專利名稱：可調(diào)去假頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其傳遞函數(shù)易于調(diào)節(jié)得使其適應(yīng)例如視頻信號(hào)特性處理器中的多個(gè)希望有的取樣比的去假頻濾波器。
在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要以不同的取樣比處理信號(hào)。舉例說(shuō)，可對(duì)多態(tài)聲頻處理器進(jìn)行這樣的安排在第一工作狀態(tài)下處理以取樣比F出現(xiàn)的單聲頻信號(hào)，在第二工作狀態(tài)下以時(shí)分多路復(fù)用的方式處理兩個(gè)聲頻信號(hào)，其中各信號(hào)是以F/2的取樣比進(jìn)行處理的，以及在第三工作狀態(tài)下則以時(shí)分多路復(fù)用的方式處理N個(gè)聲頻信號(hào)，其中各信號(hào)是以F/N的取樣比進(jìn)行處理的。假設(shè)各N個(gè)聲頻信號(hào)以F的取樣比出現(xiàn)，且包括一系列含趨近F/2的頻率(奈奎斯特Nyquest取樣極限)的信息，則為避免出現(xiàn)假頻率，必須對(duì)N個(gè)聲頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以減小信息范圍，使其小于F/2N，然后再進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用以便加到處理器之前進(jìn)行二次取樣，使其取樣比為F/N。各去假頻濾波器的頻帶寬度必須可以根據(jù)待進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用的信號(hào)的數(shù)目N加以調(diào)節(jié)。
再舉一個(gè)例子，讓我們看看一個(gè)具有能同時(shí)顯示數(shù)目可選擇的畫(huà)幅壓縮了的圖象的畫(huà)中畫(huà)(picture-in-picture)處理器的電視接收機(jī)。該處理器可以顯示個(gè)個(gè)壓縮到占顯示屏的1/4的四幅圖象、個(gè)個(gè)壓縮到占顯示屏的1/9的九幅圖象、個(gè)個(gè)壓縮到占顯示屏的1/16的十六幅圖象等等。假設(shè)表示各圖象的視頻信號(hào)系取樣得使其包含未經(jīng)壓縮的圖象的全部視頻頻帶寬度。在這種情況下，該畫(huà)中畫(huà)處理器可包括一個(gè)或多個(gè)可選擇地加以調(diào)節(jié)的去假頻濾波器，以便按所選用的壓縮系數(shù)限制各圖象的信息頻帶寬度。
大家都知道，有一種用以將各信號(hào)的信息通帶調(diào)節(jié)成數(shù)字形式的可編程數(shù)字低通濾波器。一般說(shuō)來(lái)，這類濾波器呈輸出經(jīng)加權(quán)的脈沖特性有限的濾波器的形式，改變其權(quán)重因數(shù)是有一定的規(guī)定的。但這種過(guò)濾器如果要使其適應(yīng)范圍甚至較窄的不同頻帶寬度就會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜了。
大家也知道，可以把可編程低通濾波器制成無(wú)限脈沖特性或遞歸式濾波器。這種濾波器也包括可選擇地加以編程以限定信號(hào)通帶的權(quán)重元件。
按銘牌規(guī)定，在上述這兩種濾波器中，各權(quán)重元件上都加有固定的一套權(quán)重因數(shù)，用以限定特定的通帶。弗林格(Fling)等人在美國(guó)專利4，656，516中參照其中的附圖3A敘述了一種采用順序可互換的權(quán)重因數(shù)的遞歸式去假頻濾波器。弗林格等人的濾波器形成虛假一般水平的彼此不相容的N個(gè)樣品組成的樣品群，其中各群中的各樣品用不同的因數(shù)加權(quán)。這種濾波器特有的優(yōu)點(diǎn)在于只需用一個(gè)權(quán)重元件，因而各部件的效率非常高。
本發(fā)明的目的是提供一種配備在二次取樣系統(tǒng)中頻帶寬度可調(diào)的濾波器，該濾波器甲)采用遞歸式濾波裝置;乙)應(yīng)用可互換的成組權(quán)重因數(shù);和丙)得用例如所要求的二次取樣比的倒數(shù)即可簡(jiǎn)易地加以編程。
本發(fā)明包括將換算/組合元件與延遲元件串聯(lián)連接。裝有定序器的電路將可互換的成組權(quán)重因數(shù)加到換算/組合裝置，以便將輸入信號(hào)和來(lái)自換算/組合裝置的延遲信號(hào)以各部分互補(bǔ)的形式組合起來(lái)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，延遲元件上耦合有一取樣器，該取樣器根據(jù)定序器輸出每第N個(gè)已組合的樣品。定序器有一個(gè)輸入端用以加入與二次取樣比有關(guān)的值，以便對(duì)換算/組合元件所處理的輸出信號(hào)的頻率通帶進(jìn)行編程。


圖1是用以有選擇地對(duì)多個(gè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用的一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)裝有實(shí)施本發(fā)明的去假頻濾波器。
圖2是裝有實(shí)施本發(fā)明的濾波器、用以產(chǎn)生信號(hào)頻帶寬度可選擇的視頻信號(hào)的視頻系統(tǒng)的一部分的方框圖。
圖3、4和5是實(shí)施本發(fā)明、通帶可選擇的一些濾波器的另一些布局方式。
本發(fā)明在適當(dāng)選用各電路元件的基礎(chǔ)上可應(yīng)用于數(shù)字(二進(jìn)制)取樣數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，或模擬取樣數(shù)據(jù)的領(lǐng)域中。在數(shù)字領(lǐng)域中，本發(fā)明可按位串行形式或位并行形式實(shí)施。但下面將就并行位處理進(jìn)行說(shuō)明。因此在有關(guān)的情況下，各相互連接方式應(yīng)視為并聯(lián)導(dǎo)線總線的連接方式。在附圖中，在某些信號(hào)通道中可能需要一些起補(bǔ)償作用的延遲元件，供臨時(shí)調(diào)節(jié)相應(yīng)的信號(hào)之用，這是因?yàn)樵谒鶎?shí)施的具體電路元件中可能會(huì)產(chǎn)生在處理方面固有的延遲現(xiàn)象。熟悉數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的人士是會(huì)知道在什么場(chǎng)合下需要補(bǔ)償這種延遲。
參看圖1，圖中示出了用以有選擇地對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用的一個(gè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，可以假設(shè)各相應(yīng)信號(hào)的信號(hào)頻帶寬度與頻道“輸出”所能適應(yīng)的最大頻帶寬度相適應(yīng)。因此若多路轉(zhuǎn)換器4提供只來(lái)自其中一個(gè)現(xiàn)有信號(hào)源的數(shù)字信號(hào)，則輸出信號(hào)的現(xiàn)有頻帶寬度最寬。另一方面，若多路轉(zhuǎn)換器4系調(diào)節(jié)得使其以交錯(cuò)取樣的方式對(duì)N個(gè)現(xiàn)有數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)分多路轉(zhuǎn)換，則多路轉(zhuǎn)換器按奈斯特取樣標(biāo)準(zhǔn)的取樣行動(dòng)會(huì)使相應(yīng)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換的信號(hào)的頻帶寬度減少到1/N。為了防止使頻率折疊或假頻分量包含在相應(yīng)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換過(guò)的輸出信號(hào)中，加到多路轉(zhuǎn)換器4上的相應(yīng)各輸入信號(hào)其頻帶必須限制到至少多路轉(zhuǎn)換率倒數(shù)的一半。
圖1中設(shè)有多個(gè)數(shù)字信號(hào)源2A-2N。各相應(yīng)信號(hào)可表示例如四聲道立體聲音響系統(tǒng)的信號(hào)分量，包括非立體聲分量、立體聲(L-R)分量和所要求的另外一些分量。“輸出”通道可以是傳輸通道。視乎想要發(fā)送的是非立體聲、立體聲或四聲道立體聲信號(hào)，需要將多路轉(zhuǎn)換器4調(diào)節(jié)到各信號(hào)的1、2或N的時(shí)分倍數(shù)。
各信號(hào)源2A-2N的結(jié)構(gòu)與元件2N類似，包括與去假頻濾波器串聯(lián)耦合的寬帶數(shù)字信號(hào)源。各去假頻濾波器響應(yīng)控制器5所提供的控制信號(hào)。該控制信號(hào)表示多路轉(zhuǎn)換的程度，且起調(diào)節(jié)濾波器的作用，使濾波器適當(dāng)?shù)叵薅ㄏ鄳?yīng)各數(shù)字源所提供的信息的頻帶。來(lái)自信號(hào)源2A-2N經(jīng)濾波的相應(yīng)信號(hào)耦合到相應(yīng)的鎖存器3A-3N上，這些鎖存器存儲(chǔ)著經(jīng)濾波的相應(yīng)樣品，歷時(shí)一個(gè)多路轉(zhuǎn)換周期，并將經(jīng)濾波的信號(hào)加到多路轉(zhuǎn)換器4的各相應(yīng)的輸入接頭。鎖存器3A-3N和多路轉(zhuǎn)換器4是在控制器5的控制下工作的。后面將參照?qǐng)D3說(shuō)明去假頻濾波器的詳細(xì)情況。
參看圖2，圖中示出了應(yīng)用實(shí)施本發(fā)明的去假頻濾波器的畫(huà)中畫(huà)(PIP)視頻處理器。這種型式的PIP視頻處理器可以裝在例如電接收機(jī)(TV)或盒式磁帶錄象機(jī)(VCR)中。圖2中，主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)分別由視頻信號(hào)源10和12提供。信號(hào)源10和12可以是一般提供基帶視頻信號(hào)的調(diào)諧器和中頻電路。主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)耦合到開(kāi)關(guān)裝置14各相應(yīng)的輸入端上，開(kāi)關(guān)裝置14則由系統(tǒng)的使用者借助于系統(tǒng)控制器30加以調(diào)節(jié)，以便將所希望的視頻信號(hào)加到其輸出端14A和14B上。加到輸出端14A的視頻信號(hào)耦合到主視頻處理器16上，該處理器可以包括一般電視接收機(jī)使用的那種視頻信號(hào)處理電路。來(lái)自處理器16經(jīng)處理的視頻信號(hào)耦合到另一開(kāi)關(guān)裝置26的一個(gè)輸入端口上。來(lái)自開(kāi)關(guān)裝置26的輸出信號(hào)耦合到后處理電路28上。若圖2的線路是用在電視接收機(jī)中，則后處理電路28可包括一些驅(qū)動(dòng)電路，供調(diào)節(jié)視頻信號(hào)以便加到顯象管顯示器上之用。不然的話，若圖2的線路系用在盒式磁帶錄象機(jī)中，則后處理電路28包括一射頻調(diào)制器，供提供甚高頻信號(hào)之用。
加到開(kāi)關(guān)裝置14的輸出端14B上的視頻信號(hào)耦合到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)18上，由該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示模擬信號(hào)的二進(jìn)制取樣數(shù)據(jù)信號(hào)。
A/D18所提供的二進(jìn)制信號(hào)耦合到實(shí)施本發(fā)明的那一種去假頻濾波器20上。去假頻濾波器20根據(jù)來(lái)自控制器30的控制信號(hào)并根據(jù)系統(tǒng)所執(zhí)行的功能適當(dāng)調(diào)節(jié)二進(jìn)制視頻信號(hào)信息內(nèi)容的通帶。
來(lái)自去假頻濾波器20的樣品信號(hào)耦合到存儲(chǔ)元件22上，該存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)容量足以存儲(chǔ)一幀，或多幀的視頻信號(hào)。二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件22的形式由存儲(chǔ)控制器32在系統(tǒng)控制器30的指示下進(jìn)行控制。存儲(chǔ)控制器32可以包含產(chǎn)生存儲(chǔ)器寫(xiě)和讀地址的線路。
來(lái)自存儲(chǔ)元件32所存儲(chǔ)的二進(jìn)制視頻信號(hào)由數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(D/A)24轉(zhuǎn)換恢復(fù)成模擬形式。來(lái)自D/A24的模擬信號(hào)加到輔助信號(hào)處理器25，輔助信號(hào)處理器25可以包括亮度和對(duì)比度的控制、矩陣化等電路。來(lái)自輔助處理器25經(jīng)處理的信號(hào)耦合到開(kāi)關(guān)裝置26的第二輸入端上。
開(kāi)關(guān)裝置26由系統(tǒng)控制器30控制以便給后處理器28提供各種不同的組合輸出信號(hào)。在第一工作狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)裝置26系調(diào)節(jié)得使其只提供來(lái)自主處理器16的信號(hào)。在該工作狀態(tài)下，輸出信號(hào)與普通電視接收機(jī)提供的視頻信號(hào)類似。
在第二工作狀態(tài)下，可以將開(kāi)關(guān)裝置26調(diào)節(jié)得使其對(duì)來(lái)自主處理器和輔助處理器的信號(hào)以已知的順序進(jìn)行時(shí)分多路轉(zhuǎn)換，以提供與畫(huà)中畫(huà)視頻信號(hào)相適應(yīng)的信號(hào)。在第三工作狀態(tài)下，可以將開(kāi)關(guān)裝置26調(diào)節(jié)得使其只提供來(lái)自輔助處理器25的輸出信號(hào)。在該工作狀態(tài)下，可根據(jù)存儲(chǔ)控制器的工作情況產(chǎn)生各種各樣的圖象形式。舉例說(shuō)，可提供高清晰度靜止圖象、多畫(huà)面圖象、快速變焦拍攝的圖象等。產(chǎn)生這些特點(diǎn)的電路，也就是說(shuō)存儲(chǔ)控制器的結(jié)構(gòu)和/或工作情況，是視頻信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域中所周知的，因此其詳細(xì)情況在這里不再介紹了。但可以這樣說(shuō)，在應(yīng)用將許多不同的圖象組合起來(lái)供同時(shí)在重顯圖象的各專用部分同時(shí)顯示的多畫(huà)面功能時(shí)，表示不同圖象的二進(jìn)制視頻信號(hào)在進(jìn)行合成之前一定要進(jìn)行二次取樣。但要體現(xiàn)靜止圖象的特點(diǎn)時(shí)，最好對(duì)高清晰度的二進(jìn)制視頻信號(hào)進(jìn)行取樣，就是說(shuō)，對(duì)整個(gè)圖象進(jìn)行取樣，無(wú)需進(jìn)行二次取樣。因此在系統(tǒng)中是否需用可編程的去假頻濾波器來(lái)控制視頻信號(hào)的頻帶寬度就視乎要體現(xiàn)出的圖象特點(diǎn)而定。
一般說(shuō)來(lái)，現(xiàn)行可選用上述特點(diǎn)的圖象設(shè)備都裝有一個(gè)或多個(gè)去假頻濾波器，設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換器之前。這些系統(tǒng)可能設(shè)有旁路裝置，供輸出全頻帶信號(hào)時(shí)將濾波器旁路之用。在這些系統(tǒng)中，去假頻濾波器的通帶通常是固定不變的，且濾波器的至少一些性能特點(diǎn)通常都兼顧到?，F(xiàn)行的裝置，裝設(shè)了可編程的去假頻濾波器，克服了這個(gè)缺點(diǎn)。
在圖2設(shè)備所例舉的系統(tǒng)中，按規(guī)定是由主視頻信號(hào)源10和輔助信號(hào)源12提供復(fù)合視頻信號(hào)的。在這種情況下，主視頻處理器16和輔助視頻處理器24可以設(shè)計(jì)得使其給開(kāi)關(guān)裝置26提供分開(kāi)的亮度信號(hào)分量和色度信號(hào)分量。此外，線路可緊接著A/D18之前或之后設(shè)置，以便將由此處理過(guò)的復(fù)合信號(hào)的亮度分量與色度分量分開(kāi)。亮度和色度分量要耦合到為適應(yīng)分量信號(hào)的不同帶寬而配置的分立的去假頻濾波器。來(lái)自各分立的去假頻濾波器經(jīng)濾波的輸出信號(hào)可按周知的方式組合起來(lái)加到單個(gè)存儲(chǔ)元件上或加到分立的存儲(chǔ)元件上。
我們還考慮了其它一些布局方式，其中色度分量可以解調(diào)成其基帶的色差分量。在這種情況下，由于各基帶色差分量的帶寬比亮度信號(hào)低得多，因而只需要對(duì)亮度分量進(jìn)行去假頻濾波。
上面的論述不應(yīng)理解為復(fù)合視頻信號(hào)不能在圖2中所舉的設(shè)備例子中直接加以去假頻濾波。
還應(yīng)該指出的是，去假頻濾波器20可以包括垂直和水平濾波兼用的裝置。不然的話，這些功能的一個(gè)或其它功能出可由安置在A/D18前面的固定帶寬去假頻濾波器去執(zhí)行。
圖3例示了對(duì)限止水平視頻信息的頻帶有益的可編程取樣數(shù)據(jù)去假頻濾波器的一個(gè)實(shí)施例。圖3的系統(tǒng)在頻率為fS等于取樣比的時(shí)鐘信號(hào)FS的控制下與所加的輸入樣品信號(hào)同步工作。圖3中，輸入樣品信號(hào)Y輸入(可以是亮度樣品信號(hào))耦合到D型鎖存器302的數(shù)據(jù)輸入端300上。連續(xù)的輸入樣品信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)FS的控制下存儲(chǔ)在鎖存器302中。來(lái)自鎖存器302連續(xù)的輸入樣品信號(hào)加到差組合電路304的被減數(shù)輸入端。來(lái)自差組合電路304的輸出差耦合到可調(diào)換算電路306上。換算系數(shù)K從邏輯線路318加到換算電路306，邏輯線路318則以只讀存儲(chǔ)器(ROM)的形式表示。來(lái)自電路306經(jīng)換算的樣品信號(hào)耦合到加組合電路308的一個(gè)輸入端上。組合電路308所產(chǎn)生的和數(shù)加到D型鎖存器310的數(shù)據(jù)輸入端上。該和數(shù)在時(shí)鐘信號(hào)FS的控制下加入鎖存器310中。相對(duì)于加到組合電路304的輸入樣品信號(hào)，鎖存器310提供延遲一個(gè)取樣周期的和數(shù)。來(lái)自鎖存器310的延遲和數(shù)耦合到組合電路304和308的第二輸入端。若輸入樣品信號(hào)以SI表示，延遲和數(shù)以SD表示則組合電路308所提供的和數(shù)S可用下式求出S＝KSI+(1-K)SD(1)因此電路元件304-310形成遞歸式濾波器。但可以證明，在慎重選擇K因數(shù)序列的情況下，該系統(tǒng)在各序列范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生平均值，且平均值的帶寬直接與序列中的樣品信號(hào)數(shù)有關(guān)。舉例說(shuō)，假設(shè)每個(gè)序列的樣品信號(hào)數(shù)為1，K因數(shù)等于1，則各輸出樣品信號(hào)等于輸入樣品信號(hào)，且該信號(hào)保留全帶寬狀態(tài)。其次假設(shè)每個(gè)序列的樣品信號(hào)數(shù)為2，可互換K因數(shù)為1和1/2，則每個(gè)第二輸出樣品信號(hào)會(huì)由先前兩個(gè)樣品信號(hào)值的一半組成。信息帶寬會(huì)因平均化過(guò)程而大致減少到原最大信號(hào)帶寬的一半，也就是說(shuō)，fS/4附近的頻率大致上衰減。
可以證明，若第一K因數(shù)等于1，且令各連續(xù)K因數(shù)Kn等于Kn＝Kn-1/(1+Kn-1) (2)則經(jīng)因數(shù)Kn和(1-Kn)換算過(guò)的整個(gè)n個(gè)樣品信號(hào)的和等于第n分之一各輸入樣品信號(hào)的和或n個(gè)連續(xù)樣品信號(hào)的平均值。但應(yīng)該指出，中間的各輸出樣品信號(hào)是不能用的，只一序列n的第n個(gè)輸出值才能用。
表一示出了1至8序列的可能K值，這對(duì)應(yīng)于1至8的帶寬減因數(shù)，即fS/2至fS/16以上信號(hào)頻率的大致衰減。第一行K值K(A)產(chǎn)生終止于任何值的序列的真正結(jié)果。
熟悉數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的人士都知道，用2的乘冪的倒數(shù)以外的數(shù)換算樣品信號(hào)的電路是較為復(fù)雜的。表一中第二組K因數(shù)K(B)為n個(gè)樣品平均值的近似值。用這些因數(shù)進(jìn)行換算可以用較簡(jiǎn)單的移位和相加換算電路進(jìn)行。第三組K因數(shù)K(C)也提供了整個(gè)n個(gè)樣品信號(hào)平均值可接受的近似值。這些K因數(shù)個(gè)個(gè)都是2的乘冪的倒數(shù)，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的二進(jìn)制移位和截?cái)噙M(jìn)行樣品信號(hào)的換算。
表一序列＃12345678K值(A)11/21/31/41/51/61/71/8K值(B)11/221/641/413/6411/649/641/8K值(C)11/21/41/41/41/81/81/8表二例示了一些就輸入和輸出樣品信號(hào)進(jìn)行排序的K值，因而也顯示了一些二次取樣比。表二中使用的個(gè)別K值系選自表一的K(C)行。
左欄中，在字母K旁邊括弧中的數(shù)目字表示K在序列中的值。以(Oi)表示的各行表示用因數(shù)i進(jìn)行二次取樣的輸出樣品信號(hào)。輸出值O(i)與其輸出樣品信號(hào)有效的輸入信號(hào)對(duì)齊。
鑒于每n個(gè)樣品信號(hào)序列的第n個(gè)輸出樣品信號(hào)是有效的，因而通過(guò)選擇各有效樣品信號(hào)能產(chǎn)生經(jīng)低通濾波以防出現(xiàn)假頻的二次取樣信號(hào)。
圖3中，各K因數(shù)系經(jīng)ROM318加到換算電路306。ROM318是在一連串的地址單元進(jìn)行編程的，其中的K因數(shù)表示系統(tǒng)準(zhǔn)備加以實(shí)施的最長(zhǎng)的序列(即最大的二次取樣因數(shù))。上升計(jì)數(shù)器314是為對(duì)時(shí)鐘信號(hào)FS模數(shù)n進(jìn)行計(jì)數(shù)而設(shè)的，計(jì)出的值則作為地址碼耦合到ROM318上。計(jì)數(shù)器314系調(diào)節(jié)得使其借助比較器316對(duì)模數(shù)n進(jìn)行計(jì)數(shù)的。比較器316是為將來(lái)自計(jì)數(shù)器314的計(jì)數(shù)值與值n-1進(jìn)行比較而設(shè)的，其中n是所要求的模數(shù)。應(yīng)該指出，這里采用了值n-1而不采用n，這是因?yàn)榧俣ㄓ?jì)數(shù)器的起始計(jì)數(shù)值為0。也可以采用其它已知模數(shù)n的計(jì)數(shù)器。
輸出樣品信號(hào)是從圖3的設(shè)備從D型鎖存器312獲得的，而不是從組合電路308獲得的?？晒╂i存器312使用的信號(hào)是來(lái)自組合電路308延遲一個(gè)取樣周期的信號(hào)。組合電路308所提供的每第n個(gè)樣品信號(hào)系在比較器320的控制下鎖存入D型鎖存器312中的，比較器320則每當(dāng)計(jì)數(shù)器314開(kāi)始新的計(jì)數(shù)序列時(shí)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。
二次取樣比和信息帶寬是通過(guò)加控制著計(jì)數(shù)器模數(shù)的單參考值同時(shí)確定下來(lái)的。
圖4中所示的電路是一個(gè)去假頻濾波器二次取樣系統(tǒng)，它是為在垂直方向上對(duì)視頻信號(hào)(例如亮度信號(hào))進(jìn)行二次取樣而設(shè)的。圖4中，編以與圖3中的元件同一編號(hào)的電路元件與圖3中的對(duì)應(yīng)元件類似，且履行同樣的功能。但圖4的設(shè)備對(duì)所加信號(hào)的每n個(gè)水平行(以輸入取樣比)產(chǎn)生視頻樣品的水平行。圖4中，用以使取樣延遲一水平行周期的延遲元件410代替了鎖存器310。延遲元件410以輸入取樣比(fS)接收和產(chǎn)生樣品信號(hào)。
輸出樣品信號(hào)Y′輸出直接從組合裝置308通過(guò)D型鎖存器416和418的串聯(lián)連接獲得的。鎖存器416由輸入取樣比時(shí)鐘FS計(jì)時(shí)，以便給鎖存器418提供所有計(jì)算出來(lái)的樣品信號(hào)值。鎖存器418是在每第n行由輸入取樣比時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)時(shí)，以提供經(jīng)去假頻濾波垂直二次取樣過(guò)的輸出信號(hào)Y′輸出。
圖4中，計(jì)數(shù)器314是為對(duì)在各水平時(shí)限開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)的水平同步脈沖HS進(jìn)行計(jì)數(shù)而設(shè)的。當(dāng)各第n個(gè)水平脈沖出現(xiàn)時(shí)，比較器316產(chǎn)生其值為邏輯1的輸出信號(hào)，耦合到計(jì)數(shù)器314的復(fù)位輸入端和D型鎖存器412的數(shù)據(jù)輸入端。在下一次出現(xiàn)水平同步脈沖時(shí)，加到計(jì)數(shù)器的復(fù)位端上其值為邏輯1的信號(hào)促使計(jì)數(shù)器復(fù)位到零，從而使另一個(gè)計(jì)數(shù)程序開(kāi)始。
來(lái)自比較器316其值為邏輯1的輸出信號(hào)借助于信號(hào)H′S在其產(chǎn)生的行周期(即每第n個(gè)行周期)期間加入鎖存器412中。信號(hào)H′s可以取例如通過(guò)使水平同步信號(hào)延遲一個(gè)取樣周期或一個(gè)長(zhǎng)得足以確保比較器316的輸出信號(hào)在水平同步脈沖出現(xiàn)之后已改變狀態(tài)的時(shí)間所產(chǎn)生的水平同步信號(hào)的延遲形式。
鎖存器412每第n個(gè)水平行周期提供一其值為邏輯1的輸出信號(hào)，并在所有的插入行周期期間提供一其值為邏輯0的輸出信號(hào)。
輸入取樣比時(shí)鐘信號(hào)FS和來(lái)自鎖存器412的輸出信號(hào)耦合到門(mén)電路414的各相應(yīng)輸入端上。門(mén)電路414由來(lái)自鎖存器412的信號(hào)調(diào)節(jié)使其在每第n個(gè)水平行周期期間提供的鐘信號(hào)FS。選通的時(shí)鐘信號(hào)FS系加到鎖存器418上，以調(diào)節(jié)鎖存器418，使其提供經(jīng)垂直二次取樣過(guò)的信號(hào)。
應(yīng)該指出，舉例說(shuō)，至于垂直濾波方面，若所要求的輸出信號(hào)是想反映隔行的視頻信號(hào)，則最好是選取不同的水平行作為準(zhǔn)備在各間隔場(chǎng)中進(jìn)行處理以便保留或產(chǎn)生隔行信號(hào)的第一水平行。這只要選取適當(dāng)?shù)乃酵矫}沖HS作為準(zhǔn)備加到模數(shù)計(jì)數(shù)器314的第一脈沖即可付諸實(shí)施。同樣，在水平濾波方面，若時(shí)鐘頻率是色度副載波頻率的偶數(shù)或奇數(shù)倍，則最好例如隔行或隔場(chǎng)選取不同的第一時(shí)鐘脈沖，以便使經(jīng)處理的輸出樣品信號(hào)保持垂直校正狀態(tài)。
圖3和4的電路可以串聯(lián)起來(lái)以提供水平二次取樣視頻信號(hào)和垂直二次取樣視頻信號(hào)。在此情況下，若該信號(hào)系準(zhǔn)備在水平和垂直方向上以1∶n的取樣比進(jìn)行二次取樣，且圖4電路的輸入端系耦合到圖3電路的輸出端，則加到圖4各電路元件的時(shí)鐘信號(hào)的頻率會(huì)等于加到圖3各電路元件的時(shí)鐘信號(hào)FS的頻率除以n。按如此次序耦合各濾波器可以減少延遲元件40中所需要的延遲級(jí)的數(shù)目。不然的話，若圖4的電路是耦合到圖3電路前面，則電路延遲元件410一定要包含足夠的級(jí)以保留整個(gè)線路的樣品信號(hào)，而且兩電路時(shí)鐘信號(hào)FS的頻率必須相等。
圖5的設(shè)備是對(duì)圖3和4的電路所作的簡(jiǎn)單修改方案，它的工作方式和原理與圖3和4的類似。圖5中，加到換算電路的換算因數(shù)系列K′相當(dāng)于加到圖3和4的換算電路的因數(shù)(1-K)。此外，圖5的電路是用來(lái)對(duì)兩個(gè)取樣比各為FS/2的信號(hào)進(jìn)行濾波而設(shè)的。兩信號(hào)U和V在二比一多路轉(zhuǎn)換器510中在時(shí)間上是交錯(cuò)的，而且是依次加到濾波電路的。由于反饋回路中有兩個(gè)鎖存器516和518，因而兩信號(hào)的相應(yīng)和數(shù)仍然是有差別的。兩個(gè)鎖存器是以兩倍輸入取樣比(即兩倍FS/2)下計(jì)時(shí)的。相應(yīng)經(jīng)二次取樣的信號(hào)US和VS由多路轉(zhuǎn)換器512加以分離，多路轉(zhuǎn)換器512選通時(shí)用以在加第n個(gè)K′因數(shù)過(guò)程中選取經(jīng)處理的樣品信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)濾波設(shè)備，其特征在于一信號(hào)輸入端，用以提供經(jīng)取樣的數(shù)據(jù)信號(hào)，所述經(jīng)取樣數(shù)據(jù)信號(hào)的樣品以取樣比FS出現(xiàn)；換算和組合裝置(304，306，308)，用以組合分別與K和(1-K)成正比的兩個(gè)信號(hào)(K是個(gè)變量)，具有耦合到所述具有第二輸入端的信號(hào)輸入端的第一輸入端、一用以提供經(jīng)濾波的信號(hào)的輸出端和一用以施加表示所述變量K的值的控制端；延遲裝置(310)，具有分別耦合到所述換算和組合裝置的輸出端和第二輸入端的輸入端子和輸出端子；重復(fù)序列可編程提供裝置(314，316，318)，用以給所述控制端提供所述表示所述變量K的值的重復(fù)序列、各序列中確定所述經(jīng)濾波的信號(hào)的帶寬的值的數(shù)目和各序列中表示減小著的K值的連續(xù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述用以可編程提供重復(fù)序的裝置包括時(shí)鐘信號(hào)施加裝置，用以施加表示輸入樣品信號(hào)的出現(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào);可編程計(jì)數(shù)裝置，用以對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)模數(shù)N(N為小于或等于另一整數(shù)M的整數(shù))的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并提供表示一序列N個(gè)脈沖的連續(xù)脈沖的連續(xù)輸出計(jì)數(shù)值;邏輯裝置，用以提供表示所述變量K的M預(yù)定值，各所述M預(yù)定值與M計(jì)數(shù)值的不同預(yù)定值有關(guān)，所述邏輯裝置耦合到所述計(jì)數(shù)裝置，且根據(jù)所述N連續(xù)輸出計(jì)數(shù)值產(chǎn)生表示變量K的N預(yù)定值序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的設(shè)備的特征還在于，耦合到所述換算和組合裝置的裝置，用以作為經(jīng)濾波的輸出信號(hào)提供由所述換算和組合裝置提供在施加各序列表示所述變量K的值的最后一個(gè)值時(shí)出現(xiàn)的樣品信號(hào)。
全文摘要
一種經(jīng)取樣數(shù)據(jù)的可編程二次取樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一限制著有待根據(jù)二次取樣比進(jìn)行二次取樣的信號(hào)的信息帶寬的可編程去假頻濾波器。該去假頻濾波器包括一對(duì)輸入樣品信號(hào)和經(jīng)延遲(310)的組合樣品信號(hào)按K與(1-K)的比例(其中K是個(gè)變量)進(jìn)行換算和組合(304，306，308)的遞歸式濾波器。各變量K按N個(gè)K值和重復(fù)次序加到遞歸式濾波器中，其中N是二次取樣因數(shù)。將每第N個(gè)組合樣品信號(hào)提取，然后作為二次取樣信號(hào)提供。
文檔編號(hào)H04N5/265GK1044744SQ9010042
公開(kāi)日1990年8月15日 申請(qǐng)日期1990年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月26日
發(fā)明者戴維·洛威爾·麥尼利, 羅素·托馬斯·弗林 申請(qǐng)人:Rca許可公司