用于梳狀濾波pal和ntsc視頻信號的電路的制作方法

專利名稱：用于梳狀濾波pal和ntsc視頻信號的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于視頻信號處理的梳狀濾波器。
在處理視頻信號的過程中，已經(jīng)知道，用梳狀濾波器從全電視信號中分離出亮度和色度分量是非常有利的。原因是分離的亮度分量是完整的帶寬，例如，對于NTSC信號是4.2MHZ，以及基本消除了分離的亮度和色度分量中的交叉分量。NTSC視頻信號的典型的幀內(nèi)梳狀濾波器包括用于組合時(shí)移了奇數(shù)水平行周期的信號的電路。因?yàn)樯陛d波的相位逐行的變化恰好是180°，相加組合一行間隔時(shí)移的NTSC視頻信號產(chǎn)生一個(gè)信號，在該信號中，由兩行的亮度分量相長組合，色度分量被取消。相反地，如果信號是相減組合，則組合構(gòu)成色度分量，亮度分量被取消。亮度分量的垂直分解度被損害，但是還是可以接收的。
從另一方面來說，PAL信號具有每隔一水平行周期呈現(xiàn)180°相位變化的色副載波。因此典型的幀內(nèi)PAL梳狀濾波器組合兩個(gè)行間隔時(shí)移的視頻信號。然而，PAL梳狀濾波器功能基本與NTSC梳狀濾波器的相同，因?yàn)楸唤M合的信號是由兩行空間位移的，PAL亮度分量的垂直分解度大大地受到損害，這樣就傾向于不能接受。
YoshimitsuNakajima等人在IEEE消費(fèi)者電器學(xué)報(bào)1985年11月第CE-31卷第4期第642-654頁的論文題為“用數(shù)字信號處理改進(jìn)NTSC和PAL系統(tǒng)的圖象質(zhì)量”一文中所描述的，從三個(gè)連續(xù)視頻信號的行組合取樣的適應(yīng)梳狀濾波器。在這個(gè)系統(tǒng)中，NTSC實(shí)施例垂直對準(zhǔn)地組合取樣，類似于先前描述的典型的NTSC和PAL梳狀濾波器。但是，PAL實(shí)施例對角線地對準(zhǔn)鄰近行的取樣以進(jìn)行組合。這樣必然能保持亮度分量的垂直分解度。減少對延遲視頻信號存儲的要求，往往引起一個(gè)對包括垂直線的圖象的不利影響。
已公開的西德專利申請DE3007520A1表示了一個(gè)包括一個(gè)幀內(nèi)梳狀濾波器對PAL信號梳狀濾波的裝置。該幀內(nèi)梳狀濾波器包括一個(gè)一行延遲元件用以延遲來自相繼的行信號的視頻信號的交替取樣。延遲取樣連接到一個(gè)組合電路的輸入端，并且來自現(xiàn)在行的插入取樣連接到組合電路的第二輸入端。因?yàn)榻M合信號與交替行上的交替取樣相對應(yīng)，所以幀內(nèi)濾波器功能與對角線濾波器而不是垂直梳狀濾波器相一致。另外，由于該裝置對交替取樣起作用，致使水平分解度受到損害。
RichardC.Spiero在美國專利4，480，265中描敘了一個(gè)用組合來自鄰近視頻行的信號的方法梳狀PAL色度信號的一個(gè)電路。在該系統(tǒng)中，被組合的信號之一，在組合前首先加到反轉(zhuǎn)色度信號(R-Y)分量的相位的相位倒相器。經(jīng)過相位反轉(zhuǎn)的色度行，它的分量相位已經(jīng)和鄰近行的色度分量調(diào)整配合。相位已倒相的行和一個(gè)鄰近行相加地組合，產(chǎn)生了一個(gè)降低色度信號的噪聲。這個(gè)系統(tǒng)被限制于梳狀濾波色度信號，并且不能用來從PAL全電視信號中分離亮度和色度分量。
本發(fā)明探討尋求提供一個(gè)梳狀濾波器用于處理視頻信號，至少是PAL，如上面討論的這種信號的缺點(diǎn)基本上避免了。
本發(fā)明體現(xiàn)用于視頻信號的梳狀濾波器，包括一個(gè)用于同時(shí)提供表示頂、中和底部的三個(gè)連續(xù)行的視頻信號的延遲元件，和用于與沿每個(gè)行間隔，從頂部和底部行中交替選擇的信號和來自中間行的信號組合的信號組合電路。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，連接檢測電路以便接收從頂、中和底部行來的信號，如果組合電路的信號可能含有不希望的人工痕跡，就產(chǎn)生一個(gè)控制信號。響應(yīng)控制信號的替代電路被包括以用來自至少是頂、中和底部行之一的交替濾波信號代替組合電路的信號。


圖1A，1B和1C表示在4倍色度副載波頻率取樣時(shí)，視頻信號色度分量一場的部分圖解，該圖有助于理解本發(fā)明的原理。
圖2、3和9是體現(xiàn)本發(fā)明的交替梳狀濾波電路的方塊圖。
圖4-8是實(shí)施圖3部件72的交替電路的方塊或示意圖。
圖1/0是進(jìn)一步實(shí)施考慮垂直信號分量的另一個(gè)梳狀濾波裝置的方塊圖。
圖表11是在圖10裝置中的不同的信號點(diǎn)上的取樣表。
本發(fā)明可用于模擬信號，(例如取樣的數(shù)據(jù))或數(shù)字信號的處理范疇，但現(xiàn)將在數(shù)字處理范疇中來描述。這樣，除了時(shí)鐘線和模擬信號輸入外相互連接的線假定為多位并聯(lián)聯(lián)接。
參考圖1A，用以說明在4倍彩色副載波頻率取樣時(shí)的NTSC視頻信號連續(xù)行部分中的連續(xù)分量的取樣信號的矩陣。信號被認(rèn)為在與正交調(diào)制色差信號分量的軸之一同相時(shí)取樣。±I表示同相位取樣分量，±Q表示正交相位取樣分量?！婪柋硎鞠鄬τ诟陛d波的取樣相位，未必是取樣極性。如果取樣的視頻信號是全電視信號，在每個(gè)位置上取樣將包括一個(gè)亮度，即Y分量，例如Y+Q，Y-I，Y-Q，Y+I，Y+Q等等。然而在圖中已經(jīng)排除了Y，以避免混亂。在圖1A中，同相位和正交的I、Q取樣可以表示(R-Y)和(B-Y)色差信號或通常的I和Q色差信號。特殊的取樣組可由取樣相位決定。從圖1A來看，垂直地相鄰的取樣代表象色度分量這樣的量。垂直對準(zhǔn)有助于梳狀濾波，即垂直鄰近取樣的相加組合消除色度分量和提供兩倍亮度，垂直鄰近取樣的相減組合，消除亮度并提供兩倍的色度(假設(shè)基本上是行間的相同的內(nèi)容)。任何行可以與任何一相鄰行相組合以產(chǎn)生梳狀濾波信號。
圖1.B用來表示，用4倍副載波頻率取樣時(shí)，從PAL視頻信號(例如，PAL/M)連續(xù)行部分的連續(xù)色度分量的信號取樣的矩陣。如圖1A，亮度分量的貢獻(xiàn)(對于復(fù)合信號)已經(jīng)排除。該信號被認(rèn)為在與正交調(diào)制色差信號分量U.V的軸之一同相取樣。通常分量U表示(B-Y)色差信號，分量V表示(R-Y)色差信號。在PAL信號中，V分量的相位相對于U分量逐行移相90°。其結(jié)果是垂直地相鄰的取樣表示交替的分量。因此，垂直地鄰近的取樣不能組合，以產(chǎn)生一個(gè)表示一個(gè)特殊分量的梳狀濾波信號。注意，無論如何，取樣是可以對角線地組合，如用箭頭表示的，以產(chǎn)生梳狀濾波分量。但是，出現(xiàn)在亮度分量水平轉(zhuǎn)變將產(chǎn)生誤差，導(dǎo)至在梳狀濾波色度分量中有顯著的交叉成分。
圖1C表示在偏離U或V軸45°視頻信號取樣導(dǎo)至的取樣貢獻(xiàn)。如圖1A和1B中一樣，亮度成分(如果在輸入視頻信號中存在)被排除出圖。從圖1C可以看到，垂直地鄰近地取樣代表色度分量這樣的量。在任何一對行間的交替取樣表示副載波相位相反的取樣，并可以組合以分離全電視信號的亮度和色度分量。為了這個(gè)目的可以組合該取樣對，在圖中用箭頭表示。為了產(chǎn)生描述行N的視頻信號的分離的亮度和色度分量，取樣沿行N交替地與從行N+1和行N-1中垂直地相鄰地取樣組合，即，取樣(i，s)(m，b)(n，u)(o，d)和(p，w)。相似地，為了產(chǎn)生表示行N-1的分離分量，沿行N-1的取樣交替地與從N-2行和N行中的取樣相組合。
另一方面，如果視頻信號輸入僅包含一個(gè)色度分量，類似副載波相位的交替取樣可以相加地組合，以產(chǎn)生降低噪聲的梳狀濾波的色度信號，即，取樣(i，a)(m，t)(n，c)(o，n)和(p，e)。在這個(gè)例子中，必須從三個(gè)鄰近的行中同時(shí)提供取樣。如果來自這些行之一的交替取樣使他們的極性反轉(zhuǎn)，則梳狀濾波色度取樣可以從僅兩個(gè)相鄰的行的信號中產(chǎn)生。在這種情況下，認(rèn)為由從行N和N+1中的組合取樣表示行N的形成的梳狀濾波色度取樣。在行N+1取樣，s，u和w被倒相產(chǎn)生取樣-s，-u和-w。然后，取樣(I，-s)(m，t)(n，-u)(o，v)和(p-w)被組合，以產(chǎn)生梳狀濾波色度分量。
圖2表示體現(xiàn)本發(fā)明基本內(nèi)容的電路，以通常的電視調(diào)諧器來的輸入的視頻信號可以作為信號源接到端10。信號連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)12的模擬輸入端，還連接到鎖相環(huán)路16和同步分離器14。同步分離器產(chǎn)生一個(gè)連接到PLL電路的色同步門信號BG。PLL電路16響應(yīng)于視頻信號的色同步分量，產(chǎn)生一個(gè)頻率為4倍色度副載波頻率fsc′的相位鎖定在色度分量V軸的分時(shí)鐘信號上。該時(shí)鐘信號連接到相位移相器18，該移相器把時(shí)鐘信號的相位相對于U和V軸大體上移相45°。已移相的時(shí)鐘信號連接到ADC12的取樣時(shí)鐘輸入端和二分頻器20。PLL16也產(chǎn)生一個(gè)表示相對于V色度分量相位的PAL開關(guān)信號。電路14、16和18是通常的設(shè)計(jì)。電路18可合并在PLL16中。在另一方案中，同步分離器14和PLL16可設(shè)計(jì)用來處理數(shù)字取樣，在這種情形，輸入給這些電路的輸入信號來自于ADC12的輸出。(用破折線連接表示)。
PAL開關(guān)信號和從分頻器20來的時(shí)鐘信號連接到異或電路22各自輸入端，異或電路22在交替行產(chǎn)生一個(gè)相位相反，2倍fsc的時(shí)鐘信號。2倍fsc時(shí)鐘信號連接到開關(guān)電路32的控制輸入端，并交替地將取樣加到電路32的兩個(gè)信號輸入端I1和I2，然后連接到減法器28。
在端10的視頻信號被取樣，并且用ADC12轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，以產(chǎn)生如圖1C中表示的取樣。這些取樣連接到一個(gè)一行間隔延遲部件24并連接到開關(guān)32的輸入端I1。從延遲部件24來的延遲信號連接到第二個(gè)一行延遲部件26，它的輸出接到開關(guān)32的輸入端I2。如果由延遲部件24提供的信號相當(dāng)于行N(圖1C)，則分別加到開關(guān)32的輸入I1和I2的信號相當(dāng)于行N+1和行N-1。
從延遲部件24來的表示行N的信號接到減法器28的被減數(shù)輸入端并且開關(guān)32的輸出信號接到減法器28的減數(shù)輸入端。開關(guān)32用于把來自行N+1和行N-1的交替取樣連接到減法器28，例如，取樣序列s，b，u，d，w。取樣的色度分量在減法器28中相長組合，以產(chǎn)生一個(gè)梳狀濾波色度信號。如果輸入信號包括一個(gè)亮度分量，它基本上由減法作用消除。由減法器28提供的輸出信號接到設(shè)計(jì)或具有包含通常色度信號占據(jù)的頻譜帶通的帶通濾波器30。如果輸入視頻信號包括一個(gè)亮度分量，已被分離的亮度信號是通過在減法器34中從延遲部件24來的延遲全電視信號中減去帶通和從部件30來的梳狀濾波信號來形成。
當(dāng)表示N行的梳狀濾波信號是由減法器28(及34)供給時(shí)，延遲部件26供給表示行N+1的取樣。參考圖1可以看出，從N-1行的僅每隔一個(gè)取樣是被用上的。由此，延遲部件26可以用半行延遲線來實(shí)現(xiàn)，例如，一個(gè)如延遲部件24的一半存儲部件，并且用一半取樣速率循環(huán)或定時(shí)。
圖3說明在圖2表示的類型的梳狀濾波器，包括對由于視頻信號的垂直轉(zhuǎn)變引入的梳狀濾波的人工痕跡進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母郊与娐?。在圖3中，從ADC12來的信號接到一個(gè)一行間隔延遲部件52和帶通濾波器50上。從延遲部件52來的輸出信號經(jīng)過帶通濾波器54接到第二個(gè)一行間隔延遲部件56。帶通濾波器50和54的帶寬包括由輸入視頻信號的色度分量通常占據(jù)的頻譜。
帶通濾波器54的輸出信號接到減法電路58和60的被減數(shù)輸入端。延遲部件56和帶通濾波器50的輸出信號分別地接到減法電路60和58的減數(shù)輸入端。接到減法器58和60的三個(gè)信號都被帶通濾波。如果接到減法電路58和60的被減數(shù)輸入端的信號相當(dāng)于行N(圖1C)，那么，接到減法器58和60的減數(shù)輸入端的信號就相當(dāng)于行N+1和N-1。
減法器58產(chǎn)生相當(dāng)于在連續(xù)垂直地相鄰的行N和N+1之間差的取樣。減法器60產(chǎn)生相當(dāng)于在連續(xù)垂直地鄰近的行N和N-1之間的差的取樣。減法電路58和60的差取樣分別接到2對1(二輸入-輸出)多路混合器64?；旌掀?4被從異或電路22(圖2)的二倍fsc信號調(diào)節(jié)以交替地連接從減法電路58和60來的取樣到延遲部件68。由混合器64提供的取樣序列相當(dāng)于圖2中減法電路28提供的取樣序列，因而該序列表示一個(gè)對應(yīng)于第N行的梳狀濾波的色度分量。
延遲部件68對梳狀濾波色度信號提供一個(gè)補(bǔ)償延遲，以調(diào)節(jié)處理已敘述過的電路中的殘余延時(shí)的延遲。梳狀濾波的色度分量信號，因?yàn)樗莾蓚€(gè)信號的代數(shù)和，所以是幅度的兩倍(兩倍幅度)。因此，從延遲部件68來的梳狀濾波信號接到信號幅度被衰減一半的衰減器70。從衰減器70來的已減半的信號加到開關(guān)電路74的一個(gè)輸入端。交替色度信號接到開關(guān)電路74的第二輸入端。另一個(gè)色度信號可在濾波器62中由帶通濾波器54供給的水平濾波信號中得到。在這種情形，水平濾波器62可提供相當(dāng)于從衰減器70來的有效梳狀濾波象素的窄帶色度信號取樣。典型水平濾波函數(shù)H由下面方程表示H＝-1+2Z-P-Z-2P在此，Z是通常的Z變換變量，上標(biāo)P表示一個(gè)取樣延遲周期。換句話說，從濾波器54來的另一個(gè)色度信號經(jīng)過簡單有效的帶通濾波，經(jīng)過補(bǔ)償延遲部件69接到開關(guān)電路74。例如，如果梳狀濾波的信號相當(dāng)于組合取樣h-u(對行N)，那么另一個(gè)色度取樣就相當(dāng)于取樣n(圖1C)。它將由那些在視頻信號處理技術(shù)領(lǐng)域中熟練的人所了解，其他交替色度信號可從輸入視頻信號得出并加到開關(guān)電路74。
開關(guān)電路74由開關(guān)信號K來控制，要么接連梳狀濾波的色度信號，要么另一個(gè)色度信號或這二者的組合，在它的輸出端提供一個(gè)色度分量信號。從開關(guān)74來的色度分量信號可被從延遲部件52來的延遲全電視信號減去(在減法電路82中)，以產(chǎn)生一個(gè)亮度分量信號。
典型的開關(guān)電路74包含一個(gè)減法器76、一個(gè)乘法器78和加法器80的級連。從衰減器70來的梳狀濾波色度信號接到減法器76的一個(gè)輸入端。另一個(gè)色度信號接到減法器76的第二個(gè)輸入端和加法器80。包括0和1在內(nèi)的0-1的值的控制信號K加到乘法器的控制輸入，由電路74產(chǎn)生的輸出相當(dāng)于(K)S1+(1-K)S2，在此，S1和S2分別相當(dāng)于梳狀濾波的和交替的色度信號。
控制信號K是如下產(chǎn)生的，參考圖1C并認(rèn)為一個(gè)梳狀濾波信號相當(dāng)于N行的取樣n。表示象素n的梳狀濾波取樣是取樣n和u的組合。如果在N行和N+1行之間存在垂直變換，那么組合取樣將有較高的錯(cuò)誤概率，即在顯示圖象中引進(jìn)人工痕跡。如果在N行和N+1行之間的象素n上存在變換，變換延伸到象素m和t及象素o和v之間區(qū)域的概率就高。因此，這樣變換的存在，可用測量在相同相位取樣m、t和o、v之間的差來檢測。這些取樣不能用來產(chǎn)生表示象素n的梳狀濾波取樣，當(dāng)梳狀濾波取樣錯(cuò)誤時(shí)，可用于檢測。
再參考圖3，從減法電路58和60來的取樣差接到另一個(gè)混合器66的各自的輸入端?；旌掀?6由異或電路22來的2倍fsc時(shí)鐘信號控制，提供一個(gè)不通過混合器64來的表示交替取樣差的取樣差序列。就是說，當(dāng)表示N行的梳狀濾波取樣產(chǎn)生時(shí)，由混合器66通過的取樣差序列是從取樣(i，a)(m，t)，(n，c)(o，v)和(pc)導(dǎo)出的。由混合器66供給的取樣接到K控制信號發(fā)生器72，該發(fā)生器產(chǎn)生表示相當(dāng)優(yōu)良的現(xiàn)時(shí)的梳狀濾波信號的K控制信號。例如，如果垂直變換被檢測或不被檢測，發(fā)生器72分別產(chǎn)生0和1控制值。
圖4是產(chǎn)生具有i和o值控制信號K的控制信號發(fā)生器72的電路圖。在電路中，從混合器66來的差值取樣接到提供差值取樣量值的電路部件410。在比較器412中量值取樣與參考值REF比較，比較器412對分別大于和小于參考值的量值取樣提供邏輯1和0。參考值被選擇至少等于額定期望的噪音值，以消除假的變換檢測。參考值可增加到不產(chǎn)生不能接受的梳狀濾波信號的垂直變換的值，其值對每個(gè)特殊的視頻信號處理系統(tǒng)將主觀地決定。
從比較器412來的i/o值接到與非門(NAND)418的一個(gè)輸入端，還接到級連延遲部件414和416的輸入端。延遲部件416的輸出接到與非門418的第二個(gè)輸入端。延遲部件414和416每個(gè)提供一個(gè)取樣周期的取樣延遲。如果通常地由衰減器70提供的梳狀濾波取樣相當(dāng)于取樣(n，u)之間的差，那么在延遲部件414輸入端和在延遲部件416的輸出端的i/o值就分別相當(dāng)于取樣(o，v)和(m，t)之間的差。如果邏輯“0”出現(xiàn)在與非門418的兩個(gè)輸入端，與非門418提供一個(gè)零值并且由開關(guān)電路74提供交替的色度取樣信號。否則，與非門418提供一個(gè)“1”值，而開關(guān)74提供梳狀濾波信號。
圖5-8表示另一個(gè)K信號發(fā)生器的實(shí)施例。每個(gè)實(shí)施例提供具有從0到1值可變的控制信號K。首先參考圖8，在這個(gè)實(shí)施例中，從混合器66來的取樣差接到提供差量值的量值電路810。量值接到級連的延遲部件812和814，還接到取樣平均電路816的一個(gè)輸入端。延遲部件814的輸出接到平均電路816的第二個(gè)輸入端，平均電路816提供加在它輸入端的取樣平均值，例如，取樣(m，t)和(o，u)差的量值的平均值。由電路816提供的平均值加到K控制信號的邏輯電路818。邏輯電路818可以方便地用存儲裝置來實(shí)現(xiàn)，例如，用只讀存儲器(ROM)。平均值作為地址碼接到ROM，該ROM被編程產(chǎn)生與平均值有關(guān)的K值。例如，ROM被編程，以提供平均值的倒數(shù)。換言之，ROM被編程后，產(chǎn)生一個(gè)與平均值的予定范圍有關(guān)的K值的一個(gè)限定的數(shù)。例如，如果平均值由具有從0-127值的7比特取樣來表示，則ROM被編程以產(chǎn)生相當(dāng)于1，7/8，6/8，5/8，3/8，2/8，1/8和0并分別對應(yīng)于(0-15)，(16-31)，(32-47)，(48-63)(64-79)(80-95)(96-111)和(112-127)的平均值范圍。
圖5、6和7是可選擇的電路，它們產(chǎn)生水平差(行差)H。對VD/(VD+HD)形式的垂直差VD的相對比率的K值。由混合器66提供的值是垂直差。水平差是推導(dǎo)的，例如從在垂直差之間的差導(dǎo)出。
圖5電路將詳細(xì)地描述。圖6和7電路的工作是類似的，并將用圖5電路工作的知識很容易理解。
在圖5中，從混合器66來的差取樣接到串聯(lián)的一個(gè)取樣間隔延遲部件510和512，還接到信號平均器514和信號差分電路524。從延遲部件512來的輸出取樣分別接到信號平均電路514第二個(gè)輸入端和信號差分電路524。平均電路514提供兩個(gè)差取樣例如，(n-t)和(o-v)的平均值VD以及差分電路524提供這兩個(gè)差取樣間的差HD。平均值VD加到提供平均值的絕對值｜VD｜的量值檢測器516。由差分電路524提供的差HD接到提供差值的絕對值｜HD｜的量值檢測器522。值｜HD｜和｜VD｜在加法電路518中相加以形成信號｜HD｜+｜VD｜。來自檢測器516的值｜VD｜然后在除法器520中被值｜HD｜+｜VD｜除，產(chǎn)生的信號取樣｜VD｜/(｜HD｜+｜VD｜)，它被限定于包括0和1在內(nèi)的1和0之間的值。從除法器520來的信號取樣作為地址碼接到ROM526，被編程后，提供適當(dāng)?shù)腒值分別作為地址值。應(yīng)該指出，圖5電路稍微重新排列用除法器520就可產(chǎn)生比率｜HD｜/(｜HD｜+｜VD｜)。在這種情況下，ROM526將適當(dāng)?shù)鼐幋a以適應(yīng)這些地址值。還應(yīng)指出，在任何一情況下，ROM526邏輯電路的功能可由另一個(gè)邏輯功能提供。
圖9是在行交替梳狀濾波輸出和各種其他代替信號之間轉(zhuǎn)換的另一個(gè)自適應(yīng)梳狀濾波電路。由圖2電路產(chǎn)生的梳狀濾波色度信號是一個(gè)行交替梳狀濾波信號的例子。在圖9中與在圖3中部件相同的數(shù)字表示的電路部件是類似的并完成相同的作用。因此，混合器64產(chǎn)生一個(gè)行交替梳狀濾波色度信號以及混合器66產(chǎn)生一個(gè)行差取樣序列，差取樣本身不能影響梳狀濾波信號。
參考圖1C并注意表示行N象素n的一個(gè)梳狀濾波信號。一行交替梳狀濾波組合取樣n和u。如果在行N和N+1之間有垂直變換，梳狀濾波取樣大概有錯(cuò)誤的。如果在行N和N+1之間存在垂直變換，垂直變換同時(shí)發(fā)生在行N和N-1之間是大大地不可能的。因此，更有利的使取樣n與從行N-1來的取樣相組合，例如，取樣a或取樣e或者兩者的平均。注意，取樣a和e是在相同副載波相位如象取樣u時(shí)被取樣的。圖9的電路被安排代替一個(gè)梳狀濾波取樣，例如n-a，或取樣n，如果在行交替梳狀濾波取樣中存在概率誤差，對行交替梳狀濾波取樣例如是n-u。
在圖9中，從帶通濾波器50來的信號接到延遲部件910和912，并同時(shí)提供取樣u，t和s(圖1c)。從延遲部件56來的信號接到部件914和916，并同時(shí)提供取樣c、b和a(圖1C)，延遲部件912和916分別接到混合器918的輸入端，當(dāng)混合器64通過表示在行N和N+1之間差的取樣時(shí)，由異或電路22來的兩倍fsc信號控制混合器918，以通過來自N-1行的一個(gè)取樣，反過來也一樣。混合器918的輸出接到減法器920的減數(shù)輸入。減法器920的被減數(shù)輸入連接到帶通濾波器54的輸出。減法器920提供差例如n-a，混合器64同時(shí)提供差n-u。從減法器920、混合器64和帶通濾波器54來的輸出取樣都分別接到混合器922的信號輸入端A、B和C?；旌掀?22被一個(gè)控制電路940控制以通過在940的A、B和C輸入端起作用的一個(gè)色度信號的色品。此后色度信號與全電視信號相結(jié)合，以產(chǎn)生一個(gè)亮度分量，如圖3所示。注意，補(bǔ)償延遲提供給至混合器922的每個(gè)輸入信號通道，以調(diào)整混合器922控制信號發(fā)生電路的延遲調(diào)節(jié)。
對混合器922的控制信號，由混合器66提供的交替差取樣產(chǎn)生。在典型的電路中表明，從混合器66來的取樣差接到電路924，電路924對超過予定閾值的差取樣提供邏輯1，否則提供邏輯0。邏輯1/0值接到串聯(lián)延遲部件926-930。假設(shè)，在混合器922上，有效的現(xiàn)時(shí)的信號相當(dāng)于行N取樣n，從混合器66來的表示交替差取樣的1/0值表示在延遲部件926-930輸出的附近。從延遲部件926和928來的1/0值表示安排在現(xiàn)時(shí)行交替梳狀濾波取樣的任何一端的差值，分別地加到與門932的輸入端。只有與門932兩個(gè)輸入是邏輯1時(shí)，它提供一個(gè)邏輯1輸出，否則，就提供邏輯0值。如果與門932提供邏輯1值，從混合器64來的行交替梳狀濾波取樣出現(xiàn)差錯(cuò)是可能的。
從電路924和延遲部件930來的1/0值，分別地接到與門934的輸入端。接到與門934的值表示安排在現(xiàn)時(shí)行交替梳狀濾波取樣的任何一端的差，現(xiàn)時(shí)行交替梳狀濾波取樣是從現(xiàn)時(shí)取樣移動(dòng)兩個(gè)取樣間隔以及從現(xiàn)時(shí)的行(N)和不提供給現(xiàn)時(shí)的行交替梳狀濾波取樣的鄰近行(N-1)導(dǎo)出來的。當(dāng)在現(xiàn)時(shí)的行和不提供給現(xiàn)時(shí)的行交替梳狀濾波取樣的鄰近行之間存在垂直變換時(shí)，與門934提供一個(gè)邏輯1輸出。
從與門932和934來的輸出邏輯值加到控制邏輯電路940，它產(chǎn)生混合器922的控制信號。如果與門932提供一個(gè)邏輯0值，控制電路940限制混合器922通過從混合器64來的有用的取樣。如果與門932和934都提供邏輯1值，則表示在現(xiàn)時(shí)的行和兩個(gè)相鄰的行之間的變換，控制電路940限制混合器922通過從帶通濾波器54來的有用的取樣。最后，如果與門932提供邏輯1，而與門934提供邏輯0，則表示在行N和行N+1之間有垂直變換，但在行N和N-1之間沒有變換，然后，控制電路940限制混合器922通過由減法器926提供的交替取樣(例如，n-a)。
圖9的電路稍作安排，可產(chǎn)生另外的代替信號(代替取樣n-a)。認(rèn)為梳狀濾波取樣(n-u)表示行N取樣n。取樣c與上面最近的取樣n取樣相位相同。取樣n和c已經(jīng)由帶通濾波器54導(dǎo)出，因而基本是色度取樣。于是，如果取樣n和c被相加組合，其和將基本是色度取樣。這些代用取樣在圖9中用替代后的裝置產(chǎn)生，可用加法電路代替減法器926，并分別地將混合器918的輸入A和B接到延遲部件56和帶通濾波器50的輸出端(即取消910至916)。圖9電路的其余的部分可完整地保留。代用的取樣，例如(n+c)，具有從空間鄰近的取樣導(dǎo)出的優(yōu)點(diǎn)，但是包含有高頻亮度的不利情況。相反地，代用取樣，例如(n-a)，大體上不包含亮度分量，但是是從相當(dāng)寬地分離的取樣中導(dǎo)出，并由于水平轉(zhuǎn)變而可能包含誤差。
圖9的兩個(gè)可供選擇的電路，可與適當(dāng)?shù)臋z測電路組合成在一個(gè)系統(tǒng)，以選擇代用取樣以便在再現(xiàn)的圖象中最少地引入人工痕跡。
圖10表示了一個(gè)在圖2中描述的自適應(yīng)濾波器，用于處理由ADC12產(chǎn)生的已取樣視頻信號。在圖10中總共有表示導(dǎo)出亮度Y的三種不同方法，同樣也是導(dǎo)出色度的三種不同的方法。在每個(gè)情況中，信號通道做為一個(gè)垂直分量的函數(shù)被估價(jià)，以確定哪一通道將供給最好的期望的信號分離。這可以根據(jù)圖10中的裝置用以下描述的方法來實(shí)現(xiàn)，在圖10中，亮度信號Y2H和色度信號C2H分別對應(yīng)于圖2中的信號Y和C。
從圖10中，從ADC12來的取樣的和數(shù)字化的輸入視頻信號提供到延遲部件1004和1005串聯(lián)電路的輸入a′。由此，在中心點(diǎn)b′上，信號延遲1行，在輸出點(diǎn)c′上，信號延遲兩行。在輸入點(diǎn)a′和中心點(diǎn)b′之間連接減法級1006。在中心點(diǎn)b′和輸出點(diǎn)c′之間連接減法級1007。減法級1006和1007的輸出分別加到轉(zhuǎn)換開關(guān)1008。轉(zhuǎn)換開關(guān)1008被與取樣速率有關(guān)的開關(guān)信號fsw控制，并在輸出d′提供提取的色度信號。色度信號經(jīng)由放大系數(shù)0.5的放大器1012提供到端點(diǎn)1009，在此，適于做為與亮度信號分離的數(shù)字色度信號。在點(diǎn)g上，色度信號也被提供到減法級1010的一個(gè)輸入，1010的第二個(gè)輸入是從中心點(diǎn)b′來的組合信號。在端點(diǎn)1011上，得到組合信號和色度信號之間的差，于是提供與色度信號中分離的數(shù)字化亮度信號。此外，在圖10中，如所示的，加法級1013和1014連接在點(diǎn)a′，b′，c′上。加法級1013、1014按照圖11的表格分別提供信號h和k。
從圖表11中看到，顯然對每個(gè)輸出h和k的信號，在交替取樣的間隔期間，產(chǎn)生一個(gè)純的亮度信號。這些信號分別加到內(nèi)插濾波器1015和1016。這些濾波器經(jīng)過二分之一的取樣速率處理，處理具有純亮度信號的交替取樣和經(jīng)過內(nèi)插產(chǎn)生有中間取樣。由此，兩個(gè)附加的亮度信號YD、YU分別提供以響應(yīng)輸出h和k。相應(yīng)地，從輸出e′和f來的色度信號又供到兩個(gè)內(nèi)插濾波器1017、1018，并以相同的方式轉(zhuǎn)換成另外的色度信號CD和CU。顯然，現(xiàn)在三個(gè)亮度信號，具體地是Y2H、YD、YU，也還有三個(gè)色度信號C2H、CD、CU是可得到的，但在他們從行n-1、n和n+1來的成分方面有差別。這個(gè)意思就是這些信號依賴于在圖象中的垂直分量，該圖象是連續(xù)行信號之間的差。
按照出現(xiàn)的垂直分量的功能，現(xiàn)在確定了三個(gè)亮度和色度信號哪一個(gè)有助于用于進(jìn)一步的信號處理，圖象的顯示或記錄，以致可以提供最好的亮度和色度信息的分離。作為選擇標(biāo)準(zhǔn)，在減法級1006、1007的輸出e′，f上的色度信號被求值。這些信號加到兩個(gè)亞取樣級1019、1020。這些亞取樣級經(jīng)過取樣速率被2除后，根據(jù)圖11，僅在取樣間隔期間信號求值，在圖中，由于缺少垂直分量，它們的幅度e′，f是零，例如在取樣間隔2和4期間，在輸出e′上的色度信號。幅度e′和f在級1019、1020中求值，并經(jīng)過濾波和整流轉(zhuǎn)變成A′和B′值的兩個(gè)電壓。存在垂直分量的情況下，幅度A′和B′不是零，但是相對于垂直分量的幅度有增加。這些電壓供到比較電路1021，并在此與閾值S比較。作為在輸出端1022的這種比較功能，一個(gè)設(shè)定值產(chǎn)生了，在圖10中，在輸出端上，用這種方法，實(shí)現(xiàn)在亮度信號和色度信號之間的一種選擇，對特殊的垂直分量產(chǎn)生最佳的分離。這種選擇是根據(jù)下面的規(guī)則情況比較結(jié)果亮度輸出色度輸出1、A′＜S，B′＜SY2HC2H2、A′＞S，A′＞B′YDCD3、B′＞S，B′＞A′YUCU根據(jù)情況1，取決于垂直分量的幅度A′和B′位于閾值S之下。這意味著，現(xiàn)時(shí)的垂直分量在信號中是不重要的。于是，信號Y2H和C2H是有用的。如果按照情況2，幅度A′位于閾值S之上，也在幅度B′之上，信號YD和CD也有用。這樣，從幅度A′或B′是大的輸出級來的信號是類似地轉(zhuǎn)接到其他的級。如果按照情形3，幅度B′位于閾值S之上，也在幅度A′之上，信號YU和CU也有用。由于低的垂直分量，因此幅度A′和B′也很小，對電路工作來說，信號CU，CD，YU，YD是不被使用的。
通過對每個(gè)實(shí)例中垂直分量適應(yīng)的電路，實(shí)現(xiàn)了非常好的信號分離以及改進(jìn)了圖象的再現(xiàn)。
當(dāng)描述關(guān)于在圖2-11中說明的電路時(shí)，主要是依據(jù)PAL視頻取樣的描述，它將為在視頻信號處理的技術(shù)領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員所懂得，其發(fā)明的構(gòu)思可適合于NTSC視頻信號，權(quán)利要求也是由此而來的。

權(quán)利要求
1.梳狀濾波裝置包括用于提供輸入視頻信號的信號輸入端(10)；其特征在于第1裝置(24，26)連接到所說的信號輸入端，用以同時(shí)提供三個(gè)連續(xù)的指定的頂、中和底部的水平行來的視頻信號；包括組合裝置(28)的裝置32，響應(yīng)于來自所說的頂、中和底部的所說的視頻信號，用于提供表示所說中間行的梳狀濾波信號，包括從所說的中間行來的所說的視頻信號的所說的梳狀濾波信號在少于1行間隔的有規(guī)律的間隔，交替地與所說的頂和底部行來的所說的視頻信號組合。
2.如權(quán)利要求1中所述的梳狀濾波裝置，其中，所說的輸入視頻信號包括具有由色度信息調(diào)制的頻率為fc的載波的色度分量，其特征在于包括組合裝置的所說的裝置交替地以速率是所說的頻率fc的倍數(shù)，使從所說的中間行來的所說的視頻信號與從所說的頂和底部來的所說的視頻信號相組合。
3.如權(quán)利要求2中所述的用于梳狀濾波視頻信號的梳狀濾波裝置，該信號包括被第一和第二色度分量(I、Q或U、V)沿著第一和第二軸正交調(diào)制的頻率為fc的載波，所說的裝置其特征在于以速率等于所說的載波信號頻率的倍數(shù)以及在間隔大體上安排在相對于所說的第一和第二軸成45°時(shí)，取樣裝置接到用于取樣所說的視頻信號的所說的信號輸入端，以產(chǎn)生視頻取樣;所說的第一裝置接到用于同時(shí)提供從指定的頂、中和底部的所說的視頻信號的三個(gè)連續(xù)水平行來的所說的視頻信號取樣的所說的取樣裝置;包括組合裝置的所說的裝置提供一行交替的梳狀濾波視頻信號，該視頻信號包括交替地與從所說的頂和底部來的所說的視頻信號組合的所說的中間行的所說的視頻信號取樣。
4.如權(quán)利要求3中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于包括組合裝置的所說的裝置也提供表示在從所說的中間行來的所說的視頻信號取樣和提供到所說的行交替梳狀濾波視頻信號的所說的視頻信號取樣之間的從所說的頂和底部行來的交替取樣之間差的取樣序列;接到所說的用于產(chǎn)生代用的視頻信號的信號輸入端的裝置;響應(yīng)用于確定在所說的行交替梳狀濾波視頻信號和代用所說的代用的視頻信號中可能的誤差的發(fā)生的所說的取樣的序列的裝置。
5.如權(quán)利要求3中所述的梳狀濾波裝置，其中所說的視頻信號符合PAL標(biāo)準(zhǔn)，而所說的梳狀濾波裝置進(jìn)一步特征在于接到用于產(chǎn)生具有表示所說的色度分量之一的相對相位的第一和第二狀態(tài)的PAL開關(guān)信號的所說的信號輸入端的裝置;和其中，包括組合裝置的所說的裝置響應(yīng)所說的PAL開關(guān)信號，用于確定從所說的頂和底部來的視頻信號取樣與從所說的中間行來的視頻信號取樣的組合。
6.如權(quán)利要求5中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于包括組合裝置的所說的裝置也提供表示在從所說的中間行來的所說的視頻信號取樣和從在提供到所說的行交替梳狀濾波視頻信號的所說的視頻信號取樣之間的，從所說的頂和底部行來的交替取樣之間的差的取樣序列;接到所說的用于產(chǎn)生代用的視頻信號的信號輸入端的裝置;響應(yīng)用于確定在所說的行交替梳狀濾波視頻信號和代用所說的代用的視頻信號中可能的誤差的發(fā)生的所說的取樣序列的裝置。
7.如權(quán)利要求5中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于包括組合裝置的所說的裝置包括第一和第二減法電路，其各自的被減數(shù)輸入端接收從所說的中間行來的所說的視頻信號取樣，各自的減數(shù)輸入端分別地接收從所說的底和頂部來的視頻信號取樣，以及具有各自的輸出端;具有第一和第二輸入端的第一混合器連接到所說的第一和第二減法電路的輸出端，還具有一個(gè)控制輸入端和一個(gè)用于提供所說的行交替梳狀濾波信號的輸出端;具有第二和第一輸入端的第二混合器連接到所說的第一和第二減法電路的輸出端，還具有一個(gè)控制輸入端和一個(gè)用于提供所說的取樣序列的輸出端;接到用于接收所說的PAL開關(guān)信號的裝置，用于提供一個(gè)控制信號到所說的第一和第二混合器的控制輸入端，所說的控制信號是具有一個(gè)等于一半取樣速率的頻率和一個(gè)由PAL開關(guān)信號狀態(tài)確定的相應(yīng)相位。
8.如權(quán)利要求4中所述的梳狀濾波裝置，其特征是用于確定概率誤差和代用裝置的所說的裝置包括接到用于接收所說的行交替梳狀濾波視頻信號和所說的代用視頻信號，并響應(yīng)用于按比例地組合所說的行交替梳狀濾波和代用的視頻信號的控制信號的裝置;接到用于接收所說的取樣的序列的裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)在導(dǎo)出現(xiàn)時(shí)的梳狀濾波取樣行之間表示垂直變換的第一值;接到用于接收所說的取樣 序列的裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)發(fā)生近似的用于產(chǎn)生現(xiàn)時(shí)梳狀濾波取樣的表示水平變換的第二值;和接到用于接收所說的第一和第二值的裝置，用于提供表示所說的第一和第二值之一的值被所說的第一和第二值總和的值除的比率的所說的控制信號;和用于連接所說的控制信號至按比例組合的所說的裝置的裝置。
9.如權(quán)利要求4中所述的梳狀濾波裝置，特征是用于確定概率誤差和代用裝置的裝置包括接到用于接收所說的行交替梳狀濾波視頻信號和所說的代用視頻信號的裝置，并響應(yīng)用于按比例地組合所說的梳狀濾波和代用的視頻信號的一個(gè)控制信號;接到用于接收所說的取樣的序列的裝置，用以產(chǎn)生作為表示在中間和頂部行之間的差的序列的取樣的量值相對于表示在中間和底部行之間的差的序列的取樣的量值的函數(shù)的所說的控制信號。
10.如權(quán)利要求2中所述的梳狀濾波裝置，其特征是，所說的梳狀濾波器進(jìn)一步包括用于使從所說的中間行來的視頻信號與從所說的頂和底行之一的視頻信號相組合的裝置，以提供一個(gè)表示所說的中間行的梳狀濾波信號，以及包括的裝置響應(yīng)從所說的中間行來的視頻信號和從所說的頂部和底部行之一來的所說的視頻信號，用于選擇所說的梳狀濾波信號和所說的進(jìn)一步的梳狀濾波信號作為輸出梳狀濾波信號。
11.如權(quán)利要求10中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于所說的梳狀濾波器進(jìn)一步包括用于使從所說的中間行來的信號與另外的所說的頂和底部行之一來的信號相組合的裝置，以提供一個(gè)靜止的進(jìn)一步的表示中間行的梳狀濾波信號，以及響應(yīng)于從所說的頂、中和底部行來的視頻信號的裝置，用于選擇所說的梳狀濾波信號，所說的進(jìn)一步的梳狀濾波信號和所說的靜止的進(jìn)一步的梳狀濾波信號作為輸出信號。
12.如權(quán)利要求10中所述的梳狀濾波裝置，，其特征在于所說的裝置用于使從所說的中間行來的視頻信號與所說的頂和底部之一的信號相組合以提供所說的進(jìn)一步的梳狀濾波信號，提供交替有用的取樣的組合取樣，以及包括用于產(chǎn)生插入取樣的內(nèi)插裝置。
13.如權(quán)利要求11中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于，所說的裝置響應(yīng)從所說的頂、中和底部來的視頻信號，用于選擇一個(gè)所說的梳狀濾波信號、所說的進(jìn)一步梳狀濾波信號以及所說的靜止的進(jìn)一步的梳狀濾波信號包括第一裝置用于提供表示從所說的頂和中間行來的視頻信號的幅度差的第一差信號;第二裝置用于提供表示從所說的中間和底部來的視頻信號的幅度差的第二差信號;一個(gè)用于提供一個(gè)閾值的裝置;和一裝置用于比較第一和第二差信號和閾值，如果所說的第一和第二差信號都小于閾值時(shí)，選擇所說的梳狀濾波信號，如果第一差信號大于第二差信號和閾值用于選擇進(jìn)一步的梳狀濾波信號，以及如果第二差信號大于第一差信號和閾值用于選擇靜止的進(jìn)一步的梳狀濾波信號。
14.如權(quán)利要求1中所述的梳狀濾波裝置，其特征在于，用于同時(shí)提供從三個(gè)連續(xù)水平行來的視頻信號的所說裝置包括一個(gè)在予定速率時(shí)用于存儲取樣的第一取樣數(shù)據(jù)延遲線，和具有所說的第一取樣數(shù)據(jù)延遲線存儲容量一半的并工作在所說的予定速率一半的第二取樣數(shù)據(jù)延遲線，以及用于連接所說的第二取樣數(shù)據(jù)延遲線到所說的第一取樣數(shù)據(jù)延遲線的裝置。
全文摘要
用于梳狀濾波NTSC或PAL視頻信號的梳狀濾波器包括，在相對于I、Q或U、V軸成45度取樣視頻信號的取樣電路(14、16、18)。取樣信號連接到同時(shí)提供三個(gè)指定的頂，中和底部的連續(xù)的水平行來的視頻取樣的延遲電路(24，26)。從中間行來的視頻取樣與交替地從頂和底部行選擇的取樣相組合，以提供一個(gè)梳狀濾波信號。
文檔編號H04N9/78GK1044375SQ8910836
公開日1990年8月1日 申請日期1989年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月4日
發(fā)明者賴納·施韋爾, 戴維·吉利斯, 斯圖爾特·斯坦利·珀?duì)柭?申請人:Rca許可公司