专利名称：具有模拟至数字转换器的视频信号处理系统及其校准方法
技术领域：
本发明系指一种视频信号处理系统及相关校准该视频信号处理系统的模拟至数字转换器的方法，尤指一种在一水平线周期中，当视频信号不具有内容时校准模拟至数字转换器的视频信号处理系统及相关方法。
背景技术：
在信号处理系统里，模拟至数字转换器(Analog To Digital Converter)被广泛地使用来将模拟信号转换为数字信号。模拟至数字转换器的校准通常在工厂交货前就已完成，然而，一旦模拟至数字转换器开始使用后，模拟至数字元转换器的性能表现就会随之开始衰退。
请参考第1图，第1图为现有的模拟至数字转换器之输入/输出信号关系图。在第1图中，水平轴为模拟输入信号的电压电平，而垂直轴为输出信号的大小。曲线S1为该模拟至数字转换器理想的输入/输出信号关系，而曲线S2为该模拟至数字转换器在使用一段时间后实际的输入/输出信号关系。比较曲线S1与S2可发现以下几点第一，曲线S1与曲线S2的斜率不同。再者，现有的模拟至数字转换器输入信号的理想临限电压V0向垂直方向漂移了一漂移量D1。这些失真的问题严重地降低了模拟至数字转换器的精确性。此外，输入信号直流电平的偏移也严重影响了模拟至数字元转换器的性能表现。
在视频信号处理系统中，如电视、数字电视等，模拟至数字元转换器的性能表现及精确性对画面显示而言，是非常重要。由于现有的技术无法于模拟至数字转换器出厂后动态地校准模拟至数字转换器，因此视频信号处理系统根本无法改善模拟至数字元元转换器性能表现下降的问题。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供具有模拟至数字转换器的视频信号处理系统及相关模拟至数字转换器的校准方法。
本发明揭露一种校准视频信号处理系统的模拟至数字转换器的方法，其包括有当多个视频信号不具内容时，校准该模拟至数字转换器。
本发明另揭露一种用来调整欲输入至视频系统的模拟至数字转换器的视频信号的电压电平的方法，其包括有将该模拟至数字转换器连接至参考钳位电压，以于视频信号在一水平线周期中处于黑阶时，对一电容充电；以及于视频信号在一水平线期中具有内容前，将该模拟至数字转换器与该参考钳位电压断线。
本发明再揭露一种用来改善视频系统的模拟至数字转换器的精确性的方法，其包括有将模拟随机信号加入至欲输入至该模拟至数字转换器的视频信号中。
本发明再揭露一种可调整欲输入至模拟至数字转换器的视频信号的电压电平的视频信号处理系统，其包括有模拟至数字转换器；钳位开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器的一输入端，及一第二端用于接收一参考钳位电压；以及一电容，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收视频信号。
本发明再揭露一种可调整一模拟至数字转换器的偏移量的视频信号处理系统，其包括有一模拟至数字转换器；一输入开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收视频信号；一偏移开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收一参考钳位电压；以及一校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器，用于在该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在该偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的偏移量。
本发明再揭露一种可校准模拟至数字转换器的增益的视频信号处理系统，其包括有一模拟至数字转换器；一输入开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收视频信号；一第一参考开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收一第一参考电压；一第二参考开关，其包括有一第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及一第二端用于接收一第二参考电压；以及一校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器，用于在该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在该第一参考开关被开启形成通路以将该第一参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益；并于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第二开关被开启形成通路以将该第二参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出数字信号调整该模拟至数字转换器的增益。
本发明再揭露一种可改善模拟至数字转换器的精确性的视频信号处理系统，其包括有模拟随机信号源，用于产生模拟随机信号；加法器，电连至该模拟随机信号源，用于将该模拟随机信号加入至视频信号中；以及模拟至数字转换器，电连至该加法器，用于将该加法器的输出信号转换为数字信号。
本发明再揭露一种可改善模拟至数字转换器的精确性的视频信号处理系统，其包括有模拟至数字转换器；低通滤波器，用于低通输入信号；一钳位开关，其包括有一第一端电连至该低通滤波器之一输入端，及一第二端用于接收一参考钳位电压；一电容，其包括有一第一端电连至该低通滤波器之输入端，及一第二端用于接收视频信号；一校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器；一加法器，电连至该校准逻辑模块，用于将该校准逻辑模块产生之该模拟随机信号加入至欲输入至该加法器之视频信号中，或将输入至该加法器之视频信号直接分流输出；一输入开关，其包括有一第一端电连至该加法器之一输入端，及一第二端电连至该低通滤波器之一输入端；一偏移开关，其包括有一第一端电连至该加法器之输入端，及一第二端用于接收一偏移参考电压；一第一参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器之输入端，及一第二端用于接收一第一参考电压；以及一第二参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器之输入端，及一第二端用于接收一第二参考电压。该校准逻辑模块包括有一模拟随机信号源，用于产生模拟随机信号。其中，该校准逻辑模块可于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压切换输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器之偏移量；该校准逻辑模块可于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第一参考开关被开启形成通路以将该第一参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益，及于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第二开关被开启形成通路以将该第二参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益；该校准逻辑模块可控制该加法器，以将模拟随机信号加入至输入信号，或将该输入信号直接分流输出。
本发明再揭露一种可改善模拟至数字转换器的精确性的视频信号处理系统，其包括有一校准逻辑模块；以及多个模拟至数字转换器信道。该校准逻辑模块，其包括有一模拟随机信号源，用于产生模拟随机信号。该多个模拟至数字转换器信道中每一模拟至数字转换器信道包括有一模拟至数字转换器，电连至该校准逻辑模块；一低通滤波器，用于低通输入信号；一钳位开关，其包括有一第一端电连至该低通滤波器之一输入端，及一第二端用于接收一参考钳位电压；一电容，其包括有一第一端电连至该低通滤波器之输入端，及一第二端用于接收视频信号；一加法器，电连至该校准逻辑模块，用于将该校准逻辑模块产生的该模拟随机信号加入至欲输入至该加法器的视频信号中，或将输入至该加法器的视频信号直接分流输出；一输入开关，其包括有一第一端电连至该加法器之一输入端，及一第二端电连至该低通滤波器之一输入端；一偏移开关，其包括有一第一端电连至该加法器的输入端，及一第二端用于接收一偏移参考电压；一第一参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器之一输入端，及一第二端用于接收一第一参考电压；以及一第二参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器的输入端，及一第二端用于接收一第二参考电压。其中，该校准逻辑模块可根据一预设原则，由该多个模拟至数字转换器信道选择一个模拟至数字转换器信道，以校准该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器；于该选定的模拟至数字转换器信道的输入开关被关闭形成断路以避免该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器接收视频信号，且于该选定的模拟至数字转换器信道的该偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该选定之模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器时，根据该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器输出的数字信号，调整该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器的偏移量；于该选定的模拟至数字转换器信道的输入开关被关闭形成断路以避免该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器接收欲输入至该该选定的模拟至数字转换器信道的视频信号，且于该选定的模拟至数字转换器信道的第一参考开关被开启形成通路以将该第一参考电压输入至该选定之模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器时，根据该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器输出的数字信号，调整该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器的增益，及于该选定的模拟至数字转换器信道的输入开关被关闭形成断路以避免该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器接收视频信号，且于该选定的模拟至数字转换器信道的第二参考开关被开启形成通路以将该第二参考电压输入至该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器时，根据该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器输出的数字信号，调整该选定的模拟至数字转换器信道的模拟至数字转换器的增益；以及控制该选定的模拟至数字转换器信道的加法器以将模拟随机信号加入至欲输入至该选定的模拟至数字转换器信道的信号中，或将该输入至该选定的模拟至数字转换器信道的信号直接分流输出。
第1图为现有的模拟至数字转换器的输入/输出信号关系图。
第2图为本发明第一实施例视频信号处理系统的功能方块图。
第3图为本发明第二实施例视频信号处理系统的功能方块图。
第4图为本发明第三实施例视频信号处理系统的功能方块图。
第5图为本发明第四实施例视频信号处理系统的功能方块图。
第6图为本发明第五实施例视频信号处理系统的功能方块图。
第7图为本发明第六实施例视频信号处理系统的功能方块图。
主要部件标号说明200、300、400、5 00、600视频信号处理系统210、310、610、7101、7102、7103 输入开关220、620、7201、7202、7203 偏移开关240、340、640、740 校准逻辑模块405、605、7051、7052、7053 电容425、625、7251、7252、7253 钳位开关550 模拟随机信号源560、660、7601、7602、7603 加法器670、7701、7702、7703 低通滤波器V_clamp 参考钳位电压
Dout、Dout71、Dout72、Dout73输出位230、330、430、530、630、7301、7302、7303 模拟至数字转换器321、322、621、622、7211、7221、7212、7222、7213、7223 参考开关V_ref1、V_ref2、V_ref11、V_ref12、V_ref13、V_ref21、V_ref22、V_ref23参考电压具体实施方式
在大多数的视频信号处理系统中，特别是电视、数字电视及高分辨率电视(HDTV)中，为了维持水平同步，用来显示不同画面的视频信号中会有周期性的中断。周期性中断在此称作水平同步周期，其包括有前阶段时间、水平同步脉冲、及后阶段时间。在水平同步周期中，视频信号不具有任何内容，使得视频信号处理系统显示最低灰阶画面。在视频信号中，水平同步周期的特性提供视频信号处理系统的模拟至数字转换器暂时停止处理视频输入信号的机会，因此可以藉参考校准电压量测增益及偏移量的错误及执行其它校准。
请参考第2图，第2图为本发明第一实施例视频信号处理系统200的功能方块图。在视频信号处理系统200中，输入开关210的一端电连于一模拟至数字转换器230，而输入开关210的另一端则用来接收视频输入信号。此外，偏移开关220的一端也电连至模拟至数字转换器230，而偏移开关220的另一端则用于接收参考钳位电压V_clamp，其中，参考钳位电压V_clamp系对应于欲处理的视频画面的钳电平。校准逻辑模块240电连于模拟至数字转换器230，用于根据模拟至数字转换器230的输出位Dout，校准数字转换器230的偏移量。在一水平线周期中，若视频输入信号不具任何内容。此时，由于视频信号处理系统只会稳定地显示最低灰阶的画面，因此本发明视频信号处理系统200可将模拟至数字转换器230与欲输入的视频信号断线(即停止接收视频信号)，并自动地显示最低灰阶画面。因此，当本发明进行偏移量校准时，输入开关210会被关闭(形成断路)以停止接收视频信号，而偏移开关220则被开启(形成通路)以于水平线期间，将参考钳位电压输入至模拟至数字转换器。然后，当输入参考钳位电压V_clamp时，比较模拟至数字转换器230的实际输出与期望输出，就可以得到模拟至数字转换器230的偏移量。在当前偏移量校准中，校准逻辑模块240系用来指出欲被校准的错误偏移量。当模拟至数字转换器230的输入信号为参考钳位电压V_clamp时，校准逻辑模块240可根据模拟至数字转换器230的输出，执行运算以找出错误偏移量并产生相关指令以调整模拟至数字转换器230的偏移量。关于校准逻辑模块240的作用方式，可由校准逻辑模块240输出多个指令信号至模拟至数字转换器230，然后，模拟至数字转换器230将收到的指令信号转换为模拟信号，并根据该模拟信号调整偏移量。除此之外，校准逻辑模块240亦可包括数字至模拟转换器，用于直接输出模拟指令信号至模拟至数字转换器230。如此一来，模拟至数字转换器230的偏移量，可直接根据校准逻辑模块240输出的模拟指令信号作调整。另外，偏移量校准可以藉调整模拟至数字转换器230的电路设定而完成，抑或进一步地，将输入至模拟至数字转换器230的视频信号平移以完成偏移量校准。在校准逻辑模块240得出所需的校准设定后，偏移开关220就会关闭(形成断路)，而输入开关210会开启(形成通路)，以便将输入的视频信号连接至模拟至数字转换器230，而模拟至数字转换器230的偏移量即可根据校准逻辑模块240的指令进行校准。在实际应用上，校准逻辑模块240可根据不同水平同步周期中所得到的多个输出位Dout，解出错误偏移量。如前所述，在每一水平同步周期，(开关210关闭后)模拟至数字转换器230会停止接收视频输入信号，并将参考钳位电压V_clamp输入至模拟至数字转换器230，以输出一数字输出位Dout。以此类推，即可输出多个输出位Dout。然后，计算多个输出位Dout的平均值即可计算出错误偏移量。参考钳位电压V_clamp系对应于欲被模拟至数字转换器处理之视频画面的最低灰阶。举例来说，若模拟至数字转换器系用来转换Y信号，则对应的参考钳位电压应等于最低期望输入信号，该最低期望输入信号系对应至模拟至数字转换器输出的信号0。再例如，同样以YUV视频输入信号为例，对于U信号的参考钳位电压就应位于信号输入范围的中央，亦即对应于0％饱和的位置，也就是无色彩。因此，对于一用来转换U信号的八位模拟至数字转换器，其用来校准错误偏移量的参考钳位电压V_clamp就是128。此外，对于可检测偏移量过低的情况而言，参考钳位电压可设定为略高于对应于视频画面之钳电平的电压，以维持模拟至数字转换器230的输出电平高于0。
本发明亦可校准模拟至数字转换器的增益，请参考第3图。第3图为本发明另一实施例视频信号处理系统300的功能方块图。在本发明视频信号处理系统300中，输入开关310的作用方式如同视频信号处理系统200的输入开关210(请参考第2图)一样，在此不再赘述。本发明视频信号处理系统300之参考开关321、322用来校准模拟至数字转换器330的增益。其中，参考开关321的第一端电连至模拟至数字转换器330的输入端，参考开关321的第二端用于接收一第一参考电压V_ref1。同理，参考开关322的第一端电连至模拟至数字转换器330的输入端，参考开关322的第二端用于接收一第二参考电压V_ref2。第一参考电压V_ref1与第二参考电压V_rer2的电压值，预设为介于欲输入至模拟至数字转换器330的视频画面的最低与最高电压电平之间。校准逻辑模块340电连于模拟至数字转换器330，用于根据模拟至数字转换器330的输出位调整模拟至数字转换器330的增益。如前所述，在水平线周期中，视频输入信号不具任何内容，因此本发明视频信号处理系统300可与欲输入至模拟至数字转换器33的视频信号断线，并自动显示最低灰阶画面。因此，在水平线周期，输入开关310会被关闭(形成断路)以停止接收视频信号，而参考开关321会被开启(形成通路)以将第一参考电压V_ref1输入至模拟至数字转换器330，以产生第一输出信号Dout1。然后，参考开关321会被关闭(形成断路)而参考开关322会被开启(形成通路)以将第二参考电压V_ref2输入至模拟至数字转换器330，以产生第二输出信号Dout2，此时输入开关310仍保持断路。因此，比较第一、二输出信号Dout1、Dout2间的差距与V_ref1、V_ref2间的差距，即可得模拟至数字转换器330的增益。校准逻辑模块340系用来计算欲被校准的增益错误。藉由比较计算所得模拟至数字转换器330的增益与期望增益，校准逻辑模块340即可检测出增益错误，并产生相关指令调整模拟至数字转换器330的增益。如前所述，校准逻辑模块340可设计为输出指令信号至模拟至数字转换器330，模拟至数字转换器330将指令信号转换为模拟信号并根据转换后的模拟信号调整增益。校准逻辑模块340也可设计为包括数字至模拟转换器，用于直接将指令信号转换至模拟指令信号后输出至模拟至数字转换器330。如此一来，模拟至数字转换器330可根据校准逻辑模块340输出的模拟指令信号调整其增益，而无需进行数字至模拟转换。另外，增益校准可以藉调整模拟至数字转换器330的电路设定而完成，抑或进一步地，将输入至模拟至数字转换器330的视频信号平移以完成偏移量校准，如在信号输入至模拟至数字转换器330加入一放大器。在校准逻辑模块340得出所需的校准设定后，输入开关310会开启(形成通路)，以便将输入的视频信号连接至模拟至数字转换器230，而模拟至数字转换器330的增益即可根据校准逻辑模块340的指令进行校准。在本发明的一个较佳实施例中，校准逻辑模块340可计算多组的Dout1与Dout2之平均差异，并据以计算模拟至数字转换器330的平均增益。然后，校准逻辑模块340可比较数字转换器330的平均增益与期望增益间的差距，以计算欲被校准的增益错误。
除了模拟至数字转换器内部电路的失真问题外，在系统中，视频信号的直流电平可能在输入至模拟至数字转换器前就漂移了。直流电平的变动问题会破坏模拟至数字转换器的转换效能。因此，视频输入信号的直流电平校准大大地影响模拟至数字元转换器的性能表现。本发明视频信号处理系统及相关方法，可将直流电平偏移的视频输入信号调整至符合模拟至数字转换器输入范围的预设电平。请参考第4图，第4图为本发明第三实施例视频信号处理系统400之功能方块图。本发明视频信号处理系统400包括电容405、钳位开关425及模拟至数字转换器430。当要调整视频输入信号的直流电平时，视频信号在一水平线周期为黑阶状态，钳位开关425会被开启(形成通路)以将参考钳位电压V_clamp输入至模拟至数字转换器430，其中参考钳位电压V_clamp系对应于视频信号的预设直流电平。当钳位开关425开启时(形成通路)，参考钳位电压V_clamp开始对钳位电容405充电，以于交流耦合钳位开关425上形成一直流跨电压，从而提供适当的直流偏移。当充电结束后，钳位开关425被关闭(形成断路)以停止将参考钳位电压v_clamp输入至模拟至数字转换器，如此一来，模拟至数字转换器430的输入即变成高阻抗。由于高输入阻抗可防止电流流入钳位电容405，因此横跨钳位电容的直流偏移为被维持。因此，输入至模拟至数字转换器430的视频信号会加上电容405的跨电压，使得直流电平可被调整至默认值，即V_clamp。
除了信号失真及模拟至数字转换器的转换错误，在模拟至数字转换器中也有可能因为位数的限制造成错误的发生，此即模拟至数字转换器的量化错误。举例来说，若有一输入信号对应于数字领域的电压电平为1.51，由于1.51大于1.5，因此模拟至数字转换器会将此输入信号的数字输出判断为2，并据以输出数值2。如此一来，所累积的输出错误会非常严重，更有甚者，此类错误无法校准。因此，本发明提供一种名为抖动(Dithering)的方法，用于消除上述的错误。请参考第5图，第5图为本发明第四实施例视频信号处理系统500的功能方块图。本发明的视频信号处理系统500包括有模拟随机信号源550、加法器560及模拟至数字转换器530。模拟随机信号源550用于产生模拟随机信号。加法器560电连于模拟随机信号源550，用于将模拟随机信号加入至视频输入信号中。模拟至数字转换器530电连于加法器560，用于将加法器560的输出信号转换为数字信号。藉由将模拟随机信号加入至视频输入讯，输入至模拟至数字转换器530的信号会成为一序列不相等的数值，如1.52、1.48、1.53、1.49...等。模拟至数字转换器530输出一序列位2、1、2、1...等，则其平均值1.5较接近于真实值。如此一来，模拟至数字转换器的量化错误被均匀的分布于模拟至数字转换器的量化过程。因此，平均来说，本发明加了模拟随机信号后，输入信号的判断精确性会比现有的技术高。另外，模拟随机信号源550可藉一数字多位伪随机噪声产生器(DigitalMulti-bit Pseudo-random Noise Generator)将产生的多位伪随机噪声输入至数字至模拟转换器而实现。
本发明所提供的多种校准功能可集成于视频信号处理系统中。请参考第6图，第6图为本发明第五实施例的视频信号处理系统600的功能方块图。所有前述的校准功能皆被集成于视频信号处理系统600中。在第6图中，多功能校准逻辑模块640用来控制及启动不同的校准功能。输入开关610、偏移开关620及校准逻辑模块640的组合可完成模拟至数字转换器630的偏移量校准功能。输入开关610与参考开关621、622的组合，配合校准逻辑模块640的作用可完成模拟至数字转换器630的增益校准功能。钳位电容605与钳位开关625用于调整视频输入信号的直流电平。校准逻辑模块640还包括有一模拟随机信号源。因此，前述的抖动(Dithering)机制可藉加法器660与校准逻辑模块640实现，其中，模拟随机信号源以集成于校准逻辑模块640中。如第6图所示，在模拟至数字转换器630的输入端还包括低通滤波器(LPF)670。藉由将低通滤波器670加入数字偏移校正循环中，大部份的量化错误可被消除，使得模拟至数字转换器的真实偏移可更准确的计算。将视频输入信号的量化错误延展开的抖动机制，可以于视频输入信号不具内容时执行。当视频输入信号不具内容时，加到视频输入信号的模拟随机信号可以强化改善偏移量并抵抗量化错误。也就是说，当视频输入信号无具内容时，加到视频输入信号(在此为内部参考电压)内的模拟随机信号可强化改善执行校准的精确性。除此之外，加法器660可受校准逻辑模块640的控制将输入信号直接传送至下一电路。直流电平的平移可于每一水平同步周期中执行。此外，对于增益校准及偏移量校准，校准逻辑模块640可依预设顺序进行增益校准及偏移量校准。举例来说，增益校准及偏移量校准可依序于不同的水平同步周期执行。
在视频信号处理系统中YUV或RGB信号是分开处理的。因此，本发明中校准逻辑模块的功能可被延伸至不同模拟至数字转换器的校准工作。请参考第7图，第7图为本发明的第六实施例的视频信号处理系统700的功能方块图。在第7图中，模拟至数字转换器7301、7302及7303分别用来转换Y、U及V信号。对不同模拟至数字转换器的校准工作，可以类似的装置来执行偏移校准、增益校准、输入直流电平校准及抖动的装置。参考钳位电压V_clamp1、V_clamp2、V_clamp3、第一参考电压V_ref11、V_ref12、V_ref13，及第二参考电压V_ref21、V_ref22、V_ref23可分别依不同的视频信号类型而决定。在本实施例中，仅有一校准逻辑模块740用来处理及控制不同的校准。不同视频信号的直流电平平移可独立完成。用来延展量化错误的抖动亦可独立完成。不同模拟至数字转换器的增益及偏移量校准，可受校准逻辑模块740的控制于不同水平同步周期依序完成。因此，可校准的视频信号处理系统的硬件成本可大幅降低。
总结来说，本发明利用视频信号周期性中断的特性(即前阶段时间、水平同步脉冲及后阶段时间)，执行视频信号处理系统的不同校准，其中包括模拟至数字转换器的增益校准、偏移量校准及输入信号的直流电平平移。本发明也提供了料动机制，用于将模拟随机信号加入视频输入信号，以延展量化错误。本发明视频信号处理系统可包括多个模拟至数字转换器，用于转换不同类型的信号。更重要的是，本发明可只使用一校准逻辑模块依序执行每一模拟至数字转换器的校准，用于减少生产成本。在本发明中，视频信号所需的精确性及相关校准可轻易实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的覆盖范围。
权利要求
1.一种校准视频信号处理系统的模拟至数字转换器的校准方法，其包括有当多个视频信号不具有内容时，校准该模拟至数字转换器；藉由该校准以调整模拟至数字转换器的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所谓调整该模拟至数字转换器的参数，系校准该模拟至数字转换器的增益。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括将该模拟至数字转换器与视频输入信号断线；将第一参考电压输入至该模拟至数字转换器，用于产生第一输出信号；以及将第二参考电压输入至该模拟至数字转换器，用于产生第二输出信号；其中，校准该模拟至数字转换器的增益系根据该第一输出信号及该第二输出信号，以校准该模拟至数字转换器的增益。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括将该模拟至数字转换器与视频输入信号断线；在多个时段内，将第一参考电压输入至该模拟至数字转换器，用于产生多个第一输出信号；在多个时段内，将第二参考电压输入至该模拟至数字转换器，用于产生多个第二输出信号；以及计算该多个第一输出信号中的一个第一输出信号与该多个第二输出信号中的一个第二输出信号的每一差距的平均；其中，校准该模拟至数字转换器的增益系依据该多个第一输出信号中的一个第一输出信号与该多个第二输出信号中的一个第二输出信号的每一差距的平均，以校准该模拟至数字转换器的增益。
5.根据权利要求2所述的方法，其中该视频信号处理系统包括多个模拟至数字转换器，该方法还包括从该多个模拟至数字转换器中选择一个模拟至数字转换器。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括校准该模拟至数字转换器的偏移量。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括将该模拟至数字转换器与视频输入信号断线；以及将参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器，用于产生输出信号；其中，校准该模拟至数字转换器的偏移量系依据该输出信号，以校准该模拟至数字转换器的偏移量。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括将该模拟至数字转换器与视频输入信号断线，并在多个时段内，将参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器中，以产生多个输出信号；以及计算该多个输出信号的平均；其中，校准该模拟至数字转换器之偏移量系根据该多个输出信号的平均，以校准该模拟至数字转换器的偏移量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中该视频信号处理系统包括有多个模拟至数字转换器，该方法还包括由该多个模拟至数字转换器中选择一个模拟至数字转换器。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括调整欲输入至该模拟至数字转换器的视频信号的电压电平。
11.根据权利要求10所述的方法，其中调整欲输入至该模拟至数字转换器的视频信号的电压电平包括有将该模拟至数字转换器连接至参考钳位电压，以于视频信号在水平线周期中处于黑阶时，对一个电容充电；以及在视频信号在水平线期中有内容之前，将该模拟至数字转换器与该参考钳位电压断线。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将该参考钳位电压设定为对应到视频画面的最低灰阶的电压。
13.根据权利要求10所述的方法，其中该视频信号处理系统包括有多个模拟至数字转换器，该方法还包括有由该多个模拟至数字转换器中选择一个模拟至数字转换器。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括将模拟随机信号加入至该视频信号中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括对该视频信号滤波。
16.一种用来调整欲输入至视频系统的模拟至数字转换器的视频信号的电压电平的方法，其包括有将该模拟至数字转换器连接至参考钳位电压，以便在视频信号在水平线周期中处于黑阶时，对一电容充电；以及在视频信号在水平线期中具有内容之前，将该模拟至数字转换器与该参考钳位电压断线。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括该参考钳位电压设定为对应到视频画面的最低灰阶的电压。
18.根据权利要求16所述的方法，其中该视频信号处理系统包括有多个模拟至数字转换器，该方法还包括有由该多个模拟至数字转换器选择一个模拟至数字转换器。
19.一种用来改善视频系统的模拟至数字转换器的精确性的方法，其包括有将模拟随机信号加入至欲输入至该模拟至数字转换器的视频信号中；藉由该模拟随机信号以强化模拟至数字转换器执行校准的精确性。
20.根据权利要求19所述的方法，其中该视频信号处理系统包括有多个模拟至数字转换器，该方法还包括有由该多个模拟至数字转换器中选择一个模拟至数字转换器。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括有对欲输入至该模拟至数字转换器的该视频信号滤波。
22.一种可调整欲输入至模拟至数字转换器的视频信号的电压电平的视频信号处理系统，其包括有模拟至数字转换器；钳位开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一个输入端，及第二端用于接收参考钳位电压；以及电容，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一个输入端，及第二端用于接收视频信号。
23.根据权利要求22所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；其中，当该钳位开关的第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端时，该电容的第一端亦电连至该钳位开关的第一端所电连之模拟至数字转换器的输入端。
24.根据权利要求22所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；多个钳位开关；其中，每一钳位开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收参考钳位电压；以及多个钳位开关电容，每一电容包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收视频信号。
25.一种可调整模拟至数字转换器的偏移量的视频信号处理系统，其包括有模拟至数字转换器；输入开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收视频信号；偏移开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收参考钳位电压；以及校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器，用于在该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在该偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的偏移量。
26.根据权利要求25所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；其中，当该输入开关的第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端时，该偏移开关的第一端亦电连至该输入开关的第一端所电连的模拟至数字转换器的输入端，且该校准逻辑模块亦电连至该输入开关的第一端所电连及该偏移开关的第一端所电连的模拟至数字转换器，以调整该模拟至数字转换器的偏移量。
27.根据权利要求25所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；多个输入开关；其中，每一输入开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收一参考钳位电压；多个偏移开关，其中，每一偏移开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收一参考钳位电压；以及多个校准逻辑模块；其中，每一校准逻辑模块电连至该多个模拟至数字转换器之一模拟至数字转换器，用于在通过一第一端电连至该模拟至数字转换器的输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在通过一第一端电连至该模拟至数字转换器之偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器之偏移量。
28.一种可校准模拟至数字转换器的增益的视频信号处理系统，其包括有模拟至数字转换器；输入开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器之一输入端，及第二端用于接收视频信号；第一参考开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一个输入端，及第二端用于接收第一参考电压；第二参考开关，其包括有第一端电连至该模拟至数字转换器的一个输入端，及第二端用于接收第二参考电压；以及校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器，用于在该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在该第一参考开关被开启形成通路以将该第一参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益；并于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第二开关被开启形成通路以将该第二参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出数字信号调整该模拟至数字转换器的增益。
29.根据权利要求28所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；其中，当该输入开关的第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端时，该第一参考开关及该第二参考开关的第一端亦电连至该输入开关的第一端所电连之模拟至数字转换器的输入端，且该校准逻辑模块亦电连至该输入开关的第一端、该第一参考开关的第一端及该第二参考开关的第一端所电连的模拟至数字转换器，以调整该模拟至数字转换器的偏移量。
30.根据权利要求28所述的视频信号处理系统，还包括多个模拟至数字转换器；多个输入开关；其中，每一输入开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收参考钳位电压；多个第一参考开关，其中，每一第一参考开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收一第一参考电压；多个第二参考开关，其中，每一第二参考开关包括有第一端电连至该多个模拟至数字转换器中的一个模拟至数字转换器的一输入端，及第二端用于接收第二参考电压；以及多个校准逻辑模块；其中，每一校准逻辑模块电连至该多个模拟至数字转换器的一个模拟至数字转换器，用于在通过第一端电连至该模拟至数字转换器的输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且在通过第一端电连至该模拟至数字转换器的钳位开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的偏移量。
31.一种可改善模拟至数字转换器的精确性的视频信号处理装置，其包括有模拟随机信号源，用于产生模拟随机信号；加法器，电连至该模拟随机信号源，用于将该模拟随机信号加入至视频信号中；以及模拟至数字转换器，电连至该加法器，用于将该加法器的输出信号转换为数字信号。
32.根据权利要求31所述的视频信号处理装置，其中该模拟随机信号源包括有一个数字多位伪随机噪声产生器及一个数字至模拟转换器。
33.根据权利要求31所述的视频信号处理装置，还包括低通滤波器，其一端用于接收视频输入信号，及另一端电连至该加法器，用于将已滤波的视频信号输出至该加法器；其中，该加法器系用于将该模拟随机信号加入至该已滤波的视频信号。
34.根据权利要求31所述的视频信号处理装置，还包括多个加法器；其中，每一加法器电连至该模拟随机信号源，用于将该模拟随机信号加入至视频信号中；以及多个模拟至数字转换器；其中，每一模拟至数字转换器电连至该多个加法器中的一个加法器，用于将该加法器的输出信号转换为数字信号。
35.根据权利要求34所述的视频信号处理装置，还包括多个低通滤波器；其中，每一低通滤波器之一端用于接收视频输入信号，及另一端电连至该多个加法器之一加法器，用于将已滤波的视频信号输出至该加法器；其中，该多个加法器系用于将该模拟随机信号加入至已滤波的视频信号。
36.一种可改善模拟至数字转换器的精确性的视频信号处理装置，其包括有模拟至数字转换器；低通滤波器，用于低通输入信号；钳位开关，其包括有第一端电连至该低通滤波器的一输入端，及第二端用于接收参考钳位电压；电容，其包括有第一端电连至该低通滤波器的输入端，及第二端用于接收视频信号；校准逻辑模块，电连至该模拟至数字转换器，该校准逻辑模块包括有模拟随机信号源，用于产生模拟随机信号；加法器，电连至该校准逻辑模块，用于将该校准逻辑模块产生的该模拟随机信号加入至欲输入至该加法器的视频信号中，或将输入至该加法器的视频信号直接分流输出；输入开关，其包括有第一端电连至该加法器的一输入端，及第二端电连至该低通滤波器的一输入端；偏移开关，其包括有第一端电连至该加法器的输入端，及第二端用于接收偏移参考电压；第一参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器的输入端，及第二端用于接收第一参考电压；以及第二参考开关，其包括有一第一端电连至该加法器的输入端，及第二端用于接收第二参考电压；其中，该校准逻辑模块可于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该偏移开关被开启形成通路以将该参考钳位电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的偏移量；该校准逻辑模块可于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第一参考开关被开启形成通路以将该第一参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益，及于该输入开关被关闭形成断路以避免该模拟至数字转换器接收视频信号，且于该第二开关被开启形成通路以将该第二参考电压输入至该模拟至数字转换器时，根据该模拟至数字转换器输出的数字信号调整该模拟至数字转换器的增益；该校准逻辑模块可控制该加法器，以将模拟随机信号加入至输入信号，或将该输入信号直接分流输出。
全文摘要
本发明提供一种可调整错误的视频信号处理系统及其相关方法。该视频信号处理系统及相关校准方法系利用视频信号中断周期的特性，以执行不同类型的校准，其包括有模拟至数字转换器的增益、偏移量校准、输入信号的直流电平平移，及藉加入模拟随机信号至输入视频信号中以延展量化错误。因此，本发明可实现视频信号处理系统中所需的高精确性。
文档编号H03M1/06GK1614894SQ20041008977
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者史德立, 杨家铭, 黄昭评, 张宏德, 容天行 申请人:晨星半导体股份有限公司