首页 / 专利库 / 信号处理 / 采样频率 / 基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法

基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法

阅读:113发布:2024-01-04

专利汇可以提供基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且基于DFT插值的色载波起始 相位 恢复方法,(1)、提取没有 波形 畸变的色同步 信号 共64个 采样 点;(2)、使用DFT变换计算第6和第7个离散频点的DFT系数;(3)、使用线性插值计算起始相位:上述 频谱 具有线性相位,色同步采样点个数应为2的整数次方,64为最优值;计算两个DFT系数,直接采用DFT变换。本 发明 应用于对 视频信号 进行数字彩色解码的情况,无需使用色载波恢复 锁 相环路或者矩阵运算,使用乘累加器计算所需的两个DFT系数,接着通过线性插值恢复出本地色载波信号的起始相位,以进行高 精度 的 色调 解调,具有结构简单,实现方便,运算快速,适用面广等优点。,下面是基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法专利的具体信息内容。

1.基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法,其特征是:(1)、提取没有波形畸变的色同步信号共64个采样点;
(2)、使用DFT变换计算第6和第7个离散频点的DFT系数;设经采样后的色同步信号的表达式为
x(n)=asin(2π(fc+Δfc)n/fs+θ0) n=1~N
其中a,fc,Δfc,fs,θ0,N,n分别为色同步信号的幅度,标称频率,偏移频率,采样频率,初始相,采样点数,采样点的序数;为了得到色载波的起始相位,对其作傅立叶变换,根据频谱即可得到相关信息,但在进行离散频谱分析时存在两个主要误差;

x(n)的DFT变换X(e ):
(3)、使用线性插值计算起始相位:上述频谱具有线性相位,色同步信号采样点个数应为64;当采样率为50MHz,频谱分辨率为0.78125MHz,而色载波频率为4.43361875MH,所以频谱的真实谱峰在第6个和第7个离散频点之间,并更接近第7个离散频点,设其与第6个频点的归一化间隔为δ,显然0<δ<1;得第6和第7个谱点的幅度为:
对分母进行泰勒展开得到近似表达式:

两者相除得:
其中
于是线性插值得到的起始相位估计值为:
只需得到指定频率位置的相位,故只计算两个DFT系数,直接采用DFT变换。
2.由权利要求1所述的基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法,其特征是在硬件实现时只需要用四个乘累加器。
3.由权利要求1所述的基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法,其特征是在进行相位估计时,对作DFT变换的色同步数据进行选择,首先选择色同步脉冲串中间的数据,避免上升沿和下降沿引起的幅度畸变造成估计失真;其次使用幅度为最大值一半左右的采样点作为估计起始点,这样就可以保证起始相位处在可高精度估计的范围之内。
4.由权利要求1所述的基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法,其特征是得到本地色载波的起始相位后,可恢复出本地色载波,以对色度信号进行正交解调,滤除高频分量的低通滤波器的截止频率可取为0.6MHz或1.3MHz;在得到YUV三分量后,送入矩阵变换器中,就得到可供显示的RGB三色信号。

说明书全文

基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法

一、技术领域

[0001] 本发明涉及使用DFT(离散傅立叶变换)插值的方法对色载波同步信号起始相位进行提取的技术。
[0002] 二、背景技术
[0003] 视频解码的目的就是将全电视信号分解成R、G、B、行同步和场同步五种分量信号,以供电视机或监视器显示。为了获得彩色信号分量,需通过色同步信号来恢复出本地色载波。在恢复色载波时,通常的方法是使用模拟色载波相环路或者使用数字信号处理的方法。其中模拟锁相环路法由于部件复杂,体积较大等多个因素,已逐步被数字法取代。数字恢复系统具有结构简单、精度高等优点,实现思路主要有两种方案:基于自动控制论的闭环锁相环法和基于信号估计论的开环测相法。数字色载波锁相环的实现较为复杂,并且对采样频率有要求,需要采样频率接近色载波频率的整数倍,否则数字鉴相会出错,故对于非整数倍采样的信号,需要先重采样至整数倍采样的信号才能使用数字色载波锁相环;开环法使用最小均方拟合算法对每行的色同步进行精确鉴相,以恢复出同相的本地色载波,由于广播电视信号的色载波频率比较稳定,与标称值很接近,故恢复时可以不对频率进行跟踪而直接采用标称值。开环法的实现很简单,但由于最小均方拟合算法采用的是最小二乘法的思想,需要解超定方程,故需要进行矩阵运算,不适宜硬件实现,并且软件实现也比较费时。
[0004] 三、发明内容
[0005] 本发明目的是:提供了一种在数字视频解码系统中,使用DFT(离散傅立叶变换)插值算法来提取色载波起始相位的方案。通过对色同步信号作DFT变换和对变换系数作线性插值来提取色载波起始相位,以恢复出高精度的本地色载波,达到了无需使用负责的数字锁相环的目的,同时也避免了费时的矩阵运算。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:基于DFT插值的色载波起始相位恢复方法,使用基于DFT插值的频谱校正算法用来恢复本地色载波信号的起始相位: [0007] (1)、提取没有波形畸变的色同步信号共64个采样点;
[0008] (2)、使用DFT变换计算第6和第7个离散频点的DFT系数;设经采样后的色同步信号的表达式为
[0009] x(n)=asin(2π(fc+Δfc)n/fs+θ0) n=1~N
[0010] 其中其中a,fc,Δfc,fs,θ0,N,n分别为色同步的幅度,标称频率,偏移频率,采样频率,初始相,采样点数,采样点的序数;这是一个简谐信号,为了得到色载波的起始相位,可以对其作快速傅立叶变换,根据频谱即可得到相关信息。但在进行离散频谱分析时有两个主要误差:
[0011] 1)能量泄漏:由于只能取有限长度的信号作分析,这就相当于在原始信号上乘以一个矩形窗信号。矩形窗的频谱与辛克函数相似,无限长的简谐信号的频谱为一冲激函数,截断后的信号的频谱为两者的卷积,如图1所示,其能量发生泄露,频谱被展宽。 [0012] 2)栅栏效应:由DFT或FFT得到的是离散谱,是以fs/N的频率分辨率对频域采样的结果,经过这种采样所能显示出来的频谱仅在采样点上,而不在采样点的频谱则显示不出来。当fs/(fc+Δfc)为整数时,为同步采样,频谱峰值处即为色载波的频率,如图1左所示;当fs/(fc+Δfc)不为整数时,为非同步采样,色载波的频率将在两个峰值之中,如图所示,图1中右图为色载波非同步采样频谱示意图,图1中左图为色载波同步采样频谱示意图。事实上由于各种噪声的影响,实际应用中很难达到同步采样。
[0013] 由数字信号处理的知识可知,x(n)的DFT变换X(eiω)为
[0014]
[0015] 从上式可以看出,其频谱具有线性相位。为了计算方便,色同步采样点个数应为2的整数次方,64为最优值。
[0016] 所需DFT变换点的序数是这样计算的:因采样率为50MHz,所以频谱分辨率为0.78125MHz,而色载波频率为4.43361875MH,所以频谱的真实谱峰在第6个和第7个离散频点之间,并更接近第7个离散频点。设其与第6个频点的归一化间隔为δ,显然0<δ<1。可得第6和第7个谱点的幅度为
[0017]
[0018]
[0019] 接着利用这两个系数进行进行线性插值计算。
[0020] 对分母进行泰勒展开得到近似表达式
[0021]
[0022]
[0023] 两者相除可得
[0024]
[0025] 其中
[0026] 于是使用DFT插值法得到的起始相位估计值为
[0027]
[0028] 由于只需得到指定频率位置的相位,所以只需计算两个DFT系数,故没有必要采用快速FFT算法,而直接采用DFT算法。在硬件实现时只需要用四个乘累加器。 [0029] 在进行相位估计时,为了尽量提高精度,需要对作DFT变换的色同步数据进行选择,首先选择色同步脉冲串中间的数据,避免上升沿和下降沿引起的幅度畸变造成估计失真;其次使用幅度为最大值一半左右的采样点作为估计起始点,这样就可以保证起始相位处在可高精度估计的范围之内。
[0030] 得到本地色载波的起始相位后,即可恢复出本地色载波,接着可以对色度信号进行解调,滤除高频分量的低通滤波器的截止频率可取为0.6MHz或1.3MHz。在得到YUV三分量后,送入矩阵变换器中,就可以得到可供显示的RGB三色信号。
[0031] 本发明的有益效果是:由于没有使用色载波恢复锁相环路,故对采样频率没有要求,并且无需进行矩阵运算,能够进行高清解调;具有结构简单、适用面广、运算方便、易于软硬件实现、解调精度相对较高、能够迅速跟踪信号变化等优点。四、附图说明
[0032] 图1为本发明中的色载波同步和非同步采样后的离散频谱比较示意图。 [0033] 图2为本发明中的算法的应用框图。五、具体实施方式
[0034] 本发明中的算法在彩色数字视频解码系统中的应用框图如图2所示。 [0035] 1、如图2所示,根据视频信号的时序,得到每行色同步脉冲作为色同步提取模5的使能信号4,使能信号4的起始位置应距色同步起始位置一个周期以上,共提取色同步64个采样点。
[0036] 2、如图2所示,对色同步信号作2输出DFT计算6,即用四个乘累加器计并行计算第6和第7个DFT系数。
[0037] 3、如图2所示,接着通过线性插值计算模块7对得到的系数进行插值计算得到每行色同步的起始相位8,计算过程如第三部分所示。
[0038] 4、如图2所示,使用起始相位8通过逐行倒相开关恢复模块13恢复出每行的偏置相位9,计算过程如下所示:
[0039] 恢复PAL制逐行倒相开关信号palsw的方法是:当第n行是NTSC行时,色同步起始相位为 则第n+1行为PAL行,色同步起始相位为 根据PAL制原理可知,所以 偏置相位为0;当第n行是PAL行时,同理
偏置相位为π。
[0040] 5、如图2所示,起始相位8叠加上偏执相位9得到数控振荡器10的振荡起始相位,使用标准频率作为数控振荡器10的振荡频率,最终恢复出本地色载波。
[0041] 数控震荡器的实现公式为:
[0042]
[0043]
[0044] 其中fc,fs, 分别为色同步的标称频率,采样频率,估计初始相角。 [0045] 6、如图2所示,使用本地色载波对来自黑白解码部分1的色度信号3进行正交解调,经过低通滤波器9、11解调出U、V色度分量。正交解调的过程为:
[0046] C=Vsin(wt)+Ucos(wt)
[0047] C×2sin(wt) = (Vsin(wt)+Ucos(wt))×2sin(wt) =V-(Vcos(2wt))+(Usin(2wt))
[0048] C×2cos(wt) = (Vsin(wt)+Ucos(wt))×2cos(wt) =V-(Vcos(2wt))+(Usin(2wt))
[0049] 将上式所得通过低通滤波器,即可得到U和V。
[0050] 7、如图2所示,结合来自黑白解码部分1的亮度信号2,即Y分量,将YUV分量送入矩阵变换器12中,得到以供显示的RGB三分量。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈