專利名稱：組合的采樣率變換和增益控制濾波的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法，其中一個(gè)輸入信號(hào)被變換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該方法包括如下步驟利用第一多相位濾波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生第一中間信號(hào)；利用第二多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生第二中間信號(hào)；將一個(gè)增益控制信號(hào)對(duì)所述第二中間信號(hào)相乘以產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)；以及將所述第三中間信號(hào)與所述第一中間信號(hào)相加以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)。本發(fā)明還涉及一種用于數(shù)字信號(hào)的組合采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
在各種數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域中，需要將具有第一采樣率的信號(hào)變換成具有第二個(gè)更小或更大的采樣率的信號(hào)。例如，在電視圖像處理的領(lǐng)域中，以不同的顯示格式表示的電視信號(hào)的顯示是不可缺少的需求，例如在電視接收機(jī)的畫中畫(PIP)或畫外畫(POP)模式中或在被設(shè)計(jì)成顯示高清晰度(HD)格式的電視接收機(jī)上顯示大多數(shù)電視臺(tái)目前播放的標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)格式的情況中存在這樣的需求。
用于采樣率變換(即用將分量(VGA)視頻變換到電視)的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備在美國(guó)專利US 6,281,873B1中公開了。利用多相位濾波器作為具有固定截止頻率以及可編程延時(shí)的低通內(nèi)插濾波器執(zhí)行對(duì)輸入視頻信號(hào)的縮放。通過(guò)改變多相位濾波器的系數(shù)，輸入視頻信號(hào)被時(shí)移了像素時(shí)鐘的分?jǐn)?shù)并同時(shí)被低通濾波。


圖1中所描述的是這樣一個(gè)多相位濾波器的基本結(jié)構(gòu)。該多相位濾波器具有多個(gè)寄存器1-1...1-4，這些寄存器形成一個(gè)移位寄存器1。移位寄存器1由移位使能信號(hào)3控制，該移位使能信號(hào)控制是否將一組新的數(shù)字值加載到每一個(gè)寄存器1-1...1-4中或者控制是否保持寄存器內(nèi)已經(jīng)包含的數(shù)字值。所述數(shù)字值是數(shù)字輸入信號(hào)4的連續(xù)的數(shù)字值。
寄存器1-1...1-4的寄存器輸出值被進(jìn)一步輸入到一個(gè)組合電路5，該組合電路對(duì)寄存器輸出值執(zhí)行加法的或減法的組合，以產(chǎn)生組合電路輸出值。利用濾波器系數(shù)a1(i)...a5(i)，通過(guò)乘法實(shí)例6-1...6-5對(duì)每一個(gè)單個(gè)組合電路輸出值進(jìn)一步加權(quán)，并通過(guò)加法實(shí)例7-1...7-4將加權(quán)后的值加入到其它已加權(quán)的組合電路輸出值中去，最后產(chǎn)生輸出信號(hào)8的一個(gè)數(shù)字值。應(yīng)用于每個(gè)乘法實(shí)例6-1...6-5的濾波器系數(shù)a1(i)...a5(i)不是固定的，而是響應(yīng)于一個(gè)周期性的相位控制信號(hào)i周期性地從有限的濾波器系數(shù)組{a1(1)...a1(N)}...{a5(1)...a5(N)}中選擇，其中N表示在每一個(gè)乘法實(shí)例6-1...6-5處可獲得的不同濾波器系數(shù)的數(shù)量或者每周期的濾波步驟的數(shù)量。
每一個(gè)濾波步驟都由相位控制信號(hào)i觸發(fā)，并包括利用濾波器系數(shù)a1(i)...a5(i)對(duì)每一個(gè)組合電路輸出值進(jìn)行加權(quán)以及將加權(quán)后的組合電路輸出值相加以產(chǎn)生輸出信號(hào)8的一個(gè)數(shù)字值，其中濾波器系數(shù)a1(i)...a5(i)限定多相位濾波器的脈沖響應(yīng)。如果需要多相位濾波器執(zhí)行采樣率變換，那么濾波器系數(shù)組{a1(1)...a1(N)}...{a5(1)...a5(N)}可以被選擇成使得在每一個(gè)濾波步驟中獲得基本相同的濾波器特性和不同的濾波器相位。頻域中的不同濾波器相位變換回到時(shí)域中的不同延時(shí)，因此，根據(jù)所選擇的延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了以不同于輸入信號(hào)采樣率的采樣率對(duì)數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行再采樣。在每一個(gè)濾波步驟中，圖1中的多相位濾波器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)輸入信號(hào)值。為了獲得上變換(即輸入信號(hào)采樣率增加)，對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行選擇，以使得輸出信號(hào)值之間的延時(shí)小于輸入信號(hào)采樣率的倒數(shù)。此外，根據(jù)移位使能信號(hào)3，寄存器1-1...1-4不必在每一個(gè)濾波步驟中加載新的輸入信號(hào)值，而是存儲(chǔ)前一個(gè)濾波步驟的輸入信號(hào)值。例如，如果需要5/4的采樣率上變換比例，那么四個(gè)輸入信號(hào)值產(chǎn)生五個(gè)輸出信號(hào)值，并且一個(gè)周期的五個(gè)濾波步驟中的一個(gè)步驟中，寄存器1-1...1-4存儲(chǔ)先前的值而不是加載新的輸入信號(hào)采樣值。移位使能信號(hào)3觸發(fā)移位寄存器1的操作，而相位控制信號(hào)i確保在一個(gè)周期的每一個(gè)濾波步驟中將正確的濾波器系數(shù)應(yīng)用于乘法實(shí)例6-1...6-5。
返回到圖像處理中的上變換應(yīng)用領(lǐng)域，其存在這樣一個(gè)普遍的缺點(diǎn)上變換不產(chǎn)生輸入圖像的奈奎斯特頻限(Nyquist limit)之上的頻率。然而，觀看者希望看到經(jīng)上變換的圖像的被放大的頻譜中的高頻分量，而缺乏這些高頻分量導(dǎo)致經(jīng)上變換的圖像的感觀上不清楚。
從圖像處理的這個(gè)應(yīng)用特定的實(shí)例中導(dǎo)出的本發(fā)明的總的目的是提供一種有效的提高了信號(hào)質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)采樣率變換方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出了一種對(duì)數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)已濾波輸出信號(hào)，該方法包括以下步驟利用一個(gè)第一多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)；利用一個(gè)第二多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)；將一個(gè)增益控制信號(hào)與所述第二中間信號(hào)相乘以產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)；以及將所述第三中間信號(hào)與所述第一中間信號(hào)相加以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)。
對(duì)第一和第二多相位濾波器的使用實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)的采樣率變換和雙重濾波。在第一和第二多相位濾波器的設(shè)計(jì)中，第一和第二多相位濾波器的濾波器相位可以被選擇成相等以便獲得相同采樣率變換，同時(shí)可以利用固定第一和第二多相位濾波器的濾波器特性時(shí)的自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)顯著不同的濾波器功能，其中這些濾波器是由它們的系數(shù)限定的。例如，如果第一多相位濾波器被實(shí)施為用于內(nèi)插的低通濾波器，那么第二濾波器可以被設(shè)計(jì)成對(duì)已選擇的頻率范圍進(jìn)行放大以便提高信號(hào)質(zhì)量。與第二中間信號(hào)相乘的增益控制信號(hào)控制第三中間信號(hào)的幅度，并且防止總的輸出信號(hào)攜帶更多噪聲和過(guò)分地被限幅。在沒(méi)有增益控制的情況下，兩個(gè)多相位濾波器的系數(shù)可以被組合，并且對(duì)于采樣率變換和濾波僅需要一個(gè)多相位濾波器。然而，對(duì)第二濾波器的動(dòng)態(tài)控制不再可能，并且輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍將變得不可控制并因此在感觀上沒(méi)有吸引力。
根據(jù)本發(fā)明，其具有這樣的優(yōu)點(diǎn)第一多相位濾波器在頻域中具有低通濾波器的特性。因此第一多相位濾波器作為一個(gè)低通內(nèi)插濾波器工作。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是第二多相位濾波器在頻域中具有帶通濾波器的特性。第二多相位濾波器的帶通濾波器特性僅放大數(shù)字信號(hào)的高頻分量，以便在總的輸出信號(hào)中，第一中間信號(hào)中的可感覺(jué)出缺乏的高頻分量通過(guò)與第三中間信號(hào)(即增益控制的第二中間信號(hào))相加來(lái)補(bǔ)償。如果本發(fā)明被應(yīng)用于圖像處理，那么第二多相位濾波器的帶通特性實(shí)現(xiàn)了峰化方法乃至非線性亮度躍變改善(LTI)。然而，這些峰化和LTI方法放大甚至產(chǎn)生了新的高頻分量，并可能使得銳化的輸出信號(hào)超過(guò)其指定的動(dòng)態(tài)范圍，從而導(dǎo)致輸出信號(hào)攜帶更多噪聲或者被過(guò)分地限幅。因此，在加到第一中間信號(hào)去之前，第三中間信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍被增益控制信號(hào)控制。
根據(jù)本發(fā)明，另一優(yōu)點(diǎn)是增益控制信號(hào)是從通過(guò)利用第三多相位濾波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生的信號(hào)導(dǎo)出的。如果本發(fā)明被應(yīng)用于圖像處理，那么第三多相位濾波器的系數(shù)可以被設(shè)計(jì)成獲得與第一和第二多相位濾波器延時(shí)相同的延時(shí)，并被設(shè)計(jì)成獲得實(shí)現(xiàn)為每一個(gè)第二中間信號(hào)值導(dǎo)出一個(gè)增益控制值的功能的濾波器特性，例如邊緣陡度檢測(cè)器。
增益控制信號(hào)優(yōu)選地是從具有微分濾波器特性的多相位濾波器中導(dǎo)出的。在圖像處理的情況中，這樣一個(gè)微分濾波器實(shí)現(xiàn)了例如邊緣陡度檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明，用于多相位濾波器的每一個(gè)乘法抽頭的濾波器系數(shù)優(yōu)選地被存儲(chǔ)在查找表中，并響應(yīng)于一個(gè)相位信號(hào)被周期地讀出。
根據(jù)本發(fā)明的組合的采樣率變換和增益控制濾波方法的一個(gè)有效的實(shí)施方式的特征在于，各多相位濾波器共用相同的移位寄存器。在每一個(gè)寄存器代表一個(gè)昂貴的行存儲(chǔ)器的垂直電視信號(hào)處理的領(lǐng)域中，這是非常恰當(dāng)?shù)摹?br> 如果輸入信號(hào)是視頻信號(hào)，那么優(yōu)選地在所述輸入信號(hào)被多相位濾波器濾波之前通過(guò)伽馬校正將所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成線性光域，并通過(guò)反伽馬校正將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換回伽馬域。在線性光域中的濾波減小了混疊現(xiàn)象。此外，第二多相位濾波器的特性(LTI和峰化)被改善。
如果輸入信號(hào)是視頻信號(hào)，優(yōu)選地可以在至少第一和第二多相位濾波器中對(duì)寄存器的每一個(gè)輸出值執(zhí)行伽馬校正，并通過(guò)反伽馬校正將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換回伽馬域。然后寄存器輸出值被饋送到多個(gè)伽馬校正電路，以便在組合電路5對(duì)伽馬校正后的寄存器輸出值進(jìn)行組合之前實(shí)現(xiàn)從伽馬域至線性光域的轉(zhuǎn)換。在線性光域中的濾波減小了混疊現(xiàn)象。此外，第二多相位濾波器的特性(LTI和峰化)被改善。伽馬校正通常增加了視頻信號(hào)的字長(zhǎng)，因此，在寄存器之前應(yīng)用伽馬校正意味著所有寄存器必須做得更大并因此更昂貴。利用設(shè)置在寄存器后面的伽馬校正電路進(jìn)行多次伽馬校正更廉價(jià)。這只有在可以獲得廉價(jià)的伽馬校正電路近似時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。在寄存器后面應(yīng)用伽馬校正的另一個(gè)好處是用于邊緣檢測(cè)的第三多相位濾波器可以有利地保持工作在伽馬域中而不是工作在線性光域中。然后，對(duì)輸出信號(hào)執(zhí)行一次反伽馬校正。
根據(jù)本發(fā)明的方法在電視圖像處理領(lǐng)域中的一個(gè)優(yōu)選應(yīng)用的特征在于所述輸入信號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號(hào)，所述輸出信號(hào)是高清晰度電視(HDTV)信號(hào)，所述第一多相位濾波器執(zhí)行空間縮放，所述第二多相位濾波器執(zhí)行峰化和/或LTI，以及所述第三多相位濾波器執(zhí)行邊緣陡度檢測(cè)。因此，可以在只具有HDTV的高分辨率顯示器上收看SDTV信號(hào)，這些顯示器包括陰極射線管(CRT)和矩陣顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供一種用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該設(shè)備包括一個(gè)移位寄存器，該移位寄存器包括多個(gè)被一個(gè)移位使能信號(hào)聯(lián)合控制的、用于存儲(chǔ)所述數(shù)字信號(hào)的連續(xù)值的寄存器；用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第一類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)的電路；用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第二類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)的電路；用于將該第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘從而產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)的電路；用于將該第一和第三中間信號(hào)相加從而產(chǎn)生所述輸出信號(hào)的電路；以及用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)周期地改變?cè)摰谝缓偷诙悶V波器系數(shù)的裝置。該第一和第二類濾波器系數(shù)可以被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，以便利用不同的頻域?yàn)V波器特性執(zhí)行采樣率變換和雙重濾波，其中該增益控制信號(hào)防止該第三中間信號(hào)超過(guò)一個(gè)規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍。第一和第二多相位濾波器共享相同的移位寄存器，但是使用不同的濾波器系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，該第一類濾波器系數(shù)被選擇成使得濾波器DC增益總是為1。將濾波器DC增益固定為1是低通濾波器可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)插的最低要求。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，該第二類濾波器系數(shù)被選擇成使得濾波器DC增益接近0。將第二多相位濾波器設(shè)計(jì)為零DC增益實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的帶通濾波器。在圖像處理情況中，這樣一個(gè)帶通濾波器適用于對(duì)輸入信號(hào)的LTI和峰化，其中第二多相位濾波器的諧振頻率相對(duì)于輸入信號(hào)的頻譜來(lái)說(shuō)是恒定的。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，該設(shè)備包括用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第三類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的信號(hào)的電路。
第三類濾波器系數(shù)被設(shè)計(jì)成導(dǎo)出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)作為對(duì)于加權(quán)后的第二中間信號(hào)的每一個(gè)值確定增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)，其中第三多相位濾波器的延時(shí)可以等于第一和第二多相位濾波器的延時(shí)，并且其中該第三多相位濾波器的濾波器特性實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的基信號(hào)，例如在圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域中的邊緣陡度檢測(cè)器的情況。然后，可以通過(guò)形成絕對(duì)值、應(yīng)用非線性電路(例如查找表)以減小最陡邊緣的峰化以及應(yīng)用核化功能來(lái)減小噪聲信號(hào)的峰化，以便從第三多相位濾波器輸出的信號(hào)中導(dǎo)出增益控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)濾波后輸出信號(hào)，該設(shè)備包括一個(gè)移位寄存器，該移位寄存器包括多個(gè)被一個(gè)移位使能信號(hào)聯(lián)合控制的、用于存儲(chǔ)所述數(shù)字信號(hào)的連續(xù)值的寄存器；用于形成相鄰寄存器的輸出之間的差、將這些差與第一類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積與至少一個(gè)寄存器的輸出相加從而產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)的電路；用于將所述差與第二類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)的電路；用于將該第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘從而產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)的電路；用于將該第一和第三中間信號(hào)相加從而產(chǎn)生所述輸出信號(hào)的電路；以及用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)周期地改變?cè)摰谝缓偷诙悶V波器系數(shù)的裝置。該第一和第二類濾波器系數(shù)可以被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，以便利用不同的頻域?yàn)V波器特性執(zhí)行采樣率變換和雙重濾波，其中該增益控制信號(hào)防止該第三中間信號(hào)超過(guò)一個(gè)規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍。第一和第二多相位濾波器共享相同的移位寄存器，但是使用不同的濾波器系數(shù)。在與濾波器系數(shù)相乘之前形成不同寄存器的輸出之間的差確保了第二多相位濾波器的DC增益為0。第一多相位濾波器還利用這些差進(jìn)行操作，但另外包括一個(gè)DC路徑，該DC路徑由至少一個(gè)寄存器的輸出與各寄存器輸出的加權(quán)差的和相加來(lái)表示。本發(fā)明的第二實(shí)施例因此包括一個(gè)第一低通多相位濾波器和一個(gè)第二帶通多相位濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，該設(shè)備包括用于將所述差與第三類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的信號(hào)的電路。
第三類濾波器系數(shù)被設(shè)計(jì)成導(dǎo)出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)作為對(duì)于加權(quán)后的第二中間信號(hào)的每一個(gè)值確定增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)，其中第三多相位濾波器的延時(shí)可以等于第一和第二多相位濾波器的延時(shí)，并且其中該第三多相位濾波器的濾波器特性實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的基信號(hào)，例如在圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域中的邊緣陡度檢測(cè)器的情況。然后，可以通過(guò)形成絕對(duì)值、應(yīng)用非線性電路(例如查找表)來(lái)減小最陡的邊緣的峰化以及應(yīng)用核化功能來(lái)減小噪聲信號(hào)的峰化，來(lái)從由第三多相位濾波器輸出的信號(hào)中導(dǎo)出增益控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)產(chǎn)生第一和第二類濾波器系數(shù)的查找表。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例，特別是在圖像處理應(yīng)用中，該設(shè)備優(yōu)選地包括一個(gè)用于對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行伽馬校正的伽馬校正電路和一個(gè)用于對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行反伽馬校正的反伽馬校正電路。該伽馬校正電路將輸入信號(hào)從伽馬域轉(zhuǎn)換到線性光域。在線性光域中的濾波減小了混疊現(xiàn)象，并提高了第二多相位濾波器的性能(LTI和峰化)。接著利用反伽馬校正電路對(duì)輸出信號(hào)執(zhí)行反伽馬校正。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例，特別是在圖像處理應(yīng)用中，該設(shè)備優(yōu)選地包括多個(gè)用于對(duì)所述寄存器的輸出進(jìn)行伽馬校正的伽馬校正電路，以及一個(gè)用于對(duì)所述輸出信號(hào)應(yīng)用反伽馬校正的反伽馬校正電路。各寄存器輸出被饋送到伽馬校正電路，以便實(shí)現(xiàn)從伽馬域轉(zhuǎn)換到線性光域。在線性光域中的濾波減小了混疊現(xiàn)象。此外，第二多相位濾波器的性能(LTI和峰化)被提高了。伽馬校正通常增加了視頻信號(hào)的字長(zhǎng)，因此，在寄存器之前應(yīng)用伽馬校正意味著所有寄存器必須做得更大并因此更昂貴。利用設(shè)置在寄存器后面的伽馬校正電路進(jìn)行多次伽馬校正更廉價(jià)。這只有在可獲得伽馬校正電路的廉價(jià)近似時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。在寄存器后面應(yīng)用伽馬校正的另一個(gè)好處是用于邊緣檢測(cè)的第三多相位濾波器可以有利地保持工作在伽馬域中而不是工作在線性光域中。然后，對(duì)輸出信號(hào)執(zhí)行反伽馬校正。反伽馬校正電路必須實(shí)現(xiàn)前面的伽馬校正電路的準(zhǔn)確的逆功能，即使伽馬校正電路只是近似的伽馬校正電路。由于反伽馬校正只執(zhí)行一次，因此它可以設(shè)計(jì)得更昂貴一點(diǎn)。
本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例在電視圖像處理領(lǐng)域中的優(yōu)選應(yīng)用的特征在于所述輸入信號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號(hào)，而所述輸出信號(hào)是一個(gè)高清晰度(HDTV)信號(hào)，所述第一類濾波器系數(shù)執(zhí)行空間縮放，所述第二類濾波器系數(shù)執(zhí)行峰化和/或LTI，以及所述第三類濾波器系數(shù)執(zhí)行邊緣陡度檢測(cè)。
本發(fā)明還涉及一種可直接加載到數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括各軟件代碼部分，當(dāng)所述產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述軟件代碼部分執(zhí)行權(quán)利要求1所述的各步驟。
從下文中本發(fā)明的這些和其它方面將變得明顯，并且將結(jié)合下述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的這些和其它方面進(jìn)行闡述。在附圖中圖1是一個(gè)多相位濾波器的一般結(jié)構(gòu)，圖2是根據(jù)本發(fā)明的對(duì)視頻信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法的示意圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于視頻信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備的第一實(shí)施例，以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于視頻信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備的第二實(shí)施例。
注意，在不同附圖的各部件的標(biāo)號(hào)中，每一個(gè)重復(fù)的部件總是用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)示。
圖2是數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法的示意圖，其中將視頻信號(hào)9的Y(亮度)分量的垂直采樣率變換和垂直峰化作為例子。圖2的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)存儲(chǔ)輸入視頻信號(hào)9的幾個(gè)相鄰行的行存儲(chǔ)器10-1...10-6，其中輸入視頻信號(hào)9由圖像元素(像素)的行和列組成。注意，取決于電視系統(tǒng)，可以應(yīng)用大于2的任何數(shù)量的行存儲(chǔ)器，而不是應(yīng)用本實(shí)例的六個(gè)行存儲(chǔ)器。在此，只考慮垂直圖像處理，因此，只有行存儲(chǔ)器10-1...10-6的相同列中的垂直相鄰的像素經(jīng)過(guò)采樣率變換和峰化。存儲(chǔ)在行存儲(chǔ)器10-1...10-6中的垂直相鄰的像素接著被多相位濾波器組11濾波，該濾波器組包括三個(gè)多相位濾波器，用于垂直縮放11-1、垂直峰化11-2和垂直動(dòng)態(tài)的計(jì)算11-3。這些多相位濾波器分別產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)12、一個(gè)第二中間信號(hào)13和一個(gè)增益控制信號(hào)14。借助于一個(gè)乘法器實(shí)例15，將第二中間信號(hào)13與增益控制信號(hào)14相乘以產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)16，借助于一個(gè)加法實(shí)例17，將該第三中間信號(hào)與第一中間信號(hào)相加以最終產(chǎn)生已縮放并峰化的輸出信號(hào)8。
通過(guò)將第一多相位濾波器11-1實(shí)施為低通濾波器、將第二多相位濾波器11-2實(shí)施為帶通濾波器并且將第三多相位濾波器11-3實(shí)施為微分濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)組合的采樣率變換(垂直縮放)和增益控制濾波(峰化)。于是第一中間信號(hào)12代表一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)已知的已縮放并低通濾波的輸出信號(hào)，其缺乏原始輸入信號(hào)頻譜的奈奎斯特頻限之上的高頻。通過(guò)將經(jīng)過(guò)峰化的第二中間信號(hào)13加到第一中間信號(hào)12中去，在和信號(hào)中至少實(shí)現(xiàn)對(duì)奈奎斯特頻限下面的頻率分量的提升，并因此實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的人為改善。利用非線性LTI，可以產(chǎn)生更高的諧波，從而對(duì)和信號(hào)的空頻譜進(jìn)行填充。為了將和信號(hào)的動(dòng)態(tài)增益保持在技術(shù)上可行的范圍內(nèi)，以及為了防止和信號(hào)中的過(guò)分的圖像限幅和噪聲增加，將第二中間信號(hào)13與增益控制信號(hào)14相乘，并且將所得到的第三中間信號(hào)16與第一中間信號(hào)12相加。該增益控制信號(hào)是通過(guò)將第三多相位濾波器11-3實(shí)施為邊緣陡度檢測(cè)器來(lái)從垂直圖像動(dòng)態(tài)中導(dǎo)出的。于是高頻提升僅在信號(hào)的顯著邊緣幅度上發(fā)生，以避免噪聲增強(qiáng)。所有的三個(gè)多相位濾波器11-1...11-3使用相同的寄存器。各多相位濾波器的濾波器系數(shù)被限定成使得對(duì)于一個(gè)周期中的每一個(gè)濾波步驟，各多相位濾波器的頻域?yàn)V波器特性近似相同，并使得各濾波器相位響應(yīng)于相位控制信號(hào)i周期地改變，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直相鄰的像素的再采樣，從而最終允許進(jìn)行采樣率變換。圖2中未示出的移位使能信號(hào)3確保行存儲(chǔ)器10-1...10-6正確地移位，以便在一個(gè)周期的每一個(gè)濾波步驟中實(shí)現(xiàn)濾波器系數(shù)和移位寄存器(行存儲(chǔ)器)像素內(nèi)容的正確匹配，這包括在一個(gè)周期的某些濾波步驟中不對(duì)行存儲(chǔ)器的像素內(nèi)容進(jìn)行移位的步驟，從而使能夠進(jìn)行上變換(增加采樣率)。并行地實(shí)施縮放和峰化的一個(gè)好處是可以將峰化多相位濾波器的諧振頻率放置在原始圖像中的總是存在重要內(nèi)容的高頻上。這個(gè)頻率不依賴于上變換比例。相反，如果縮放和峰化是在一個(gè)兩步驟過(guò)程(先縮放，接著峰化)中執(zhí)行的，那么峰化濾波器必須適應(yīng)于上變換比例，以便保持增強(qiáng)相同的原始頻率。如已論述的那樣，只有通過(guò)增強(qiáng)原始圖像包含的最高頻率，才能通過(guò)對(duì)經(jīng)上變換的圖像進(jìn)行峰化來(lái)得到銳度。然而，利用非線性方法(例如LTI)可以產(chǎn)生這類頻率的更高諧波，以圖在上變換之后對(duì)更寬的頻譜進(jìn)行填充。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的用于視頻信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備的第一優(yōu)選實(shí)施例。圖3描述了一個(gè)移位寄存器1，其包括寄存器1-1...1-4并響應(yīng)于移位使能信號(hào)3而被操作。輸入信號(hào)4被饋送入移位寄存器1，該輸入信號(hào)代表由一個(gè)視頻流的像素、行和幀組成的輸入視頻信號(hào)。移位寄存器1因而代表一列如圖1所示行存儲(chǔ)器組。注意取決于電視系統(tǒng)，移位寄存器1可以采用大于2的任何數(shù)量的寄存器，而不是這個(gè)具體實(shí)施例中所描述的4個(gè)寄存器。還要注意的是移位寄存器1的功能同樣可以由具有旋轉(zhuǎn)多路復(fù)用器開關(guān)的環(huán)形緩沖器或其它可控制的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)提供。
每一個(gè)寄存器的輸出被傳輸經(jīng)過(guò)伽馬校正電路19-1...19-4，從而產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)，并且該信號(hào)接著被輸送到一個(gè)包含乘法實(shí)例6-1...6-4的加權(quán)塊20中，其中將每一個(gè)經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)與一個(gè)濾波器系數(shù)a1(i)...a4(i)相乘，并且其中接著借助于加法實(shí)例7-1...7-3將加權(quán)后的經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)相加，以產(chǎn)生第一中間信號(hào)12。移位寄存器1和第一加權(quán)塊20合在一起代表如圖1中介紹的第一多相位濾波器。然而應(yīng)注意，在此不需要圖1中的組合電路5。
提供了具有乘法實(shí)例6-1...6-4、濾波器系數(shù)b1(i)...b4(i)以及加法實(shí)例7-1...7-3的第二加權(quán)塊21，其提供第二中間信號(hào)。移位寄存器1和第二加權(quán)塊21合在一起代表第二多相位濾波器，其產(chǎn)生第二中間信號(hào)13。
第三多相位濾波器未在圖3中示出，其包括移位寄存器1和第三加權(quán)塊。這個(gè)多相位濾波器是增益控制實(shí)例的一部分，其產(chǎn)生增益控制信號(hào)14，將該增益控制信號(hào)與第二中間信號(hào)13相乘以產(chǎn)生第三中間信號(hào)16，再借助于加法實(shí)例17將該第三中間信號(hào)與第一中間信號(hào)12相加。和信號(hào)被饋送到反伽馬校正電路28中，以便最終產(chǎn)生輸出信號(hào)8。該增益控制實(shí)例進(jìn)一步包含下列部件中的一個(gè)或多個(gè)絕對(duì)值電路、用于減小由該多相位濾波器檢測(cè)的最陡邊緣的峰化的小的查找表或者另一個(gè)非線性功能以及用于減小噪聲信號(hào)的峰化的核化電路。
現(xiàn)在，每一個(gè)周期中的系數(shù)a1(i)...a4(i)的總和被選擇成使得DC增益總是為1，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)低通濾波器。用于一個(gè)周期的每一個(gè)濾波步驟的濾波器系數(shù)a1(i)...a4(i)是從一個(gè)利用相位控制信號(hào)i作為索引的查找表中取出的。每一個(gè)周期中的系數(shù)b1(i)...b4(i)的總和被選擇成使得DC增益總是為0，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)適于峰化和LTI的帶通濾波器。相應(yīng)地，用于實(shí)現(xiàn)第三多相位濾波器的微分濾波器的系數(shù)也被存儲(chǔ)在一個(gè)查找表中，并根據(jù)當(dāng)前濾波周期被讀出，以便獲得對(duì)輸入信號(hào)的正確延時(shí)。
伽馬校正電路19-1...19-4允許在線性光域中執(zhí)行垂直縮放和峰化，從而減小了垂直混疊并提高了峰化。增益控制信號(hào)的計(jì)算在伽馬域中方便地執(zhí)行。伽馬校正通常增加了視頻信號(hào)的字長(zhǎng)，因此，在寄存器之前應(yīng)用伽馬校正將意味著所有寄存器1-1...1-4必須做得更大并因此更昂貴。與在寄存器1-1...1-4前面應(yīng)用伽馬校正相反，假設(shè)利用設(shè)置在寄存器1-1...1-4后面的伽馬校正電路19-1...19-4進(jìn)行多次伽馬校正更廉價(jià)，如圖3所示的那樣。這只有在伽馬校正電路19-1...19-4的廉價(jià)近似已經(jīng)被設(shè)計(jì)出后才能實(shí)現(xiàn)。在寄存器1-1...1-4后面應(yīng)用伽馬校正的另一個(gè)好處是用于邊緣檢測(cè)的第三多相位濾波器可以有利地保持工作在伽馬域中而不是工作在線性光域中。反伽馬校正電路28必須實(shí)現(xiàn)前面的伽馬校正電路19-1...19-4的準(zhǔn)確的逆功能，即使該伽馬校正電路只是一個(gè)近似的伽馬校正電路。由于反伽馬校正只執(zhí)行一次，因此它可以設(shè)計(jì)得更昂貴一點(diǎn)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于視頻信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備的第二優(yōu)選實(shí)施例。圖4描述了一個(gè)移位寄存器1，其包括寄存器1-1...1-4并響應(yīng)于一個(gè)移位使能信號(hào)3而被操作。輸入信號(hào)4代表由一個(gè)視頻流的像素、行和幀組成的輸入視頻信號(hào)，其被饋送到移位寄存器1中。移位寄存器1因此代表一列如圖1所示的行存儲(chǔ)器組。注意取決于電視系統(tǒng)，移位寄存器1可以采用大于2的任何數(shù)量的寄存器，而不是這個(gè)具體實(shí)施例中所描述的4個(gè)寄存器。還要注意的是移位寄存器1的功能同樣可由具有旋轉(zhuǎn)多路復(fù)用器開關(guān)的環(huán)形緩沖器或其它可控制的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)提供。每一個(gè)寄存器的輸出被輸送經(jīng)過(guò)一個(gè)伽馬校正電路19-1...19-4，從而產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)。一個(gè)組合電路5借助于倒相器實(shí)例22-1...22-3和加法實(shí)例23-1...23-3成對(duì)地形成兩個(gè)相鄰的經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)的差，并將最后得到的差信號(hào)以及未被改變的第一經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)輸送到一個(gè)包含乘法實(shí)例6-1...6-3的加權(quán)塊24中，其中將由組合電路5輸出的差信號(hào)與濾波器系數(shù)a1(i)...a3(i)相乘，并接著借助于加法實(shí)例7-1...7-3將加權(quán)后的差信號(hào)與來(lái)被改變的第一經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)相加，以產(chǎn)生第一中間信號(hào)12。移位寄存器1和第一加權(quán)塊20合在一起代表如圖1中介紹的第一多相位濾波器。注意，在加權(quán)塊24內(nèi)，未被改變的第一經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)不與系數(shù)相乘，而是被直接加到加權(quán)后的差信號(hào)的和中去。這個(gè)路徑以數(shù)字25標(biāo)示。然而，為了保持如圖1所介紹的多相位濾波器的形式定義，這個(gè)路徑25同樣可被設(shè)想為與一個(gè)恒定的權(quán)重a0(i)＝1，i＝1...N相乘的加權(quán)塊輸入值。這個(gè)單位權(quán)重很明顯節(jié)省了一個(gè)查找表和一個(gè)乘法實(shí)例，并甚至因此提高了性能。
與第一加權(quán)塊24相應(yīng)，提供了具有乘法實(shí)例6-1...6-4、濾波器系數(shù)b1(i)...b3(i)以及加法實(shí)例7-1...7-3的第二加權(quán)塊26。移位寄存器1和第二加權(quán)塊26合在一起代表第二多相位濾波器，其產(chǎn)生第二中間信號(hào)13。注意，在第二加權(quán)塊26中，未被改變的第一經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出值未被加到加權(quán)后的差信號(hào)的和中去。相應(yīng)的路徑由數(shù)字27標(biāo)示，并且依照?qǐng)D1中所示的多相位濾波器的定義，這個(gè)路徑可以被解釋為與恒定權(quán)重b0(i)＝0，i＝1...N相乘的加權(quán)塊輸入值。這個(gè)0權(quán)重很明顯節(jié)省了一個(gè)查找表、一個(gè)乘法實(shí)例和一個(gè)加法實(shí)例，并甚至因?yàn)镈C增益被保證為0而提高了性能。
圖4中未示出的第三多相位濾波器由一個(gè)移位寄存器1和一個(gè)第三加權(quán)塊組成。這個(gè)多相位濾波器是增益控制實(shí)例的一部分，該增益控制實(shí)例提供增益控制信號(hào)14，將該增益控制信號(hào)14與第二中間信號(hào)13相乘從而產(chǎn)生第三中間信號(hào)16，然后借助于加法實(shí)例17將該第三中間信號(hào)與第一中間信號(hào)12相加。接著，和信號(hào)被饋送到反伽馬校正電路28中，以便最后產(chǎn)生輸出信號(hào)8。該增益控制實(shí)例進(jìn)一步包含下列部件中的一個(gè)或多個(gè)絕對(duì)值電路、用于減小多相位濾波器檢測(cè)到的最陡邊緣的峰化的小查找表或另一個(gè)非線性功能、以及減小噪聲信號(hào)的峰化的核化電路。
第一加權(quán)決24中的路徑25代表DC路徑，而乘法實(shí)例6-1...6-3對(duì)代表AC信號(hào)的相鄰的經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)中的成對(duì)差信號(hào)進(jìn)行操作。通過(guò)將DC路徑25的信號(hào)加入到加權(quán)后的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了低通濾波器。
用于一個(gè)周期的每一個(gè)濾波步驟的濾波器系數(shù)a1(i)...a3(i)是從利用相位控制信號(hào)i作為索引的查找表中取出的。
在第二加權(quán)塊中不存在DC路徑，并且乘法實(shí)例6-1...6-3對(duì)只代表AC信號(hào)的相鄰的經(jīng)伽馬校正的寄存器輸出信號(hào)中的成對(duì)差信號(hào)進(jìn)行操作。因此，第二多相位濾波器的濾波器特性變成帶通濾波器特性，其具有零DC增益并且適用于峰化和LTI。用于一個(gè)周期的每一個(gè)濾波步驟的濾波器系數(shù)b1(i)...b3(i)也是從利用相位控制信號(hào)i作為索引的查找表中取出的。
相應(yīng)地，用于實(shí)施第三多相位濾波器的微分濾波器的系數(shù)也被存儲(chǔ)在查找表中，并且根據(jù)當(dāng)前濾波周期被讀出，以便獲得對(duì)輸入信號(hào)的正確延時(shí)。
伽馬校正電路19-1...19-4允許在線性光域中執(zhí)行垂直縮放和峰化，從而減小了垂直混疊并提高了峰化。對(duì)增益控制信號(hào)的計(jì)算方便地在伽馬域中執(zhí)行。伽馬校正通常增加了視頻信號(hào)的字長(zhǎng)，因此，在寄存器之前應(yīng)用伽馬校正將意味著所有寄存器1-1...1-4必須做得更大并因此更昂貴。代替在寄存器1-1...1-4之前應(yīng)用伽馬校正，假設(shè)利用如圖4所示的設(shè)置在寄存器1-1...1-4后面的伽馬校正電路19-1...19-4進(jìn)行多次伽馬校正更廉價(jià)。這只有在伽馬校正電路19-1...19-4的廉價(jià)近似已經(jīng)被設(shè)計(jì)出后才能實(shí)現(xiàn)。在寄存器1-1...1-4后面應(yīng)用伽馬校正另一個(gè)好處是用于邊緣檢測(cè)的第三多相位濾波器可以有利地保持工作在伽馬域中而不是工作在線性光域中。反伽馬校正電路28必須實(shí)現(xiàn)前面的伽馬校正電路19-1...19-4的準(zhǔn)確的逆功能，即使該伽馬校正電路只是一個(gè)近似的伽馬校正電路。由于反伽馬校正只執(zhí)行一次，因此可以將其設(shè)計(jì)得更昂貴一點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該方法包括如下步驟-利用一個(gè)第一多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)；-利用一個(gè)第二多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)；-將所述第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘，以產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)；以及-將所述第三中間信號(hào)與所述第一中間信號(hào)相加，以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該第一多相位濾波器在頻域中具有低通濾波器的特性。
3.如權(quán)利要求1-2中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該第二多相位濾波器在頻域中具有帶通濾波器的特性。
4.如權(quán)利要求1-3中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該增益控制信號(hào)是從一個(gè)通過(guò)利用第三多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生的信號(hào)中導(dǎo)出的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于該第三多相位濾波器是一個(gè)微分濾波器。
6.如權(quán)利要求1-5中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于用于各多相位濾波器的每一個(gè)乘法抽頭的濾波器系數(shù)被存儲(chǔ)在查找表中，并且響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)而被周期地讀出。
7.如權(quán)利要求1-6中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述各多相位濾波器共享該移位寄存器。
8.如權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述輸入信號(hào)是一個(gè)視頻信號(hào)，所述輸入信號(hào)在被各多相位濾波器濾波之前通過(guò)伽馬校正被轉(zhuǎn)換到線性光域，并且所述輸出信號(hào)通過(guò)反伽馬校正被轉(zhuǎn)換回到伽馬域。
9.如權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述輸入信號(hào)是一個(gè)視頻信號(hào)，至少在第一和第二多相位濾波器中對(duì)于各寄存器的每個(gè)輸出值執(zhí)行伽馬校正，并且所述輸出信號(hào)通過(guò)反伽馬校正被轉(zhuǎn)換回到伽馬域。
10.如權(quán)利要求1-9中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于-所述輸入信號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號(hào)，-所述輸出信號(hào)是一個(gè)高清晰度電視(HDTV)信號(hào)，-所述第一多相位濾波器執(zhí)行空間縮放，-所述第二多相位濾波器執(zhí)行峰化和/或LTI；以及-所述第三多相位濾波器執(zhí)行邊緣陡度檢測(cè)。
11.用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該設(shè)備包括-一個(gè)移位寄存器，該移位寄存器包括多個(gè)被一個(gè)移位使能信號(hào)聯(lián)合控制的、用于存儲(chǔ)所述數(shù)字信號(hào)的連續(xù)值的寄存器；-用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第一類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)的電路；-用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第二類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)的電路；-用于將該第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘從而產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)的電路；-用于將該第一和第三中間信號(hào)相加從而產(chǎn)生所述輸出信號(hào)的電路；以及-用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)周期地改變?cè)摰谝缓偷诙悶V波器系數(shù)的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于該第一類濾波器系數(shù)被選擇成使得其濾波器DC增益總是為1。
13.如權(quán)利要求11-12中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該第二類濾波器系數(shù)被選擇成使得其濾波器DC增益接近0。
14.如權(quán)利要求11-13中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括用于將每一個(gè)寄存器的輸出與第三類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加、從而產(chǎn)生一個(gè)作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的信號(hào)的電路。
15.用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備，其中一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該設(shè)備包括-一個(gè)移位寄存器，該移位寄存器包括多個(gè)被一個(gè)移位使能信號(hào)聯(lián)合控制的、用于存儲(chǔ)所述數(shù)字信號(hào)的連續(xù)值的寄存器；-用于形成相鄰寄存器的輸出之間的差、將這些差與第一類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積與至少一個(gè)寄存器的輸出相加從而產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)的電路；-用于將所述差與第二類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加從而產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)的電路；-用于將該第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘從而產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)的電路；-用于將該第一和第三中間信號(hào)相加從而產(chǎn)生所述輸出信號(hào)的電路；以及-用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)周期地改變?cè)摰谝缓偷诙悶V波器系數(shù)的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括用于將所述差與第三類濾波器系數(shù)相乘以及將這些乘積相加、從而產(chǎn)生一個(gè)作為所述增益控制信號(hào)的基礎(chǔ)的信號(hào)的電路。
17.如權(quán)利要求11-16中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備進(jìn)一步包括用于響應(yīng)于一個(gè)相位控制信號(hào)產(chǎn)生該第一和第二類濾波器系數(shù)的查找表。
18.如權(quán)利要求11-17中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括一個(gè)用于對(duì)所述輸入信號(hào)應(yīng)用伽馬校正的伽馬校正電路，以及一個(gè)用于對(duì)所述輸出信號(hào)應(yīng)用反伽馬校正的反伽馬校正電路。
19.如權(quán)利要求11-17中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括多個(gè)用于對(duì)所述各寄存器的輸出應(yīng)用伽馬校正的伽馬校正電路，以及一個(gè)用于對(duì)所述輸出信號(hào)應(yīng)用反伽馬校正的反伽馬校正電路。
20.如權(quán)利要求14、16、18或19中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于-所述輸入信號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號(hào)，-所述輸出信號(hào)是一個(gè)高清晰度(HDTV)信號(hào)，-所述第一類濾波器系數(shù)執(zhí)行空間縮放，-所述第二類濾波器系數(shù)執(zhí)行峰化和/或LTI，以及-所述第三類濾波器系數(shù)執(zhí)行邊緣陡度檢測(cè)。
21.一種可直接加載到數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括軟件代碼部分，當(dāng)所述產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述軟件代碼部分執(zhí)行權(quán)利要求1所述的各步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采樣率變換方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的以便提供一種信號(hào)質(zhì)量得到改善的對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣率變換的有效方法，提出了一種數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的方法，其中輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，該方法包括以下步驟利用一個(gè)第一多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生一個(gè)第一中間信號(hào)；利用一個(gè)第二多相位濾波器對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生一個(gè)第二中間信號(hào)；將所述第二中間信號(hào)與一個(gè)增益控制信號(hào)相乘，以產(chǎn)生一個(gè)第三中間信號(hào)；以及將所述第三中間信號(hào)與所述第一中間信號(hào)相加，以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)。本發(fā)明的目的還由一種用于數(shù)字信號(hào)的組合的采樣率變換和增益控制濾波的設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N5/45GK1778112SQ200480010941
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者J·H·C·J·斯特斯森, J·G·W·M·詹斯森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司