數(shù)位電視影像處理元件與濾波技術(shù)探究
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■三態(tài)式中值濾波器(Tri-State Median Filter, TSM Filter)
上述以中值為主的濾波方式皆對(duì)脈沖雜訊有良好的濾波效果，但都是無(wú)條件對(duì)所有輸入樣本進(jìn)行濾波處理。對(duì)一幅受污染的影像而言，可能只有部分像素是受到雜訊干擾，其余像素仍然保留原值，無(wú)條件對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行濾波處理會(huì)更動(dòng)到一些不受污染的像素，進(jìn)而損失影像部分細(xì)節(jié)。三態(tài)式中值濾波器則是結(jié)合了傳統(tǒng)中值濾波器和中央加權(quán)中值濾波器，把這2個(gè)濾波結(jié)果與原值差異當(dāng)作雜訊偵測(cè)的參考。如此可以盡可能保留原有的細(xì)節(jié)，并最大化濾波的效果。
中值濾波器除了以上幾種以外，還有許多由該技術(shù)延伸出來(lái)的類似濾波架構(gòu)，基本上都各有其不同的特性及限制。
區(qū)塊效應(yīng)也可以透過(guò)加大流量的方式來(lái)獲得解決，但是加大流量也代表的頻寬成本的支出將會(huì)更為龐大，以資訊產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)而言，晶片效能的成長(zhǎng)幅度要遠(yuǎn)超過(guò)頻寬成本比的提高，因此藉由系統(tǒng)以合理的濾波演算法及系統(tǒng)消耗來(lái)達(dá)到頻寬需求與畫(huà)質(zhì)均衡的目的，就成了現(xiàn)在主流的影像編解碼及傳輸方式。
針對(duì)類比訊號(hào)的梳狀濾波技術(shù)
圖說(shuō)：梳狀濾波的種類示意圖。（www.WiKi.com）
梳狀濾波器對(duì)于類比訊號(hào)而言，是個(gè)非常重要且具有絕佳效果的影像加強(qiáng)設(shè)計(jì)，要了解梳狀濾波器，主要從訊號(hào)源開(kāi)始說(shuō)起，一開(kāi)始接收視訊的影像端子通常為Composite端子（如RF射頻端子與AV端子），這類端子所能接收的訊號(hào)為復(fù)合訊號(hào)端子（Composite Video Signal），為何稱為復(fù)合端子？因?yàn)樵谟嵦?hào)中混合了亮度（Luminace,以Y表示）與色度／彩度（Chrominace,以C表示）雙方面的訊號(hào)，一般視訊電路的工作就是將這種訊號(hào)進(jìn)行Y/C分離處理，梳狀濾波器的工作就是在保證訊號(hào)細(xì)節(jié)的情況之下，避免影像訊號(hào)的亮度與色彩互相滲透污染。其作法就是在內(nèi)部按一定的頻率間格排列訊號(hào)以及其本身的延時(shí)訊號(hào)，并兩兩進(jìn)行疊家，從而產(chǎn)生相位相消的的效果。因?yàn)槠溆嵦?hào)曲線就像梳子一般，因此被稱為梳狀濾波器（Comb Filtering）。
梳狀濾波器一般由延時(shí)器、加法器、減法器、帶通濾波器所組成，應(yīng)用在連續(xù)的畫(huà)面之間的靜止圖像，就稱為3D梳狀濾波，而針對(duì)活動(dòng)的影像，并在單一畫(huà)格內(nèi)進(jìn)行梳狀濾波工作，則是稱為3D梳狀濾波。在數(shù)位電視里，為了確保梳狀濾波器可以正常動(dòng)作，必須設(shè)計(jì)足夠的記憶體，藉以取得足夠的延遲時(shí)間以及訊號(hào)頻寬，相關(guān)電路也可以藉由SoC的方式整合并進(jìn)行設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化。梳狀濾波器可分為以下幾種類型：
這種架構(gòu)的梳狀濾波容易在色彩交界處出現(xiàn)彩色雜點(diǎn)，讓畫(huà)面看起來(lái)雜訊比較大些，不過(guò)因保證了亮度通道的頻率回應(yīng)，因此清晰度方面不會(huì)有太大沒(méi)有問(wèn)題，主要對(duì)NTSC格式的訊號(hào)起作用。
3D數(shù)位梳狀濾波器能夠從空間（2D）、時(shí)間（第三維方向）將每組畫(huà)面的亮度及色度訊號(hào)精確地分離，進(jìn)而有效消除影響訊號(hào)中的雜波、斑點(diǎn)、色彩重疊現(xiàn)象，使畫(huà)面更加清晰。
4H（3D數(shù)位梳狀濾波器+1H高解析數(shù)位梳狀濾波器），即在對(duì)普通類比訊號(hào)進(jìn)行3D的亮色分離處理的同時(shí)，還增加了特別針對(duì)高解析訊號(hào)顯示時(shí)進(jìn)行亮色分離處理的數(shù)位梳狀濾波器，如此可以更加徹底地消除亮色串?dāng)_現(xiàn)象。
用作Y/C分離和色度解碼，比ITT及Genesis的產(chǎn)品要高(4H)。這樣可將視覺(jué)位置扭曲現(xiàn)象及顏色雜訊減至最低，極大地消除串色干擾及色彩滲透，令影像色彩更清晰明亮。
評(píng)論