高解析复合视频广播信号转换系统及其编解码方法与流程

本发明有关影像处理的技术领域，尤指一种高解析复合视频广播信号转换系统及其编解码方法。

背景技术：

现行电视所使用的复合视频广播信号(Composite Video Broadcast Signal，CVBS)是将亮度(luminance)信号及彩度(chrominance)信号迭合在一载波后再进行传送，其中，亮度是光强度的密度的光度量测值，而彩度是用以表示影像的色彩资讯。

在美国国家电视系统委员会(National Television System Committee，NTSC)所规范的规格中，彩度信号的载波频率为3.58MHz，亮度信号的频宽为6MHz。由于彩度信号的载波频率在亮度信号的频宽里，虽现有技术中已采陷波滤波器及带通滤波器的处理方式将亮度与彩度信号分离，但仍容易将原属于亮度信号误认成彩度信号，造成处理错误而发生串色(cross-color)现象，或是将原属于彩度信号误认成亮度信号，造成处理错误而发生抖线(cross-luminance)现象。

此外，现有安防领域摄影机所使用的影像信号，除了有上述问题外，因原有NTSC规范的限制，仍只能使用720x480标准解析复合视频格式。若要使用高解析度(如1280x720、1920x1080)的视频格式，则必须更换原有设备及布线，而有成本过高的问题。因此，现有技术中对于复合视频广播信号的高解析度处理仍有改善空间。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的一目的在于提供一种高解析复合视频广播信号转换系统及其编解码方法，不会在黑白明暗交界处产生错误颜色，更可实现在现有同轴电缆中传送高解析复合视频广播信号，不需重新布线及更换原有设备，具有节省成本的优异功效。

本发明的高解析复合视频广播信号转换系统，包括：编码器，包括：前处理模块，用以将数字信号分离出亮度信号及彩度信号；及编码模块，接收该前处理模块所分离出的该亮度信号及该彩度信号，以第一特定频率对该亮度信号进行滤波，且以第二特定频率对该彩度信号进行调变后，将已滤波的该亮度信号及已调变的该彩度信号一起编码为第一信号，其中，该第二特定频率大于该第一特定频率；以及解码器，包括：第一、第二滤波模块，用以接收该第一信号以分别分离出该亮度信号及该彩度信号，其中，该第一、第二滤波模块的截止频率大于该第一特定频率且小于该第二特定频率；及转换模块，接收该第一、第二滤波模块所分别分离出的该亮度信号及该彩度信号，以将该亮度信号及该彩度信号转换成第二信号。

本发明的高解析复合视频广播信号的编码方法，包括：将数字信号分离出亮度信号及彩度信号；以第一特定频率对该亮度信号进行滤波，且以第二特定频率对该彩度信号进行调变，其中，该第二特定频率大于该第一特定频率；以及将该亮度信号及该彩度信号一起编码为第一信号。

本发明的高解析复合视频广播信号的解码方法，包括：接收前述的第一信号；通过一滤波手段将该第一信号分离出亮度信号及彩度信号，其中，该滤波手段所使用的截止频率大于该亮度信号的频率且小于该彩度信号的载波频率；以及将该亮度信号及该彩度信号转换成第二信号。

附图说明

图1为本发明的高解析复合视频广播信号转换系统的功能方块图；

图2为本发明的高解析复合视频广播信号的编码方法的步骤流程图；

图3为本发明的高解析复合视频广播信号的解码方法的步骤流程图；

图4为本发明的高解析复合视频广播信号中有效像素复合视频的示意图；

图5为本发明的高解析复合视频广播信号于一解析度中的垂直区间的信号的示意图；以及

图6为本发明的高解析复合视频广播信号于另一解析度中的垂直区间的信号的示意图。

符号说明

1 高解析复合视频广播信号转换系统

10 编码器

11 前处理模块

12、24 亮度处理模块

13、25 彩度处理模块

14、26 转换模块

15 编码模块

16 数字模拟转换模块

21 模拟数字转换模块

101 水平同步信号

102 颜色载波

103 有效像素

104 垂直同步信号

105 垂直隐藏控制信号

20 解码器

22 第一滤波模块

23 第二滤波模块

30 影像感测器

40 显示单元

50 同轴电缆

S01～S06、S11～S15 步骤。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例加以说明本发明的实施方式，而熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点和功效，亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用。

请参阅图1，本发明的高解析复合视频广播信号转换系统1包括编码器10及解码器20。该编码器10连接一影像感测器30，以接收该影像感测器30所撷取的数字信号。该解码器20透过一同轴电缆50连接该编码器10，且连接一显示单元40。于一实施例中，该影像感测器30可结合编码器10成为安防摄影机，该显示单元40可为萤幕。

该编码器10包括前处理模块11及编码模块15。于一实施例中，该编码器10更包括亮度处理模块12、彩度处理模块13、转换模块14及数字模拟转换模块16。

该前处理模块11将该编码器10所接收该影像感测器30的数字信号依据一公式分离出亮度信号及彩度信号，该公式为现有技术，于此不再赘述。于一实施例中，该前处理模块11更可转换该影像感测器30的数字信号的时脉为该前处理模块11的数字时脉。

该前处理模块11所分离出的亮度信号先传送至亮度处理模块12进行处理，而该彩度信号则先传送至彩度处理模块13进行处理。该亮度处理模块12可依据使用者需求，将该亮度信号作偏亮或偏暗的调整，而该彩度处理模块13亦可依据使用者需求，将该彩度信号作偏红、偏蓝或偏绿等颜色调整。

该转换模块14连接该亮度处理模块12及彩度处理模块13，用以将调整后的该亮度信号及该彩度信号转换成国际电信联盟(ITU)所规范的BT 1120格式，再将BT 1120数字信号传到编码模块15，编码模块15将BT 1120转成包含水平同步、颜色载波、有效像素、垂直同步、垂直隐藏控制信号的数字信号，再经过数字模拟转换模块16，得到水平同步101、颜色载波102、有效像素103、垂直同步104、垂直隐藏控制信号105的模拟信号。

于一实施例中，该前处理模块11所分离的亮度信号及彩度信号，亦可直接传送到编码模块15中进行处理，而不需经过亮度处理模块12、彩度处理模块13及转换模块14的处理。于另一实施例中，该前处理模块11所分离的亮度信号及彩度信号，亦可先传送至转换模块14中处理后，再传送至编码模块15进行处理，而不需经过亮度处理模块12或彩度处理模块13的处理。本发明并不以此为限。

该编码模块15接收该亮度信号及彩度信号，以第一特定频率对该亮度信号进行滤波，且以第二特定频率对该彩度信号进行调变，并将已滤波的亮度信号及已调变的彩度信号一起编码为第一信号。其中，该第二特定频率大于该第一特定频率。

于一实施例中，在高解析复合视频广播信号的解析度为1280x720时，由于画面更新频率为30Hz，其每秒有效像素为1280x720x30点，若亮度为一黑一白间隔，并一并考虑将凯尔系数(Kell factor)设定为0.7时，亮度频率为约1280x720x30x0.5x0.7＝9.7MHz(即第一特定频率)。

因此，在编码模块15中，将亮度信号经过9.7MHz频宽的低通数字滤波器，可得到已滤波的亮度信号。由于已滤波的亮度信号没有9.7MHz以上的频率，且彩度信号的截止频率为1.5MHz，使用比9.7MHz+1.5MHz＝11.2MHz稍高的11.475MHz(即第二特定频率)来调变彩度信号，不会将亮度信号当成彩度信号，反之亦同。接着，该编码模块15再依据公式将彩度信号转成与载波的相位差后，加上已滤波的亮度信号可得到有效像素信号。最后，将已滤波的亮度信号及已调变的彩度信号一起编码为第一信号(如图4所示)，并依照解析度为1280x720高解析复合视频广播信号的格式传送出去。于本实施例中，该第一信号可再包括水平同步信号101、垂直同步信号104等。

于另一实施例中，在高解析复合视频广播信号的解析度为1920x1080时，由于画面更新频率为30Hz，其每秒有效像素为1920x1080x30点，若亮度为一黑一白间隔，并一并考虑将凯尔系数(Kell factor)设定为0.7时，亮度频率为约1920x1080x30x0.5x0.7＝21.8MHz(即第一特定频率)。

因此，在编码模块15中，将亮度信号经过21.8MHz频宽的低通数字滤波器，可得到已滤波的亮度信号。由于已滤波的亮度信号没有21.8MHz以上的频率，且彩度信号的截止频率为1.5MHz，使用比21.8MHz+1.5MHz＝23.3MHz稍高的24MHz(即第二特定频率)来调变彩度信号，不会将亮度信号当成彩度信号，反之亦同。接着，该编码模块15再依据公式将彩度信号转成与载波的相位差后，加上已滤波的亮度信号可得到有效像素信号。最后，将已滤波的亮度信号及已调变的彩度信号一起编码为第一信号(如图4所示)，并依照1920x1080高解析复合视频广播信号的格式传送出去。于本实施例中，该第一信号可再包括水平同步信号101、垂直同步信号104等。

该数字模拟转换模块16用以将该编码模块15所编码的第一信号从数字格式转换成模拟格式，即如图5、6所呈现的高解析复合视频广播信号的模拟信号格式，接着即可通过同轴电缆50传送至解码器20，其中，图5的模拟信号格式中的数字(如1,2,3,…,24,25,26,…,N)表示解析度为1280x720时的第N条线，图6的模拟信号格式中的数字(如1,2,3,…,39,40,41,…,M)表示解析度为1920x1080时的第M条线。

该解码器20包括第一滤波模块22、第二滤波模块23及转换模块26。于一实施例中，该解码器20更包括模拟数字转换模块21、亮度处理模块24及彩度处理模块25。

该第一滤波模块22及第二滤波模块23用以接收该第一信号以分别分离出该亮度信号及该彩度信号，其中，该第一滤波模块22及第二滤波模块23的截止频率大于该第一特定频率且小于该第二特定频率。

于一实施例中，当高解析复合视频广播信号的解析度为1280x720时，截止频率可设定为略大于9.7MHz，使得截止频率位于9.7MHz与11.475MHz之间；当高解析复合视频广播信号的解析度为1920x1080时，截止频率可设定为略大于21.8MHz，使得截止频率位于21.8MHz与24MHz之间。如此一来，该第一滤波模块22可使用数字低通滤波器，该第二滤波模块23可使用数字高通滤波器，来分别分离出亮度信号及彩度信号。

在解码器20接收该第一信号并经第一滤波模块22及第二滤波模块23分别滤波之前，该第一信号可先经过模拟数字转换模块21，将该第一信号从模拟格式转换成数字格式后，再传送至第一、第二滤波模块22、23进行处理。

亮度处理模块24用以调整该第一滤波模块22所分离出的该亮度信号，即可依据使用者需求，将该亮度信号作偏亮或偏暗的调整；该彩度处理模块25用以调整该第二滤波模块23所分离出的该彩度信号，即可依据使用者需求，将该彩度信号作偏红、偏蓝或偏绿等颜色调整。

该转换模块26则可接收该第一、第二滤波模块22、23所分别分离出的亮度信号及彩度信号，或是接收经亮度处理模块24及彩度处理模块25处理后的亮度信号及彩度信号，将该亮度信号及彩度信号转换成显示单元40所能接收的第二信号，其中，该第二信号为BT 1120格式。

于一实施例中，该编码器10或解码器20内的各模块，可整合成一颗集成电路，本发明并不以此为限。

请参阅图2，本发明的复合视频广播信号的编码方法，于步骤S01中，将影像感测器的数字信号依据一公式分离出亮度信号及彩度信号，该公式为现有技术，于此不再赘述。接着进至步骤S02。

于步骤S02中，调整该亮度信号及该彩度信号，即可依据使用者需求，将该亮度信号作偏亮或偏暗的调整，或将该彩度信号作偏红、偏蓝或偏绿等颜色调整。接着进至步骤S03。

于步骤S03中，将该亮度信号及该彩度信号转换成国际电信联盟(ITU)所规范的BT 1120格式。接着进至步骤S04。

于步骤S04中，以第一特定频率对该亮度信号进行滤波，且以第二特定频率对该彩度信号进行调变，其中，该第二特定频率大于该第一特定频率。

于一实施例中，在高解析复合视频广播信号的解析度为1280x720时，该第一特定频率为9.7MHz，该第二特定频率为11.475MHz。于另一实施例中，在高解析复合视频广播信号的解析度为1920x1080时，该第一特定频率为21.8MHz，该第二特定频率为24MHz。接着进至步骤S05。

于步骤S05中，将已滤波的亮度信号及已调变的彩度信号一起编码为第一信号，即完成本发明的高解析复合视频广播信号的编码方法。之后可再于步骤S06中，将该第一信号从数字格式转换成模拟格式后，再进行传送。

请参阅图3，本发明的高解析复合视频广播信号的解码方法对应前述的编码方法。于步骤S11中，接收前述编码方法所编码的第一信号。接着进至步骤S12。

于步骤S12中，将该第一信号从模拟格式转换成数字格式。接着进至步骤S13中。

于步骤S13中，通过一滤波手段将该第一信号分离出亮度信号及彩度信号，其中，该滤波手段所使用的截止频率大于该亮度信号的频率且小于该彩度信号的载波频率。于一实施例中，该滤波手段为使用数字低通滤波器及数字高通滤波器进行滤波。

于一实施例中，当高解析复合视频广播信号的解析度为1280x720时，截止频率可设定为略大于9.7MHz，使得截止频率位于9.7MHz与11.475MHz之间；当高解析复合视频广播信号的解析度为1920x1080时，截止频率可设定为略大于21.8MHz，使得截止频率位于21.8MHz与24MHz之间。接着进至步骤S14。

于步骤S14中，调整该亮度信号及该彩度信号，即可依据使用者需求，将该亮度信号作偏亮或偏暗的调整，或将该彩度信号作偏红、偏蓝或偏绿等颜色调整。接着进至步骤S15。

于步骤S15中，将亮度信号及彩度信号转换成显示单元所能接收的第二信号，其中，该第二信号为国际电信联盟(ITU)所规范的BT 1120格式。

通过本发明的高解析复合视频广播信号转换系统及其编解码方法，相较于传统标准解析复合视频广播信号的方式，不会将亮度信号当成彩度信号，亦不会将彩度信号当成亮度信号，因此不会在黑白明暗交界处产生错误颜色。此外，本发明的高解析复合视频广播信号转换系统及其编解码方法更可实现在现有同轴电缆中传输超过300公尺的距离，且能够传送高达解析度为1280x720或1920x1080的高解析复合视频广播信号，而不需重新布线及更换原有设备，具有节省成本的优异功效。

上述实施例仅为示例性说明本发明的技术原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范畴，任何熟习此技术的人士均可在不违背本发明的精神与范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。然任何运用本发明所教示内容而完成的等效修饰及改变，均仍应为下述的权利要求所涵盖。而本发明的权利要求保护范围，应如权利要求书所列。