专利名称：用于高清晰度电视摄像机的加倍垂直行速度的方法和其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于家用高清晰度电视(HDTV)摄像机的加倍(doubling)垂直行速度的方法和采用该方法的装置，尤其涉及将垂直扫描行的数目加倍以便利用通用的4-电荷耦合器件(CCD)获得用于HDTV的垂直行频率的加倍垂直行速度的方法和采用该方法的装置。
通常，用于宽屏幕电视或HDTV的数字广播具用16∶9的宽高比，而不是象普通的NTSC广播那样具有4∶3的宽高比。因此，用于商业或普通的广播系统的数字广播摄像机也要求有各种标准。
目前，用于摄像机的单层(single-layer)的CCD(1CCD)主要是用于家用，而三层(triple-layer)CCD(3CCD)是用于商业或广播电台，随着CCD数目的增加，摄像机的性能将变好，但是不可避免地增加装置的造价。具有处理信号能力的一个四层(guadruple-layer)CCD(4CCD)摄像机的结构要比具有3CCD的摄像机的结构复杂的多，和具有比3CCD摄像机出色的多的性能。而且，这种4CCD的摄像机能够获得满足HDTV标准和清晰度的摄像机输出。在此，HDTV标准意味着日本的高视觉标准，具有总共1125垂直行中的1035有效的垂直行和总共2200水平像素中的1920有效的水平像素；以及由美国大联盟提出的GA-HDTV标准，具有总共1125垂直行中的1035有效的垂直行和总共1440水平像素中的1258有效的水平像素；该ATV标准，具有总共1125垂直行中的1080有效的垂直行和总共2200水平行中的1920有效的水平像素；和HD标准，具有总共1125垂直行中的1024有效的垂直行和总共1200水平行中的1080有效的水平行。采用4CCD的家用HDTV摄像机的价格不高并能够在现存的NTSC和宽屏幕的TV之间交换。对于家用的4CCD摄像机来说，能够采用整个像素的数目是808H×518V的16∶9的高视觉标准；整个像素的数目是754H×485V的16∶9的宽屏幕电视机的标准和整个像素的数目是566H×485V的4∶3的SDNTSC标准。
图1示出的是采用普通4CCD摄像机系统的示意结构的框图。
从G1CCD102，G2CCD104和RCCD106以及BCCD108输出的每一个信号在预放大器(PA)112，114，116和118的每一个中被处理成模拟信号，并随即输入到一个A/D转换器120。
在该A/D转换器120中转换成数字数据的四个信道，即G1(绿色1)，G2(绿色2)，R(红色)和B(蓝色)的输出被送到一个G垂直行倍加器(VLD)130和一个R/B VLD140. 在此，其信号是总共信号的大约70％且具有高的光接收灵敏度的绿色信道(G)构成两个信道，就是说，该G信道可以由使用G1和G2信道的一个G信道构成，采用2H延迟的一个行存储器(没示出)，其中的H是一个水平同步周期。
R(红)/B(兰)信道的速度是经过两行加倍的，每一个使用了2H行存储器。因此，当16.875KHZ行频率输入到G或R/B信道时，将输出比输入行频率高两倍的33.75KHZ的行频率。输入到G和R/B信道的行速度倍加器的行频率是16.875KHZ，而从其输出的行频率是33.75KHZ。在此，33.75的行频率是根据1125×30的公式得出的，其中的1125表示每一帧的行数，而30表示在HDTV的情况下的每秒的帧数。所以，图1表示的行频率可以通过改变每一秒的帧速率或每一帧的行数而被改变，并且输入的行频率是输出的行频率的一半。
由于通常的CCD提供大约每帧500行的数据，但是该HDTV的广播要求近似每帧1000行的数据，所以，对于采用通常的CCD的HDTV就需要垂直行倍加器。
在G信道从G-VLD输出的情况下，垂直细节是在具有2H存储器(没示出)的一个细节数字信号处理器(DSP)150中处理的，并且经过细节处理的G信道的数据被输入到一个彩色矩阵160。
从色矩阵160输出的色差信号(G-Y)和从2H细节DSP150输出的G信道的信号形成为一个减法器162中的亮度信号(Y)；和从色矩阵160输出的色差信号Pb和Pr经过一个D/A转换器170转换成模拟信号。
如图1所示，在传统的G信道情况下，在VLD装置130、140及色矩阵160之间，细节的水平和垂直信号都采用2H存储器(没示出)处理。此处将G信道延迟1H。并且R/B信道不执行细节处理，因此在G信道和R/B信道之间产生一个信号的延迟差。
因此本发明的目的是提供一种方法，用于防止在信号之间的延迟并节省了在使用4CCD的家用HDTV摄像机时进行行速度加倍所需的存储器。
本发明的另一个目的是提供一种装置，用于防止信号之间的延迟并节省了在使用4CCD的家用HDTV摄像机时进行行速度加倍所需的存储器。
为了实现本发明的第一个目的，提供了一种对于垂直行数目进行加倍的方法，以便利用4CCD，即G1CCD，G2CCD，RCCD，和BCCD，发送摄像机的输出信号，该方法包括步骤a)以0.5H的周期写入从该4CCD的G1CCD输出的G1信道数据，其中的H是水平同步周期，且随即以比该第一写入速度快两倍的速度读出写入的数据；b)以0.5H的周期写入从该4CCD的G2CCD输出的G2的信道数据，且随即以比该第二写入速度快两倍的速度读出写入的数据；和c)交替地从步骤a)和b)选择读出的数据，从而输出一个宽带的G信号。
为了实现本发明的另一个目的，提供了一种具有加倍垂直行数目的电路的对于垂直行速度进行加倍的装置，以便利用4层CCD(4CCD)，即G1CCD，G2CCD，RCCD，和BCCD，发送摄像机的输出信号，该装置包括一个第一存储器，以0.5H的周期写入从该4CCD的G1CCD输出的G1信道数据，其中的H是水平同步周期，且随即以比该第一写入速度快两倍的速度读出写入的数据；一个第二存储器，以0.5H的周期写入从该4CCD的G2CCD输出的G2信道数据，且随即以比该第二写入速度快两倍的速度读出写入的数据；和选择装置，用于交替地从第一存储器和第二存储器选择读出的数据，从而输出一个宽带的G信号。
本发明的上述目的和优点将通过结合附图对于本发明的最佳实施例的详细的描述而变得显见，其中，图1是表示采用传统的4CCD的一个摄像机系统的示意结构的框图；图2是根据本发明的垂直行速度倍加器的框图；图3A至3I是图2所示的垂直行速度倍加器的输入/输出信号的定时图；图4A至4F是将图2所示的垂直行速度倍加器用于图1中的G-VLD的定时图。
图2的垂直行速度倍加器可被用于图1的GVLD(130)。参考图2，其中提供了第一个FIFO存储器(210)，具有0.5水平行(0.5H)周期并用于写入对应于0.5H的G1数据，而且以两倍于写入速度的高速度读出所存储的数据；一个第二FIFO存储器(220)，具有0.5水平行(0.5H)周期并用于写入对应于0.5H的G2数据，而且以两倍于写入速度的高速度读出所存储的数据；以及一个多路器230，用于选择该第一FIFO存储器210的输出或第二FIFO存储器220的输出，以便输出一个G信号。而且，参考符号W1和W2表示写启动信号，参考符号R1和R2表示读启动信号，而参考符号M1和M2表示主复位信号。
参考图3A到3I，低状态表示一个启动周期，而高状态表示一个禁止周期。就是说，在M1和M2是低值的周期中，执行存储器的复位操作，在W1和W2是低值的周期中，执行写操作，而在R1和R2是低值的周期中，执行读操作，读取时钟的频率应该是写入时钟的频率的两倍。
现参考图3A到3I来描述图2所示的电路的操作。
如图2所示，G1和G2信道的视频信号由图1的G1CCD102和G2CCD104所提取并作A/D转换，并随后分别地输入到第一和第二FIFO存储器210和220。此时，G1和G2信道的输入视频信号与在图3A和图3B的相同。
图3A的G1信道的信号的输出要比图3B中的G2信道的信号早0.5H。如图3C所示，当第一个写启动信号W1在G1信道信号的开始之时被加到第一FIFO存储器210时，即图3A的1，数据开始被存储。而且，当一个G1信道的有效的像素周期结束时，该第一写入启动信号W1被禁止并结束数据的进一步的存储。
如图3D所示，当第二个写启动信号W2在G2信道信号的开始之时被加到第二FIFO存储器220时，即图3B的1，数据开始被存储。而且，当该G2信道的有效的像素周期结束时，该第二写入启动信号W2被禁止并结束数据的进一步的存储。
如图3E中所示，当一个第一读出启动信号R1在G1信道的写启动信号W1的一半部分被加到该第一FIFO存储器210上的时候，数据开始被读出。在此，读出的时钟频率是写入的时钟频率的两倍，所以读出数据的输出要比写入数据迅速。因此，当G1信道的有效像素周期结束时，在该第一FIFO存储器210中不留有数据，通过上述的操作使得该FIFO存储器的容量占有量是对应于近似0.5H的数据量的量。就是说，用于处理G1和G2行倍加器信号的该FIFO存储器的容量是用对应于一个公式0.5H×2＝1H的数据量所表示的。如图3F所示，当第二读出启动信号R2在G2信道的写启动信号W2的一半部分被加到该第二FIFO存储器220上的时候，数据开始被读出。
当第一FIFO存储器210的信号输出时，多路器230选择第一FIFO存储器210，而当第二FIFO存储器220的信号被输出时，多路器230选择第二FIFO存储器220。因此，如图3I所示，G1和G2信道的数据被交换地输出，即按照G1，G2，G3和G4....的次序输出。在此，该第一和第二FIFO存储器210和220能够由一个双端口的随机存取存储器(RAM)所构成，而且该多路器230可以是一个选择装置。在一个从第一和第二FIFO存储器210和220输出信号的水平同步(H-同步)周期中，如图3G和3H所示，复位信号M1和M2被加入，以便去除保存于存储器210和220中的空信号(dummy)部分。
所以，通过上述的处理把在G1和G2信道中的16.878KHZ的行频率加倍成33.75KHZ的垂直行频率。而且，在G1和G2信道的有效数据还没有开始的部分中，即一个垂直同步周期中，将加入图3G和3H示出的复位信号M1和M2，以便去除保存在存储器210和220中的空信号部分。
图4A到4F是当图2垂直行速度倍加器被用于图1中的G-VLD时的定时图。如图4A所示，G1信道的信号的输出要比图4B的G2信道的信号和R/B信道(没示出)的信号早0.5H。各CCD的输出受到定时发生器(未示出)产生的控制信号的控制，所以，输入到G1信道的控制信号要比输入到图1的G2CCD104和R/BCCD106和108早0.5H。
在另一实施例中G2信道的控制信号要比G1信道的控制信号提早0.5H输出。
图4C示出的是出自G信道VLD装置130的一个行加倍的定时图，它与图3I是相同的，图4D是来自R/B信道VLD装置140的行加倍的定时图。
图4E是使用一个2H存储器在细节信号处理150中延迟了1H的一个G信道信号的定时图。因此，R/B信道的信号是与G信道的信号同步的。所以，即使这些信号在一个色矩阵160中被处理，也能够解决时间延迟的问题。
图4F是最终从图1的减法器162中输出的亮度信号(Y)数据的定时图。其是与G信道数据和R/B信道数据相同步，以便按照次序Y，Y2，和Y3...输出。
本发明可被用于视频格式转换器，用于将当前的格式的广播信号转换成一个HDTV格式和一个HDTV的家用摄像机的格式。
根据本发明，在一个家用的4CCD的HDTV摄像机中，能够防止信号被延迟，并在实现G信道信号的行倍加器的过程中能够将4H的行存储器减小到1H，从而节省了开销。
权利要求
1.一种加倍垂直行速度的方法，用于对垂直行数目进行加倍，以便利用四层电荷耦合器件4CCD，即G1CCD，G2CCD，RCCD，和BCCD，发送摄像机的输出信号，该方法包括有步骤a)以0.5H的周期写入从该4CCD的G1CCD输出的G1信道数据，其中的H是水平同步周期，且随即以比第一写入速度快两倍的速度读出该写入的数据；b)以0.5H的周期写入从该4CCD的G2CCD输出的G2信道数据，且随即以比第二写入速度快两倍的速度读出该写入的数据；和c)交换地从步骤a)和b)选择读出的数据，从而输出一个宽带的G信号。
2.一种加倍垂直行速度的装置，用于对垂直行数目进行加倍，以便利用四层电荷耦合器件4CCD，即G1CCD，G2CCD，RCCD，和BCCD，发送摄像机的输出信号，该装置包括一个第一存储器，以0.5H的周期写入从该4CCD的G1CCD输出的G1信道数据，其中的H是水平同步周期，且随即以比第一写入速度快两倍的速度读出该写入的数据；一个第二存储器，以0.5H的周期写入从该4CCD的G2CCD输出的G2信道数据，且随即以比该第二写入速度快两倍的速度读出该写入的数据；和选择装置，用于交替地从该第一存储器和该第二存储器选择读出的数据，从而输出一个宽带的G信号。
3.根据权利要求2的加倍垂直行速度的装置，其中，所说的第一和第二存储器是先入先出FIFO存储器。
4.根据权利要求2的加倍垂直行速度的装置，其中，所说的第一和第二存储器是双端口RAM。
5.根据权利要求2的加倍垂直行速度的装置，其中，当所说的第一存储器的读出完成时在经过一个有效数据周期的一半之后，开始读出存储在所说的第二存储器中的存储的数据。
全文摘要
一种对家用摄像机的垂直行速度加倍的方法,包括步骤:a)以0.5H的周期写入从该4CCD的G1 CCD输出的G1信道数据,其中的H是水平同步周期,且随即以比该第一写入速度快两倍的速度读出写入的数据;b)以0.5H的周期写入从该4CCD的G2 CCD输出的G信道数据,且随即以比该第二写入速度快两倍的速度读出写入的数据;和c)交替地从步骤a)和b)选择读出的数据,从而输出一个宽带的G信号,因此将用于实现一个G信道信号的行速度加倍的装置的4H行存储器缩减到1H。
文档编号H04N9/04GK1177881SQ9711479
公开日1998年4月1日 申请日期1997年7月25日 优先权日1996年7月27日
发明者李孝乘 申请人:三星电子株式会社