CN1288329A - 一种图像信号变换模式及装置 - Google Patents

Abstract

一种图像信号变换模式及装置,采用数字视频处理模块,将PAL制的50Hz场频,15625Hz行频,隔行扫描方式,显示精度为720×576的模拟电视信号,以及NTSC制的60Hz场频,15750Hz行频,隔行扫描方式,精度为720×480的模拟电视信号,变换为60Hz场频,18750Hz行频,隔行扫描方式,显示精度为720×576的电视画面显示信号,送入普通电视显像管,最大限度地保留传统电视成熟行、场输出电路,使电视图像的重现,比传统电视有明显的品质提升。

Description

一种图像信号变换模式及装置

本发明涉及的是电视图像信号处理，具体地说，是将输入的模拟电视图像信号进行变换的一种装置及变换模式，可实现更高质量的图像重现。

目前广泛应用于家庭收看电视广播节目的传统模拟电视信号，主要有NTSC、PAL、SECEAM等三种制式。这三种制式从扫描格式来分，还可分为525行60场隔行扫描以及625行50场隔行扫描两种方式，国内电视制式采用的PAL制式，就是625行50场隔行扫描方式。

PAL制式50场隔行扫描的模拟电视机，每秒屏幕显示25帧画面，接近人体视觉低限，这样屏幕显示存在着严重的画面闪烁。观看电视节目，会造成眼睛的疲劳，尤其在图像画面出现大画面和高亮度时，其闪烁更为明显，对眼睛有一定的伤害；NTSC制式60场的模拟电视，其场频率有所提高，改善了50场模拟电视机的大面积画面闪烁情况，但因其行扫描线仅525行，使画面垂直清晰度较差。

市场上推出的100Hz彩电，即将50场隔行扫描的电视图像信号变换为100场隔行扫描的电视显示信号，使每秒屏幕显示50帧画面，消除了大面积的画面闪烁。由于场数的提高，其行扫描频率(行频=行数×1/2场数)提高到31.25kHz，对显像管的编转线圈、行及场扫描电路、电源电路、小信号处理电路等都提出了更高的要求，使成本明显提高，因此，100Hz彩电未能在短期内迅速得到普及。

近来，彩电技术提出的一种技术解决方案，采用数字视频处理模块，使电视机在接收普通模拟电视信号时，能较好地还原电视信号的图像质量，使模拟电视信号得到了更完美的图像重现。

基于数字视频模块的数字处理电视(DPTV)对模拟电视信号应用的方框图见附图1所示。

射频调谐器1将调谐的模拟电视射频信号变换成模拟电视中频信号送到中放解调器2；中放解调器2将模拟电视中频信号解调后得到的模拟电视图像视频信号送入数字视频处理模块3；数字视频处理模块3对接入的模拟电视图像信号进行数字处理，将PAL制模拟电视图像信号的场频率提高，直至75Hz，并将隔行扫描信号变为逐行扫描信号，再将变换后的视频显示信号送到视频放大器4，同时数字视频处理模块3，还由内部时钟锁相环产生相应的行、场同步信号，送入数字行、场同步处理器6；数字视频处理模块3带有存储器，用于数字视频处理模块3在模拟电视图像信号变换过程中的帧图像信号缓存器，使数字视频处理模块3可根据存贮的帧图像信号产生必要的插入帧图像信号，实现电视图像信号的场频提高；视频放大器4将数字视频处理模块3送来的变换后的视频显示信号放大后，送到显像管5进行图像重现；数字行、场同步处理器6根据数字视频处理模块3送来的同步信号进行行、场驱动信号的同步，为行、场输出电路7提供行、场驱动信号；行、场输出电路7将接入的行、场驱动信号放大输出至显像管5，保证其实现正确的偏转；微处理器8控制信号处理的全过程，经由I²C总线的连接，可对射频调谐器1实现调谐控制，可对中放解调器2实现制式的控制，可对数字行、场同步处理器6实现行、场驱动信号的控制，经I²C总线及并行数据线与数字视频处理模块3的连接，可对数字视频处理模块3设定模拟电视信号的处理参数，微处理器8将模拟电视频道的控制参数等存入电可擦写只读存储器9中，以保证下次选择该频道电视节目时，维持原先的控制效果。

在数字视频处理模块的典型应用中，将来自模拟电视图像信号的场频提高至75Hz，并将隔行扫描变为逐行扫描，不仅使得节目显示画面的质量有较大的提高，同时也消除了大面积闪烁和行间闪烁的问题。当然，这是需要成本提高方能获得的效果，其涉及成本方面的问题，与100Hz彩电类似。

数字视频处理模块的工作类型及工作方式，是根据其所具有的各工作寄存器中所设定的数据所决定的。其既可工作在隔行扫描方式，也可工作于隔行扫描方式；既可处理PAL制彩色图像信号，也可处理NTSC制彩色图像信号，还可处理个人计算机送来的显示信号；并且有可编程图像无级放大、缩小或静止显示的功能，以及屏显文字/图形(OSD)和画中画(PIP)功能等。数字视频处理模块以其强大的数字处理功能，对接入的图像信号或计算机显示信号进行数字处理，转换为精度更高的显示信号，输出给显示装置。显示装置为了更好地体现高精度显示信号的重现性，就需配以相应的显示编转电路及器件。

PAL制50Hz的场频，接近人的视觉效果的低限值，若将图像画面显示的频率适当提高，便可消除由于50Hz场频造成的大面积的闪烁感。将50Hz的场频进行倍频而出现的100Hz场频显示的图像画面，理论上可以得到更稳定的图像，但实际上，场频超过60Hz后，人眼的感觉并不那么明显，这正是NTSC制的60Hz场频所引起的大面积闪烁并不那么明显的解释。数字视频处理模块的场频提升的低限是60Hz，因此，选择60Hz作为提升后的场频，可更好地利用传统电视机的场电路。

在数字视频处理模块的典型应用中，将显示画面的隔行显示变换为逐行显示，就画面的清晰度而言，并没有提高，只是改善了扫描行之间的闪烁现象，但对所连接的行扫描电路提出了更严格的要求，必须对传统电视机的行电路进行更新。逐行扫描对于近距离观看图像而言，很有必要，因为只有近距离观看，才能感觉到行间闪烁，因此，逐行扫描在电脑显示器上得到广泛的应用。对电视机的使用，绝大多数情况是在相当的距离上观看电视画面，行间闪烁问题并不那么突出，若能维持隔行扫描的方式，将更好地利用传统电视机的行电路。

利用数字视频处理模块，可提升电视显示画面质量。本发明的思路是：利用数字视频处理模块将模拟电视图像信号变换为场频为60Hz，扫描行数625行，行扫描维持隔行扫描方式不变，每秒显示30帧图像画面的电视图像画面信号，此时的行频为18750Hz，最大限度地利用传统电视的成熟电路，使成本的提升带来更高的质量提升。

本发明采用数字视频处理模块，将PAL制的50Hz场频、15625Hz行频、隔行扫描方式、显示精度为720×576的模拟电视信号，以及NTSC制的60Hz场频、15750Hz行频、隔行扫描方式、精度为720×480的模拟电视信号，变换为60Hz场频，18750Hz行频，隔行扫描方式，显示精度为720×576的模拟电视画面显示信号，送入普通电视显像管，最大限度地保留传统电视成熟行、场输出电路，使电视图像的重现，比传统电视有明显的品质提升。

图1为应用数字视频处理模块进行模拟电视信号处理的电路方框图。

图2为本发明实施例的电路构成方框图；

以下结合本发明的实施例对本发明的思想作进一步地描述。

参见图2。本发明涉及的视频信号变换装置由以下各部分构成：

数字视频处理模块1：其信号输入端可接入视频图像信号，并行数据接口及I²C总线端口与主控微处理器4的并行控制端口及I²C总线端相连，彩色信号输出端的红(R)、绿(G)、蓝(B)端与视频放大器的彩色信号输入端相连，同步信号输出端的水平同步信号(Hs)、垂直同步(Vs)端与数字行、场同步处理器3的同步信号输入端相连，视频放大器2、数字行、场同步处理器3的I²C总线端分别与主控微处理器4的I²C总线相连。

数字视频处理模块1有多路视频信号输入端，接入数字视频处理模块1的视频图像信号可以是电视接收机图像解调电路输出的电视视频信号，也可以是放像机、VCD及DVD视盘机输出的图像视频信号，视频信号既可是PAL制的，也可是NTSC制的，还可以是MPEG-2数码视频。

主控微处理器4经并行控制端向数字视频处理模块1传送控制指令，控制数字视频信号处理模块1对输入端接入的视频信号进行选择切换，数字视频信号处理模块1根据主控微处理器4的控制数据，对接入的不同制式、不同格式的视频图像进行不同的处理。

当输入的图像信号为50Hz场频的PAL制信号时，由于数字视频处理模块1的图像信号输出固定为60Hz场频，这意味着数字视频处理模块1每秒要额外地提供10场的图像信号，即对输入的每5场图像信号需插入1场的图像信号。数字视频处理模块1将接入的图像信号进行模数变换后按图像帧进行存储，存入其帧图像存储器中，根据所存储的多帧图像数据，按运动补偿的标准算法进行插入场的图像数据推算，得出插入场的图像信号数据，并插入到输入的图像信号中，形成60场的图像视频红(R)、绿(G)、蓝(B)信号，输出到视频放大器2进行进一步地放大。

当输入的图像信号为60Hz场频的NTSC制信号时，由于数字视频处理模块1的图像信号输出固定为625行，而输入的信号仅为525行，这意味着数字视频处理模块1对每场的图像要额外提供50行的图像信号。数字视频处理模块1本身具有无级缩放功能，可对图像画面进行水平和垂直方向的缩放，经数字视频处理模块将输入图像信号进行插入行处理后，具有插入行的图像视频红(R)、绿(G)、蓝(B)信号，输出到视频放大器3进行进一步地放大。

数字视频处理模块1内部具有时钟锁相环，根据设定的参数，从同步信号输出端Hs及Vs分别输出18.750kHz的行同步信号和60Hz场同步信号至数字行场同步处理器3。

数字视频处理模块1内部具有多种寄存器，主控微处理器4通过对其寄存器数据的设定，可设定数字视频处理模块1的扫描格式及工作模式。主控微处理器4通过与数字视频处理模块1的并行数据连接，将视频信号的切换数据、数字视频处理模块1中各寄存器所需的数据送入数字视频处理模块1，使数字视频处理模块1在预定的扫描格式下工作，对多路视频信号中的一路视频信号进行处理，将该输入信号变换为固定的60Hz场频、18.750Hz行频、隔行扫描的彩色视频RGB信号后输出，并输出相应的行、场同步信号。

视频放大器2接收来自数字视频处理模块1输出的彩色视频RGB信号，经进一步放大后输出至显像管电路进行图像再现。

数字行、场同步处理器3接收来自数字视频处理模块1输出的行、场同步信号，并根据这些同步信号对数字行、场同步处理器3输出的行扫描驱动信号HD、场扫描驱动信号VD进行同步。经行、场同步的行、场扫描驱动信号输出至相应的水平输出电路和垂直输出电路，经放大后实现显像管的扫描。

水平输出电路和垂直输出电路均可沿用传统电视机的水平、垂直输出电路的电路结构，仅在个别参数上作相应的调整即可实现正常的工作。

本发明所涉及的图像信号处理装置加电后，主控微处理器4将多路视频图像信号的选通信号送到数字视频模块1，数字视频处理模块对接入的视频图像信号进行类型判别，根据不同的图像信号类型，如PAL制全电视图像信号或NTSC制全电视图像信号，或是从S端子送来的亮/色(Y/C)分离的图像信号等，到对应的工作寄存器中读取相应的处理数据，并以读取出的处理数据所规定的工作方式、工作类型对接入的图像信号进行不同的变换处理，或进行场增补，形成60Hz场频的图像信号，或进行增补，形成固定的18.750kHz行频的图像信号。对于各种不同类型的图像输入信号，均将其变换为固定在60Hz场频、18.750kHz行频，隔行扫描方式的图像输出信号，以红(R)、绿(G)、蓝(B)端口输出到视频放大器2。

视频放大器2将数字视频处理模块1送来的红/绿/蓝(R/G/B)图像信号进行放大，并可根据I²C总线上的数据，对图像信号的亮度、对比度、放大增益等进行设定和调节。经视频放大器2放大的图像信号输出至显像管电路供显像管显示。

数字行场同步处理器3具有一定范围的水平同步频率范围和垂直同步频率范围，可根据从数字视频处理模块1送来的同步信号Hs的Vs，对内部产生行、场驱动电路进行同步，输出同步了的行、场驱动信号至行、场输出电路，以实现显像管正确的行、场偏转。其I²C总线接口，可实现对屏幕显示的图像位置、图像尺寸等进行设定。

综上所述，本发明采用现有数字处理技术构成图像信号变换处理装置，并确定一种新的图像信号模式，使得通过传统电视显示装置也可得到更完美质量的图像得现。

Claims (3)

1、一种图像信号变换模式，采用数字视频处理模块，对输入的PAL制的50Hz场频、15625Hz行频、隔行扫描方式、显示精度为720×576的模拟电视信号，或是NTSC制的60Hz场频、15750Hz行频、隔行扫描方式、精度为720×480的模拟电视信号，或是MPEG-2数码视频信号进行变换，其特征为对输入的图像视频信号均变换为60Hz场频、18750Hz行频、隔行扫描方式、显示精度为720×576的模拟电视画面显示信号，送入普通电视显像管。

2、根据权利要求1所述的图像信号变换装置，其特征在于其包括数字视频处理模块1，视频放大器2，数字行、场同步处理器3，主控微处理器4；数字视频处理模块1：其信号输入端可接入视频图像信号，并行数据接口及I²C总线端口与主控微处理器4的并行控制端口及I²C总线端相连，彩色信号输出端的红(R)、绿(G)、蓝(B)端与视频放大器的彩色信号输入端相连，同步信号输出端的水平同步信号(Hs)、垂直同步(Vs)端与数字行、场同步处理器3的同步信号输入端相连，视频放大器2、数字行、场同步处理器3的I²C总线端分别与主控微处理器4的I²C总线相连。

3、根据权利要求2所述的图像信号变换装置，其特征在于数字视频处理模块1有多路视频信号输入端，接入数字视频处理模块1的视频图像信号可以是电视接收机图像解调电路输出的电视视频信号，也可以是放像机、VCD及DVD视盘机输出的图像视频信号，视频信号既可是PAL制的，也可是NTSC制的，或是MPEG-2数码视频。

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