本发明披露一种模拟视频信号显示用的自动频率和相位调节装置和方法，使任意输入的视频信号能以适应液晶显示器的分辨率进行显示。该装置包括：行频检测模块，采用时钟对由模拟视频信号转换而来的数字视频信号中两个垂直同步信号之间的水平同步信号计数，基于计数值获得参考像素时钟、参考水平分辨率和参考水平总宽度；时钟频率调整模块，采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到测试宽度，通过搜索算法并且调整参考水平总宽度，获得逼近参考水平分辨率的测试宽度，由此获得实际像素时钟；信号跳变沿检测模块，基于信号图案获取跳变沿脉冲信号；信号跳变沿采样模块，用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样，其中利用实际像素时钟得到所述多个相位脉冲；和，时钟相位调整模块，基于采样结果确定较佳相位的时钟。
1.一种模拟视频信号显示用的自动频率和相位调节装置，包括：
采样电路，对模拟视频信号进行采样，从而转换为数字视频信号；
行频检测模块，采用时钟对数字视频信号中两个垂直同步信号之间的水平同步信号计数，基于计数值获得参考像素时钟、参考水平分辨率和参考水平总宽度(Htotal)；
时钟频率调整模块，采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到有效视频区域的测试宽度，通过搜索算法并且调整参考水平总宽度，获得逼近参考水平分辨率的测试宽度，由此获得实际像素时钟；
多相位延迟锁相环时钟产生模块，采用实际像素时钟产生不同相位的时钟；
信号跳变沿检测模块，基于信号图案获取跳变沿脉冲信号；其中，该信号图案具有低电平和高电平交错变化规律的特性；
信号跳变沿采样模块，用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样，其中利用所述不同相位时钟之间的相位关系，得到所述多个相位脉冲；和，时钟相位调整模块，基于采样结果确定较佳相位的时钟。
2.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中时钟频率调整模块从第一个大于第一阈值的点开始扫描，再扫描到最后一个小于第一阈值的点结束，得到所述的有效视频区域的测试宽度。
3.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中时钟频率调整模块选取全白屏图案或黑底白屏图案作为测试图案执行扫描操作。
4.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中信号跳变沿采样模块包括双同步电路。
5.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中信号跳变沿采样模块利用具有一定相位关系的至少两个跳变沿脉冲信号对所述相位脉冲进行采样。
6.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中所述信号图案是测试图案，所述测试图案具有满足低电平和高电平交错的变化规律的特征。
7.如权利要求6所述的自动频率和相位调节装置，其中信号跳变沿检测模块选取黑白线条交错间隔的图案为测试图案。
8.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中信号跳变沿检测模块从一幅图案中寻找特征块，所述信号图案由特征块构成。
9.如权利要求8所述的自动频率和相位调节装置，其中对于所述图案中三个相邻的像素，第一像素、第二像素和第三像素而言，如果第一像素和第二像素之差值为正数且绝对值大于阈值，第二像素和第三像素之差值为负数且绝对值大于阈值，则认定该三个像素构成特征块。
10.如权利要求1所述的自动频率和相位调节装置，其中信号跳变沿检测模块从信号图案中的相邻像素差分值进行判断，如果相邻像素的视频信号值的差值绝对值大于预定的阈值，则检测到上升沿或下降沿，并且产生跳变沿脉冲信号。
11.一种模拟视频信号显示用的自动频率和相位调节方法，包括下列步骤：对模拟视频信号进行采样，从而转换为数字视频信号；
采用时钟计数数字视频信号中两个垂直同步信号之间的水平同步信号，基于计数值获得参考像素时钟、参考水平分辨率和参考水平总宽度；
采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到有效视频区域的测试宽度，通过搜索算法和调整参考水平总宽度，获得逼近参考水平分辨率的测试宽度，由此得到实际像素时钟；
利用信号图案获取跳变沿脉冲信号；其中，该信号图案具有低电平和高电平交错变化规律的特性；用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样，其中利用所述不同相位时钟之间的相位关系，得到所述多个相位脉冲；和基于采样结果确定较佳相位的时钟。
12.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到有效视频区域的测试宽度的步骤包括从第一个大于阈值的点开始扫描，再扫描到最后一个小于阈值的点结束，得到所述的有效视频区域的测试宽度的步骤。
13.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中采用参考像素时钟扫描数字视频信号的步骤包括选取全白屏图案或黑底白屏图案作为测试图案执行扫描操作。
14.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中利用信号图案获取跳变沿脉冲信号的步骤包括选取黑白线条交错间隔的图案为信号图案。
15.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样的步骤包括利用具有一定相位关系的至少两个跳变沿脉冲信号对所述相位脉冲进行采样。
16.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中利用信号图案获取跳变沿脉冲信号的步骤包括所述信号图案是测试图案，所述测试图案具有满足低电平和高电平交错的变化规律的特征。
17.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中利用信号图案获取跳变沿脉冲信号的步骤包括信号跳变沿检测模块从一幅图案中寻找特征块，由特征块构成所述信号图案的步骤。
18.如权利要求17所述的自动频率和相位调节方法，其中对于三个相邻的像素，第一像素、第二像素和第三像素而言，如果第一像素和第二像素之差值为正数且绝对值大于阈值，第二像素和第三像素之差值为负数且绝对值大与阈值，则认定该三个像素构成特征块。
19.如权利要求11所述的自动频率和相位调节方法，其中利用信号图案获取跳变沿脉冲信号的步骤包括从信号图案中的相邻像素差分值进行判断，如果相邻像素的视频信号值的差值绝对值大于预定的阈值，则检测到上升沿或下降沿，并且产生跳变沿脉冲信号。
显示器的自动频率和相位调节装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及视频信号显示，具体地说涉及来自计算机、电视机和摄影机等设备输出的模拟视频信号转化为适合于显示设备显示的数字视频信号的设备和方法。
背景技术
[0002] 为了将视频源信号能在显示设备上正确显示，每个视频源图像必须传送一系列的帧，每帧包括数个扫描行，每个扫描行包括数个像素，因此需要水平同步信号和垂直同步信号对视频信号进行同步，例如HSYNC水平同步信号指示一行的开始，VSYNC垂直同步信号指示一帧的开始。因此，根据同步信号的指示将有效区域的像素在显示设备上显示。
[0003] 然而，在某些情况下，视频信号源于模拟信号，所以模拟视频信号必须转化为有效像素才能在数字显示屏上显示，因此为了将模拟视频格式的信号转化为适合数字显示设备的像素值，每一个水平扫描行必须转化为适合数字显示设备显示的像素，所以模拟视频信号必须经过ADC采样时钟进行采样，得到一定数目的水平像素Htotal。该采样时钟的频率和相位的设置必须使采样得到的Htotal逼近真实的Htotal，如果无法逼近真实的水平像素数，则采样时钟的频率和相位不准确需要重新进行调整。
[0004] 现有时钟频率和相位的调整方法，缺乏灵活性，不能通过选取任意一幅图像进行时钟相位和频率的调整。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供能够自适应图像格式变化的使模拟视频信号转化为适合于显示设备显示的数字视频信号的设备和方法。
[0006] 根据第一方面，本发明提供一种模拟视频信号显示用的自动频率和相位调节装置。该装置包括：视频信号源信号模块，接收模拟视频信号；ADC采样电路，对模拟视频信号进行采样，从而转换为数字视频信号；行频检测模块，采用时钟对数字视频信号中两个垂直同步信号之间的水平同步信号计数，基于计数值获得参考像素时钟、参考水平分辨率和参考水平总宽度；时钟频率调整模块，采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到有效视频区域的测试宽度，通过搜索算法并且调整参考水平总宽度，获得逼近参考水平分辨率的测试宽度，由此获得实际像素时钟；多相位延迟锁相环时钟产生模块，采用实际像素时钟产生不同相位的时钟；信号跳变沿检测模块，基于信号图案获取跳变沿脉冲信号；信号跳变沿采样模块，用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样，其中利用所述不同相位时钟之间的相位关系，得到所述多个相位脉冲；和时钟相位调整模块，基于采样结果确定较佳相位的时钟。
[0007] 根据第二方面，本发明提供一种模拟视频信号显示用的自动频率和相位调节方法，包括下列步骤：对模拟视频信号进行采样，从而转换为数字视频信号；采用时钟计数数字视频信号中两个垂直同步信号之间的水平同步信号，基于计数值获得参考像素时钟、参考水平分辨率和参考水平总宽度；采用参考像素时钟扫描数字视频信号得到有效视频区域的测试宽度，通过搜索算法和调整参考水平总宽度，获得逼近参考水平分辨率的测试宽度，由此得到实际像素时钟；采用实际像素时钟产生不同相位的时钟；利用信号图案获取跳变沿脉冲信号；用跳变沿脉冲信号对多个相位脉冲进行采样，其中利用所述不同相位时钟之间的相位关系，得到所述多个相位脉冲；和，基于采样结果确定较佳相位的时钟。
[0008] 根据本发明的时钟频率和相位的调整装置和方法能够自适应图像格式的变化作出相应的调整，通过选取任意一幅图像便能进行时钟相位和频率的调整，使任意输入的视频信号能以适应液晶显示器的分辨率进行显示。
附图说明
[0009] 下面将参照附图对本发明的具体实施例进行更详细的说明，附图中：
[0010] 图1是根据本发明一个实施例的显示器自动频率和相位调节装置；
[0011] 图2是时钟相位调整架构及波形示意图；
[0012] 图3是本发明一个实施例的频率和相位调节方法流程图；
[0013] 图4是时钟和相位调整的特征图案；
[0014] 图5是典型模拟视频信号最佳相位示意图。
[0015] 具体实施方式
[0016] 图1是根据本发明一个实施例的自动频率和相位调节装置。如图1所示，该调节装置包括视频信号源信号模块，ADC采样电路，行频检测模块，时钟频率调整模块，多相位延迟锁相环(MDLL)时钟产生模块，信号跳变沿检测模块，信号跳变沿采样模块和时钟相位调整模块。
[0017] 视频信号源信号模块产生用于显示器显示的模拟视频信号源。ADC采样电路将模拟视频信号源转换为数字采样信号。
[0018] 行频检测模块选取例如全白屏图案作为测试图案，以参考时钟对数字采样信号中的两个垂直同步信号VSYNC之间的水平同步信号进行计数，得到该视频信号的垂直分辨率。根据该垂直分辨率查找VESA标准，得到与该垂直分辨率对应的参考像素时钟、参考水平分辨率(参考水平有效区域宽度)Hres(true)和参考水平总宽度Htotal。
[0019] 时钟频率调整模块首先按照标准视频格式的像素时钟对该视频信号从最左边到最右边进行扫描，得到有效视频区域最左边和最右边的坐标，得到有效视频区域(ACTIVE REGION)的测试宽度Hres(test)。如果得到Hres(test)的数目比Hres(true)的数目多或少，则像素时钟频率过慢或过快，需要调整Htotal。在一个例子中，调整的方法按照二进制搜索算法，首先确定Htotal的搜索范围，最大值的确定根据Hmax＝(Htotal*11)/10，最小值的确定根据Hmin＝(Htotal*9)/10。在此搜索范围内调整Htotal，直到找到逼近参考水平分辨率的Htotal。最后，基于所确定的Htotal来确定时钟频率。
[0020] 多相位延迟锁相环(MDLL)时钟产生模块以像素时钟作为参考，产生不同相位的时钟频率，例如能产生28个不同相位的时钟。
[0021] 信号跳变沿检测模块根据数字采样信号中相邻像素差分值进行判断。例如第一个像素P1的视频信号值P1value和第二个像素P2的视频信号值P2value，两个像素的差分比较值diff_value＝P2value-P1value。若差分值diff_value是正数且大于预定的阈值，则P2代表上升沿类型的像素，两个像素之间就是上升沿所在。若差分值是负数且大于预定的阈值，则P2代表下降沿类型的像素，两个像素之间就是下降沿所在。如检测到上升沿或下降沿，则产生跳变沿脉冲信号edge_pulse_signal，该脉冲宽度持续至少一个时钟周期。
[0022] 信号跳变沿采样模块首先根据28个时钟的相位关系，得到28个互相不重叠的脉冲，一个脉冲的宽度为T/28。这28个不重叠的脉冲构成一个时钟周期T。然后，用跳变沿脉冲edge_pulse_signal采样这28个不重叠的脉冲。由于脉冲宽度较窄，为了避免亚稳态情况，需要在采样时采用双同步(double-sync)电路确保采样的正确性。
[0023] 相位时钟调整模块分析跳变沿采样脉冲，选取被跳变沿脉冲采样的相位，该相位对应28个相位中最坏情况的相位，用该相位采样信号将得到“全灰屏”图案，根据设置的相位比例关系计算出最佳的相位。
[0024] 图2是时钟相位调整架构及波形示意图，从中可以直观地了解相位选择的过程。
[0025] 下面，结合图3详细说明本发明的自动频率和相位调节的实现过程。图3是本发明一个实施例的频率和相位调节方法流程图。
[0026] 1.首先接收模拟视频信号，通过ADC进行采样，将模拟信号转化为数字信号，并用例如27MHz的时钟计数两个VSYNC信号之间的HSYNC信号，将计数值Vres保存至寄存器，通过查表方式，得到参考像素时钟Pixelclock，参考水平分辨率Hres(true)及参考水平总宽度Htotal。
[0027] 2.选取例如全白屏或黑底白屏的图案作为测试图案。设定扫描窗口大小，一般窗口大小需覆盖全部有效区域。在一个例子中，首先扫描从第一个大于阈值的点开始，再扫描到最后一个小于阈值的点结束，得到视频有效区域的测试宽度Hres(test)。
[0028] 3.将Hres(test)的值与Hres(true)进行比较。若Hres(test)大于Hres(true)，则原时钟频率过快，则按照二进制搜索算法减小Htotal；若Hres(test)小于Hres(true)，则原时钟频率过慢，按照二进制搜索算法增大Htotal，直至逼近真实Htotal(像素时钟)。因此，获得逼近真实Htotal的像素时钟。
[0029] 4.完成时钟频率调整后，多相位时钟产生模块以调整后的像素时钟为参考产生例如28个不同相位的时钟，PH0，PH1，…PH27。
[0030] 5.选取例如黑白线条交错间隔的图案为测试图案。测试图案的大小可由用户设定，但该图案的特征必须满足高低电平交错，比如“低电平(L)-＞高电平(H)-＞低电平(L)-＞高电平(H)”的变化规律。图4是时钟和相位调整的特征图案，其中黑底白屏是时钟频率的测试图案，而中间的黑白相间的图案是时钟相位调节的测试图案。
[0031] 如果针对任意一幅图案，可以首先寻找符合该规律的特征块，且两两的差分绝对值需大于设定的阈值。根据比较结果得到对应信号上升沿的指示信号edge_pulse_signal。
[0032] 特征块可根据相邻像素的差分值进行选取。当相邻两个像素的差分值diff_value1＝P2value-P1value为正数且绝对值大于阈值，并且diff_value2＝P3value-P2value为负数且绝对值大于阈值，P2value是P1value的延迟一个周期的像素，P2value是P1value延迟两个周期后的像素，则记像素P1value，P2value，P3value构成的特征区域是跳变沿所在。选取该区域作为调整时钟相位的图案。
[0033] 6.根据这28个不同时钟两两之间的相位关系，得到互不重叠的28个相位脉冲edge_pulse0，…，edge_pulse27，用得到的跳变沿脉冲信号edge_pulse_signal对这28个相位脉冲进行采样。
[0034] 7.在信号跳变沿采样模块中通过多相位延迟锁相环(MDLL)产生与跳变沿edge_pulse_signal有一定相位关系的例如3个跳变沿脉冲edge_pulse_signal1，edge_pulse_signal2，edge_pulse_signal3，分别用这4路跳变沿对28个不同的相位脉冲进行采样。在一个例子中，由于相位脉冲宽度较窄，为了避免亚稳态情况，每路跳变沿选用double-sync电路进行采样，尽量避开采样时钟脉冲跳变沿的情况，确保采样的正确性。需要说明，也可以采用其它数目的跳变沿脉冲来采样相位脉冲。
[0035] 8.分析跳变沿信号对28个相位脉冲的采样，选取能被跳变沿采样的相位脉冲，统计一帧中被采样的相位时钟，累计各相位的个数，分别保存在各自的寄存器中(PH0_cnt，…，PH27_cnt)，选取累加值最小者，该最小值对应于最差相位。按照设置的相位比例关系，计算得到最佳相位。如图5所示，累加最小值对应的时钟脉冲为第24相位PH24，该相位与最佳相位的比例关系为3∶4，一个周期的总相位为28相位(PH0，…PH27)，则最佳相位为第12个相位PH12。
[0036] 需要说明，上述步骤1-8并不反映严格的时序关系。比如步骤6的部分内容并不必要在步骤5之后完成。各步骤冠以序号1-8的目的仅在于叙述的方便性。
[0037] 显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。
