[发明专利]基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及使用DFT(离散傅立叶变换)插值的方法对色载波同步信号起始相位进行提取的技术。 

二、背景技术

视频解码的目的就是将全电视信号分解成R、G、B、行同步和场同步五种分量信号，以供电视机或监视器显示。为了获得彩色信号分量，需通过色同步信号来恢复出本地色载波。在恢复色载波时，通常的方法是使用模拟色载波锁相环路或者使用数字信号处理的方法。其中模拟锁相环路法由于部件复杂，体积较大等多个因素，已逐步被数字法取代。数字恢复系统具有结构简单、精度高等优点，实现思路主要有两种方案：基于自动控制论的闭环锁相环法和基于信号估计论的开环测相法。数字色载波锁相环的实现较为复杂，并且对采样频率有要求，需要采样频率接近色载波频率的整数倍，否则数字鉴相会出错，故对于非整数倍采样的信号，需要先重采样至整数倍采样的信号才能使用数字色载波锁相环；开环法使用最小均方拟合算法对每行的色同步进行精确鉴相，以恢复出同相的本地色载波，由于广播电视信号的色载波频率比较稳定，与标称值很接近，故恢复时可以不对频率进行跟踪而直接采用标称值。开环法的实现很简单，但由于最小均方拟合算法采用的是最小二乘法的思想，需要解超定方程，故需要进行矩阵运算，不适宜硬件实现，并且软件实现也比较费时。 

三、发明内容

本发明目的是：提供了一种在数字视频解码系统中，使用DFT(离散傅立叶变换)插值算法来提取色载波起始相位的方案。通过对色同步信号作DFT变换和对变换系数作线性插值来提取色载波起始相位，以恢复出高精度的本地色载波，达到了无需使用负责的数字锁相环的目的，同时也避免了费时的矩阵运算。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法，使用基于DFT插值的频谱校正算法用来恢复本地色载波信号的起始相位： 

(1)、提取没有波形畸变的色同步信号共64个采样点； 

(2)、使用DFT变换计算第6和第7个离散频点的DFT系数；设经采样后的色同步信号的表达式为 

x(n)＝asin(2π(f_c+Δf_c)n/f_s+θ₀)    n＝1～N 

其中其中a，f_c，Δf_c，f_s，θ₀，N，n分别为色同步的幅度，标称频率，偏移频率，采样频率，初始相角，采样点数，采样点的序数；这是一个简谐信号，为了得到色载波的起始相位，可以对其作快速傅立叶变换，根据频谱即可得到相关信息。但在进行离散频谱分析时有两个主要误差： 

1)能量泄漏：由于只能取有限长度的信号作分析，这就相当于在原始信号上乘以一个矩形窗信号。矩形窗的频谱与辛克函数相似，无限长的简谐信号的频谱为一冲激函数，截断后的信号的频谱为两者的卷积，如图1所示，其能量发生泄露，频谱被展宽。 

2)栅栏效应：由DFT或FFT得到的是离散谱，是以f_s/N的频率分辨率对频域采样的结果，经过这种采样所能显示出来的频谱仅在采样点上，而不在采样点的频谱则显示不出来。当f_s/(f_c+Δf_c)为整数时，为同步采样，频谱峰值处即为色载波的频率，如图1左所示；当f_s/(f_c+Δf_c)不为整数时，为非同步采样，色载波的频率将在两个峰值之中，如图所示，图1中右图为色载波非同步采样频谱示意图，图1中左图为色载波同步采样频谱示意图。事实上由于各种噪声的影响，实际应用中很难达到同步采样。 

由数字信号处理的知识可知，x(n)的DFT变换X(e^iω)为