近年來，隨著3D電視市場(chǎng)的高速發(fā)展，作為3D電視配套關(guān)鍵器件之一的3D快門眼鏡也呈高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)3D眼鏡與3D電視的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高效同步不僅成為該類產(chǎn)品的核心技術(shù)之一，還成為影響該類產(chǎn)品3D效果的關(guān)鍵因數(shù)之一。

    快門3D眼鏡的工作原理：3D電視的每一幀3D圖像均包含左、右兩幅不同角度拍攝的畫面，左、右兩幅畫面切換的同步信號(hào)通過紅外線、射頻或者藍(lán)牙的方式傳輸出去。3D眼鏡接收到電視端的同步信號(hào)后，同步切換左、右眼LCD的開通和關(guān)斷時(shí)間，使左畫面通過3D眼鏡的左鏡片，右畫面通過3D眼鏡的右鏡片。左、右畫面按照一定頻率（一般為60 Hz或者50 Hz）快速切換，觀眾便看到了立體影像。
    鎖相環(huán)（PLL）是一種常用的信號(hào)處理方法，廣泛應(yīng)用于時(shí)間同步、頻率合成等領(lǐng)域[1]。鎖相環(huán)分為模擬鎖相環(huán)、數(shù)字鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)[1]。本文結(jié)合3D快門眼鏡產(chǎn)品的特點(diǎn)，僅從軟件鎖相環(huán)的角度，建立數(shù)字化可實(shí)現(xiàn)模型，詳述具體的實(shí)施過程，并分析關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)選擇方法。本方法基于鎖相環(huán)（PLL）的基本原理，易于實(shí)現(xiàn)，具有很好的信號(hào)捕獲和跟蹤性能，實(shí)現(xiàn)了3D眼鏡與3D電視的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高效同步，在快門3D眼鏡產(chǎn)品中已得到了成功應(yīng)用。
1 軟件鎖相環(huán)原理
1.1 鎖相環(huán)工作原理
    鎖相環(huán)是一個(gè)相位反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)，由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器（LPF）、壓控振蕩器（VCO）3個(gè)部件組成，如圖1所示[1-3]。

    鎖相環(huán)路有多種形式，圖1是鎖相環(huán)的一種基本環(huán)路，其他環(huán)路形式（包括各類軟件鎖相環(huán)）均由基本環(huán)路變化而來。
    鎖相環(huán)工作原理：當(dāng)有頻率為fi的Vi（t）輸入時(shí)，輸入信號(hào)Vi（t）和輸出信號(hào)Vo（t）同時(shí)加到鑒相器進(jìn)行鑒相；如果二者的頻率和相位相差不大，則鑒相器輸出一個(gè)與二者相位差成正比的誤差電壓Vd（t），再經(jīng)過環(huán)路濾波器濾去Vd（t）中的高頻成分，輸出一個(gè)直流控制電壓Vc；Vc將使壓控振蕩器的頻率fv和相位發(fā)生變化，向輸入信號(hào)頻率fi靠攏，最后使輸出信號(hào)頻率fv和輸入信號(hào)頻率fi相等，即fv=fi且兩者相位差保持固定，這時(shí)的環(huán)路狀態(tài)稱為環(huán)路鎖定狀態(tài)。
    需要指出的是，環(huán)路鎖定是針對(duì)輸入信號(hào)頻率和相位都不變而言的，如果環(huán)路輸入信號(hào)的頻率和相位不斷變化，那么環(huán)路也能使壓控振蕩器的頻率和相位不斷地跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位變化，這時(shí)的環(huán)路狀態(tài)稱為環(huán)路跟蹤狀態(tài)。
1.2 軟件鎖相環(huán)工作原理
    軟件鎖相環(huán)與硬件鎖相環(huán)的工作原理是一致的，實(shí)現(xiàn)方法卻靈活多樣。針對(duì)被跟蹤信號(hào)的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同的軟件算法，可以更加高效地提高信號(hào)跟蹤精度。
    在快門3D眼鏡軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)不同協(xié)議下的3D電視同步信號(hào)特點(diǎn)，使用軟件鎖相環(huán)來捕獲并跟蹤3D電視紅外同步信號(hào)，可以更加高效地實(shí)現(xiàn)快門眼鏡左、右眼鏡片導(dǎo)通起始相位分別與3D電視左幀、右?guī)嬅媲袚Q起始相位的準(zhǔn)確同步。
    本文介紹的基于紅外傳輸?shù)目扉T3D眼鏡的軟件鎖相環(huán)系統(tǒng)由相位跟隨、相差反饋、相位調(diào)整3個(gè)核心部件構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

    相位跟隨模塊首先需要識(shí)別同步信號(hào)，然后通過持續(xù)累加一定數(shù)量的有效同步周期跟隨同步信號(hào)，對(duì)一定數(shù)量的有效同步周期進(jìn)行累加后求平均就可以獲得一個(gè)相位和周期都非常近似于標(biāo)準(zhǔn)同步周期的開通周期。
    相位反饋模塊將開通周期與3D眼鏡標(biāo)準(zhǔn)同步周期(一般為8.33 ms或10 ms)做對(duì)比，計(jì)算出開通周期誤差，并將誤差值反饋到相位跟隨模塊，相位跟隨模塊按照上次開通周期誤差對(duì)本次開通周期進(jìn)行相位補(bǔ)償。
    相位調(diào)整模塊計(jì)算本次同步信號(hào)的開通周期，并將計(jì)算出的開通周期誤差補(bǔ)償?shù)奖敬伍_通周期上，使眼鏡導(dǎo)通相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)逼近電視同步信號(hào)。
    實(shí)際上，由于3D電視同步信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受到紅外光干擾，導(dǎo)致同步信號(hào)局部失真，甚至在3D電視信號(hào)發(fā)射端自身就存在一定的相位抖動(dòng)誤差，也就是說該軟件鎖相環(huán)的環(huán)路輸入信號(hào)的頻率和相位是在不斷變化的，所以本軟件鎖相環(huán)就是不斷地跟隨3D電視的同步信號(hào)并不斷調(diào)整眼鏡導(dǎo)通相位，使眼鏡導(dǎo)通相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)逼近電視同步信號(hào)，同時(shí)達(dá)到紅外抗干擾的目的，也就是說該軟件鎖相環(huán)一直處于環(huán)路跟蹤狀態(tài)。

    試驗(yàn)結(jié)果表明，在快門3D眼鏡產(chǎn)品中，本軟件鎖相環(huán)在動(dòng)態(tài)跟隨3D電視同步信號(hào)相位的過程中，達(dá)到了很好的信號(hào)跟隨、相位同步和紅外抗干擾的目的。在佩戴3D眼鏡觀看3D電視的過程中，3D效果明顯。
    鎖相環(huán)不僅能分別使輸出信號(hào)頻率和相位與輸入信號(hào)頻率和相位嚴(yán)格同步，而且還具有信號(hào)、頻率跟蹤特性，所以它在電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用[4]。軟件鎖相環(huán)擺脫了模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)中復(fù)雜的硬件電路設(shè)計(jì)和電子元器件的非線性對(duì)跟蹤精度的影響，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)[2]。利用軟件方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理，使軟件鎖相環(huán)比硬件鎖相環(huán)具有更好的靈活性和通用性。
參考文獻(xiàn)
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[2] 屈強(qiáng)，劉東華，楊君，等.軟件鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].遙測(cè)遙控，2007，28(1)：10-14.
[3] 劉翔，張愛玲.一種基于TMS320F2812的軟件鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)方法[J].電力電子技術(shù)，2010，44(8)：60-61.
[4] 龔錦霞，解大，張延遲.三相數(shù)字鎖相環(huán)的原理及應(yīng)用[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，24(10)：94-99