為了消除由傳統模擬彩電隔行掃描帶來的圖像缺陷,人們曾經進行了許多探索。隨著數字技術、大規模集成電路技術和視頻數字存儲技術的發展,有可能利用數字技術改進傳統模擬電視的缺陷,提高圖像質量。通常采用場內行插入法或幀內場插入法。
1.場內行插入法
場內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存儲器信號數據,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存儲器數據信號,第二行讀出A、B存儲器數據信號之和的一半,其余行依此類推。這樣輸入信號是常規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據,而且插入信號是相鄰兩行信號的數學平均值。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。
場內行插入法的優點是只需使用三個行存儲器,成本低,電路簡單,行蠕動(爬行)、行間閃爍現象有所改善,行掃描線結構粗糙現象也有所改善。由于插入行是隔行掃描的相鄰兩行 圖像數據信號的數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 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.幀內場插入法
為了改進場內行插人法的不足,提出了使用兩個或三個場存儲器的幀內場插入處理方 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場和偶數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,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為幀頻為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的隔行掃描信號變為l00Hz/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、輸出轉換開關受時鐘信號控制,奇數場與偶數場的隔行圖像信號,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生了變化。 表2示出了幾種幀內場插入法的優缺點,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插的方 法。方式(d)有25Hz的行間閃爍現象,可以采用垂直數字濾波器來補救。
表2
采用運動檢測控制場內插的算法,各國都在進行研究,并研制、生產不同的硬件和軟件,深圳創維電子有限公司提出的、具有自主知識產權的全幀動態數值算法模式,已經成功地使用在該公司生產的倍頻掃描彩電電視機中,并已申請了專利。
幀內場插入法是目前消除傳統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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