專利名稱：多畫框亮度/彩度分離的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種NTSC三維視訊譯碼(3D video decoder)的方法，特別是涉及一種NTSC多畫框亮度/彩度分離(inter-frame Y/C separation)的方法(A METHOD OF INTER-FRAME Y/C SEPARATION)。
背景技術：
在現(xiàn)代生活中，人們已經不需要出門即可以看見許多事物。譬如電視機，人們可藉由電視臺將風景、新聞事件、戲劇表演等畫面?zhèn)魉椭良抑须娨暀C；或是社區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)，人們可收看家中監(jiān)視器畫面即可通過攝影機而知道外面狀況。上述的各種視訊系統(tǒng)各有不同的功能及目的，但均須將視訊訊號自發(fā)送方傳送給接收方。
色彩是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色所組成，因此直觀上發(fā)送方欲傳送視訊畫面，就把R、G、B色彩信息轉換為電氣訊號傳送出去即可。然而傳輸頻寬有限，為節(jié)省傳輸頻寬就必須利用特殊方式將R、G、B色彩資料轉換成亮度(luma)和彩度(chroma)的資料。例如Y(亮度)、U(彩度)、V(彩度)資料即是將R、G、B資料轉換成亮度和彩度資料的其中一例。R、G、B資料與Y、U、V資料的關系為Y＝0.299R+0.587G+0.114B；U＝0.493(B-Y)；V＝0.877(R-Y)。Y式中R、G、B的加權值代表人類視覺對三原色的感受程度。U和V分別代表去除了亮度后的藍色和紅色。對于白色光(即R＝G＝B)，U和V的值皆為0(表示無色差)。
在訊號傳輸?shù)倪^程中，必須先將彩度資料調制于副載波訊號(subcarrier)上再和亮度資料混合。如(美國)國家電視標準委員會(National Television Standards Committee，NTSC)制定的NTSC標準，即是將Y、U、V資料調制成Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)的復合彩色電視訊號(composite signal)后進行傳送。其中ω＝2π*Fsc，F(xiàn)sc為副載波訊號頻率(subcarrier frequency)。
接收方接收到復合彩色電視訊號后，須先將其取樣(sample)。一般梳型濾波器(comb filter)會以四倍Fsc的頻率去取樣復合彩色電視訊號，如此NTSC每條水平線可得910個取樣點(sample point)。NTSC一個畫框(frame)有525條水平線，故有910*525＝477750個取樣點。
一般而言，視訊譯碼器(TV decoder)的技術中最困難的部分就是亮度與彩度分離。亮度/彩度分離的效果好壞，影響視訊譯碼器的譯碼品質。所以目前對于高品質影像需求的應用中，大多采用三維梳型濾波器(3D combfilter)技術來達成亮度/彩度分離。
當要對復合彩色電視訊號作三維梳型濾波時，首先須將復合彩色電視訊號以相位角度每隔90度取樣一次。以NTSC而言，取樣相位(sample phase)在0、0.5π、π及1.5π時分別可以得到Y+V、Y+U、Y-V即Y-U。圖1是說明NTSC系統(tǒng)中畫框的取樣結果(部分)。請參閱圖1，圖中縱軸表示水平線line于畫框中的位置x，橫軸則表示畫素于水平線中的位置y。二個取樣數(shù)據(jù)若分別屬于相鄰畫框中但為相同的對應位置時，因為相差477750個取樣點(4的倍數(shù)余2)，因此二者相位會剛好差180度。前述相鄰畫框的取樣關系亦可以圖1說明之，但須將圖中縱軸坐標改視為畫框frame的序號m即可(此時縱軸即為時間軸)。
請參閱圖2所示，是現(xiàn)有常用的三維梳型濾波器的方塊圖。一般的三維梳型濾波器包含多畫框亮度/彩度分離器(inter-frame Y/C separator)210、二維亮度/彩度分離器(intra-field Y/C separator，即一般俗稱的二維梳型濾波器)220、移動偵測器(motion detector)230、記憶體(內存)240以及混和器(mixer)250。復合彩色電視訊號(composite videosignal)201是經過取樣后的復合彩色電視訊號，F(xiàn)m+1代表此復合彩色電視訊號201為第m+1個畫框的復合彩色電視訊號。內存240暫存復合彩色電視訊號201并提供復合彩色電視訊號202與復合彩色電視訊號205(Fm代表第m個畫框的復合彩色電視訊號)。二維亮度/彩度分離器220接收復合彩色電視訊號205，并利用畫框Fm中各畫素間的空間關聯(lián)性來進行亮度/彩度分離并輸出分離視訊訊號(separated video signal)221。
一般動態(tài)視訊訊號(motion video signal)即采用二維亮度/彩度分離器220完成亮度與彩度分離工作。但是二維亮度/彩度分離器220處理靜態(tài)視訊訊號(still video signal)時會造成邊緣模糊等缺點。為增進畫質，所以一般都會將靜態(tài)視訊訊號交給多畫框亮度/彩度分離器210處理?，F(xiàn)有常用的多畫框亮度/彩度分離器210同時接收畫框Fm+1與畫框Fm的復合彩色電視訊號，并利用相鄰的畫框Fm+1與畫框Fm中各相對應的畫素間的時間關聯(lián)性來進行亮度/彩度分離并輸出分離視訊訊號211。判定復合彩色電視訊號201是動態(tài)(motion)或靜態(tài)(still)的工作則由移動檢測器(motion detector)230負責?，F(xiàn)有常用的移動檢測器230接收復合彩色電視訊號201與分離視訊訊號221，利用分離視訊訊號221與復合彩色電視訊號201計算二畫框間的亮度差與彩度差，利用此亮度差與彩度差判定畫素的動/靜狀態(tài)并輸出選擇訊號231?；旌推?50即依選擇訊號231選擇分離視訊訊號221、分離視訊訊號211或依預定比例將二者混和，并輸出分離視訊訊號251。
茲以圖1輔助說明現(xiàn)有常用的NTSC多畫框亮度/彩度分離的方法。請參閱圖1所示，現(xiàn)有常用技術是將相鄰兩畫框(譬如畫框m與m+1)中相同對應位置(譬如第y個畫素)的像素的復合彩色電視訊號相加并平均后即可得到亮度資料，若相減則可消去亮度資料而得到彩度資料。若在調制或傳送訊號的過程中摻入噪聲(noise)，則現(xiàn)有常用技術對噪聲的免疫力較差，容易受噪聲所影響。
由此可見，上述現(xiàn)有的多畫框亮度/彩度分離的方法仍存在有諸多的缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決現(xiàn)有的多畫框亮度/彩度分離的方法的缺陷，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的多畫框亮度/彩度分離的方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新的多畫框亮度/彩度分離的方法，能夠改進一般現(xiàn)有的多畫框亮度/彩度分離的方法制造方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的多畫框亮度/彩度分離的方法存在的缺陷，而提供一種新的多畫框亮度/彩度分離的方法，所要解決的技術問題是使其能夠提高噪聲容忍度，準確分離亮度數(shù)據(jù)與彩度資料，從而更加適于實用，且具有產業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種多畫框亮度/彩度分離的方法，應用于NTSC系統(tǒng)，該多畫框亮度/彩度分離的方法包括下列步驟取樣一復合彩色電視訊號，以獲得并暫存多數(shù)個取樣資料FmPx，y，其中FmPx，y代表該復合彩色電視訊號中第m個畫框的第x行的第y個畫素的取樣資料，而m，x，y為大于等于0的正整數(shù)；利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多數(shù)個亮度資料Yx，y，其中Yx，y代表第x行的第y個畫素的亮度資料；以及利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多數(shù)個彩度資料Cx，y，其中Cx，y代表第x行的第y個畫素的彩度資料。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
前述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其中所述的計算亮度資料Yx，y是依據(jù)算式Yx，y＝(Fm+1Px，y+FmPx，y+Fm-1Px，y+Fm-2Px，y)/4。
前述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其中所述取樣該復合彩色電視訊號的步驟是以該復合彩色電視訊號中的一副載波訊號的4倍頻率來取樣，且是在該副載波訊號相位為0、0.5π、π及1.5π時做取樣。
前述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其中所述的計算彩度資料是依據(jù)算式Cx，y＝±(FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y)/4。
前述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其中所述的該些彩度資料Cx，y是第m個畫框的彩度資料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術方案可知，為了達到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術內容如下本發(fā)明提出一種多畫框亮度/彩度分離的方法，應用于NTSC系統(tǒng)。該多畫框亮度/彩度分離的方法，首先取樣復合彩色電視訊號，以獲得并暫存多個取樣資料FmPx，y，其中FmPx，y代表復合彩色電視訊號中第m個畫框的第x行的第y個畫素的取樣資料，而m，x，y為大于等于0的正整數(shù)。然后利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多個亮度資料Yx，y，其中Yx，y代表第x行的第y個畫素的亮度資料。最后利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多個彩度資料Cx，y，其中Cx，y代表第x行的第y個畫素的彩度資料。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，上述的亮度資料Yx，y是依據(jù)算式Yx，y＝(Fm+1Px，y+FmPx，y+Fm-1Px，y+Fm-2Px，y)/4。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，上述的取樣復合彩色電視訊號的步驟，是以復合彩色電視訊號中的一副載波訊號的4倍頻率來取樣，且是在副載波訊號相位為0、0.5π、π及1.5π時做取樣。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，上述的計算彩度資料是依據(jù)算式Cx，y＝±(FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y)/4。此彩度資料Cx，y例如為第m個畫框的彩度資料。
借由上述技術方案，本發(fā)明因為采用四個畫框的資料來做亮度/彩度分離，因此在NTSC的情形下，可以降低噪聲的影響而得到更正確的亮度/彩度資料。
綜上所述，本發(fā)明特殊的多畫框亮度/彩度分離的方法，能夠提高噪聲容忍度，準確分離亮度數(shù)據(jù)與彩度資料，從而更加適于實用。其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類方法中未見有類似的設計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法上或功能上皆有較大改進，在技術上有較大進步，并產生了好用及實用的效果，從而更加適于實用，而具有產業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。


圖1是說明NTSC系統(tǒng)中畫框的取樣結果(部分)示意圖。
圖2是現(xiàn)有常用的三維梳型濾波器的方塊圖。
圖3是依照本發(fā)明一較佳實施例所繪示的一種NTSC多畫框亮度/彩度分離方法的流程圖。
圖4是依照本發(fā)明一較佳實施例所繪示的一種多畫框亮度/彩度分離方法的應用系統(tǒng)方塊圖。
201、202、205、401、402、403、404、405復合彩色電視訊號210、410多畫框亮度/彩度分離器(inter-frame Y/C separator)220、420二維亮度/彩度分離器(intra-field Y/C separator)230、430移動檢測器(motion detector)240、440記憶體(內存)250、450混和器(mixer)211、221、251、411、421、451分離視訊訊號(separated video signal)231、431選擇訊號S301取樣復合彩色電視訊號，獲得取樣資料(數(shù)據(jù))FmPx，yS302亮度資料(數(shù)據(jù))Yx，y＝(Fm+1Px，y+FmPx，y+Fm-1Px，y+Fm-2Px，y)/4S303彩度資料(數(shù)據(jù))Cx，y＝±(FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y)/具體實施方式
以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的多畫框亮度/彩度分離的方法其具體方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
圖3是依照本發(fā)明一較佳實施例所繪示的一種NTSC多畫框亮度/彩度分離方法的流程圖。請同時參閱圖1以及圖3所示，本發(fā)明較佳實施例的多畫框亮度/彩度分離的方法，步驟S301是取樣復合彩色電視訊號并獲得取樣資料FmPx，y，其中FmPx，y代表此復合彩色電視訊號中第m個畫框的第x行的第y個畫素的取樣資料，而m，x，y為大于等于0的正整數(shù)。在本實施例中，在NTSC系統(tǒng)下操作則步驟S301是以復合彩色電視訊號中的副載波訊號的4倍頻率來取樣，且是在副載波訊號相位為0、0.5π、π及1.5π時做取樣。
步驟S302為計算并獲得亮度資料Yx，y，其中Yx，y代表第x行的第y個畫素的亮度資料。計算亮度資料例如依照算式Yx，y＝(Fm+1Px，y+FmPx，y+Fm-1Px，y+Fm-2Px，y)/4。在本實施例中，Yx，y例如為第m個畫框的亮度資料。以圖1所示的NTSC系統(tǒng)(縱軸代表畫框frame，橫軸代表畫素pixel)為例，則Yx，y＝((Y-U)+(Y+U)+(Y-U)+(Y+U))/4＝Y，即可將第x行的第y個畫素的亮度資料Y自復合彩色電視訊號分離出來。
步驟S303為計算并獲得彩度資料Cx，y，其中Cx，y代表第x行的第y個畫素的彩度資料，其計算式為Cx，y＝±(FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y)/4。在本實施例中，Cx，y例如為第m個畫框的彩度資料。以圖1所示的NTSC系統(tǒng)(縱軸代表畫框frame，橫軸代表畫素pixel)為例，則Cx，y＝((Y+U)+(Y+U)-(Y-U)-(Y-U))/4＝U，即可將第x行的第y個畫素的彩度資料C(即U或V)自復合彩色電視訊號分離出來。
綜合上述多畫框亮度/彩度分離的方法，在此依照本發(fā)明舉出一較佳實施例以更清楚的說明本發(fā)明的應用例。請參閱圖4所示，是依照本發(fā)明一較佳實施例所繪示的一種多畫框亮度/彩度分離方法的應用系統(tǒng)方塊圖。應用本發(fā)明的三維梳型濾波器范例包含多畫框亮度/彩度分離器(inter-frameY/C separator)410、二維亮度/彩度分離器(intra-field Y/C separator即一般俗稱的二維梳型濾波器)420、移動檢測器(motion detector)430、內存440以及混和器(mixer)450，其中多畫框亮度/彩度分離器410即具有本發(fā)明的功能。復合彩色電視訊號(composite video signal)401是經過取樣后的復合彩色電視訊號，F(xiàn)m+1代表此復合彩色電視訊號401為第m+1個畫框的復合彩色電視訊號。內存440暫存復合彩色電視訊號401并提供復合彩色電視訊號402(第m個畫框Fm)、復合彩色電視訊號403(第m-1個畫框Fm-1)以及復合彩色電視訊號404(第m-2個畫框Fm-2)。該內存440另提供復合彩色電視訊號405(第m個畫框Fm)。二維亮度/彩度分離器420接收復合彩色電視訊號405，并利用畫框Fm中各畫素間的空間關聯(lián)性來進行亮度/彩度分離并輸出分離視訊訊號(separated video signal)421。
動態(tài)視訊訊號(motion video signal)采用二維亮度/彩度分離器420完成亮度與彩度分離工作。為了增進畫質，所以將靜態(tài)視訊訊號(stillvideo signal)交給多畫框亮度/彩度分離器410處理。多畫框亮度/彩度分離器410同時接收復合彩色電視訊號中畫框Fm+1、Fm、Fm-1以及Fm-2的取樣資料，并利用上述本發(fā)明的實施例所例舉的多畫框亮度/彩度分離方法來進行亮度/彩度分離并輸出分離視訊訊號411，其方法在此不再贅述。判定復合彩色電視訊號401是動態(tài)(motion)或靜態(tài)(still)的工作則是由移動檢測器430負責。該移動檢測器430接收復合彩色電視訊號中畫框Fm+1、Fm、Fm-1以及Fm-2的取樣資料，據(jù)以計算各畫框間的亮度差與彩度差，利用此亮度差與彩度差判定畫素的動/靜狀態(tài)并輸出選擇訊號431。混和器450即依選擇訊號431選擇分離視訊訊號421、分離視訊訊號411，或依預定比例將二者混和，并輸出分離視訊訊號451。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種多畫框亮度/彩度分離的方法，應用于NTSC系統(tǒng)，其特征在于該多畫框亮度/彩度分離的方法包括下列步驟取樣一復合彩色電視訊號，以獲得并暫存多數(shù)個取樣資料FmPx，y，其中FmPx，y代表該復合彩色電視訊號中第m個畫框的第x行的第y個畫素的取樣資料，而m，x，y為大于等于0的正整數(shù)；利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多數(shù)個亮度資料Yx，y，其中Yx，y代表第x行的第y個畫素的亮度資料；以及利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y來計算多數(shù)個彩度資料Cx，y，其中Cx，y代表第x行的第y個畫素的彩度資料。
2.根據(jù)權利要求1所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其特征在于其中所述的計算亮度資料Yx，y是依據(jù)算式Yx，y＝(Fm+1Px，y+FmPx，y+Fm-1Px，y+Fm-2Px，y)/4。
3.根據(jù)權利要求1所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其特征在于其中所述的取樣該復合彩色電視訊號的步驟是以該復合彩色電視訊號中的一副載波訊號的4倍頻率來取樣，且是在該副載波訊號相位為0、0.5π、π及1.5π時做取樣。
4.根據(jù)權利要求3所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其特征在于其中所述的計算彩度資料是依據(jù)算式Cx，y＝±(FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y)/4。
5.根據(jù)權利要求4所述的多畫框亮度/彩度分離的方法，其特征在于其中所述的該些彩度資料Cx，y是第m個畫框的彩度資料。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種多畫框亮度/彩度分離的方法，其應用于NTSC系統(tǒng)。該多畫框亮度/彩度分離的方法，首先取樣復合彩色電視訊號，以獲得并暫存多個取樣資料F
文檔編號H04N9/78GK1635799SQ20031011608
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權日2003年12月30日
發(fā)明者單培明, 彭源智 申請人:凌陽科技股份有限公司