為了消除由傳統(tǒng)模擬彩電隔行掃描帶來的圖像缺陷,人們曾經(jīng)進行了許多探索。隨著數(shù)字技術、大規(guī)模集成電路技術和視頻數(shù)字存儲技術的發(fā)展,有可能利用數(shù)字技術改進傳統(tǒng)模擬電視的缺陷,提高圖像質(zhì)量。通常采用場內(nèi)行插入法或幀內(nèi)場插入法。
1.場內(nèi)行插入法
場內(nèi)行插入法的特點是利用行存儲器,一行圖像信號重復使用兩次,輸入是隔行圖像信號,顯示為逐行圖像信號,場頻不變,行頻提高一倍。它利用3個行存儲器和相應的開關切 換電路,低速寫入,高速讀出。場內(nèi)行插入法又可分為兩種方式。
①A行與B行之間插入A行
這是一種最簡單的插入方法,原理方框圖如圖1所示,圖中A、B、C是三個行存 儲器,數(shù)字電視信號的寫入時間是行周期64微秒,讀出時間是半行周期時間32微秒,顯示端行掃描頻率由15625Hz提高了一倍,為31250Hz。
圖1 場內(nèi)插法一
時序邏輯控制切換開關使一行圖像信號重復使用兩次。當A存儲器以行頻寫入時,B存儲器以兩倍行頻讀出;當B存儲器以行頻寫人時,C存儲器以兩倍行頻讀出;當C存儲器以行頻寫入時,則A存儲器以兩倍行頻讀出。 輸出信號U0為高速輸出,變成一種倍速、逐行掃描方式。這種插入方法的優(yōu)點是簡單,行 存儲器容量不大,成本低,能大大改善文字和靜止圖像的垂直清晰度。
②A行與B行之間插人(A+B)/2行
這種方法是通過行存儲器,把相鄰A行與B行信號相加求平均值,得到一個新的掃描行信號中,并插入在A行與B行之間。圖2示出了這種方法的方框圖和時序關系圖。 這種方法也是行頻提高一倍,場頻不變高速讀出。
圖2 場內(nèi)插法二
當A存儲器以行頻寫入時,利用三個行存儲器,以行頻低速寫入,以二倍行頻高速讀出。當A寄存器以行頻寫入時,B存儲器以兩倍行頻讀出,第一行讀出B存儲器, 第二行讀出B存儲器與C存儲器圖像之和的一半幅度,即(B+C)/2;當B存儲器以行頻低速寫入時,C寄存器以兩倍行頻高速讀出,第一行讀出C存儲器信號數(shù)據(jù),第二行讀出C存儲器與A存儲器圖像之和的一半幅度,即(A+C)/2。同理, 當C存儲器以行頻低速寫入時,A存儲器以二倍行頻高速讀出,第一行讀出A存儲器數(shù)據(jù)信號,第二行讀出A、B存儲器數(shù)據(jù)信號之和的一半,其余行依此類推。這樣輸入信號是常規(guī)的隔行掃描的電視信號,而輸出是二倍行頻的逐行掃描電視信號數(shù)據(jù),而且插入信號是相鄰兩行信號的數(shù)學平均值。這種插入方式圖像柔和、清晰,適合于一般廣播電視信號的處理。
場內(nèi)行插入法的優(yōu)點是只需使用三個行存儲器,成本低,電路簡單,行蠕動(爬行)、行間閃爍現(xiàn)象有所改善,行掃描線結構粗糙現(xiàn)象也有所改善。由于插入行是隔行掃描的相鄰兩行 圖像數(shù)據(jù)信號的數(shù)學平均值或前一行信號的重復,圖像的亮度和信號密度有所提高,圖像質(zhì) 量有所改善。缺點是圖像垂直清晰度劣化,由于場頻未變,大面積圖像閃爍并沒有完全改善。
2.幀內(nèi)場插入法
為了改進場內(nèi)行插人法的不足,提出了使用兩個或三個場存儲器的幀內(nèi)場插入處理方 法。這種方法也可以分為兩種方式:場順序讀出法和二倍場頻讀出法。目前應用最多的當屬二倍場頻讀出法,即行頻、場頻均提高一倍。
①場順序讀出法
表1的(a)、(b)即為場順序讀出法,其原理是把隔行掃描的奇數(shù)場和偶數(shù)場信號存入幀存儲器,合成一幀圖像,然后在一場(1/50s)或不到一場(1/75s)時間內(nèi),按照存人時的第一幀、第二幀、第三幀……順序讀出。這樣對彩色電視機來說,它把隔行掃描的電視圖像信號變?yōu)閹l為50Hz或75的逐行(順序)掃描顯示圖像信號。這種辦法的寫入速度仍為50Hz/15625Hz的隔行掃描信號,讀出的是幀頻為50Hz或75Hz的逐行(順序)掃描信號。逐行幀頻、行頻的提高,減小了大面積圖像閃爍和行間閃爍。
表1
②二倍場頻讀出法
表1中(c)、(d)是二倍場頻讀出法,其主要特點也是低速寫入,高速讀出,一場信號重復使用兩次,這樣就可以把50Hz/15625Hz的隔行掃描信號變?yōu)閘00Hz/31250Hz的倍頻掃描隔行電視圖像信號,這是目前使用最多的倍頻掃描方式。 圖3是用三個場存儲器實現(xiàn)無閃爍處理的電路方式。場存儲器1和2是讀、寫交替工作的,場存儲器3是一場圖像信號的緩沖存儲器。
圖3用三個場存儲器的無閃爍處理
三個存儲器的輸入、輸出轉(zhuǎn)換開關受時鐘信號控制,奇數(shù)場與偶數(shù)場的隔行圖像信號,按50Hz場頻輪流地寫入存儲器l和存儲器 2,開關①以兩倍場頻速率(100Hz)從場存儲器1和場存儲器2,按以下順序讀出兩個場存儲中的圖像信號:
Al·Al·A2·A2、B1·Bl·B2·B2、Cl·C1……
即每場圖像信號重復使用二次。
開關②滯后開關①半場時間(0.5Tv),開關②讀出的信號就是表1的(d)
A1·A1·A2·A2、Bl·B1·B2·B2、Cl·C1……
開關③滯后開關①一場時間(Tv),開關③讀出的信號就是:
A1·A2·A1·A2、Bl·B2·Bl·B2、C1·C1……
也是一場信號重復使用兩次,只不過讀出信號的順序發(fā)生了變化。 表2示出了幾種幀內(nèi)場插入法的優(yōu)缺點,其中(b)、(c)、(d)的場頻由50Hz分別提高到75Hz、100Hz,因而消除了圖像大面積閃爍。(a)、(b)、(c)對靜止圖像消除了行間閃 爍,但對運動圖像容易造成邊沿的鋸齒形失真,其補救方法是采用運動檢測控制場內(nèi)插的方 法。方式(d)有25Hz的行間閃爍現(xiàn)象,可以采用垂直數(shù)字濾波器來補救。
表2
采用運動檢測控制場內(nèi)插的算法,各國都在進行研究,并研制、生產(chǎn)不同的硬件和軟件,深圳創(chuàng)維電子有限公司提出的、具有自主知識產(chǎn)權的全幀動態(tài)數(shù)值算法模式,已經(jīng)成功地使用在該公司生產(chǎn)的倍頻掃描彩電電視機中,并已申請了專利。
幀內(nèi)場插入法是目前消除傳統(tǒng)模擬方式隔行掃描引起圖像閃爍的有效方法,可以改善圖像質(zhì)量,提高垂直清晰度,提高亮度,減少視覺疲勞,但主要缺點是使用容量較大的幀、場存儲器,成本高,電路復雜。
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