文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2013)06-0043-03
近年來，隨著3D電視市場的高速發展，作為3D電視配套關鍵器件之一的3D快門眼鏡也呈高速發展態勢。實現3D眼鏡與3D電視的準確、穩定、高效同步不僅成為該類產品的核心技術之一，還成為影響該類產品3D效果的關鍵因數之一。
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通過紅外線、射頻或者藍牙的方式傳輸出去。3D眼鏡接收到電視端的同步信號后，同步切換左、右眼LCD的開通和關斷時間，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（PLL）是一種常用的信號處理方法，廣泛應用于時間同步、頻率合成等領域[1]。鎖相環分為模擬鎖相環、數字鎖相環和軟件鎖相環[1]。本文結合3D快門眼鏡產品的特點，僅從軟件鎖相環的角度，建立數字化可實現模型，詳述具體的實施過程，并分析關鍵系統參數選擇方法。本方法基于鎖相環（PLL）的基本原理，易于實現，具有很好的信號捕獲和跟蹤性能，實現了3D眼鏡與3D電視的準確、穩定、高效同步，在快門3D眼鏡產品中已得到了成功應用。
1 軟件鎖相環原理
1.1 鎖相環工作原理
鎖相環是一個相位反饋自動控制系統，由鑒相器(PD)、環路濾波器（LPF）、壓控振蕩器（VCO）3個部件組成，如圖1所示[1-3]。
鎖相環路有多種形式，圖1是鎖相環的一種基本環路，其他環路形式（包括各類軟件鎖相環）均由基本環路變化而來。
鎖相環工作原理：當有頻率為fi的Vi（t）輸入時，輸入信號Vi（t）和輸出信號Vo（t）同時加到鑒相器進行鑒相；如果二者的頻率和相位相差不大，則鑒相器輸出一個與二者相位差成正比的誤差電壓Vd（t），再經過環路濾波器濾去Vd（t）中的高頻成分，輸出一個直流控制電壓Vc；Vc將使壓控振蕩器的頻率fv和相位發生變化，向輸入信號頻率fi靠攏，最后使輸出信號頻率fv和輸入信號頻率fi相等，即fv=fi且兩者相位差保持固定，這時的環路狀態稱為環路鎖定狀態。
需要指出的是，環路鎖定是針對輸入信號頻率和相位都不變而言的，如果環路輸入信號的頻率和相位不斷變化，那么環路也能使壓控振蕩器的頻率和相位不斷地跟蹤輸入信號的頻率和相位變化，這時的環路狀態稱為環路跟蹤狀態。
1.2 軟件鎖相環工作原理
軟件鎖相環與硬件鎖相環的工作原理是一致的，實現方法卻靈活多樣。針對被跟蹤信號的不同特點，設計不同的軟件算法，可以更加高效地提高信號跟蹤精度。
在快門3D眼鏡軟件系統的設計過程中，根據不同協議下的3D電視同步信號特點，使用軟件鎖相環來捕獲并跟蹤3D電視紅外同步信號，可以更加高效地實現快門眼鏡左、右眼鏡片導通起始相位分別與3D電視左幀、右幀畫面切換起始相位的準確同步。
本文介紹的基于紅外傳輸的快門3D眼鏡的軟件鎖相環系統由相位跟隨、相差反饋、相位調整3個核心部件構成，系統結構框圖如圖2所示。
相位跟隨模塊首先需要識別同步信號，然后通過持續累加一定數量的有效同步周期跟隨同步信號，對一定數量的有效同步周期進行累加后求平均就可以獲得一個相位和周期都非常近似于標準同步周期的開通周期。
相位反饋模塊將開通周期與3D眼鏡標準同步周期(一般為8.33 ms或10 ms)做對比，計算出開通周期誤差，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本次開通周期進行相位補償。
相位調整模塊計算本次同步信號的開通周期，并將計算出的開通周期誤差補償到本次開通周期上，使眼鏡導通相位實時動態逼近電視同步信號。
實際上，由于3D電視同步信號在傳輸過程中會受到紅外光干擾，導致同步信號局部失真，甚至在3D電視信號發射端自身就存在一定的相位抖動誤差，也就是說該軟件鎖相環的環路輸入信號的頻率和相位是在不斷變化的，所以本軟件鎖相環就是不斷地跟隨3D電視的同步信號并不斷調整眼鏡導通相位，使眼鏡導通相位實時動態逼近電視同步信號，同時達到紅外抗干擾的目的，也就是說該軟件鎖相環一直處于環路跟蹤狀態。
試驗結果表明，在快門3D眼鏡產品中，本軟件鎖相環在動態跟隨3D電視同步信號相位的過程中，達到了很好的信號跟隨、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。
鎖相環不僅能分別使輸出信號頻率和相位與輸入信號頻率和相位嚴格同步，而且還具有信號、頻率跟蹤特性，所以它在電子技術的各個領域中都有著廣泛的應用[4]。軟件鎖相環擺脫了模擬鎖相環和數字鎖相環中復雜的硬件電路設計和電子元器件的非線性對跟蹤精度的影響，具有結構簡單、參數設計靈活等優點[2]。利用軟件方式實現信號處理，使軟件鎖相環比硬件鎖相環具有更好的靈活性和通用性。
參考文獻
[1] 柳慧超，明軍.一種軟件鎖相環的實現方法[J].電子技術研發，2011，38(6)：10-12.
[2] 屈強，劉東華，楊君，等.軟件鎖相環的設計與應用[J].遙測遙控，2007，28(1)：10-14.
[3] 劉翔，張愛玲.一種基于TMS320F2812的軟件鎖相環實現方法[J].電力電子技術，2010，44(8)：60-61.
[4] 龔錦霞，解大，張延遲.三相數字鎖相環的原理及應用[J].電工技術學報，2009，24(10)：94-99