65采用数字处理技术的电视机

2019/10/1216.5采用数字处理技术的电视机2019/10/1226.5采用数字处理技术的电视机在模拟电视中采用数字处理技术：重影消除、数字亮色分离、数字色度解码、扫描格式转换、数字降噪（挖心降噪法、帧递归滤波器降噪法）、图形在屏现实（OSD,On-ScreenDisplay）、扫描与显示系统、数字伴音NICAM728、CPU和总线技术、逆程数据传输技术、接口技术等。重点的三种技术：1.数字亮色分离2.CPU和总线技术（遥控系统）3.扫描格式转换（倍场频）2019/10/1236.5.1数字处理电视机的组成1.数字处理彩色电视机的基本结构如图6-50所示：图6-50数字处理彩色电视机的基本结构方框图2019/10/1246.5.1数字处理电视机的组成（1）调谐器的高频信号频率：40MHz～1000MHz－－要直接进行抽样数字化在技术上是无法实现的。中频信号频率：40MHz－－若数字化，成本高所以：数字化信号处理通常只对视频检波器之后的信号进行。（2）在彩色电视机视频信号的数字化处理过程中，抽样频率一般选为彩色副载频的4倍，PAL制取（4.433×4）＝17.73（MHz）。2019/10/1256.5.1数字处理电视机的组成（3）电视伴音信号进行数字化处理时至少需要12位二进制码，因此对6.5MHz的伴音中频进行数字化处理是不经济的。比较经济的做法：经鉴频器解调之后在音频部分进行数字化处理。2019/10/1266.5.1数字处理电视机的组成2.数字处理电视机的特点：提高图像质量；增加功能；容易实现自动化；提高生产效率，降低成本；适用于各种电视制式。2019/10/1271.概述数字处理的第一步是对数字全电视信号进行亮色分离。采用数字滤波和大规模集成电路技术的数字处理方法，能够克服模拟处理方法的局限性，实现完善的亮色分离。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/128(1)普通的模拟电视机用带通滤波器从全电视信号中取出色度信号，用副载波陷波电路抑制色度对亮度的串扰。模拟滤波器的频率特性不宜做的很陡。弊端：①群延时增加；②相位特性恶化。结论：①未能很好的解决亮色互串的问题；②且使亮度信号带宽变窄，降低图象的清晰度。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1296.5.2用数字处理方法实现亮色分离数字滤波器进行色度带通和副载波陷波则可实现严格的线性相位特性，可以仅由幅频响应的要求实现滤波特性的最佳化设计。在减小亮色互串的同时，还可灵活控制亮度通道和色度通道德频率响应特性。色度通道可设计成自适应切换的宽带、窄带以及对称、非对称的幅频特性。亮度通道可设计成对副载频具有无穷大衰减而在3MHz附近具有可调抬峰响应的频率特性，以改善图像的清晰度。2019/10/1210对称幅频特性可适应录象机等外接视频输入，非对称幅频特性可适应本机视频信号，以补偿图象中的不对称频率响应。宽带的幅频特性用于强信号接收，以提高清晰度，窄带的幅频特性用于弱信号接收以改善信噪比。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1211(2)色度带通和副载频陷波的亮色分离方法只适应于图象水平方向细节较少的情况。从一维频谱来看，亮色主频谱线是半行频偏制(NTSC制)，或1/4行频偏置(PAL制)的结构。只能用行梳状滤波器才可把亮色主频谱线分离。但因延迟器件的成本和性能的限制，无法在普通电视中应用。采用半导体存储器的数字梳状滤波器的好处：①延迟前后的信号具有严格相同的幅度；②在精确时钟的控制下具有严格的延迟时间。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1212(3)行梳状滤波器亮色分离方法适用于图象垂直细节较少的情况。行梳状滤波的弊端：当垂直方向细节较多时，还会造成信号垂直方向的高频损失。只能用帧或场梳状滤波器才可将亮色副频谱线分离。而实现一帧延时或一场延时用模拟延迟线是难于做到的。在这种情况下，只有采用数字的帧或场梳状滤波器，才能使完善的亮色分离成为可能。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12136.5.2用数字处理方法实现亮色分离2.行梳状滤波器(1)由于帧（场）梳状滤波器成本较高，目前大屏幕彩电一般还只是使用行梳状滤波器。图6-51示出3种常用的实现数字亮色分离的行梳状滤波器原理框图。Z-1H和Z-2H分别表示1行和2行的延时，ei表示输入的数字化的PAL制亮色复合信号，e’c表示行梳状滤波器输出的色度信号。按照6-51(a),(b),(c)的标记，它们分别为：()sin(2/)aHHfff2()2sin(/)bHHfff2()sin(2/)cHHfff2019/10/1214(a)具有PAL制修正器的二阶1行延迟电路行梳状滤波器的原理框图如下:6.5.2用数字处理方法实现亮色分离6-51行延迟亮色分离梳状滤波器2019/10/12156-51行延迟亮色分离梳状滤波器（b）不用PAL修正器的二阶1行延迟电路；6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12166-51行延迟亮色分离梳状滤波器（c）二阶2行延迟电路（c）6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1217(2)3种行梳状滤波器对色度信号的伏幅频响应如图6-52所示：6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12186.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-523种行梳状滤波器对色度信号的伏幅频响应2019/10/1219(3)色度信号仅存在于视频基带高端的副载频附近，对于PAL制信号，梳状滤波器只需在fsc＝±1.3MHz的频带范围内进行。由图6-51知：亮度信号是通过从适当延迟的亮色复合信号中减去已分离的色度信号，即：6.5.2用数字处理方法实现亮色分离cYee2019/10/1220行梳状滤波器实际上是包括水平方向和垂直方向的二维亮色分离滤波器。图6-53（a）是亮色复合信号的频谱E（f），图6-53（b）和（c）分别是6-51（c）所示的行梳状滤波器对色度信号和亮度信号的幅频响应和。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离()CHf()YHf2019/10/1221行梳状滤波器常设计成具有中心抽头的二阶延迟结构，每阶延迟相同的行数。从抽头处取出的亮色复合信号在进入减法器之前要进行时间为τ的延迟，以补偿色度信号带通滤波产生的延时。τ的大小视带通滤波电路而定。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12226.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-53行梳状滤波器的幅频响应(a)亮色复合信号的频谱E(f);(b)行梳状滤波器对色度信号的幅频响应Hc(f);(c)行梳状滤波器对亮度信号的幅频响应HY(f)。2019/10/1223对于图6-51（a）所示的电路，色度信号的延时除上述因梳状滤波器和带通滤波器所产生的延时外，还包括PAL修正器所产生的延时，因此τ还应将这部分延时考虑在内。设置修正器的目的是修正e’c行梳状滤波输出相位，使之与从抽头处引出的信号中的色度信号相位相同。PAL修正器由一个乘法器和一个带通滤波器组成。设输入的色度信号为：将与本地副载波在乘法器中相乘，得sincosicscsceUtVt6.5.2用数字处理方法实现亮色分离ice2sin2sct(sincos)2sin2cossincos3sin3scscscscscscscUtVttUtVtUtVt2019/10/1224用带通滤波器虑除高次谐波后得到行亮色分离梳状滤波器在分离色度信号时对行间的信号进行了平均，对由于微风相位失真、边带不对称等因素引起的串色有所抑制。因此，在数字解码方案中，亮色分离后的色度信号无需再用梳状滤波进行U、V分离，而可以直接送到同步检波器解调出U、V信号。相邻行色度副载波的相位关系的图6-54如下：6.5.2用数字处理方法实现亮色分离cossinsin(90)cos(90)ooocscscscsceUtVtUtVt2019/10/12256.5.2用数字处理方法实现亮色分离第n行第n＋1行第n＋2行第n＋3行第n＋4行(第n＋2行－第n行)/2[(第n＋2行－第n行)/2]+PAL修正VUVUUVUVVUUVVU图6-54相邻行色度副载波的相位关系2019/10/12263.帧梳状滤波器和场梳状滤波器(1)帧梳状滤波器帧和场梳状滤波器实现在副频谱线层次上的亮色分离。亮色副频谱线的交错在形式上与主频谱线的交错是相同的，区别仅在于亮度或色度的副频谱线以帧频为间隔，而主频谱线以行频为间隔。副谱线梳状滤波器是一种时间轴即帧间的信号处理，再考虑到水平方向上的色度带通滤波，帧梳状滤波器也是一种二维的亮色分离滤波器。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1227帧梳状滤波器适应于静止的或慢运动图象的亮色分离。因为此时信号的频谱近似于主、副频谱线位置上的离散谱，通过帧梳状滤波器可以在完全不损失空间分辨率的情况下实现彻底的亮色分离。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/1228(2)场梳状滤波器对于有一定运动的图象，考虑到同一位置上相继帧间图象和相继场间图象的差别大小及反映在频谱上以帧频和场频为间隔的副频谱的能量大小，对于基于副频谱线的梳状滤波器主要考虑以场频为间隔的副频谱线。另一方面，对于运动图象，希望梳齿宽一些以便保持尽可能高的时间清晰度。因此，根据图3-21所示的亮色副频谱线交错关系，梳状滤波器应具有如图6-55所示的频率响应特性，其中fv表示场频。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12296.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-55场梳状滤波特性2019/10/1230PAL制信号的行周期与副载波周期关系为：312行延时与副载波周期的关系为：而2行延时与副载波周期的关系为因此，312行延时与2行延时具有近似相同的副载波相位关系。312834625HscscTTT6.5.2用数字处理方法实现亮色分离312312131288530(88530)6252HHscscscTTTTT262712567(567)12502HHscscscTTTTT2019/10/12314.亮色分离的自适应处理图6-56(a)示出了一维数字带通滤波亮色分离电路。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-56一维带通滤波亮色分离(a)电路框图2019/10/1232一般说来，当水平方向细节较多时，其垂直方向细节相对较少，亮色副载频谱线之间无交错或交错范围很小，此时适应于采用行梳状滤波进行亮色分离。图6-56一维带通滤波亮色分离(b)电路的幅频响应2019/10/1233图6-57示出行梳状滤波亮色分离。从i点到j点的等效幅频响应为而从i点到k点的响应为二者分别示于图5－57(b)和(c)。在j点和k点分别得到色度信号和亮度信号。从i点到l点构成垂直细节检测滤波器，其等效幅频响应为该响应曲线示于图6－57(d)。2()sin(2/)cHHfff6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2()cos(2/)YHHfff()sin4/DHHfff2019/10/12346.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-57行梳状滤波亮色分离(a)电路框图；(b)对色度信号的幅频响应；2019/10/12356.5.2用数字处理方法实现亮色分离图6-57行梳状滤波亮色分离(c)对亮度信号的幅频响应；(d)对垂直细节的幅频响应。2019/10/1236总的来说，色度带通和行梳状滤波亮色分离方法适合于运动图象。电视图象的内容是多样的和随机变化的，单独和固定采用任何一种亮色分离法，都不能达到对所有图象都是最佳的亮色分离效果，要充分发挥每种方法的优点，尽可能实现接近完善的亮色分离。6.5.2用数字处理方法实现亮色分离2019/10/12371.电视机主控系统的功能(1)完成电视频道的选台及预置；(2)