3. Применениецифровыхфильтроввдекодерахсигналовцветности

ДекодированиеПЦТС,включающееразделениеегонасигналыяркостиицветностиидемодуляциюсигналацветностисполучениемцветаразностныхсигналов,можетосуществлятьсявцифровомвиде.Возможныразныевариан-

тырешенияэтойзадачи,отличающиесясложностьюаппаратурыикачествомдекодирования.

РассмотримобщийвидспектраПЦТС(см.рис.2.2).Мощностьсигналаяр­костивосновномсосредоточенавобластичастотнижеЗМГц,амощностьсигналацветности-вокругчастотыцветовойподнесущейfцпокотораяравнаЗ,58МГцдляNTSC,4,4ЗМГцдляPALи4.406или4,250МГцдляSECAM.

Вобычныханалоговыхдекодерах(рис.З.15)разделениесигналовяркостиицветностивыполняетсяспомощьюрежекторногофильтраРФ,подавляющегоцветовуюподнесущуювсигналеяркостиУ,иполосовогофильтраПФ,выде­ляющегополосучастот,вкотqройпередаетсясигналцветностиCr.ЗатемвдемодулятореДМдизсигналацветностивыделяютсяцветаразностныесигна­лыИиV.Впростыхвариантахцифровыхдекодеровиспользуетсятакойже

rюдход.

Рис.3.15.СтруктурнаясхемадекодераПЦТС

Нарис.З.16показанаструктурнаясхемацифровогомногостандартногоде­кодера,реализованнаявБИСSAA71518производствафирмыPHILIPS.Уста­новкарежимовипараметровработыэтойБИСосуществляетсяпошине1²С.На

входдекодераподаютсяили8-битовыйцифровойПЦТС,илиотдельно8-битовыесигналыяркостиицветности.Последнийвариантвстречаетсявслу­чаях,когдаиспользуетсяинтерфейсS-видео,иликогдадодекодерастоитспе­циальнаяБИСразделениясигналовцветностиияркости,окоторойбудетска­занопозже.

Трактобработкисигналаяркостисодержитпреобразовательчастотыдис­кретизацииПЧД.Вслучае,когдачастотадискретизациивходногосигналаот­личаетсяот1З,SМГц,например,равна4fцп,ПЧДпреобразуетеев1З,5МГц(опринципахизменениячастотыдискретизациисм.§З.З).Далееидетпредвари­тельныйфильтрПрФ,которыйосуществляетподъемвысокочастотныхсостав­ляющихдлякоррекцииихослабленияпослеДующимрежекторнымфильтромРФНазначениеиАЧХРФтакиеже,какваналоговыхдекодерах.Полосаре­жекциипереключаетсявзависимостиотдекодируемойсистемыцветногоТВ.Еслинавходыпоступаютотдельныесигналыяркостиицветности,тоРФот­ключается.

УправляемыйполосовойфильтрУПФобеспечиваетподъемАЧХдо18дБвполосечастот,центркоторойустанавливаетсяначастотеот2,6до4,1МГц,аширинасоставляетпорядкаЗМГц.Такаячастотнаякоррекция(peacking)по­зволяетулучшитьрезкостьконтуровобъектовиповыситьконтрастностьмало­размерныхдеталейизображения.ЗатемследуетсхеманелинейнойкоррекцииСНК(coringcircuit),такжеспособствующаяулучшениюкачестваизображения.НавыходетрактастоитблокзадержкисигналаяркостиБЗЯ,назначениекото­роготакоеже,какваналоговыхдекодерах.

ТрактобработкисигналацветностиначинаетсясполосовогофильтраПФ,выделяющегополосучастотсигналацветностипринимаемойсистемыцветно­гоТВ.ЗатемидетквадратурныйдемодуляторКвДМ,вкоторомдекодируемыйсигналумножаетсянацифровыесигналыквадратурныхсоставляющихцвето­войподнесущейcos(2nfцnt)иsiп(2nfцпt),послечегопроходитФНЧ1.Врезуль­татевслучаеприемасистемNTSCилиPALвыделяютсяцветаразностныесиг­налыИиV.ИхотсчетыпоступаютсвыходаКвДМобъединеннымиводинпотокданныхсперемежением,такчтоблокиФНЧ1,АРУиФНЧ2требуютсяводномэкземлярекаждыйиработаютсмультиплексированиемвовремени.ВслучаеприемасистемыSECAMКвДМпроизводитпереноссигналацветностисчасто­тыцветовойподнесущейнанулевуючастоту.АРУиФНЧ2выполняютсвоиобычныефункции.

у

пцтс

Cr

Рис.3.16.Структурнаясхемамногостандартногоцифровогодекодера

ДлядекодированиясигналасистемыSECAMслужитдополнительнаяветвьсхемы,содержащаяклеш-фильтрКлФ,фазовыйдемодуляторсампли­туднымдетекторомФДМ,дифференциаторДиффикорректорпредыскаже­нийКПИ.Клеш-фильтрслужитдлякоррекциивысокочастотныхпредыскаже­ний.Вотличиеотаналоговыхдекодеров,вкоторыхцентральнаячастотапо­лосыпропусканиятакогофильтраравна4,286МГц,вцифровомдекодерецентральнаячастотасоставляетОГц,иреализуетсятолькоправаяполовинаколоколаобразонойАЧХ,таккаксигналцветностиперенесеннаОГцквадра­турнымдемодулятором.Фазовыйдемодуляторсамплитуднымдетекторомидифференциаторосуществляютчастотнуюдемодуляцию,врезультатекото­ройвыделяютсяследующиевовременипоочередночерезстрокуцветараз­ностныесигналы.Корректорпредыскаженийвьrполняеткоррекциюнизкочас­тотныхпредыскажений.

Вблокезадержкиикоммутации{БЗК)вслучаеприемасигналовSECAM

выnолняютсяобычныеоnерации,обеспеЧивающиеналичиеобоихцветараз­ностныхсигналовИиVвкаждойстроке.ВслучаеприемасигналовPALвэтомблокепроизводитсясуммированиесигналовпоследующихстрокдлякоррекциифазовыхискажений.ВслучаеприемасигналовNTSCБЗКвыпол­няетфункциигребенчатогофильтра,уменьшающегоперекрестныепомехиотсигналаяркости.

Крометого,трактобработкисигналацветностисодержитселектор«Вспы­шек))СВсп,генераторцветовойподнесущейГЦвПсФАПЧиблокопознаванияпринимаемойсистемыцветногоТВБОС,которыйуправляетквадратурнымде­модуляторомидругимиузламиустройства.

Такимобразом,врассмотренномцифровомдекодеревыполняются,вос­

новном,такиежеоперацииобработкисигналовяркостиицветности,какиваналоговыхдекодерах.

Простойдекодернеобеспечиваеткачественногоразделениясигналовярко­стиицветности.Врезультатесохраняютсязаметныеперекрестныепомехиэтихсигналов,приводящиекискажениямкакяркости,такицветаизображения.Помеханасигналяркостисосторонысигналацветности(cross-/uтinance)про­являетсяввидемелкоструктурнойнепрерывнодвижущейсясетки,наложенной

.·аизображение.Помеханасигналецветностисосторонысигналаяркости

(cross-co/01)проявляетсяввиделожныхцветовнапериодическихструктурахсдостаточновысокимипреетранетвеннымичастотамивизображении,например,наклетчатойткани.

Всовременныхтелевизионныхприемникахстремятсяприменятьболеесо­

вершенныеметодыразделениясигналовяркостиицветностистандартныхсистемцветногоТВ.Чтобыпонятьсущностьэтихметодов,надосначаларазо­братьсявдетальнойструктуреспектровПЦТС

Еслипроанализироватьяркостныйицветаразностныесигналывотдель­

номкадретелевизионногоизображения,тоокажется,чтовнихестьопреде­леннаяповторяемостьотстрокиксстроке.Набольшинствеучастковреаль­ныхизображенийсмежныестрокипохожидругнадруга,итолькоизредкапроисходитбыстроеизменениеяркостиилицветаповертикали.Этосвойствоприводитктому,чточастотныеспектрыяркостногоицветаразностныхсигна­ловимеютгребенчатыйхарактер,ипикивнихповторяютсячерезинтервалы,равныечастотестрочнойразвертки.Заимствуятерминологиюизатомнойфи­зики,будемдалееназыватьэтипикитонкойструктуройспектрателевизи­онныхсигналов.

Нарис.3.17,апоказанатонкаяструктураспектраПЦТСсистемыNTSCв

районечастотыцветовойподнесущейfцn.ПикиспектрасигналаяркостиУ(по­

казаныболеетолстымилиниями)совпадаютсгармоникамичастотыстрочнойразверткиfc,апикиспектрасигналацветностиCrрасположенымеждуэтимигармоникамисосдвигомнаfc/2,таккаксигналцветностиявляетсярезультатомквадратурноймодуляциицветовойподнесущей,частотакоторойfцn=227,5fc.Насамойчастотеfцnпикаспектрасигналацветностинет,таккаквбалансныхмодуляторахподнесущаяподавляется.

Еслибыяркостьицветизображениявообщенеменялисьповертикали,каквиспытательномизображениииз8вертикальныхцветныхполос,топикиспек­тровсигналовяркостиицветностипревратилисьбывотрезкивертикальныхпрямых,иперекрытияэтихпиковнебылобысовсем.Вреальныхизображени­яхизменениеяркостиицветаповертикаликонечноесть,ипики«расплывают­ся))поосичастот.Чембыстрееменяетсяизображениеповертикали,темширепикиспектров.Вомногхслучаяхпроисходитихвзаимноеперекрытие.

ВспектреПЦТСсистемыPAL(рис.3.17,6)пикияркостнойсоставляющей

такжесовпадаютсгармоникамичастотыстрочнойразвертки.Спектржесигна­лацветностиразделяетсянадвепериодическихпоследовательностипиков,соответствующихцветаразностнымсигналамИи\1.Частотацветовойподне-

сущейвсистемеPALопределяетсяравенствомfцп=283,75fc+fк.гдеfк-час­тотакадровойразвертки,равнаядлясистемыPAL25Гц.Поэтомупикиспектрацветности,соответствующиесигналуИ,сдвинутынаfc/4влевоотносительноближайшихгармоникчастотыстрочнойразвертки(такназываемыйчетвертьст­рочныйофсет).Втожевремяпикиспектрацветности,соответствующиесигна­луV,сдвинутынаfc/4вправо.Этоявляетсяследствиеминверсиифазысостав­ляющейVsin(2nfцпt)вкаждойвторойстроке[2].

(2k-1}fк

Рис.3.17.СтруктурыспектровПЦТС

ИзложенноеоnисаниетонкойструктурыспектраПЦТСсоответствовалоот­дельномукадру.Насамомделетелевизионноеизображениепередаетсявви­депериодическойnоследовательностикадров.Изображениявсмежныхкадрахвбольшинствеслучаевмалоотличаютсядруготдруга,объектывнихилине­nодвижны,илипостеnенносмещаются.Относительноредкопроисходятрезкиеизмененияизображения,связанныесосменойсцены.Поэтомутелевизионнымсигналамсвойственнаприблизительнаяпериодичностьиликвазипериодич­ностьещеисчастотойкадров.ВамплитудныхспектрахПЦТСэтаnериодич­ностьпроявляетсявтом,чтопикирассмотреннойвышетонкойструктурыспек­трасамисостоятизмногихпиков,расстояниямеждукоторымипоосичас1отравнычастотекадровойразвертки25или30Гц.Продолжаязаимствованиятерминологииизатомнойфизики.будемназыватьэтипикисверхтонкойструктуройспектрателевизионныхсигналов.Чересстрочнаяразверткатакжевлияетнаспектр,создаваявегоструктурепериодичностьсинтерваломчастот.равнымчастотеполей50или60Гц.

РассмотримсверхтонкуюструктурусnектраПЦТСсистемыNTSC(рис.3.17,в).Этакартинасоответствуетобластиперекрьпияпиковтонкойструктуры

спектровсигналаяркостиУисигналацветностиCr(рис.3.17,а).Пикисверх­тонкойструктурыспектрасигналаяркостирасположенынагармоникахчастотыкадровойразвертки.Пики,находящиесяначетныхгармониках,вышепиков,находящихсянанечетныхгармониках,таккакчетныегармоникичастотыкад­ровойразверткиявляютсягармоникамичастотыполей,иувеличеннаяампли­тудаэтихпиковсоответствуетналичиюпериодичностисчастотойпалеИвте-левизионномсигнале.

Пикиспектрасигналацветностисдвинутынаfкf2относительнопиковспек­трасигналаяркости.Этообусловленотем,чтовсистемеNTSCfc=525fки,следовательно,fc/2=262,5fк.Отсюдаследует,чточастотацветовойподнесу­

щейfцnоказываетсяпосерединепромежуткамеждудвумягармоникамичасто­тыкадровойразвертки,акаждыйпиксверхтонкойструктурыспектрасигналацветностиотстоитотчастотыцветовойnоднесущейнаинтервалчастотКfк.гдеК-какое-либоцелоечисло.Амплитудыпиковспектрасигналацветноститакжемогутотличатьсядруготдругавследствиечересстрочнойразвертки,нонарис.3.17,вэтонепоказано.

Еслиизображениесовершеннонеподвижно,топикисверхтонкойструктурыспектраПЦТСпревращаютсявотрезкивертикальныхпрямых.Чемсильнееизменяетсяизображениеоткадраккадру,темболееширокимистановятсяэтипики,такчтовспектрах.получающихсяприпередачереальныхдвижущихсяизображений.соседниепикимогутперекрываться.

ВсверхтонкойструктуреспектраПЦТСсистемыPAL(рис.3.17,г)пикиспек­трасигналаяркостивыглядяттакже,каквслучаеNTSC.Пикиспектрасигналацветности,соответствующиецветаразностнымсигналамИиV,сдвинутыотно­сительнопиковспектрасигналаяркостинаf/4,соответственно,влевоивпра­во.Причинаnоявленияэтихсдвиговвпринципетакаяже,каквсистемеNTSC.Сдвигнаfc/4относительногармоникчастотыстроксоздаеттакжесдвигнаfкf4отближайшейгармоникичастотыкадров.

СвойстватонкойисверхтонкойструктурспектраПЦТСделаютвозможнымразделениесигналовяркостиицветностиспомощьюгребенчатыхфильтрав.

Рассмотримфильтрсблокомзадержкинаоднустроку,обозначенным1Н

(рис.3.18,а).Причастотедискретизации,равной13,5МГц,задержкаосуществ­ляетсяна864периодадискретизации.Весовыекоэффициентыпообоимвхо­дамсумматораравны0,5.Спомощьюz-преобразованияфильтрописывается

соотношениемY(z)=(0,5+0,5z-⁸⁶⁴)X(z).НачальныйучастокАЧХфильтрапо­

казаннарис.3.18,в,(сплошнаялиния).МаксимумыАЧХсоответствуютгармо­

никамчастотыстрочнойразвертки15,625,31,25,46,875кГцит.д,такчтотакойфильтрможноиспользоватьдлявыделениясигналаяркостиизПЦТСсистемNTSCиPAL.

Вдругомвариантефильтра(рис.3.18,6)задержанныйсигналвычитаетсяизпрямого,иработафильтраописываетсясоотношением

Y(z)={0,5-0,5z-⁸⁶⁴)X(z).

Амплитудно-частотнаяхарактеристика(рис.3.18,в,штриховаялиния)имеетмаксимумывсерединахинтерваловмеждугармоникамистрочнойчастоты.Та­койфильтрможноиспользоватьдлявыделениясигналацветностиизПЦТСсистемNTSCиPALдодемодуляции.

Фильтрсзадержкойнаоднустрокуможетбытьреализованваналоговом

виденаосновеобычнойультразвуковойлиниизадержки.Математическоеопи-

саниеаналоговогофильтранеиспользуетz-преобразования,ноАЧХполуча­ютсятакиеже,какнарис.З.18,в.Схемы,похожиенапоказанныенарисЗ.18,а,б,входятвсоставдекодеровцветностиPAL[2],новнихиспользуетсязадержканеровнонапериодстрочнойразвертки,равный28З,75периодовцветовойподнесущей,ана28З,5периодацветовойподнесущей.ВрезультатепикиАЧХсмещаютсяначетвертьчастотыстрочнойразвертки.Задержкаспо­следущимисуммированиемивычитаниемслужитздесьвпервуюочередьдлякоррекциифазовыхискаженийидляразделенияцветаразностныхсигналовИиV,нотакжечастично,примернонаЗдБ,подавляютсигналяркости.

K(f)

0,5

0,25

L----L -- ---- -- ---4-f,кГц

о 1о 20 30 40 50

в)

Рис.3.18.Вариантыгребенчатогофильтрасзадержкойнаоднустроку(а,б)иихАЧХ(в)

Гребенчатыефильтрысзадержкойнаоднустрокуреализуютсятакжевдис­кретно-аналоговомвиденаосновеЗУнакоммутируемыхконденсаторах.Ма­тематическоеописаниефильтравэтомслучаеточнотакоеже,какдляцифро­воговарианта.Примерамдискретно-аналоговогофильтраможетслужитьвы­пускаемаяфирмойPHILIPSИСTDA4665.Длительностьзадержкиопределяет­сявнутреннимгенераторомтактовыхимпульсов,частотакоторогопривязыва­етсяспомощьюФАПЧкчастотестрок.Благодаряэтомудлительностьзадерж­кисвысокойточностьюравнапериодустрочнойразвертки.TDA4665содержитдвесхемы,аналогичныепоказаннойнарис.З.18,а.ЦветаразностныесигналыИиVпоступаютнаэтисхемыпоследемодуляции,поэтомувканалеобработкисигналаИпикитонкойструктурыспектраэтогосигналасовпадаютсгармони­камистрочнойчастоты,апикиспектровсигналаVисигналаяркостиУраспо­ложенывпромежуткахмеждугармоникамистрочнойчастоты.ВканалесигналаVсгармоникамистрочнойчастотыбудутсовпадатьпикиспектраэтогосигнала.ПридекодированииПЦТСсистемыPALИСTDA4665обеспечиваетусреднениекаждогоцветаразностногосигналавдвухсмежныхстрокахдлякомпенсации

фазовыхискажений,атакжесущественноеуменьшениепомехотдругогоцве­таразностногосигналаиотсигналаяркости.Уменьшениетакихпомехдостига­етсяипридекодированииПЦТСсистемыNTSC.Однаковэтомслучаеусред­нениесмежныхстрокприводиткнекоторомуснижениючеткостицветногоизо­браженияповертикали.НаконецпридекодированииПЦТСсистемыSECAMвыполняетсяобычнаядляэтойсистемыфункциясовмещениявовременидвухцветаразностныхсигналов.

Еслиа1=0,5,ао==а₂₌₌0,25,тополучаетсяАЧХ,показаннаянарис.3.20,а

сплошнойлинией.ПосравнениюсАЧХнарис.3.18,в,формаэтойАЧХближек

идеальной,т.е.избирательные-свойствафильтралучше.ТакойфильтрможноиспользоватьдлявыделениясигналаяркостиизПЦТСсистемыNTSCПри

а1==0,5,а₀₌а₂₌-0,25получаетсяАЧХ,показаннаянарис.3.20,аштриховой

линией.Еепикирасположеныме>tЩугармоникамичастотыстрочнойразвертки.

СпомощьютакогофильтраможновыделятьизПЦТСсистемыNTSCсигналцветности.

Вход

Выход

пцтс

а) ^ао б)

Рис.3.19.Гребенчатыйфильтрсдвумяблокамизадержкинастроку(а)иодинизвариантовеговключения(б)

Вслучаецифровойреализациигребенчатыйфильтрсблокомзадержкинастрокуможетбытьобъединенсдругимиузлами,каквупоминавшемсявышецифровоммультисистемномдекодереSAA7151фирмыPHILIPS.Выполняемыефильтромфункцииприэтомтакиеже,каквTDA4565.

Фильтрсоднимблокомзадержкинастрокунеобеспечиваетдостаточнохо­

рошегоразделениясигналовяркостиицветности,таккакегоАЧХдалекаотпрямоугольнойАЧХидеальногоизбирательногофильтра.Существенноnуч­шиерезультатыдостигаютсяспомощьюфильтрасдвумяблокамизадержкинастроку(рис.3.19,а).ВидАЧХтакогофильтраопределяетсявыборомкоэффи­циентовао,а1,а2.

Взява_1=О,а₀₌а₂₌0,5,получаемАЧХрис.3.20,6(сплошнаялиния).Мак­симумыэтойАЧХсоепадаютсгармоникамичастотыстрочнойразверткиис

серединамипромежутковмеждуэтимигармониками,аминимумысмещенывправоивлевоотгармоникстрочнойчастотынаfcтr/4,т.е.совпадаютспикамиспектрасигналацветностисистемыPAL(рис.3.17,б).Такойфильтрможноис­пользоватьдлявыделениясигналаяркостиизПЦТСсистемыPAL.Наконец

приа₁₌₌О,а₀₌0,5,а₂₌-0,5получаемАЧХ,показаннуюнарис.3.20,6штрихо­

войлинией.Еемаксимумысовпадаютспикамиспектрасигналацветностисис­

темыPAL,итакойфильтрможетприменятьсядлявыделенияэтогосигнала.

Такимобразом,одинитотжефильтрможетвыполнятьразличныефункциивзависимостиотвыборакоэффициентов.БИСтакихфильтравобычноназы­ваютсяадаптивнымигребенчатымифильтрами

Выделениеспомощьюодногофильтрасигналацветностиисигналаяркости

осуществляетсяпосхеме.показаннойнарис.3.19,6.Фильтрнастраиваетсянавы­делениесигналацветности.Вдополнительномсумматоресигналцветностивычи­таетсяизПЦТС,врезультатечегополучаетсясигналяркости.БлоккомпенсациизадержкиКЗосуществляетзадержкуПЦТС,эквивалентнуюзадержкесигналацветностивфильтре.Подобнаяструктураназываетсякомплементарной,таккаквыделенныесигналыяркостиицветностивсуммедаютПЦТС.

а)

о ^10120зо\40/sot.кгц

fстр 2fc.rpЗfстр

K(f)

0,8

0,6-

1

1

^б)0,41

1

1

0,2¹

_{о 10} 20 30\f,кГц

fстр ^2fстр

Рис.3.20.Амплитудно-частотнаяхаратеристикагребенчатогофильтрасдвумяблокамизадержкинастроку

Адаптивныйгребенчатыйфильтрстакойструктуройнаосноведискретно­аналоговыхлинийзадержкиреализованвБИСSAA4961фирмыPHILIPS.ЭтажефирмавыпускаетполностьюцифровойадаптивныйгребенчатыйфильтртипаSAA7152.Этифильтрымогутвключатьсяпередмультисистемнымидеко­дерамиПЦТС,например,описаннымвышецифровымдекодеромSAA7151.ВслучаеприемасигналасистемыSECAMгребенчатыйфильтрпропускаетсиг­нал,невлияянанего.

Фильтрысзадержкаминаоднуилидвестрокивлияютнавертикальныепреетранетвенныечастотывизображении,поэтомуихиногданазываютверти-

кальнымифильтрами.Такиефильтрыхорошовыполняютсвоифункции,когдавцветаразностныхсигналахнетвысокихпреетранетвенныхчастотповерти­кальнойкоординате,т.е.цветизображениямедленноменяетсяповертикали.Еслижеэтоусловиеневыполняется,торазделениесигналовцветностиияр­костиоказываетсянеполным,ивсигналеяркостиостаютсясоставляющиесиг­налацветности,проявляющиесянаизображенииввидеточекнагоризонталь­ныхграницахобластейразногоцвета.Вэтомслучаенеобходимпереходкис­пользованиюобычныхполосовогоирежекторногофильтров.

Дляулучшенияработывертикальныхгребенчатыхфильтровихделают

адаптивными,т.е.автоматическ.иперестраиваемымивзависимостиоттекущихпараметровизображения.Вадаптивныхгребенчатыхфильтрах,входящихвсоставБИСцифровыхдекодеровПЦТСтиповVPC3200AиVPC3210Aпроиз­водствафирмыMICRONASINTERMETALL(известнойтакжекакITT),преду­смотреныследующиевозможности:

• настройкакоэффициентова1,ао.а_2сполучениемплавногоизменениястепе­

нивоздействиягребенчатогофильтранасигналотмаксимальногоиспользования

гребенчатойАЧХдообычноговариантаполосовогоирежекторногофильтров;

• автоматическоеизменениепараметровфильтраприпереходахотоблас­тейизображениясвысокимуровнемвертикальныхпреетранетвенныхчастоткобластямснизкимуровнемэтихчастотиобратно;

• программируемоеограничениевлияниягребенчатогофильтранасигнал

яркостидляобеспеченияодинаковогоразрешенияпообеимпреетранетвеннымкоординатам;

• уменьшениеэффекта,заключающегосявпоявлениинавыходегребенча­

тогофильтрарегулярностииликоррелированнестинаобластяхизображениясослучайнымраспределениемяркости.

Однакоиадаптивныевертикальныефильтрынеобеспечиваютидеального

разделениясигналовяркостиицветностиприналичииперекрытияпиковтон­кихструктурспектровсигналовяркостиицветности.

Чередованиепиковсверхтонкихструктурспектровсигналовяркостиицвет­ностивсистемахNTSCиPAL(см.рис.3.17,в,г)создаетвозможностьразделе­нияэтихсигналовспомощьюгребенчатыхфильтров,содержащихблокиза­держкинакадрилинаполе.Таккаксверхтонкаяструктураспектраобразуетсяврезультатедискретизацииизображениявовремени,такиефильтрыназыва­ютвременнымифильтрами.Реализацияэтихфильтраввозможнатолькоцифровымисредствами.Адаптивныйрекурсивныйшумопонижающийфильтр,структурнаясхемаиАЧХкоторогобылипоказанынарис.3.11,3.12,подавляетпомехиотсигналацветностивканалесигналаяркостинанеподвижныхучаст­кахизображения.Однакоэторешениенельзяназватьоптимальным,таккакдляподавленияшумовусредняютсясигналымногихпоследовательныхкад­ров,чтосоздаетзначительнуюинерционность,втовремякакдляразделениясигналовяркостиицветностидостаточноучитыватьдвасмежныхкадра.

Дляразделениясигналовяркостиицветностииспользуютсянерекурсивныефильтрысзадержкойнаодинилинадвакадра(рис.3.21,а,б,где1К-блокза­держкинакадр).

Свойствафильтравопределяютсязначениямиихкоэффициентов.Пусть

требуетсяполучитьпикиАЧХвсерединахпромежутковмеждугармоникамичастотыкадров,чтобывыделятьсигналцветностиизПЦТСевропейскогова­риантаNTSCсчастотойкадров25Гц.Уравнениефильтрапорис.3.21,адолж-

Цифроваяf?бработкателевизионныхсигналов

ноиметьвидY(z)=(0,5-0,5z-Nк)X(z),гдеNк=540000-числопериодовчас­тотыдискретизации13,5МГцзапериодкадровойразвертки.СоответствующаяАЧХпоказананарис.3.22штриховойлинией.

X(Z)

X(l)

Y(z)

Y(z)

ао ао

а) ^б)

Рис.3.21.Гребенчатыефильтрысзадержкаминаодин(а)инадва(б)кадра

K(f)

0,8

0,6

0,4

0,2

^{о 20} 40 60 f,кГц

Рис.3.22.Амплитудно-частотнаяхаратеристикагребенчатыхфильтровсзадержкаминаодининадвакадра

Фильтрпорис.3.21,бдолженописыватьсяуравнениемY(z)=(-0,25+0,5z-N.-0,25z-²N•).

Амплитудно-частотнаяхарактеристикаэтогофильтрапоказананарис.3.22

сплошнойлинией.ЧтобыполучитьпикиАЧХнагармоникахчастотыкадровдлявыделениясигналаяркостиотрицательныекоэффициентывприведенныхвы­шеуравненияхдолжныбытьзамененынаположительные.Дляразделениясигналовяркостиицветностиможетиспользоватьсякомплементарныйфильтрпоаналогиисосхемойнарис.3.19,6.МожнопостроитьивременныефильтрыдлясистемыPAL.

ГлаваЗ

Есливфильтрепорис.3.21,бзаменитьблокизадержкинакадр,т.е.на625строк,блокамизадержкина626строк,тофильтрприобретаетизбирательныесвойстванетолькоповременнойкоординате,ноиповертикальнойпростран­ственнойкоординате.Такиефильтрыназываютвертикально-временными.

Временныефильтрыхорошоразделяютсигналыяркостиицветностипринеподвижномизображении.Приналичиидвиженияпики,соответствующиесиг­наламяркостиицветностивсверхтонкойструктуреспектраПЦТС,перекрыва­ются,ихорошееразделениестановитсяневозможным.Однимизвариантовдальнейшегоулучшенияразделениясигналовяркостиицветностиявляетсясовместноеприменениевременныхивертикальныхфильтравсадаптивнымксвойствамизображенияпереключениемрежимаработы.Прималыхизменени­яхвизображенииоткадраккадруработаетвременнойфильтр,приналичиидостаточнобольшихизмененийоткадраккадру,ноприотсутствиирезкихиз­мененийцветаотстрокивстрокеработаетвертикальныйфильтри,наконец,когдавизображенииестьзначительныеизмененияиоткадраккадру,иотстрокикстрокеработаютобычныеполосовойирежекторныйфильтры..

Адаптивныевертикально-временныецифровыефильтрыпредставляютсо­бойвесьмасложныеидорогиеустройстваивмассовыхтелевизорахнепри­меняются.Переходнановыеполностьюцифровыесистемытелевиденияде­лаетзадачуразделениясигналовяркостиицветностинеактуальной,таккаквэтихсистемахуказанныесигналынесмешиваются,апередаютсясразделени­емвовремени.