消除隔行扫描图像缺陷的方法

为了消除由传统模拟彩电隔行扫描带来的图像缺陷，人们曾经进行了许多探索。随着数字技术、大规模集成电路技术和视频数字存储技术的发展，有可能利用数字技术改进传统模拟电视的缺陷，提高图像质量。通常采用场内行插入法或帧内场插入法。
　　1．场内行插入法

　　场内行插入法的特点是利用行存储器，一行图像信号重复使用两次，输入是隔行图像信号，显示为逐行图像信号，场频不变，行频提高一倍。它利用3个行存储器和相应的开关切 换电路，低速写入，高速读出。场内行插入法又可分为两种方式。
　　①A行与B行之间插入A行
　　这是一种最简单的插入方法，原理方框图如图1所示，图中A、B、C是三个行存 储器，数字电视信号的写入时间是行周期64微秒，读出时间是半行周期时间32微秒，显示端行扫描频率由15625Hz提高了一倍， 　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 场内插法一

为31250Hz。时序逻辑控制切换开关使一行图像信号重复使用两次。当A存储器以行频写入时，B存储器以两倍行频读出；当B存储器以行频写人时，C存储器以两倍行频读出；当C存储器以行频写入时，则A存储器以两倍行频读出。 输出信号U0为高速输出，变成一种倍速、逐行扫描方式。这种插入方法的优点是简单，行 存储器容量不大，成本低，能大大改善文字和静止图像的垂直清晰度。

　　②A行与B行之间插人(A+B)/2行
　　这种方法是通过行存储器，把相邻A行与B行信号相加求平均值，得到一个新的扫描行信号中，并插入在A行与B行之间。图2示出了这种方法的方框图和时序关系图。 这种方法也是行频提高一倍，场频不变高
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 场内插法二

速读出。当A存储器以行频写入时，利用三个行存储器，以行频低速写入，以二倍行频高速读出。当A寄存器以行频写入时，B存储器以两倍行频读出，第一行读出B存储器， 第二行读出B存储器与C存储器图像之和的一半幅度，即(B＋C)/2；当B存储器以行频低速写入时，C寄存器以两倍行频高速读出，第一行读出C存储器信号数据，第二行读出C存储器与A存储器图像之和的一半幅度，即(A＋C)/2。同理， 当C存储器以行频低速写入时，A存储器以二倍行频高速读出，第一行读出A存储器数据信号，第二行读出A、B存储器数据信号之和的一半，其余行依此类推。这样输入信号是常规的隔行扫描的电视信号，而输出是二倍行频的逐行扫描电视信号数据，而且插入信号是相邻两行信号的数学平均值。这种插入方式图像柔和、清晰，适合于一般广播电视信号的处理。
　　场内行插入法的优点是只需使用三个行存储器，成本低，电路简单，行蠕动(爬行)、行间闪烁现象有所改善，行扫描线结构粗糙现象也有所改善。由于插入行是隔行扫描的相邻两行 图像数据信号的数学平均值或前一行信号的重复，图像的亮度和信号密度有所提高，图像质 量有所改善。缺点是图像垂直清晰度劣化，由于场频未变，大面积图像闪烁并没有完全改善。

　　2．帧内场插入法
　　为了改进场内行插人法的不足，提出了使用两个或三个场存储器的帧内场插入处理方 法。这种方法也可以分为两种方式：场顺序读出法和二倍场频读出法。目前应用最多的当属二倍场频读出法，即行频、场频均提高一倍。
　　①场顺序读出法
　　表1的(a)、(b)即为场顺序读出法，其原理是把隔行扫描的奇数场和偶数场信号存入帧存储器，合成一帧图像，然后在一场(1／50s)或不到一场(1／75s)时间内，按照存人时的第一帧、第二帧、第三帧……顺序读出。这样对彩色电视机来说，它把隔行扫描的电视图像信号变为帧频为50Hz或75的逐行(顺序)扫描显示图像信号。这种办法的写入速度仍为50Hz／15625Hz的隔行扫描信号，读出的是帧频为50Hz或75Hz的逐行（顺序）扫描信号。逐行帧频、行频的提高，减小了大面积图像闪烁和行间闪烁。
　　　　　　

　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　表1

　　②二倍场频读出法
　　表1中(c)、(d)是二倍场频读出法，其主要特点也是低速写入，高速读出，一场信号重复使用两次，这样就可以把50Hz／15625Hz的隔行扫描信号变为l00Hz／31250Hz的倍频扫描隔行电视图像信号，这是目前使用最多的倍频扫描方式。 图3是用三个场存储器实现无闪烁处理的电路方式。场存储器1和2是读、写交替
　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　图3　用三个场存储器的无闪烁处理

工作的，场存储器3是一场图像信号的缓冲存储器。三个存储器的输入、输出转换开关受时钟信号控制，奇数场与偶数场的隔行图像信号，按50Hz场频轮流地写入存储器l和存储器 2，开关①以两倍场频速率(100Hz)从场存储器1和场存储器2，按以下顺序读出两个场存储中的图像信号：
　　　Al·Al·A2·A2、B1·Bl·B2·B2、Cl·C1……
即每场图像信号重复使用二次。
　　开关②滞后开关①半场时间(0.5Tv)，开关②读出的信号就是表1的(d)
　　A1·A1·A2·A2、Bl·B1·B2·B2、Cl·C1……
　　开关③滞后开关①一场时间(Tv)，开关③读出的信号就是：
　　A1·A2·A1·A2、Bl·B2·Bl·B2、C1·C1……
也是一场信号重复使用两次，只不过读出信号的顺序发生了变化。 表2示出了几种帧内场插入法的优缺点，其中(b)、(c)、(d)的场频由50Hz分别提高到75Hz、100Hz，因而消除了图像大面积闪烁。(a)、(b)、(c)对静止图像消除了行间闪 烁，但对运动图像容易造成边沿的锯齿形失真，其补救方法是采用运动检测控制场内插的方 法。方式(d)有25Hz的行间闪烁现象，可以采用垂直数字滤波器来补救。
　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2　

　　采用运动检测控制场内插的算法，各国都在进行研究，并研制、生产不同的硬件和软件，深圳创维电子有限公司提出的、具有自主知识产权的全帧动态数值算法模式，已经成功地使用在该公司生产的倍频扫描彩电电视机中，并已申请了专利。
　　帧内场插入法是目前消除传统模拟方式隔行扫描引起图像闪烁的有效方法，可以改善图像质量，提高垂直清晰度，提高亮度，减少视觉疲劳，但主要缺点是使用容量较大的帧、场存储器，成本高，电路复杂