专利名称：一种复合视频信号的自动增益控制器及控制方法
技术领域：
本发明属于电视、数字视频图像处理与显示技术领域，具体涉及一种复合视频信 号解码器中自动调节输入模拟复合视频信号幅度的自动增益控制器及控制方法的实现。
背景技术：
复合视频解码器的输入信号来源于不同类型信道传输的模拟复合视频信号。由 于信源编码和信道传输特性的差异，输入复合视频解码器的信号幅度变化很大(峰值电压 Vpp变化范围约为0V 2V)。但是，常用的AFE (Analog Front End-模拟视频前端)仅支 持Vpp< IV的输入信号。模拟信号过强，会导致采样生成的数字信号幅度溢出；模拟信号 过弱，会导致采样生成的数字信号幅度过低，没有充分利用可用幅度区间。都将导致采样生 成的数字信号在亮度和色彩饱和度上的严重失真。复合视频信号解码器中对模拟复合视频信号幅度自动增益控制需要对信号幅度 进行实时检测，但视频信号的幅度同其视频内容和编码方式密切相关，其峰值电平只能在 特定位置达到，无法实时和准确检测，因而需要仔细选取合适的幅度特征值作为检测量。同 时，视频源的快速变化，对设计的精度和实时性提供了要求，也提供了可能，充分利用幅度 特征值的信息和数控增益偏置调整模块的性质可进行精确的控制。
发明内容
针对常用的AFE所存在的问题，本发明提供了一种可对模拟复合视频信号幅度进 行自动调节的增益控制器及控制方法。该控制器可实时检测输入复合视频信号在幅度和 直流偏置上的特征量，通过同标称值进行比较，生成调整输入模拟复合视频信号幅度增益 和钳位后模拟复合视频信号直流偏置的反馈控制值，控制视频AFE内部的数控增益偏置调 整模块，实现采样生成的数字复合视频信号幅度不随输入模拟复合视频信号幅度改变的效果。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种复合视频信号的 自动增益控制器，其特征在于，包括一个模拟视频前端AFE，一个特征值检测和控制量生 成模块，一个CPU和系统总线；其中所述的模拟视频前端AFE包括一钳位模块，一数控增 益偏置调整模块，一模数转换模块，以及一同步信号提取、时钟生成模块；钳位模块将输入 的模拟复合视频信号交流耦合后进行直流电平钳位，钳位后的模拟复合视频信号经过数控 增益偏置调整模块进行增益和直流偏置的调节，被送入模数转换模块进行采样，生成数字 复合视频信号；同时，输入的模拟复合视频信号送入同步信号提取、时钟生成模块，输出行 场同步信号和时钟信号；所述数字复合视频信号、行场同步信号和时钟信号被送入至特征 值检测和控制量生成模块；所述特征值检测和控制量生成模块包括一幅度、偏置特征值 检测子模块，一误差生成子模块、一控制量生成查找表和一增益偏置保持子模块；其中，幅 度、偏置特征值检测子模块结合AFE生成的行、场同步信号，对数字化后的视频信号进行幅 度特征值和直流偏置特征值的检测；误差生成子模块将幅度、偏置特征值检测子模块得到的幅度和直流偏置特征值同视频标准规定的标称值进行比较，得到误差量；控制量生成查 找表将该误差量作为查找表的地址，得到相应的生成控制量至增益偏置保持子模块；增益 偏置保持子模块包括四个不同保持状态子模块和一个调整子模块；增益偏置保持子模块通 过CPU和系统总线，输出反馈控制量给模拟视频前端AFE中的数控增益偏置调整模块，实现 对输入AFE的模拟视频信号增益和钳位后模拟复合视频信号直流偏置的调节。上述方案中，所述四个不同保持状态子模块，包括一标准状态保持子模块，一输入 幅度过大非标准状态保持子模块，一输入幅度过小非标准状态保持子模块和一标准与非标 准临界状态保持子模块；其中，标准状态保持子模块，用于保持可将输入模拟复合视频信号 的幅度和直流偏置特征值调整到符合相应视频标准的情况；输入幅度过大非标准状态保持 子模块，用于保持因输入模拟复合视频信号幅度过大使数控增益偏置调整模块无法调整满 足输出信号符合标准的情况；输入幅度过小非标准状态保持子模块，用于保持因输入模拟 复合视频信号幅度过小使数控增益偏置调整模块无法调整满足输出信号符合标准的情况; 标准与非标准临界状态保持子模块，用于处理输入模拟复合视频信号幅度处于因阈值划分 的标准与非标准临界区的情况。—种基于前述复合视频信号的自动增益控制器实现复合视频信号的自动增益控 制方法，其特征在于，包括下述步骤步骤一，CPU经系统总线对模拟视频前端AFE和特征值 检测和控制量生成模块赋初始化参数值，之后，利用幅度、偏置特征值检测子模块结合AFE 生成的行、场同步信号，对数字化后的视频信号进行幅度特征值和直流偏置特征值检测；即 通过设置行计数器在同步头顶部_复合视频信号消隐期前肩或后肩位置，和同步头底部的 平滑区域求取信号的加权平均值，进而做差求得同步头幅度值并作为输入模拟复合视频信 号幅度的特征值；同时，将求得的同步头底部平滑区域信号的加权平均值作为钳位后模拟 复合视频信号的直流偏置的特征值；步骤二，将检测得到的幅度特征值和直流偏置特征值 同视频标准规定的标称值进行比较，生成幅度和直流偏置误差；将误差归一化并作为索引 地址在控制量生成查找表中得到这两个误差对应的增益和直流偏置的生成控制量；步骤 三，增益偏置保持子模块通过接收步骤二所得的两个误差对应的生成控制量和步骤一所得 的输入的模拟复合视频信号幅度、钳位后模拟复合视频信号直流偏置的特征值，按照一个 状态机分别在四个不同保持状态子模块和一个调整子模块中进行逻辑判断，在输入的模拟 复合视频信号幅度稳定时，输出一个稳定的增益和直流偏置的反馈调节量，CPU利用系统总 线将该反馈控制量赋予AFE中的数控增益偏置调整模块；在输入的模拟复合视频信号幅度 不稳定时，增益偏置保持子模块结合两个误差对应的增益和直流偏置的生成控制量及时对 AFE中的数控增益偏置调整模块重新进行调节；步骤四，重复执行步骤二和步骤三，完成对 输入模拟复合视频信号幅度和钳位后模拟复合视频信号直流偏置的连续调整。上述方法中，步骤三所述的增益偏置保持子模块按照一个状态机分别在四个不同 保持状态子模块和一个调整子模块中进行逻辑判断，并输出相应的反馈调节量，其具体操 作过程为当所述状态机工作在调整子模块时，先将调整的基准值反馈给AFE中数控增益 偏置调整模块，然后将增益和直流偏置的生成控制量反馈给AFE中数控增益偏置调整模 块，对输入模拟复合视频信号的幅度和钳位后模拟复合视频信号的直流偏置进行调整，调 整后的幅度和直流偏置特征值同第一阈值进行比较并判断，根据判断结果进入其中一个状 态保持子模块，并保存此时的幅度和直流偏置特征值；当所述状态机工作在任意一个保持状态子模块时，将输入的幅度和直流偏置特征值同进入该子模块时的幅度和直流偏置特征 值作差，差值不大于第二阈值时，继续处于这个保持状态子模块，保持进入该子模块时刻的 反馈控制量给AFE中的数控增益偏置调整模块；大于第二阈值时，进入调整子模块进行调
iF. o本发明设定增益偏置保持子模块初始时刻处于调整子模块(也可以设定在任一 保持子模块)。CPU和系统总线不断更新反馈控制量给AFE中数控增益偏置调整模块，完成 对输入模拟复合视频信号幅度和钳位后模拟复合视频信号直流偏置的调整。本发明的特点是充分考虑视频信号幅度特征，选取了适合于检测的幅度和直流偏 置特征值，结合数控增益控制调整电路的数字控制量易于生成的优点，将复杂的模拟运放 控制利用数字电路设计实现，通过查找表得到特征值和生成控制量间的映射关系，利用简 单的结构解决了生成控制量快速求得的要求，另外反馈控制量的传输考虑了 SoC(片上系 统)设计，提出了基于总线的控制量反馈方式。与已有技术相比，本发明的优点是1.充分考虑了数字复合视频信号的同步头特 征，选取了适合于检测的幅度和直流偏置特征值，从而避免了复杂的统计运算，在保持精度 的条件下简化了电路设计；2.利用数控增益控制电路对输入模拟信号进行控制，使复杂的 模拟电路控制问题简化为数字电路设计问题，达到了简化设计难度的效果；3.利用选取的 幅度和直流偏置特征值同标准值间误差和生成控制量之间简单的映射关系，通过查找表结 构完成了控制量的生成，简化了电路设计，提高了反馈控制速度；4.结合视频标准，并通过 预先实验，选取了各种输入源调整完成后，增益和直流偏置控制量保持不变的合理阈值。既 保证了视频信号的连贯性，又及时进行输入模拟复合视频信号幅度较大改变时及时的控制 调整；5.考虑了作为嵌入式IP集成于SoC芯片的设计特点，提出了反馈控制量利用系统总 线进行传输的电路结构，有利于简化系统集成难度，并可在系统级优化各资源间的配置。
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的自动增益控制器结构框图。图2为图1中控制量生成查找表的结构框图。图3为图1中增益偏置保持子模块的具体结构框图。图4为图3相应子模块对应的输入视频状态。图5为图3中各子模块状态转移图。图6为图3中调整子模块的状态转移图。
具体实施例方式参见图1，所示为本发明的自动增益控制器的总体结构图，描述了整个复合视频信 号自动增益控制器的工作原理。模拟复合视频信号经交流耦合进入AFE后，一路输入同步 信号提取、时钟生成模块生成行场同步信号和时钟信号；另一路经过钳位模块，生成以钳位 电平为参考电平的模拟复合视频信号，然后经过数控增益偏置调整模块(PGA)对该模拟复 合视频信号的幅度和直流偏置进行调整。调整后的模拟复合视频信号经过模数转化模块 (ADC)进行采样，采样时钟为同步信号提取、时钟生成模块输出的时钟信号。采样后生成数字复合视频信号。AFE输出的数字复合视频信号、行场同步信号及时钟信号送入特征值检测和控制 量生成模块中的幅度、偏置特征值检测子模块。它对数字复合视频信号中同步头的幅度和 直流偏置进行检测。检测方法是通过设置行计数器(计算每行像素点数的计数器)在同步 头的顶部(复合视频信号消隐期前肩或后肩位置)和同步头底部的平滑区域分别求取信号 的加权平均值。这两个信号的加权平均值做差，差值作为输入模拟复合视频信号幅度的特 征值；将求得的同步头底部平滑区域信号的加权平均值作为钳位后模拟复合视频信号的直 流偏置的特征值。生成的幅度和直流偏置特征值输入特征值检测和控制量生成模块中的误差生成 子模块。在该子模块中，将这两个特征值分别和其对应的视频标准的标称值进行比较，做差 求得绝对误差。得到的绝对误差同高、低两个阈值(本发明中幅度特征值对应的高、低阈值 对于视频标准NTSC制为0和-112，对于视频标准PAL制为0和-118 ；直流偏置特征值对应 的高、低阈值对于两种制式均为1024和0 ；这两个阈值同AFE中数控增益偏置调整模块的 调整范围有关，并不绝对)比较，并将大于高阈值的绝对误差设定为高阈值，将小于低阈值 的绝对误差设定为低阈值。上述操作得到的结果进行归一化后，得到最终的误差量。本发明 中幅度的归一化后的误差量由7bits(7位二进制定点数)表示，直流偏置归一化后的误差 量由10bits(10位二进制定点数)表示。这里误差量的位宽不绝对，需要同后述生成查找 表的地址信号长度相同，若地址信号长度设计改变，此处也应根据具体情况进行相应调整。 这里需要的标准值和阈值等参数由CPU经过系统总线赋值。误差生成子模块输出的归一化误差作为特征值检测和控制量生成模块中的控制 量生成查找表的地址信号输入。控制量生成查找表由ROM构成，预先存入各地址对应的数 据，只需结合时钟输入地址信号，即可得到对应地址的预存数据。以图2所示NTSC制式的 增益的控制量生成查找表为例(其它复合视频标准同其近似，不累述)。预先存入各地址对 应的数据，且这里的数据代表增益的控制量。图中address为所查增益控制量在查找表中 对应地址，clock是工作时钟，q是输出的增益的控制量。如前所述，将得到的7bits的幅度 的归一化误差量作为增益控制量生成查找表的地址信号，并结合时钟输入，输出数据为输 入的归一化误差量对应的增益的控制量。利用同样的方法可以得到需要的直流偏置的控制 量。这里将得到的增益控制量和直流偏置特征量命名为增益的生成控制量和直流偏置的生 成控制量。另外，需要指出，查找表的值由实验得到，同AFE中数控增益偏置调整模块性质 有关。查找表地址长度和生成控制量位宽由AFE中数控增益偏置调整模块设计的调整范围 决定。如前所述，一旦此处查找表地址长度设计改变，误差生成子模块输出的误差量的位宽 也应调整。同时，相关的查找表值等参数由CPU经系统总线赋值。如图3所示，控制量生成查找表输出的生成控制量和幅度、偏置特征值检测子模 块输出的幅度和直流偏置特征值输入特征值检测和控制量生成模块中的增益偏置保持子 模块，该子模块由五个子模块构成。分别为标准状态保持子模块，输入幅度过大非标准状态 保持子模块，输入幅度过小非标准状态保持子模块，标准与非标准临界状态保持子模块，及 调整子模块。这五个子模块构成一状态机，按照跳变条件分别在这五个子模块中工作。其中标准状态保持子模块，用于保持可将输入模拟复合视频信号调整为标准状态 的情况；输入幅度过大非标准状态保持子模块，用于保持因输入模拟复合视频信号幅度过
7大使AFE中数控增益偏置调整模块无法调整满足输出信号符合标准的情况；输入幅度过小 非标准状态保持子模块，用于保持因输入模拟复合视频信号幅度过小使AFE中数控增益偏 置调整模块无法调整满足输出信号符合标准的情况；标准与非标准临界状态保持子模块， 用于处理输入模拟复合视频信号幅度处于标准与非标准状态临界区的情况；调整子模块实 现在输入模拟复合视频幅度或者钳位后模拟复合视频直流偏置发生改变时，需要重新进行 调整的情况。当上述状态机工作在上述任一保持状态子模块时，保存进入该子模块时的幅度和 直流偏置特征值及进入该模块前调整子模块求取的输出给AFE中数控增益偏置调整模块 的反馈控制量；并不断求取当前输入的幅度和直流偏置特征值同保存的进入该子模块时的 幅度和直流偏置特征值间的差值。当求取的差值d满足d < y或d = y (y称为第二阈值， 本发明中取为10)时，将保存的进入该保持状态子模块前调整子模块求取的给AFE中数控 增益偏置调整模块的反馈控制量输出。当求取的差值d满足d > y时，跳出该保持状态子 模块进入调整子模块。当工作在调整子模块时，如图4所示，结合输入的幅度特征值a对输入模拟复合视 频信号的幅度大小进行状态划分。由幅度阈值al、a2、a3、a4(0 < al < a2 < a3 < a4)划 分出标准状态(a2 < a < a3，或a = a2或a = a3)，输入幅度过大非标准状态(a > a4，或a =a4)和输入幅度过小非标准状态(a < al，或a = al)以及临界状态1 (al < a < a2)和 临界状态2(a3 <a< a4，和临界状态1统一构成临界状态)，是调整进入四个不同保持状 态子模块后需要分别处理的状态当判断输入模拟复合视频信号的幅度处于标准状态时， 调整子模块工作结束后跳转至标准状态保持子模块工作。相应的，当输入模拟复合视频信 号的幅度处于输入幅度过大非标准状态、输入幅度过小非标准状态和临界状态时，调整子 模块工作结束后跳转至输入幅度过大非标准状态保持子模块，输入幅度过小非标准状态保 持子模块，标准与非标准临界状态保持子模块。另外，调整子模块对应于调整状态，共同构 成了增益偏置保持子模块中的工作状态机中的五个状态，如图5所示。如图6所示，调整子模块的工作方式可由一状态机表示。图中otherfstates状 态统一表示图5中除调整状态外的四个状态。这四个状态无法保持原状态时都会跳至调 整状态。调整状态内部由一组状态机构成。调整开始后，状态机首先进入waitO状态等待 系统总线响应；之后进入set_7f00态设置反馈给AFE中数控增益偏置调整模块的增益的 控制量为511，直流偏置的控制量为0(本发明中分别对应于最小的增益控制量和最大的直 流偏置控制量称为调整的基准值。具体数值由数控增益偏置调整电路设计决定，不绝对)； 并进入waitl状态，以确保总线具有足够的响应时间保证之前设置的增益的反馈控制量被 执行；然后进入gair^coimt状态，接收此时增益的生成控制量并作为增益的反馈控制量输 出；在wait2状态确保该控制量被反馈至AFE中数控增益偏置调整模块；再进入deteCt_ gain状态，记录此时的幅度特征值所在区间标称值范围，由闭区间[t2，t3]表示(对应于 前述的标准状态，调整结束跳转至标准状态保持子模块)，略大于或略小于标称值范围，分 别由开区间(tl，t2)和(t3，t4)表示(对应于临界状态，调整结束跳转至标准与非标准临 界状态保持子模块)，小于标称值范围，由闭区间
表示(对应于输入幅度过小非标 准状态，调整结束跳转至输入幅度过小非标准状态保持子模块)，大于标称值范围，由闭区 间[t4，1023]表示(对应于输入幅度过大非标准状态，调整结束跳转至输入幅度过大非标准状态保持子模块)，这里幅度特征值由10位2进制数表示(由AFE中模数转换模块输出 信号位宽决定，不绝对)，且0 < tl < t2 < t3 < t4 < 1023，tl、t2、t3和t4统一命名为 第一阈值；之后进入0ffSet_C0Unt状态，接收此时直流偏置的生成控制量并作为直流偏置 的反馈控制量输出；在wait3状态确保该反馈控制量被执行；最后进入jump状态，根据之 前的deteCt_gain状态中幅度特征值所在区间，跳转至相对应的保持状态子模块。最后，如图1所示，增益偏置保持子模块输出反馈控制量，经由CPU调度，通过总线 反馈给AFE中数控增益调整模块，完成整个闭环系统。同时，前述的AFE和特征值检测和控 制量生成模块中的初始化参数值也由CPU经系统总线赋值。同发明内容部分阐述的一致，结合前述的自动增益控制器各具体模块的设计方案 和工作原理，可以得到如下复合视频信号的自动增益控制方法步骤一首先，CPU经系统 总线对模拟视频前端AFE和特征值检测和控制量生成模块赋初始化参数值。其次，将模拟复合视频信号经交流耦合进入AFE后，一路输入同步信号提取、时钟 生成模块生成行场同步信号和时钟信号；另一路经过钳位模块，生成以钳位电平为参考电 平的模拟复合视频信号，然后经过数控增益偏置调整模块对该模拟复合视频信号的幅度和 直流偏置进行调整。调整后的模拟复合视频信号经过模数转化模块进行采样，采样时钟为 同步信号提取、时钟生成模块输出的时钟信号。采样后生成数字复合视频信号。输出的数 字复合视频信号、行场同步信号及时钟信号送入特征值检测和控制量生成模块中的幅度、 偏置特征值检测子模块。它对数字复合视频信号中同步头的幅度和直流偏置进行检测。检 测方法是通过设置行计数器在同步头的顶部(复合视频信号消隐期前肩或后肩位置)和同 步头底部的平滑区域分别求取信号的加权平均值。这两个信号的加权平均值的差值作为输 入模拟复合视频信号幅度的特征值；求得的同步头底部平滑区域信号的加权平均值作为钳 位后模拟复合视频信号的直流偏置的特征值。步骤二 首先，将检测得到的幅度特征值和直流偏置特征值输入误差生成子模块。 在该子模块中，将这两个特征值分别和其对应的视频标准的标称值进行比较，做差求得绝 对误差。得到的绝对误差同之前所述的高、低两个阈值比较，并将大于高阈值的绝对误差设 定为高阈值，将小于低阈值的绝对误差设定为低阈值。上述操作后的结果进行归一化，得到
归一化的误差量。其次，将幅度的归一化误差量作为增益控制量生成查找表的地址信号结合时钟输 入，便可得到相应的增益的生成控制量。利用同样的方法可以得到需要的直流偏置的生成 控制量，并输出给增益偏置保持子模块步骤三增益偏置保持子模块通过接收步骤二所得 两个误差对应的生成控制量和步骤一所得输入的模拟复合视频信号幅度、钳位后模拟复合 视频信号直流偏置的特征值，按照一个状态机分别在四个不同保持状态子模块和一个调整 子模块中进行逻辑判断，在输入的模拟复合视频信号幅度稳定时，输出一个稳定的增益和 直流偏置的反馈调节量，CPU利用系统总线将该反馈控制量赋予AFE中的数控增益偏置调 整模块；在输入的模拟复合视频信号幅度不稳定时，增益偏置保持子模块结合增益和直流 偏置的生成控制量及时对AFE中的数控增益偏置调整模块重新进行调节。步骤四重复执行步骤二和步骤三，完成对输入模拟复合视频信号幅度和钳位后 模拟复合视频信号直流偏置的连续调整。上述方法中，步骤三所述的增益偏置保持子模块按照一个状态机分别在四个不同保持状态子模块和一个调整子模块中进行逻辑判断，并输出相应的反馈调节量，其具体操 作过程为当所述状态机工作在调整子模块时，先将调整的基准值反馈给AFE中数控增益 偏置调整模块，然后将增益和直流偏置的生成控制量反馈给AFE中数控增益偏置调整模 块，对输入模拟复合视频信号的幅度和钳位后模拟复合视频信号的直流偏置进行调整，调 整后的幅度和直流偏置特征值同第一阈值进行比较并判断，根据判断结果进入其中一个状 态保持子模块，并保存此时的幅度和直流偏置特征值；当所述状态机工作在任意一个保持 状态子模块时，保存进入该子模块时的幅度和直流偏置特征值及进入该模块前调整子模块 求取的输出给AFE中数控增益偏置调整模块的反馈控制量；并不断求取当前输入模拟复合 视频信号的幅度和钳位后模拟复合视频信号的直流偏置特征值同保存的幅度和直流偏置 特征值间的差值。当求取的差值不大于第二阈值时，输出保存的进入该保持状态子模块前 调整子模块求取的输出给AFE中数控增益偏置调整模块的反馈控制量。当求取的差值大于 第二阈值时，跳出该保持状态子模块进入调整子模块。 上述步骤三具体操作中，提到的调整子模块的具体工作流程由一个状态机构成。 当四个不同保持子模块跳入调整子模块后，该状态机首先进入waitO状态等待系统总线响 应；之后进入set_7f00态设置反馈给AFE中数控增益偏置调整模块的增益控制量为最小， 直流偏置控制量为最大(调整的基准值)；并进入waitl状态等待，确保总线具有足够的响 应时间保证set_7f00态设置的增益的反馈控制量被执行；然后进入gair^coimt状态，接 收此时增益的生成控制量(对应于此时输入的模拟复合视频信号的幅度特征值的生成控 制量)并作为增益的反馈控制量输出；在wait2状态确保该反馈控制量被反馈至AFE中数 控增益偏置调整模块进行幅度调整；再进入deteCt_gain状态，记录此时的幅度特征值所 在区间，即前述的标称值范围，略大于或略小于标称值范围，小于标称值范围，大于标称值 范围中的一个，表征了调整完成后进入的四个保持状态子模块(具体对应关系如前述)；之 后进入0ffSet_C0imt状态，接收此时直流偏置的生成控制量并作为直流偏置的反馈控制 量输出；在wait3状态确保该反馈控制量被执行；最后进入jump状态，根据之前的deteCt_ gain状态中幅度特征值所在区间，跳转至相对应的保持状态子模块。
权利要求
一种复合视频信号的自动增益控制器，其特征在于，包括一个模拟视频前端AFE，一个特征值检测和控制量生成模块，一个CPU和系统总线；其中所述的模拟视频前端AFE包括一钳位模块，一数控增益偏置调整模块，一模数转换模块，以及一同步信号提取、时钟生成模块；钳位模块将输入的模拟复合视频信号交流耦合后进行直流电平钳位，钳位后的模拟复合视频信号经过数控增益偏置调整模块进行增益和直流偏置的调节，被送入模数转换模块进行采样，生成数字复合视频信号；同时，输入的模拟复合视频信号送入同步信号提取、时钟生成模块，输出行场同步信号和时钟信号；所述数字复合视频信号、行场同步信号和时钟信号被送入至特征值检测和控制量生成模块；所述特征值检测和控制量生成模块包括一幅度、偏置特征值检测子模块，一误差生成子模块、一控制量生成查找表和一增益偏置保持子模块；其中，幅度、偏置特征值检测子模块结合AFE生成的行、场同步信号，对数字化后的视频信号进行幅度特征值和直流偏置特征值的检测；误差生成子模块将幅度、偏置特征值检测子模块得到的幅度和直流偏置特征值同视频标准规定的标称值进行比较，得到误差量；控制量生成查找表将该误差量作为查找表的地址，得到相应的生成控制量至增益偏置保持子模块；增益偏置保持子模块包括四个不同保持状态子模块和一个调整子模块；增益偏置保持子模块通过CPU和系统总线，输出反馈控制量给模拟视频前端AFE中的数控增益偏置调整模块，实现对输入AFE的模拟视频信号增益和钳位后模拟复合视频信号直流偏置的调节。
2.如权利要求1所述的复合视频信号的自动增益控制器，其特征在于，所述四个不同 保持状态子模块，包括一标准状态保持子模块，一输入幅度过大非标准状态保持子模块，一 输入幅度过小非标准状态保持子模块和一标准与非标准临界状态保持子模块；其中，标准状态保持子模块，用于保持可将输入模拟复合视频信号的幅度和直流偏置 特征值调整到符合相应视频标准的情况；输入幅度过大非标准状态保持子模块，用于保持因输入模拟复合视频信号幅度过大使 数控增益偏置调整模块无法调整满足输出信号符合标准的情况；输入幅度过小非标准状态保持子模块，用于保持因输入模拟复合视频信号幅度过小使 数控增益偏置调整模块无法调整满足输出信号符合标准的情况；标准与非标准临界状态保持子模块，用于处理输入模拟复合视频信号幅度处于因阈值 划分的标准与非标准临界区的情况。
3.一种复合视频信号的自动增益控制方法，基于权利要求1复合视频信号的自动增益 控制器实现，其特征在于，包括下述步骤步骤一，CPU经系统总线对模拟视频前端AFE和特征值检测和控制量生成模块赋初始 化参数值，之后，利用幅度、偏置特征值检测子模块结合AFE生成的行、场同步信号，对数字 化后的视频信号进行幅度特征值和直流偏置特征值检测；即通过设置行计数器在同步头顶 部_复合视频信号消隐期前肩或后肩位置，和同步头底部的平滑区域求取信号的加权平均 值，进而做差求得同步头幅度值并作为输入模拟复合视频信号幅度的特征值；同时，将求得 的同步头底部平滑区域信号的加权平均值作为钳位后模拟复合视频信号的直流偏置的特 征值；步骤二，将检测得到的幅度特征值和直流偏置特征值同视频标准规定的标称值进行比 较，生成幅度和直流偏置误差；将误差归一化并作为索引地址在控制量生成查找表中得到这两个误差对应的增益和直流偏置的生成控制量；步骤三，增益偏置保持子模块通过接收步骤二所得的两个误差对应的生成控制量和步 骤一所得的输入的模拟复合视频信号幅度、钳位后模拟复合视频信号直流偏置的特征值， 按照一个状态机分别在四个不同保持状态子模块和一个调整子模块中进行逻辑判断，在输 入的模拟复合视频信号幅度稳定时，输出一个稳定的增益和直流偏置的反馈调节量，CPU利 用系统总线将该反馈控制量赋予AFE中的数控增益偏置调整模块；在输入的模拟复合视频 信号幅度不稳定时，增益偏置保持子模块结合两个误差对应的生成控制量及时对AFE中的 数控增益偏置调整模块重新进行调节；步骤四，重复执行步骤二和步骤三，完成对输入模拟复合视频信号幅度和钳位后模拟 复合视频信号直流偏置的连续调整。
4.如权利要求3所述的复合视频信号的自动增益控制方法，其特征在于，步骤三中，所 述的增益偏置保持子模块按照一个状态机分别在四个不同保持状态子模块和一个调整子 模块中进行逻辑判断，并输出相应的反馈调节量，其具体操作为当所述状态机工作在调整子模块时，先将调整的基准值反馈给AFE中数控增益偏置调 整模块，然后将增益和直流偏置的生成控制量反馈给AFE中数控增益偏置调整模块，对输 入模拟复合视频信号的幅度和钳位后模拟复合视频信号的直流偏置进行调整，调整后的幅 度和直流偏置特征值同第一阈值进行比较并判断，根据判断结果进入其中一个状态保持子 模块，并保存此时的幅度和直流偏置特征值；当所述状态机工作在任意一个保持状态子模块时，将输入的幅度和直流偏置特征值同 进入该子模块时的幅度和直流偏置特征值作差，差值不大于第二阈值时，继续处于这个保 持状态子模块，保持进入该子模块时刻的反馈控制量给AFE中的数控增益偏置调整模块； 大于第二阈值时，进入调整子模块进行调整。
全文摘要
本发明公开了一种复合视频信号的自动增益控制器及控制方法。该自动增益控制器包括AFE、特征值检测和控制量生成模块、CPU及系统总线构成。结合复合视频特征选取了便于测量的幅度和直流偏置特征值，设计了特征值检测和生成方法；结合AFE中数控增益偏置调整模块可用数字量控制的特点，设计了纯数字反馈控制电路；通过分析检测的特征量和生成控制量之间的对应关系，利用简单的查找表实现了控制量的快速生成；结合视频幅度具有波动性和数控增益偏置模块调整精度较高的特点，设计了调整和保持策略；实现了基于SoC总线结构的反馈控制量的传输方法。本发明具有高精度实时调整并维持视频流畅，增强复合视频解码器对于非标准输入模拟复合视频信号的适应能力。
文档编号H04N5/52GK101873453SQ201010207579
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者侯作勋, 冯耀, 刘跃虎, 葛晨阳, 赵文哲, 郑南宁 申请人:西安交通大学