專利名稱：利用內(nèi)插相位動態(tài)計算的場頻或幀頻轉(zhuǎn)換方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用內(nèi)插相位的動態(tài)計算的視頻信號的頻率轉(zhuǎn)換方法和裝置。
已經(jīng)使用了其他的公知的頻率轉(zhuǎn)換裝置用于標準的轉(zhuǎn)換，例如一個PAL或SECAM的50Hz信號轉(zhuǎn)換成NTSC的60Hz的信號。它們也被利用來增加電視接收機的掃描頻率，典型的是從50Hz到100Hz，目的是通過降低大面積的閃爍，改善圖像質(zhì)量。
在一般的情況下，信號要轉(zhuǎn)換的頻率和轉(zhuǎn)換的信號的頻率是預(yù)先知道的。內(nèi)插處理存在于建立在被轉(zhuǎn)換的輸入信號兩個參考場之間的中間場時。這一處理用圖解法表示在附

圖1中。
場1和2分別對應(yīng)于輸入視頻信號序列的在前的參考場和這一序列的下一個參考場。
場3是要建立的中間場。在由一個相應(yīng)于內(nèi)插相位的值α定義的瞬間，這一場暫時位于前一場和下一場之間。
如果tprev和tnext相應(yīng)于前一場和下一場的時刻，將被內(nèi)插的中間場的時刻tinterp就是Tinterp=tprev+α(tnext-tprev)=tnext-(1-α)(tnext-tprev)在公知的方法中，內(nèi)插處理能夠要求利用有限沖激響應(yīng)時空濾波器進行線性濾波，或要求運動補償內(nèi)插。
所用處理方法需要知道要內(nèi)插的每一場的內(nèi)插相位。
當輸入或輸出信號不在標準定義的其頻率范圍內(nèi)時，必須設(shè)計專用于這些信號，特別是它們的掃描頻率特性的轉(zhuǎn)換裝置。這一特殊設(shè)計自然產(chǎn)生高成本。此外，信號掃描特性的變化造成這樣的裝置不可利用，或者，至少要求其他的人工干預(yù)使它與修改后的一個信號或多個信號兼容，或者有專用于這些新的特性的特定電路存在。
本發(fā)明的目的是克服上述的缺點。
為此目的，本發(fā)明涉及一種利用內(nèi)插相位的動態(tài)計算的場頻或幀頻轉(zhuǎn)換方法，將由同步信號S1定義的頻率為F1的輸入視頻信號轉(zhuǎn)換為由同步信號S2定義的可變頻率為F2的輸出視頻信號，該方法包括根據(jù)寫指針PW_IN寫入輸入信號到存儲器，和讀存儲器以獲得輸出信號，其特征在于，接收到同步信號S1后存儲寫指針PW的位置，以提供一個值PW_IN，接收到同步信號S2后存儲寫指針PW的位置，以提供一個值PW_OUT，它這樣來動態(tài)計算的內(nèi)插相位α 或者 ΔPW_FIELD是存儲輸入信號的場或幀所需要的存儲器數(shù)量，NCAP是按照場或幀的數(shù)量表達的存儲器的容量，以及它執(zhí)行一個相應(yīng)于這個值的相位內(nèi)插。
依照一個具體的特征，三個或四個連續(xù)的場或幀同時存儲在一個存儲器中，在算出的內(nèi)插相位的基礎(chǔ)上，一旦接收用來計算內(nèi)插相位的信號S2，對前述的被存儲的場或幀執(zhí)行內(nèi)插。
依照另一個特性，內(nèi)插相位的計算考慮相應(yīng)于在有效的視頻信號之前的消隱信號的場或幀持續(xù)時間，寫指針的移動。
本發(fā)明還涉及一種動態(tài)的頻率轉(zhuǎn)換裝置，用來將一個由同步信號S1定義的在頻率F1上的輸入信號轉(zhuǎn)換為由接收到同步信號S2定義的在頻率F2上的輸出信號，它包括一個存儲器，用根據(jù)寫指針PW而寫入輸入信號；一個內(nèi)插電路，從存儲器接收輸出信號，用于讀訪問一先前的場或幀T1和讀訪問下一場或幀T2，其特征在于它還包括一個在接收信號S1后存儲指針PW以提供一個值PW_IN的電路，一個在接收信號S2后存儲指針PW以提供一個值PW_OUT的電路，一個計算以下內(nèi)插相位的電路，
或者 ΔPW_FIELD是存儲輸入信號的場或幀所需要的存儲器數(shù)量，NCAP是按照場或幀的數(shù)量表達的存儲器的容量，并且內(nèi)插電路與計算電路耦合，以便接收內(nèi)插相位，作為內(nèi)插相位的函數(shù)計算內(nèi)插的場或幀。
依靠本發(fā)明，當輸出信號的掃描頻率預(yù)先不可知時，本方法自動計算相應(yīng)于產(chǎn)生的輸出信號的內(nèi)插相位。
獲得的裝置至少在寬頻率范圍內(nèi)，與任何類型的輸出信號兼容。該裝置實現(xiàn)簡單并且便宜。這使提供可調(diào)整的掃描頻率設(shè)備成為可能，比如PC型個人電腦的監(jiān)視器。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點，通過接下來的實施例的描述并參照以下附圖將會更加明顯圖1表示場內(nèi)插，圖2示意性地表示頻率轉(zhuǎn)換裝置的方框圖，圖3詳細地表示頻率轉(zhuǎn)換裝置，圖4表示場消隱時間間隔。
實現(xiàn)該處理的場頻率轉(zhuǎn)換裝置概略的表現(xiàn)在圖2中。
輸入視頻信號“視頻輸入”傳送給存儲器接口電路4。一個水平和垂直同步信號H/VSYNC_IN與這一信號一起傳送；一個脈沖指示一個新的掃描行(水平同步)或一個新的場(垂直同步)的開始。
視頻信息由涉及每一個像素的視頻信號傳送，一個視頻行包括像素的序列，一場包括行的序列。一個RAM動態(tài)視頻存儲器5存儲通過存儲器接口4傳送的連續(xù)的地址數(shù)字數(shù)據(jù)。存儲器容量至少能夠存儲兩個連續(xù)的場。這兩場是稱作為前一場和下一場的參考場。
輸出視頻信號“視頻輸出”與由轉(zhuǎn)換裝置供給信號的設(shè)備產(chǎn)生的并相應(yīng)于想得到的掃描頻率的同步信號VSYNC_OUT同步。存儲在RAM 5中的視頻信號通過存儲器接口6傳送到內(nèi)插電路7。
此，內(nèi)插電路7接收信號VSYNC_OUT，基于此計算內(nèi)插的幀。假定預(yù)先不知道輸入信號和輸出信號的頻率比，動態(tài)計算內(nèi)插相位。所以，內(nèi)插電路以與輸入信號異步的方式操作，并由被提供有輸出視頻信號的設(shè)備產(chǎn)生的同步信號VSYNC_OUT控制，例如，當有TV→PC變換器的情況下，由一個PC型計算機監(jiān)視器的圖形卡產(chǎn)生。
圖3更詳細表現(xiàn)了頻率轉(zhuǎn)換裝置的實施例。
輸入到該裝置中的視頻信息存儲在存儲器8中。這個存儲器有4場的容量，并依靠雙倍的讀存取，使存取2個完全連續(xù)的場成為可能，以便實現(xiàn)內(nèi)插。這能夠避免同步化、從存儲器中讀出的場然后成為全部存儲在這一存儲器中的最后一場的問題。這是一個例子，并且存儲器容量當然可以更低，例如3場或不到3場，如果在存滿之前開始讀出一場，這將要求對指針的管理的預(yù)防措施。
內(nèi)插在場T1和緊跟著的場T2之間完成。
垂直同步信號VSYNC_IN在下文中稱為S1，可用在每一個輸入場中。每四個脈沖中有一個脈沖傳送到寫地址計數(shù)器9的復(fù)位輸入端(復(fù)位)，這成為信號VSYNC_IN/4。這個計數(shù)器的輸出連接到存儲器8的地址輸入端。它也傳送到寄存器REG.IN 10和寄存器REG.OUT 11的輸入端。
寄存器REG.IN存儲寫指針的值，那就是說在收到寄存器的時鐘輸入上傳送的輸入垂直同步信號VSYNC_IN時，在地址總線上出現(xiàn)地址PW_IN。
寄存器REG.OUT存儲寫指針的值，在收到寄存器的時鐘輸入上傳送的輸出垂直同步信號VSYNC_OUT時，在地址總線上出現(xiàn)地址PW_OUT。這一信號VSYNC_OUT也稱為S2。
減法器12接收由寄存器10和11提供的數(shù)據(jù)PW_IN和PW_OUT。它的輸出(PW_OUT-PW_IN)被標記為信號SGN并傳送到多路復(fù)用器13的控制輸入端和乘法器14的輸入端。多路復(fù)用器13接收一個零輸入和一個等于常量NCAP的輸入，它作為場的數(shù)量來表示存儲器8的容量。這個多路復(fù)用器由信號SGN驅(qū)動，用這樣的方式，如果(PW_OUT-PW_IN)≥0，它的輸出被設(shè)置為0值，如果(PW_OUT-PW_IN)＜0，它的輸出被設(shè)置為值NCAP。乘法器14有另一個輸入端接收一個等于1/ΔPW_FIELD的K值，它的輸出傳送到加法器15的輸入端。加法器的第二個輸入由多路復(fù)用器13的輸出產(chǎn)生。從加法器15輸出的信號的值代表α的值，其對應(yīng)取決于信號SGN的正負號的表達式K(PW_OUT-PW_IN)或者K(PW_OUT-PW_IN)+NCAP。經(jīng)過一個延遲電路17后，這一信號被發(fā)送到內(nèi)插器20。
從寄存器REG.OUT11產(chǎn)生的信息PW_OUT，也發(fā)送到存儲和計算電路16。這一電路存儲指針PW_OUT的最后一個值。在它的兩個輸出端，它提供一個第一裝載值“裝載1”和一個第二裝載值“裝載2”。這些裝載值隨每一個輸出場而改變。它們是不同相位的一場。
接收到輸入信號(VSYNC_IN)的垂直同步脈沖和輸出信號(VSYNC_OUT)的垂直同步脈沖后，存儲器8的寫指針被記錄。相應(yīng)的信息PW_IN和PW_OUT分別表示記錄在存儲器中的當前場的起始地址和在接收到輸出信號的同步脈沖的時刻指針PW的值，觸發(fā)新內(nèi)插輸出場的計算。
設(shè)tprev和tnext是接收到前一個和下一個參考場的時刻，也就是說接收到這些場的同步信號的時刻，這些場被用來進行內(nèi)插場的計算。設(shè)tinterp是內(nèi)插場的時間位置。
依照圖1，得出α=tint erp-tprevtnext-tprev]]>如果b是輸入的相應(yīng)于輸入視頻信號的字的存儲器8的比特率，視頻信號通常是亮度信號，并且如果ΔPW_FIELD是存儲一個輸入場所需要的存儲器數(shù)量，通過PW_OUT和PW_IN的定義，得出b(tinterp-tprev)=PW_OUT-PW_INb(tnext-Tprev)=ΔPW_FIELD由此推論α=Pw-OUT-PW-INΔPW-FIELD]]>實際中，存儲器8的容量NCAP·ΔPW_FIELD是有限的，輸入場循環(huán)地寫到那里。這樣，如果它們的容量是NCAP=4場，從地址0用接收到的第一個四場開始填滿這些存儲器后，寫第五場將在地址0開始并因此將重寫第一場的內(nèi)容。在PW_OUT變得小于PW_IN的這一結(jié)構(gòu)中，先前計算α的公式應(yīng)當作如下修改α=PW_OUT+NCAP·ΔPW_FIELD-PW_INΔPW_FIELD]]>PW_OUT-PW_IN由減法器12計算。
如果需要，將要做的修正由加法器15執(zhí)行。
作為輸入傳送到乘法器14的常量K是值1ΔPW_FIELD]]>這個值是預(yù)先知道的。
加法器15的輸出相應(yīng)于在場同步信號每次到達計算的值α。這一系數(shù)α由延遲電路17以能夠正確應(yīng)用到場T1和T2的設(shè)置中的方式延遲。
存儲和計算電路16計算涉及存儲器8的兩次取數(shù)(訪問)的讀地址。接收到同步信號VSYNC_OUT后，寫指針的值PW_OUT被存儲。運一值用來計算讀出用于內(nèi)插的場T1和T2的起始地址。假定四個連續(xù)場存儲在存儲器中，確定哪一個將被讀出是必要的，這取決于接收到同步信號VSYNC_OUT時寫指針的位置。
如果N是相應(yīng)于一場的地址數(shù)，和如果接收信號S2時指針的值在0和N之間，被讀出的第一場T1的裝載值將是地址2N，被讀出的第二場T2的裝載值將是地址3N，相應(yīng)于最后兩場的值裝載到存儲器中。如果指針的值位于N和2N之間，這表示第二場被存儲在存儲器8中和場T2的裝載值將是地址0。我們因此得出 場T2則對應(yīng)于“裝載2”的值 在裝載輸入上，兩個讀計數(shù)器18和19分別接收由存儲和計算電路16產(chǎn)生的輸出“裝載1”和“2”。計數(shù)器的裝載確認輸入端提供有同步信號VSWC_OUT。接收到同步信號VSYNC_OUT后，“裝載1”和“裝載2”的值被存儲。計數(shù)器初始化為這些值，并且它們的輸出連接到存儲器8，根據(jù)初始化的值來觸發(fā)從存儲器中讀取場T1和T2的視頻數(shù)據(jù)。
讀出的視頻數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)插器20，它依照公知的方法，例如使用時空線性濾波或運動補償內(nèi)插，與參考源場T1和T2有關(guān)，作為由α值定義的其時間位置的函數(shù)，來執(zhí)行內(nèi)插場的計算。
這樣計算的視頻數(shù)據(jù)作為從內(nèi)插器的輸出被發(fā)送，以便形成該裝置的輸出信號。
前面的計算采取了輸入視頻信號的一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流。事實上，信號包括在場回掃發(fā)生的一個場消隱時間間隔(VBI，代表垂直消隱時間間隔)。
那么可以實現(xiàn)兩種解決方案-相應(yīng)于該時間范圍VBI，視頻信號寫入視頻存儲器，以引起由來利用的信號占用存儲器。值PW_OUT-PW_IN事實上表示從接收到當前場開始所經(jīng)過的時間。
-或者在附圖4的幫助下，以在下文中描述的方式，只將視頻信號中有效的部分存儲，并需要考慮由信號VBI產(chǎn)生的偏移或移動。在圖4中時間軸用符號表示。VSYNC相應(yīng)于垂直同步信號。視頻信號包括對應(yīng)時間ΔtVBI_start的有效視頻之前一個場消隱信號VBI(表示垂直消隱時間間隔)，和跟隨著有效視頻ΔtVBI_end的VBI信號。
讓ΔPW_VBI_start和ΔPW_VBI_end是相應(yīng)于在視頻存儲器中的寫指針的偏移或移動。
ΔPW_VBI_start=bΔtVBI_startΔPW_VBI_end=bΔtVBI_end則α的值變成α=PW_OUT+ΔPW_VBI_start-PW_INΔPW_FIELD]]>如果PW_OUT+ΔPW_VBI_start≥PW_IN或者α=PW_OUT+NCAP·ΔPW_FIELD+ΔPW_VBI_start-PW_INΔPW_FIELD]]>如果PW_OUT+ΔPW_VBI_start＜PW_IN如果在VBI間隔期間對一個新的輸入場的請求到達，在這些間隔中PW不會被更新，依據(jù)這一請求是否在有效視頻前或后的VBI間隔期間到達，可以將α的值舍入為0或1。
關(guān)于相應(yīng)于行回掃的行消隱信號(或水平消隱信號)，它們的持續(xù)時間很短，可以被忽略。
以上的推論是關(guān)于采用隔行掃描的信號、也就是說關(guān)于場得出來的。當然，本發(fā)明同樣應(yīng)用于幀，例如，在輸入信號對應(yīng)于逐行掃描信號時。然后被存儲的是連續(xù)的幀。同樣，取決于內(nèi)插類型的輸出信號可以是隔行掃描或逐行掃描類型，這并不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種利用內(nèi)插相位的動態(tài)計算進行頻率轉(zhuǎn)換的方法，將由同步信號S1定義的頻率為F1的輸入視頻信號轉(zhuǎn)換成由同步信號S2定義的可變頻率為F2的輸出視頻信號，包括根據(jù)寫指針PW將輸入信號寫入存儲器(8)和從存儲器中讀出以獲得輸出信號，其特征在于，在接收到同步信號S1后存儲寫指針PW的位置，以便提供一個PW_IN值，并在接收到同步信號S2后存儲寫指針PW的位置，以便提供一個PW_OUT值；動態(tài)地計算內(nèi)插相位α(12,13,14,15)的值，如下 或者 ΔPW_FIELD是存儲輸入信號的場或幀所需要的存儲器數(shù)量，NCAP是按照場或幀的數(shù)量表達的存儲器(8)的容量；以及按照該值進行相位內(nèi)插(20)。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于三個或四個連續(xù)的場或幀存儲在存儲器(8)中以及根據(jù)這一計算的內(nèi)插相位，在接收到用于內(nèi)插相位的計算的信號S2后，在接下來存儲的場或幀上執(zhí)行內(nèi)插。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，內(nèi)插相位的計算考慮到在有效信號之前的場或幀消隱信號的持續(xù)時間所對應(yīng)的寫指針的移動。
4．一種動態(tài)頻率轉(zhuǎn)換裝置，用來將由同步信號S1定義的頻率為F1的輸入信號轉(zhuǎn)換為由同步信號S2定義的頻率為F2的輸出信號，包括視頻存儲器(8)，用來寫入基于寫指針PW的輸入信號；內(nèi)插電路(20)，從存儲器(8)接收輸出，來讀取一場或幀T1，作為第一次訪問，跟隨著讀取下一場或幀T2，作為第二次訪問，其特征在于它還包括存儲電路(10)，用來在接收到信號S1后存儲指針PW以便提供PW_IN值，存儲電路(11)，用來在接收到信號S2后存儲指針PW以便提供PW_OUT值，計算電路(12,13,14,15)，用來計算內(nèi)插相位 或者 ΔPW_FIELD是存儲輸入信號的場或幀所需要的存儲器數(shù)量，NCAP是按照場或幀的數(shù)量表達的存儲器(8)的容量，并且其中，內(nèi)插電路(20)與計算電路(12,13,14,15)連接，以便接收這一內(nèi)插相位，并計算作為內(nèi)插相位函數(shù)的內(nèi)插場或幀。
5．按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，計算電路包括減法器(12)，多路復(fù)用器(13)，乘法器(14)和加法器(15)
全文摘要
一種利用內(nèi)插相位的動態(tài)計算的場頻或幀頻轉(zhuǎn)換方法和裝置。該方法的特征在于:在接收到輸入信號的同步信號S1后存儲寫指針P
文檔編號H04N7/01GK1310550SQ0012066
公開日2001年8月29日 申請日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月20日
發(fā)明者讓－伊維斯·巴邦紐, 弗朗科伊斯·利克勒克 申請人:湯姆森多媒體公司