影像處理元件與濾波技術探究
發布時間:2010-01-12 來源:52RD
中心議題:
電視的訊號處理流程與相關元件
一般來說,影像信號皆是動態呈現的,依照不同地區的規範,可分為每秒30個畫麵(NTSC交錯式掃瞄),或是每秒25個畫麵(PAL交錯式掃瞄),daliangmoniyingxiangxinhaozhuanchengshuzixinhaozaipinkuanhaoyongshangfeichangpangda,weilejieshengpinkuan,jinerjiakuaixinhaochulisudu,yingxiangzaijinxingjiexihouhuijiangsecaiyiyasuofangshilaichuandi,yinciyingxiangyasuojingpianshifeichangzhongyaodehexinyuanjian。zaiyibantongyongshejishang,yingxiangshuchuIC控製板(ControllerBoard)的核心元件包括:視頻解碼器(VideoDecoder)、解交錯式掃瞄器(De-Interlacer),及縮放控製器(Scaler)等。

圖說:HDTV的元件配置方塊圖。
除此之外,電視信號的處理還包含了類比與數位轉換元件(AnalogDigitalConverter,ADC)、相鎖迴路(PhaseLockLoop,PLL)、數字視頻介麵(DigitalVideoInterface,DVI)以及低電壓差動信號處理介麵(LVDS)等分離元件,其中ADC與VideoDecoderzeshiyinweitongshibaohanlemoniyushuzixinhaodehunheshejijingpianjishu,zaidianlujiegoufangmianxiangduifuza,yinciduoyidulixingshicunzai,nanyiyuqitayuanjianzhenghe。zaiciguinachuxialiejidian:
1.前端信號的接收和轉換
■ADC:將模擬RGB信號轉換成數字信號。
■PLL:在模擬/數字轉換過程中負責信號採樣,多數已嵌入ADC元件中。
■DVIRx:接收以數字編碼格式所輸入的影音信號,如來自PC-DVI介麵或其它數字影音裝置的信號等;若嵌入HDCP晶片,則可以執行來自DTV加密/付費視頻的解密。
■VideoDecoder:傳統NTSC/PAL/SECAM等TV信號采取複合波形輸入,VideoDecoder內含梳形濾波器(Combfilter)功能,可以將複合端子(Composite、CVBS)、S端子或色差端子(YpbPr/YUV)所輸入的模擬信號分離,內含多組ADC將它轉換為數字信號。
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2.中介信號處理與增益
■De-Interlacer:主要將電視信號所用的交錯式掃瞄(interlaced)轉換為目前各種新型顯示裝置如LCDTV、PDPTV、rear-projectionTV等所用的逐行循序掃瞄(progressive)。
■De-Interlacer可稱為DTV控製IC的首要核心,廠商設計時多視係統需求,嵌入增益軟件以提供畫質調整及改善,例如:亮度、對比、色調調整、噪音消除、黑階延伸(black-levelExtension)、銳利度調整(peaking/sharpness)及Gamma修正等。
3.後端-信號調整與輸出
■Scaler:目的在將不同影音裝置所輸入的畫麵解析度或形狀大小進行調整,重新填寫成DTV的原始像素矩陣(NativeResolution)。
■OSD:負責調整螢幕顯示亮度、對比、垂直與水平位置,通常視係統支援的語言及字型多寡而決定以內嵌或外加方式配置。
■LVDS:傳輸已處理好的影像信號至DVT麵板模組。
數字電視信號依然需要後處理
在數字電視接收端,數字信號藉由天線、調諧器(tuner)、數字解調器(digitaldemodulator)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)數(shu)字(zi)資(zi)訊(xun)。由(you)於(yu)在(zai)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong),信(xin)號(hao)難(nan)免(mian)會(hui)受(shou)到(dao)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)之(zhi)幹(gan)擾(rao),因(yin)而(er)導(dao)致(zhi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)資(zi)料(liao)會(hui)有(you)錯(cuo)誤(wu)之(zhi)發(fa)生(sheng)。為(wei)了(le)能(neng)降(jiang)低(di)錯(cuo)誤(wu)發(fa)生(sheng)的(de)機(ji)率(lv),故(gu)資(zi)料(liao)在(zai)調(tiao)變(bian)之(zhi)前(qian),會(hui)經(jing)過(guo)通(tong)道(dao)編(bian)碼(ma)(channelcoding)處理。而在資料被接收及解調之後,再經由對應之通道解碼(channeldecoding)來處理。通道解碼器可偵測錯誤之發生及糾正所發生之錯誤(當然要在所選用通道編碼方式的糾正能力範圍之內)。資料經過通道解碼之後,解多工器(de-multiplexer)將jiang抽chou取qu其qi中zhong使shi用yong者zhe所suo選xuan定ding節jie目mu之zhi視shi頻pin流liu和he音yin頻pin流liu,並bing分fen別bie送song到dao視shi頻pin解jie碼ma器qi和he音yin頻pin解jie碼ma器qi進jin行xing處chu理li。視shi頻pin經jing過guo解jie碼ma後hou,還hai要yao進jin行xing數shu字zi至zhi模mo擬ni信xin號hao轉zhuan換huan,最zui後hou才cai會hui將jiang信xin號hao送song到dao麵mian板ban進jin行xing顯xian示shi動dong作zuo。
youshangshukezhi,shuzidianshidechunshuzixinhaobingbushizhijietongdayingmu,xiangfande,zhongjianrengxuyaojingguojidaojiebianmayijishuziyumonizhuanhuandechengxu,ershuzishipindeyuanshengjiexidukenengwufawanquanpipeiLCDTV的麵板真實解析度,舉例來說:台灣的數字電視內容僅為DVD畫質的480i解析度,目前主流LCDTV真實解析度都在720P以上,更高規格的1080PHD麵板LCDTV也逐漸普及當中,在這些高解析度LCDTV中觀賞數字電視節目,如果沒有進行相關的後處理(比如說透過Scaler將來調整原有視頻內容的大小),那麼在電視上就隻能看到點對點的小小畫麵。Scaler的畫麵大小調整並不是單純隻有改變解析度而已,針對畫麵擴大之後所會產生的畫麵瑕疵問題,都必需要透過各種演算法來加以補充。
將視頻壓縮比過高會讓畫麵產生區塊噪音或馬賽克效應。視頻經過預處理/後處理後,編碼器壓縮起來會更輕鬆,並且進一步提高影像品質,連帶降低發送頻寬要求。該功能對有線、衛星、電信和IPTV廣播商業模式非常重要,因為滿足高品質要求必須在很窄的頻寬條件下實現。預處理可能包括在視頻進入編碼器之前使用2D濾波技術濾除特定高頻信號,以有效減少區塊效應。某些公司編碼產品的視頻與影像處理套件中就包括了2D的有限脈衝響應(FIR)和中值濾波器功能,可利用3×3、5×5或7×7恒定係數矩陣執行2DFIR濾波作業。因此,為了在頻寬受限環境中獲得最佳性能,預先處理對任何的視頻壓縮方法來說相當關鍵。而電視影像解碼器在針對諸如H.264、MPEG-2等影像編碼進行解碼動作時,也都需要進行如去方塊(De-Block)反交錯掃瞄(De-Interlace)等處理,為了呈現出完美的畫麵,數字電視信號對濾波技術的需求並不比傳統模擬電視信號少。
數字化的電視時代,模擬應用仍佔大宗
suirandianshidouyijingshuzihua,danshiyibanguanzhongshoukanzuiduode,yiranshimonidianshijiemu,yitaiwandezhuangkuanglaishuo,shuzidianshidefazhanzhongdianzaiyugaosujieshoudexingdongyingyong,erfeizhenzhengdegaohuazhishuzixinhao,shuzidianshibenshenhuazhibiaoxianbingbutebietuchu,jiashangquefajubeizugouxiyinlidejiemuneirong,daduoshuxiaofeizherengxuanzepindaoyujiemuxiangduijingcaideyouxiandianshi。youxiandianshicaiyongdeshibiaozhundeleibixunhao,touguotongzhoudianlanchuanshujiemuneirong,xinhaobenshendehaohuaiyingxiangjiemuhuamianpinzhishenda。bujinzaitaiwan,shijiegeguoyeduoyimonidianshiweibofangzhuliu,weiledadaolianghaodehuamianpinzhi,chuleliqiuxinhaodepinzhiyiwai,dianshibenshendelvbonengligeng佔lezuidabilidezhongyaoxing。
針對影像編碼的消除區塊效應濾波器技術
以區塊轉換為基礎的影像壓縮編碼(區塊離散餘弦轉換)已經被廣泛應用到如MPEG、VC1、H.264等(deng)諸(zhu)多(duo)主(zhu)流(liu)影(ying)像(xiang)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)中(zhong),這(zhe)些(xie)也(ye)都(dou)是(shi)數(shu)位(wei)視(shi)頻(pin)的(de)主(zhu)流(liu)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)。雖(sui)然(ran)這(zhe)些(xie)編(bian)碼(ma)標(biao)準(zhun)幾(ji)乎(hu)都(dou)有(you)加(jia)入(ru)去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)演(yan)算(suan)法(fa),然(ran)而(er)在(zai)實(shi)際(ji)進(jin)行(xing)影(ying)像(xiang)解(jie)碼(ma)的(de)同(tong)時(shi),往(wang)往(wang)都(dou)還(hai)是(shi)避(bi)免(mian)不(bu)了(le)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)產(chan)生(sheng),而(er)當(dang)壓(ya)縮(suo)比(bi)越(yue)高(gao),區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)也(ye)會(hui)越(yue)明(ming)顯(xian)。
去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)歸(gui)納(na)為(wei)兩(liang)大(da)類(lei),第(di)一(yi)類(lei)是(shi)從(cong)編(bian)碼(ma)架(jia)構(gou)著(zhe)手(shou),如(ru)利(li)用(yong)重(zhong)疊(die)轉(zhuan)換(huan)法(fa),將(jiang)原(yuan)始(shi)的(de)影(ying)像(xiang)切(qie)割(ge)為(wei)少(shao)許(xu)重(zhong)疊(die)的(de)區(qu)塊(kuai),當(dang)解(jie)碼(ma)重(zhong)建(jian)影(ying)像(xiang)時(shi),相(xiang)鄰(lin)區(qu)塊(kuai)的(de)重(zhong)疊(die)區(qu)域(yu)影(ying)像(xiang)則(ze)是(shi)以(yi)平(ping)均(jun)取(qu)樣(yang)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)降(jiang)低(di)區(qu)塊(kuai)與(yu)區(qu)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing)。或(huo)是(shi)使(shi)用(yong)結(jie)合(he)轉(zhuan)換(huan)法(fa),將(jiang)原(yuan)始(shi)影(ying)像(xiang)區(qu)分(fen)為(wei)高(gao)相(xiang)關(guan)性(xing)與(yu)低(di)相(xiang)關(guan)性(xing)2種(zhong)集(ji)合(he),在(zai)高(gao)相(xiang)關(guan)性(xing)集(ji)合(he)部(bu)分(fen)使(shi)用(yong)無(wu)損(sun)耗(hao)編(bian)碼(ma),低(di)相(xiang)關(guan)性(xing)部(bu)分(fen)則(ze)是(shi)使(shi)用(yong)原(yuan)有(you)的(de)區(qu)塊(kuai)離(li)散(san)餘(yu)弦(xian)轉(zhuan)換(huan)編(bian)碼(ma),但(dan)是(shi)在(zai)編(bian)碼(ma)階(jie)段(duan)處(chu)理(li)所(suo)需(xu)考(kao)慮(lv)的(de)後(hou)續(xu)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),技(ji)術(shu)難(nan)度(du)也(ye)更(geng)高(gao)。而(er)第(di)二(er)類(lei)處(chu)理(li)方(fang)式(shi),則(ze)是(shi)利(li)用(yong)後(hou)處(chu)理(li)(Post-Processing)技術,比如說濾波法就是後處理技術的1種(zhong),一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),由(you)於(yu)有(you)著(zhe)不(bu)會(hui)改(gai)變(bian)原(yuan)有(you)編(bian)碼(ma)的(de)架(jia)構(gou),以(yi)及(ji)不(bu)需(xu)要(yao)紀(ji)錄(lu)額(e)外(wai)資(zi)訊(xun)的(de)優(you)點(dian),利(li)用(yong)後(hou)處(chu)理(li)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)進(jin)行(xing)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)消(xiao)除(chu),是(shi)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)且(qie)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)式(shi)之(zhi)一(yi)。
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利(li)用(yong)濾(lv)波(bo)技(ji)術(shu)來(lai)去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying),在(zai)實(shi)做(zuo)上(shang),則(ze)是(shi)將(jiang)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing)視(shi)為(wei)錯(cuo)誤(wu)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)音(yin),並(bing)利(li)用(yong)一(yi)般(ban)的(de)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)濾(lv)除(chu)這(zhe)些(xie)被(bei)視(shi)為(wei)錯(cuo)誤(wu)的(de)高(gao)頻(pin)部(bu)分(fen),進(jin)而(er)將(jiang)呈(cheng)現(xian)區(qu)塊(kuai)效(xiao)果(guo)的(de)的(de)部(bu)分(fen)平(ping)滑(hua)化(hua)。這(zhe)種(zhong)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)屬(shu)於(yu)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)法(fa),當(dang)在(zai)解(jie)碼(ma)影(ying)像(xiang)內(nei)偵(zhen)測(ce)到(dao)有(you)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)相(xiang)鄰(lin)區(qu)塊(kuai),在(zai)捨(捨)去(qu)相(xiang)鄰(lin)邊(bian)界(jie)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao)後(hou),再(zai)根(gen)據(ju)未(wei)捨(捨)去(qu)的(de)資(zi)料(liao)以(yi)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)法(fa)預(yu)估(gu)並(bing)補(bu)回(hui)空(kong)缺(que)位(wei)置(zhi)下(xia)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao),藉(ji)以(yi)平(ping)滑(hua)化(hua)其(qi)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing),達(da)到(dao)減(jian)輕(qing)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)效(xiao)果(guo),在(zai)此(ci)可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)單(dan)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)或(huo)者(zhe)是(shi)雙(shuang)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha),演(yan)算(suan)法(fa)同(tong)樣(yang)都(dou)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan),對(dui)係(xi)統(tong)的(de)負(fu)載(zai)非(fei)常(chang)輕(qing)微(wei)。

圖說:屬於線性濾波的低通濾波器的運作概念示意圖。
youyuditonglvboqiyibanshishuyuxianxingchuli,zaiquchuqukuaidetongshi,yeyoukenenghuijiangyuanyoufeiqukuaixiaoyingbufendegaopinzixunyiqilvchu,yinerzaochengyingxiangdemohuxianxiang。yincizailvbofangshishang,yeyouliyongfeixianxingdejishulaichuli。zaifeixianxinglvbojishufangmian,zhongzhilvboqishijiaochangjiande1種。中值濾波器會把所讀取的資料取中間值來取代掉原有的資料,透過這樣的方式,在影像細節的保存方麵要優於一般線性濾波技術(如雙線性內差濾波)。
但(dan)是(shi)一(yi)般(ban)中(zhong)值(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)在(zai)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong),會(hui)永(yong)久(jiu)性(xing)的(de)破(po)壞(huai)畫(hua)麵(mian)中(zhong)所(suo)包(bao)含(han)的(de)的(de)原(yuan)始(shi)像(xiang)素(su)資(zi)訊(xun),造(zao)成(cheng)最(zui)終(zhong)的(de)輸(shu)出(chu)結(jie)果(guo)與(yu)原(yuan)本(ben)未(wei)壓(ya)縮(suo)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)訊(xun)產(chan)生(sheng)落(luo)差(cha),因(yin)此(ci)後(hou)來(lai)也(ye)發(fa)展(zhan)出(chu)使(shi)用(yong)切(qie)換(huan)的(de)方(fang)式(shi),先(xian)行(xing)偵(zhen)測(ce)輸(shu)入(ru)影(ying)像(xiang)噪(zao)音(yin)程(cheng)度(du),如(ru)果(guo)偵(zhen)測(ce)到(dao)的(de)噪(zao)音(yin)直(zhi)超(chao)過(guo)容(rong)忍(ren)值(zhi),則(ze)會(hui)使(shi)用(yong)濾(lv)波(bo)輸(shu)出(chu),若(ruo)信(xin)號(hao)品(pin)質(zhi)良(liang)好(hao),則(ze)維(wei)持(chi)原(yuan)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu),避(bi)免(mian)破(po)壞(huai)原(yuan)始(shi)信(xin)號(hao)。常(chang)見(jian)的(de)中(zhong)值(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)類(lei):

圖說:中值濾波器的運作概念示意圖。
■標準中值濾波器(StandardMedianFilter,SMFilter)
最原始的標準中值濾波器是由J.W.Jukey在1971niansuotichu,qimudezhuyaoshiyonglaichulifeixianxingxinhao,cijishukeyikefuxianxinglvbosuoyinqidexijiemohu,zhongzhilvbodechulifangshishiquyigechangkuanjieweitedingdaxiaodeshichuang,duishichuangzhongziliaodaxiaozuopaixu,ranhouquzhongjianzhizuoweilvbohoujieguo。
■中央加權中值濾波器(Center-WeightedMedianFilter,CWMFilter)
中央加權中值濾波器是在1991年nian提ti出chu,此ci濾lv波bo器qi是shi由you中zhong值zhi濾lv波bo器qi改gai良liang而er來lai,不bu但dan可ke以yi去qu除chu噪zao音yin,還hai可ke以yi保bao留liu較jiao好hao的de影ying像xiang細xi節jie,不bu過guo在zai噪zao音yin比bi過guo高gao的de情qing況kuang下xia,濾lv波bo效xiao能neng會hui大da幅fu降jiang低di。中zhong央yang加jia權quan中zhong值zhi濾lv波bo器qi的de處chu理li步bu驟zhou跟gen中zhong值zhi濾lv波bo器qi很hen相xiang似si,同tong樣yang先xian設she定ding長chang寬kuan一yi致zhi的de視shi窗chuang,對dui視shi窗chuang內nei中zhong央yang點dian複fu製zhiw次,然後排序輸出中間值,取w等於1時,中央加權中值濾波器就會進行濾波處理,w大於7時,就不對影像進行濾波處理。
■三態式中值濾波器(Tri-StateMedianFilter,TSMFilter)
shangshuyizhongzhiweizhudelvbofangshijieduimaichongzaoyinyoulianghaodelvboxiaoguo,dandoushiwutiaojianduisuoyoushuruyangbenjinxinglvbochuli。duiyifushouwurandeyingxiangeryan,kenengzhiyoubufenxiangsushishoudaozaoyinganrao,qiyuxiangsurengranbaoliuyuanzhi,wutiaojianduimeigexiangsujinxinglvbochulihuigengdongdaoyixiebushouwurandexiangsu,jinersunshiyingxiangbufenxijie。santaishizhongzhilvboqizeshijiehelechuantongzhongzhilvboqihezhongyangjiaquanzhongzhilvboqi,bazhe2個濾波結果與原值差異當作噪音偵測的參考。如此可以盡可能保留原有的細節,並最大化濾波的效果。
中值濾波器除了以上幾種以外,還有許多由該技術延伸出來的類似濾波架構,基本上都各有其不同的特性及限製。
區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)也(ye)可(ke)以(yi)透(tou)過(guo)加(jia)大(da)流(liu)量(liang)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)獲(huo)得(de)解(jie)決(jue),但(dan)是(shi)加(jia)大(da)流(liu)量(liang)也(ye)代(dai)表(biao)的(de)頻(pin)寬(kuan)成(cheng)本(ben)的(de)支(zhi)出(chu)將(jiang)會(hui)更(geng)為(wei)龐(pang)大(da),以(yi)資(zi)訊(xun)產(chan)業(ye)的(de)趨(qu)勢(shi)而(er)言(yan),晶(jing)片(pian)效(xiao)能(neng)的(de)成(cheng)長(chang)幅(fu)度(du)要(yao)遠(yuan)超(chao)過(guo)頻(pin)寬(kuan)成(cheng)本(ben)比(bi)的(de)提(ti)高(gao),因(yin)此(ci)藉(ji)由(you)係(xi)統(tong)以(yi)合(he)理(li)的(de)濾(lv)波(bo)演(yan)算(suan)法(fa)及(ji)係(xi)統(tong)消(xiao)耗(hao)來(lai)達(da)到(dao)頻(pin)寬(kuan)需(xu)求(qiu)與(yu)畫(hua)質(zhi)均(jun)衡(heng)的(de)目(mu)的(de),就(jiu)成(cheng)了(le)現(xian)在(zai)主(zhu)流(liu)的(de)影(ying)像(xiang)編(bian)解(jie)碼(ma)及(ji)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)。
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針對模擬信號的梳狀濾波技術

圖說:梳狀濾波的種類示意圖。
梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi對dui於yu模mo擬ni信xin號hao而er言yan,是shi個ge非fei常chang重zhong要yao且qie具ju有you絕jue佳jia效xiao果guo的de影ying像xiang加jia強qiang設she計ji,要yao瞭liao解jie梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi,主zhu要yao從cong信xin號hao源yuan開kai始shi說shuo起qi,一yi開kai始shi接jie收shou視shi頻pin的de影ying像xiang端duan子zi通tong常chang為weiComposite端子(如RF射頻端子與AV端子),這類端子所能接收的信號為複合信號端子(CompositeVideoSignal),為何稱為複合端子?因為在信號中混合了亮度(Luminace,以Y表示)與色度/彩度(Chrominace,以C表示)雙方麵的信號,一般視頻電路的工作就是將這種信號進行Y/C分fen離li處chu理li,梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi的de工gong作zuo就jiu是shi在zai保bao證zheng信xin號hao細xi節jie的de情qing況kuang之zhi下xia,避bi免mian影ying像xiang信xin號hao的de亮liang度du與yu色se彩cai互hu相xiang滲shen透tou汙wu染ran。其qi作zuo法fa就jiu是shi在zai內nei部bu按an一yi定ding的de頻pin率lv間jian格ge排pai列lie信xin號hao以yi及ji其qi本ben身shen的de延yan時shi信xin號hao,並bing兩liang兩liang進jin行xing疊die家jia,從cong而er產chan生sheng相xiang位wei相xiang消xiao的de的de效xiao果guo。因yin為wei其qi信xin號hao曲qu線xian就jiu像xiang梳shu子zi一yi般ban,因yin此ci被bei稱cheng為wei梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi(CombFiltering)。
梳狀濾波器一般由延時器、加法器、減法器、帶通濾波器所組成,應用在連續的畫麵之間的靜止圖像,就稱為3D梳狀濾波,而針對活動的影像,並在單一畫格內進行梳狀濾波工作,則是稱為3D梳shu狀zhuang濾lv波bo。在zai數shu字zi電dian視shi裏li,為wei了le確que保bao梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi可ke以yi正zheng常chang動dong作zuo,必bi須xu設she計ji足zu夠gou的de存cun儲chu器qi,藉ji以yi取qu得de足zu夠gou的de延yan遲chi時shi間jian以yi及ji信xin號hao頻pin寬kuan,相xiang關guan電dian路lu也ye可ke以yi藉ji由youSoC的方式整合並進行設計的簡化。梳狀濾波器可分為以下幾種類型:
■2D梳狀濾波器
這(zhe)種(zhong)架(jia)構(gou)的(de)梳(shu)狀(zhuang)濾(lv)波(bo)容(rong)易(yi)在(zai)色(se)彩(cai)交(jiao)界(jie)處(chu)出(chu)現(xian)彩(cai)色(se)雜(za)點(dian),讓(rang)畫(hua)麵(mian)看(kan)起(qi)來(lai)雜(za)訊(xun)比(bi)較(jiao)大(da)些(xie),不(bu)過(guo)因(yin)保(bao)證(zheng)了(le)亮(liang)度(du)通(tong)道(dao)的(de)頻(pin)率(lv)回(hui)應(ying),因(yin)此(ci)清(qing)晰(xi)度(du)方(fang)麵(mian)不(bu)會(hui)有(you)太(tai)大(da)沒(mei)有(you)問(wen)題(ti),主(zhu)要(yao)對(dui)NTSC格式的信號起作用。
■3D數字梳狀濾波器
3D數字梳狀濾波器能夠從空間(2D)、時間(第三維方向)將每組畫麵的亮度及色度信號精確地分離,進而有效消除影響信號中的雜波、斑點、色彩重疊現象,使畫麵更加清晰。
■4H數字梳狀濾波器
4H(3D數字梳狀濾波器+1H高解析數字梳狀濾波器),即在對普通模擬信號進行3D的de亮liang色se分fen離li處chu理li的de同tong時shi,還hai增zeng加jia了le特te別bie針zhen對dui高gao解jie析xi信xin號hao顯xian示shi時shi進jin行xing亮liang色se分fen離li處chu理li的de數shu字zi梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi,如ru此ci可ke以yi更geng加jia徹che底di地di消xiao除chu亮liang色se串chuan擾rao現xian象xiang。
■5H梳狀濾波器
用作Y/C分離和色度解碼,比ITT及Genesis的產品要高(4H)。這樣可將視覺位置扭曲現象及顏色噪音減至最低,極大地消除串色幹擾及色彩滲透,令影像色彩更清晰明亮。
- 電視的訊號處理流程與相關元件
- 數字電視信號依然需要後處理
- 針對影像編碼的消除區塊效應濾波器技術
- 標準中值濾波器
- 中央加權中值濾波器
- 三態式中值濾波器
電視的訊號處理流程與相關元件
一般來說,影像信號皆是動態呈現的,依照不同地區的規範,可分為每秒30個畫麵(NTSC交錯式掃瞄),或是每秒25個畫麵(PAL交錯式掃瞄),daliangmoniyingxiangxinhaozhuanchengshuzixinhaozaipinkuanhaoyongshangfeichangpangda,weilejieshengpinkuan,jinerjiakuaixinhaochulisudu,yingxiangzaijinxingjiexihouhuijiangsecaiyiyasuofangshilaichuandi,yinciyingxiangyasuojingpianshifeichangzhongyaodehexinyuanjian。zaiyibantongyongshejishang,yingxiangshuchuIC控製板(ControllerBoard)的核心元件包括:視頻解碼器(VideoDecoder)、解交錯式掃瞄器(De-Interlacer),及縮放控製器(Scaler)等。

圖說:HDTV的元件配置方塊圖。
除此之外,電視信號的處理還包含了類比與數位轉換元件(AnalogDigitalConverter,ADC)、相鎖迴路(PhaseLockLoop,PLL)、數字視頻介麵(DigitalVideoInterface,DVI)以及低電壓差動信號處理介麵(LVDS)等分離元件,其中ADC與VideoDecoderzeshiyinweitongshibaohanlemoniyushuzixinhaodehunheshejijingpianjishu,zaidianlujiegoufangmianxiangduifuza,yinciduoyidulixingshicunzai,nanyiyuqitayuanjianzhenghe。zaiciguinachuxialiejidian:
1.前端信號的接收和轉換
■ADC:將模擬RGB信號轉換成數字信號。
■PLL:在模擬/數字轉換過程中負責信號採樣,多數已嵌入ADC元件中。
■DVIRx:接收以數字編碼格式所輸入的影音信號,如來自PC-DVI介麵或其它數字影音裝置的信號等;若嵌入HDCP晶片,則可以執行來自DTV加密/付費視頻的解密。
■VideoDecoder:傳統NTSC/PAL/SECAM等TV信號采取複合波形輸入,VideoDecoder內含梳形濾波器(Combfilter)功能,可以將複合端子(Composite、CVBS)、S端子或色差端子(YpbPr/YUV)所輸入的模擬信號分離,內含多組ADC將它轉換為數字信號。
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2.中介信號處理與增益
■De-Interlacer:主要將電視信號所用的交錯式掃瞄(interlaced)轉換為目前各種新型顯示裝置如LCDTV、PDPTV、rear-projectionTV等所用的逐行循序掃瞄(progressive)。
■De-Interlacer可稱為DTV控製IC的首要核心,廠商設計時多視係統需求,嵌入增益軟件以提供畫質調整及改善,例如:亮度、對比、色調調整、噪音消除、黑階延伸(black-levelExtension)、銳利度調整(peaking/sharpness)及Gamma修正等。
3.後端-信號調整與輸出
■Scaler:目的在將不同影音裝置所輸入的畫麵解析度或形狀大小進行調整,重新填寫成DTV的原始像素矩陣(NativeResolution)。
■OSD:負責調整螢幕顯示亮度、對比、垂直與水平位置,通常視係統支援的語言及字型多寡而決定以內嵌或外加方式配置。
■LVDS:傳輸已處理好的影像信號至DVT麵板模組。
數字電視信號依然需要後處理
在數字電視接收端,數字信號藉由天線、調諧器(tuner)、數字解調器(digitaldemodulator)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)數(shu)字(zi)資(zi)訊(xun)。由(you)於(yu)在(zai)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong),信(xin)號(hao)難(nan)免(mian)會(hui)受(shou)到(dao)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)之(zhi)幹(gan)擾(rao),因(yin)而(er)導(dao)致(zhi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)資(zi)料(liao)會(hui)有(you)錯(cuo)誤(wu)之(zhi)發(fa)生(sheng)。為(wei)了(le)能(neng)降(jiang)低(di)錯(cuo)誤(wu)發(fa)生(sheng)的(de)機(ji)率(lv),故(gu)資(zi)料(liao)在(zai)調(tiao)變(bian)之(zhi)前(qian),會(hui)經(jing)過(guo)通(tong)道(dao)編(bian)碼(ma)(channelcoding)處理。而在資料被接收及解調之後,再經由對應之通道解碼(channeldecoding)來處理。通道解碼器可偵測錯誤之發生及糾正所發生之錯誤(當然要在所選用通道編碼方式的糾正能力範圍之內)。資料經過通道解碼之後,解多工器(de-multiplexer)將jiang抽chou取qu其qi中zhong使shi用yong者zhe所suo選xuan定ding節jie目mu之zhi視shi頻pin流liu和he音yin頻pin流liu,並bing分fen別bie送song到dao視shi頻pin解jie碼ma器qi和he音yin頻pin解jie碼ma器qi進jin行xing處chu理li。視shi頻pin經jing過guo解jie碼ma後hou,還hai要yao進jin行xing數shu字zi至zhi模mo擬ni信xin號hao轉zhuan換huan,最zui後hou才cai會hui將jiang信xin號hao送song到dao麵mian板ban進jin行xing顯xian示shi動dong作zuo。
youshangshukezhi,shuzidianshidechunshuzixinhaobingbushizhijietongdayingmu,xiangfande,zhongjianrengxuyaojingguojidaojiebianmayijishuziyumonizhuanhuandechengxu,ershuzishipindeyuanshengjiexidukenengwufawanquanpipeiLCDTV的麵板真實解析度,舉例來說:台灣的數字電視內容僅為DVD畫質的480i解析度,目前主流LCDTV真實解析度都在720P以上,更高規格的1080PHD麵板LCDTV也逐漸普及當中,在這些高解析度LCDTV中觀賞數字電視節目,如果沒有進行相關的後處理(比如說透過Scaler將來調整原有視頻內容的大小),那麼在電視上就隻能看到點對點的小小畫麵。Scaler的畫麵大小調整並不是單純隻有改變解析度而已,針對畫麵擴大之後所會產生的畫麵瑕疵問題,都必需要透過各種演算法來加以補充。
將視頻壓縮比過高會讓畫麵產生區塊噪音或馬賽克效應。視頻經過預處理/後處理後,編碼器壓縮起來會更輕鬆,並且進一步提高影像品質,連帶降低發送頻寬要求。該功能對有線、衛星、電信和IPTV廣播商業模式非常重要,因為滿足高品質要求必須在很窄的頻寬條件下實現。預處理可能包括在視頻進入編碼器之前使用2D濾波技術濾除特定高頻信號,以有效減少區塊效應。某些公司編碼產品的視頻與影像處理套件中就包括了2D的有限脈衝響應(FIR)和中值濾波器功能,可利用3×3、5×5或7×7恒定係數矩陣執行2DFIR濾波作業。因此,為了在頻寬受限環境中獲得最佳性能,預先處理對任何的視頻壓縮方法來說相當關鍵。而電視影像解碼器在針對諸如H.264、MPEG-2等影像編碼進行解碼動作時,也都需要進行如去方塊(De-Block)反交錯掃瞄(De-Interlace)等處理,為了呈現出完美的畫麵,數字電視信號對濾波技術的需求並不比傳統模擬電視信號少。
數字化的電視時代,模擬應用仍佔大宗
suirandianshidouyijingshuzihua,danshiyibanguanzhongshoukanzuiduode,yiranshimonidianshijiemu,yitaiwandezhuangkuanglaishuo,shuzidianshidefazhanzhongdianzaiyugaosujieshoudexingdongyingyong,erfeizhenzhengdegaohuazhishuzixinhao,shuzidianshibenshenhuazhibiaoxianbingbutebietuchu,jiashangquefajubeizugouxiyinlidejiemuneirong,daduoshuxiaofeizherengxuanzepindaoyujiemuxiangduijingcaideyouxiandianshi。youxiandianshicaiyongdeshibiaozhundeleibixunhao,touguotongzhoudianlanchuanshujiemuneirong,xinhaobenshendehaohuaiyingxiangjiemuhuamianpinzhishenda。bujinzaitaiwan,shijiegeguoyeduoyimonidianshiweibofangzhuliu,weiledadaolianghaodehuamianpinzhi,chuleliqiuxinhaodepinzhiyiwai,dianshibenshendelvbonengligeng佔lezuidabilidezhongyaoxing。
針對影像編碼的消除區塊效應濾波器技術
以區塊轉換為基礎的影像壓縮編碼(區塊離散餘弦轉換)已經被廣泛應用到如MPEG、VC1、H.264等(deng)諸(zhu)多(duo)主(zhu)流(liu)影(ying)像(xiang)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)中(zhong),這(zhe)些(xie)也(ye)都(dou)是(shi)數(shu)位(wei)視(shi)頻(pin)的(de)主(zhu)流(liu)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)。雖(sui)然(ran)這(zhe)些(xie)編(bian)碼(ma)標(biao)準(zhun)幾(ji)乎(hu)都(dou)有(you)加(jia)入(ru)去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)演(yan)算(suan)法(fa),然(ran)而(er)在(zai)實(shi)際(ji)進(jin)行(xing)影(ying)像(xiang)解(jie)碼(ma)的(de)同(tong)時(shi),往(wang)往(wang)都(dou)還(hai)是(shi)避(bi)免(mian)不(bu)了(le)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)產(chan)生(sheng),而(er)當(dang)壓(ya)縮(suo)比(bi)越(yue)高(gao),區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)也(ye)會(hui)越(yue)明(ming)顯(xian)。
去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)歸(gui)納(na)為(wei)兩(liang)大(da)類(lei),第(di)一(yi)類(lei)是(shi)從(cong)編(bian)碼(ma)架(jia)構(gou)著(zhe)手(shou),如(ru)利(li)用(yong)重(zhong)疊(die)轉(zhuan)換(huan)法(fa),將(jiang)原(yuan)始(shi)的(de)影(ying)像(xiang)切(qie)割(ge)為(wei)少(shao)許(xu)重(zhong)疊(die)的(de)區(qu)塊(kuai),當(dang)解(jie)碼(ma)重(zhong)建(jian)影(ying)像(xiang)時(shi),相(xiang)鄰(lin)區(qu)塊(kuai)的(de)重(zhong)疊(die)區(qu)域(yu)影(ying)像(xiang)則(ze)是(shi)以(yi)平(ping)均(jun)取(qu)樣(yang)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)降(jiang)低(di)區(qu)塊(kuai)與(yu)區(qu)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing)。或(huo)是(shi)使(shi)用(yong)結(jie)合(he)轉(zhuan)換(huan)法(fa),將(jiang)原(yuan)始(shi)影(ying)像(xiang)區(qu)分(fen)為(wei)高(gao)相(xiang)關(guan)性(xing)與(yu)低(di)相(xiang)關(guan)性(xing)2種(zhong)集(ji)合(he),在(zai)高(gao)相(xiang)關(guan)性(xing)集(ji)合(he)部(bu)分(fen)使(shi)用(yong)無(wu)損(sun)耗(hao)編(bian)碼(ma),低(di)相(xiang)關(guan)性(xing)部(bu)分(fen)則(ze)是(shi)使(shi)用(yong)原(yuan)有(you)的(de)區(qu)塊(kuai)離(li)散(san)餘(yu)弦(xian)轉(zhuan)換(huan)編(bian)碼(ma),但(dan)是(shi)在(zai)編(bian)碼(ma)階(jie)段(duan)處(chu)理(li)所(suo)需(xu)考(kao)慮(lv)的(de)後(hou)續(xu)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),技(ji)術(shu)難(nan)度(du)也(ye)更(geng)高(gao)。而(er)第(di)二(er)類(lei)處(chu)理(li)方(fang)式(shi),則(ze)是(shi)利(li)用(yong)後(hou)處(chu)理(li)(Post-Processing)技術,比如說濾波法就是後處理技術的1種(zhong),一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),由(you)於(yu)有(you)著(zhe)不(bu)會(hui)改(gai)變(bian)原(yuan)有(you)編(bian)碼(ma)的(de)架(jia)構(gou),以(yi)及(ji)不(bu)需(xu)要(yao)紀(ji)錄(lu)額(e)外(wai)資(zi)訊(xun)的(de)優(you)點(dian),利(li)用(yong)後(hou)處(chu)理(li)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)進(jin)行(xing)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)消(xiao)除(chu),是(shi)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)且(qie)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)式(shi)之(zhi)一(yi)。
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利(li)用(yong)濾(lv)波(bo)技(ji)術(shu)來(lai)去(qu)除(chu)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying),在(zai)實(shi)做(zuo)上(shang),則(ze)是(shi)將(jiang)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing)視(shi)為(wei)錯(cuo)誤(wu)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)音(yin),並(bing)利(li)用(yong)一(yi)般(ban)的(de)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)濾(lv)除(chu)這(zhe)些(xie)被(bei)視(shi)為(wei)錯(cuo)誤(wu)的(de)高(gao)頻(pin)部(bu)分(fen),進(jin)而(er)將(jiang)呈(cheng)現(xian)區(qu)塊(kuai)效(xiao)果(guo)的(de)的(de)部(bu)分(fen)平(ping)滑(hua)化(hua)。這(zhe)種(zhong)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)屬(shu)於(yu)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)法(fa),當(dang)在(zai)解(jie)碼(ma)影(ying)像(xiang)內(nei)偵(zhen)測(ce)到(dao)有(you)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)相(xiang)鄰(lin)區(qu)塊(kuai),在(zai)捨(捨)去(qu)相(xiang)鄰(lin)邊(bian)界(jie)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao)後(hou),再(zai)根(gen)據(ju)未(wei)捨(捨)去(qu)的(de)資(zi)料(liao)以(yi)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)法(fa)預(yu)估(gu)並(bing)補(bu)回(hui)空(kong)缺(que)位(wei)置(zhi)下(xia)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao),藉(ji)以(yi)平(ping)滑(hua)化(hua)其(qi)影(ying)像(xiang)資(zi)料(liao)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing),達(da)到(dao)減(jian)輕(qing)區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)的(de)效(xiao)果(guo),在(zai)此(ci)可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)單(dan)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha)或(huo)者(zhe)是(shi)雙(shuang)線(xian)性(xing)內(nei)差(cha),演(yan)算(suan)法(fa)同(tong)樣(yang)都(dou)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan),對(dui)係(xi)統(tong)的(de)負(fu)載(zai)非(fei)常(chang)輕(qing)微(wei)。

圖說:屬於線性濾波的低通濾波器的運作概念示意圖。
youyuditonglvboqiyibanshishuyuxianxingchuli,zaiquchuqukuaidetongshi,yeyoukenenghuijiangyuanyoufeiqukuaixiaoyingbufendegaopinzixunyiqilvchu,yinerzaochengyingxiangdemohuxianxiang。yincizailvbofangshishang,yeyouliyongfeixianxingdejishulaichuli。zaifeixianxinglvbojishufangmian,zhongzhilvboqishijiaochangjiande1種。中值濾波器會把所讀取的資料取中間值來取代掉原有的資料,透過這樣的方式,在影像細節的保存方麵要優於一般線性濾波技術(如雙線性內差濾波)。
但(dan)是(shi)一(yi)般(ban)中(zhong)值(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)在(zai)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong),會(hui)永(yong)久(jiu)性(xing)的(de)破(po)壞(huai)畫(hua)麵(mian)中(zhong)所(suo)包(bao)含(han)的(de)的(de)原(yuan)始(shi)像(xiang)素(su)資(zi)訊(xun),造(zao)成(cheng)最(zui)終(zhong)的(de)輸(shu)出(chu)結(jie)果(guo)與(yu)原(yuan)本(ben)未(wei)壓(ya)縮(suo)的(de)影(ying)像(xiang)資(zi)訊(xun)產(chan)生(sheng)落(luo)差(cha),因(yin)此(ci)後(hou)來(lai)也(ye)發(fa)展(zhan)出(chu)使(shi)用(yong)切(qie)換(huan)的(de)方(fang)式(shi),先(xian)行(xing)偵(zhen)測(ce)輸(shu)入(ru)影(ying)像(xiang)噪(zao)音(yin)程(cheng)度(du),如(ru)果(guo)偵(zhen)測(ce)到(dao)的(de)噪(zao)音(yin)直(zhi)超(chao)過(guo)容(rong)忍(ren)值(zhi),則(ze)會(hui)使(shi)用(yong)濾(lv)波(bo)輸(shu)出(chu),若(ruo)信(xin)號(hao)品(pin)質(zhi)良(liang)好(hao),則(ze)維(wei)持(chi)原(yuan)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu),避(bi)免(mian)破(po)壞(huai)原(yuan)始(shi)信(xin)號(hao)。常(chang)見(jian)的(de)中(zhong)值(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)類(lei):

圖說:中值濾波器的運作概念示意圖。
■標準中值濾波器(StandardMedianFilter,SMFilter)
最原始的標準中值濾波器是由J.W.Jukey在1971niansuotichu,qimudezhuyaoshiyonglaichulifeixianxingxinhao,cijishukeyikefuxianxinglvbosuoyinqidexijiemohu,zhongzhilvbodechulifangshishiquyigechangkuanjieweitedingdaxiaodeshichuang,duishichuangzhongziliaodaxiaozuopaixu,ranhouquzhongjianzhizuoweilvbohoujieguo。
■中央加權中值濾波器(Center-WeightedMedianFilter,CWMFilter)
中央加權中值濾波器是在1991年nian提ti出chu,此ci濾lv波bo器qi是shi由you中zhong值zhi濾lv波bo器qi改gai良liang而er來lai,不bu但dan可ke以yi去qu除chu噪zao音yin,還hai可ke以yi保bao留liu較jiao好hao的de影ying像xiang細xi節jie,不bu過guo在zai噪zao音yin比bi過guo高gao的de情qing況kuang下xia,濾lv波bo效xiao能neng會hui大da幅fu降jiang低di。中zhong央yang加jia權quan中zhong值zhi濾lv波bo器qi的de處chu理li步bu驟zhou跟gen中zhong值zhi濾lv波bo器qi很hen相xiang似si,同tong樣yang先xian設she定ding長chang寬kuan一yi致zhi的de視shi窗chuang,對dui視shi窗chuang內nei中zhong央yang點dian複fu製zhiw次,然後排序輸出中間值,取w等於1時,中央加權中值濾波器就會進行濾波處理,w大於7時,就不對影像進行濾波處理。
■三態式中值濾波器(Tri-StateMedianFilter,TSMFilter)
shangshuyizhongzhiweizhudelvbofangshijieduimaichongzaoyinyoulianghaodelvboxiaoguo,dandoushiwutiaojianduisuoyoushuruyangbenjinxinglvbochuli。duiyifushouwurandeyingxiangeryan,kenengzhiyoubufenxiangsushishoudaozaoyinganrao,qiyuxiangsurengranbaoliuyuanzhi,wutiaojianduimeigexiangsujinxinglvbochulihuigengdongdaoyixiebushouwurandexiangsu,jinersunshiyingxiangbufenxijie。santaishizhongzhilvboqizeshijiehelechuantongzhongzhilvboqihezhongyangjiaquanzhongzhilvboqi,bazhe2個濾波結果與原值差異當作噪音偵測的參考。如此可以盡可能保留原有的細節,並最大化濾波的效果。
中值濾波器除了以上幾種以外,還有許多由該技術延伸出來的類似濾波架構,基本上都各有其不同的特性及限製。
區(qu)塊(kuai)效(xiao)應(ying)也(ye)可(ke)以(yi)透(tou)過(guo)加(jia)大(da)流(liu)量(liang)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)獲(huo)得(de)解(jie)決(jue),但(dan)是(shi)加(jia)大(da)流(liu)量(liang)也(ye)代(dai)表(biao)的(de)頻(pin)寬(kuan)成(cheng)本(ben)的(de)支(zhi)出(chu)將(jiang)會(hui)更(geng)為(wei)龐(pang)大(da),以(yi)資(zi)訊(xun)產(chan)業(ye)的(de)趨(qu)勢(shi)而(er)言(yan),晶(jing)片(pian)效(xiao)能(neng)的(de)成(cheng)長(chang)幅(fu)度(du)要(yao)遠(yuan)超(chao)過(guo)頻(pin)寬(kuan)成(cheng)本(ben)比(bi)的(de)提(ti)高(gao),因(yin)此(ci)藉(ji)由(you)係(xi)統(tong)以(yi)合(he)理(li)的(de)濾(lv)波(bo)演(yan)算(suan)法(fa)及(ji)係(xi)統(tong)消(xiao)耗(hao)來(lai)達(da)到(dao)頻(pin)寬(kuan)需(xu)求(qiu)與(yu)畫(hua)質(zhi)均(jun)衡(heng)的(de)目(mu)的(de),就(jiu)成(cheng)了(le)現(xian)在(zai)主(zhu)流(liu)的(de)影(ying)像(xiang)編(bian)解(jie)碼(ma)及(ji)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)。
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針對模擬信號的梳狀濾波技術

圖說:梳狀濾波的種類示意圖。
梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi對dui於yu模mo擬ni信xin號hao而er言yan,是shi個ge非fei常chang重zhong要yao且qie具ju有you絕jue佳jia效xiao果guo的de影ying像xiang加jia強qiang設she計ji,要yao瞭liao解jie梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi,主zhu要yao從cong信xin號hao源yuan開kai始shi說shuo起qi,一yi開kai始shi接jie收shou視shi頻pin的de影ying像xiang端duan子zi通tong常chang為weiComposite端子(如RF射頻端子與AV端子),這類端子所能接收的信號為複合信號端子(CompositeVideoSignal),為何稱為複合端子?因為在信號中混合了亮度(Luminace,以Y表示)與色度/彩度(Chrominace,以C表示)雙方麵的信號,一般視頻電路的工作就是將這種信號進行Y/C分fen離li處chu理li,梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi的de工gong作zuo就jiu是shi在zai保bao證zheng信xin號hao細xi節jie的de情qing況kuang之zhi下xia,避bi免mian影ying像xiang信xin號hao的de亮liang度du與yu色se彩cai互hu相xiang滲shen透tou汙wu染ran。其qi作zuo法fa就jiu是shi在zai內nei部bu按an一yi定ding的de頻pin率lv間jian格ge排pai列lie信xin號hao以yi及ji其qi本ben身shen的de延yan時shi信xin號hao,並bing兩liang兩liang進jin行xing疊die家jia,從cong而er產chan生sheng相xiang位wei相xiang消xiao的de的de效xiao果guo。因yin為wei其qi信xin號hao曲qu線xian就jiu像xiang梳shu子zi一yi般ban,因yin此ci被bei稱cheng為wei梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi(CombFiltering)。
梳狀濾波器一般由延時器、加法器、減法器、帶通濾波器所組成,應用在連續的畫麵之間的靜止圖像,就稱為3D梳狀濾波,而針對活動的影像,並在單一畫格內進行梳狀濾波工作,則是稱為3D梳shu狀zhuang濾lv波bo。在zai數shu字zi電dian視shi裏li,為wei了le確que保bao梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi可ke以yi正zheng常chang動dong作zuo,必bi須xu設she計ji足zu夠gou的de存cun儲chu器qi,藉ji以yi取qu得de足zu夠gou的de延yan遲chi時shi間jian以yi及ji信xin號hao頻pin寬kuan,相xiang關guan電dian路lu也ye可ke以yi藉ji由youSoC的方式整合並進行設計的簡化。梳狀濾波器可分為以下幾種類型:
■2D梳狀濾波器
這(zhe)種(zhong)架(jia)構(gou)的(de)梳(shu)狀(zhuang)濾(lv)波(bo)容(rong)易(yi)在(zai)色(se)彩(cai)交(jiao)界(jie)處(chu)出(chu)現(xian)彩(cai)色(se)雜(za)點(dian),讓(rang)畫(hua)麵(mian)看(kan)起(qi)來(lai)雜(za)訊(xun)比(bi)較(jiao)大(da)些(xie),不(bu)過(guo)因(yin)保(bao)證(zheng)了(le)亮(liang)度(du)通(tong)道(dao)的(de)頻(pin)率(lv)回(hui)應(ying),因(yin)此(ci)清(qing)晰(xi)度(du)方(fang)麵(mian)不(bu)會(hui)有(you)太(tai)大(da)沒(mei)有(you)問(wen)題(ti),主(zhu)要(yao)對(dui)NTSC格式的信號起作用。
■3D數字梳狀濾波器
3D數字梳狀濾波器能夠從空間(2D)、時間(第三維方向)將每組畫麵的亮度及色度信號精確地分離,進而有效消除影響信號中的雜波、斑點、色彩重疊現象,使畫麵更加清晰。
■4H數字梳狀濾波器
4H(3D數字梳狀濾波器+1H高解析數字梳狀濾波器),即在對普通模擬信號進行3D的de亮liang色se分fen離li處chu理li的de同tong時shi,還hai增zeng加jia了le特te別bie針zhen對dui高gao解jie析xi信xin號hao顯xian示shi時shi進jin行xing亮liang色se分fen離li處chu理li的de數shu字zi梳shu狀zhuang濾lv波bo器qi,如ru此ci可ke以yi更geng加jia徹che底di地di消xiao除chu亮liang色se串chuan擾rao現xian象xiang。
■5H梳狀濾波器
用作Y/C分離和色度解碼,比ITT及Genesis的產品要高(4H)。這樣可將視覺位置扭曲現象及顏色噪音減至最低,極大地消除串色幹擾及色彩滲透,令影像色彩更清晰明亮。
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