TWI656793B - 用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法 - Google Patents

用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關一種用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法，包括：發射端及接收端。該發射端之影像感測器用以將影像轉換成數位訊號，訊號處理器用以將數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號，且頻率調變器將複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號。該接收端接收該第一調變訊號，透過低雜訊放大器將第一調變訊號轉換為第二調變訊號以及頻率解調器將第二調變訊號還原成複合視訊廣播訊號，經影像解碼器解碼後，輸出一特定格式之數位訊號。

Description

用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法
本發明係有關影像處理之技術領域，尤指一種利用頻率調變(frequency modulation)高解析度複合視訊廣播訊號以用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法。
現行的複合視訊廣播訊號(Composite Video Broadcast Signal，CVBS)因原有NTSC規範的限制，在無線傳輸環境下仍僅能傳輸標準解析度(例如640×480)之複合視訊。
又，在無線傳輸環境(例如無人機攝影領域)中，若要以無線傳輸方式得到即時影像訊號，仍僅能使用標準解析度複合視訊格式，或是使用高解析度數位影像訊號。然而，若採用現有的高解析度數位影像訊號，在訊號之發射端及接收端都要歷經數位壓縮/解壓縮程序，才能有效在無線傳輸環境中進行傳輸，但此一作法並無法達到即時影像 之效果，會有高度延遲現象產生，對於在無線傳輸環境下需要即時影像來說，實為一大缺陷。又，使用標準解析度複合視訊格式則無法滿足高解析度之需求。
因此，先前技術中對於在無線傳輸環境中傳輸高解析度視訊格式仍有改善空間。
本發明之一目的在於提供一種複合視訊廣播訊號調變系統，包括：發射端，包括：影像感測器，用以將所感測之影像轉換成數位訊號；訊號處理器，用以將該數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號；及頻率調變器，用以將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號；以及接收端，係接收該第一調變訊號，該接收端包括：低雜訊放大器，用以將該第一調變訊號放大至振幅一致之第二調變訊號；頻率解調器，用以將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號；及影像解碼器，用以將經調變還原之該複合視訊廣播訊號解碼，以輸出一特定格式之數位訊號。
本發明之另一目的在於提供一種複合視訊廣播訊號調變方法，包括：令發射端中之影像感測器將該影像感測器所感測之影像轉換成數位訊號；令該發射端之訊號處理器將該數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號；令該發射端之頻率調變器將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號，以透過天線發送該第一調變訊號；令接收端中之天線接收該第一調變訊號；令該接收端之低雜訊放大器將該第一調變訊號放大至振幅一致之第二調變訊號；令該接收端之頻 率解調器將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號；以及令該接收端之影像解碼器將經調變還原之該複合視訊廣播訊號解碼，以輸出一特定格式之數位訊號。
藉由本發明之複合視訊廣播訊號調變系統及其方法，可將高解析度之複合視訊廣播訊號以頻率調變之方式在無線傳輸環境中進行傳輸，不須如現有技術中傳輸高解析度數位影像必須具備數位壓縮/解壓縮功能，故可以類比訊號之方式得到即時之高解析度影像訊號。且由於不須進行額外之數位壓縮/解壓縮功能，可省略相關硬體元件，而更具備省電、低負載、低成本之功效。
1‧‧‧發射端
11‧‧‧鏡頭
12‧‧‧影像感測器
13‧‧‧訊號處理器
14‧‧‧頻率調變器
15‧‧‧功率放大器
16‧‧‧天線
2‧‧‧接收端
21‧‧‧天線
22‧‧‧低雜訊放大器
23‧‧‧頻率解調器
231‧‧‧降頻器
232‧‧‧中頻表面聲波濾波器
233‧‧‧微分器
24‧‧‧影像解碼器
31‧‧‧光
32‧‧‧數位訊號
33、43‧‧‧複合視訊廣播訊號
34‧‧‧第一調變訊號
35、41‧‧‧放大之第一調變訊號
42‧‧‧第二調變訊號
44‧‧‧特定格式之數位訊號
5‧‧‧無線電波
S11~S17‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統之系統架構示意圖。
第2圖係為本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法之步驟流程示意圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請參閱第1圖，本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統可包括發射端1及接收端2。發射端1包括有鏡頭11、影像感測器12、訊號處理器13、頻率調變器14、功率放大器15以及天線16。接收端2包括有天線21、 低雜訊放大器22、頻率解調器23以及影像解碼器24。
影像感測器12用以將所感測之影像轉換成數位訊號32。詳言之，影像感測器12前端設有鏡頭11，鏡頭11可將光線聚焦，使得聚焦後的光31能夠落在影像感測器12上，使得影像感測器12感測產生影像。於一實施例中，鏡頭11可根據需求進行更換。
影像感測器12為一種光電元件，例如互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)感測器，可將光31轉換成數位訊號32。於一實施例中，影像感測器12係將所感測之影像轉換成解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160等高解析度之數位影像訊號。
訊號處理器13接收該數位訊號32，用以將該數位訊號32轉換成複合視訊廣播訊號33。詳言之，訊號處理器13係先將數位訊號32分離出亮度訊號及彩度訊號，以第一特定頻率對亮度訊號進行濾波，且以第二特定頻率對彩度訊號進行解調後，將已濾波之亮度訊號及已解調之彩度訊號一起編碼為複合視訊廣播訊號33。而此複合視訊廣播訊號33可以是解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160之高解析度複合視訊的類比訊號。
於一實施例中，第一特定頻率為9.7MHz，第二特定頻率為11.475MHz。又於一實施例中，第一特定頻率為21.8MHz，第二特定頻率為24MHz。本發明並不以此為限。
頻率調變器14接收複合視訊廣播訊號33，並將之調 變成第一調變訊號34。詳言之，頻率調變器14是將複合視訊廣播訊號33以頻率調變(Frequency Modulation，FM)之方式調變成工業科學醫療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段且頻寬為28MHz至108MHz之間的第一調變訊號34，其中，ISM頻段為5.8GHz或2.4GHz。為了使第一調變訊號34可以傳播更遠，可將第一調變訊號34送入功率放大器15，以將第一調變訊號34之振幅放大。之後，放大之第一調變訊號35可透過天線16來進行發送。
發射端1與接收端2之間透過無線電波5通訊，接收端2可透過天線21(例如無線傳輸環境)來接收發射端1之天線16所發送之放大之第一調變訊號35，亦即，天線21可收集空間中頻率為ISM頻段(5.8GHz或2.4GHz)的電波。由於所收集到的電波振幅太小、訊號微弱，故接收端2之天線21可將所接收之放大之第一調變訊號41先送入低雜訊放大器22，以將放大之第一調變訊號41放大至振幅一致之第二調變訊號42。接著將第二調變訊號42送入頻率解調器23。
頻率解調器23用以將第二調變訊號42調變還原成複合視訊廣播訊號43。具體而言，頻率解調器23包括降頻器231、中頻表面聲波濾波器232及微分器233。第二調變訊號42首先進入降頻器231，而降頻器231用以將第二調變訊號42降至頻率為480MHz之中頻訊號。接著，此中頻訊號進入中頻表面聲波濾波器232來進行濾波。於一實施例中，中頻表面聲波濾波器232為中心頻率是480MHz且頻寬是28MHz至108MHz之帶通濾波器。中頻表面聲波濾波器232濾波之目的在於降低雜訊干擾，讓後續解調 出之複合視訊廣播訊號43比較沒有雜訊。中頻訊號經中頻表面聲波濾波器232濾波後，接著再進入微分器233，將經濾波後之中頻訊號調變還原成複合視訊廣播訊號43，並將之送入影像解碼器24中。而此複合視訊廣播訊號43可以是解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160之高解析度複合視訊的類比訊號。
影像解碼器24則將經調變還原之複合視訊廣播訊號43解碼，以輸出一特定格式之數位訊號44。於一實施例中，影像解碼器24可在解碼同時對影像之亮度與彩度作調整後，再輸出此特定格式之數位訊號44。再於一實施例中，特定格式為BT 656格式、BT 1120格式、HDMI格式或Display Port格式，但本發明並不以此為限。
最後，使用者可依據所輸出之特定格式之數位訊號，接上對應之監視設備，即可即時觀看高解析度之畫面。
請參閱第2圖，本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法係應用於前述高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，以下相同之技術內容於此不再詳述。本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法之步驟如下：於步驟S11中，令發射端中之影像感測器將該影像感測器所感測之影像轉換成數位訊號，接著進至步驟S12；於步驟S12中，令該發射端之訊號處理器將該數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號，接著進至步驟S13。於步驟S13，令該發射端之頻率調變器將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號，以透過天線發送該第一調變訊號，接著進至步驟 S14；於步驟S14中，令接收端中之天線接收該第一調變訊號，接著進至步驟S15；於步驟S15中，令該接收端之低雜訊放大器將該第一調變訊號放大至振幅一致之第二調變訊號，接著進至步驟S16；於步驟S16中，令該接收端之頻率解調器將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號，接著進至步驟S17；於步驟S17中，令該接收端之影像解碼器將經調變還原之該複合視訊廣播訊號解碼，以輸出一特定格式之數位訊號。
於一實施例中，在步驟S11之該影像感測器係將所感測之該影像轉換成解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160等高解析度之數位影像訊號。
於一實施例中，在步驟S12之該訊號處理器係先將該數位訊號分離出亮度訊號及彩度訊號，以第一特定頻率對該亮度訊號進行濾波，且以第二特定頻率對該彩度訊號進行解調後，將已濾波之該亮度訊號及已解調之該彩度訊號一起編碼為該複合視訊廣播訊號。其中，第一特定頻率為9.7MHz且第二特定頻率為11.475MHz，或第一特定頻率為21.8MHz且第二特定頻率為24MHz。
於一實施例中，於步驟S13中之該頻率調變器所調變成之該第一調變訊號為ISM頻段且頻寬為28MHz至108MHz之間。又，該頻率調變器將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號後，係先透過功率放大器將該第一調變訊號之振幅放大，再透過該天線發送。
於一實施例中，步驟S14中之接收端中之該天線用以 接收ISM頻段內之該第一調變訊號。
再於一實施例中，步驟S16更包括以下步驟：令降頻器將該第二調變訊號降至頻率為480MHz之中頻訊號；令中頻表面聲波濾波器對該中頻訊號進行濾波；以及令微分器用以將經濾波後之該中頻訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號。其中，該中頻表面聲波濾波器為中心頻率是480MHz且頻寬是28MHz至108MHz之帶通濾波器。
於一實施例中，步驟S17之影像解碼器所輸出之該特定格式為BT 656格式、BT 1120格式、HDMI格式或Display Port格式。
藉由本發明之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統及其方法，可將高解析度之複合視訊廣播訊號以頻率調變(Frequency Modulation，FM)之方式在無線傳輸環境中進行傳輸，不須如現有技術中傳輸高解析度數位影像必須具備數位壓縮/解壓縮功能，亦不受限於現有無線傳輸環境之封包格式(例如WiFi)，故可得到即時且不延遲(或低延遲)之類比影像訊號，且可省略相關壓縮/解壓縮之硬體元件，而更具備省電、低負載、低成本之功效。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請 專利範圍所列。

Claims (22)

  1. 一種用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，包括：發射端，包括：影像感測器，用以將所感測之影像轉換成數位訊號；訊號處理器，用以將該數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號；及頻率調變器，用以將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號；以及接收端，係接收該第一調變訊號，該接收端包括：低雜訊放大器，用以將該第一調變訊號放大至振幅一致之第二調變訊號；頻率解調器，用以將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號；及影像解碼器，用以將經調變還原之該複合視訊廣播訊號解碼，以輸出一特定格式之數位訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該訊號處理器係先將該數位訊號分離出亮度訊號及彩度訊號，以第一特定頻率對該亮度訊號進行濾波，且以第二特定頻率對該彩度訊號進行解調後，將已濾波之該亮度訊號及已解調之該彩度訊號一起編碼為該複合視訊廣播訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高解析度複合視訊廣播 訊號頻率調變系統，其中，該第一特定頻率為9.7MHz，該第二特定頻率為11.475MHz。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該第一特定頻率為21.8MHz，該第二特定頻率為24MHz。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該頻率調變器所調變成之該第一調變訊號為ISM頻段且頻寬為28MHz至108MHz之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該發射端更包括功率放大器及天線，該功率放大器用以將該第一調變訊號之振幅放大，以透過該天線發送。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該接收端更包括天線，該天線用以接收ISM頻段內之該第一調變訊號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該頻率解調器更包括降頻器、中頻表面聲波濾波器及微分器，該降頻器用以將該第二調變訊號降至頻率為480MHz之中頻訊號，該中頻表面聲波濾波器對該中頻訊號進行濾波，該微分器用以將經濾波後之該中頻訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之高解析度複合視訊廣播 訊號頻率調變系統，其中，該中頻表面聲波濾波器為中心頻率是480MHz且頻寬是28MHz至108MHz之帶通濾波器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該影像感測器係將所感測之該影像轉換成解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160之數位影像訊號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變系統，其中，該特定格式為BT 656格式、BT 1120格式、HDMI格式或Display Port格式。
  12. 一種用於無線傳輸環境中之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，包括：令發射端中之影像感測器將該影像感測器所感測之影像轉換成數位訊號；令該發射端之訊號處理器將該數位訊號轉換成複合視訊廣播訊號；令該發射端之頻率調變器將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號，以透過天線發送該第一調變訊號；令接收端中之天線接收該第一調變訊號；令該接收端之低雜訊放大器將該第一調變訊號放大至振幅一致之第二調變訊號；令該接收端之頻率解調器將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號；以及 令該接收端之影像解碼器將經調變還原之該複合視訊廣播訊號解碼，以輸出一特定格式之數位訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該訊號處理器係先將該數位訊號分離出亮度訊號及彩度訊號，以第一特定頻率對該亮度訊號進行濾波，且以第二特定頻率對該彩度訊號進行解調後，將已濾波之該亮度訊號及已解調之該彩度訊號一起編碼為該複合視訊廣播訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該第一特定頻率為9.7MHz，該第二特定頻率為11.475MHz。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該第一特定頻率為21.8MHz，該第二特定頻率為24MHz。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該頻率調變器所調變成之該第一調變訊號為ISM頻段且頻寬為28MHz至108MHz之間。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該頻率調變器將該複合視訊廣播訊號調變成第一調變訊號後，係先透過功率放大器將該第一調變訊號之振幅放大，再透過該天線發送。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該接收端中之該天線用以接 收ISM頻段內之該第一調變訊號。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該接收端之頻率解調器將該第二調變訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號之步驟包括：令降頻器將該第二調變訊號降至頻率為480MHz之中頻訊號；令中頻表面聲波濾波器對該中頻訊號進行濾波；以及令微分器用以將經濾波後之該中頻訊號調變還原成該複合視訊廣播訊號。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該中頻表面聲波濾波器為中心頻率是480MHz且頻寬是28MHz至108MHz之帶通濾波器。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該影像感測器係將所感測之該影像轉換成解析度為1280×720、1280×960、1920×1080或3840×2160之數位影像訊號。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之高解析度複合視訊廣播訊號頻率調變方法，其中，該特定格式為BT 656格式、BT 1120格式、HDMI格式或Display Port格式。
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