CN1036491A - 辅助取样信号的处理 - Google Patents

Abstract

一种用于高清晰度电视信号的接收器，该接收器 有一个接收辅助取样信号的输入端39，辅助取样信 号被送至慢移器40，该慢移器以与已完成的在先传 输相反的方式对字段的象素进行慢移。正确定位的 象素送至装置43、44、45，这些装置用于自适应开关 内插滤波，其能提供空间频率滤波响应。输出端46 提供再现的高清晰度电视信号。在另一个输入端41 的数字辅助电视信号用来控制反相慢移和滤波响应 的选择。

Description

本发明涉及一种通过传输通道或记录载体以辅助取样的形式传递处理信号的方法和接收设备。所述信号可以是高清晰度电视信号。本发明还涉及一种产生上述辅助取样电视信号的方法和设备。

已经公开的一些关于高清晰度电视信号传输的实例，象由Y·Ninomiya，Y·Ohtsuka和Y·Izumi    1984年9月在NHK实验室记录（流水号304）中所描述的“单通道HDTV广播系统-MUSE”。在该实例中指出当输出电视信号时仅考虑两种状态即图象分量是否满足。我们已经发现，这对于该系统本身来说并不能令人满意地在接收设备上重现高清晰度电视信号。

本发明的目的是提供一种改进的方法和接收设备以处理辅助取样信号，另外还提供一种处理方法和装置以便提供传递到上述接收设备的电视信号。

本发明提供一种处理信号的方法，该信号代表以辅助取样形式通过传输通道或记录载体传递的和传递之前在段基上经受不同取样结构的二维图象，其中的段基取决于运动和/或空间信息，所述的方法包括以下步骤，

ⅰ.从所说的传输通道或记录载体接收辅助取样信号，

ⅱ.接收信号的每一段经过适当的内插滤波处理，在内插滤波处理中能随时提供一些空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应都近似于多个十进制空间频率滤波响应中的一个，对该滤波响应来说，所说信号应先于用作传递的辅助取样信号而提供。

ⅲ.结果内插信号在段基上进行辅助取样，所述的段基取决于运动和/或空间信息，但是这里邻近段基而在其外围的象素按照与所述段相关的取样结构被辅助取样，和

ⅳ.结果辅助取样信号的每一段经非自适应内插滤波处理，所述的内插滤波处理能随时提供一些空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应实际上对应于多个十进制频率滤波响应中的一个，该滤波响应重现所说信号。

本发明另外还提供一种处理高清晰度电视信号的方法，该信号以辅助取样的方式通过传输通道或记录载体进行传递而且传递之前在一个字段一个字段（block-by-block）基上经受不同的取样结构，所述段基取决于运动和/或空间信息，所述的方法包括以下步骤：

ⅰ.从所述的传输通道或记录载体接收辅助取样信号，

ⅱ.接收信号的每一个字段经自适应内插滤波处理，该内插滤波处理能随时提供一些空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应都近似于多个十进制空间频率滤波响应中的一个，对该响应来说，所说的高清晰度电视信号应该先于上述用于传递的辅助取样信号而提供，

ⅲ.结果内插信号在一个字段一个字段基上进行辅助取样，该段基随运动和/或空间信息而定，但是，在这里邻近段基而在其外围的象素按照与段基相关的取样结构被辅助取样，和

ⅳ.结果辅助取样信号的每一个字段经非自适应内插滤波处理，该内插滤波处理能随时提供一些空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应实际上对应于所述多个十进制滤波响应中的一个，所述的滤波响应重现上述高清晰度电视信号。

这种装置具有以下优点，即在非自适应内插滤波器上设有同样的辅助取样输入，所述的滤波器在它们的频率和阶跃响应方面具有精确的特性曲线，而且要求既使当操作接近一个区域的边界时，这些输入也必须满足上述特性曲线的要求，所述的区域与相应的辅助取样结构一起被传输。

这里，接收的辅助取样电视信号的每一帧实际上比高清晰度电视信号具有更少的行，所述的接收辅助取样电视信号区段中的象素在完成预先传输时可以以相反的方式慢慢移动。

这里所接收的辅助取样电视信号伴随着另外的信号，该信号传递每段和每个字段的运动和/或空间信息，所说的另外的信号可以被用于在接收方面选择合适的自适应和非自适应空间频率滤波响应。

本发明还提供供一个系统使用的接收设备，其中代表二维图象的信号以辅助取样的形式通过传输通道或记录载体进行传递而且该信号在传递之前在段基上经受不同的取样结构，所述的段基随运动和/或空间信息而定，上述接收设备包括：从所述传输通道或记录载体接收辅助取样信号的装置;自适应开关内插滤波装置，该内插滤波为每个接收字段提供一些不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应都近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该响应来说，所说的信号应先于用作所说传递的辅助取样而提供;段基上的结果内插信号辅助取样装置，所述段基随运动和/或空间信息而定，但是在这里邻近段基而在其外围的象素按照与段基有关的取样结构被辅助取样，和结果辅助取样信号进行非自适应开关内插滤波的装置，该内插滤波对每段提供多个不同空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应实际上对应于所说十进制滤波响应的一个，第二次提及的内插滤波操作的输出是重现信号。

另外本发明提供了供一个系统使用的接收设备，其中高清晰度电视信号以辅助取样的形式通过传输通道或记录载体进行传递，而且在传递之前该信号在一个字段一个字段基上经受不同的取样结构，所述的字段随运动和/或空间信息而定，所说的接收设备包括用于从所说的传输通道或记录载体接收辅助电视信号的装置，自适应开关内插滤波的装置，该内插滤波装置为每个接收段提供多个不同空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应都近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该响应来说，所说的高清晰度电视信号应先于用作传递的辅助取样而提供，用于对一个字段一个字段基上的结果内插信号辅助取样的装置，所说的字段随运动和空间信息而定，但是这里邻近字段而在其外围的象素按照与字段相关的取样结构被辅助取样，和把结果辅助取样信号进行非自适应开关内插滤波，该内插滤波为每一个字段提供多个不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应实际上对应于所说十进制滤波响应的一个，第二次提及的内插滤波操作的输出是重现高清晰度电视信号。

这里从高清晰度电视信号获得的辅助取样电视信号实际上每帧包含比高清晰度电视信号更少的行，而且在这里辅助取样电视信号字段的象素先于传递慢慢移动，所说的设备可以另外包括以与在先传递相反的方式慢慢移动辅助取样电视信号接收字段的象素的装置，所说的在先传递先于第一次提到的内插滤波。

这里的系统带有另外一个信号，该信号传递每字段或每段的运动和/或空间信息方面的信息，并和所说的辅助取样信号一起被传递，上述设备可以包括这样的装置，该装置接收所说的另外一个信号并提供所接受的信息来控制第一次和第二次提及的内插滤波操作，该操作用于为每一个字段或段选择合适的空间频率滤波响应。这个信息也可以供给慢移装置以控制相反的慢移。

本发明还提供另外一种处理高清晰度电视信号的方法，该信号通过传输通道或记录载体进行传递，所说的方法包括以下步骤：

ⅰ.把所说高清晰度电视信号图面分成多个邻接的字段，

ⅱ.测定在每一字段中运动的范围，

ⅲ.对每一字段进行二维空间滤波处理，该滤波处理的特性取决于运动的范围，

ⅳ.对每个经过滤波的字段进行空间和瞬时辅助取样，取样的结构取决于运动的范围，和

ⅴ.通过所说的辅助取样结构或者通过把结果辅助取样从一个字段慢移到重现辅助取样电视信号（该信号在每帧具有比包括在所说高清晰度电视信号中更少的行）的方式来减少在辅助取样字段中行的数目。

这样一个方法提供了一种在空间和瞬间分辨率之间的折衷方法，稳定的和接近于稳定的区域进行传递，这种传递具有高空间分辨率，但是运动描绘不良，当运动增加时会降低空间分辨率，但会改善运动的描绘。这吸取了人的眼睛对运动物体降低觉察空间分辨率的优点。二维空间滤波和瞬间辅助取样的使用引起了物体图象不稳而不是模糊，其运动低于可检测的限度。图象的不稳定在接收器中可以通过非线性瞬时内插进行消除，而在模糊中丢失的信息都不能精确恢复。

上述方法可另外具有以下步骤，包括：

ⅰ.至少把表示超过一定限度运动的那些字段进行所说的二维滤波，滤波的特性另外取决于空间信息的特性，和

ⅱ.每个经过滤波的字段进行空间的和瞬间的辅助取样，辅助取样的结构另外取决于空间信息的特性。

这个方法另外还可以具有对每个字段进行空间和瞬间检验的步骤，以便在测定空间信息的运动和/或特性的范围之后确保一致性和一些其他优点。

本发明另外还提供了用于处理高清晰度信号的设备，所述的信号通过传输通道或记录载体进行传递，所说的设备包括把高清晰度电视信号的图面分成多个邻接的字段的装置，在每个字段中测定运动范围的装置，对每个字段进行二维空间滤波的装置，该滤波的特性由运动范围确定，对每一个经过滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样的装置，该辅助取样的结构取决于运动的范围，在辅助取样字段中减少行的数目的装置和重现由此而来的辅助取样电视信号的装置，该辅助取样电视信号的每一帧实际上比高清晰度电视信号具有更少的行。

这样的设备可以另外包括在每一字段中测定空间信息的装置，对每个经滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样的装置，所述的辅助取样不仅取决于在字段中运动的范围而且还取决于它的空间信息特性。

本发明另外还提供了内插滤波装置。

本发明的上述和其它特性现在将以实例的形式并结合附图进行描述，其中：

图1是按照本发明的电视信号发生设备的方框图，

图2，3和4是解释图1设备操作的示图，

图5是图1所述设备的一个分路方框图，

图6，7，8和9是解释图5所述分路操作的示图，

图10是图1所述设备的另一个分路方框图，

图11，12，13，14和15是解释图10分路操作的示图，

图16是图1所述设备另一个分路的方框图，

图17是按照本发明所述电视接收设备的方框图，

图18和19是供图17的设备使用的滤波装置图，

图20是解释图17设备的部分操作图，

图21是图17设备的部分方框图，

图22是图21所示装置的一种变換装置的方框图，

图23是图17设备的另一部分的方框图。

本发明将描述有关MAC-Packet型电视信号，该信号已经被用于高清晰度电视（HDTV），这里虽然信号源可以提供1250行，50赫场频，2∶1隔行的信号，但是实际上被传输的信号是625行，50赫场频，2∶1隔行的信号，这样的信号能被非高清晰度电视的接收器所接收。传输的电视信号将伴有数字信号，该数字信号给出电视信号方面的其它信息而且这样的系统有时与终端数字辅助电视（DATV）有关。在下面的描述中将假定每个图象都被分成多个字段，每个字段为给定的象素数目作为宽×给定的行数作为高的方形字段，所说的数目不必一一对应，而且数字信息与每个字段例如运动和运动速率的特性和特性曲线有关。

借助于这样一个从1250行25兆赫的高清晰度电视摄象机获得信号而且传输通道是625行、6兆赫带宽的传输系统，需要4∶1的总压缩。通常对用作传输的高清晰度信号取样的系统在放弃瞬间和空间分辨率之间采取了妥善的办法，如下例所示：

系统周期    瞬态压缩    空间压缩

80毫秒    2∶1    2∶1

40毫秒    2∶1    2∶1

20毫秒    1∶1    4∶1

这几个不同的场频被用于下列不同的速度范围：

ⅰ、在固定模式中（速度范围：0-0.5象素/40毫秒）场频是12.5赫兹而且基本间隔为80毫秒。

ⅱ、在低运动模式中（速度范围：0.5-2象素/40毫秒）场频是25赫兹，基本间隔为40毫秒。

ⅲ、在运动模式中（速度范围：超过2.0象素/40毫秒）场频是50赫兹，基本间隔为20毫秒。

图1是供这样一个系统使用的传输设备方框图，这里的标号1表示输入端，该输入端从高清晰度电视摄象机接收最低限度的亮度信息。该亮度信息供给三个并行的分路2、3和4，它们分别是20毫秒、40毫秒和80毫秒分路，在这些分路中信号将以所述方式进行处理。这三个分路的输出被送入分路开关5，开关5的输出取自三个分路之一，该输出通过尼奎斯特滤波器6送至输出端7，该输出端用于和MAC信号的其它分量一起在其应用之前多路传送到传输通道或记录载体，进一步的处理在此没有示出。图1中也没有给出用于DATV的数字信号的产生过程，该数字信号在诸如具有取样，运动等性质的传输信息中进行传递。

输入端1的亮度信息还被送至第一和第二瞬态自适应运动探测器8和9，第一探测器（8）产生的运动探测输出小于0.5象素/40毫秒，而第二探测器（9）在探测运动时产生的输出大于2象素/40毫米。运动探测器8和9的输出被送入各自的第一和第二空间一致性电路10和11，该电路测定相邻和外围字段之间的一致性，电路10和11的输出被输入到一个三电平确定电路12以便产生一个相应于上述（ⅰ）到（ⅲ）三个条件之一的输出。该输出被输入到第一个瞬态一致性电路13，所说电路控制来自确定电路12的信号电平任何变化通过的时间，该时间取决于运动的范围，通过另一个空间一致性电路14，该电路测定一个字段和它周围的字段之间的一致性，和第二个瞬态一致性电路15，该电路确保瞬态一致性覆盖一个相对长的周期（240毫秒）以取消转換物，达到控制分路开关5输入的目的，分路开关5按照上述准测控制处理信号的选择。

在一种形式中，20毫秒分路2可以由二维低通滤波器，辅助取样单元和慢移单元组成。低通滤波器的频率响应具有菱形形式，它的一个象限如图2a所示。该滤波器是内场滤波器，而且具有理想的截止频率点，该点为fs/4（这里fs代表高清晰度取样信号）。在图2a中fv以每图面高度周数的形式给出，而Fh以每图面宽度周数的形式给出。辅助取样结构如图2b所示，而取样象素的慢移以图2c所示的方式进行传输。在这两个图中，数字代表象素，这里第一个数表示场的数，第二个数表示行数。

40毫秒分路3由开关。二维低通滤波器，辅助取样单元和慢移单元组成。开关选择一个场，该场出自每一对隔行扫描场，上述开关能用于慢运动模式。用于该分路的低通滤波器的频率响应也有一个菱形形状，它的一个象限如图3a所示。这个滤波器是又一个内场滤波器，而且在fs/2处具有理想的截止频率。辅助取样结构如图3b所示，被传输的象素的慢移如图3c所示（事实上不需要外加的慢移而且象这样的话也不需要慢移单元）。

80毫秒分路4由开关，二维低通滤波器，辅助取样单元和慢移单元组成。开关选择来自4个顺序场的前二个场。把这两个场储存并提供一个二维滤波器，该滤波器具有另外的菱形形状，它的一个象限如图4a中实线所示，虚线表示HDTV信号源的频率响应。该滤波器是一个内帧滤波器而且在fs/2处具有理想的水平截止频率点。辅助取样结构如图4b所示，而在两帧的第一个帧期间被传输的象素的慢移如图4c所示，而在第二个帧期间被传输的象素的慢移如图4c′所示。

对于上述三个分路，到目前为止已经使用了五点形取样结构，而且已经发现在对角分辨率损失处，对高水平和竖直分辨率来说取样帧面最佳。传输的画面包含一些空间结构这对画面来说不是最合适的取样形式，由此提议提供一些选择性辅助分路，至少对于20毫秒和40毫秒分路2和3是这样，每一个分路提供一个不同的辅助取样结构，该结构能够借助于选择帧面的传输设备来保证不同的空间频率，它最好地代表了画面颍ㄗ侄危┲械钠德省Ｔ谡庵智榭鱿拢?中的20毫秒分路2能够被图5中方框图所表示的装置来代替。

在图5中，终端1处的高清晰度信号输入三个二维十进制滤波器16、17和18，每个滤波器具有不同的频率响应，对于该频率响应来说，滤波器16的一个象限如图6a所示，而对应的响应如图2a所示，这里竖直和水平截止频率点都在fs/4处。滤波器16的输出被送入五点取样器19，该取样器能提供一个如图6b所示的取样结构，所取的信号送入慢移器20，慢移器以图6c的方式对取样信号进行慢移。慢移器20的输出送到辅助分路开关21的一个输入端，开关21的输出形成20毫秒分路的输出。

十进制滤波器17的频率响应的一个象限如图7a所示，这里竖直截止频率是Fs/8，而水平方向的截止频率是FS/4。滤波器17的输出被送入竖直和水平取样器22，该取样器的取样结构如图7b所示，同时取样输出被输入另一个慢移器23，该慢移器以图7c所示的方式对取样信号进行慢移。该慢移器的输出输入到辅助分路开关21的第二个输入。

图8a表示滤波器18的频率响应的一个象限，它的输出送至水平取样器24，该取样器的取样结构如图8b所示而它的输出以图8c所示的方式在另一个慢移器25中慢移，该慢移器的输出作为辅助分路开关21的第三个输入。

虽然图5中没有表示补充措施，但是上述辅助分路之一，或一个另加的辅助分路也可用来对全水平分辨率进行滤波。在这种情况下，频率响应的一个象限如9a所示，而取样结构和取样信号的慢移分别如图9b和图9c所示。其它的滤波响应和取样结构也是可能的。

终端1的输入还输入第一、第二和第三平方/差频计算单元26、27和28的第一输入端以确定空间频率特性，该频率特性应与终端1的输入信号最好地匹配，计算单元26、27和28的另一个输入分别与各低通滤波器16、17和18的输出端相接。计算单元26、27和28的输出连接到基本辅助分路选择器29的各输入端，选择器29的输出代表选定的辅助分路而且在通过消除转換体的瞬间和空间一致性检验电路30和消除一致性字段的隔离字段消除电路31之后，上述选择器29的输出被送至辅助分路开关21的控制输入端以便从合适的辅助分路选择取样信号，开关21的输出通过终端32供给分路开关5的输入端（见图1）。

图10是一个40毫秒分路的辅助取样装置的方框图，它可以取代图1中的40毫秒分路了。人们将会注意到图10中所示的装置与图5的20毫秒辅助分路装置十分类似而且对应的参考标号表示相同或相似的字段功能。这里在功能上有一个不同点即字段基准是以第一流的加法而著称的。低通十进制滤波器16′的频率响应的一个象限如图11a所示，其中竖直截止频率是Fs/4而水平方向的截止频率是Fs/2这些都与图3a所示一样。作为五点取样器19′和慢移器20′的取样结构和慢移帧面分别如图11b和11c所示。低通十进制滤波器17′的频率响应的一个象限如图12a所示，其在竖直和水平方向的截止频率都是Fs/2，而水平辅助取样器22′和慢移器23′的取样结构和慢移帧面分别如图12b和12c所示。图13a、13b和13c表示低通十进制滤波器18′，竖直辅助取样器24′和慢移器25′相应的图示，滤波响应对应于图9a所示的图形。

上述滤波频率响应，取样结构和慢移装置除了可用作40毫秒分路的三个辅助分路之外，还可以用于低运动模式，就电影（电视电影）来说，每秒钟电影的帧的数目对应于电视信号的画面数目，这样在一个帧的两场期间每个电影帧是一样的。在这种情况下，可以使用二个另外的滤波频率响应，取样结构和结果慢移装置，如图14和15所示，这里的a是频率响应的一个象限，b是取样结构，c是慢移装置。

图16表示图1的80毫秒分路4的更详细的方框图。信号输入端1与帧去除装置33相连，该装置通过除去高清晰度电视信号的交替帧来完成瞬时辅助取样，保留下来的帧被送入低通十进制滤波器34，该滤波器具有图4a中所示的频率响应。滤波器的输出送至五点取样器35，该取样器具有如图4b所示的取样结构，然后将取样信号送至慢移器36，该慢移器以图4c中所示方式将取样信号进行慢移。慢移器的输出形成80毫秒分路的输出，该输出在终端37出现它形成输入到图1所示分路开关3的信号之一。

图17是接收设备的部分方框图，该接收设备接收625行，50每秒场数、2∶1隔行的信号，该信号已经以上述方式在传输方面进行了处理。该图没有展示接收信号常规的“前端”处理，即频率选择、德时浠徒邮招藕诺慕獾鳎庑┕套魑旧硎且阎模杂诶斫獗痉⒚鞑⒉皇亲钪饕摹Ａ硗釳AC信号各分量的区别也没有示出，同样这对目前的理解也不是最主要的。结果图象（亮度）信号通过终端39送至反相慢移器40，在该慢移器中被传输的取样信号恢复到它们的正确位置而且在慢移之前占据这些位置，该过程在传输设备中在一字段一字段的段基上进行。反相慢移的状态由解调后在终端41出现的数字辅助信号（DATV）进行控制，解调信号来自在接收器前面部分接收到的MAC信号，DATV信号被送至通道解码器42，在解码器中DATV信号被解码并对反相慢移器40和上述其它单元提供合适的控制信号。反相慢移器产生1250行，每秒50场，2∶1隔行的粗结构信号，该信号被送至单元43，单元43提供自适应开关式内插滤波，空间频率滤波特性由来自解码器42的控制信号控制在一字段一字段段基上。单元43中的空间频率滤波特性近似于在传输设备中用于分路或辅助分路的滤波器的空间频率特性。这样给出的滤波器从象素到象素被规一化而且所有滤波器系数都安排为正值。单元43产生一个大概的内插图象，在这里对那些象素点产生外加的象素，为此尽管取样象素没有发生变化，然而取样象素并没有被接收。

开关滤波单元43的结果输出被送至辅助取样器44，在该取样器中预先内插的信号以与在传输设备中对那个字段同样的辅助取样方式被再次取样。该取样结构延伸至邻近以便向下列非自适应开关内插滤波单元45提供围绕每一字段相同的辅助取样结构。一个具体的字段可以用几个结构被重复辅助取样，上述结构在传输器处对应于那些用于本身和邻近它的那些结构。滤波单元45的空间频率滤波特性实际上对应于用于分路或辅助分路的传输设备中的滤波器的空间频率特性，这些特性在来自解码器42的信号控制下进行转換。来自滤波单元45的全内插1250行信号被送至输出端46用于产生高清晰度显示。

图17的自适应开关内插滤波单元43可以包括多个转換滤波器，这些滤波器取决于传输设备中分路或辅助分路的数量。上述图5、10和16中所涉及的传输设备将需要7个开关滤波器，这些开关滤波器具有动态可调增益正系数。这种结构的开关滤波器如图18所示，图18包括7个依次连接的行周期储存器，这些储存器由参考标号47～53表示这样排列以便接收和输出来自反相慢移器40（图17）在先进先出基（FIFO）上的电视信号的行信号。三个加法器电路54、55和56，每个加法器把如图所示的一对行储存器的输出相加，而且相加信号的结果被分别送至各空间滤波器57、58和59，而另一个空间滤波器60直接从行储存器50接收它的输入。终端61从解码器42（图17）在直接或进一步处理之后接收控制信号，而且把这些信号作为系数控制供给空间滤波器57、58、59和60。空间滤波器59和60的输出在加法电路62中进行相加，该输出在另一个加法电路63中和空间滤波器58的输出相加。加法电路63的输出在加法电路64中与空间滤波器57的输出相加，终端65的输出就是滤波器的输出。

图19表示图18的空间滤波器57、58、59或60的结构。在图19中，标号66表示输入到滤波器的信号基准，而67表示系数控制输入。信号输入端66连接到由68～73给出的顺序连接延迟周期。输入端66和来自延迟器68、69、71～73的输出以图示方式成对连接到三个加法电路74、75和76，这些加法电路的输出分别连接到放大器77、78和79的第一输入端，而另一个放大器80的第一输入端与延迟器70的输出相连。放大器77、7879和80的第二输入端分别与系数存储器81、82、83和84的输出相连，这些存储器的输入端与系数控制输入端67相连。放大器77和80的输出在加法电路85中相加，加法电路85的输出与来自放大器78的信号在另一个加法电路86中相加。加法电路86的输出与放大器79的输出在加法电路87中相加，电路87在终端88的输出形成空间滤波器的输出。

图17的滤波单元和图18、19的特殊滤波器通过动态调节每个滤波器的直流增益提供自适应性增益调节。下面将描述两个测定必要增益的方法，一个经验方法和一个推测方法。

用于再归一化的推测方法在内插之前使用合适的信息，即用于电流、相邻字段和电流象素在它的字段中的位置的分路和辅助分路选择。两个字段的结构如图20a和20b所示，在这里图20a代表字段89，该字段为12象素宽×12行高，而图20b代表字段90，该字段为8象素宽×8行高。这两个图表示了一个由长虚线围绕的中心区91、92，因为内插滤波器的范围在字段中完全填满，上述中心区的增益不受周围字段的制约。移动中心区91，一个12×12的字段具有大约

144-36+1＝109

个带独特增益的位置，该位置可由7比特码表示，这样一个最初的映象可以如图21所示通过一个256×7位存储器95来获得。该存储器通过除以12的除法器97由来自象素时钟输入端96的信号（该除法器提供一个4位水平位置输入）和通过另一个除以12的除法器99由来自一个行时钟输入端98的信号（该除法器提供一个4位竖直位置输入）进行驱动。增益还受到用于相邻字段中的辅助分路的影响，并且要隔离水平，竖直和对角的使用移位寄存器最近的选择是相当简单的。在上述使用的总数为7个通道的系统中，为了和电流辅助分路的选择一起描述，需要3×4＝12位。当与字段中描述位置的7位相结合时，给出的总数为19位。这与图21中存储器100的512K字相对应，以选择滤波器增益。存储器100的输入是来自存储器95的7位，终端101的3位代表电流字段，终端102的3位代表竖直相邻字段，终端103的3位代表水平相邻字段，终端104的3位代表对角邻接字段。

使用图1所示的三分路系统需要相当少的存储器而且滤波器的范围也更小，这是由于高分辨率辅助分路没有出现。如果完成的不是最佳条件则需要6位来描述字段中的位置和4×2＝8位来描述字段选择，这给出了一个总数为14位和16K字的存储器。

已经测定的增益应该是在放大之前（见图19的空间滤波器）通过換算系数或使用转換系数获得的增益和如图21所示通过滤波单元43下面接信号放大器105以改变全部增益，放大器105的控制输入由存储器100提供。虽然后面装置需要小心控制以确保滤波单元43中的任何舍入误差不被连续放大，但是比控制图19的空间滤波器中9个放大器的增益需要更少的存储器。

从上述内容可以意识到，在用于图1的三分路系统的推测方法可以被接受的同时，由于选择辅助分路所需要的随位数的四次方而交替上升的数目，使加入辅助分路的吸引力逐渐减小，这除了在字段尺寸上的任何增加以外还减少了DATV数据的量以及它的比例。

用于再归一化的经验增益控制方法如图22中所示使用两个并行的转換滤波器43和43’，滤波器43在另一个滤波器43’计算再归一化因数的同时完成滤波操作，如果使用16～235的传统范围来代表从黑到白的视频电平，而且在反相慢移期间把O插入到失去象素的位置，然后假定仅仅非零值代表传输值就比较合适了。第二个滤波器43’从探测器106取一个一位信号，探测器在反相慢移器40的输出大于零时进行探测并指示一个特殊取样是否已被传输，滤波器43’的输入和输出将是与有效取样相对应的系数的累加。该累加总数被反相并用来控制第一滤波器43后面的放大器105的增益。

由于具有折叠滤波器，系数将仅放大0、1、2、3或4倍，所以用于第二滤波器的硬件是比较简单的，因此仅需要小的存储器来进行每个辅助分路的挑选;对于7通道系统需要2+3位，每个系数给出总数为32字。这个方法的有效率表现在两方面。第一，硬件的合成仅由在第一阶段内插滤波器43中的系数数目来确定。上述几个外加的辅助取样结构能把辅助分路的总数增加到12个，而不需要更多的系数。在硬件中，唯一小的增加是需要一个用于在转換辅助取样帧面之间转換系数的外加的位，为每个系数从32字到62字要增加总尺寸。同样的变化在使用推测系统时应加上4位，并应增加从512K字到8M字的存储。使用的字段大小对经验再归一化方法的硬件没有影响。很清楚，有一个平均转效点，在该点处经验系统的外加辅助操作优于必需的大量的存储。经验方法的第二优点是改变一个通道的辅助取样帧面而不影响其它通道是可能的，因为滤波器将自动适应于有效的取样。

如上面在图17中所述，内插的第二个阶段包括辅助取样器44和非自适应开关内插滤波单元45。这种装置的并行执行过程如图23所示，这里的终端107对应于第一内插阶段的输出，即滤波单元43。该输出被送至图23所示的7个辅助取样器44（1）～44（7）（图中只简略地表示了其中的4个）。辅助取样器44的每个输出被送至与其相关联的非自适应滤波器45（1）～45（7）（图中仍然只表示了4个）。7个滤波器的每一个都具有不同的空间频率响应，该频率响应实际上对应于传输设备中的空间频率响应之一并先于十进制响应，这样尽管考虑到对它们的辅助帧面进行规一化，7个响应还是在第二阶段都出现。辅助取样确保由内插第一阶段计算的预测在这里是唯一必然使用的。7个滤波器45（1）～45（7）的输出与选择器开关108的每个输入端相接，开关108的控制输入由来自通道解码器42的DATV激励。选择器开关108的输出在输出端46提供高清晰度输出。

虽然在陨系拿枋鲋薪鐾臼隽松婕案咔逦鹊缡有藕诺慕邮蘸痛淼慕邮丈璞福钦庵稚璞妇实钡母慕梢杂美创砣魏伪硎径?维图象的信号。这种信号可通过传统的或改进的传输通道进行传输或者储存在记录载体上。

通过阅读上述公开的技术，对本领域的技术熟练人员来说其它的改进将是容易做出的。其它的改进包括在本设计和生产中已知的特征，和利用这样的方法、设备和它们的某些部分，以及利用这些改进来取代上述特征或对上述特征进行添加。虽然在本发明中一些特征的特殊组合已通过权利要求列出，但是应该清楚，本申请公开的范围还包括任何新的特征或在此公开的特征的任何新的组合（所述的公开特征包括明显的或不明显的），或任何一般特征，不管它在权利要求方面是否涉及同样的发明，而且不管它是否解决了任何或全部与本发明同样的技术问题。申请人在此提请人们注意，在本申请或任何由此推出的其它申请进行期间，这些特征或这些特征的组合可以列出新的权利要求。

Claims (25)

1、一种信号处理的方法，所述信号代表二维图象，该信号以辅助取样形式通过传输通道或记录载体传递和在传递之前在段基上经受不同的取样结构，所述的段基取决于运动和/或空间信息，所述的方法包括以下步骤：

Ⅰ.从所述的传输通道或记录载体接收辅助取样信号，

Ⅱ.对接收信号的每一段进行自适应内插滤波处理，该内插滤波能随时提供多个空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应都近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该滤波响应来说，上述信号应该在辅助取样之前进行传递，

Ⅲ.在段基上对结果内插信号进行辅助取样，所述段基取决于运动和/或空间信息，这里邻近某段而在其外围的象素按照与该段相关的取样结构进行辅助取样，和

Ⅳ.对结果辅助取样信号的每一段进行非自适应内插滤波处理，所述的内插滤波能随时提供多个空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应实际上对应于重现信号的多个十进制滤波响应之一。

2、一种处理高清晰度电视信号的方法，所述电视信号以辅助取样的形式通过传输通道或记录载体进行传递而且在传递之前该信号在一个字段一个字段基上经受不同的取样结构，所说的一个字段一个字段基取决于运动和/或空间信息，所述的方法包括以下步骤：

ⅰ.从所述的传输通道或记录载体接收辅助取样电视信号，

ⅱ.对每个字段接收到的信号进行自适应内插滤波处理，该内插滤波能随时提供多个空间频率滤波响应中合适的一个，每一个滤波响应近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该频率滤波响应来说，高清晰度电视信号应该在辅助取样之前进行传递，

ⅲ.在一个字段一个字段基上对结果内插信号进行辅助取样，所述的一个字段一个字段基取决于运动和/或空间信息，而这里邻近字段但在其外围的象素按照与该字段有关的取样结构被辅助取样，和

ⅳ.结果辅助取样信号的每一个字段进行非自适应内插滤波处理，该内插滤波能随时提供多个空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应实际上对应于重现所说高清晰度电视信号的多个所说十进制滤波响应之一。

3、如权利要求2所述的方法，其中接收到的辅助取样电视信号每帧实际上比高清晰度电视信号具有更少的行，其中接收辅助取样电视信号的字段中的象素以反相的方式进行慢移，该过程应在传输之前完成。

4、如权利要求1，2或3所述的方法，其中所说接收的辅助信号伴随有另外一个信号，该信号传递每一字段或每一段的运动和/或空间信息方面的信息，所说的另外信号用于接收方面以选择合适的自适应和非自适应空间频率滤波响应。

5、如权利要求4所述的方法当从属于权利要求3时，其中所说的另外信号在接收方面也用来以正确的方式完成反相慢移操作。

6、供一个系统使用的接收设备，其中一个代表二维图象的信号以辅助取样的形式通过传输通道或记录载体进行传递而且在传递之前所说的信号在段基上经受不同的取样结构，该段基取决于运动和/或空间信息，所说的接收设备包括从所说的传输通道或记录载体接收辅助取样信号的装置，自适应开关内插滤波装置为每个接收段提供多个不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该滤波响应来说，所说信号应该在辅助取样之前进行所说的传递;在段基上对结果内插信号进行辅助取样的装置，所说的段基取决于运动和/或空间信息，而这里邻近某段但在其外围的象素按照与该段有关的取样结构进行辅助取样;和对结果辅助取样信号进行非自适应开关内插滤波处理的装置，该内插滤波为每一段提供多个不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应实际上对应于所说十进制滤波响应之一，第二次提及的内插滤波操作的输出是再现信号。

7、供一个系统使用的接收设备，其中高清晰度电视信号以辅助取样的形式通过传输通道或记录载体进行传递，而且在传递之前，上述信号在一个字段一个字段基上经受不同的取样结构，所说的一个字段一个字段基取决于运动和/或空间信息，所说的接收设备包括从传输通道或记录载体接收辅助取样电视信号的装置;自适应开关内插滤波的装置为每个接收字段提供多个不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应近似于多个十进制空间频率滤波响应之一，对该频率滤波响应来说，所说高清晰度电视信号在辅助取样前进行所说的传递;在一个字段一个字段基上对结果内插信号进行辅助取样的装置，所说的字段基取决于运动和/或空间信息，而在这里邻近字段但在其外围的象素按照与该字段有关的取样结构进行辅助取样;和对结果辅助取样信号进行非自适应开关内插滤波的装置为每个字段提供多个不同的空间频率滤波响应中合适的一个，每个滤波响应实际上对应于所说十进制滤波响应之一，第二次提及的内插滤波操作的输出是重现的高清晰度电视信号。

8、如权利要求7所述供一个系统使用的接收设备，其中辅助取样电视信号实际上每帧含有比高清晰度电视信号更少的行，而且这里辅助取样电视信号字段的象素在传递之前进行慢移，所说的设备另外还包括对接收辅助取样电视信号那些字段的象素以反相的形式进行慢移的装置，该慢移过程在传递之前进行，该传递先于第一次提及的内插滤波。

9、如权利要求6、7或8所述供一个系统使用的接收设备，其中一个另外的信号和所说的辅助取样信号一起传递，所说的另外的信号传递每个字段或段的运动和/或空间信息方面的信息，上述设备进一步包括接收所说另外信号和提供所接收的信息来控制第一次和第二次提及的内插滤波操作的装置为每个字段和段选择合适的空间频率滤波响应。

10、如权利要求9所述的接收设备，当从属于权利要求8时另外还包括把信息从所说的另外信号送至慢移装置以控制所说反相慢移的装置。

11、一种处理高清晰度电视信号的方法，所说的电视信号通过传输通道或记录载体进行传递，所说的方法包括以下步骤：

ⅰ.把所说的高清晰度电视信号的图面分成多个邻接的字段，

ⅱ.确定每个字段中的运动范围，

ⅲ.对每个字段进行二维空间滤波，其特性取决于运动的范围，

ⅳ.对每个经过滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样，其结构取决于运动范围，

ⅴ.通过所说的辅助取样结构或通过把结果辅助取样从一个字段中慢移以产生辅助取样电视信号的方式或减少辅助取样字段中行的数目，上述辅助取样电视信号实际上每帧比所说的高清晰度电视信号具有更少的行。

12、如权利要求11所述的方法，另外还包括：

ⅰ.至少把那些展现超过一定限度的运动的字段进行所说二维滤波，其特性取决于空间信息的特性，和

ⅱ.对每个经滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样，取样结构另外取决于空间信息的特性。

13、如权利要求11或12所述的方法，其中还提供了另外的信号，该信号传递每个字段的运动和/或空间信息特性方面的信息，该另外的信号伴随所说的辅助取样电视信号。

14、如权利要求11、12或13所述的方法，包括对每个字段进行空间和瞬间检验的步骤，该步骤在确定运动和/或空间信息特性的范围之后进行以确保一致性和/或其它益处。

15、处理高清晰度信号的设备，所说信号通过传输通道或记录载体进行传递，所说的设备包括把所说的高清晰度电视信号的图面分成多个邻接字段的装置，确定每个字段中运动范围的装置，把每个字段进行二维空间滤波的装置，其特性由运动范围确定，对每个经滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样的装置，取样结构取决于所说的运动范围，减少辅助取样字段中行的数目的装置，从而产生辅助取样电视信号的装置，所说的辅助取样电视信号每帧实际上包含比高清晰度电视信号更少的行。

16、如权利要求15所说的设备，其中对每个字段辅助取样的装置和减少字段中行的数目的装置是同样的装置。

17、如权利要求15所说的设备，其中在字段中减少行的数目的装置包括把来自字段的辅助取样进行慢移的装置。

18、如权利要求15、16或17所述的设备，另外还包括测定两个字段中空间信息的装置，对每个经滤波的字段进行空间和瞬间辅助取样的装置，所说的辅助取样不仅取决于字段中的运动范围而且还取决于它的空间信息特性。

19、如权利要求15、16、17或18所述的设备，另外还包括把高清晰度电视信号送至多个并行分路的装置，每一个分路按照给定的运动范围以不同的方式处理所说的高清晰度电视信号。

20、如权利要求19所述的设备，包括把所说的多个分路的输出与一个分路选择开关的各输入端相连接的装置，所说分路开关的输出按照运动范围选择合适的分路输出。

21、如权利要求19或20所述的设备，其中所说的分路之一处理那些似乎不动或其运动小于运动的限定范围的所说的高清晰度电视信号，而第二个分路处理那些似乎在限定范围内运动或其运动超过运动的限定范围的所说的高清晰度电视信号，所说的第二个分路包括多个并行的辅助分路，每一个辅助分路按照空间信息给定的特性以不同的方式处理所说的高清晰度电视信号。

22、如权利要求21所述的设备，其中所说的多个辅助分路与辅助分路选择开关的各输入端相连，该分路选择开关的输出按照空间容量选择合适的辅助分路的输出。

23、如权利要求15、16、17、18、19、20、21或22所述的设备，另外还包括产生另外信号的装置，该信号伴随所说的辅助取样电视信号传递每个字段的运动和/或空间信息特性方面的信息。

24、如权利要求22所述的设备，当从属于权利要求19、20、21或22时，包括把所说另外信号另外送至所说控制其选择的分路开关和/或辅助分路开关。

25、一种供在前述权利要求中要求的方法或设备使用的内插滤波装置。

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