專利名稱：消除非同步取樣彩色毛刺的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于彩色電視技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)位影像信號(hào)處理中，一種消除非同步取樣彩色毛刺的方法與裝置。
數(shù)位式電視多系統(tǒng)編碼器，主要供高彩色度之電視游樂器用。習(xí)知之編碼器中，彩色信號(hào)處理以四倍彩色副載波頻率作為取樣頻率。而三原色及輝度信號(hào)的取樣頻率則由電視游樂器任意決定。因此造成兩種不一致的取樣頻率，產(chǎn)生彩色毛刺問題。圖一為習(xí)知數(shù)位式電視合成影像信號(hào)編碼器之信號(hào)處理方塊圖。其中RGB轉(zhuǎn)YUV轉(zhuǎn)換器(1)與輝度信號(hào)處理器(2)使用DCLK作為取樣時(shí)鐘。而彩色信號(hào)處理器(3)則使用CCLK作為取樣時(shí)鐘。DCLK的頻率為RGB三原色最高頻率的兩倍。例如以NTSC信號(hào)為例，其水平頻率為15734.26HZ，若取RGB三原色之最高解析度頻率為3.3592645MHZ，則一條水平線可以占有3.3592645MHZ×2÷15734.26HZ＝427點(diǎn)的RGB三原色信號(hào)，以及854點(diǎn)的DCLK時(shí)鐘。CCLK的頻率為四倍彩色副載波頻率，在一條水平線內(nèi)可占有910點(diǎn)。由于DCLK與CCLK的頻率不同，因此按照信號(hào)不失真的原理，彩色信號(hào)U、V由DCLK取樣時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成不同頻繁的CCLK取樣時(shí)鐘時(shí)，需要作適當(dāng)?shù)娜宇l率轉(zhuǎn)換(sample rate conversion)，但是427與910比例的取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其電路是異常龐大，不合經(jīng)濟(jì)效益的。如果要達(dá)到多系統(tǒng)的目的，其CCLK之頻率需要變更，因此轉(zhuǎn)換比也變更，造成取樣頻率轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜。因此，習(xí)知彩色U、V信號(hào)的取樣頻率轉(zhuǎn)換，乃采用具失真但電路容易實(shí)行的方法，在電路如圖2A所示。
在圖2A中，僅以彩色U信號(hào)作為取樣頻率轉(zhuǎn)換之說明，并且將彩色U信號(hào)簡(jiǎn)略為U0至U3之四位元信號(hào)。在圖2A中，U0至U3的U信號(hào)，其信號(hào)如圖2B之第1行所示，為1至5等四點(diǎn)，其每點(diǎn)之間的距離為一個(gè)DCLK的周期時(shí)間(注如前所述，DCLK之頻率為二倍U、V的最高頻率，因此圖2B之U信號(hào)，其每點(diǎn)之周期，為兩個(gè)DLCK周期。但為了簡(jiǎn)化圖式說明的復(fù)雜度，因此將其簡(jiǎn)化為1∶1)。另外，1至5點(diǎn)，每點(diǎn)之間有三條直線分隔，代表U信號(hào)經(jīng)過前級(jí)的信號(hào)處理后，其各元位U0至U3具有不同之時(shí)間延遲所造成的不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)。
圖2B中第2行的DCLK取樣時(shí)鐘，其以箭頭標(biāo)明的位置，代表其上升緣發(fā)生之位置。由于其發(fā)生在U信號(hào)之不穩(wěn)定前，由此在圖2A，經(jīng)X1至X4之D型正反器觸發(fā)后，產(chǎn)生延遲一個(gè)DCLK周期之UA信號(hào)，如圖2B中第3行所示，其不穩(wěn)定區(qū)則被消除。
在圖2A中，經(jīng)DCLK取樣，清除了不穩(wěn)定區(qū)的UA信號(hào)，在X5至X8的D型正反器以CCLK取樣，產(chǎn)生取樣頻率轉(zhuǎn)換后之UB信號(hào)。圖2B中第5行代表CCLK上升緣發(fā)生位置。因?yàn)镃CLK與DCLK之頻率不相同。因此將第1至5點(diǎn)UA信號(hào)重復(fù)的在同一水平線上產(chǎn)生，則第1至5點(diǎn)與CCLK的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生如圖2B中第3行與第5行之關(guān)系。若CCLK如圖2B中第5行所示，則產(chǎn)生如圖2B中第7行之UB信號(hào)，其中UA信號(hào)之第2點(diǎn)被錯(cuò)過遺失，與原U信號(hào)相比較，發(fā)生不見了第2點(diǎn)信號(hào)的失真。此失真是容易被接受的。因?yàn)椴噬玌、V信號(hào)之頻較窄，人眼對(duì)彩色信號(hào)之觀察能力較不敏銳，因此此類失真較不容易讓人眼察覺。CCLK也可能產(chǎn)生與UA信號(hào)發(fā)生如圖2B中第6行所示，其第4個(gè)取樣點(diǎn)發(fā)生在圖2B中第3行、UA信號(hào)的第3與第4點(diǎn)之間。在實(shí)際的實(shí)施例中，UA信號(hào)的變化緣仍然會(huì)存在少許的不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)，如圖2B中第4行所示。此不穩(wěn)定區(qū)的成因，是由于布局造成。由于DCLK與CCLK在布局上，其連接X1至X4及X8的時(shí)鐘輸入端的引線，不能保持相同之距離，導(dǎo)致DCLK與CCLK抵達(dá)各位元時(shí)鐘輸入端的時(shí)間也不一致，造成不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)的存在。因此，如圖2B中第6行的CCLK，其第4個(gè)取樣點(diǎn)會(huì)取到圖2B中第4行之UA信號(hào)第3與第4點(diǎn)間的不穩(wěn)定信號(hào)，產(chǎn)生圖2B中第8行所示的UB信號(hào)，其中原本應(yīng)該為4的點(diǎn)，變成X值之點(diǎn)，X代表不穩(wěn)定值。其在影像畫面上，產(chǎn)生與鄰近點(diǎn)不同顏色的采斑，發(fā)生在影像輪廓的邊緣很容易為人眼察覺，傷害畫面之品質(zhì)。因其狀如突出之毛刺，因此稱之為彩色毛刺(chrominace glitch)。所以，在數(shù)位影像信號(hào)處理(Digital Video Signal Processing)，非同步取樣頻率作信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，消除毛刺之方法與裝置乃迫切需要。
本發(fā)明的目的旨在提供消除非同步取樣彩色毛刺的方法與裝置，使數(shù)位影像信號(hào)處理不需昂貴的頻率轉(zhuǎn)換器，而能采用簡(jiǎn)便的非同步取樣頻率作信號(hào)轉(zhuǎn)換，同時(shí)可獲得完善的畫質(zhì)。
本發(fā)明的目的是用以下方式來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明消除非同步取樣彩色毛刺的方法，系用于數(shù)位信號(hào)處理的過程中，將第一取樣頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同于第一取樣頻率的信號(hào)時(shí)，可避免取樣到因布局引起的信號(hào)不穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定信號(hào)，以消除彩色毛刺的方法，該方法包括因應(yīng)第一取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)其不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)之發(fā)生，產(chǎn)生一閃避信號(hào)，該閃避信號(hào)使第二取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)改變，成為第三取樣時(shí)鐘，使得該第三取樣時(shí)鐘的取樣點(diǎn)必定不會(huì)取樣到不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)內(nèi)之不穩(wěn)信號(hào)，經(jīng)過該第三取樣時(shí)鐘取樣后之信號(hào)再以該第二取樣時(shí)鐘取樣，恢復(fù)成周期相等的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明消除非同步取樣彩色毛刺的方法，可采用相應(yīng)的電路裝置來實(shí)現(xiàn)。下面介紹兩種該電路裝置。
第一種消除非同步取樣彩色毛刺的裝置包括第一組反相器，用以延遲輸入之第一取樣時(shí)鐘，而產(chǎn)生延遲之第一取樣時(shí)鐘，一“反及”閘(NAND gate)，其輸入該第二組反相器之輸出及該第一取樣時(shí)鐘，產(chǎn)生負(fù)向之閃避信號(hào)，一三態(tài)反相器，其輸入第二取樣時(shí)鐘，并由該閃避信號(hào)控制，當(dāng)閃避信號(hào)為邏輯“1”時(shí)，輸入信號(hào)被反向后輸出，當(dāng)閃避信號(hào)為邏輯“”時(shí)，其輸入與輸出成開路，輸出呈高阻抗?fàn)顟B(tài)(High impedance)，第三組反相器，其因應(yīng)該三態(tài)反相器之輸出產(chǎn)生第三取樣時(shí)鐘，第一組D型正反器(D type flip flop)組成的信號(hào)取樣器，其輸入該第三取樣時(shí)鐘，以取樣經(jīng)該第一取樣時(shí)鐘取樣后的第一信號(hào)，而產(chǎn)生第二信號(hào)輸出，第二組D型正反器(D type flip flop)組成的信號(hào)取樣器，其輸入該第二取樣時(shí)鐘，以取樣該第二信號(hào)，而輸出第三信號(hào)，即消除彩色毛刺后之信號(hào)。圖3A為本種裝置的實(shí)施例電路圖，圖3B是顯示圖3A電路之相應(yīng)信號(hào)。其工作過程說明如下圖3A中，U信號(hào)經(jīng)DCLK1取樣，產(chǎn)生UA信號(hào)的原理如前述，其波型行示于圖3B之第1行、第2行及第3行。DCLK1為DCLK經(jīng)反相器X13及X14延遲后之取樣信號(hào)，它們的關(guān)系行示于圖3B之第4行及第5行。DCLK1經(jīng)反相器X15反相延遲后，與DCLK在X16做NAND之邏輯后產(chǎn)生之負(fù)向邊沿信號(hào)EDGE如圖3B之第6行所示。DEGE信號(hào)之前緣以A標(biāo)示，其后緣以B標(biāo)示。EDGE之零值涵括DCLK1之上升緣C。A至C之時(shí)間寬度則由反相器X13及X14之W/L決定，而C至B之時(shí)間寬度則由反相器X15之W/L決定。因此可以使EDGE的前后緣與DCLK1之上升緣保持等距離系，并且設(shè)定一寬度，保證圖3B中第3行之UA信號(hào)的不穩(wěn)定區(qū)涵括其中。邊緣信號(hào)EDGE，是控制三態(tài)反相器X17之控制端，當(dāng)EDGE為邏輯“”時(shí)，三態(tài)反相器X17為高電抗輸出(High impedance output)，當(dāng)EDGE為邏輯“1”，則三態(tài)反相器X17將其CCLK之輸入信號(hào)反相后輸出，再經(jīng)反相器X18反相后產(chǎn)生GCLK。因此如圖3B之第8行所示，GCLK之取樣時(shí)鐘，其取樣之上升緣必定會(huì)避過圖3B中第3行之UA信號(hào)的不穩(wěn)定區(qū)，而得到無彩色毛刺之UG信號(hào)，如圖3B之第9行所示。檢示圖3B第9行之UG信號(hào)，其有不等周期之第1點(diǎn)信號(hào)與第0、3、4、5點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生。此不等周期之UG信號(hào)在圖3A中，再以X9至X12之D型正反器以CCLK時(shí)鐘取樣之，即恢復(fù)如圖3B中第11行所示之等周期、無彩色毛刺之UB信號(hào)。
第二種清除非同步取樣彩色毛刺的裝置包括一反相器，用以將一倍頻取樣對(duì)鐘反相后輸出，其中該倍頻取樣時(shí)鐘，其頻率為第一取樣時(shí)鐘四倍以上之頻率，且其取樣點(diǎn)與第一取樣時(shí)鐘之取樣點(diǎn)在時(shí)間上吻合，一D型正反器(D type flip flop)，其數(shù)值(Data)輸入為第二取樣時(shí)鐘，其時(shí)鐘(clock)輸入為該反相器之輸出，其正向輸出為第三取樣時(shí)鐘，第一組D型正反器(D type flip flop)，組成的信號(hào)取樣器，其數(shù)值(Data)輸入為經(jīng)第一取樣時(shí)鐘取樣后的第一信號(hào)，其時(shí)鐘(clock)輸入為該第三取樣時(shí)鐘，其正向輸出(Q)為第二信號(hào)，第二組D型正反器(D type flipflop)，組成的組合取樣器，其數(shù)值(Data)輸入為該第二信號(hào)，其時(shí)鐘(clock)輸入為第二取樣時(shí)鐘，其正向輸出(Q)為第三信號(hào)，即消除彩色毛刺后之信號(hào)。圖4A為本種裝置的實(shí)施例電路圖，圖4B為顯示圖4A電路的相應(yīng)信號(hào)。
圖4A中，U信號(hào)經(jīng)DCLK取樣，產(chǎn)生UA信號(hào)的原理如同前述，其波型行示于圖4B之第1行、第2行及第3行，圖4B之第4行行示CCLK信號(hào)，其第5個(gè)上升取樣緣，位于UA信號(hào)第3與第4之不穩(wěn)區(qū)間。圖4B的第5行行示DCLK的四倍頻時(shí)鐘SCLKJ。在圖4A中，SCLK與DCLK之上升緣是同時(shí)發(fā)生的。SCLK經(jīng)反相器X13產(chǎn)生的SCLKJ，因此其上升緣與DCLK之上升緣保持等距關(guān)系。因此圖4B之第3行中，UA信號(hào)的不穩(wěn)定區(qū)必定落在兩個(gè)相鄰的SCLKJ之上升緣間。在圖4A，CCLK在X14的D型正反器被SCLKJ取樣產(chǎn)生GCLK，其波型行示于圖4B第6行，由于UA信號(hào)之不穩(wěn)定區(qū)落在兩個(gè)相鄰的SCLKJ上升緣間，因此GCLK之上升緣必定不會(huì)取樣到UA信號(hào)的不穩(wěn)定區(qū)。得到如圖4B中第8行所示的無彩色毛刺的UG信號(hào)，其不等周期的UG信號(hào)，如同前述，再經(jīng)CCLK在X9至X12取樣得到相等周期、無彩色毛刺的UB信號(hào)。


圖1為習(xí)知數(shù)位式電視合成影像信號(hào)編碼器之信號(hào)處理方塊2A為習(xí)知非同步取樣頻率轉(zhuǎn)換器之電路2B為顯示圖2A電路之相應(yīng)信號(hào)圖3A為本發(fā)明實(shí)施例之電路3B為顯示圖3A電路之相應(yīng)信號(hào)圖4A為本發(fā)明另一實(shí)施例之電路4B為顯示圖4A電路的相應(yīng)信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種消除非同步取樣彩色毛刺的方法，系用于數(shù)位信號(hào)處理的過程中，將第一取樣頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同于第一取樣頻率的信號(hào)時(shí)，可避免取樣到因布局引起的信號(hào)不穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定信號(hào)，以消除彩色毛束的產(chǎn)生，該方法包括因應(yīng)第一取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)其不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)之發(fā)生，產(chǎn)生一閃避信號(hào)，該閃避信號(hào)使第二取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)改變，成為第三取樣時(shí)鐘，使得該第三取樣時(shí)鐘的取樣點(diǎn)必定不會(huì)取樣到不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)內(nèi)之不穩(wěn)信號(hào)，經(jīng)過該第三取樣時(shí)鐘取樣后之信號(hào)再以該第二取樣時(shí)鐘，恢復(fù)成周期相等的信號(hào)。
2.一種消除非同步取樣彩色毛刺的裝置，包括第一組反相器，用以延遲輸入之第一取樣時(shí)鐘，而產(chǎn)生延遲之第一取樣時(shí)鐘，第二組反相器，用以反相延遲之第一取樣時(shí)鐘，一“反及”閘(NAND gate)，其輸入該第二組反相器之輸出及該第一取樣時(shí)鐘，產(chǎn)生負(fù)向之閃避信號(hào)，一三態(tài)反相器，其輸入第二取樣時(shí)鐘，并由該閃避信號(hào)控制，當(dāng)閃避信號(hào)為邏輯“1”時(shí)，輸入信號(hào)被反向后輸出， 當(dāng)閃避信號(hào)為邏輯“”時(shí)，其輸入與輸出成開路，輸出呈高阻抗?fàn)顟B(tài)(High impedance)，第三組反相器，其因應(yīng)該三態(tài)反相器之輸出產(chǎn)生第三取樣時(shí)鐘，第一組D型正反器(D type flip flop)組成的信號(hào)取樣器，其輸入該第三取樣時(shí)鐘，以取樣經(jīng)該第一取樣時(shí)鐘后的第一信號(hào)，而產(chǎn)生第二信號(hào)輸出，第二組D型正反器(D type flipflop)組成的信號(hào)取樣器，其輸入該第二取樣時(shí)鐘，以取樣該第二信號(hào)，而輸出第三信號(hào)，即消除彩色毛刺后之信號(hào)。
3.一種消除非同步取樣彩色毛刺的裝置，包括一反相器，用以將一倍頻取樣時(shí)鐘反相后輸出，其中該倍頻取樣時(shí)鐘，其頻率為第一取樣時(shí)鐘四倍以上之頻率，且其取樣點(diǎn)與第一取樣時(shí)鐘之取樣點(diǎn)在時(shí)間上吻合，一D型正反器(D type filpflop)，其數(shù)值(Data)輸入為第二取樣時(shí)鐘，其時(shí)鐘(clock)輸入為該反相器之輸出，其正向輸出為第三取樣時(shí)鐘，第一組D型正反器(D type flip flop)組成的信號(hào)取樣器，其數(shù)值(Data)輸入為經(jīng)第一取樣時(shí)鐘取樣后的第一信號(hào)，其時(shí)鐘(clock)輸入為該第三取樣時(shí)鐘，其正向輸出(Q)為第二信號(hào)，第二組D型正反器(D typeflip flop)組成的組合取樣器，其數(shù)值(Data)輸入為該第二信號(hào)，其時(shí)鐘(clock)輸入為第二取樣時(shí)鐘，其正向輸出(Q)為第三信號(hào)，即消除彩色毛刺后之信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)位影像信號(hào)處理中,一種清除非同步取樣彩色毛刺的方法與裝置。其方法是因應(yīng)第一取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn),對(duì)應(yīng)不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)之發(fā)生,可產(chǎn)生一閃避信號(hào),此閃避信號(hào)使第二取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)改變,成為第三取樣時(shí)鐘。因此第三取樣時(shí)鐘取樣點(diǎn)必定不會(huì)取樣到不穩(wěn)定信號(hào)區(qū)不穩(wěn)定信號(hào),經(jīng)過第三取樣時(shí)鐘取樣后之信號(hào),有周期不等的現(xiàn)象,此信號(hào)再以第二取樣時(shí)鐘取樣,則恢復(fù)成周期相等的信號(hào)。如此,根據(jù)此方法,采用相應(yīng)的電路裝置即可消除因非同樣取樣造成的彩色毛刺。
文檔編號(hào)H04N9/64GK1172402SQ9611828
公開日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1996年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者張亦龍 申請(qǐng)人:張亦龍