数位电视影像处理元件与滤波技术探究
发布时间:2008/8/26 0:00:00 访问次数:566
前言:近年来高解析度视讯大行其道,从dvd开始,到目前的hd dvd以及bd,在搭配适当的影像编码以及加大串流流量以后,肉眼可见杂讯或方块现象已经微乎其微,过去在传统电视大行其道的视讯滤波处理似乎已经失去了舞台?
电视的讯号处理流程与相关元件
一般来说,影像讯号皆是动态呈现的,依照不同地区的规范,可分为每秒30个画面(ntsc交错式扫瞄),或是每秒25个画面(pal交错式扫瞄),大量类比影像讯号转成数位讯号在频宽耗用上非常庞大,为了节省频宽,进而加快讯号处理速度,影像在进行解析后会将色彩以压缩方式来传递,因此影像压缩晶片是非常重要的核心元件。在一般通用设计上,影像输出ic控制板(controller board)的核心元件包括:视讯解码器(video decoder)、解交错式扫瞄器(de-interlacer),及缩放控制器(scaler)等。
图说:hdtv的元件配置方块图。(www.ti.com)
除此之外,电视讯号的处理还包含了类比与数位转换元件(analog digital converter,adc)、相锁回路(phase lock loop,pll)、数位视讯介面(digital video interface,dvi)以及低电压差动讯号处理介面(lvds)等分离元件,其中adc与video decoder则是因为同时包含了类比与数位讯号的混合设计晶片技术,在电路结构方面相对复杂,因此多以独立形式存在,难以与其他元件整合。在此归纳出下列几点:
1.前端讯号的接收和转换
■adc:将类比rgb讯号转换成数位讯号。
■pll:在类比/数位转换过程中负责讯号采样,多数已嵌入adc元件中。
■dvi rx:接收以数位编码格式所输入的影音讯号,如来自pc-dvi介面或其它数位影音装置的讯号等;若嵌入hdcp晶片,则可以执行来自dtv加密/付费视讯的解密。
■video decoder:传统ntsc/pal/secam等tv讯号采取复合波形输入,video decoder内含梳形滤波器(comb filter)功能,可以将复合端子(composite、cvbs)、s端子或色差端子(ypbpr/yuv)所输入的类比讯号分离,内含多组adc将它转换为数位讯号。
2.中介讯号处理与增益
■de-interlacer:主要将电视讯号所用的交错式扫瞄(interlaced)转换为目前各种新型显示装置如lcd tv、pdp tv、rear-projection tv等所用的逐行循序扫瞄(progressive)。
■de-interlacer 可称为dtv控制ic的首要核心,厂商设计时多视系统需求,嵌入增益软体以提供画质调整及改善,例如:亮度、对比、色调调整、杂讯消除、黑阶延伸(black-level extension)、锐利度调整(peaking/sharpness)及gamma修正等。
3.后端-讯号调整与输出
■scaler:目的在将不同影音装置所输入的画面解析度或形状大小进行调整,重新填写成dtv的原始像素矩阵(native resolution)。
■osd:负责调整萤幕显示亮度、对比、垂直与水平位置,通常视系统支援的语言及字型多寡而决定以内嵌或外加方式配置。
■lvds:传输已处理好的影像讯号至dvt面板模组。
数位电视讯号依然需要后处理
在数位电视接收端,数位讯号藉由天线、调谐器(tuner)、数位解调器(digital demodulator)转变成数位资讯。由于在传输过程中,讯号难免会受到各种不同类型之干扰,因而导致接收到的资料会有错误之发生。为了能降低错误发生的机率,故资料在调变之前,会经过通道编码(channel coding)处理。而在资料被接收及解调之后,再经由对应之通道解码(channel decoding)来处理。通道解码器可侦测错误之发生及纠正所发生之错误(当然要在所选用通道编码方式的纠正能力范围之内)。资料经过通道解码之后,解多工器(de-multiplexer)将抽取其中使用者所选定节目之视讯流和音讯流,并分别送到视讯解码器和音讯解码器进行处理。视讯经过解码后,还要进行数位至类比讯号转换,最后才会将讯号送到面板进行显示动作。
由上述可知,数位电视的纯数位讯号并不是直接通达萤幕,相反的,中间仍需要经过几道解编码以及数位与类比转换的程序,而数位视讯的原生解析度可能无法完全匹配lcd tv的面板真实解析度,举例来说:台湾的数位电视内容仅为dvd画质的480i解析度,目前主流lcd tv真实解析度都在720p以上,更高规格的1080p hd面板lcd tv也逐渐普及当中,在这些高解析度lcd tv中观赏数位电视节目,如果没有进行相关的后处理(比如说透过scaler将来调整原有视讯内容的大小),那么在电视上就只能看到点对点的小小画面。scaler的画面大小调整并不是单纯只有改变解析度而已,针对画面扩大之后所会产生的画面瑕疵问题,都必需要透过各种演算法来加以补充。
将视讯压缩比过高会让画面产生区块杂讯或马赛克效应。视讯经过预处理/后处理后,编码器压缩起来会更轻松,并且进一
前言:近年来高解析度视讯大行其道,从dvd开始,到目前的hd dvd以及bd,在搭配适当的影像编码以及加大串流流量以后,肉眼可见杂讯或方块现象已经微乎其微,过去在传统电视大行其道的视讯滤波处理似乎已经失去了舞台?
电视的讯号处理流程与相关元件
一般来说,影像讯号皆是动态呈现的,依照不同地区的规范,可分为每秒30个画面(ntsc交错式扫瞄),或是每秒25个画面(pal交错式扫瞄),大量类比影像讯号转成数位讯号在频宽耗用上非常庞大,为了节省频宽,进而加快讯号处理速度,影像在进行解析后会将色彩以压缩方式来传递,因此影像压缩晶片是非常重要的核心元件。在一般通用设计上,影像输出ic控制板(controller board)的核心元件包括:视讯解码器(video decoder)、解交错式扫瞄器(de-interlacer),及缩放控制器(scaler)等。
图说:hdtv的元件配置方块图。(www.ti.com)
除此之外,电视讯号的处理还包含了类比与数位转换元件(analog digital converter,adc)、相锁回路(phase lock loop,pll)、数位视讯介面(digital video interface,dvi)以及低电压差动讯号处理介面(lvds)等分离元件,其中adc与video decoder则是因为同时包含了类比与数位讯号的混合设计晶片技术,在电路结构方面相对复杂,因此多以独立形式存在,难以与其他元件整合。在此归纳出下列几点:
1.前端讯号的接收和转换
■adc:将类比rgb讯号转换成数位讯号。
■pll:在类比/数位转换过程中负责讯号采样,多数已嵌入adc元件中。
■dvi rx:接收以数位编码格式所输入的影音讯号,如来自pc-dvi介面或其它数位影音装置的讯号等;若嵌入hdcp晶片,则可以执行来自dtv加密/付费视讯的解密。
■video decoder:传统ntsc/pal/secam等tv讯号采取复合波形输入,video decoder内含梳形滤波器(comb filter)功能,可以将复合端子(composite、cvbs)、s端子或色差端子(ypbpr/yuv)所输入的类比讯号分离,内含多组adc将它转换为数位讯号。
2.中介讯号处理与增益
■de-interlacer:主要将电视讯号所用的交错式扫瞄(interlaced)转换为目前各种新型显示装置如lcd tv、pdp tv、rear-projection tv等所用的逐行循序扫瞄(progressive)。
■de-interlacer 可称为dtv控制ic的首要核心,厂商设计时多视系统需求,嵌入增益软体以提供画质调整及改善,例如:亮度、对比、色调调整、杂讯消除、黑阶延伸(black-level extension)、锐利度调整(peaking/sharpness)及gamma修正等。
3.后端-讯号调整与输出
■scaler:目的在将不同影音装置所输入的画面解析度或形状大小进行调整,重新填写成dtv的原始像素矩阵(native resolution)。
■osd:负责调整萤幕显示亮度、对比、垂直与水平位置,通常视系统支援的语言及字型多寡而决定以内嵌或外加方式配置。
■lvds:传输已处理好的影像讯号至dvt面板模组。
数位电视讯号依然需要后处理
在数位电视接收端,数位讯号藉由天线、调谐器(tuner)、数位解调器(digital demodulator)转变成数位资讯。由于在传输过程中,讯号难免会受到各种不同类型之干扰,因而导致接收到的资料会有错误之发生。为了能降低错误发生的机率,故资料在调变之前,会经过通道编码(channel coding)处理。而在资料被接收及解调之后,再经由对应之通道解码(channel decoding)来处理。通道解码器可侦测错误之发生及纠正所发生之错误(当然要在所选用通道编码方式的纠正能力范围之内)。资料经过通道解码之后,解多工器(de-multiplexer)将抽取其中使用者所选定节目之视讯流和音讯流,并分别送到视讯解码器和音讯解码器进行处理。视讯经过解码后,还要进行数位至类比讯号转换,最后才会将讯号送到面板进行显示动作。
由上述可知,数位电视的纯数位讯号并不是直接通达萤幕,相反的,中间仍需要经过几道解编码以及数位与类比转换的程序,而数位视讯的原生解析度可能无法完全匹配lcd tv的面板真实解析度,举例来说:台湾的数位电视内容仅为dvd画质的480i解析度,目前主流lcd tv真实解析度都在720p以上,更高规格的1080p hd面板lcd tv也逐渐普及当中,在这些高解析度lcd tv中观赏数位电视节目,如果没有进行相关的后处理(比如说透过scaler将来调整原有视讯内容的大小),那么在电视上就只能看到点对点的小小画面。scaler的画面大小调整并不是单纯只有改变解析度而已,针对画面扩大之后所会产生的画面瑕疵问题,都必需要透过各种演算法来加以补充。
将视讯压缩比过高会让画面产生区块杂讯或马赛克效应。视讯经过预处理/后处理后,编码器压缩起来会更轻松,并且进一
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