CN1290326C

CN1290326C - 运动和边缘－自适应信号帧频上变频的方法和系统

Info

Publication number: CN1290326C
Application number: CN03140765.XA
Authority: CN
Inventors: J·蒋
Original assignee: Trident Microsystems Inc
Current assignee: Entropic Communications LLC
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: EP1357750A2; EP1357750B1; CN1471304A; EP1357750A3; US20040130661A1; US6975359B2

Abstract

一种边缘-自适应帧频上变频的方法和系统。本发明系统的一个实施例包括：一个捕捉块；一个帧缓冲器；一个边缘-自适应插入器；一个运动检测器；一个混合器，用于接收来自帧缓冲器的在先输入场信号，来自边缘-自适应插入器的插入场信号，和运动信号，并产生边缘和运动-插入场信号；一个同步控制块用于处理来自捕捉块的输入垂直同步信号并产生输出同步信号和输出场奇偶校验信号；一个比较器，用于接收和比较输出场奇偶校验信号和来自捕捉块的输入场奇偶校验信号；一个复用器，根据比较器的输出，选择来自帧缓冲器的一组当前输入场信号中的一个或边缘和运动-插入场信号的二者之一，并以此作为上变频输出信号提供。

Description

运动和边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统

技术领域

本发明涉及显示器领域，尤其涉及视频信号处理的领域，更具体地说，本发明涉及运动和边缘自适应信号帧频上变频的方法和系统。

背景技术

传统的显示监视器以高频变化的视频场的快速序列的形式提供视频图象，以产生动感效应。电视摄象机和其它视频信号源一般不产生全帧图象，但取而代之的是视频信号源产生一个场，该场由每个全帧图象的约一半的行组成，其速率是例如每秒60个场(在一个隔行扫描系统中)。交替场包含视频数据的交替行。也就是说，一个场包含奇数行，下一个场包含偶数行。因此，视频图象的每个场可以分为“奇数”场或“偶数”场。

在一般的隔行扫描系统中，视频场的序列在奇数场和偶数场之间就是这样交替的。传统的接收场序列的显示监视器以该序列再现每一个视频场。每一个场在显示屏上显示，例如电视机屏幕，只显示扫描线的一半。例如，首先使用奇数个扫描线显示奇数场，然后使用偶数个扫描线显示偶数场，等等。显示器穿过屏幕扫描一个光栅，从左上到右上产生第一扫描线，然后返回光栅到屏幕的左边缘，在原来的位置稍下的位置上。不过，光栅返回的这个位置不是紧贴在第一扫描线的下面，而是留有充分的余地以便容纳交替场上的插入扫描线。然后光栅横穿扫描达到屏幕的右边，产生第二扫描线，照这样连接扫扫描直到屏幕的底边。

扫描线之间的距离随着监视器的尺寸变化，但是一般允许在第一场完成以后抽出插入扫描线(另一场的第一扫描线)。在扫描每条扫描线以后，光栅返回到屏幕的左边缘是看不到的，属于回扫或水平刷新阶段，这比看得见的左至右行扫描快得多。照这样，可以产生近525个有效扫描线(例如，在主要的美国视频格式中)以便完成一个单视频帧，每场中显示它的一半。

一旦到达屏幕的底边，在“垂直消隐期间”阶段，光栅以看不见的形式返回到左上角的原始位置。水平和垂直消隐期间阶段是快速的，并且是看不见的。对于传统的电视机，这个隔行视频扫描方法是在垂直刷新率，垂直分辨率，和有限带宽之间的适当的折中办法。

虽然被广泛应用，但是传统电视系统使用的在奇数帧和偶数帧之间交替的方法众所周知有许多缺点，例如行闪烁，行蠕动，点蠕动，有限的水平清晰度，可见行结构和大面积闪烁。在主要的美国显示标准中，最显著的问题是行闪烁和可见行结构。这是由于有限数量的扫描线(即，每帧525行)引起的。对于美国以外的主要的显示标准，由于扫描线较多(625行)可见行结构较好。不过，由于刷新率仅仅为50Hz大面积闪烁更明显了。这种情况特别出现在亮度和对比度都很高的大屏幕电视机中。随着对大屏幕显示器需求量的增加，这些问题只会变得越加明显，并且迫切需要解决。

提供给视频显示系统的视频信号可以是复合视频信号的形式。复合视频信号可以是NTSC信号(主要的美国标准)，PAL信号，或任何其它的本领域技术人员公知的信号。NTSC是国家电视标准委员会(National Television StandardsCommittee)的缩写，它规定了具有每秒约60个半帧(隔行)的刷新率的复合视频信号。每帧包含525行，并且可以包含1600万种不同的颜色。作为输入提供的复合视频信号还可以是高清晰度轻便电视机的信号，它可以提供比基于NTSC标准的目前电视标准好得多的清晰度。PAL是逐行倒相制式(Phase)的缩写，是欧州主要的电视标准。而NTSC以每秒60个半帧的分辨率运送525行，PAL以每秒50个半帧的分辨率运送620行。PAL和NTSC的标准是本领域技术人员熟知的。

各种技术已经发展了以克服传统电视信号的这些缺点。例如，隔行-逐行转换(也称隔行-非隔行转换)可以用在NTSC信号上，以消除行闪烁和可见行结构。对于PAL信号，信号帧频上变频是一种提高刷新率以抑制大面积闪烁的方法。例如，把50Herta的隔行输入上变频到100Hz的隔行输出在实际中是被广泛采用的，并且在隔行PAL显示系统中可以提供好的图象质量。不过，100HzPAL显示器的成本可能很高。这是因为，100Hz PAL显示器与一般的50Hz PAL电视系统相比，需要不同的，更昂贵的显像管和更复杂的扫描电路。例如，今天一个29英寸，100Hz PAL电视机在中国市场上价格是近1000美元，而传统的29英寸，50Hz PAL电视机的价格是约250美元。

上述的100Hz PAL电视机的高成本主要是由于复杂的扫描电路和显像管。在PAL电视机中，大面积闪烁是一个严重问题。为了消除闪烁，可以增加帧频，例如，增加到如上所述的100Hz，它被广泛采用但是太贵。不过，已经发现，只要比PAL系统标准的50Hz刷新率增加较少的刷新率，就可以减少大面积闪烁。也已经发现，扫描60Hz或更高的刷新率可以减少大面积闪烁，对于一个动画图像来说，在60Hz和100Hz刷新率的PAL电视输出信号之间的质量差别很小。具有从50Hz输入PAL信号的上变频隔行60Hz或更高的垂直刷新率输出(小于100Hz)的电视机将具有的扫描速率比100Hz垂直刷新率电视机低得多。因此，这种电视系统的成本将比100Hz的输出系统大大减少，而却能提供一个相似质量的显示信号。这是因为相同的显像管和扫描电路可以和用在50HzPAL电视系统中一样被用在60Hz或75Hz的上变频系统中。

发明内容

因此，对于边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统的一个要求是，使用和50Hz系统相同或相似的扫描电路和显像管，它能够把50Hz垂直刷新率隔行输入信号转换成60Hz或更高垂直刷新率输出信号。

对于边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统的另一个要求是，它能利用标准的50Hz PAL输入信号提供一种改进视频显示监视器的输出信号质量的低成本的装置。

按照本发明，边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统完全消除或减少了现有技术的电视系统，例如遵守PAL标准的那些电视系统中的缺点和问题。

特别是，本发明提供了一种边缘-自适应帧频上变频系统，包括：

一个捕捉块，用于接收和处理复合输入视频信号；

一个帧缓冲器，用于接收和处理上述捕捉块输出的数据信号；

一个边缘-自适应插入器，用于从上述帧缓冲器输出的一组当前输入场信号中产生一个插入场信号；

一个运动检测器，用于接收上述帧缓冲器输出的复合输入视频信号，并比较上述复合输入视频信号的当前输入场和在先输入场，检测显示图象的两场之间的运动，产生一个运动信号；

一个混合器，用于接收来自上述帧缓冲器的在先输入场信号，所述来自上述边缘-自适应插入器的插入场信号，和来自所述运动检测器的所述运动信号，并利用一个边缘-自适应插入算法产生一个边缘和运动-插入场信号，根据所述边缘-自适应插入算法，当输出场奇偶校验和当前输入场奇偶校验不同的时候，从当前输入场和在先输入场的结合中产生一个新场；

一个同步控制块，用于处理来自所述捕捉块的输入垂直同步信号并产生一个输出垂直同步信号和一个输出场奇偶校验信号；

一个比较器，用于接收和比较所述输出场奇偶校验信号和来自所述捕捉块的输入场奇偶校验信号输出；和

一个复用器，如果所述比较器输出逻辑“1”，则所述复用器选择所述当前输入场信号之一作为上变频输出信号提供；且

如果所述比较器输出逻辑“0”，则所述复用器选择所述边缘和运动-插入场信号作为上变频输出信号提供。

本发明的边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统的技术优点在于，它能使用相同或类似于50Hz系统的扫描电路和显像管够把50Hz的垂直刷新率隔行输入信号转换成60Hz或更高的垂直刷新率输出信号。

本发明的边缘-自适应信号帧频上变频的方法和系统的另一个技术优点在于，它从标准的50Hz PAL输入信号，提供一个改进视频显示监视器的输出信号质量的低成本装置。

附图说明

更完全地理解本发明及其优点可以通过下面的说明及附图获得，附图中相同的号码表示相同的部件。

图1是本发明实施例的50Hz到60Hz场频上变频序列的例子；

图2是示出了从50Hz PAL输入信号到75Hz垂直刷新率输出信号的场频上变频的类似的例子；

图3是对应于具有很高垂直跃变的静态图象的输入视频信号的场表示；

图4示出了使用具有简单垂直插入的本发明实施例从50Hz到75Hz速率上变频以后，输出隔行视频图象的，超时的，输出场序列；

图5示出了结合运动自适应场插入以产生一个新场的本发明的方法的一个实施例；

图6示出了使用本发明的某实施例的运动-自适应插入方案的50Hz到75Hz场频上变频的结果；

图7是使用本发明运动-自适应处理方法的场频上变频器的一个实施例的逻辑方块图；

图8示出了根据本发明实施例所述的用于执行垂直插入的栅格。

具体实施方式

本发明的最佳实施例在附图中进行描述，各个附图中相同的标号表示相同的部分。

本发明包括边缘自适应信号帧频上变频的系统和方法的各种实施例，可用于从标准PAL 50Hz隔行输入信号产生60Hz或更高的垂直刷新率输出。例如，本发明的一些实施例可以用于把PAL 50Hz隔行输入信号转换到60Hz或75Hz垂直刷新率输出信号，而在质量上相当于现有技术中已知的100Hz上变频输出信号。而本发明的实施例可以通过使用和目前的PAL电视系统相同的扫描电路和显像管来实现，结果，与现有技术的100Hz电视系统相比，大大降低了成本。

本发明的实施例还进一步包括一个运动自适应场插入算法，以便当输入信号场奇偶核验与所要求的输出信号场奇偶校验不同的时候，产生一个输出场。类似地，本发明的实施例可以包括一个运动和边缘自适应垂直行数增加方法，用以增加纵座标的帧格场中的行数，利用运动和边缘自适应处理填充缺失行。这些实施例及其优点将在下面进行更详细的讨论。

现有技术的速率上变频系统可以通过下述两种方法之一把50Hz PAL输入视频信号转化到较高的垂直刷新速率(例如，100Hz)。第一种方法是执行运动估计(ME)转换以产生附加的输出场。这种方法可以引起平稳运动，但是非常复杂，难于实现。第二种方法是重复某些输入场以产生较高的刷新率。这种方法比ME为基础的场频上变频方法简单，但由于用于产生附加要求行的简单场重复，可能导致运动断续不稳。

本发明的实施例使场重复方案适合于把PAL 50Hz输入视频信号上变频到例如60Hz或75Hz垂直刷新率输出信号。例如，本发明的实施例可以复制来自PAL 50Hz输入信号的每5个输入场中的一个以便把50Hz输入信号转化成60Hz垂直刷新率输出信号。类似地，可以复制每两个输入场中的一个以便把50Hz输入信号转换成75Hz垂直刷新率输出信号。图1和2分别表示50Hz PAL输入场和60Hz和75Hz垂直刷新率输出信号的输出场之间的关系。

图1是本发明实施例的50Hz到60Hz场频上变频序列的例子。因为信号是隔行信号，所以50Hz PAL输入信号的输入场在奇场和偶场之间交替变化。从图1可以看出，50Hz输入场12通过使用本发明的场重复方案实施例转化到60Hz输出场14。在相同的时帧，T₁，其中第一个5个50Hz输入场12被作为输入提供，必然产生六个60Hz输出场14，以便把50Hz隔行输入信号上变频到60Hz隔行垂直刷新率输出信号。如图1所示，作为第6个60Hz输出复制场15，每个第5个50Hz输入场12被复制。因此，每个第5个输出场14和每个第六个60Hz输出复制场15是完全相同的，因此，它们具有相同的奇偶校验。因为本发明实施例提供的输出信号是隔行信号，所以显示输出场必然在奇场和偶场之间交替变化。这意味着，输出复制场15的奇偶校验必须改变而与显示隔行输出信号所要求的交替极性严格匹配。所要求的输出场奇偶校验表示成显示输出场16奇偶校验(光栅场奇偶校验)。因此，必须考虑在所产生的输出场14奇偶校验和光栅场16奇偶校验之间的区别，并且，如果需要保持隔行交替奇-偶场奇偶校验方案的话，则要进行奇偶校验转换。

图2是从50Hz PAL输入信号场频上变频到75Hz垂直刷新率输出信号的类似例子。50Hz输入场12转换到75Hz输出场18。为了把50Hz输入信号上变频到75Hz的输出信号，所有其它的50Hz输入场12被复制成产生的75Hz输出复制场19。和图1讨论的方式一样，在作为光栅输出场20被输出到最后显示以前，75Hz输出信号复制场19奇偶校验必须与光栅(显示)的输出场奇偶校验相匹配。

上述本发明的实施例的场频上变频方案可能产生运动断续的问题。对于60Hz上变频，运动断续每60/6场出现一次，相当于10Hz。相比之下，在75Hz上变频方式中，运动断续每75/3场发生一次，相当于25Hz。这些频率可以通过用速率上变频场出现频率除输出信号频率而获得。

因此，从运动断续的观点看，75Hz的方案比60Hz方案是更可取的。75Hz上变频方案输出信号显示中的运动比60Hz方案的平稳，因为运动断续发生在较高频率。因此，从50Hz PAL输入信号到75Hz垂直刷新率隔行输出信号的场频上变频比60Hz场频上变频更可取。实现60Hz刷新率上变频的成本和实现75Hz刷新率上变频的成本接近。进而其它刷新率上变频可以使用本发明的实施例，但是实现高于75Hz就逐渐变得昂贵了。越接近到达100Hz上变频频率，越可能需要不同的扫描速率电路和显像管。

在隔行扫描系统中，有一行在每个奇数场和每个偶数场之间移动。本发明的场频上变频方法和系统的实施例可以复制某些引入场以便产生所需要的输出场。每个输入场和每个输出场按照隔行扫描标准所要求的，在奇偶之间交替变化，具有其自己的奇偶校验。如上所述，本发明实施例的场频上变频可能产生一个奇数场，而偶数场是显示所要求的，反之亦然。这是由于输入场的复制产生一个输出场，如上面参考图1和2所进行的讨论。有几种方法可用于从输入场产生要被显示的输出场。

最简单的方法是使用引入场而无任何处理，不考虑输入场12奇偶校验和所要求的对应的输出显示场奇偶校验之间的奇偶校验差别。当相反的奇偶校验场是隔行标准所要求的时候，由于显示一个奇偶校验场的可能性这种方法可能引起上/下摇动。这对于具有高对比度垂直跃变的图象特别实际。

第二种方法是根据与要求显示输出场(例如，显示场15和19)奇偶校验有关的输入视频场12的奇偶校验产生所要求的输出场。如果显示输出场奇偶校验与引入视频场12奇偶校验相同，那么显示输出场就与输入场12完全相同。如果所产生的输出场(例如，输出场14或18)奇偶校验与所要求的显示输出场12奇偶校验相反，那么在输出场上可能执行垂直插入，以便使输出场奇偶校验与所要求的显示输出场的奇偶校验相匹配。垂直插入，例如美国专利申请，序号＿＿题为“隔行-逐行转换边沿自适应插入的方法和系统”(METHOD ANDSYSTEM FOR EDGE-ADAPTIVE INTERPOLATION FOR INTERLACE-TO-PROGRESSIVE CONVERSION)，归档(插入法应用(“InterpolationApplication”))可以被本发明的实施例使用，以便执行这个功能。

通过利用垂直插入处理输入场12，减小或消除，可能另外发生的上/下摇动，因为说明和校正了奇偶校验场的差别。不过，对于具有非常尖锐的垂直边缘的图象区，仍有某些明显的摇动。这是因为由于输入和输出场之间的场奇偶校验差别引起的上/下摇动。

图3是对应于具有很高垂直跃变的静态图象的输入视频信号的场示图。每条场力线25上的号码表示那条场力线的灰度级。在本说明书中图3和其它图一样用于表示视频图象，是隔行图象中奇偶场的时间基准表示图。按照隔行扫描标准，在任一时刻只有奇数场被显示，偶数场跟随之，然后又是奇数场，如此等等，这样一个完全的图象就出现在人的眼睛里，虽然在一个时刻只显示一半的图象场。图3用时序表示法同时显示了多个奇偶场，仅是为了描述清楚起见。

如图3所示，在场的中间周围有很陡的垂直跃变，它是通过从具有零灰度级的那些场力线25到具有255值灰度级的场力线25的移动而形成定义的。在视频图象本身上，这表现为，例如，从白色图象部分到黑色图象部分的一个陡的跃迁。

图4是利用具有简单的垂直插入的本发明的实施例在50Hz到75Hz速率上变频后显示输出隔行视频图象的，超时的输出场序列，以便当所要求的显示输出场的奇偶校验与对应输入场的奇偶校验不同的时候产生显示输出场。图4表示按照本发明实施例所述的刷新率上变频以后图3的图象。在其号码下面有星号的输出场力线25表示用垂直插入产生的输出场力线。如所示，在2，4，8号输出场力线25上的垂直边界有点低，不象对应的图3的边界那样陡。在3，9号输出场力线25上，垂直边界有点高，不象图3中对应边界那样陡。对于50HzPAL输入信号场频上变频到75Hz垂直刷新率输出，人的眼睛能捕捉到每秒发生在约75/6次的慢的上/下摇动边界。

如图4所示，一个简单垂直插入简单地平均了在场力线中产生的象素上、下象素的亮度值以便在要插入的场力线中产生一个对应的象素。因此，在图4中，产生的2，3，4，7，8和9号场力线25中，外边缘上的边界场力线25，灰度级值是128，它是255+0的一半(场力线25中的象素亮度值刚好在插入场力线的上方和下方)。因此边界渐渐变为其本身，导致上/下摇动边界的状况。

在图4的输出场力线25的下面，附图标记26表示输出场力线号，对应的输出场奇偶校验(它按照隔行扫描标准的要求在奇偶之间交替变化)和对应的输入场，由它产生一个输出场。对于2、3、4、7、8和9号场力线25，输出场的奇偶校验和产生该输出场的输入场的奇偶校验是相反的。通过垂直插入所需的线并按要求把它们移动成奇数或偶数，校正奇偶校验以满足输出显示图象的要求(即，移动它们，从奇数奇偶校验移动到偶数奇偶校验或从偶数奇偶校验移动到奇数奇偶校验)。

为了克服上/下摇动边界的问题，本发明的实施例可以结合一个运动-自适应场插入算法以便当输入场奇偶校验与所要求的显示输出场奇偶校验不同的时候产生一个输出场。为了从一个相反的奇偶校验场产生一个场，插入由使用前面输入场信息和当前输入场信息的图象的运动信息控制。

图5是包含运动-自适应场插入的本发明方法的一个实施例，当输出场奇偶校验和当前输入场奇偶校验不同的时候，从当前输入场和在先输入场的结合中产生一个新场。图5包括一个在先输入场30(这里只示出了一个在先输入场30的力线)和一个当前输入场40。当前输入场40包括力线A和B(分别是插入线45上方和下方的力线)。插入线45用虚线标识，表示该场是由当前场产生的(力线A和力线B属于当前场40)。力线C是在先输入视频场30的线。运动信息用于产生插入力线45。如果在插入力线45中将产生的象素是静态象素，则本发明的实施例就简单地采用在先输入场30的力线C中的对应象素并作为插入线45中的对应象素重复它。因此，图象静态区的垂直分辨率得到保持。

对于运动象素，垂直边缘自适应插入(或简单垂直插入)可以用于产生插入线45(即，包含插入线45的象素)。这个过程由于在先场30和当前场40之间的运动，可以消除锯齿形图象的缺陷。在实际应用中，场的运动将用来自运动检测器的包括两个或多个比特的运动因子表示，以表示要插入的象素的运动状态。产生包括插入线45的象素，实质上是基于这个运动信息在静态结果和运动结果之间的混合操作。插入线45的象素可以按照下面等式产生：

X_运动＝(边缘自适应或在线A和线B之间的简单垂直插入)

X_静态＝力线C

X＝((16-运动)*X_静态+运动*X_运动)/16。

本发明实施例所用的垂直插入或边缘自适应插入可以是，例如，在插入法应用中公开的运动和边缘自适应插入技术，前面已经讨论过，并在这里全面引入作为参考。

图6示出了使用本发明一些实施例上述的运动-自适应插入的50Hz到75Hz场频上变频的结果。在图6中可以清楚地看到，通过保持原始图象的陡的垂直跃迁，已经消除了在垂直跃迁附近的缓慢的上/下摇动。和图4比较，现在垂直跃迁包括一个沿边界60从O灰度级值到具有255灰度级值的场力线25的移动，它对应于原始输入信号场的陡的垂直跃迁。与图4不同，不使用沿插入场的跃迁的灰度级(亮度)值的简单平均计算。因此，沿垂直跃迁的上/下摇动不存在了。

根据本发明实施例所进行的刷新率上变频要使输入和输出场的奇偶场的奇偶校验结构一致以使其符合隔行扫描标准，否则上述的图象缺欠可能出现。因为可能出现这样的情况，当偶奇偶校验场需要显示的时候，场频上变频却产生一个奇奇偶校验场(或反之亦然)，本发明的实施例可以从一个场插入以产生一个具有正确奇偶校验的新场(即，把奇偶校验变为相反值)。进一步，当确定场中象素的运动的时候，运动在0到1的范围内确定。“0”值对应于静态象素，“1”值对应于最大象素运动，运动值不是二进制数值，但是用0到1的真实值代替，1是运动的最高值。

因此，混合操作可以在静态过程(无运动)和运动过程之间进行。运动值可以用运动检测器确定，它实际上是一个比较器，比较在先场和目前场，以确定在它们之间是否有任何运动。运动检测器(比较器)是本领域技术人员熟知的。任何这样的运动检测器和运动检测算法都可以应用于本发明的实施例。

图7是利用本发明运动-自适应处理的场频上变频器的一个实施例的逻辑方块图。复合输入视频信号60被输入捕捉块70。复合输入视频信号60可以包括NTSC或PAL信号。捕捉块70处理复合输入视频信号60以便产生和发送数据信号75(到帧缓冲器80)，输入场奇偶校验信号76(提供给比较器130)，和一个垂直同步信号72(作为输入提供给同步控制块120)。帧缓冲器80可以存储多个数据信号部分(例如帧)，可以作为输出提供一个输入视频信号的多个场，例如，当前输入场力线A和B，和在先输入场力线C。帧缓冲器80可以同时发送这些输出量到边缘-自适应插入器90(例如，当前输入场力线A和B)，到混合器100(例如，在先输入场力线C)和到运动检测器110，获得来自帧缓冲器80的作为输入量的一个复合信号105。复合信号105可以是包括在先场和当前输入场的运动信息的一个信号，例如，是当前场和在先帧的亮度和色度信号。

边缘-自适应插入器90可以执行边缘-自适应插入，以便按照例如插入法应用的规定由当前输入场力线A和B产生一个插入线。运动检测器110，如前所述，比较当前场和在先输入场以检测显示图象的这两场之间的运动并提供一个运动信号101给混合器100。运动信号101可以是从0到1的一个值，表示输入场之间的运动的相关程度。当前场信息(例如，线A)也可以不经过处理提供给复用器140。混合器100采用运动信号101，在先输入场数据(例如，线C)，和来自边缘-自适应插入器90的输出信号作为输入，包括来自当前输入场数据(例如，来自线A和B)的插入场。混合器100获得这些输入量并执行先前在图5中所述的功能，以便产生图5中的插入场45的数据。插入场45作为混合器100的输出提供给复用器140。

运动信号101可以具有在零和1之间的一个真实值，以表示在来自所述当前输入场信号组的当前输入场信号和所述在先输入场信号之间的运动程度，其中在所述混合器上所述边缘和运动-插入信号的产生包括：如果所述运动信号是零值，则设置所述边缘和运动-插入信号等于所述插入场信号；否则如果所述运动信号的值大于零，则设置所述运动插入信号等于所述运动信号值与所述在先输入场信号的积和所述插入场信号与所述运动信号值的积之和。

垂直同步信号72是垂直同步信号，它包括复合输入视频信号60的垂直刷新率信息。对应于按照本发明实施例的场频上变频频率，同步控制块120处理垂直同步信号72，产生一个输出垂直同步信号160，和一个输出场奇偶校验信号165。因此，输出垂直同步信号160可以包括例如，60Hz信号或75Hz信号，而输入垂直同步信号72可以包括50Hz PAL信号。输出场奇偶校验信号165提供有效场的奇偶校验以供显示。输出场奇偶校验信号165可以和作为输入场奇偶校验信号76提供给比较器130的输入场奇偶校验相反。

比较器130采用输出场奇偶校验信号165和输入场奇偶校验信号76作为输入并且作为输出如果奇偶校验信号是相同的提供一个逻辑“1”，如果它们是不同的就提供一个逻辑“0”。比较器130的输出提供给复用器140作为选择器信号190。如果选择器信号190的值是逻辑“1”，对应于输出场和输入场奇偶校验相同，则复用器140选择当前输入场数据(例如，线A)作为其输出。复用器140的输出是一个场频上变频输出视频信号150。如果选择器信号190的值是逻辑“1”，则用于显示的场的奇偶校验和由其产生显示场的当前输入场的奇偶校验相同，并且不需要边缘-自适应插入，因为输入和输出信号的奇偶校验不必一致。

如果取而代之，输出场奇偶校验135与输入场奇偶校验76不同，即插入场奇偶校验与用于显示的场的奇偶校验不同，则比较器130的输出是逻辑“0”。因此，输入到复用器140的选择器信号190是逻辑“0”，复用器140选择来自混合器100的输入作为其输出(即，作为场频上变频输出视频信号150)。在这种情况下，场频上变频输出视频信号150包括来自当前输入场组分(例如线A和B)的边缘-自适应和运动-自适应插入信号，在先输入场数据(线C)，和来自运动检测器110的运动信号107。在一些实施例中，所选择的输出是使用边缘和运动自适应插入产生的，因为要显示的场的奇偶校验和已经由其复制的显示场的场奇偶校验是不同的。

能够显示75HZ PAL信号的电视机将具有高于普通PAL水平扫描频率15.625KHZ的水平扫描频率。由于较高的垂直刷新率和因为每场的行数是不变的(625行/帧)，这样一种电视机将具有等于15.625*1.5KHZ的水平扫描频率。因此，垂直刷新率等于水平扫描频率/每场的行。对于普通PAL电视信号，垂直刷新率等于15625/(625/2)＝50HZ。因此，获得具有不变的行/场的75HZ显示，需要的水平扫描频率是15.625*1.5。

对于这种电视机的NTSC输入，不存在大面积闪烁的问题。不过，仍存在可见数据扫描线结构问题。因为没有大面积闪烁，就希望在速率上变频NTSC输入信号上不产生运动图象跳动。对于NTSC输入信号，NTSC规定60Hz垂直刷新率可以得到保持并提供令人满意的显示。因为对于NTSC信号的水平扫描频率是较高的(例如，对于75Hz电视系统，水平扫描频率是15.625×1.5KHz)，这意味着，在NTSC输入上有更多的可能扫描线(1.5X75i电视机的行)。然后可见行结构问题将得到解决。本发明实施例可以进一步包括一个在输入信号上的垂直缩放区(例如，产生更多的行/场的垂直定标)以便产生具有更多行的对应的输出场(例如，在75i电视机上，输出场将具有240×1.5＝360有效行)。这是因为，普通NTSC信号包括每场240行。因此，正比于垂直尺度放大因数1.5，每场行数是360。

增加PAL输入的垂直线数的最简单方法是根据一个场的信息进行垂直定标。例如，1.5X尺度放大因数是75i电视机所需要的。这种电视机可以接收PAL和NTSC两种信号，但是由于PAL的75i，水平扫描频率是1.5X更高频率。为了减少系统成本，希望保持PAL和NTSC两者输入相同的水平扫描频率。不过，对于NTSC输入，垂直刷新率是不增加的，这就是说1.5X垂直尺度放大对于NTSC输入是需要的，以便得到和75i PAL输入相同的水平扫描频率。对于图象的运动部分，这种方法是令人满意的，并且不会产生边界效应。对于图象的静态部分，特别是对于具有高对比度垂直边缘的区域，分辨率将较低。

对于静态图象区，和运动部分比较，垂直分辨率可能是双倍的。如果垂直定标是根据一个帧信息(两场)进行以便形成一个输出场，则图象质量将大大改善。这意味着，一个场的行数可以通过至少两种方法增加。垂直定标的场对于图象的运动部分是较好的，且垂直插入的帧对于图象的静态部分是较好的。

本发明的实施例可以利用运动和边缘自适应垂直行数增加法来增加一个场的行数。垂直定标可以在具有当前场的行的一半的帧格上进行，遗漏行可以利用，例如，在插入法应用中公开的运动和边缘自适应处理来产生。

图8是一个网格，它可以用于执行本发明实施例的垂直插入操作。图8的实线200表示当前场的行，虚线210表示插入场中的遗漏行，它可以利用运动和边缘自适应行数增加而产生。产生遗漏行210的过程和本发明实施例的50i到75i转换中所使用的方法相同。利用这个方法，上变频输出场将在图象静态部分和图象运动部分具有好的质量。

本发明的方法和系统的实施例可以作为一个算法来实现，它被硬连线到一个集成电路，或者它们可以作为计算机可执行软件指令在任何计算机可读介质中被译码，例如，硬盘驱动器或集成电路RAM或ROM。因此，本发明实施例可以在MIPS处理机中的CPU上实现或在逻辑蚀刻的定制芯片中实现。一般，本发明实施例可硬连线，以便减少计算插入和产生遗漏行所必需的计算资源。本发明实施例可以在一个隔行一逐行转换芯片上实现，例如在美国专利申请中所公开的那样，其题为3D Y/C梳过滤器和隔行-逐行转换器单片封装的方法和系统(METHOD AND SYSTEM FOR SINGLE-CHIP INTEGRATION OF 3DY/C COMB FILTER AND INTERLACE-TO-PROGRESSIVE CONVERTER)，2001年10月20日提交，这里全面引入作为参考。

在前面的说明中，对已经参照具体实施例本发明作了描述。不过，熟悉技术的本领域普通技术人员，可以理解，可以做出各种修改和变化而不脱离如下面权利要求书中所定义的本发明的范围。因此，说明书和附图可以认为是解释，而不是限制本发明，所有这些修改都包括在本发明的范围之中。

益处，其它优点和解决问题的办法已经在上面结合具体实施例进行了描述。不过，益处，优点，解决问题的办法，和能引起任何益处，优点或解决问题的办法或使它变得更明显的任何原理都不解释为是任一或所有权利要求的决定性的，所要求的或实质性特点或组成部分。

这里所使用的术语“comprising”，“ineludes”，“including”，“has”，“having”，或任何一个它们的变化，打算涉及非专有的包括。例如，包括一个单元表的一种过程，方法，物件，设备，不仅限于这些单元，还可能包括未明确列入的或对这个过程，方法，物件或设备是固有的其它单元。进一步，除非明确声明有相反的意思，“or”表示一个包含意义的“or”，而不是一个专有意义的“or”。

虽然本发明已经参考实施例进行了说明，应当理解，说明仅是举例方式进行的，不应受到这种方式的限制。因此，可以进一步理解，本发明实施例和本发明附加实施例的细节中的许多改变是明显的，是本领域普通技术人员参考本说明书可以做出的。因此，所有这样的变化和附加实施例是在下面的权利要求所述的本发明的精神和真实范围之中。

Claims

1、一种边缘-自适应帧频上变频系统，包括：

一个捕捉块，用于接收和处理复合输入视频信号；

一个复用器，如果所述比较器输出逻辑值“0”，则所述复用器选择所述当前输入场信号之一作为上变频输出信号提供；且

如果所述比较器输出逻辑值“1”，则所述复用器选择所述边缘和运动-插入场信号作为上变频输出信号提供。

2、如权利要求1的系统，其中所述输入信号包括一个PAL视频信号。

3、如权利要求1的系统，其中所述捕捉块从所述输入信号产生并输出所述数据信号、所述垂直同步信号和所述输入场奇偶校验信号给所述帧缓冲器。

4、如权利要求1的系统，其中所述数据信号包括所述输入视频信号的场数据，所述垂直同步信号包括所述输入视频信号的垂直刷新率信息，和所述输入场奇偶校验信号包括所述当前输入场信号的输入场奇偶校验信息。

5、如权利要求1的系统，其中所述帧缓冲器包括RAM。

6、如权利要求1的系统，其中所述当前输入场信号组包括一个第一当前输入场信号和一个第二当前输入场信号，每个场信号包括对应于第一和第二输入场显示行的象素数据。

7、如权利要求6的系统，其中所述边缘-自适应插入器可操作地执行边缘-自适应插入，从所述第一和第二当前输入场信号产生所述插入场信号，其中所述插入场信号包括对应于插入场显示行的象素数据。

8、如权利要求1的系统，其中所述复合信号包括所述在先输入场信号的运动信息和所述当前输入场信号组的运动信息。

9、如权利要求8的系统，其中所述运动检测器包括一个比较器，用于比较所述在先输入场运动信息和所述来自当前输入场信号组的当前输入场信号的运动信息，以便检测所显示图象的场之间的运动。

10、如权利要求8的系统，其中所述运动信号包括所述检测的运动，其中所述运动信号可以具有在零和1之间的一个真实值。

11、如权利要求1的系统，其中所述运动信号可以具有在零和1之间的一个真实值，以表示在来自所述当前输入场信号组的当前输入场信号和所述在先输入场信号之间的运动程度，其中在所述混合器上所述边缘和运动-插入信号的产生包括：如果所述运动信号是零值，则设置所述边缘和运动-插入信号等于所述插入场信号；否则如果所述运动信号的值大于零，则设置所述运动插入信号等于所述运动信号值与所述在先输入场信号的积和所述插入场信号与所述运动信号值的积之和。

12、如权利要求1的系统，其中所述边缘和运动-插入信号是利用边缘-自适应插入算法产生的。

13、如权利要求1的系统，其中所述输出同步信号包括一个与所希望的场频上变频频率对应的垂直同步信号，其中所述输出场奇偶校验信号包括显示场的奇偶校验。

14、如权利要求13的系统，其中所述所希望的速率上变频频率是60Hz，其中所述输入垂直同步信号的频率是50Hz。

15、如权利要求13的系统，其中所述所希望的速率上变频频率是75Hz，其中所述输入垂直同步信号的频率是50Hz。

16、如权利要求1的系统，其中如果所述输出场奇偶校验信号和所述输入场奇偶校验信号具有相同的奇偶性，所述比较器输出逻辑“1”，而如果所述输出场奇偶校验信号和所述输入场奇偶校验信号具有相反的奇偶性，所述比较器输出逻辑“0”。

17、如权利要求1的系统，其中所述上变频输出信号是一个60Hz上变频输出信号。

18、如权利要求1的系统，其中所述上变频输出信号是一个75Hz上变频输出信号。

19、如权利要求1的系统，其中所述同步信号是75Hz垂直同步信号。

20、如权利要求1的系统，其中所述系统在隔行-逐行转换芯片上实现。