CN1115866C

CN1115866C - 复合视频波段信号的存储器优化处理的方法和电路装置

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Publication number: CN1115866C
Application number: CN97110774A
Authority: CN
Inventors: 甘戈尔夫·赫兹; 托马斯·霍尔曼; 迈克尔·梅尔
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: DE19618351A1; JPH1051810A; US6118487A; EP0806877A2; DE59702837D1; CN1175157A; JP3992323B2; EP0806877B1; EP0806877A3

Abstract

为兼容地发送电视图像，按PAL增强型系统规范实现信箱格式发送。为改进图像质量，以100Hz帧频显示图像。为此隔行扫描的50Hz图像必须转换成100Hz帧频。已知PAL增强型解码和100Hz转换是分别执行的，故要求大量存储器空间。借助于本发明的存储器控制，一个场被存储在不同存储器区域(M1，M2)中，一场的连续行不存储在或只是部分存储在连续地址区域中，可用两个存储器组件同时执行PAL增强型解码和100Hz转换。结果能以低造价实现以100Hz进行再生的解码器。

Description

复合视频波段信号的存储器优化处理的方法和电路装置

本发明涉及用于对兼容于普通彩色电视发射系统的CVBS信号、尤其是增强型的PAL电视信号进行存储器优化处理的方法和电路装置。

为了在4∶3的系统中兼容地发送宽高比是16∶9的电视图像，根据PAL增强型系统的技术规范实现信箱格式的发送。为了此目的，对576行的输入图像作处理，使得垂直低频信号成分在图像中心的432行中发送。垂直的高频信号成分在图像的剩余的144行中发送。这些形成图像的清晰度信息的附加信息项也被称作辅助信号。在此情况中的辅助信号具有小的幅值并被结合在图像信息的消隐期中。

对于一个兼容的4∶3接收机来说，该辅助信号是不可见的，只有图像的中心主图像区被显示。在上部的72行和在底部的72行被因此消隐掉(即所谓的信箱图像)。另一方面，PAL增强型电视接收机能够根据主图像区域和辅助信号重建出具有576行原始完整清晰度图像的画面。为了此目的，借助于垂直滤波器加入主图像的高频辅助信息和低频信息。而且，利用在发送端的适当的对于这些信号的预处理，PAL增强型电视接收机就能够抑制亮度信号对于色度信号的交扰(串色)和色度信号对于亮度信号的交扰(串亮)。

对于图像进行重建的方法取决于提供图像的信号源，如果是电影胶片，则该电影每秒钟将只有25帧，结果是隔行扫描的帧的两场都是出自相同的运动场景。这种情况被采用在所谓的电影胶片模式中。两场被再次组合，以便构成一帧画面，并结合该帧的144个辅助行实现在该帧中的信号处理。对于已经利用电子摄像机记录的图像内容来说，两场都不是起源于同一个运动场景。在这种情况下，图像被分解并根据包括该场的72行的辅助信号的图像场进行图像的重建。

能够按照PAL增强型系统的规范而被采用来对于交扰进行抑制的方法取决于图像中所出现的运动。对于电影胶片的内容来说，总是采用彩色增强的方法，这种方法是以在接收机端的色度和两场的高频亮度的添加为基础的。这种“运动自适应色彩增强”的方法可被用于源于电子摄像机的节目源。在一个稳定区，即很少运动的图像区中，采用的是与电影胶片情况中所用的相同的方法。如果存在有大量的图像运动的话，这种对于彩色增强而言是必须的减低到只有25个运动状态的方法将会导致在图像中的干扰闪烁。因此在发射端对于这些图像区域已经采用亮度和色度信号的水平频分多路复用。在接收端处理过程中必须考虑到这一情况。这就需要在两种模式之间切换的一个运动检测器。

为了实现图像再生的无闪烁的目的，利用隔行扫描以100Hz的帧频显示图像。为了此目的必须把利用隔行扫描以50Hz频率提供的图像转换成100Hz帧频的图像。

为了避免运动的人为干扰，在摄像机模式中利用重复的场计算已经进行了这样的转换。如果A和B是由一个发射机提供的图像，则利用AABB的顺序执行100Hz的显示。这将能够抑制50Hz大面积的闪烁，但在此方式中不能避免在周边的25Hz的闪烁。在电影胶片的模式中，每两场是在同一个时刻记录的。在此模式中，100Hz的显示是以ABAB的顺序执行的，不会出现运动的人为干扰。在此方式中把大面积的闪烁和边缘的闪烁都抑制掉。对于ABAB的显示顺序而言，在每种情况中所需的主图像信号是从存储器中读出的，并且执行垂直帧转换。

本发明的目的在于一种对于与普通的彩色电视信号发送系统兼容的CVBS信号进行存储器优化处理的方法。该方法的要点所在是：一个信号场被存储在不同的存储区域中，一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是被部分地存储在连续的地址区域中。

本发明还基于另一个目的，即提供采用本发明的方法的电路装置，实现本发明这一目的的电路包括：其中存储有一个信号场的多个存储器，一个存储器控制器保证一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是部分地存储在连续的地址区域中。

对于完整的垂直分辨率的重建和为了交扰抑制而进行的运动相关的转换而言，都需要帧存储器。由于所说的存储器属于PAL增强型解码器的高造价的部件，因而对于其作优化的使用。

对于PAL增强型信号进行解码并执行100Hz的转换在已知的概念中是分别进行的，这种概念的实践要求大量的存储空间。因此不仅用于存储器的造价较高，而且使得对于PCB的设计量和模块的测试量增加。

因此，在原理上，本发明用于对兼容于普通彩色电视信号传输系统的、包括主图像区域和附加信息项并以信号场发送的CVBS信号进行存储器优化处理的方法，该信号场被缓存并以发送频率的倍数再生，其特征在于，一个信号场被存储在不同的存储区域中，一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是被部分地存储在连续的地址区域中。

尤其是在电影胶片模式处理的情况下，其优点在于把一个场的主图像区域的行的第一组存储在第一存储区域中，把一个场的主图像区域的行的第二组存储在第二存储区域中。

在此情况中，存储的两个连续场的主图像区域的行被连续重复地同时读出，在这些场被读出的过程中，后到达的一个第一场已经被存储在第一和第二存储区域的两个空闲的地址区中，而更为后到达的场被存储在已经由第一场之一所用的两个地址存储区中。

在些情况中，最好是主图像区域的连续行被交替地写入到第一和第二存储区中。但是，也可以是主图像区域的一个半图像被写入到第一存储区中，而另一个半图像被写入到第二存储区中。

为了降低色度交扰和亮度交扰的目的，最好是将主图像区域的行组合，并为了升频转换的目的馈送到一个垂直滤波装置，且按照ABAB的模式以100Hz的重复速率再生信号场。

在摄像机模式的信号处理的情况下，尤为有益的是将连续场的主图像区域的行存储在第一存储区中，而将连续场的附加信息项存储在第二存储区的单独的部分中。

最好是，首先把一个场的附加信息项的第一组、随后是主图像区域的行、再随后是该附加信息项的第二组读入到存储器中。

在此情况中，附加的信息项能够以每一个取样6比特存储，并以因数2进行水平亚取样。

而且最好是，为了升频转换的目的，主图像区域的行和附加信息项的行被馈送到垂直滤波装置，且按照AABB的模式以100Hz的重复速率再生信号场。

在原理上，本发明提供了用于对兼容于普通彩色电视信号传输系统的CVBS信号、尤其是包括主图像区域和附加信息项并以信号场发送的PAL增强型信号进行存储器优化处理的电路装置，该信号场被缓存并以多个发送频率再生，其特征在于，提供其中存储有一个信号场的多个存储器，一个存储控制器保证一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是部分地存储在连续的地址区域中。

现参考附图对于本发明的实施例作说明。

图1示出根据彩色增强方法的在接收机端的信号处理；

图2示出根据本发明的实现存储器控制的PAL增强型解码器的发明的结构；

图3示出根据本发明的用于电影胶片模式的存储器控制，图3a所示输入的图像而图3b表示数据的存储；

图4示出根据本发明的用于摄像机模式的存储器控制，图4a示出输入的图像而图4b表示出数据的存储。

图1中示出了在电影胶片模式中的接收端的处理。当出现的节目的内容已经被由一个摄影机所记录时，采用这一模式，因此，每一秒只有25个运动场景。在发射机端，为了抑制交扰，在以隔行方式进行了50Hz的影片扫描之后，在色度信号和在高频亮度信号中省略掉每一个第二场，并将在每一情况中的剩余场重复一次。通常被随后进行的PAL调制和解调会导致交扰(串色和串亮)，在接收机端必须将这种交扰去除。

在图1a示出的输入信号的顺序中，第一场A和第二场B被延迟了一个场的持续期(图1b)。以输入顺序和延迟顺序为基础，与一个帧相关的场被平均(图1c)。这样进行的平均是对于色度信号和对于水平高频亮度信号进行的。按照彩色副载波的性质，这将使之消除分别的交扰。随后的场重复得出具有50Hz的帧频率的无交扰的序列。这一处理(彩色增强)将导致只有用于色度和高频亮度信号的25个运动状态被发送，这将不构成在电影胶片节目情况中的限制。

在发射机端以帧为基础进行信箱图像的计算。为了此目的，将两个场再度组合以形成一个帧。随后的垂直滤波将信号分解成低频成分(16∶9主图像)和高频成分(辅助信号)。辅助行再被存储在顶部和底部的信箱带中。用于主图像的顶半部分的辅助行被放置在两个场的顶部信箱带中(辅助信号顶部)，而用于底部的半图像的辅助信号行能够在两场的底部边缘行(辅助信号底部)中找到。

在接收机中，为了重建576行的目的，必须将每两个相关场再次组合，以便形成一帧。借助于垂直滤波器和两个相关场的主图像的行信号，能够计算一个576行的16∶9的图像。在电影胶片模式中，发射机提供的辅助信号行的能量是一个低值。利用这些辅助信号的行进行帧的转换，在多数的图像中将不会导致明显的质量的改进。

对于采用电子摄像机(50Hz，2∶1)产生的信号的序列，这种彩色增强的方法只能应用到有限的程度。在色度和在水平高频亮度中的上述的减低到每秒25个运动图像的方法，将会导致在运动图像的画面内容中的闪烁干扰。因此，在PAL增强型系统规范中，在这种所谓的摄像机模中提供彩色增强方法的运动相关的变量。但是，为此必须提供可用的附加存储器空间。

在此模式中，进行主图像区和辅助图像区的分解是以场为基础实现的。用于第一场的主图像的顶部区域的辅助行被放置在第一场的顶部消隐带中；用于底部半图像的辅助行放置在底部消隐带中。因此，在第二场的辅助图像区中能够找到用于第二场的辅助行。

对于兼容的接收机来说，发送垂直高度信息顶的辅助信号必须是不可见的，并且尽管如此必须不受噪声的影响。因此该信号必须经过多个步骤的处理。在发射机端把辅助信号已经从视频信号分离出之后，该信号将经过压扩操作，一方面限制辅助信号的幅度，另一方面将小幅度的辅助信号放大成大的幅度，这将导致该信号对于噪声的不敏感。随后的水平滤波对于高频辅助信号值稍加降低并且施行达大约2.5MHz/-6dB的带宽限制。在接收端，这些步骤必须是反向再次进行。水平滤波器增加高频辅助信号的值(反向频谱成形)，并且其解压扩特征对于辅助信号的发送端的压扩进行均衡。

在电影胶片模式中，由于辅助信号对于图像质量的改进的贡献微小，但是要占据存储器空间，所以它在PAL增强型解码器中的使用可被省去。相反，在摄像机模式中应总是采用辅助信号。由于存储器空间的原因，可以将彩色增强型处理限制到电影胶片模式，从而在摄像机模式中不采用自适应运动变量。在摄像机模式中可以采用一个梳状滤波器或一个水平滤波器，以便将亮度和色度信号分离。

图2示出了根据本发明的用于PAL增强型解码的一个完整的系统，其中假设输入的图像I已经被数字化。亮度和辅助信号已经以13.5MHz的频率取样。色度信号已经被解调并按照3.75MHz的频率取样(4∶1∶1系统)。辅助信号H经过水平滤波实现频谱成型SPEC，随后送到查询表LUT，实现解压扩并作存储。主图像信号M择路经过这些操作，同样被存储。随后进行的PAL增强型处理PPP的操作如下：在电影胶片的模式中：为了减低交扰目的的彩色增强：在帧中作垂直格式转换而不使用辅助信号；在摄像机模式中：利用辅助信号在场中进行垂直格式转换。

使用两个存储器FM1和FM2，在将场信号馈送到PAL增强处理前将它们分别存储在其中。在此情况中的存储器控制器MC保证了一个场的连续的行不被存储在连续地址区中，或只是部分地存储在连续的地址区中。

下面通过具有由6144数据块^*40码字^*12比特组成的存储器模块的实例描述存储器控制器MC，每一个数据块可以按照具有一个写入端口和一个读出端口(双端口存储器)的存储器单独地编址。

将采用下面的缩写：

A：第一场

B：第二场

HT：顶部辅助信号(辅助信号顶部)

HB：底部辅助信号(辅助信号底部)

M：中心图像区(主图像区)

A′(A″) 第一场的第一(第二)部分

- 存储器写入

…… 存储器读出

图3示出了用于电影胶片模式的存储器控制。图3a)示出了输入图像。据此，场A1包括顶部辅助信号HTA1的36行，具有216行的主图像区域MA1以及底部辅助信号HBA1的36行。图3b示出了这些数据的存储。只有主图像区域的行被存储，因为在胶片模式中的辅助信号不被采用。主图像区域的行被交替地写入到存储器M1和M2中。作为另一种方案，可以将一个半图像写入到一个存储器中，将另一个半图像写入到另一个存储器中。

在时刻t1开始对于存储值顺序读出。对于胶片模式的处理，两个连续场的主图像的行(例如A1和B1)必须被同时地读出。由于两个相关的行绝不会存储在同一个存储器模块中，所以它们可以并行地以27MHz的频率读出。对于主图像的行，可随后进行彩色增强处理，并将产生的结果送到垂直滤波器，以便实现升频转换的目的。由于延迟开始进行的读出，两个场所需要的行可提供用于10ms的场持续期的处理。

由于在电影胶片模式中的帧处理，为了第二输出场(B1/16∶9)的计算，也需要两场(A1和B1)，且为了此目的必须再次读出这些场。但是，在对于这些场进行读出的过程中，就已经需要在场A2的到来之时存储该场。为了使得仍然需要的场A1和B2不被重写，必须使用仍然空闲的存储器区域。然后将场A2的行交替地写入到存储器M1和M2中。由于其中没有冲突出现，所以，场B2可以被总是写入到同一个存储器区域中。为了计算A2/16∶9，现可以将A2和B2读出并转换。像将要示出的那样，A1使用的同一个存储区将被用于存储A3。

如此的操作结果产生的是4个(输入)场的循环的写/读控制。借助此种优化的存储和存储器的控制，使得两个存储器模块就能满足这一个模式。

图4示出了摄像机模式的存储器控制。主图像区域A和主图像区域B的存储区是完全一样的。单独的区域被用于A和B的辅助信号。在时刻t1再次开始读出。由于只是在A1/16∶9场中执行分解，所以，只要求这一场的辅助信号。为了进行100Hz的显示，将A1计算两次。在此也不需要B1的行，因为不执行彩色增强处理。B1可被写入到与A1相同的区域中。为了此目的，把不再需要的A1的行重写。B1的辅助信号被写入它的单独的区域。在已经将A1计算两次之后，B1可被计算两次。B1的主图像和辅助图像的行能够及时地获得。随着A2的存储开始一个新的周期。如果只用每一个取样6比特存储辅助信号而且以因数2进行水平亚取样的话，则有可能只在一个存储器模块中存储辅助信号和主图像信号，并同时地利用辅助信号和100Hz的重放频率执行垂直格式的转换。

本发明可被用于例如PAL增强型电视机，但根据其它的电视系统，例如NTSC或SECAM的进一步的发展，也可被用于接收彩色电视信号的装置。

Claims

1.用于对兼容于普通彩色电视信号发射系统的、包括主图像区域(MA1)和附加信息项(HTA1，HBA1，HTB1，HBB1)并以信号场(A1，B1)发送的CVBS信号进行存储器优化处理的方法，该信号场被缓存并以发送频率的倍数再生，其特征在于，一个信号场被存储在不同的存储器区域(M1，M2)中，一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是被部分地存储在连续的地址区域中。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，信号场主图像区域的行的第一组(A1′)被存储在第一存储器区域(M1)中，而信号场主图像区域的行的第二组(A1″)被存储在第二存储器区域(M2)中。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，存储的一帧的两个连续场(A1，B1)的主图像区域(A1′，A1″，B1′，B1″)的行被连续重复地同时读出，在这些场被读出的过程中，后到达的下一帧的一个第一场(A2)已经被存储在第一和第二存储器区域的两个空闲的地址区中，而更为后到达的下一帧的又一场(B2)被存储在已经由所述帧及所述下一帧的第一场之一所用的两个地址存储区中。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于，主图像区域的连续行被交替地写入到第一(M1)和第二(M2)存储区中。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于，主图像区域的连续行被交替地写入到第一(M1)和第二(M2)存储区中。

6.根据权利要求2的方法，其特征在于，主图像区域的一个半图像被写入到第一存储区(M1)中，而另一个半图像被写入到第二存储区(M2)中。

7.根据权利要求3的方法，其特征在于，主图像区域的一个半图像被写入到第一存储区(M1)中，而另一个半图像被写入到第二存储区(M2)中。

8.根据前面权利要求之一的方法，其特征在于，为了降低色度交扰和亮度交扰的目的而将主图像区域的行组合，并为了升频转换的目的馈送到一个垂直滤波装置，且按照ABAB的模式以100Hz的重复速率再生。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，连续场(A1，B1)的主图像区域的行被存储在第一存储区(M1)中，而连续场(A1，B1)的附加信息项被存储在该第二存储区(M2)的单独的部分中。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，首先是把一个场的附加信息项的第一组(HTA1)、随后是主图像区域的行、再随后是该附加信息项的第二组(HBA1)读入到存储器中。

11.根据权利要求9-10之一的方法，其特征在于，为了升频转换的目的，主图像区域的行和附加信息项的行被馈送到垂直滤波装置，且按照AABB的模式以100Hz的重复速率再生。

12.用于对兼容于普通彩色电视信号发射系统的、包括主图像区域(MA1)和附加信息项(HTA1，HBA1，HTB1，HBB1)并以信号场(A1，B1)发送的CVBS信号进行存储器优化处理的电路装置，该信号场被缓存并以发送频率的倍数再生，其特征在于，提供其中存储有一个信号场的多个存储器(FM1，FM2)，一个存储器控制器(MC)保证一个信号场的连续行不被存储在连续的地址区域中或只是部分地存储在连续的地址区域中。