CN1158870C - 信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种信号处理设备，在文本信号处理电路中对采样时钟比为(4∶4∶4)的亮度信号Y和色差信号U和V进行预定信号处理并将产生信号送到混合电路，在视频信号处理电路中对采样时钟比为(4∶1∶1)或(4∶2∶2)的信号Y，U和V进行预定信号处理。信号Y经延时调整电路送到混合电路，并利用带限滤波器从信号U和V去除高频分量，再将产生信号送到混合电路。由混合电路混合的信号经D/A转换器送到LPF(低通滤波器)。在LPF中信号按(4∶4∶4)由带限滤波器解调。

Description

信号处理装置
技术领域
本发明涉及一种适用于电视机中使用的信号处理装置。
背景技术
图1所示为传统信号处理装置的框图。首先在图1中，包括模拟亮度信号Y和色差信号U和V的字符或类似物的文本信号或个人计算机信号(后文中，简单起见称作文本信号)从输入端51Y、51U、51V输入。该输入的亮度信号Y和色差信号U和V施加到A/D转换器52Y、52U、52V。在A/D转换器52Y、52U、52V中，在预定的采样频率上将施加的亮度信号Y和色差信号U和V转换为数字信号，并且数字分量信号的文本信号被施加到文本信号处理电路53。在A/D转换器52Y、52U、52V中的采样频率比设为(Y∶U∶V)＝(4∶4∶4)。
场存储器54与文本信号处理电路53连接。在文本信号处理电路53中，对亮度信号Y和色差信号U和V进行预定信号处理。将经信号处理过的亮度信号Y和色差信号U和V施加到混合电路55。
包括模拟亮度信号Y和色差信号U和V的视频信号从输入端56Y、56U和56V输入。该输入的亮度信号Y和色差信号U和V施加到A/D转换器57Y、57U、57V。在A/D转换器57Y、57U、57V中，在预定的采样频率上将施加的亮度信号Y和色差信号U和V转换为数字信号。数字分量信号的视频信号被施加到视频信号处理电路58。在A/D转换器57Y、57U、57V中的采样频率比设为(4∶1∶1)或(4∶2∶2)。
场存储器59与视频信号处理电路58连接。在视频信号处理电路58中，对亮度信号Y和色差信号U和V进行预定信号处理。将经信号处理过的亮度信号Y和色差信号U和V施加到混合电路55。
在混合电路55中，(4∶4∶4)的文本信号和(4∶1∶1)或(4∶2∶2)的视频信号被，例如转换和混合。混合电路55的输出被施加到D/A转换器60Y、60U和60V。
在D/A转换器60Y、60U和60V中，该亮度信号Y和色差信号U和V转换为模拟信号。该模拟亮度信号Y和色差信号U和V施加到LPF(低通滤波器)61Y、61U和61V。在LPF61Y、61U和61V中，对亮度信号Y和色差信号U和V进行滤波处理以去除不需要的信号。将经滤波处理过的亮度信号Y和色差信号U和V从输出端62Y、62U和62V输出。
为了清楚地显示字符，在文本信号中，假定该色差信号U和V和亮度信号Y具有相似的带宽。因此，采样频率比设为(4∶4∶4)。另一方面，在视频信号中，由于色差信号的带宽比亮度信号Y的带宽窄，所以采样频率比设为(4∶1∶1)或(4∶2∶2)。这样可以节省信号处理所必需的存储器容量。为了共用D/A转换器的目的，(4∶4∶4)的文本信号和(4∶1∶1)或(4∶2∶2)的视频信号的两个信号在D/A转换之前从数字信号混合。在D/A转换器之后的LPF的带宽与和亮度信号Y和色差信号U和V一起的文本信号的带宽匹配。
然而，在传统系统中，由于在D/A转换器的后级的LPF的带宽根据文本信号侧的带宽而设定，所以视频信号侧的色差信号的高频分量(谐波分量)不能充分地衰减。例如，如图2所示，就出现了这样的问题：划出一对角线的斜坡色彩边沿变成了台阶状。
另一方面，如果LPF的带宽与视频信号的色差信号的窄带匹配，由于文本信号的高频分量被消除，所以文本信号的色差信号变钝且存在这样的问题：会出现色彩模糊和难以读出文本。
发明内容
因此，本发明提供一种信号处理装置，该信号处理装置应用了一能充分衰减视频信号的色差信号的高频分量的带限滤波器。
本发明提供了一种信号处理设备，用于将第一数字分量信号和第二数字分量信号混合，其中第二数字分量信号的色彩分量的采样频率低于所述第一数字分量信号的色彩分量，其特征在于，该信号处理装置包括：一数字滤波器，用于对所述第二数字分量信号的色彩分量执行频带限制；混合装置，用于将所述第一数字分量信号和第二数字分量信号混合；D/A转换装置，用于对所述混合装置的输出进行D/A转换；一滤波器，用于对所述D/A转换装置转换过的模拟信号进行频带限制。
按照本发明，利用数字带限滤波器将(4∶2∶2)或(4∶1∶1)采样频率比的视频信号(第二数字分量信号)的色差信号的高频分量去除。然后，混合这些信号并将混合后的信号进行D/A转换。因此，即便在D/A转换器的后级，LPF的带宽按照(4∶4∶4)采样频率比的文本信号或个人计算机信号(第一数字分量信号)的带宽设定为宽带，也能够平滑地显示斜坡色彩信号。
本发明的上述目的、特征和优点通过下文参照附图的详细描述将很容易地看出。
附图说明
图1是传统信号处理装置的框图；
图2是在色差信号的LPF的通带与文本信号的通带匹配的情况下，视频图象的色差信号的显示画面平面；
图3是应用了本发明的信号处理装置的实施例；
图4是本发明的带限滤波器的结构；
图5是本发明的带限滤波器的模拟结果；
图6A、6B和6C是应用了本发明的带限滤波器的频率特征的实例。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明实施例。图3所示为应用了本发明的实施例的整体结构图。包括模拟亮度信号Y和色差信号U和V的字符或类似物的文本信号从输入端11Y、11U、11V输入。该输入的亮度信号Y和色差信号U和V施加到A/D转换器12Y、12U、12V。在A/D转换器12Y、12U、12V中，在预定的采样频率上将施加的亮度信号Y和色差信号U和V转换为数字信号。该数字分量信号的文本信号被施加到文本信号处理电路13。在A/D转换器12Y、12U、12V中的采样频率比设为(Y∶U∶V)＝(4∶4∶4)。
将亮度信号Y和色差信号U和V施加到与文本信号处理电路13连接的场存储器14并存储在该场存储器14中。在文本信号处理电路13中，利用如一滤波器对存储在场存储器14中的亮度信号Y和色差信号U和V执行内插处理、比例变换等这样的预定信号处理以将信号处理到一尺寸。经信号处理过的亮度信号Y和色差信号U和V施加到混合电路15。
模拟亮度信号Y和色差信号U和V从输入端16Y、16U和16V施加。该输入的亮度信号Y和色差信号U和V施加到A/D转换器17Y、17U、17V。在A/D转换器17Y、17U、17V中，在预定的采样频率上将施加的亮度信号Y和色差信号U和V转换为数字信号。数字分量信号的视频信号被施加到视频信号处理电路18。在A/D转换器17Y、17U、17V中的采样频率比设为(4∶1∶1)或(4∶2∶2)。
将亮度信号Y和色差信号U和V施加到与视频信号处理电路18连接的场存储器19并存储在该场存储器19中。在视频信号处理电路18中，利用一滤波器对存储在场存储器19中的亮度信号Y和色差信号U和V执行内插处理、比例变换等这样的预定信号处理以将信号处理到一尺寸。
经信号处理过的亮度信号Y通过延时调整电路20的延时进行时序调整然后施加到混合电路15。经信号处理过的色差信号U和V输入到带限滤波器21U和21V。如后文中会解释的，带限滤波器21U和21V按照(4∶1∶1)或(4∶2∶2)的采样频率比去除色差信号U和V的高频分量。去除了高频分量的色差信号U和V施加到混合电路15。
在混合电路15中，来自文本信号处理电路13的亮度信号Y和来自延时调整电路20的亮度信号Y通过例如高速转换器或类似部件转换和混合。类似地，在混合电路15中，来自文本信号处理电路13的色差信号U和V与来自带限滤波器21U和21V的色差信号U和V被转换与混合。来自混合电路15的亮度信号Y和色差信号U和V施加到D/A转换器22Y、22U和22V。
在D/A转换器22Y、22U和22V中，该施加的亮度信号Y和色差信号U和V转换为模拟信号。该模拟亮度信号Y和色差信号U和V施加到LPF23Y、23U和23V。在LPF 23Y、23U和23V中，对施加的亮度信号Y和色差信号U和V进行滤波处理。然后，将产生的信号从输出端24Y、24U和24V输出。
LPF 23Y、23U和23V的通带按照(4∶4∶4)设定。
如图4所示的数字视频信号的色差信号U和V的带限滤波器21U和21V的例子。图3中的色差信号U和V的带限滤波器具有相同的结构。一个样本包括8个比特的色差信号从输入端31施加。该施加的色差信号传送到D触发器32、加法器39和选择器43。图4中使用的D触发器可以进行8个比特的并行处理。施加到D触发器32的色差信号经过D触发器33和34发送到选择器41。来自D触发器32的色差信号经过D触发器33施加到加法器39。
在加法器39中，来自输入端31的色差信号与来自D触发器33的色差信号相加。加法器39是8位加法器。在对相加结果进行关于增益调整的1-比特位移之后，即在将相加结果设定到1/2之后，输出产生的信号。一具有传递函数为(1+z-2)的数字滤波器由D触发器32、33和加法器39构成。该加法器39的输出(色差信号)经过D触发器35施加到选择器41。
在从D触发器34和35施加色差信号到其上的选择器41中，选择并输出两个信号中的一个信号。选择器41是一个具有两个输入和一个8比特输出的开关。选择器41选择的色差信号输送到D触发器36和加法器40。
输送到D触发器36的色差信号经过D触发器37输送到选择器42。输送到D触发器36的色差信号发送到加法器40。
在加法器40中，来自选择器41的色差信号和来自D触发器36的色差信号相加。以与前述加法器39类似的方式，该加法器40是一个8比特的加法器。在对相加结果进行关于增益调整的1-比特位移之后，输出产生的信号。一具有传递函数为(1+z-1)的数字滤波器由D触发器36和加法器40构成。该加法器40的输出(色差信号)经过D触发器38输送到选择器42。
在从D触发器37和38输送色差信号到其上的选择器42中，选择并输出两个信号中的一个信号。选择器42是一个类似于前述选择器41的具有两个输入和一个8比特输出的开关。选择器42选择的色差信号输送到选择器43。在从输入端31和选择器42输送色差信号到其上的选择器43中，选择两个信号中的一个信号并通过输出端44输出。
带限滤波器按照YUV信号的采样频率比等于(4∶4∶4)、(4∶2∶2)和(4∶1∶1)的各种情况切换选择器41、42、43。如下所示，当输入的采样频率比为(4∶4∶4)时，该滤波器被定为通过；在采样频率比为(4∶2∶2)时，滤波器转换到传递函数为(1+z-1)的滤波器；在采样频率比为(4∶1∶1)时，滤波器转换到传递函数为(1+z-1)(1+z-2)的滤波器。在这些情况下的频率特性如下所示。
Y∶U∶V     U/V选择器      传递函数         频率特性
4∶4∶4     100
4∶2∶2     110            (1+z-1)          cos(wT/2)
4∶1∶1     111            (1+z-1)(1+z-2)   cos(wT/2)cos(wT)
这里，U/V选择器顺序地显示出选择器43、42和41的选择状态。
例如，当采样频率比等于(4∶4∶4)时，选择器41和42选择图表中0所示的输入的色差信号，选择器43选择图表中1所示的输入的色差信号。当采样频率比等于(4∶2∶2)时，选择器41选择图表中0所示的输入的色差信号，选择器42和43选择图表中1所示的输入的色差信号。当采样频率比等于(4∶1∶1)时，选择器41、42和43都选择图表中1所示的输入的色差信号。
图5示出利用了图4所示的带限滤波器的(4∶1∶1)的采样频率比的数字数据链的带限滤波器的模拟结果。图5中的{7∶0}表示8比特的数据，其中第7位是最高有效位，第0为是最低有效位。响应于时钟信号clk输入亮度信号Yin{7∶0}和色差信号Uin{7∶0}与Vin{7∶0}。如图5所示，色差信号Uout{7∶0}和Vout{7∶0}之间的不足的值通过带限滤波器21U和21V插入，并输出产生的信号。
图6A、6B和6C示出应用了本发明的带限滤波器的频率特性。图6A、6B和6C中的fsc表示在(4∶1∶1)的采样频率比的情况下色差信号U或V的采样频率。图6A所示的带限滤波器的频率特性相应于传递函数为(1+z-1)的情况，并应用到施加的数字分量信号的采样频率比等于(4∶2∶2)的情况。图6A示出允许带宽达到采样频率fsc的色差信号U或V通过的带限滤波器的频率特性。
通过将图6A的传递函数(1+z-1)的特性曲线和图6B的传递函数(1+z-2)的特性曲线相乘，得出图6C所示的传递函数(1+z-1)(1+z-2)。图6C的带限频率特性应用于采样频率比等于(4∶1∶1)的情况。也就是说，当采样频率比等于(4∶1∶1)时，允许具有图6A和6B所示的频率特性的信号通过带限滤波器。图6C示出允许带宽达到采样频率fsc/2的色差信号U或V通过的带限滤波器的频率特性。该色差信号的高频分量通过这里所示的带限滤波器的频率特性衰减。
在前述的实施例中，利用高速开关的结构是以一个混合(4∶4∶4)的采样频率比的信号和(4∶2∶2)或(4∶1∶1)的采样频率比的信号的例子给出的。然而，本发明不限于这种例子，也可以加上其它信号。
参照附图描述了本发明的优选实施例，可以理解本发明不限于该具体实施例，对于本领域技术人员而言，在不脱离由附属权利要求所定义的本发明的范围或实质的情况下，可以对本发明作出各种变化和改进。

Claims (6)

1、一种信号处理设备，用于将第一数字分量信号和第二数字分量信号混合，其中第二数字分量信号的色彩分量的采样频率低于所述第一数字分量信号的色彩分量，其特征在于，该信号处理装置包括：
一数字滤波器，用于对所述第二数字分量信号的色彩分量进行带宽限制；
混合装置，用于将所述第一数字分量信号和第二数字分量信号混合；
D/A转换装置，用于对所述混合装置的输出进行D/A转换；
一滤波器，用于对所述D/A转换装置转换过的模拟信号进行频带限制。
2、按照权利要求1所述的设备，还包括延时调整装置，用于对所述第二数字分量信号的亮度分量进行时序调整。
3、按照权利要求1所述的设备，其中所述第一数字分量信号是文本信号或个人计算机信号，和所述第二数字分量信号是视频信号。
4、按照权利要求1所述的设备，其中所述数字滤波器按照所述第二数字分量信号的色度信号的采样频率转换滤波器特性。
5、按照权利要求2所述的设备，其中所述混合装置高速切换所述第一数字分量信号的亮度信号和来自所述延时调整装置的所述第二数字分量信号的亮度信号并混合。
6、按照权利要求2所述的设备，其中所述混合装置将所述第一数字分量信号的亮度信号和来自所述延时调整装置的所述第二数字分量信号的亮度信号进行相加并混合。
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