处理降低分辨率视频图像的滤波分系统技术方案

一种画中画显示器包含一种滤波系统，用来处理视频信号，以产生缩小了尺寸的图像．该滤波系统包含一防混叠滤波器，该滤波器可减小对图像进行辅助抽样时而引起混叠失真的视频信号成份的幅度．然而，该滤波器允许一定量的这些成分通过．经滤波后的视频信号被辅助抽样，并送至峰化滤波器，该滤波器就对含有相对于较低频带的混叠成份的频带进行放大，以改善再生图像细节部分的外观．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到视频信号滤波系统，用以处理经辅助抽样的视频信号，以产生分辨率降低了的显示图像。在画中画显示器中，由副信号所产生的尺寸被缩小而导致其分辨率降低的画面被插入由主信号所产生的画面的某一部份中。例如具有画中画显示功能的电视接收机已在美国专利第4，298，891号，题为“电视接收机”中做了说明。常用的画中画电视接收机使用各自独立的调谐器、中频放大器、及视频信号解调器，以获得二组亮度及色差信号，一组供主图象用，另一组供副图象用。一般来说，副信号通过防混叠滤波器处理，并在水平及垂直方向上进行辅助抽样，以产生代表缩小了画面尺寸的图象信号。防混叠滤波器用来降低在行及场方向上的信号频带宽度，以降低由辅助抽样所引起的失真成份。这些失真成份也称为混叠失真。当信号抽样速率低于众所周知的奈奎斯特准则所创立的速率时，就会产生这种混叠成份。混叠成份为在原信号中的这样一些频率它们是在辅助抽样信号的频谱之外，并且是经辅助抽样过程而转换为在辅助抽样信号频谱之内的不同频率。虽然防混叠滤波器在辅助抽样系统中是必需的，但它们可能具有使再生图象线条模糊的副作用。常用的画中画电视接收机含有的电路远比标准单画面接收机的电路多，因此制造成本亦高。此超出的电路中大部份为存储器，诸如电荷耦合器件或随机存取存储器(RAM)，以储存辅助抽样图像的一场或更多场的信息。存储器用以使副信号与主信号适当同步，以再现稳定的副图像。副信号的抽样与副信号同步地写入存储器中，并与主信号同步地从存储器中读出，以供显示。由于主、副信号可能不相关，故该系统需将样品写入存储器中并同时从存储器中读出样品。为避免上述读出一写入冲突而设计的存储器装置势必相当昂贵。影响存储器成本的另一因素为需要相当大数量的像素存储单元，用以储存副图像。例如，具有抽样频率为彩色副载波频率之四倍的NTSC数字电视接收机要产生每行910个样品。视频信号的一场包含262.5行。如以1∶3的比率同样在水平及垂直方向上对图像进行辅助抽样，且仅处理70%的行及每行上75%的样品，则每一场须产生13，935个像素。由于每一像素可包含八比特的亮度信息及六比特的色度信息，故这一画中画系统需要195，090比特的存储器，以储存一场缩小了尺寸的副信号。本专利技术的目的是为了提供一种视频信号滤波系统，以供降低的分辨率显示装置(例如画中画电视接收机)使用，使其产生一种比较清晰的再生图象。本专利技术具体体现于一种画中画电视信号显示装置中，该装置包括一种防混叠滤波器，它可以减小产生插入图像的辅助抽样信号中的抽样失真成分，该系统还进一步包括一种峰化滤波器，它可处理经滤波和辅助抽样后的信号，以提高再生图象中较高的频率转换。附图简述图1为含有本专利技术实施方案的画中画电视接收机的整体方框图。图2A及2B分别为适用于图1所示接收机中的亮度及色度行信号处理器的方框图。图3A及3B分别为适用于图1所示接收机中之亮度及色度场信号处理器的方框图。图4为可用于图1所示接收机中的数据编码器的方框图。图5为适用于图1所示接收机中的存储器输入地址及时钟信号发生器的方框图。图6为可用于图1所示接收机中的数据解码器的方框图。图7为适用于图1所示接收机中的存储器输出地址及时钟信号发生器的方框图。图8为定时图，用于说明图1所示接收机的作用。在附图中，宽箭头代表多位并行数字信号总线。窄箭头代表携带模拟信号或单比特数字信号的连接线。根据装置的处理速度，在某些信号通道中可能需要补偿延时器。精通数字电路设计的人会知道在特定系统中何处需要此类延时器。图1以方框图形式示出画中画处理电路的主要元件。代表主图像的视频信号出自信号源40。信号源40可包括用以接收广播视频信号的接收天线，和普通电视接收机所需的处理电路，以用于产生红R、绿G、及蓝B彩色信号，以驱动一显示装置(未绘出)。主信号源40把主RGB信号送至多工器38的第一组信号输入端。另外，主信号源40还产生水平的主行同步及垂直的主场同步信号，这些同步信号被送至画中画辅助抽样及同步电路11。副信号源10可以包括普通数字电视接收机的调谐器，中频放大器，视频检波器，同步分离电路，及亮度/色度信号分离电路，分别产生八比特的副亮度信号及色度信号YA及CA。信号源10之电路还分别产生副行、副场同步脉冲(分别为AUX HSYNC及AUX VSYNC)以及一时钟信号4FSC。时钟信号的相位被锁定在副信号的同步色度信号分量上。其频率为彩色副载波频率fsc的4倍，4fSC。把副的亮度及色度信号YA及CA加于画中画辅助抽样及同步电路11。辅助抽样及同步电路11同时减少亮度YA及色度CA分量中的信息内容，这是因为副信号将以缩小尺寸的画面重现。辅助抽样及同步电路11还调节副信号成份，以取代主信号的预定顺序行数的预定部份。把电路11输出的副的亮度及色度样品加于数-模转换器(DAC)及矩阵电路36，它们分别将副的数字亮度及色度信号对应转换为模拟信号，并以适当的比例将它们组合起来，以产生红R、绿G、及蓝B彩色信号，用以驱动显示装置(未绘出)。这些RGB彩色信号被送至多工器38的第二组输入端。多工器38受来自电路11的信号MUX CONTROL的控制，有选择性地交替将来自信号源40的主彩色信号及来自DAC及矩阵电路36之副彩色信号送至显示装置，以产生画中画的显示。把从信号源10出来的信号YA及CA加于辅助抽样及同步电路11的行信号处理器14。由观看者控制的峰化电平源12将数字峰化信号PL送至行处理器14，该峰化电平源，举例来说，可为四个步位的开关。峰化信号PL可具有值0， 1/4 ， 1/2 或1。存储器输入地址及时钟信号发生器20(下述)将时钟信号4FSC、2FSC、4FSC/5，及FSC/5经由总线CS1送至处理器14。时钟信号4FSC、2FSC、4FSC/5及FSC/5的频率分别为彩色副载波频率的四倍、二倍、五分四倍，及五分一倍。图2A及2B所示方框图，分别表示行处理器14的亮度及色度的电路部分。在图2A中，副亮度信号YA及时钟信号4FSC被加于FIR低通滤器210。低通滤波器210按常规设计，并具有由下式所定义的转移函数H(Yh)H(Yh)＝(1+Z-2)2＊(1+Z-3)2/16其中Z表示普通Z变换记法，Z-2代表等于i个的4FSC时钟信号周期的延迟时间。滤波器210为防混叠滤波器。当副亮度信号被辅助抽样时，该滤波器可在副亮度信号YA中的低频成分基础上对其高频成分进行衰减，以减小混叠失真。把滤波器210输出的样品加于锁存器212，该锁存器212由地址及时钟信号发生器20所提供的4FSC/5时钟信号定时启闭。故此，锁存器212对经过滤波的亮度信号进行辅助抽样，以产生速率为4FSC/5的亮度样品，此速度相当于加在其输入端上的样品4FSC的抽样速率的降低因数1/5。对于出现在约14.32MHz的NTSC样品，低通滤波器210的频率响应为3dB的位置约在750KHz处，截止点约在2.3MHz处。根据奈奎斯特抽样准则，用以在4FSC/5速率对NTSC信号进行辅助抽样的最大信号频率为1.43MHz。故此，低通波器210仅可部分地消除混叠成分，然而，反折到所需信号频谱上的混叠成分则可大为降低。4FSC/5时钟信号仅在约每一行的有效部份的80%期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
用以处理代表图像的基带视频信号，以产生代表降低分辨率图像的视频信号的一种视频信号处理系统，其特征在于：用来供应上述基带视频信号的供应装置；滤波器装置，与上述用来供应基带视频信号的装置相连，用来以具有频率高于该预定频率的基带信号成份为 基础，对具有频率低于一预定频率的成份进行相对的衰减。辅助抽样装置，与上述滤波器装置相连，用来以预定频率对经滤波的视频信号进行抽样，以产生代表降低分辨率图像的一视频信号，其中，在以该抽样频率进行辅助抽样时会在代表该降低分辨率图像的视频信号 频谱的一部份中引进混叠成份；及信号峰化装置，与上述辅助抽样装置相连，用来放大代表上述降低分辨率图像的视频信号频谱中含有混叠成份的部份，以加强降低分辨率图像中较高频率的转换，其中，上述预定频率的选择是为了使抽样信号带宽内的较高频率信号成份 经处理后具有足够的幅度，以产生在降低分辨率图像中空间频率的可分解范围内具有较均匀亮度的再生图像。

【技术特征摘要】
US 1985-3-25 715,8191.用以处理代表图像的基带视频信号，以产生代表降低分辨率图像的视频信号的一种视频信号处理系统，其特征在于用来供应上述基带视频信号的供应装置；滤波器装置，与上述用来供应基带视频信号的装置相连，用来以具有频率高于该预定频率的基带信号成份为基础，对具有频率低于一预定频率的成份进行相对的衰减。辅助抽样装置，与上述滤波器装置相连，用来以预定频率对经滤波的视频信号进行抽样，以产生代表降低分辨率图像的一视频信号，其中，在以该抽样频率进行辅助抽样时会在代表降低分辨率图像的视频信号频谱的一部份中引进混叠成份；及信号峰化装置，与上述辅助抽样装置相连，用来放大代表上述降低分辨率图像的视频信号频谱中含有混叠成份的部份，以加强降低分辨率图像中较高频率的转换，其中，上述预定频率的选择是为了使抽样信号带宽内的较高频率信号成份经处理后具有足够的幅度，以产生在降低分辨率图像中空间频率的可分解范围内具有较均匀亮度的再生图像。2.前面权利要求1所述的处理装置，其中，该基带视频信号为由含有色度参考频率信号的复合视频信号中取出的一亮度成份，且其中，上述辅助抽样装置以该色度参考信号频率五分之四倍的频率对经滤波的亮度信号进行抽样，且其中，上述滤波器装置的该预定频率为色度参考频率的五分之二倍，而且明显低于该滤波器装置的截止频率。3.前面权利要求2所述的处理装置，其特征在于，上述峰化装置具有由下列等式表示的一转移函数TPTP＝Z-1+K(-1+2Z-1-Z2)其中Z表示普通Z变换，Z-1代表辅助抽样频率的一周期的一单位延时时间，及K为一可变比例因数;以及其中，该滤波器装置的转移函数TF由以下等式代表TF＝(1+Z-2)2(1+Z-m)(1+Z-n)/16其中Z-1相当于与色度参考频率的五分之四倍相等的频率的一周期的一单位延时时间，m及n为正整数。4.前面权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，上述辅助抽样装置以约二倍于上述预定频率的频率对经滤波的视频信号进行抽样，以产生一个代表上述降低分辨率图像的、且与上述滤波装置提供的高于上述预定频率、并折迭于该预定频率左右的信号频谱相当的视频信号;及信号峰化装置，用来放大上述经抽样的视频信号分量，该信号的频带相当于与上述频带之外的分量相对的上述混叠成份的频谱，其中，上述预定频率是这样选择的，以致使上述经抽样的视频信号分量有足够的幅度可被处理，以使再生图像在降低分辨率图像中空间频率的可分解范围上有相对较为均匀的亮度。5.前面权利要求4所述的处理装置，其中，上述基带视频信号是一个由一包括色度参考频率信号的复合视频信号中取出的亮度成分，且其中，上述辅助抽样装置以该色度参考信号频率五分之四的频率对经滤波的亮度信号进行抽样，且其中，上述滤波器装置的预定频率为色度参考频率的五分之二，而明显低于该滤波器装置的截止频率。6.前面权利要求5所述的处理装置，其特征在于，上述峰化装置具有由下列等式表示的一转移函数TPTP＝Z-1+K(-1+2Z-1-Z-2)其中Z表示普通Z变换，Z-1代表辅助抽样频率的一周期的一单位延时时间，及K为一可变比例因数;...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉塞尔托马斯弗林，托德J克里斯托弗，
申请(专利权)人：RCA许可公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]