專利名稱：：用于將數(shù)字復(fù)合視頻信號(hào)分離成分量的裝置的制作方法廣義地講本發(fā)明與視頻信號(hào)的處理有關(guān)，具體說本發(fā)明是關(guān)于將一個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度分量和色度分量的數(shù)字裝置。在NTSC和PAL電視制式中，通常將視頻亮度信號(hào)(“Y”)和視頻色度信號(hào)(“C”)二個(gè)分量合成為一個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)(“CV”)來(lái)進(jìn)行傳送。傳送以后，通常需要將復(fù)合視頻信號(hào)分離為它的兩個(gè)分量部分亮度分量和色度分量，以進(jìn)一步作信號(hào)處理。一種基本的分離方法包括對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)得到亮度分量，對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行帶通或高通濾波來(lái)得到色度分量。這種方法，雖然具有簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)在于它不是一種有效的分離形式，因?yàn)閺?fù)合視頻信號(hào)傳送時(shí)，其亮度分量與色度分量是頻譜交錯(cuò)的。利用梳狀濾波技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)好得多的分離。梳狀濾波器具有周期性帶通和帶阻特性，使得它能夠有效地分離復(fù)合視頻信號(hào)的各個(gè)分量。一種應(yīng)用濾狀濾波的方法包括對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)做梳狀濾波來(lái)得到分離的色度分量，再?gòu)膹?fù)合視頻信號(hào)中減去分離出的色度分量從而得到分離的亮度分量。舉例來(lái)說，在一個(gè)數(shù)字式復(fù)合視頻信號(hào)分離器中，首先對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)取樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。取樣值在一個(gè)存貯器中被延遲，延遲后的取樣值與未延遲過的取樣值相減，生成一個(gè)包括兩個(gè)分量的輸出信號(hào)。其中的一個(gè)分量包括一“垂直細(xì)節(jié)”分量，它表示垂直方向上的亮度細(xì)節(jié)，它占據(jù)的頻帶在是色度信號(hào)頻帶以下的頻率。另一部分則是所需要的色度分量。為了只得到色度分量，需要對(duì)梳過的信號(hào)進(jìn)行濾波，來(lái)去掉垂直細(xì)節(jié)分量。一旦進(jìn)行完上述的操作，所余下的分離了的梳過的色度分量可以與復(fù)合視頻信號(hào)相減合成，從而得到亮度分量。由于亮度分量是通過與分離了的色度信號(hào)相減而生成的，因此亮度分量在低于色度分量的頻帶處是未梳過的，而在色度分量頻譜所處的色度頻帶范圍內(nèi)則是梳過的。這里公認(rèn)的是，在某些特定的圖象內(nèi)容的條件下，所描述的普通類型數(shù)字式復(fù)合視頻信號(hào)分離器往往具有不希望的輪廓效應(yīng)。本發(fā)明的目的就在于滿足人們對(duì)能夠減少出現(xiàn)上述的輪廓效應(yīng)趨勢(shì)的數(shù)字式復(fù)合視頻信號(hào)分離器的需求。根據(jù)本發(fā)明，用于從一個(gè)復(fù)合視頻輸入信號(hào)中分離色度分量的裝置包括一個(gè)濾波器，它用于響應(yīng)復(fù)合視頻輸入信號(hào)，提供一分離的色度分量。提供了一個(gè)對(duì)稱舍位單元，它用于將分離的色度分量中的一定數(shù)目的最低有效比特除去，從而形成一個(gè)具有減少了比特?cái)?shù)的修正后的色度分量。合成器將復(fù)合視頻信號(hào)與修正過的色度分量合成，從而提供出分離的亮度分量。本發(fā)明的上述特征及其它的特征結(jié)合附圖給于說明，這里相同的元件標(biāo)以相同的參考字符，其中圖1是表示本發(fā)明的用于將數(shù)字式復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度分量和色度分量的裝置的方框圖；圖2是說明通過截位方法來(lái)減少比特?cái)?shù)的已有方法方框圖；圖3是說的圖1所示的實(shí)施例的部分修改的方框圖；圖4A-4D是說明圖1中的復(fù)合視頻信號(hào)分離裝置的操作的濾波示意圖；圖5是本發(fā)明的又一個(gè)用于將復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度分量和色度分量的實(shí)例的方框圖，它包括利用符號(hào)/幅度處理的對(duì)稱舍位操作；表1是說明圖1中的裝置的5行假定輸入復(fù)合視頻信號(hào)情況的空間象素示意圖；表2是由表1得到的，說明包括表1中的5行假定的輸入信號(hào)情況的垂直細(xì)節(jié)分量和色度分量的梳狀濾波器輸出信號(hào)值的示意圖；表3是從表2得到的，說明圖1中的裝置的從垂直細(xì)節(jié)分量分離出來(lái)的并且在作比特減少之前的色度分量信號(hào)值的示意圖；表4是從表3得到的，說明通過圖2所示的直接截位而作比特減少處理之后生成的分離的色度分量信號(hào)值的象素示意圖；表5是由表4得到的，說明圖4中的5行假定信號(hào)情況的亮度信號(hào)值的亮度信號(hào)示意圖，這里假定通過圖2所示的直接截位方法而作了比特減少；表6是由表3得到的，說明圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例中的經(jīng)過作比特減少處理之后的分離的色度分量信號(hào)值的象素圖；表7是由表6得到的，說明圖4所示的5行假定信號(hào)情況在圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例中得到的亮度信號(hào)值的亮度信號(hào)示意表8是變換函數(shù)的表格示意圖，它說明的是圖1中的實(shí)例關(guān)于在一個(gè)對(duì)稱點(diǎn)(POS)附近5個(gè)0值作2比特舍位的情況，這是“寬”對(duì)稱舍位；表9是變換函數(shù)的表格圖，它說明的是圖1中的實(shí)例關(guān)于在一個(gè)對(duì)稱點(diǎn)(POS)附近3個(gè)0值作2比特舍位的“窄”對(duì)稱舍位的情況。圖1表示的是對(duì)稱“舍位”或“比特減少”單元100A的應(yīng)用實(shí)例，它在一個(gè)將復(fù)合視頻信號(hào)分離成亮度分量和色度分量的應(yīng)用中體現(xiàn)了本發(fā)明。圖1中的復(fù)合視頻信號(hào)分離器10包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器14，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器有一個(gè)用于接收有待分離為亮度分量和色度分量的模擬復(fù)合視頻信號(hào)的輸入端12，還包括一個(gè)用于提供具有8比特分辨率(8比特是說明性的舉例)的數(shù)字復(fù)合視頻(CV)輸出信號(hào)的輸出端。同樣地，為了便于說明，假定復(fù)合視頻信號(hào)為NTSC標(biāo)準(zhǔn)及模數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣速率等于彩色副載波信號(hào)頻率的4倍。在這樣的條件下，每個(gè)完整的彩色周期具有4個(gè)取樣間隔，2個(gè)取樣間隔等于一個(gè)彩色周期的一半，因此每行共有910個(gè)取樣點(diǎn)。圖1中使用的畫結(jié)約定是在一條線上畫一個(gè)45度的斜線標(biāo)記，并在旁邊標(biāo)明一個(gè)數(shù)字，表示該線是一條總線，數(shù)字表示總線寬度數(shù)(它也表示每個(gè)樣本的比特?cái)?shù))。轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式之后，復(fù)合視頻信號(hào)CV被送到一對(duì)線性數(shù)字濾波器20和30，它們從復(fù)合視頻信號(hào)CV中產(chǎn)生色度分量C。第一濾波器20是一個(gè)一行(1-H)的梳狀濾波器，其中復(fù)合視頻信號(hào)直接送到減法器24的被減數(shù)(+)輸入端26，還通過一個(gè)一行(1-H)的延遲器(例如，延遲時(shí)間為910個(gè)取樣間隔或時(shí)鐘周期)18而送到減法器24的減數(shù)(-)輸入端22。從未經(jīng)延遲的復(fù)合視頻信號(hào)中減去延遲后的復(fù)合視頻信號(hào)CV，從而減法器產(chǎn)生一個(gè)梳狀濾波器響應(yīng)，它具有圖4A所示的周期性通帶響應(yīng)(未按比例示出)。圖4A中的梳狀響應(yīng)在二分之一水平行頻的奇數(shù)倍處(例如Fh/2、3Fh/2、5Fh/2等等)出現(xiàn)峰點(diǎn)，而在行頻的整倍數(shù)處(例如Fh、2Fh、3Fh等等)出現(xiàn)零點(diǎn)。該響應(yīng)可恢復(fù)來(lái)自復(fù)合視頻信號(hào)CV中的二種信號(hào)。在彩色副載波的頻率為中心的頻率處，梳狀濾波器輸出信號(hào)主要包括基本上沒有亮度分量的色度分量(Cl)。在低于色度信號(hào)頻帶的較低頻帶邊緣的頻率處，梳狀濾波器輸出包括通常稱之為亮度信號(hào)的“垂直細(xì)節(jié)”分量(VD)的信號(hào)。該信號(hào)帶有關(guān)于逐行的亮度結(jié)構(gòu)的信息，但基本上不帶有色度信息。為單獨(dú)恢復(fù)色度分量，必須去掉梳狀濾波器20產(chǎn)生的垂直細(xì)節(jié)信號(hào)分量(VD)。這個(gè)過程由3級(jí)、帶通、有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器30來(lái)完成，該濾波器的輸入端32接有梳后的色度信號(hào)和垂直細(xì)節(jié)信號(hào)(Cl＋VD)。濾波器30包括第一加法器44，它的第一輸入端34直接與輸入端32相耦合，而第二輸入端36通過兩個(gè)延遲元件40和38的串連連接與輸入端32耦合，其中的每個(gè)延遲元件都具有2個(gè)取樣間隔的延遲。延遲在圖中用通用的Z變換標(biāo)記表示，Z的負(fù)指數(shù)表示取樣間隔延遲數(shù)。延遲元件38和40之間的公共接點(diǎn)處的延遲信號(hào)在乘法器50中乘以2(例如1比特的移位)，然后送到減法器46的減數(shù)輸入端，減法器從加法器44的輸出端42輸出的信號(hào)中減去經(jīng)過延遲和加倍后的信號(hào)。FIR濾波器30的最后一級(jí)濾波是由加法器50形成的濾波器完成的。加法器50的第一輸入端52直接與減法器46的輸出端相連，而其第二輸入端則通過一個(gè)4樣本延遲元件56與減法器46的輸出端相連。頭兩個(gè)延遲元件38和40及加法器44共同組成一個(gè)第一帶通濾波器。乘法器50和減法器46及第一帶通濾波器共同組成第二帶通濾波器。第三濾波級(jí)是由加法器50及延遲元件56組成的，如前面說明的那樣，并且所有濾波器的極點(diǎn)均以色度信號(hào)載波頻率為中心。我們發(fā)現(xiàn)這些濾波器已足以去掉由梳狀濾波器20所產(chǎn)生的垂直細(xì)節(jié)分量，所以在加法器50的輸出端所產(chǎn)生的色度輸出信號(hào)C58沒有顯著的亮度垂直細(xì)節(jié)分量。圖4A-4D說明了整個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)的分離過程。圖4A表示的是如前面討論過的濾波器20的周期性梳狀濾波器響應(yīng)。圖4B表示的是濾波器30的通帶，該濾波器30去掉了濾波器20的輸出中的垂直細(xì)節(jié)分量，而只留下圖4C所示的色度分量。最后，象后面將說明的那樣，這個(gè)色度分量與復(fù)合視頻信號(hào)CV作相減合成，從而基本消去色度分量，而只留下圖4D所示的亮度分量。在對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)CV做濾波來(lái)得到色度信號(hào)的過程中，該信號(hào)共要做四次算術(shù)運(yùn)算。例如在梳狀濾波器20中，延遲的及直接的復(fù)合視頻信號(hào)作減法。這個(gè)運(yùn)算把合成差值信號(hào)的比特?cái)?shù)“擴(kuò)展”或增加1比特，因?yàn)榭赡軠p法器24會(huì)出現(xiàn)“借位”。因此，減法器24輸出端的梳后色度信號(hào)的寬度為9比特。這在圖中由一條畫在減法器24的輸出總線上的斜線表示，并在旁邊注有“9”。其它的信號(hào)總線也相似地標(biāo)注了總線“寬度”。有些信號(hào)還包括相關(guān)的比特?cái)?shù)的標(biāo)注。在FIR濾波器30中，色度分量要在加法器44和50及減法器46中共經(jīng)歷3次算術(shù)運(yùn)算。每次算術(shù)運(yùn)算都為色度信號(hào)增加一比特，這是因?yàn)檫\(yùn)算可能產(chǎn)生“進(jìn)位”(加法)或“借位”(減法)。因此，送到梳狀濾波器20的8比特復(fù)合視頻信號(hào)在第一次減法之后擴(kuò)展成9比特的信號(hào)。9比特的信號(hào)在加法器44中作完第一次加法后變成10比特的信號(hào)。加法器44的輸出信號(hào)由于在減法器46中作第二次減法而變?yōu)?1比特的信號(hào)，最后在加法器50中作完最后一次加法之后，全部濾完波的色度信號(hào)已經(jīng)擴(kuò)展為12比特。色度信號(hào)從8比特?cái)U(kuò)展到12比特，就相似于將色度信號(hào)乘以一個(gè)16。在本發(fā)明目前的優(yōu)選應(yīng)用中，12比特的“比特?cái)U(kuò)展”色度信號(hào)由一個(gè)2比特的截位器60“比特減少”為10比特，再由一個(gè)10比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器62變換為模擬輸出信號(hào)送到輸出終端64。亮度信號(hào)的恢復(fù)需要不同的色度信號(hào)處理。具體說，利用簡(jiǎn)單地“截短”或“切去”色度信號(hào)低比特的方法來(lái)作比特減少的技術(shù)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與亮度信號(hào)分量恢復(fù)有關(guān)的問題。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們?cè)噲D用簡(jiǎn)單的截位方法來(lái)減少色度信號(hào)的比特?cái)?shù)時(shí)，顯示的圖象上亮度信號(hào)往往趨向于產(chǎn)生不希望的視覺效應(yīng)。人們已發(fā)現(xiàn)包括輪廓效應(yīng)在內(nèi)的這些應(yīng)象在色度和亮度的空間梯度很小時(shí)，在顯示圖象上變得更明顯。這樣的信號(hào)的例子將在后面討論。亮度信號(hào)的恢復(fù)要求減少色度分量的比特?cái)?shù)以便與復(fù)合視頻信號(hào)的分辨率(8比特)相匹配。這就要求將色度分量從12比特減為8比特，但不引入任何DC分量到比特減少后的信號(hào)中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，這個(gè)比特減少過程通過這里稱之為“對(duì)稱舍位”的方法來(lái)完成。我們認(rèn)為，色度信號(hào)的對(duì)稱舍位處理的優(yōu)點(diǎn)在于它減少了亮度信號(hào)中出現(xiàn)不希望的輪廓效應(yīng)的趨勢(shì)。常規(guī)的對(duì)稱“舍位”或“截位”電路的例子見于Fling等人的美國(guó)專利第4589084號(hào)，標(biāo)題為“與交錯(cuò)正交信號(hào)一起使用的用于對(duì)稱截短二進(jìn)制補(bǔ)碼信號(hào)的裝置”，該專利于1986年5月13日發(fā)布。在Fling等人的裝置中，二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)的對(duì)稱截位是通過簡(jiǎn)單地去掉正值的最低有效位及當(dāng)被截去的最低有效位中的任一位為邏輯“1”時(shí)給截得的負(fù)值加“1”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。執(zhí)行N比特截短操作的裝置包括一個(gè)增量器、一個(gè)兩輸入“與”門和一個(gè)N輸入“或”門。這樣的設(shè)置相當(dāng)復(fù)雜，但卻適用于用對(duì)稱舍位法進(jìn)行亮度/色度分離的應(yīng)用中。優(yōu)選的對(duì)稱舍入單元100A示于圖1中。圖1中例舉的對(duì)稱比特減少或舍位法是由舍位單元100A執(zhí)行的?？偟膩?lái)看，本單元中一M比特(例如12比特)的色度分量、其最高有效位和一整數(shù)K(例如二進(jìn)制數(shù)0111)三者相加得到一個(gè)和數(shù)，該和數(shù)截去N比特(例如4比特)，從而得到一個(gè)經(jīng)對(duì)稱舍位或?qū)ΨQ比特減少后的數(shù)字輸出信號(hào)，該信號(hào)少“N”個(gè)最低有效位。最高有效位可以以原碼或補(bǔ)碼形式加到加法器，來(lái)選擇寬對(duì)稱舍位或窄對(duì)稱舍位方式，采用不同的方式，對(duì)于給定的輸入信號(hào)的變化，在一對(duì)稱點(diǎn)附近安置的輸出0值的數(shù)目也不相同。其好處在于，可以防止數(shù)字信號(hào)中由于比特減少而出現(xiàn)的不希望的直流(DC)偏移，并且還發(fā)現(xiàn)這對(duì)于減少亮度信號(hào)“輪廓效應(yīng)”是有效的，這將在下面說明。詳細(xì)地講，圖1中的例子中，舍位單元100A包括一個(gè)12比特的全加器101，一個(gè)4比特截位單元103和一個(gè)二進(jìn)制數(shù)偏置源102。在本實(shí)施例中，濾波器30提供的12比特色度分量和一個(gè)4比特偏置數(shù)(即數(shù)字“7”或二進(jìn)制數(shù)“0111”)被分別送到加法器101的加數(shù)端和被加數(shù)端。在本實(shí)例中，采用二進(jìn)制補(bǔ)碼算術(shù)，12比特色度信號(hào)的最高有效位(符號(hào)位)被送到12比特全加器101的進(jìn)位入輸入端，該全加器連同它的進(jìn)位出端提供一個(gè)13比特的色度信號(hào)。修正的色度信號(hào)的4個(gè)最低有效位由一個(gè)4比特截位器103截去，從而為100A單元產(chǎn)生一個(gè)9比特對(duì)稱舍位后的色度輸出信號(hào)。換句話說，在100A單元內(nèi)，根據(jù)色度信號(hào)的極性，在對(duì)稱舍位過程中給色度信號(hào)加上一個(gè)數(shù)。若信號(hào)為正，只加“0111”值(十進(jìn)制的“7”)，送給加法器101的進(jìn)位入端的最高有效位為0。對(duì)于負(fù)數(shù)，則加的是“1000”值(十進(jìn)制的“8”)，因?yàn)樗徒o加法器101進(jìn)位入端的最高有效位將為“1”并且將與“0111”一起加到輸入信號(hào)。為理解圖1所示的對(duì)稱比特減少過程，考慮表8和14中的表格是有幫助的，該兩圖分別表示對(duì)稱舍位的“寬”方式和“窄”方式。單元100A使用寬方式。表8表示了利用單元100A裝置對(duì)范圍為-11到11的信號(hào)電平做二比特舍位的情形。(a)列列出十進(jìn)制的輸入信號(hào)值。(b)列表示相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制的輸入信號(hào)。(c)列表示輸入信號(hào)的最高有效位。(d)列表示用于確定數(shù)“K”的幅值的公式，K由二進(jìn)制偏置源102產(chǎn)生，它在全加器101中加給輸入數(shù)，該輸入數(shù)的最高有效位也加給輸入數(shù)。從公式(K＝{(2N)-2}/2)可以得出，減少2比特(N)時(shí)的K值等于“1”。(e)列表示的是加法器101對(duì)“M”、“K”和“最高有效位”求和后的輸出，其中“M”、“K”和“最高有效位”用于范圍從-11到+11(十進(jìn)制數(shù))的輸入信號(hào)。當(dāng)這些和被截去2比特后，得到的截短后的值，如圖中(f)列及(g)列所示，其范圍從-3到+3，并且全部與輸入信號(hào)的零點(diǎn)對(duì)稱。對(duì)每一個(gè)高于或低于0電平的階躍，“階躍尺寸”包括4個(gè)相同的輸出值。為了以0點(diǎn)為對(duì)稱，共有與輸入信號(hào)0點(diǎn)(后面稱作“對(duì)稱點(diǎn)”，記為POS)有關(guān)的5個(gè)0值被對(duì)稱地安置。我們將注意到，在單元100A內(nèi)，其中消去了4個(gè)最低有效位，可能出現(xiàn)最高有效位溢出或進(jìn)位出的現(xiàn)象，所以總共減去的比特?cái)?shù)是3，使得12比特的信號(hào)照理應(yīng)該減為9比特，而不是最后要求的8比特。為防止這種情況發(fā)生，單元100A的輸出信號(hào)的最高有效位用限制器104加以限制。對(duì)稱比特減少的“窄”方式在圖3的例子中用單元100B進(jìn)行說明。其運(yùn)算由表9中的表給出。單元100A和100B的唯一差別在于在單元100B中送給加法器的最高有效位由反向器300進(jìn)行反向處理。單元100B的運(yùn)算結(jié)果是減少了在輸入或輸出信號(hào)的對(duì)稱點(diǎn)附近安置的輸出0值的數(shù)目。在表9中的窄方式例子，最高有效位以補(bǔ)碼形式(經(jīng)過反向)送給加法器，在對(duì)稱點(diǎn)處產(chǎn)生3個(gè)0值。在表8的寬方式例子中，最高有效位以原碼形式(非反向的形式)送給加法器，如前面說明的那樣，在對(duì)稱點(diǎn)處產(chǎn)生5個(gè)0值。優(yōu)點(diǎn)在于，人們可以選擇對(duì)稱比特減少處理的輸出信號(hào)的“過零點(diǎn)”的寬窄?，F(xiàn)在回到圖1中的亮度信號(hào)恢復(fù)問題，前述的舍位過程處理可由于前述的原因使色度信號(hào)的位數(shù)增加到13比特。這無(wú)法滿足從復(fù)合視頻信號(hào)CV提取亮度分量的需要。但是，由于舍位電路已有效地從低4位中移走了過去有用的色度信息并把它放到位5及前面的各位，因此現(xiàn)在可能截去低4位，但并不顯著地?fù)p失色度信息，由此亮度信號(hào)的輪廓效應(yīng)顯著地減輕了?？傊?，到此為止，對(duì)稱比特減少就是通過將M、K和最高有效位相加，再由一4比特截位器103對(duì)和數(shù)進(jìn)行截位而實(shí)現(xiàn)的。這一操作使色度信號(hào)的最低有效位數(shù)減少4比特，使最高有效位數(shù)增加1比特，從而其結(jié)果共為9比特。這個(gè)結(jié)果只比復(fù)合視頻信號(hào)(8比特)的分辨率多一比特。該最后的比特由限制器104去掉從而生成一個(gè)8比特色度輸出信號(hào)。對(duì)稱舍位之后的限制處理不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的輪廓效果變壞，但卻有利于與8比特的復(fù)合視頻信號(hào)作減法，而不必去掉一個(gè)最低有效位。換句話說，我們已發(fā)現(xiàn)，對(duì)色度信號(hào)的最低有效位做非對(duì)稱舍位是導(dǎo)致產(chǎn)生亮度信號(hào)輪廓效應(yīng)問題的原因，所以限制色度信號(hào)的最高有效位并不降低輪廓效果，但卻有利于為恢復(fù)亮度信號(hào)而在稍后做的8比特減法。亮度信號(hào)的恢復(fù)過程由減法器80完成，它從被減數(shù)輸入端82的復(fù)合視頻信號(hào)中減去減數(shù)輸入端84的8比特色度信號(hào)。做減法之前，復(fù)合信號(hào)CV在延遲單元86被延遲4個(gè)取樣間隔。對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行一個(gè)全彩色周期(4取樣間隔)的延遲，是為了達(dá)到與12比特的色度信號(hào)在時(shí)間上同步，因?yàn)樯刃盘?hào)在帶通濾波器30中已進(jìn)行了平均為4個(gè)取樣間隔的延遲。注意，數(shù)字電路中的“減法”通常是通過對(duì)減數(shù)求其二進(jìn)制補(bǔ)碼然后作加法的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以此處及權(quán)利要求書中使用的“減法合成”一詞旨在包括這種常規(guī)的減法技術(shù)。對(duì)復(fù)合信號(hào)和色度信號(hào)的減法合成這一算術(shù)運(yùn)算產(chǎn)生出一個(gè)分離出來(lái)的亮度分量，它帶有1個(gè)擴(kuò)展位而成為9位(因?yàn)榭赡茉跍p法時(shí)出現(xiàn)亮度信號(hào)“借位”現(xiàn)象)。通過在限制器90中將分離出來(lái)的亮度信號(hào)Y限制為8位而去掉這額外的一位。將限制后的8比特亮度信號(hào)通過8比特?cái)?shù)/模轉(zhuǎn)換器92送到輸出端94，從而得到模擬的亮度分量輸出信號(hào)。下面將考慮圖1所示的例子中從本文將稱之為“輪廓敏感”信號(hào)中分離亮度信號(hào)的過程。輪廓敏感信號(hào)的五個(gè)例子示于表1中，各信號(hào)標(biāo)為“信號(hào)1”到“信號(hào)5”。每個(gè)信號(hào)均為模數(shù)轉(zhuǎn)換器14的輸出端所取的復(fù)合視頻信號(hào)，它帶有AC(交流)分量和DC(直流)分量，AC分量表示彩色副載波頻率(FC)處的色度信號(hào)。DC分量表示亮度分量，將在至少數(shù)個(gè)副載波周期內(nèi)保持常量。這5個(gè)信號(hào)行代表一個(gè)亮度信號(hào)的5種不同的穩(wěn)態(tài)情況，該5種穩(wěn)態(tài)情況表示一個(gè)顯示的視頻圖象的5個(gè)鄰接區(qū)域內(nèi)的5種不同但“幾乎相等”的亮度值。雖然送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器14的模擬色度信號(hào)被選為常量，但是該模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端的“數(shù)字色度信號(hào)”可能不是常量，這是因?yàn)樵谂c色度信號(hào)相加和量化時(shí)，亮度信號(hào)的變化能夠引起數(shù)字的分離后的色度信號(hào)的變化。從表1中的表格可以注意到，從信號(hào)1到信號(hào)2的變化僅僅是四個(gè)復(fù)合值之一發(fā)生變化。具體說，信號(hào)1各行中的復(fù)合值“9”在信號(hào)2的各行中變?yōu)椤?0”。給出的值是為了說明用的，可以認(rèn)為是IRE單位，或者轉(zhuǎn)換為8比特二進(jìn)制標(biāo)度(例如0～255)的IRE單位。對(duì)于這兩種表示法，從信號(hào)1到2的變化都很小。信號(hào)2到信號(hào)3的變化也是如此(每行中的“4”變?yōu)椤?”)，對(duì)于信號(hào)3到信號(hào)4(“2”變?yōu)椤?”)及信號(hào)4到信號(hào)5(“7”變?yōu)椤?”)的變化同樣如此。五個(gè)假定的信號(hào)間的這些變化代表了近似為常量的，只是緩慢地增加的復(fù)合視頻信號(hào)的亮度分量，但色度分量為常量。表2表示的是表1所示的5行復(fù)合視頻信號(hào)從梳狀濾波器20輸出端恢復(fù)出的色度分量(C)和垂直細(xì)節(jié)分量。這些值是由表2的題頭中的求D(差異)等式計(jì)算出的，為穩(wěn)態(tài)值。具體地說，當(dāng)前的C＋VD樣本的值等于當(dāng)前樣本值減去緊接在其垂直方向的上一個(gè)樣本值(即，前一行相對(duì)應(yīng)的樣本值)。例如，對(duì)信號(hào)1來(lái)說，表2中行2的第一個(gè)樣本差異值等于表1中信號(hào)1行2的當(dāng)前樣本值(+4)減去信號(hào)1行1的相對(duì)應(yīng)的樣本值(+7)。表2中的所有C＋VD差異值都以同樣方式從表1中獲得。如前面對(duì)圖1做的說明那樣，下一個(gè)處理步驟是從梳狀濾波器20的輸出信號(hào)中去掉不需要的垂直細(xì)節(jié)。這個(gè)過程由帶通濾波器30完成，濾波器30的傳遞函數(shù)為Pn，示于表3的題頭中，其功能是從表2的梳狀值中獲得梳后復(fù)合信號(hào)的濾波后的值。當(dāng)前的濾波后的色度“象素”“Pn”等于表2的表格中的相應(yīng)象素的當(dāng)前值(P0)減去時(shí)間上早兩個(gè)象素時(shí)的值的2倍，加上4個(gè)象素之前的值的4倍，減去6個(gè)象素之前的值的2倍，再加上8個(gè)象素之前的值。例如，對(duì)于信號(hào)1的帶通濾波后的色度信號(hào)值來(lái)說，行3第一個(gè)象素的值是這樣確定的當(dāng)前值是+3，2個(gè)象素之前的值為-3(當(dāng)前值)，4個(gè)象素之前的值為+3，6個(gè)象素之前的值為-3，8個(gè)象素之前的值為+3。于是Pn值變?yōu)镻n＝(+3)－2(-3)＋2(+3)－2(-3)＋3＝3＋6＋6＋6＋3＝+24(1)表3中其它色度象素的值均以同樣方式計(jì)算。為了更充分地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。我們相信，若通過對(duì)濾波器30提供的12比特色度信號(hào)簡(jiǎn)單地作截短4比特處理，然后從復(fù)合視頻信號(hào)CV中減去差值的方法來(lái)獲取色度信號(hào)，來(lái)確定亮度分量值會(huì)是一些什么樣的值，這將是有幫助的。這些結(jié)果示于表4和表5的表格中。表5中的用簡(jiǎn)單截短法得到的結(jié)果將與表7中提供的對(duì)稱舍位色度信號(hào)處理的結(jié)果比較。表4表示對(duì)濾波器30的12比特色度信號(hào)作4比特“簡(jiǎn)單”截短(不是對(duì)稱的)的結(jié)果。表5表示從表1的原始復(fù)合視頻信號(hào)值減去表4中的經(jīng)截短后的色度信號(hào)值后得到的亮度信號(hào)。我們可以看到，在色度信號(hào)做“簡(jiǎn)單”截短的地方，在亮度信號(hào)中有顯著的輪廓效應(yīng)。色度信號(hào)是用圖2中所示的常規(guī)“簡(jiǎn)單”截位器200進(jìn)行截短，截短后的色度信號(hào)值是通過去掉表3所示的復(fù)合視頻值的4個(gè)最低有效位來(lái)確定。結(jié)果示于表4。表5表示的是假定對(duì)12比特色度信號(hào)做4比特簡(jiǎn)單截位的條件下的亮度信號(hào)電平。在此陣列中，只有一個(gè)信號(hào)具有正確的亮度信號(hào)值，就是信號(hào)3。表5是通過從表1中的原始數(shù)字復(fù)合視頻信號(hào)值減去表4中的截位后的色度信號(hào)值而得到的。例如，表1中信號(hào)3的行2的第一個(gè)亮度象素的值等于表1中的復(fù)合視頻值減去表4中的色度值。表1中復(fù)合視頻值CV等于“5”，表4中截短后的色度值是“-1”，因此，信號(hào)3行2第一個(gè)象點(diǎn)的亮度信號(hào)值是“6”。這是一個(gè)“正確”亮度信號(hào)值，下面將作說明。為確定表5中哪些亮度信號(hào)值是正確的，哪些是不正確的，查看表3中的經(jīng)濾波處理的色度值將有幫助?？梢钥吹剑瑢?duì)于信號(hào)3行3第一象點(diǎn)。過濾后的色度值為“16”或者二進(jìn)制為“10000”。當(dāng)“10000”作截位時(shí)，不產(chǎn)生除法誤差，這是由于去掉的4個(gè)最低有效位均為0。于是表3中所有等于+16或-16或者為二者整數(shù)倍的象素都具有無(wú)失真的色度值，因此表5中相對(duì)應(yīng)的象點(diǎn)位置具有正確的亮度分量值。例如，表3中信號(hào)3行2和行3的每個(gè)象素或者為16或者為16的整數(shù)倍(64)，因此信號(hào)3的行2和行3的所有象素都是正確的。其余的信號(hào)都含有因截短產(chǎn)生的色度誤差，因此也導(dǎo)致亮度誤差，這會(huì)在信號(hào)的最終顯示時(shí)引起不希望的輪廓效應(yīng)。此外，信號(hào)1和5包含相同的色度信號(hào)，但亮度信號(hào)有1個(gè)單位或信號(hào)電平的不同。在這二個(gè)信號(hào)電平(6和7)之間，只產(chǎn)生一個(gè)中間亮度值，它來(lái)自信號(hào)4。該輸出信號(hào)可以看作電平為6.5(平均)的亮度信號(hào)。表6和表7說明本發(fā)明的色度信號(hào)和亮度信號(hào)的分離過程，該二表由表1、2和3得到，并且使用了與表4和表5中的基本相同的方法，當(dāng)然這里濾波器30提供的12比特色度信號(hào)在從復(fù)合視頻信號(hào)中減去之前經(jīng)受了對(duì)稱舍位而不是簡(jiǎn)單的截位處理，色度信號(hào)進(jìn)行對(duì)稱舍位處理對(duì)恢復(fù)亮度信號(hào)的影響將與表5中截位處理的例子進(jìn)行比較。首先我們注意到表7中所示的平均亮度輸出總是等于復(fù)合視頻信號(hào)的平均值。這比表5中的簡(jiǎn)單截短例子先進(jìn)，后者即使在亮度電平(從一個(gè)信號(hào)電平到另一個(gè)信號(hào)電平)改變的情況下，對(duì)于n個(gè)信號(hào)區(qū)或都產(chǎn)生不變的視頻信號(hào)。另外，圖1的例子中，輸入穩(wěn)態(tài)信號(hào)值的每一個(gè)變化都會(huì)產(chǎn)生不同平均亮度輸出電平。在四分之三的時(shí)間里，都有剩余副載波FC分量殘留于亮度信號(hào)中，但是通常在本發(fā)明的例子中出現(xiàn)輪廓效應(yīng)的情況比使用直接截位的方法要少，這是由于信號(hào)1-5所表示的5個(gè)區(qū)域內(nèi)的亮度信號(hào)的精度更高。在應(yīng)用本發(fā)明的原理作復(fù)合視頻信號(hào)分離時(shí)可以進(jìn)行多種的改變。例如，如圖5所示，亮度/色度信號(hào)分離及對(duì)稱舍位可以用符號(hào)/幅值的算術(shù)處理方法來(lái)進(jìn)行。在圖5中，源1200提供一個(gè)符號(hào)/幅值形式的8比特復(fù)合視頻信號(hào)S1，將S1送到一個(gè)色度信號(hào)濾波器1202，該濾波器分離出色度信號(hào)，即說明性地產(chǎn)生12比特的經(jīng)濾波后的色度信號(hào)S2。此信號(hào)的11比特幅值位S3由對(duì)稱舍位單元1204減為8比特的幅值位S8，再由限制器1218減為7比特幅值位S9。12比特色度信號(hào)S2的符號(hào)位S4及7比特幅值位S9在減法器1208中從復(fù)合視頻信號(hào)S11(經(jīng)延時(shí)器1210處理之后)中減去，從而提供分離出的亮度輸出信號(hào)S12。本例中的舍位單元1204只對(duì)各幅值位作處理，它包括加法器1212，該加法器1212將來(lái)自源1214的二進(jìn)制偏置信號(hào)S6加到11比特的色度幅值信號(hào)S3，以形成12比特的色度信號(hào)S7。S7信號(hào)的4個(gè)最低有效位由截位器1216截去，再由限制器1218加以限制，以便與符號(hào)位S4一起加到減法器1208。因?yàn)榉敌盘?hào)的4個(gè)最低有效位是對(duì)稱地被減少，因此減少過程不會(huì)將DC分量引入到結(jié)果信號(hào)中，因此避免了分離出的亮度信號(hào)中出現(xiàn)輪廓效應(yīng)的情況?？梢栽谒降臋?quán)利要求的原理范圍內(nèi)對(duì)實(shí)施例做其它的改動(dòng)。例如，濾波過程可以是需要舍去大于4或小于4個(gè)色度信號(hào)位的不同類型。另外，雖然作為舉例，這里使用了一行(1-H)梳狀濾波器，但色度信號(hào)的濾波器可以是更復(fù)雜的梳狀濾波器，比如二行(2-H)梳狀濾波器或幀梳狀濾波器。另外，雖然這里介紹的是用一個(gè)三級(jí)帶通FIR色度信號(hào)濾波器來(lái)去掉梳狀濾波器的垂直細(xì)節(jié)輸出，也可以使用更多或更少級(jí)的復(fù)雜程度不同的合適的濾波器。另外，其它的色度濾波器可以是高通型或高通加帶通的組合型?！皩挕睂?duì)稱舍位(N＝2，5個(gè)零)<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="638">(A)(B)(C)(D)(E)(F)(G)十進(jìn)制輸入數(shù)MM比特二進(jìn)制數(shù)MMSB(最高有效位)K＝[(2N)-2]/2N＝2時(shí)的K加法器的和“M”+MSB+“K”截去2個(gè)最低有效位十進(jìn)制輸出+110101101011000113+100101001010110102+90100101010100102+80100001010010102+70011101010000102+60011001001110011+50010101001100011+40010001001010011+30001101001000011+20001001000110000+1000010100010000000000001000010000-11111111000010000-21111011000000000-3111011111111111-1-4111001111110111-1-5110111111101111-1-6110101111101111-1-7110011111011110-2-8110001111010110-2-9101111111001110-2-10101101111000110-2-11101011110111101-3</table></tables>表8窄對(duì)稱舍位(N＝2，3個(gè)零表9權(quán)利要求1.用于分離視頻分量的裝置，它能減小出現(xiàn)輪廓效應(yīng)的趨勢(shì)，所述裝置包括濾波器(20，30)，它響應(yīng)提供給它的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)(CV)，產(chǎn)生具有比所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)更多比特的分離的色度分量(CHROMA)；所述的裝置的特征還在于有第一設(shè)備(100A；100B)，用于對(duì)稱地舍位所述的分離的色度分量，從而對(duì)稱地減少其比特?cái)?shù)；及第二設(shè)備(80)，用于將所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)(CV)與對(duì)稱舍位處理后的色度分量作合成，從而形成分離的亮度分量(SEPERATEDLUMA，Y)。2.裝置，包括濾波器(20，30)，它響應(yīng)提供給它的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)(CV)，產(chǎn)生分離的色度分量；所述裝置的特征還在于有第一設(shè)備(100A；100B)，用于對(duì)稱地舍位所述的分離的色度分量；第二設(shè)備(80)，用于將所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)(CV)與對(duì)稱舍位處理后的色度分量作合成，從而形成分離的亮度分量；及限制器(104)，用于對(duì)于經(jīng)過對(duì)稱舍位處理后的分離的色度分量在其加到第二設(shè)備之前進(jìn)行限制。3.裝置，包括濾波器(20，30)，它響應(yīng)提供給它的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)，產(chǎn)生分離的色度分量；所述裝置的特征還在于有第一設(shè)備(100A；100B)，用于對(duì)稱地舍位所述的分離的色度分量；第二設(shè)備(80)，用于將所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)(CV)與對(duì)稱舍位處理后的色度分量作合成，從而形成分離的亮度分量；及其中，第一設(shè)備有選擇地含有(i)寬對(duì)稱舍位單元(100A)(ii)窄對(duì)稱舍位單元(100B)中的一個(gè)。4.裝置，包括濾波器(20，30)，它響應(yīng)提供給它的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)，產(chǎn)生分離的色度分量；所述裝置的特征還在于有第一設(shè)備(100A，100B)，用于對(duì)稱地舍位所述的分離的色度分量；第二設(shè)備(80)，用于將所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)與對(duì)稱舍位處理后的色度分量作合成，從而形成分離的亮度分量；及其中所述的第一設(shè)備包括設(shè)備101，用于將給定的二進(jìn)制數(shù)K加到所述的分離的色度分量而形成和數(shù)；及設(shè)備103，用于截去所述的和數(shù)中選定數(shù)目的最低有效位，從而形成所述的對(duì)稱舍位處理后的色度分量。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述的給定的二進(jìn)制數(shù)K的特性是由截去的最低有效位位數(shù)N決定的，其關(guān)系式為K＝{(2N-2)/2}。6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的第一設(shè)備(100A；100B)的特征還在于有設(shè)備101，用于將給定的二進(jìn)制數(shù)和可變二進(jìn)制數(shù)加到所述的色度分量；及設(shè)備103，用于截去所述的和數(shù)中選定數(shù)目的最低有效位，從而形成所述的對(duì)稱舍位處理后的色度分量。7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征還在于所述分離的色度分量包括從(i)二進(jìn)制補(bǔ)碼形式(ii)符號(hào)/幅值形式中選出的一種形式的數(shù)字信號(hào)。8.用于進(jìn)行亮度信號(hào)/色度信號(hào)分離的裝置，包括濾波器(20，30)，它響應(yīng)提供給它的N比特復(fù)合視頻輸入信號(hào)CV，提供分離出來(lái)的M比特的色度分量(CHROMA)，其中M大于N且M、N均為整數(shù)；所述的設(shè)備的特征還在于有對(duì)稱舍位單元(100A；100B)，用于將分離出來(lái)的M比特色度分量減去給定數(shù)目的最低有效位，從而形成具有較少最低有效位的對(duì)稱舍位后的色度分量；設(shè)備104，用于將對(duì)稱舍位后的色度分量限制為N比特；及算術(shù)設(shè)備(80)，用于將N比特的復(fù)合視頻輸入信號(hào)與限制后的對(duì)稱舍位色度信號(hào)作減法合成，從而產(chǎn)生分離出的亮度分量。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的對(duì)稱舍位單元的特征還在于有設(shè)備101，它響應(yīng)所述的色度分量的正值，消去所述的色度信號(hào)中給定數(shù)目的最低有效位；和響應(yīng)所述的色度信號(hào)的負(fù)值，當(dāng)所述的色度分量的給定數(shù)目的最低有效位中任一位為邏輯二進(jìn)制值“1”時(shí)，給色度分量加上二進(jìn)制的“1”，從而形成所述的對(duì)稱舍位后的色度分量。10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的對(duì)稱舍位單元的特征還在于有具有第一輸入端、第二輸入端及進(jìn)位入輸入端的全加器101；所述的分離出來(lái)的M比特色度分量送給所述的全加器的所述的第一輸入端；常數(shù)K送到所述加法器的所述第二輸入端，所述的常數(shù)依一定的關(guān)系與最低有效位的所述的給定數(shù)目有關(guān)；電路通路，用于把所述的分離出來(lái)的M比特色度分量的最高有效位送給所述的全加器的所述進(jìn)位入輸入端；其中所述的電路通路是從下列二種電路通路中選出的一種(i)非反向電路通路，該通路用于對(duì)稱舍位的色度分量的寬對(duì)稱舍位(ii)反向電路通路，該通路用于對(duì)稱舍位的色度信號(hào)的窄對(duì)稱舍位。11.用于從數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)中分離亮度分量(SEPERATEDLUMA，Y)的裝置，它能減小亮度分量出現(xiàn)輪廓趨勢(shì)，所述裝置包括梳狀濾波器(20)，它的輸入端(16，26)接成接收所述的數(shù)字式復(fù)合視頻輸入信號(hào)，輸出端(9)產(chǎn)生具有垂直細(xì)節(jié)分量和色度分量的梳后信號(hào)(CHROMA+VERTICALDETAIL)；另一濾波器(30)，它與所述的梳狀濾波器的所述輸出端耦合，用于產(chǎn)生不含所述的垂直細(xì)節(jié)分量的梳后色度分量(CHROMA)；所述的裝置的特征還在于有第一算術(shù)電路(101)，用于對(duì)所述另一個(gè)濾波器(30)產(chǎn)生的所述的梳后色度分量做舍位處理，從而產(chǎn)生具有減少了最低有效位數(shù)的已舍位的色度分量；第二算術(shù)電路(104)，用于對(duì)所述的舍位后的色度分量進(jìn)行限制；及輸出電路(80)，用于將所述的第二算術(shù)電路產(chǎn)生的舍位后及限制后的色度分量與所述的數(shù)字復(fù)合視頻輸入信號(hào)作減法合成，從而產(chǎn)生具有輪廓效應(yīng)趨勢(shì)減少的亮度分量。全文摘要數(shù)字濾波器(20，30)從提供給它的N比特(8)數(shù)字復(fù)合視頻信號(hào)(CV)中分離出M比特(12)的色度分量(C12)，其中M(12)由于分離過程中所需的算術(shù)運(yùn)算而為大于N(8)。分離出來(lái)的M比特色度分量減少到N比特后，被從復(fù)合視頻信號(hào)中減去，從而得到分離出來(lái)的亮度分量。為進(jìn)行比特減少處理，分離出來(lái)的色度分量(C12)接受對(duì)稱舍位(100A或100B)及限制(104)操作。色度分量的對(duì)稱舍位的優(yōu)點(diǎn)在于它可減小亮度分量在顯示時(shí)出現(xiàn)輪廓效應(yīng)的趨勢(shì)。文檔編號(hào)H04N9/78GK1154622SQ96116749公開日1997年7月16日申請(qǐng)日期1996年12月28日優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日發(fā)明者唐納德·H·威利斯,約翰·A·黑格,格雷格·A·克拉納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