产生频率高于预定标准频率的第二同步信号的同步信号发生器。在此配置中，防止输入视频数据中加入到帧数据的附加信息的损失成为可能。
文档编号H04N7/08GK1832536SQ200510133910
公开日2006年9月13日 申请日期2005年12月20日 优先权日2004年12月20日
发明者松岛钢 申请人:恩益禧电子股份有限公司