电视信号数字化处理讲座.ppt

电视信号数字化处理讲座 主讲人 张敬东CRT电视所2007 11 30 内容 扫描格式变化技术画质增强技术 康佳逐行电视发展 厂家 飞利蒲 泰鼎TRIDENT Pixelworks GENISIS MSTAR等产品 T MV FM FG TM TG AS 扫描 电子束按水平方向运动 从左到右 从上到下 电子束共扫525或625行 有正程和逆程 当电子束到达最后一行 它将以极快的速度返回到起点 在此期间 图象是黑的 隔行扫描和逐行扫描 图象首先扫描奇数行 1 3 625 扫描 然后是扫描偶数行 2 4 624 每次扫描只产生一半的图象 在50Hz的电视中 每秒产生50次场扫描 只生成25幅完整图象 帧 这就是隔行扫描 为什么是隔行扫描 为了压缩视频信号带宽 在有限的频率资源下传输更多的电视节目 采用隔行扫描 把25帧图像分为50场传送 是根据人眼的临界闪烁频率和电源频率确定的 隔行扫描的有关概念 奇数场或前场 TopField 偶数场或后场 BottomField 场频 帧频NTSC 525行 60Hz隔行扫描有效行数480行 分两场传送PAL 625行 50Hz隔行扫描有效行数576行 分两场传送 行频 场频 帧频的关系 fH L fVfV为帧频L为行数隔行扫描和逐行扫描公式一样 PAL 625 25Hz 15625HzNTSC 525 29 97Hz 15734 25Hz对隔行扫描 场频为帧频的两倍 视觉特性 视觉惰性 图像在人眼中的形成和消失需要时间 两幅画面时间小于0 1S时 人眼开始感觉到画面是连续的 闪烁感觉 人眼的临界闪烁频率约为46Hz 并随着屏幕亮度的上升而上升 电视系统采用了隔行扫描的方式 将一幅画面分成两场 在不改变换帧频率的情况下 屏幕上画面的呈现频率提高了一倍 变为50Hz 传统模拟彩电的缺陷 大面积闪烁行间闪烁垂直边缘锯齿化并行现象爬行行结构粗糙现象明显 传统模拟彩电的缺陷 NTSC525行 60HZ场频需要解决的问题 行间闪烁 水平扫描线粗糙 大面积闪烁问题不明显 采用逐行扫描方式 PAL625行 50HZ场频需要解决的问题 行间闪烁 大面积闪烁 采用隔行倍场扫描方式 扫描格式变换技术 场内行插入法包括简单重复法和垂直过滤法利用三个行存储器 使一行图像信号重复使用两次 低速15625Hz 50Hz写入 高速31250Hz 50Hz读出 输入为隔行信号 显示为逐行扫描信号 场频不变 行频提高一倍 扫描格式变换技术 两场的合并用两个场存储器存入一帧图像读出时依次从两个存储器逐行读出 帧频由25HZ提高到50HZ 重复两次 行间闪烁得到改善 仍存在大面积图像闪烁 比较适合NTSC制 60P 扫描格式变换技术 场上变换 100HZ隔行倍场扫描 使用三个场存储器 一个用来存奇数场 一个用来存偶数场 312 5行 50Hz低速写入 通过高速电子开关 以312 5行 100Hz两倍场频高速读出 场重复 AA B B帧重复 ABAB A 前场B 后场 扫描格式变换技术 具有运动补偿的自适应行内插方法对画面中的运动区域和静止区域采取不同的处理方法对静止图像 两场合并法对运动图像 场内行插入法提高静止图像的清晰度 运动图像可以减少梳齿现象 电影和电视节目源 电影胶片的放映速度是24帧 秒 而隔行扫描电视所要求的扫描频率是60场 秒 NTSC 和50场 秒 PAL 由电影画面形成的视频前场和后场来自同一个电影胶片 电视画面是由隔行扫描的摄像机拍摄的 两场有时间差 从胶片到视频的转换 3 2下拉 3 2pulldown 变换 根据电影节目以视频节目源传输的特点区分电影节目和视频节目 电影节目源转逐行输出 第1场和第2场将被编织在一起 变成一个完整的逐行帧并重复输出三次 然后丢弃第3场 把第4场和第5场编织成一个逐行帧并重复输出两次 然后再对以下5场信号重复同样的过程 这样就可以在每秒内输出60个完整的逐行帧 扫描格式变换总结 倍场扫描 PAL 视频节目源 AA B B电影节目源 ABAB逐行扫描 NTSC 视频节目源 动态自适应行内插和场合并电影节目源 两场合并3 2节奏播放 画质增强技术 视频解码VIDEODECODER2D 3D梳状滤波器数字信号后处理峰化 PEAKING 核化降噪 亮度信号瞬态校正LTI 色度信号瞬态校正CTI等 亮度信号Y和色度信号C 亮色串扰 在亮度通道中 色度陷波器在吸收色度信号的同时也将该频率范围内亮度信号的部分频率分量抑制掉了 影响了图像的清晰度 在色度通道中也会混入亮度信号 在图像上引起彩色干扰条纹 频谱交错 亮度信号频谱 谱线具有梳齿状结构 以行频为间隔的谱线群 色度信号频谱与亮度信号相似 被调制到一个载频上 最终形成频谱间置的谱线结构 NTSC制信号频谱特点 半行频率间置结构 FSC 227 5 fH 3 57954506MHz PAL制信号频谱特点 1 4行频率间置结构 FSC 283 75 fH 4 43361875MHz NTSC梳状滤波器基本原理 经过一行延迟 输出的色度信号反相180度 Th Tsc 228 1 2 360度 228 360 180度 PAL梳状滤波器基本原理 经过两行延迟 输出的色度信号反相180度 2Th Tsc 283 75 2 360度 567 360 180度 PAL梳状滤波器的频率特性 K 2 COS2 fTH TH为行周期 K 2 SIN2 fTH 当f n 2 fH时 K 2 K 0当f n 2 fH 1 4 fH时 K 0 K 2 动态自适应梳状滤波器 好的2D梳状滤波器一般需要进行行相关性检测 通过电子开关动态自适应图像的变化 所以梳状滤波器有2H 2D 3H 2D等多种 3D梳状滤波器 3D梳状滤波器是在空间上 时间上进行滤波 提高画面清晰度 对于静止图像 梳状滤波在帧间进行 即三维梳状滤波 此时需要帧存储器 只有数字电路才比较容易实现 对活动图像 梳状滤波在帧内进行 画质增强技术 峰化 PEAKING 从水平和垂直两个方向提升图像亮度信号的高频部分 使图像细节更清楚 核化降噪 CORING 抑制图像中小幅度的高频信号的放大 一般都是噪声 使画面更干净 画质增强技术 亮度信号瞬态改善 LUMINANCETRANSIENTIMPROVEMENT 使画面黑白过渡鲜明 色度信号瞬态校正 CHROMINANCETRANSIENTIMPROVEMENT 使画面彩色过渡鲜明 画质增强技术 3D数字降噪通过对几帧图像噪声电平的评估 在时间和空间上将噪波滤出 动态景深扩展根据检测画面的平均亮度 动态调整亮暗场信号电平 使画面更清楚 层次分明 包括黑伸长 白伸长 灰伸长 黑白压缩等技术 逐行电视的特点 数字化处理方式 大容量数字存储器 行 场扫描频率增加 功耗增加 开关电源电路负担加重 对行 场扫描电路 开关电源电路的关键