专利名称：非同步复合视频信号和s视频信号的数字解调方法及解调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合视频信号(composite)和S视频信号(S-Video)的数字 解调方法及解调器，更具体地，涉及一种在非同步系统中完成解调过程，不 需要任何同步机制的复合视频信号和S视频信号的数字解调方法及解调器。
背景技术：
复合视频信号和S视频信号是当今视频信号种类中使用最为普遍的，同 时所涉及到的设备和成本都是最低的。虽然如今视频系统已进入高清时代， 但由于要完成高清信号的播放和接收需要更多的成本的支持，所以复合视频 信号和s视频信号依然被广泛的使用。
复合视频信号是由三个基本元素组成(亮度、色度和同步信号)的单个
视频信号。s视频信号则是由两个元素组成， 一是亮度和同步信号捆在一起
的信号，二是色度信号。所以s视频信号已经是亮色分离的视频信号了。
传统的模拟视频解调器中使用锁相环(PLL)对视频中的同步信号进行锁 定而产生所需要的采样时钟。如此的系统是属于同步系统，因为采样时钟与 源同步信号锁定。锁相环不断根据源同步信号进行调整产生稳定的采样时钟 供整个系统使用，反之若锁相环的锁定机制无法收敛则导致整个系统崩溃。
如今的数字视频解调器中则是使用了数字技术代替模拟方式对复合视 频信号进行同步分离，然后把分离的同步信号送给锁相环锁定产生精确的采 样时钟。采样后的数字复合信号再进行亮色分离和色解调得到最终的分离成 分(YUV)。在这系统中依然脱离不了对于锁相环的依赖，实现的难度依然 很高，成本也无法降低。因此有必要设计一种纯数字系统方式的视频解调器 来解调复合视频信号和S视频信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种非同步复合视频信号和s视频信号的数字解调
方法及解调器，以克服目前的解调方法依赖于锁相环，从而导致解调难度大、 解调成本高的技术问题。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下..
一种非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，包括如下步骤: 设定一个固定的采样时钟采集数据并供整个解调过程使用；将复合视频信号 或S视频信号转换成初始数字信号；对所述初始数字信号中的场同步、行同 步信号进行还原，对该初始数字信号中的场频、行频进行计算并锁定，得到 最终行同步信号和最终场同步信号以及行同步相位；对该初始数字信号中的 色度进行解调；对所述行同步相位通过插值法进行二次采样；相位调整；和 亮色分离及亮度、对比度、饱和度调整。 一
相应地， 一种非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，包括 模数转换单元，接收复合视频信号或S视频信号并将该复合视频信号或S视 频信号转换成初始数字信号；同步信号分离单元，接收所述初始数字信号， 对该初始数字信号中的场同步、行同步信号进行还原，对该初始数字信号中 的场频、行频进行计算，得到行同步相位、行同步信号和场同步信号；色分 量解调单元，接收所述初始数字信号，对该初始数字信号中的色度进行解调； 相位调整单元，接收同步信号分离单元提供的行相位数据并对此通过插值法 进行二次采样；以及连于所述相位调整单元之后的亮色分离单元和连于所述 亮色分离单元之后的亮度、对比度、饱和度调整单元。
通过本发明可以解除视频解调器中对于模拟锁相环的依赖。锁相环是 数字视频解调器中唯一脱离不了模拟的重要核心。如此在数字视频解调器的 集成电路实现不仅是降低集成电路的面积(成本)，复杂度(时间)，同时 一样可以达到使用锁相环所带来的效果。
图1为本发明的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调模块图； 图2显示了数字的系统中数据信号分离和时钟同步对应； 图3显示了同步分离单元的模块框图； 图4显示了无限滤波器和有限滤波器的结果； 图5为图3中的行同步分离单元中粗略分离的模块框图； 图6为图3中的行同步分离单元中相位计算的模块框图； 图7显示了用线性回归法精确地计算出过零点的位置； 图8显示了在真实系统中由于信号中噪声影响，相位值依然是呈递增现 在，但并不是完美线性；图9为图3中的行同步信号锁定单元的模块框图； 图10为图3中的场同步分离单元的模块框图11显示了最小值发生于垂直同步脉冲间隔，在同一场视频信号里将 不会有其他位置出现最小值；
图12为图3中的场同步信号锁定单元的模块框图； 图13为图3中的嵌位信号产生单元的模块框图r为传统的数字解调器的调解模块图。
具体实施例方式
下面根据图1至图12，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使 能更好地理解本发明的功能、特点。
图1为一纯数字数字视频解调器的方块图，包含了同步信号分离模块， 色分量解调模块，二维梳状滤波器一亮色分离模块和亮度、对比度、饱和度 调整模块。同步信号分离模块是从复合视频或S视频-亮度信号中将行同步 信号和场同步信号还原。色分量解调是用判断当前的视频信号的制式，并使 用该制式对应的载波信号进行彩色解调得到色分量信号(UV)。 二维梳状滤 波器—亮色分离模块也根据视频信号的制式使用对应的复合视频信号内容进 行滤波还原亮度信号(Y)。亮度、对比度、饱和度调整模块是对还原的分 量信号(YUV)进行处理以便在视觉上达到最佳效果。
传统的数字解调器是依靠着锁相环对分离出的行同步信号进行锁定而
得出精确的采样时钟供给整个系统使用，如图r所示。与此相反的，本发
明是先有一个固定的采样时钟供给采样时钟域里的各个模块使用。固定的采 样时钟可以从外部器件提供，比如晶震。对于采样时钟的要求是时钟的频率 必须要高于标准的视频采样频率，如此才能提升信号的信噪比，使同步分离 模块的计算误差大大的降低。
模拟一数字转换器根据采样时钟采得的数据(复合视频信号或s视频的
亮度信号)送给同步信号分离模块进行场同步、行同步信号的还原，场频、
行频的计算。如图2所示，由于在数字的系统中，数据信号分离的和时钟同 步对应，而不像在模拟系统中，信号是连续的。因此在数字中还原的行同步 信号的精度只能达到一个时钟周期精度，这是远远不足的。为了解决这个问 题，还需要一个精确的相位计算单元。这里的相位是指精确到一个时钟单位内的行同步起始发生的位置。虽然还原的行同步的精度只能到达一个时钟周 期，但透过对采样数据的重新插值的相对方式便解决了数字同步分离方式的 精度不如模拟同步分离的问题。
一个非同步复合视频解调系统中需要两个必备的单元，即同步分离单元 和采样信号相位调整单元，如图1所示。同步分离单元位于整个系统的最前 端，同时是独立于其他单元而工作。采样信号相位调整单元则处于亮色分离 单元之前，同时是依赖于同步分离单元所提供的讯息来完成。图l中，色分 量解调单元发生于系统前端，与同步分离单元并行位置，故分离后的色分量
信号同样也需要经过相位调整单元然后进入亮色分离单元。这是因为在亮色 分离单元中要求输入的信号都必须对齐才能正常工作。另外，也有复合视频 解调系统中色分量解调单元发生在亮色分离单元之后，则只需要对复合视频 信号进行相位调整，对于发生在亮色分离单元之后的色分量解调单元己不需 要再经过色分量的相位调整单元，因为从亮色分离出的色分量信号是由对齐 过的复合视频信号得到。
同步分离单元如图3所示，含三个功能单元组成，即行同步信号还原单 元，场同步信号还原单元及嵌位信号产生单元。嵌位信号是供给模拟-数字转 换器使用，作为模拟到数字转换时模拟信号的参考电位，以此电位定义为数 字的幅值零，其他电位则参考于嵌位电位产生出对应的数字幅值。在同步分 离单元中，行同步信号还原单元是最先发生和最重要的，虽然场同步分离单 元也是并行进行，但场同步信号分离单元还依赖于行同步信号分离单元来完 成。同时嵌位信号产生单元也依靠行同步信号分离单元来完成。
在行同步信号分离单元中首先复合视频信号由滤波1单元把复合视频信 号中的噪声消除。噪声可能由于信号在传输过程中引入，或受周边的其他信 号源的干扰，或视频解调系统的地线信号不妥当处理引入。噪声的幅度小则 影响行同步相位的计算，大则影响行同步频率的稳定。复合视频信号中行同
步信号的频率范围在14-16KHz，所以滤波1单元在设计时尽可能把带宽设于 16KHz或更大的频率。滤波1单元可选择单位响应为无限脉冲的滤波器(IIR) 或单位响应为有限脉冲滤波器(FIR)，由图4示出两个滤波器的结果。单位 响应为有限脉冲滤波器的好处是其响应是线性的，对行同步信号要求精准相 位更加适合但所占用资源多。单位响应为无限脉冲的滤波器则相反，但对于 高噪声的复合视频信号，其效果要优于前者。因此这里提倡将两种滤波器合并使用，根据信号的信噪比来决定滤波结果，如公式l所描述。
公式1中，CvbSfw为复合视频信号经过单位响应为有限脉冲滤波器滤波 后的视频信号，在图4中为菱形标志的信号；CVbSi^为复合视频信号经过单 位响应为无限脉冲滤波器滤波后的视频信号，在图4中为圆形标志的信号；
SNR是视频信号中的噪声情况，由行同步分离单元中的噪声估计单元提
供，如图9所示；CVbS。ut为两种滤波器按噪声情况做混合后的视频信号。经
过滤波1单元后可把大部分的噪声给消除。
在行同步分离单元中的首要工作是粗略地把行同步信号从滤波后的视频 信号中分离出来。所谓粗略的分离是指得到行同步信号的每个周期偏差略 大，这个步骤主要是为了先定位出行同步头的位置，供给接下来的单元参 考。利用从滤波l后的视频信号中寻找最小值，最小值出现于行同步位置的
末端。图4所示的两种滤波器后的视频信号的最小值出现的位置接近都是在
行同步信号的上升边缘区域，所以两个滤波1单元后的视频信号的最小值也 是在此位置。复合视频信号的最小值再加上一偏差值做为行同步分离的比较 门限，当复合视频信号值小于比较门限时认为是处于行同步区，反之则认为
是处于行同步区之外，如公式2所描述。在公式2中，cvbs为经过滤波l后 的视频信号；minimum为滤波1视频信号在行同步区的最小值；offset为最 小值调整的偏差；hsync为粗略的行同步信号。
由于噪声或者视频信号的内容，得到的最小值会有上下起伏。因此公式
2中比较得到的行同步信号起始位置有所偏差，同时即可能得到假的同步信 号(称为毛刺)，利用窗口单元来过滤这些毛刺。窗口宽度大约略小于半个 行同步周期长度，在一窗口内间若出现超过一次的行同步则放弃其后出现的 行同步。经过窗口单元后的为粗略的行同步信号，流程如图5所示。粗略的 行同步信号必须满足视频信号行同步的频率范围，否则将视违反频率范围的 行同步为无效。
公式3描述了窗口单元的判断条件，hsynCstatus为粗略行同步状态，有真(true)伪(false)两种状态；hSyncstatus第一个成立的条件是粗略行同步信号的 周期在标准半行同步周期(half hs period)的偏差(offsetl)区域内，这中情形发 生在场同步信号位置，这里将出现半行同步周期的信号，如图10所示； hsyncstatus第二个成立的条件是粗略行同步信号的周期在标准行同步周期(hs period)的偏差(offset2)区域内；对其他的粗略行同步周期则都视为伪行同步 信号而排除之。
<formula>formula see original document page 13</formula>-(3)
有了粗略的行同步信号后，下一步是进行相位计算。如图6描述，行同 步的相位在数字的视频解调系统就是行同步信号精确到一个时钟周期内的位 置(图2)。根据粗略的行同步信号，对行同步信号的下降缘进行二阶导。 一个下降边缘的二阶导的结果是下降缘的开始，其二阶导值从零值递减，到 达最小值后开始递增，从负值往正值增加，并到达最大值，再逐渐回到零 值。二阶导数的过零点位置即行同步信号的下降缘的中心位置，由线性回归 法可以精确地计算出过零点的位置，如图7所示。线性回归法由公式4所 示，其中b是水平轴长度值减一即所需要的点数减一，点数越多得到的结 果越精准， 一般b是定为6; Xk是水平点数的座标；Yk是水平座标对应 的复合信号幅度；Xzero是过零点位置(或行同步相位)。
<formula>formula see original document page 13</formula>-(4)
由每个下降缘计算得到的相位值在理想情况下呈循环地线性递增现象， 这是由于采样时钟与信号源是非同步关系，导致相位积累的效果。但在真实 系统中由于信号中噪声影响，相位值依然是呈递增现在，但并不是完美线
性，如图8所示。因此需要一个平滑单元来处理突变的相位，平滑单元具有 对相位平均的效果，因此当出现一个突变的相位时，可以抵消掉大部分的突 变能量。行同步信号锁定单元如图9所示。在行同步分离单元完成后，行锁定单元对粗略的行同步信号进行长时间统计以得出一稳定的周期，根据稳定的周期重新产生一新的行同步信号。新的行同步信号对粗略的行同步信号进行跟踪。这是为了在出现行同步丢失时，仍然保持有行同步信号输出，使系统不受影响。最后一个步骤是根据行同步相位对新的行同步信号的周期重新调整。行同步相位的实际物理意义是在行同步头在该采样时钟里的位置，如图2所示。由于时钟的误差积累，每个行同步的相位逐步增加，即在采样时钟
里的位置是逐渐从左边靠近右边，最终就会超过采样时钟n到采样时钟n+l，这就是"发生行同步相位超过一个采样"，这现象一直循环发生。由前面提到行同步相位是呈循环递增改变，每当发生行同步相位超过一个釆样点时，也可理解为当行相位发生循环时，即对应的行同步信号的周期也需要多增加一个点以保证相位与行同步信号一致，如图8中所示。到此行同步信号分离功能便算完成。
场同步信号分离单元是由滤波2单元，场同步信号分离单元，场同步信号锁定单元所组成，如图3所示。
场同步信号是由三个部分组成，先出现预均衡脉冲间隔，接着是垂直同步脉冲间隔，最后是后均衡脉冲间隔。这些脉冲间隔的周期只有正常行同步的一半，且在垂直同步脉冲间隔区间是极性相反，如图11所示。对于标准的NTSC和PAL彩色电视系统，这三个区域的脉冲间隔数是固定的。NTSC彩色电视系统是6个预均衡脉冲，6个垂直同步脉冲，6个后均衡脉冲；PAL彩色电视系统是5个预均衡脉冲，5个垂直同步脉冲，5个后均衡脉冲。但实际在各地的电视广播基地所产生的视频信号，其脉冲间隔数并不一致，同时其周期也可能出现与行同步相同的情况。场同步信号的起始是垂直同步脉冲的下降缘位置，当其位置对应于行同步信号时称为奇场，当其位置对应于两个行同步信号的中间时称为偶场。
由于场同步信号的频率是50Hz或60Hz，为一极低频的信号成分，在场
同步信号分离系统中，为了要把大部分的不必要复合视频信号成分过滤，滤波2单元的设计更偏向于使用无限脉冲的滤波器，由公式5所示。公式5中xn为滤波器的输入；yn-,为滤波器输出的前一个值；yn为滤波器输出的当前值。公式5中的无限脉冲滤波器的系数为1/128，这个值可以由实际调试后改变。使用了无限脉冲的滤波器，可以大大节省硬件资源。由于视频解调系统中对场同步信号没有精确相位的要求，因此虽然无限脉冲滤波器的相位是非线性，对于场分离单元没有影响。另外，虽然滤波2的延迟比较大，但场信号的延迟并不影响整个视频解调系统的工作，只要在场锁定单元中将场同步信号与行同步信号进行同步即可。经过滤波2的复合视频信号，其场同
步信号区间变得更加明显，这对于之后的场同步信号分离更加有优势。
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场同步分离单元如图10所示，先寻找最小值，接着是消隐电平的测量，然后制定分离门限。在场同步分离单元中首先对滤波2的复合视频信号进行最小值的搜索。最小值发生于垂直同步脉冲间隔，在同一场视频信号里将不会有其他位置出现最小值，如图11示。根据最小值的位置，接着对消隐电平进行测量。同时根据双门限原理，只要合理设定进入和离开门限，可以在垂直脉冲间隔产生一粗略的场同步信号，如公式6所示。公式6中的y。即滤波2后的复合视频信号；thredj为场信号进入门限；thred。为场信号离开门限；vsync是分离后的场信号。
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少M h /^re《
进入门限和离开门限之间的距离必须满足一合理长度，否则被分离出的场信号将视为无效。这个长度值一般是定位半个行周期长度，在正常情况下进入门限和离开门限是两倍到三倍的半行周期。进入门限和离开门限是属于自适应调整，因为各种不同的视频信号发射源的消隐电平都不相同，无法利用一固定值达到理想效果。自适应的进入门限和离开门限是依据最小值和消
隐电平而得到，如公式7所示。公式7中ki和k。为调整系数，需要根据实际情况进一步调整；min为检测得到的最小值；blank为消隐电平，在系统的初始状态中设为一理想值，之后由实际测量的到；thredi为场信号进入门限；thred。为场信号离开门限。
f/7red尸附A:,x Z /"wA -(7)
图12是场同步、"/""信号锁定单元的方块图。场同步信号首先是进行周期统计以得到一稳定的场周期值，利用周期值重新产生场同步信号。新的场同步信号跟踪粗略的场同步信号，当检测出粗略的场同步信号是处于稳定状态时，新的场同步信号与粗略的场同步信号保持同步。当粗略场同步信号发生突变时，新的场同步信号将维持其周期不变直到下一次稳定的粗略场同步信号得到检测。
场同步信号锁定单元中利用锁定的行同步信号作为参考进行同步。在标
准的视频信号中，NTSC电视系统每一场有262.5行，PAL电视系统每一场有312.5行。因此，场同步信号每隔一场将出现在两个行行同步信号的中间位置(偶场)，另一场的场同步信号则是在行同步信号位置(奇场)。根据粗略场同步信号对应到行同步信号，如果粗略的场同步信号位于行同步信号的前半行区域，则重造出的锁定场同步信号是对应于行同步信号位置，并延迟一个行同步周期；如果粗略的场同步信号位于行同步信号的后半行区域，则重造出的锁定场同步信号是对应于两个行同步信号的中间，并延迟一个行同步周期。这个延迟是由于滤波2单元的延迟所引起。因此，重新产生的场锁定信号相较于输入的复合视频信号要晚一个行同步周期。到此场同步信号分离功能便算完成。
嵌位信号产生单元是依据行同步信号和行同步分离单元的最小值来完成，如图13所示。由行同步信号做为参考开出一窗口区域进行复合视频信号与一门限值比较，其中门限值是由行同步分里单元的最小值加上一偏差组成。对于复合视频小于门限值的区域被认为是嵌位信号的安全区域，在安全区域内的复合视频信号都处于最低电平位置，是合理的嵌位位置。最后在安去区域内再进行嵌位信号的位置调整和长度调整。
相位调整单元是根据行同步分离单元提供的行相位对复合视频信号进行二次采样。二次采样的方法众多，最简单有2点线性(linear)插值法，高级的方法有拉格朗日(Lagrange)插值法和牛顿(Newton)插值法。2点线性插值法最容易实现，复杂度低，但其计算结果的误差在三种方法中也是最大。拉格朗日插值法和牛顿插值法可选择其算法的阶数，随着阶数越高，计算结果越准确，但代价是所需要的点数更多，实现的复杂度也大大增加。若把拉格朗日插值法和牛顿插值法的阶数降为二阶，则与线性插值法相同。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。
权利要求
1、一种非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，包括如下步骤设定一个固定的采样时钟采集数据并供整个解调过程使用；将复合视频信号或S视频信号转换成初始数字信号；对所述初始数字信号中的场同步、行同步信号进行还原，对该初始数字信号中的场频、行频进行计算并锁定，得到最终行同步信号和最终场同步信号以及行同步相位；对该初始数字信号中的色度进行解调；对所述行同步相位通过插值法进行二次采样；相位调整；和亮色分离及亮度、对比度、饱和度调整。
2、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述采样时钟由外部晶震提供。
3、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述采样时钟的频率高于标准的视频采样频率。
4、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述行同步相位是指精确到一个时钟单位内的行同步起始发生的位置。
5、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述对初始数字信号中的行同步信号进行还原的步骤包括采用滤波的方式消除复合视频信号中的噪声；从滤波后的视频信号中寻找复合视频信号的最小值，该最小值出现于行同步位置的末端；复合视频信号的最小值加上一偏差值做为行同步分离的比较门限，当复合视频信号值小于比较门限时认为是处于行同步区，反之则认为是处于行同步区之外；利用窗口单元排除伪行同步信号，当经过门限比较的行同步信号的周期在标准半行同步周期的偏差区域内，或者经过门限比较的行同步信号的周期在标准行同步周期的偏差区域内，作为粗略的行同步信号输出。
6、 如权利要求5所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述滤波根据如下公式进行其中cvbsfif为复合视频信号经过单位响应为有限脉冲滤波器滤波后的视频信号；cvbs^为复合视频信号经过单位响应为无限脉冲滤波器滤波后的视频信号；SNR是视频信号中的噪声情况；CVbS。ut为两种滤波器按噪声情况做混合后的视频信号。
7、 如权利要求6所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述行同步相位通过如下方式得到根据粗略的行同步信号，对行同步信号的下降缘进行二阶求导；根据如下公式计算出二阶导数的行同步相位<formula>formula see original document page 3</formula>其中b是水平轴长度值减一即所需要的点数减一，点数越多得到的结果越精准；Xk是水平点数的座标；Yk是水平座标对应的复合信号幅度；xzero是行同步相位。
8、 如权利要求7所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述b是6。
9、 如权利要求8所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，行同步信号通过如下方式锁定对粗略的行同步信号进行统计以得出 一稳定的周期；根据稳定的周期重新产生一新的行同步信号；根据行同步相位对新的行同步信号的周期重新调整。
10、 如权利要求9所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，每当发生行同步相位超过一个采样点时，对应的行同步信号的周期也需要多增加一个点以保证相位与行同步信号一致。
11、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述对初始数字信号中的场同步信号进行还原的步骤包括采用单位响应为无限脉冲的滤波器消除复合视频信号中的噪声；从滤波后的视频信号中寻找复合视频信号的最小值，该最小值出现于发生于垂直同步脉冲间隔处；根据最小值的位置，接着对消隐电平进行测量；根据双门限原理，设定进入和离开门限，在垂直脉冲间隔处产生一粗略的场同步信号。
12、 如权利要求11所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述进入门限和离开门限是依据如下公式得到Mre《=附zw 、x其中ki和k。为调整系数，需要根据实际情况进一步调整；min为检测得到的最小值；blank为消隐电平，在系统的初始状态中设为一理想值，之后由实际测量的到；thredj为场信号进入门限；thred。为场信号离开门限。
13、 如权利要求12所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，场同步信号通过如下方式锁定对粗略的场同步信号进行统计以得出 一稳定的周期；根据稳定的周期重新产生一新的场同步信号；新的场同步信号跟踪粗略的场同步信号，当检测出粗略的场同步信号是处于稳定状态时，新的场同步信号与粗略的场同步信号保持同步。当粗略场同步信号发生突变时，新的场同步信号将维持其周期不变直到下一次稳定的粗略场同步信号得到检测。
14、 如权利要求13所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，场同步信号锁定过程中利用锁定的行同步信号作为参考进行同步。
15、 如权利要求1所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法，其特征在于，所述相位调整采用2点线性插值法或拉格朗日插值法或牛顿插值法。
16、 一种非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，包括模数转换单元，接收复合视频信号或S视频信号并将该复合视频信号或S视频信号转换成初始数字信号；同步信号分离单元，接收所述初始数字信号，对该初始数字信号中的场同步、行同步信号进行还原，对该初始数字信号中的场频、行频进行计算，得到行同步相位、行同步信号和场同步信号；色分量解调单元，接收所述初始数字信号，对该初始数字信号中的色度进行解调；相位调整单元，接收同歩信号分离单元提供的行相位数据并对此通过插值法进行二次采样；以及连于所述相位调整单元之后的亮色分离单元和连于所述亮色分离单元之后的亮度、对比度、饱和度调整单元。
17、 如权利要求16所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述同步信号分离单元包括行同步信号分离子单元、场同步信号分离子单元和嵌位信号产生子单元；行同步信号分离子单元包括依次相连的第一滤波模块、行同步分离模块和行锁定模块；场同步信号分离子单元包括依次相连的第二滤波模块、场同步分离模块和场锁定模块；所述嵌位信号产生子单元的输入端与第一滤波模块、行同步分离模块的输出端相连，所述场锁定模块的输入端与行锁定模块的输出端相连。
18、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述第一滤波模块的频率大于等于所述复合视频信号中行同步信号的频率。
19、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述第一滤波模块是单位响应为无限脉冲滤波器。
20、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述第一滤波模块是单位响应为有限脉冲滤波器。
21、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述第一滤波模块符合如下算法<formula>formula see original document page 5</formula>其中CvbSfw为复合视频信号经过单位响应为有限脉冲滤波器滤波后的视频信号；cvbs^为复合视频信号经过单位响应为无限脉冲滤波器滤波后的视频信号；SNR是视频信号中的噪声情况，由行同步分离单元中的噪声估计单元提供；cvbs。ut为两种滤波器按噪声情况做混合后的视频信号。
22、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述行同步分离模块包括依次相连的最小值采集模块、门限比较模块，以及一个相位计算模块；所述最小值采集模块接收来自第一滤波模块的复合视频信号，门限比较模块中设定的门限值为所述最小值与一偏差值的和。
23、 如权利要求22所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述行同步分离模块还包括一连接在所述门限比较模块之后的窗口模块，该窗口模块的窗口宽度小于半个行同步周期长度。
24、 如权利要求23所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述相位计算模块包括依次相连的二阶求导模块、线性回归计算模块和数据平滑模块，所述二阶求导模块接收来自第一滤波模块的视频信号，所述线性回归计算模块接收来自窗口模块的粗略的行同步信号。
25、 如权利要求23所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述行锁定模块包括周期统计模块、重造行同步模块、跟踪模块、周期处理模块；所述周期统计模块接收来自窗口模块的粗略的行同步信号，得出一稳定的周期；所述重造行同步模块根据所述稳定的周期重新产生一新的行同步信号，跟踪模块接收所述新的行同步信号和来自窗口模块的粗略的行同步信号，用新的行同步信号对粗略的行同步信号进行跟踪，所述周期处理模块根据行同步相位对新的行同步信号的周期重新调整，发送一锁定的行同步信号。
26、 如权利要求25所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述重新调整采用如下方式每当发生行同步相位超过一个采样点时，对应的行同步信号的周期多增加一个点以保证相位与行同步信号一致。
27、 如权利要求17所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述第二滤波模块是单位响应为无限脉冲的滤波器。
28、 如权利要求26所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述场同步分离模块包括依次相连的最小值采集模块、消隐区电平模块和分离门限模块；所述最小值采集模块接收来自第二滤波模块的复合视频信号；所述消隐区电平模块根据最小值的位置，对消隐电平进行测量；所述分离门限模块设定进入门限和离开门限，根据公式在垂直脉冲间隔产生一粗略的场同步信号；其中yn即第二滤波单元后的复合视频信号；thredj为场信号进入门限；thred。为场信号离开门限；vsync是分离后的场信号。
29、 如权利要求28所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述进入门限和离开门限是依据如下公式得到<formula>formula see original document page 7</formula>其中ki和k。为调整系数，需要根据实际情况进一步调整；min为检测得到的最小值；blank为消隐电平，在系统的初始状态中设为一理想值，之后由实际测量的到；thredi为场信号进入门限；thred。为场信号离开门限。
30、 如权利要求29所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述场锁定模块包括第二周期统计模块、重造场同步模块、第二跟踪模块、第二周期处理模块；所述第二周期统计模块接收来自分离门限模块的粗略的场同步信号，得出一稳定的周期；所述重造场同步模块根据所述稳定的周期重新产生一新的场同步信号，第二跟踪模块接收所述新的场同步信号和来自分离门限模块的粗略的场同步信号，用新的场同步信号对粗略的场同步信号进行跟踪，当检测出粗略的场同步信号是处于稳定状态时，新的场同步信号与粗略的场同步信号保持同步；当粗略场同步信号发生突变时，新的场同步信号将维持其周期不变直到下一次稳定的粗略场同步信号得到检测；所述第二周期处理模块根据所述锁定的行同步信号对新的场同步信号的周期重新调整。
31、 如权利要求16所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，所述相位调整单元是根据行同步信号分离单元提供的行相位对复合视频信号进行二次采样。
32、 如权利要求31所述的非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调器，其特征在于，二次采样采用2点线性插值法，拉格朗日插值法或牛顿插值法。
全文摘要
本发明涉及一种非同步复合视频信号和S视频信号的数字解调方法及解调器，设定一个固定的采样时钟采集数据并供整个解调过程使用；将复合视频信号或S视频信号转换成初始数字信号；对所述初始数字信号中的场同步、行同步信号进行还原，对该初始数字信号中的场频、行频进行计算并锁定；对该初始数字信号中的色度进行解调；对所述行同步相位通过插值法进行二次采样；相位调整；和亮色分离及亮度、对比度、饱和度调整。通过本发明可以解除视频解调器中对于模拟锁相环的依赖。锁相环是数字视频解调器中唯一脱离不了模拟的重要核心。如此在数字视频解调器的集成电路实现不仅是降低集成电路的面积，复杂度，同时一样可以达到使用锁相环所带来的效果。
文档编号H04N9/77GK101466048SQ200910045109
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者梁祖军, 琦 蒋, 黄修珉 申请人:华亚微电子(上海)有限公司