重影清除系统

重影清除系统 1993年第3期通信与广播电视 ? _b 重影清除系统 刘克洪摘译官知节审校—一 —— 一一 摘要 喀 这是一种有价值的数字式重影消除系统.其主要嚣件有高集成度的64分支横 向滤波器和具有信号处理和独特的重复计算控制电路IC.采用谈系统的消除重影 TV调谐嚣可消除太部分重影.信号变调比(s/I)-7超过40分贝.此外它采用了重 影信道存贮器快速消除重影. 一 关键词兰兰64分支横向喜兰马’6K门阵列-_,一?_———f?———————一基准座标.瞄 重影干扰是电视接收机中最为严重的问题之一.为了解决这个问题,已经开发了一种基 带重影消除器,称谓.重影清除系统.本文对该系统着重介绍64分支横向滤波器和具 有信号处理和独特重复算法的控制电路.同时也介绍采用本系统有价值效果的重影调谐 器.. 一 ,系统介绍 1.参考信号 为了控出重影和波形失真,该系统使用了日本广播技术协会制定的GCR(消除重影 参考)信号.”‘图1所示GCR信号它包括GCR信号和基准座标(Pedesta1).它们在连 续8场的第18行和第281行的情况下交替插入.只有具有徒直上升边的步位信号是从 GCR减去基准座标来计算的.能坡消除的重影的延迟范围基本上与步位信号的宽度(44.s】 相啊.因为从步位信号差别所得的脉冲信号具有高达4.08兆赫的恒定频潜.重影的亮度和 色度分量都能坡消除. 0 一 O 一 4o % 了070 O 4(I 75SC 56』’S :扪%0z255c 囤I重影消除参考信号 2.结构 系统的方块图和说明分别示在圈2和表I.钟频信号(4fsc)和同步脉冲(行,帧)由输A 60通信与广播电视1993年第3期 的模拟视频信号产生.经过数模转换器,8比特数字视频信号被馈到横向滤波器(TF)IC定 名为TFI和控制电路IC.TFI与移位寄存器前向连接,主信号由此通过.TFl消除重影和 存在于一2到1.scc之间的波形失真.级联横向滤波器TF2到TF7连 接成反馈模式.TF2 到TF6消除存在于1.7到24#see之间的重影.TF7具有1H可变延迟线消除存在于24到 40#s~c之间的重影. 时间发生器和H及V计数器在GCR信号的起始点产生稳定的时间脉冲f第18行和第 281行).接收这些脉冲DMA值接贮存,存取)控制器贮存8比特GCR输人信号【x}和 l0比特GCR输出信号【Yx}以4fsc时钟贮存波形.在8比特CPU的系列控制下,信号处 理器进行重复的算术运算,得到横向滤波器的分支系数.DMA控制器在垂直消隐期问使用 2f’sc时钟频率将它们转移到相应的横向滤波器中去.通过数模转换可得到已消除重影的模拟 视频信号.此外在电源开关关断期间,重影信道记存分支系数. 图麟麻』 r一一J,一’;= 图象输出 TF7N哪I-41”F5I-41”F4HTF3fTF2 U1品 ..I L……一一,一===—=_=一=_====J TF:TrnsvtrsnIFlIter SRS?ftReq;ster e寻eerQt~r Cont:COmtrOIIer R:ROudi?q VD:VqrnbIeDelnTL1e 删 8bit ROM 32kB Wock洲IlGQm嘲llWov~/ormRAM 啪lIRAM32KBJl2KB-3 圈2重影清除系统方块圈 3.横向滤波器 横向滤波器1c比其它任何同类型Ic分支数要多得多,即有64分支.由于每分支的延 迟是70nsec(毫微秒),等效延迟范围可达4.sec(微秒).因比特数很大影响芯片尺寸大小, 所以我们慎重地通过实验来决定它.我们提出技术是8比特作为视频信号输人用,lO 比特作为分支的系数用.级联输人和输出的比特数是18,因此在单个TF—Ic中不会产生溢 出或不满现象.但是级联输出到控制电路Ic仍然限制在13比特数,因为横向滤波器仅产 生消除信号.比特数从l8减到l3可减少控制屯路的接脚. TF!到TF6能消除任意的延迟重影,它存在于-2到24#sec之间.另外TF7具有可变 延迟行能消除长延迟重影,它存在于24到40psoc之问,但是它们分配时不能超过4.scc 范围.这是一种减少费用的现实解决问题方法,因为分配到长延迟重影较少是根据实际接收 墼 鍪 1993年第3期通信与广播电视6l 情况而定的.假如不采用长延迟行则需要十个横向滤波器. 4.控制电路IC 控制电路Ic有两大功能.一是直读存取的控制.二是信号处理.前者又分二个功能如 取得GCR和分支系数的转移.它们在2.节中讨论过.后者为该集成电路的主要功能.它有 四个作用:例如块块的传递分配(比特移位)加与减和相互关连.信号处理器能很快执行 这些任务.表2表示8比特CPU以2fsc时钟频率所耗的时间和信号 处理器用f周期的时 问.信号处理器完成这些功能比8比特CPU所需的时间要快,是4比 l3.所以我们用8比 特CPU用于序列控制,信号处理器用于信号处理功能.因此我们认为 本系统不是大功率而 是费钱的l6比特CPU. 控制电路Ic是CMOS门阵列,具有1.5微米作用,所用门数为10.6K. 表1重影清除系统说明 64分支 TF_IC8比特用作视频精人 10比特_}I{作分支系数 参考波形8场连续GCR 重影延迟范围一2到40/zsec 重影电平maK.6dB(D/U) 剩余重影电平40dB(S/I)(对2#see重影) 重影减少时问1秒使用重影一信道存贮器 时钟4fse 控制算法丰玎互关连(MSE) 表2消耗的时间 8比特CPU信号处理器速度信号处理功能 (msec)(reset)实绩 块块转移2.90.64.8 分配(比特移位)l5.51.2l2.9 +/--(16比特)l5.42.36.7 相互关连(8比特 x6比特)43.1l0.94.0 注:时问计算取自1000个样品 s.算法 图3表示淌除重影的流程图,当电源开关接通或者Tv信道披改变时,存于重影信道存 贮器的分支系数被转移到横向滤波器.因此一旦相应频道的分支系数披存于重影消除存储 器,重影可在一秒钟内被消除. 然历重复环道开始工作.此地采用的重复算法从限制最小平均平方值算法而获得.首先 DMA控制器在波形存贮器中)TI4fsc时钟情况下贮存输入CCR{Xx}和输出CCR{VK}.其 次信号处理器对GCRsXx和YK微分以得到脉冲信号xx和YK.而后CPU检出输入信号 x的最上面的地址P.这个最上面地址P是用作产生和关联的误差信号中心地址.调链参 考信号rx的峰值到输出信号YK的峰缸,信号处理器从YK减去rK.得到误差信号eK.因此 信号处理器执行如下的关系: ??b dx?X一 l+x(1) 】P’? 重影由上述芙系稳定地和准确地被检flj.信号处理器对主脉冲范围 间隔限制在(p—a, p_-b)内很快按上述戈系进行.间隔的限制对一个确定的范围并不引 进不稳定和残余重 影”. 所以使用相炎的结果,信号处理器完成分支系数的凋整.在重复演算 的前级,处理器按 下述方程进行比例嗣整: 通信与广播电槐1993年第3期 flfl h广xt Ykyh广yk X口 — dk:+axj. cj+k J:p—a 圈3工作流程圈 Cx .-+1 C+a 口 ‘ d(2) 上式,cL:在第n分支重复之后的第x分支系数 a口:调整常数 老的分支系数Ck按比例调整到相关结果t后者增量调整的形成表示如下:, n d C +l Ct+I’sgn(dLa)(3) 上式,ai:调整常数 老的分支系数ck按照相关结果dk.的符号,由决定的步进ai调整. 如图4所示,在按比例的调整下,分支系数ffTAP的标准偏移正比于噪声ffNOm的标准 偏移.另外在增量调整情况下,ffTAP是正比于ffNOIsE方根值..所以小的增量调节常数al 比按比例调整大的常数a.更稳定. 因此如图5所示,在前级我们用按比例调整的大常数来快速集中分支系数.然后我们用 增量调整以小常数去稳定调整.此外我们根据分支系数的特性曲线用独特的过滤方法去稳定 分支系数词整.’ 因此本系统对连续调整有足够的稳定性.换句话说,如果重影慢变化,重影也能自动消 除. 此外非正常状态如振荡,时基不对,失去GCR,可被检出以确保安全使用. l 删 {唾 { 1993年第3期通信与广播电视 图4噪声与不稳定关系囤5分支系敷收敛(集中)图 6.设备的总貌 图6表示丁v重影诮除凋谐器的方框图,它含有重影清除系统并把它作为重影消除方框 图.调谐器采用频率合成作本振振荡器.设备的控制馓处理器开关中 频放大器的AGC时问 常数,在面扳上有一开关可选择两种时间常数.快时间常数适台正常重影.慢时问常数适合 强重影.锁相环同步捡波器有窄带环滤波器,所以重影干扰尽可能被线性检出.在重影清除 系统中.中央馓处理器(cPU)与设备的控制馓处理器是互通的.在前面板上可通过开关选择 它们的输出和输入信号.整个电路特别是视频电路经慎重设计具有良好的DG(数字网解)和 DP(数字处理)特性. 图6重影消除Tv调谐器总图 二,性能 出 图7表示人为RF(高频)重影有2soc(微秒)延迟的实验结果,强重影在期望缸和期望 值之比高到6dB时,在觉察到的D/U比率上可减少到40dB以上.40dB的含意是重 影就觉察不到.在既长又强的重影情况下.性能就趋向j:失败.因为锁柏环嗣步检测器要维 持正确的相位是很困难的. 64通信与广播电视1993年第3期 然而如图8所示从场测试级别在0.5到2/~sec之间太多数在主观评 价中可得到浦意的 改进效果.原因是又长又强的重影在实际接收情况下是少的. de 雾45 御4o 好4 较好j 差z des不好l d朗 d弓 5tOl520<dB, 重影等级(,) 图7人为重影实验蛄果 三,结论 一阳,NT OINT8PoINTc 图8场测试 有价值效果的重影清除系统由于高集成度横向滤波器,控翩集成电 路Ic带有信号处理 器独特的数学算法.系统有如下特性: (1)本系统具有满意的重影消除性能,主观能改善0.5.到2级. (2)本系统对二个强重影和低的信噪比工作稳定. (3)本系统采用重影信道存贮器消除重影在一秒钟之内. (4)本系统结构紧密. 1: H.Miyazawa~etal No.4,1989 2S.Matsaara和ct丑1. PP.229-238 参考文献 电视广播重影消除参考信号的发展IEEE广播部分Vo1.35, 电视广播重影消除技术的发展1990,NABT程师协会会刊 3s.Makino和ctal,新型自动重影消除器IEEE在CE-26,No.3,1980 4.重影清除系统IEEECE一29,No.3,1983