TWI617189B - 高畫質信號調變頻譜系統及其信號調變頻譜方法 - Google Patents

Abstract

一種高畫質信號調變頻譜系統包含：影像擷取裝置、視頻調變器及第一連接埠。影像擷取裝置進行影像擷取，以產生第一數位視訊信號。第一數位視訊信號包含亮度基頻信號與色度基頻信號。視頻調變器連接影像擷取裝置。視頻調變器調變亮度基頻信號為具有第一頻帶的亮度調變信號。視頻調變器調變色度基頻信號為具有第二頻帶的色度調變信號。視頻調變器整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號。第一頻帶不重疊於第二頻帶。第一連接埠連接視頻調變器以輸出類比視訊信號。藉此讓亮度信號與色度信號分離，能避免串擾現象，也能避免低頻效應下的影像拖曳現象。

Description

高畫質信號調變頻譜系統及其信號調變頻譜方法

本發明係提供一種調變頻譜系統，尤其係指一種高畫質信號調變頻譜系統及其信號調變頻譜方法。

傳統類比視頻監控系統分為標準畫質電視格式(Standard Definition TV,SDTV或D-1)，與寬型D-1(WD-1)格式。而此類比視頻監控系統的調變方式是對監控攝影機取得的影像進行調變，以將影像的亮度（Luma）與色度（Chroma）在頻譜上做交錯重疊，再傳送至顯示裝置。

顯示裝置接收到亮度信號與色度信號時，須先對其解碼而將其交錯重疊的亮度信號與色度信號區分出來，再進一步將亮度信號與色度信號轉換為影像。

惟顯示裝置解碼時係無法將亮度信號與色度信號完全分離，造成亮度信號與色度訊號串擾現象。另外，傳統類比視頻監控系統於同軸電纜下長距離傳輸時，會有低頻效應而使得顯示裝置顯示的影像產生拖曳現象。因此，有必要提出解決方案以解決前述問題，以提高顯示裝置顯示的畫質。

在一實施例中，一種高畫質信號調變頻譜系統，其包含：影像擷取裝置、視頻調變器以及第一連接埠。影像擷取裝置進行影像擷取，以產生第一數位視訊信號。第一數位視訊信號包含亮度基頻信號與色度基頻信號。視頻調變器連接影像擷取裝置。視頻調變器調變亮度基頻信號為具有第一頻帶的亮度調變信號。視頻調變器調變色度基頻信號為具有第二頻帶的色度調變信號。視頻調變器整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號。第一頻帶不重疊於第二頻帶。第一連接埠連接視頻調變器以輸出類比視訊信號。

在另一實施例中，一種高畫質信號調變頻譜系統，其包含：影像擷取裝置、視頻調變器以及第一連接埠。影像擷取裝置進行影像擷取，以產生第一數位視訊信號。第一數位視訊信號包含亮度基頻信號與色度基頻信號。視頻調變器連接影像擷取裝置。視頻調變器以第一調變技術調變該亮度基頻信號為度調變信號。視頻調變器以第二調變技術調變色度基頻信號為色度調變信號。視頻調變器整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號。其中第一調變技術不同於第二調變技術。第一連接埠連接視頻調變器以輸出類比視訊信號。

在一實施例中，一種高畫質的信號調變頻譜方法，其包含：擷取影像以產生第一數位視訊信號，其中第一數位視訊信號包含亮度基頻信號與色度基頻信號。調變亮度基頻信號為具有第一頻帶的亮度調變信號。調變色度基頻信號為具有第二頻帶的色度調變信號，其中第一頻帶不重疊於第二頻帶。整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號。由第一連接埠輸出類比視訊信號。

在另一實施例中，一種高畫質的信號調變頻譜方法，其包含：擷取影像以產生第一數位視訊信號，其中第一數位視訊信號包含亮度基頻信號與色度基頻信號。依據第一調變技術調變亮度基頻信號為亮度調變信號。依據第二調變技術調變色度基頻信號為色度調變信號，其中第一調變技術不同於第二調變技術。整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號。由第一連接埠輸出類比視訊信號。

依據本發明之高畫質信號調變頻譜系統及其信號調變頻譜方法能有效地將亮度信號與色度信號完全分離，藉此能避免發生亮度信號與色度信號串擾現象，且於長距離傳輸下，也能避免低頻效應下的影像產生拖曳現象。

第1圖是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之架構示意圖。請參閱第1圖，高畫質信號調變頻譜系統包含：一發送端、一傳輸器80以及一接收端。傳輸器80耦接在發送端與接收端之間。其中，發送端亦為視訊來源端。發送端包含：影像擷取裝置10、視頻調變器20以及第一連接埠30。接收端包含：第二連接埠40、視頻解調器50、處理模組60與顯示模組70。視頻調變器20連接於影像擷取裝置10與第一連接埠30之間。第二連接埠40經由輸器80與第一連接埠30耦接。視頻解調器50耦接於第二連接埠40與處理模組60之間。顯示模組70與處理模組60以及視頻解調器50連接。

第2圖是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之流程圖。請參閱第1至第2圖，影像擷取裝置10係擷取外部的影像來產生第一數位視訊信號（步驟S01）。其中，第一數位視訊信號包含亮度基頻信號（Luma）與色度基頻信號（Chroma）。

於一實施例中，視頻調變器20接收來自影像擷取裝置10的第一數位視訊信號。視頻調變器20將第一數位視訊信號中的亮度基頻信號調變為亮度調變信號26（步驟S02），並且將第一數位視訊信號中的色度基頻信號調變為色度調變信號27（步驟S03）。其中，亮度調變信號26具有第一頻帶，而色度調變信號27具有第二頻帶。並且，第一頻帶不重疊於第二頻帶。於調變後，視頻調變器20再將亮度調變信號26與色度調變信號27整合為類比視訊信號（步驟S04）。因此，整合後的類比視訊信號得以長距離傳輸而其中的亮度信號成份（亮度調變信號26）與色度信號成份（色度調變信號27）不易相互干擾。

於一實施例中，第一連接埠30係輸出類比視訊信號（步驟S05），以經由傳輸器80傳送類比視訊信號至第二連接埠40。換句話說，第一連接埠30與第二連接埠40之間是以傳輸器80連接。

應當可理解的是，各步驟的執行順序並不限於前述描述順序，可依據步驟的執行內容適當地調配執行順序。舉例來說，於一些實施例中，其可先執行步驟S03後再執行步驟S02，或亦可步驟S02與步驟S03同步執行。

於一些實施例中，視頻調變器20能以不同調變技術分別對亮度基頻信號與色度基頻信號進行調變。第3圖是本發明另一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之流程圖。請參閱第3圖，於一些實施例中，視頻調變器20以第一調變技術調變亮度基頻信號為亮度調變信號26（步驟S02’），並且以第二調變技術調變色度基頻信號為色度調變信號27（步驟S03’），以致亮度調變信號26的頻帶不會與色度調變信號27的頻帶重疊。其中，第一調變技術是不同於第二調變技術。

第4圖是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之另一流程圖。請參閱第1圖及第4圖，於一實施例中，視頻解調器50自第二連接埠40取得類比視訊信號（步驟S06）。視頻解調器50解調類比視訊信號中的亮度調變信號26與色度調變信號27，以生成數位亮度信號與數位色度信號（步驟S07）。接著，視頻解調器50再將生成的數位亮度信號與數位色度信號整合為第二數位視訊信號（步驟S08），並將第二數位視訊信號傳送至處理模組60。

於一實施例中，處理模組60經由視頻解調器50接收第二數位視訊信號後，則根據第二數位視訊信號控制顯示模組顯示監控影像（步驟S09）。換言之，處理模組60依據第二數位視訊信號而產生對應於顯示模組70的影像信號，讓顯示模組70能對應影像信號產生監控影像，以供使用者觀看。

第5圖是本發明一實施例的視頻調變器20之詳細架構圖。請參閱第5圖，視頻調變器20包含：影像預處理單元201、視頻取樣器202、亮度低通濾波單元21、色度低通濾波單元22、影像轉換單元23、影像整合單元24以及數位類比轉換單元25。影像預處理單元201連接於影像擷取裝置10與視頻取樣器202之間，亮度低通濾波單元21與色度低通濾波單元22分別耦接至影像轉換單元23與視頻取樣器202之間，影像整合單元24耦接於影像轉換單元23與數位類比轉換單元25之間，數位類比轉換單元25連接於第一連接埠30。

於一實施例中，影像預處理單元201自影像擷取裝置10接收第一數位視訊信號，利用解析度調整器將第一數位視訊信號Y：Cb：Cr＝4：2：2之解析度轉換為Y：Cb：Cr＝4：4：4之解析度，接著利用視頻取樣器202藉以分離出亮度基頻信號以及色度基頻信號。其中，第一數位視訊信號是符合BT.1120信號格式，本發明並非以此為限制。其中，YCbCr的比例關係以及其轉換比例的關係式於本發明中並非為限制。另外，於本領域中具有通常知識者是能輕易理解影像預處理單元201之技術內容，於此不再贅述。其中，本實施例中的視頻取樣器202之取樣頻率並非為限制。另外，於本領域中具有通常知識者是能輕易理解視頻取樣器202之技術內容，於此不再贅述。

於一實施例中，亮度低通濾波單元21自影像預處理單元201接收亮度基頻信號，藉以濾除亮度基頻信號中的雜訊，色度低通濾波單元22自影像預處理單元201接收色度基頻信號，藉以濾除色度基頻信號中的雜訊。

於一實施例中，影像轉換單元23分別自亮度低通濾波單元21與色度低通濾波單元22接收無雜訊的亮度基頻信號與色度基頻信號，以進一步將亮度基頻信號轉換為亮度調變信號26，影像轉換單元23也將色度基頻信號轉換為色度調變信號27。於一實施例中，影像轉換單元23是將亮度基頻信號之YCbCr格式轉換為亮度調變信號26之YUV格式，相同地，影像轉換單元23亦將色度基頻信號之YCbCr格式轉換為色度調變信號27之YUV格式，其中，本發明並非對轉換前後的影像格式有所限制。其中，於一實施例中的YCbCr格式的Y：Cb：Cr之信號比例為4：1：1，惟本發明並非以此為限制。

於一實施例中，影像整合單元24是將亮度調變信號26與色度調變信號27整合為數位整合信號，並由數位類比轉換單元25轉換為類比視訊信號，進而由第一連接埠30輸出。換句話說，影像整合單元24分別接收亮度調變信號26與色度調變信號27後，而將此二信號整合為一數位整合信號，透過數位類比轉換單元25將數位整合信號轉換為類比視訊信號，進而讓第一連接埠30輸出類比視訊信號。

第6圖是本發明一實施例的視頻解調器50及處理模組60之詳細架構圖。請參閱第6圖，視頻解調器50包含類比數位轉換單元51、亮度低通濾波器52、色度低通濾波器53以及影像解調單元54，類比數位轉換單元51連接第二連接埠40，亮度低通濾波器52以及色度低通濾波器53分別連接於類比數位轉換單元51與影像解調單元54之間。處理模組60包含影像轉換單元61，影像轉換單元61連接於影像解調單元54與顯示模組70之間。於一實施例中，類比數位轉換單元51接收類比視訊信號，以轉換並區分為亮度數位視訊信號與色度數位視訊信號，再經由亮度低通濾波器52過濾亮度數位視訊信號的雜訊以及色度低通濾波器53過濾色度數位視訊信號的雜訊，透過影像解調單元54分別解調經過濾後的亮度數位視訊信號以及色度數位視訊信號為數位亮度信號與數位色度信號，並根據數位亮度信號與數位色度信號輸出第二數位視訊信號至影像轉換單元61，以透過影像轉換單元61依據第二數位視訊信號轉換為影像信號，以供顯示模組顯示監控影像。

於一些實施例中，第二數位視訊信號是YCbCr格式，本發明並非以此為限制。另外，於一些實施例中，影像信號是符合BT.1120信號格式，本發明並非以此為限制。其中，於本領域中具有通常知識者是能輕易理解視頻解調器50與處理模組60之技術內容，於此不再詳細贅述。

第7圖是本發明另一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之架構示意圖。請參閱第7圖，高畫質信號調變頻譜系統還包含儲存模組90，儲存模組90連接處理模組60，以接收並儲存第二數位視訊信號。其中，儲存模組90可爲隨機訪問記憶體、非永久性記憶體、永久性記憶體、靜態記憶體、動態記憶體、快閃記憶體和/或任何存儲數位資訊的設備，本發明並非以此為限制，於一些實施例中，儲存模組90還可為硬碟、隨身碟、記憶卡、固態硬碟、可複寫式非揮發性記憶體或其他儲存裝置等。

其中，第一數位視訊信號可以為BT.656之數位視訊信號，本發明並非以此為限制，於一些實施例中，第一數位視訊信號亦可以為BT.1220的數位視訊信號。

第8圖為本發明一實施例之亮度調變信號26與色度調變信號27的頻譜分佈示意圖。請參閱第8圖，於一實施例中，亮度基頻信號的頻寬為29.7MHz（千赫茲），而其附載波頻率為34.8MHz（15/64*148.5MHz）。色度基頻信號的頻寬為7.425MMHz，而其附載波頻率為53.36MHz（23/64*148.5 MHz）。於一實施例中，第一調變技術可以為殘邊帶（Bestigial SideBand，VSB）調變技術，而第二調變技術可以為雙邊帶（Double SideBand，DSB）調變技術。於一實施例中，第一頻帶介於5.1MHz至40.1MHz，而第二頻帶介於45.94MHz至60.8MHz。於一實施例中，亮度調變信號26的頻寬為35MHz，殘波帶頻寬為5.3MHz。色度調變信號27的頻寬為14.86MHz。

於一些實施例中，影像擷取裝置10可以利用CCD之影像感測技術來將擷取的影像轉換為第一數位視訊信號。本於另一些實施例中，影像擷取裝置10亦可以利用CMOS之影像感測技術來將擷取的影像轉換為第一數位視訊信號。

於一些實施例中，傳輸器80可以為1.5C、3C、5C或其他種類的同軸電纜，但本發明並非以此為限制。

其中，視頻調變器20、視頻解調器50與處理模組60可由一個或多個處理元件，並且各處理元件可以是微處理器、微控制器、數位信號處理器、微型計算機、中央處理器、和/或任何基於操作指令操作信號（類比和/或數位）的電子元件，本發明並非受限於此。

依據上述實施例的高畫質信號調變頻譜系統及其信號調變頻譜方法能讓高畫質信號調變頻譜系統中的亮度信號與色度信號不重疊，即亮度信號與色度信號完全分離，藉此能避免發生亮度信號與色度信號相互串擾現象，且於長距離傳輸下，也能避免低頻效應下的影像產生拖曳現象。

10‧‧‧影像擷取裝置
201‧‧‧影像預處理單元
202‧‧‧視頻取樣器
20‧‧‧視頻調變器
21‧‧‧亮度低通濾波單元
22‧‧‧色度低通濾波單元
23‧‧‧影像轉換單元
24‧‧‧影像整合單元
25‧‧‧數位類比轉換單元
26‧‧‧亮度調變信號
27‧‧‧色度調變信號
30‧‧‧第一連接埠
40‧‧‧第二連接埠
50‧‧‧視頻解調器
51‧‧‧類比數位轉換單元
52‧‧‧亮度低通濾波器
53‧‧‧色度低通濾波器
54‧‧‧影像解調單元
60‧‧‧處理模組
61‧‧‧影像轉換單元
70‧‧‧顯示模組
80‧‧‧傳輸器
90‧‧‧儲存模組
S01‧‧‧擷取影像以產生第一數位視訊信號
S02‧‧‧調變亮度基頻信號為具有第一頻帶的亮度調變信號
S02’‧‧‧依據第一調變技術調變亮度基頻信號為亮度調變信號
S03‧‧‧調變色度基頻信號為具有第二頻帶的色度調變信號
S03’‧‧‧依據第二調變技術調變色度基頻信號為色度調變信號
S04‧‧‧整合亮度調變信號與色度調變信號為類比視訊信號
S05‧‧‧由第一連接埠輸出該類比視訊信號
S06‧‧‧由第二連接埠輸出類比視訊信號
S07‧‧‧解調類比視訊信號的亮度調變信號與色度調變信號，並分離成數位亮度信號與數位色度信號
S08‧‧‧依據數位亮度信號與數位色度信號輸出第二數位視訊信號
S09‧‧‧依據第二數位視訊信號控制顯示模組顯示監控影像

[第1圖] 是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之架構示意圖。 [第2圖] 是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之流程圖。 [第3圖] 是本發明另一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之流程圖。 [第4圖] 是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之另一流程圖。 [第5圖] 是本發明一實施例的視頻調變器之詳細架構圖。 [第6圖] 是本發明另一實施例的視頻解調器及處理模組之詳細架構圖。 [第7圖] 是本發明另一實施例的高畫質信號調變頻譜系統之架構示意圖。 [第8圖] 是本發明一實施例的高畫質信號調變頻譜系統的亮度調變信號與色度調變信號之頻譜分佈示意圖。

Claims (10)

1. 一種高畫質信號調變頻譜系統，包含：一影像擷取裝置，進行影像擷取以產生一第一數位視訊信號，其中該第一數位視訊信號包含一亮度基頻信號與一色度基頻信號；一視頻調變器，連接該影像擷取裝置，調變該亮度基頻信號為具有一第一頻帶的一亮度調變信號，調變該色度基頻信號為具有一第二頻帶的一色度調變信號，並整合該亮度調變信號與該色度調變信號為一類比視訊信號，其中該第一頻帶不重疊於該第二頻帶；一第一連接埠，連接該視頻調變器，輸出該類比視訊信號；一第二連接埠，接收該類比視訊信號；一視頻解調器，耦接該第二連接埠，將該類比視訊信號中的該亮度調變信號與該色度調變信號解調生成一數位亮度信號與一數位色度信號，並根據該數位亮度信號與該數位色度信號輸出一第二數位視訊信號；一顯示模組；以及一處理模組，連接該視頻解調器及該顯示模組，根據該第二數位視訊信號控制該顯示模組顯示一監控影像。
2. 如請求項1所述的高畫質信號調變頻譜系統，更包含：一儲存單元，連接該處理模組，儲存該第二數位視訊信號。
3. 如請求項1所述的高畫質信號調變頻譜系統，更包含：一傳輸器，連接該第一連接埠與該第二連接埠之間。
4. 如請求項1所述的高畫質信號調變頻譜系統，其中該視頻調變器包含： 一亮度低通濾波單元，連接該影像擷取裝置；一色度低通濾波單元，連接該影像擷取裝置；一影像轉換單元，連接該亮度低通濾波單元與該色度低通濾波單元，轉換由該亮度低通濾波單元接收的該亮度基頻信號為該亮度調變信號，轉換由該色度低通濾波單元接收的該色度基頻信號為該色度調變信號；及一影像整合單元，連接於該影像轉換單元與該第一連接埠之間，整合該亮度調變信號與該色度調變信號為該類比視訊信號。
5. 一種高畫質信號調變頻譜系統，包含：一影像擷取裝置，進行影像擷取以產生一第一數位視訊信號，其中該第一數位視訊信號包含一亮度基頻信號與一色度基頻信號；一視頻調變器，連接該影像擷取裝置，以一第一調變技術調變該亮度基頻信號為一亮度調變信號，以一第二調變技術調變該色度基頻信號為一色度調變信號，並整合該亮度調變信號與該色度調變信號為一類比視訊信號，其中該第一調變技術不同於該第二調變技術；一第一連接埠，連接該視頻調變器，輸出該類比視訊信號；一第二連接埠，接收該類比視訊信號；一視頻解調器，耦接該第二連接埠，將該類比視訊信號中的該亮度調變信號與該色度調變信號解調生成一數位亮度信號與一數位色度信號，並根據該數位亮度信號與該數位色度信號輸出一第二數位視訊信號；一顯示模組；以及一處理模組，連接該視頻解調器及該顯示模組，根據該第二數位視訊信號控制該顯示模組顯示一監控影像。
6. 如請求項5所述的高畫質信號調變頻譜系統，更包含：一儲存單元，連接該處理模組，儲存該第二數位視訊信號。
7. 如請求項5所述的高畫質信號調變頻譜系統，更包含：一傳輸器，連接該第一連接埠與該第二連接埠之間。
8. 如請求項5所述的高畫質信號調變頻譜系統，其中該視頻調變器包含：一亮度低通濾波單元，連接該影像擷取裝置；一色度低通濾波單元，連接該影像擷取裝置；一影像轉換單元，連接該亮度低通濾波單元與該色度低通濾波單元，轉換由該亮度低通濾波單元接收的該亮度基頻信號為該亮度調變信號，轉換由該色度低通濾波單元接收的該色度基頻信號為該色度調變信號；及一影像整合單元，連接該影像轉換單元，整合該亮度調變信號與該色度調變信號為該類比視訊信號。
9. 一種高畫質信號調變頻譜系統的信號調變頻譜方法，包含：擷取影像以產生一第一數位視訊信號，其中該第一數位視訊信號包含一亮度基頻信號與一色度基頻信號；調變該亮度基頻信號為具有一第一頻帶的一亮度調變信號；調變該色度基頻信號為具有一第二頻帶的一色度調變信號，其中該第一頻帶不重疊於該第二頻帶；整合該亮度調變信號與該色度調變信號為一類比視訊信號；由一第一連接埠輸出該類比視訊信號；由一第二連接埠輸出該類比視訊信號； 解調該類比視訊信號的該亮度調變信號與該色度調變信號，並分離成一數位亮度信號與一數位色度信號；依據該數位亮度信號與該數位色度信號輸出一第二數位視訊信號；以及依據該第二數位視訊信號控制一顯示模組顯示一監控影像。
10. 一種高畫質信號調變頻譜系統的信號調變頻譜方法，包含：擷取影像以產生一第一數位視訊信號，其中該第一數位視訊信號包含一亮度基頻信號與一色度基頻信號；依據一第一調變技術調變該亮度基頻信號為一亮度調變信號；依據一第二調變技術調變該色度基頻信號為一色度調變信號，其中該第一調變技術不同於該第二調變技術；整合該亮度調變信號與該色度調變信號為一類比視訊信號；由一第一連接埠輸出該類比視訊信號；由一第二連接埠輸出該類比視訊信號；解調該類比視訊信號的該亮度調變信號與該色度調變信號，並分離成一數位亮度信號與一數位色度信號；依據該數位亮度信號與該數位色度信號輸出一第二數位視訊信號；以及依據該第二數位視訊信號控制一顯示模組顯示一監控影像。