專利名稱：倍頻掃描處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倍頻掃描處理方法，尤指一種將NTSC電視系統(tǒng)的525行/幀(Line/Frame)隔行式(Interlace)掃描更改為525行/場(chǎng)(Line/Field)順序式(Progressive)掃描，并將可視區(qū)的影像信號(hào)規(guī)劃成若干方塊(Block)，藉方塊間的變化來(lái)判定該方塊內(nèi)畫(huà)面為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，再分別用場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)或場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方式來(lái)處理該方塊畫(huà)面的影像信號(hào)。
傳統(tǒng)的電視系統(tǒng)如NTSC，由于是利用隔行式(Interlace)掃描方式，而且垂直掃描頻率為60場(chǎng)/秒(field/s)(30幀/秒-(frame/s))，所以在電視屏幕上會(huì)造成行閃爍(Line Flicker)及行扭曲(LineCrawl)的現(xiàn)象。所謂的行閃爍(Line Flicker)，是因?yàn)榇怪睊呙桀l率為30幀/秒(Frame/s)，所以當(dāng)有一條垂直線在相鄰兩個(gè)場(chǎng)(Field)中的一個(gè)場(chǎng)(Field)存在，另一個(gè)場(chǎng)(Field)則不存在，因此，該垂直線出現(xiàn)的頻率為30赫茲(HZ)，而此30赫茲(HZ)的頻率會(huì)讓人眼感到閃爍的現(xiàn)象。而行扭曲(Line Crawl)則是當(dāng)某一物體在垂直方向慢速移動(dòng)時(shí)，其邊緣部份會(huì)造成扭曲的狀況。茲以

圖1至圖6來(lái)加以說(shuō)明行扭曲造成的原因與現(xiàn)象。圖1表示屏幕上一個(gè)靜止的物體，左側(cè)的數(shù)字代表每一條掃描線。圖2表示奇數(shù)場(chǎng)(Odd field)的掃描狀況。圖3則表示當(dāng)物體往下移一行時(shí)，偶數(shù)場(chǎng)(even field)的掃描狀況。而圖2及圖3的奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)相結(jié)合時(shí)，即產(chǎn)生如圖4的現(xiàn)象，亦為屏幕顯示出的圖象畫(huà)面，可清楚看出已經(jīng)和原物體不相同，此即所謂的行扭曲(Line Crawl)現(xiàn)象。圖5表示畫(huà)面上有一個(gè)靜止的圓圈，當(dāng)此圓圈上下來(lái)回移動(dòng)時(shí)，因行扭曲現(xiàn)象的影響，屏幕就會(huì)出現(xiàn)如圖6所繪示的畫(huà)面。此外，由于NTSC系統(tǒng)其掃描方式為525行/幀(Line/frame)，即262.5行/場(chǎng)(Line/field)，因此其垂直解析度并不夠好。
為了要解決行閃爍(Line Flicker)、行扭曲(Line Crawl)及垂直解析度的問(wèn)題，提高掃描頻率，即所謂的倍頻掃描(Double SCAN)，是一個(gè)良好的方法。但這里面仍具有困難。請(qǐng)看圖7，是NTSC電視系統(tǒng)的三度空間頻譜圖(以亮度信號(hào)作為代表)。FV代表每秒有幾個(gè)場(chǎng)(field)的變化。因?yàn)樵贜TSC系統(tǒng)中場(chǎng)變化為60場(chǎng)/秒(field/s)，所以若以2個(gè)場(chǎng)代表一個(gè)FV，則FV最大為30。FH代表垂直方向有多少行(LIne)的變化。在NTSC系統(tǒng)中為525行(Lines)，若以2個(gè)行(Lines)代表一個(gè)FH，則FH的最大值為262.5。在圖7中取出一個(gè)2度空間的頻譜圖如圖8。由圖8可知，當(dāng)NTSC系統(tǒng)的整個(gè)畫(huà)面信號(hào)變化很快時(shí)(即FV的值大時(shí))，則此畫(huà)面的垂直解析度將很低，而當(dāng)畫(huà)面為靜止時(shí)，則垂直解析度可達(dá)262.5赫茲(HZ)，即所謂的525行。由于畫(huà)面動(dòng)與不動(dòng)會(huì)造成垂直解析度相當(dāng)大的差異以及行扭曲的現(xiàn)象，而隔行式掃描會(huì)造成行閃爍的現(xiàn)象；所以針對(duì)此問(wèn)題的解決方法，就是將NTSC系統(tǒng)原本使用的525行/幀(Lines/frame)隔行式掃描改為525行/場(chǎng)(Lines/field)的順序式(Progressive)掃描，即所謂的倍頻掃描方式；此外，再根據(jù)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，分別以不同方式來(lái)處理畫(huà)面的影像信號(hào)，以獲得最佳的畫(huà)面效果。
當(dāng)畫(huà)面為動(dòng)態(tài)時(shí)，其影像信號(hào)的處理方式是采用場(chǎng)內(nèi)濾波器，(Intra-field filter)的觀念，利用上下兩行(Lines)相加來(lái)產(chǎn)生中間的一行(Line)。如圖9，左邊是普通NTSC系統(tǒng)奇數(shù)場(chǎng)(Odd fie-ld)的掃描狀況，左邊的數(shù)字代表各掃描行；右邊則是采用場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)處理的掃描狀況，將NTSC系統(tǒng)的上下兩行掃描線(如Line1及LINE3)的影像信號(hào)相加再求平均值(1＋3)/2，而增加出位于兩行掃描線中間的一條新掃描線的影像信號(hào)。而經(jīng)由場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)處理后的頻譜圖如圖11，與圖8比較，可看出即使在畫(huà)面變化非?？?如FV為30時(shí))的狀況下，其解析度(FH值)也可獲得一個(gè)十分良好的水準(zhǔn)。
當(dāng)畫(huà)面為靜態(tài)時(shí)，影像信號(hào)的處理方式則采用場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方式處理，如圖10。在圖10左側(cè)兩組掃描線分別代表NTSC系統(tǒng)的奇數(shù)場(chǎng)(Odd field)與偶數(shù)場(chǎng)(Even field)，而將兩者予以結(jié)合即構(gòu)成右側(cè)的場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)的掃描狀態(tài)。其頻譜圖如圖12，可發(fā)現(xiàn)在畫(huà)面靜止時(shí)(FV為低值)，用場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方法可獲得最佳的解析度(FH值最大)。
至于如何去判定畫(huà)面是為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的方法，往昔所采用者，有以整個(gè)圖場(chǎng)為單位去做比較判斷的；也有以線為單位者。然而這兩種方法均無(wú)法達(dá)到倍頻掃描的最佳狀態(tài)。譬如有一個(gè)畫(huà)面為草叢中有一只飛舞的蜜蜂，此時(shí)絕大部份的畫(huà)面都是靜態(tài)的(草叢)，只有一只小小的蜜蜂是動(dòng)態(tài)的。在此種狀況，前述的以圖場(chǎng)或以線為判斷基準(zhǔn)的方法，都無(wú)法將此畫(huà)面正確地予以判定。發(fā)明人在此乃提出一個(gè)全新的判定動(dòng)、靜態(tài)畫(huà)面的方法，即以方塊(Block)為判定單位。NTSC電視系統(tǒng)其可視區(qū)畫(huà)面的解析度以圖場(chǎng)(field)而言，為240行(Lines)乘以720點(diǎn)(dots)。將此可視區(qū)的范圍劃分成為以8行(Lines)乘以8點(diǎn)(dots)為單位大小的方塊(Block)，其可分為30乘以90個(gè)方塊。以方塊為單位去判定每一方塊內(nèi)的畫(huà)面是動(dòng)態(tài)或靜態(tài)；當(dāng)方塊內(nèi)的畫(huà)面為動(dòng)態(tài)時(shí)，則該方塊內(nèi)的畫(huà)面信號(hào)以場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)方式來(lái)處理；反之，則以場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方式來(lái)處理。
本發(fā)明的主要目的是提供一種倍頻掃描處理方法，藉劃分NTSC電視系統(tǒng)可視區(qū)畫(huà)面成為許多單一大小的方塊(Block)，并以方塊為單位去判定該方塊內(nèi)的畫(huà)面為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，來(lái)決定采用場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)或場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)的方式去處理該方塊內(nèi)的影像信號(hào)，以獲取倍頻掃描畫(huà)面的最佳解析度。
本發(fā)明提供的倍頻掃描處理方法，是將電視系統(tǒng)的525行/幀(Lines/Frame)隔行式(Inter lace)掃描方法更改為525行/場(chǎng)(Lines/Field)順序式(Progressive)掃描方法，并將可視區(qū)的影像信號(hào)劃分成若干個(gè)8行(Lines)乘以8點(diǎn)(DOts)或其它合適尺寸大小的方塊，以方塊為單位去比較每個(gè)方塊內(nèi)影像信號(hào)的變化情形，藉以判定每個(gè)方塊內(nèi)的影像信號(hào)是屬于動(dòng)態(tài)畫(huà)面或靜態(tài)畫(huà)面；若為動(dòng)態(tài)畫(huà)面，則該方塊內(nèi)的影像信號(hào)乃藉場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)方法來(lái)處理，即利用上、下兩線的影像信號(hào)相加再平均，構(gòu)成中間線的影像信號(hào)；若方塊畫(huà)面屬靜態(tài)時(shí)，則該方塊內(nèi)的影像信號(hào)采用場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方法來(lái)處理，即將其奇數(shù)圖場(chǎng)與偶數(shù)圖場(chǎng)的信號(hào)加以合成，產(chǎn)生該方塊的輸出影像信號(hào)。
茲配合附圖，將本發(fā)明詳述于后附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一靜止物體在屏幕上的狀況示意圖。
圖2是圖1中的物體在奇數(shù)圖場(chǎng)的掃描狀況示意圖。
圖3是圖1中的物體下移一條線時(shí)在偶數(shù)圖場(chǎng)的掃描狀況示意圖。
圖4是圖2與圖3相結(jié)合狀況示意圖。
圖5是一靜止圓圈在屏幕上的狀況示意圖。
圖6是圖5中的圓圈作上、下來(lái)回移動(dòng)時(shí)在屏幕上的狀況示意圖。
圖7是NISC電視系統(tǒng)的三度空間頻譜圖。
圖8是NTSC電視系統(tǒng)的二度空間頻譜圖。
圖9是本發(fā)明場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-feld filter)作倍頻處理的示意圖。
圖10是經(jīng)由場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)作倍頻處理的示意圖。
圖11是經(jīng)由場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)處理后的二度空間頻譜圖。
圖12是經(jīng)由場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)處理后的二度空間頻譜圖。
圖13是本發(fā)明所應(yīng)用的電路方塊圖。
圖14是本發(fā)明場(chǎng)存儲(chǔ)器(Field memory)I所存數(shù)據(jù)示意圖。
圖15是本發(fā)明場(chǎng)存儲(chǔ)器(Field memory)II所存數(shù)據(jù)示意圖。
圖16為圖14畫(huà)分為方塊畫(huà)面的示意圖。
圖17為圖15畫(huà)分為方塊畫(huà)面的示意圖。
圖18是本發(fā)明方塊濾波器作場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)處理后的一輸出例。
圖19是本發(fā)明方塊濾波器作場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)處理后的一輸出例。
圖13是本發(fā)明所應(yīng)用的電路方塊圖。NTSC的影像信號(hào)經(jīng)由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號(hào)存入場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)I及場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)II。在時(shí)間軸上，場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)II所存的數(shù)據(jù)比場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)I快一個(gè)圖場(chǎng)。而場(chǎng)存儲(chǔ)器(fieldmemory)I和場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)II所存的數(shù)據(jù)再送至方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器(Block MOTION DETECT)判定此方塊內(nèi)的數(shù)據(jù)(畫(huà)面)是動(dòng)態(tài)或靜態(tài)。其中8D表示延遲(Delay)8個(gè)Dots。對(duì)前述劃分成8行乘8點(diǎn)(8Lines乘8Dots)大小的方塊而言，延遲8個(gè)點(diǎn)(Dots)意即往下移動(dòng)一條線。C1～C3表示比較器，∑1～∑3表示加法器，即表示經(jīng)由C1～C3的比較器后，兩個(gè)8行(lines)乘以8點(diǎn)(dots)的方塊其誤差的總合值再經(jīng)由裁決器(Decision Maker)，裁決此方塊數(shù)據(jù)是屬于動(dòng)態(tài)或是靜態(tài)。若是靜態(tài)，裁決器控制方塊濾波器(Block filt-er)做場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)的功用。若裁決為動(dòng)態(tài)時(shí)，則控制方塊濾波器(Block filter)做場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-fieldfilter)的功用。裁決的過(guò)程為∑1～∑3只要有任何一個(gè)小于某一定值時(shí)為靜態(tài)方塊畫(huà)面，否則就為動(dòng)態(tài)畫(huà)面。方塊濾波器(Blockfilter)輸出的數(shù)據(jù)再存入幀存儲(chǔ)器(Frame memory)，此時(shí)存入的速度和取樣速度相比已經(jīng)變?yōu)?倍，而后要顯示數(shù)據(jù)時(shí)，再由幀存儲(chǔ)器中取出，此時(shí)取出的信號(hào)為60赫茲(HZ)，525行/順序(lines/progressive)，水平掃描頻率為32千赫(KHz)的信號(hào)。
為了詳細(xì)說(shuō)明方塊圖的動(dòng)作方式，舉例說(shuō)明如下場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)I所存的數(shù)據(jù)為(E.2.1～E.480.720)如圖14，場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)II所存的數(shù)據(jù)為(0.1.1～0.479.720)如圖15。
每一個(gè)方塊有64點(diǎn)，包含上、下移一條線的點(diǎn)數(shù)共64＋(8×2)＝80點(diǎn)(dots)，意即每個(gè)方塊(Block)在做處理時(shí)要取出80點(diǎn)(dots)的數(shù)據(jù)，而NTSC的水平同步信號(hào)為期間可處理910點(diǎn)(dots)，910/80＝11.375此表示一個(gè)水平同步期間可處理11個(gè)方塊的數(shù)據(jù)，而一個(gè)垂直同步周期有262.5個(gè)水平周期，所以在一個(gè)垂直同步周期可處理(11×262.5)＝2887個(gè)方塊，而可視區(qū)畫(huà)面方塊總數(shù)為(30×90)＝2700個(gè)，因?yàn)?887大于2700，所以在處理時(shí)間上沒(méi)有問(wèn)題，圖16與圖17為圖14與圖15畫(huà)分成為方塊畫(huà)面的示意圖。
假設(shè)現(xiàn)在要處理EB1和OB1兩個(gè)方塊，方塊EB1所包含的點(diǎn)為(E2.1～E.2.8、E4.1～4.8……E16.1～16.8)，而方塊OB1包含的點(diǎn)為(01.1～01.8 0.3.1～03.8……015.1～015.8)此兩個(gè)方塊(blook)的數(shù)據(jù)經(jīng)由方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器(Block motion detect)的檢測(cè)過(guò)程如下C1比較E0.1～E0.8→03.1～03.8E2.1～E2.8→05.1～05.8.
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E14.1～E14.8→017.1017.8C2比較E2.1～E2.8→01.1～01.8E4.1～E4.8→03.1～03.8.
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E16.1～E16.8→015.1～015.8
C3比較E4.1～E4.8→01.1～01.8E6.1～E6.8→03.1～03.8.
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(E0.1～E0.8)為內(nèi)定值由于場(chǎng)存儲(chǔ)器(Field memoy)I與場(chǎng)存儲(chǔ)器(field memory)II所存的數(shù)據(jù)可能為奇數(shù)圖場(chǎng)亦可能為偶數(shù)圖場(chǎng)，所以需要3個(gè)比較器(C1～C3)。但在此例C3所比較的過(guò)程無(wú)作用，意即某一比較的方塊行(Block line)只和其上下方塊行(Block line)的比較值才有意義。此種作法是因?yàn)楫?dāng)某些方塊(Block)是屬于靜態(tài)的方塊(Block)但是奇數(shù)圖場(chǎng)和偶數(shù)圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)不同時(shí)，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)此種處理會(huì)被誤判為動(dòng)態(tài)的方塊。
經(jīng)由比較和裁決后若此時(shí)裁決為靜態(tài)，則此時(shí)方塊濾波器(Block filter)的輸出如圖18，原為2個(gè)成為一個(gè)16行(lines)乘以8點(diǎn)(dots)的方塊，存入幀存儲(chǔ)器。
經(jīng)由比較和裁決后，若此時(shí)裁決為動(dòng)態(tài)，則此時(shí)方塊濾波器，(Block filter)的輸出為如圖19。原為1個(gè)成為一個(gè)8行(lines)乘以8點(diǎn)(dots)的方塊，利用插入法(INterpolation)造出一個(gè)16行(lines)乘以8點(diǎn)(Dots)的方塊，存入幀存儲(chǔ)器中。
綜上所述，本發(fā)明的倍頻掃描處理方法，藉劃分成方塊的方式，來(lái)判定方塊內(nèi)的畫(huà)面是為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，并配合場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-filed filter)及場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)來(lái)處理方塊內(nèi)的影像信號(hào)，確能在倍頻掃描方法獲得最佳的畫(huà)面效果。
權(quán)利要求
1.一種倍頻掃描處理方法，其特征在于，將電視系統(tǒng)的525行/幀(Lines/Frame)隔行式(Inter lace)掃描方法更改為525行/場(chǎng)(Lines/Field)順序式(Progressive)掃描方法，并將可視區(qū)的影像信號(hào)劃分成若干個(gè)8行(Lines)乘以8點(diǎn)(Dots)或其它合適尺寸大小的方塊，以方塊為單位去比較每個(gè)方塊內(nèi)影像信號(hào)的變化情形，藉以判定每個(gè)方塊內(nèi)的影像信號(hào)是屬于動(dòng)態(tài)畫(huà)面或靜態(tài)畫(huà)面；若為動(dòng)態(tài)畫(huà)面，則該方塊內(nèi)的影像信號(hào)乃藉場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-fieldfilter)方法來(lái)處理，即利用上、下兩線的影像信號(hào)相加再平均，構(gòu)成中間線的影像信號(hào)；若方塊畫(huà)面屬靜態(tài)時(shí)，則該方塊內(nèi)的影像信號(hào)采用場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)方法來(lái)處理，即將其奇數(shù)圖場(chǎng)與偶數(shù)圖場(chǎng)的信號(hào)加以合成，產(chǎn)生該方塊的輸出影像信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的倍頻掃描處理方法，其特征在于，一應(yīng)用電路的構(gòu)造為一個(gè)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，將原本的影像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號(hào)；二個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器，儲(chǔ)存先后兩個(gè)數(shù)位化場(chǎng)數(shù)據(jù)即影像信號(hào)；一個(gè)方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器，分別接收由二個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器送出的以方塊為單位的影像信號(hào)，并加以比較判斷該方塊影像信號(hào)為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，據(jù)以送出不同的控制信號(hào)至方塊濾波器；一方塊濾波器，接收由二個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器輸出的以方塊為單位的影像信號(hào)，并依據(jù)方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器的控制信號(hào)，以場(chǎng)內(nèi)濾波器(Intra-field filter)或場(chǎng)間濾波器(Inter-field filter)的方法來(lái)處理影像信號(hào)，其輸出影像信號(hào)為525行/場(chǎng)(Lines/field)順序式；一個(gè)幀存儲(chǔ)器，接收并儲(chǔ)存方塊濾波器的輸出信號(hào)；一個(gè)數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器，將幀存儲(chǔ)器的數(shù)位輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的影像信號(hào)；而上述的方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器，則可由三個(gè)延遲器、三個(gè)比較器、三個(gè)加法器及一個(gè)裁決器構(gòu)成，其中的延遲器所延遲的點(diǎn)(Dots)恰為方塊尺寸的點(diǎn)(Dots)數(shù)，意即，經(jīng)過(guò)一個(gè)延遲器的延遲，其輸出信號(hào)恰為方塊內(nèi)往下移一條線的影像信號(hào)；三個(gè)比較器則可供方塊內(nèi)的某一線信號(hào)與其上、下一線或與另一場(chǎng)的信號(hào)做比較；加法器則接收由比較器的輸出信號(hào)予以累計(jì)至整個(gè)方塊的總合；裁決器則依據(jù)三個(gè)加法器的輸出來(lái)判定該方塊的影像信號(hào)是為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，并發(fā)出不同的控制信號(hào)。
全文摘要
倍頻掃描處理方法，是將NTSC525行/幀隔行掃描改進(jìn)為525行/場(chǎng)順序掃描；將可視區(qū)影像信號(hào)劃成8行×8點(diǎn)的方塊，利用其間變化判定方塊內(nèi)畫(huà)面是動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，若為動(dòng)態(tài)則該方塊內(nèi)影像信號(hào)藉場(chǎng)內(nèi)濾波器方法，即利用上下行相加產(chǎn)生另一行，若是靜態(tài)該方塊內(nèi)影像信號(hào)采用場(chǎng)間濾波器方法，利用奇數(shù)和偶數(shù)場(chǎng)方塊來(lái)合成該方塊信號(hào)，該方法應(yīng)用電路，包括一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；二個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器；一方塊動(dòng)態(tài)檢測(cè)器；一方塊濾波器；一幀存儲(chǔ)器；一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)H04N3/00GK1120279SQ9411704
公開(kāi)日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1994年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月6日
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