专利名称：倍频扫描处理方法
技术领域：
本发明涉及一种倍频扫描处理方法，尤指一种将NTSC电视系统的525行/帧(Line/Frame)隔行式(Interlace)扫描更改为525行/场(Line/Field)顺序式(Progressive)扫描，并将可视区的影像信号规划成若干方块(Block)，藉方块间的变化来判定该方块内画面为动态或静态，再分别用场内滤波器(Intra-field filter)或场间滤波器(Inter-field filter)方式来处理该方块画面的影像信号。
传统的电视系统如NTSC，由于是利用隔行式(Interlace)扫描方式，而且垂直扫描频率为60场/秒(field/s)(30帧/秒-(frame/s))，所以在电视屏幕上会造成行闪烁(Line Flicker)及行扭曲(LineCrawl)的现象。所谓的行闪烁(Line Flicker)，是因为垂直扫描频率为30帧/秒(Frame/s)，所以当有一条垂直线在相邻两个场(Field)中的一个场(Field)存在，另一个场(Field)则不存在，因此，该垂直线出现的频率为30赫兹(HZ)，而此30赫兹(HZ)的频率会让人眼感到闪烁的现象。而行扭曲(Line Crawl)则是当某一物体在垂直方向慢速移动时，其边缘部份会造成扭曲的状况。兹以
图1至图6来加以说明行扭曲造成的原因与现象。图1表示屏幕上一个静止的物体，左侧的数字代表每一条扫描线。图2表示奇数场(Odd field)的扫描状况。图3则表示当物体往下移一行时，偶数场(even field)的扫描状况。而图2及图3的奇数场与偶数场相结合时，即产生如图4的现象，亦为屏幕显示出的图象画面，可清楚看出已经和原物体不相同，此即所谓的行扭曲(Line Crawl)现象。图5表示画面上有一个静止的圆圈，当此圆圈上下来回移动时，因行扭曲现象的影响，屏幕就会出现如图6所绘示的画面。此外，由于NTSC系统其扫描方式为525行/帧(Line/frame)，即262.5行/场(Line/field)，因此其垂直解析度并不够好。
为了要解决行闪烁(Line Flicker)、行扭曲(Line Crawl)及垂直解析度的问题，提高扫描频率，即所谓的倍频扫描(Double SCAN)，是一个良好的方法。但这里面仍具有困难。请看图7，是NTSC电视系统的三度空间频谱图(以亮度信号作为代表)。FV代表每秒有几个场(field)的变化。因为在NTSC系统中场变化为60场/秒(field/s)，所以若以2个场代表一个FV，则FV最大为30。FH代表垂直方向有多少行(LIne)的变化。在NTSC系统中为525行(Lines)，若以2个行(Lines)代表一个FH，则FH的最大值为262.5。在图7中取出一个2度空间的频谱图如图8。由图8可知，当NTSC系统的整个画面信号变化很快时(即FV的值大时)，则此画面的垂直解析度将很低，而当画面为静止时，则垂直解析度可达262.5赫兹(HZ)，即所谓的525行。由于画面动与不动会造成垂直解析度相当大的差异以及行扭曲的现象，而隔行式扫描会造成行闪烁的现象；所以针对此问题的解决方法，就是将NTSC系统原本使用的525行/帧(Lines/frame)隔行式扫描改为525行/场(Lines/field)的顺序式(Progressive)扫描，即所谓的倍频扫描方式；此外，再根据画面的动态或静态，分别以不同方式来处理画面的影像信号，以获得最佳的画面效果。
当画面为动态时，其影像信号的处理方式是采用场内滤波器，(Intra-field filter)的观念，利用上下两行(Lines)相加来产生中间的一行(Line)。如图9，左边是普通NTSC系统奇数场(Odd fie-ld)的扫描状况，左边的数字代表各扫描行；右边则是采用场内滤波器(Intra-field filter)处理的扫描状况，将NTSC系统的上下两行扫描线(如Line1及LINE3)的影像信号相加再求平均值(1＋3)/2，而增加出位于两行扫描线中间的一条新扫描线的影像信号。而经由场内滤波器(Intra-field filter)处理后的频谱图如图11，与图8比较，可看出即使在画面变化非常快(如FV为30时)的状况下，其解析度(FH值)也可获得一个十分良好的水准。
当画面为静态时，影像信号的处理方式则采用场间滤波器(Inter-field filter)方式处理，如图10。在图10左侧两组扫描线分别代表NTSC系统的奇数场(Odd field)与偶数场(Even field)，而将两者予以结合即构成右侧的场间滤波器(Inter-field filter)的扫描状态。其频谱图如图12，可发现在画面静止时(FV为低值)，用场间滤波器(Inter-field filter)方法可获得最佳的解析度(FH值最大)。
至于如何去判定画面是为动态或静态的方法，往昔所采用者，有以整个图场为单位去做比较判断的；也有以线为单位者。然而这两种方法均无法达到倍频扫描的最佳状态。譬如有一个画面为草丛中有一只飞舞的蜜蜂，此时绝大部份的画面都是静态的(草丛)，只有一只小小的蜜蜂是动态的。在此种状况，前述的以图场或以线为判断基准的方法，都无法将此画面正确地予以判定。发明人在此乃提出一个全新的判定动、静态画面的方法，即以方块(Block)为判定单位。NTSC电视系统其可视区画面的解析度以图场(field)而言，为240行(Lines)乘以720点(dots)。将此可视区的范围划分成为以8行(Lines)乘以8点(dots)为单位大小的方块(Block)，其可分为30乘以90个方块。以方块为单位去判定每一方块内的画面是动态或静态；当方块内的画面为动态时，则该方块内的画面信号以场内滤波器(Intra-field filter)方式来处理；反之，则以场间滤波器(Inter-field filter)方式来处理。
本发明的主要目的是提供一种倍频扫描处理方法，藉划分NTSC电视系统可视区画面成为许多单一大小的方块(Block)，并以方块为单位去判定该方块内的画面为动态或静态，来决定采用场内滤波器(Intra-field filter)或场间滤波器(Inter-field filter)的方式去处理该方块内的影像信号，以获取倍频扫描画面的最佳解析度。
本发明提供的倍频扫描处理方法，是将电视系统的525行/帧(Lines/Frame)隔行式(Inter lace)扫描方法更改为525行/场(Lines/Field)顺序式(Progressive)扫描方法，并将可视区的影像信号划分成若干个8行(Lines)乘以8点(DOts)或其它合适尺寸大小的方块，以方块为单位去比较每个方块内影像信号的变化情形，藉以判定每个方块内的影像信号是属于动态画面或静态画面；若为动态画面，则该方块内的影像信号乃藉场内滤波器(Intra-field filter)方法来处理，即利用上、下两线的影像信号相加再平均，构成中间线的影像信号；若方块画面属静态时，则该方块内的影像信号采用场间滤波器(Inter-field filter)方法来处理，即将其奇数图场与偶数图场的信号加以合成，产生该方块的输出影像信号。
兹配合附图，将本发明详述于后附图简要说明图1是一静止物体在屏幕上的状况示意图。
图2是图1中的物体在奇数图场的扫描状况示意图。
图3是图1中的物体下移一条线时在偶数图场的扫描状况示意图。
图4是图2与图3相结合状况示意图。
图5是一静止圆圈在屏幕上的状况示意图。
图6是图5中的圆圈作上、下来回移动时在屏幕上的状况示意图。
图7是NISC电视系统的三度空间频谱图。
图8是NTSC电视系统的二度空间频谱图。
图9是本发明场内滤波器(Intra-feld filter)作倍频处理的示意图。
图10是经由场间滤波器(Inter-field filter)作倍频处理的示意图。
图11是经由场内滤波器(Intra-field filter)处理后的二度空间频谱图。
图12是经由场间滤波器(Inter-field filter)处理后的二度空间频谱图。
图13是本发明所应用的电路方块图。
图14是本发明场存储器(Field memory)I所存数据示意图。
图15是本发明场存储器(Field memory)II所存数据示意图。
图16为图14画分为方块画面的示意图。
图17为图15画分为方块画面的示意图。
图18是本发明方块滤波器作场间滤波器(Inter-field filter)处理后的一输出例。
图19是本发明方块滤波器作场内滤波器(Intra-field filter)处理后的一输出例。
图13是本发明所应用的电路方块图。NTSC的影像信号经由模/数(A/D)转换成数位信号存入场存储器(field memory)I及场存储器(field memory)II。在时间轴上，场存储器(field memory)II所存的数据比场存储器(field memory)I快一个图场。而场存储器(fieldmemory)I和场存储器(field memory)II所存的数据再送至方块动态检测器(Block MOTION DETECT)判定此方块内的数据(画面)是动态或静态。其中8D表示延迟(Delay)8个Dots。对前述划分成8行乘8点(8Lines乘8Dots)大小的方块而言，延迟8个点(Dots)意即往下移动一条线。C1～C3表示比较器，∑1～∑3表示加法器，即表示经由C1～C3的比较器后，两个8行(lines)乘以8点(dots)的方块其误差的总合值再经由裁决器(Decision Maker)，裁决此方块数据是属于动态或是静态。若是静态，裁决器控制方块滤波器(Block filt-er)做场间滤波器(Inter-field filter)的功用。若裁决为动态时，则控制方块滤波器(Block filter)做场内滤波器(Intra-fieldfilter)的功用。裁决的过程为∑1～∑3只要有任何一个小于某一定值时为静态方块画面，否则就为动态画面。方块滤波器(Blockfilter)输出的数据再存入帧存储器(Frame memory)，此时存入的速度和取样速度相比已经变为2倍，而后要显示数据时，再由帧存储器中取出，此时取出的信号为60赫兹(HZ)，525行/顺序(lines/progressive)，水平扫描频率为32千赫(KHz)的信号。
为了详细说明方块图的动作方式，举例说明如下场存储器(field memory)I所存的数据为(E.2.1～E.480.720)如图14，场存储器(field memory)II所存的数据为(0.1.1～0.479.720)如图15。
每一个方块有64点，包含上、下移一条线的点数共64＋(8×2)＝80点(dots)，意即每个方块(Block)在做处理时要取出80点(dots)的数据，而NTSC的水平同步信号为期间可处理910点(dots)，910/80＝11.375此表示一个水平同步期间可处理11个方块的数据，而一个垂直同步周期有262.5个水平周期，所以在一个垂直同步周期可处理(11×262.5)＝2887个方块，而可视区画面方块总数为(30×90)＝2700个，因为2887大于2700，所以在处理时间上没有问题，图16与图17为图14与图15画分成为方块画面的示意图。
假设现在要处理EB1和OB1两个方块，方块EB1所包含的点为(E2.1～E.2.8、E4.1～4.8……E16.1～16.8)，而方块OB1包含的点为(01.1～01.8 0.3.1～03.8……015.1～015.8)此两个方块(blook)的数据经由方块动态检测器(Block motion detect)的检测过程如下C1比较E0.1～E0.8→03.1～03.8E2.1～E2.8→05.1～05.8.
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E14.1～E14.8→017.1017.8C2比较E2.1～E2.8→01.1～01.8E4.1～E4.8→03.1～03.8.
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E16.1～E16.8→015.1～015.8
C3比较E4.1～E4.8→01.1～01.8E6.1～E6.8→03.1～03.8.
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(E0.1～E0.8)为内定值由于场存储器(Field memoy)I与场存储器(field memory)II所存的数据可能为奇数图场亦可能为偶数图场，所以需要3个比较器(C1～C3)。但在此例C3所比较的过程无作用，意即某一比较的方块行(Block line)只和其上下方块行(Block line)的比较值才有意义。此种作法是因为当某些方块(Block)是属于静态的方块(Block)但是奇数图场和偶数图场的数据不同时，若没有经过此种处理会被误判为动态的方块。
经由比较和裁决后若此时裁决为静态，则此时方块滤波器(Block filter)的输出如图18，原为2个成为一个16行(lines)乘以8点(dots)的方块，存入帧存储器。
经由比较和裁决后，若此时裁决为动态，则此时方块滤波器，(Block filter)的输出为如图19。原为1个成为一个8行(lines)乘以8点(dots)的方块，利用插入法(INterpolation)造出一个16行(lines)乘以8点(Dots)的方块，存入帧存储器中。
综上所述，本发明的倍频扫描处理方法，藉划分成方块的方式，来判定方块内的画面是为动态或静态，并配合场内滤波器(Intra-filed filter)及场间滤波器(Inter-field filter)来处理方块内的影像信号，确能在倍频扫描方法获得最佳的画面效果。
权利要求
1.一种倍频扫描处理方法，其特征在于，将电视系统的525行/帧(Lines/Frame)隔行式(Inter lace)扫描方法更改为525行/场(Lines/Field)顺序式(Progressive)扫描方法，并将可视区的影像信号划分成若干个8行(Lines)乘以8点(Dots)或其它合适尺寸大小的方块，以方块为单位去比较每个方块内影像信号的变化情形，藉以判定每个方块内的影像信号是属于动态画面或静态画面；若为动态画面，则该方块内的影像信号乃藉场内滤波器(Intra-fieldfilter)方法来处理，即利用上、下两线的影像信号相加再平均，构成中间线的影像信号；若方块画面属静态时，则该方块内的影像信号采用场间滤波器(Inter-field filter)方法来处理，即将其奇数图场与偶数图场的信号加以合成，产生该方块的输出影像信号。
2.如权利要求1所述的倍频扫描处理方法，其特征在于，一应用电路的构造为一个模/数(A/D)转换器，将原本的影像信号转换成数位信号；二个场存储器，储存先后两个数位化场数据即影像信号；一个方块动态检测器，分别接收由二个场存储器送出的以方块为单位的影像信号，并加以比较判断该方块影像信号为动态或静态，据以送出不同的控制信号至方块滤波器；一方块滤波器，接收由二个场存储器输出的以方块为单位的影像信号，并依据方块动态检测器的控制信号，以场内滤波器(Intra-field filter)或场间滤波器(Inter-field filter)的方法来处理影像信号，其输出影像信号为525行/场(Lines/field)顺序式；一个帧存储器，接收并储存方块滤波器的输出信号；一个数/模(D/A)转换器，将帧存储器的数位输出信号转换成模拟的影像信号；而上述的方块动态检测器，则可由三个延迟器、三个比较器、三个加法器及一个裁决器构成，其中的延迟器所延迟的点(Dots)恰为方块尺寸的点(Dots)数，意即，经过一个延迟器的延迟，其输出信号恰为方块内往下移一条线的影像信号；三个比较器则可供方块内的某一线信号与其上、下一线或与另一场的信号做比较；加法器则接收由比较器的输出信号予以累计至整个方块的总合；裁决器则依据三个加法器的输出来判定该方块的影像信号是为动态或静态，并发出不同的控制信号。
全文摘要
倍频扫描处理方法，是将NTSC525行/帧隔行扫描改进为525行/场顺序扫描；将可视区影像信号划成8行×8点的方块，利用其间变化判定方块内画面是动态或静态，若为动态则该方块内影像信号藉场内滤波器方法，即利用上下行相加产生另一行，若是静态该方块内影像信号采用场间滤波器方法，利用奇数和偶数场方块来合成该方块信号，该方法应用电路，包括一模/数转换器；二个场存储器；一方块动态检测器；一方块滤波器；一帧存储器；一数/模转换器。
文档编号H04N3/00GK1120279SQ9411704
公开日1996年4月10日 申请日期1994年10月6日 优先权日1994年10月6日
发明者陈义文 申请人:声宝股份有限公司