[发明专利]采用瞬态增强的边缘替换、预冲和过冲的视频信号处理机

说明书

本发明涉及视频信号处理机，更具体地说，涉及用于增强视频信号跃变的上升时间和降落时间的处理机。

改善视频信号的上升和/或降落时间的两种基本方法是滤波法和“边缘置换(edge seplacement)”法。最基本的滤波器增强法包括：使用电阻/电容(RC)峰化滤波器以便有效地区分视频信号的高频分量。当这种滤波器提供上升时间方面的一些改进时，势必加重高频噪声并产生作为视频信号变化率的一个函数而变化的过冲以及接收最大增强的变化最快的信号。除提供不均匀响应之外，用于接近白电平的块速视频跃变的这种滤波器的过冲会导致视频电平超过峰值白电平，因此若不加以补偿的话，会导致“光点散乱”。

用于跃变增强的超级滤波法是由横向型峰化滤波器提供。在这种滤波器中，从延迟线中心抽头上获得的视频信号中减去来自延迟线的视频输入和输出信号。合成“峰化”信号呈现对任一方向的视频跃变的预冲和过冲。最好，由这种横向滤波器所提供的“冲量”显示与信号电平的总变化成正比的幅度，这样相对于上述峰化滤波器的较简单RC形式来说，减小了噪声加重和过量峰化问题。

例如，在1977年8月9日公布的题为“包括横向均衡器的电视信号处理设备”的英国专利4041531中，作者Bingham所描述的横向峰化滤波器即为其中一个例子。最好，给视频信号加入预冲和过冲能有使图像在刚跃迁之前较暗和在刚跃迁之后较亮的从暗到亮跃迁的效应。该视觉效应是，除在跃变间隔期间具有改进的上升时间以外，还更尖锐地界定了这些跃变。然而缺点是，跃变间隔是由跃变大小决定，故中等电平变化比起较大幅度电平变化得到较少改进。

借助滤波法改进跃变时间存在的问题可以用已知的“边沿替换”技术加以克服。在边沿替换法中，人们不想改变输入视频信号的变化率。要做的是检测信号变化，并用上升(或降落)时间更快的“新沿”替换”变化中的边沿。最好，最终重建的信号具有既不取决于输入信号的导数也不取决于输入信号变化的总幅度的跃变时间。下面有“边沿替换”视频跃变系统的两个例子。

在1988年7月19日颁布的题为“改进视频信号的上升和降落时间的方法和设备”的美国专利4758891中，作者Hitchcock等人描述了边沿替换视频跃变系统的第一个例子。在所揭示系统的一个实施例中，通过转换输出使输入视频信号的边沿尖锐，该输出按序提供削尖信号；首先接收经较大量延迟的信号(即，到目前为止还未经跃变的信号)，其次，接收经较少量延迟的信号(即，已经完成跃变的信号)。于是受影响边沿的上升时间只取决于从一终端转换到下一终端所需时间。不管该跃变是负向的还是正向的，均进行这一同样的转换顺序。

在1988年10月11日颁布的题为“信号瞬变改进电路”的美国专利4777385中，发明者Hartmeier描述了边沿替换视频跃变系统的第二个例子。所揭示系统的一个实施例包括抽头延迟线，它提供待处理信号的依次延迟的复制信号。多路复用器，响应信号跃变顺序地把延迟信号从中心抽头和离延迟线的输入端更远的抽头耦合到输出端，以便有效地保持大约半个跃变周期的跃变初始值。然后把在延迟线输入端抽头直到包括中心抽头的这些抽头顺序地耦合到输出端，以便有效及时地提高信号跃变的最终值。由此信号跃变被减少到相当于抽头之间转换的间隔时间。

本发明的目的在于提供有如上面所述的“边沿替换”系统的上升时间优点的跃变增强系统，该系统还含有上述横向滤波系统的预冲和过冲效应，但其中“冲量”的大小不取决于跃变的大小。以直接方式仅仅把这种不同系统级联而不管它们在级联中连接的次序是不能得到这样的冲量和跃变的组合。这种不实用的结果因以下原因而起。如果横向滤波器是接在边沿替换电路前面，则所有预冲和过冲都将被忽略，因为边沿替换系统是在跃变之前和之后选择信号，输入信号的实际跃变数据只用来触发边沿替换。同样地，如果边沿替换是在横向滤波之前完成，则替换边沿的极其迅速上升时间会引起预冲和过冲分量的“阻尼振荡”(即，复现阻尼振荡)，其中延迟是由模拟装置提供并且(即使不发生阻尼振荡)“冲量”的大小取决于信号跃变的幅度而决不会很小。