大屏幕彩色电视机为了增强图像的清晰度,使再现的图像更加清晰和明亮,色彩更加艳丽生动,采用了先进的5D画质提高电路,5D是动态数字梳状滤波器(DDCF)、动态彩色锐度增强器(DCAI)、动态亮度瞬态增强器(DLTI)、动态景色控制器(DSC)、动态扫描速度调制器(DSVM)的简称,图1示出该电路的方框图。本文首先讨论为了减少亮色干扰而采用的动态数字梳状滤波器(DDCF)和动态彩色锐度增强器(DCAI)。

1.动态数字梳状滤波器(Dynamic Digita COMBFilter)
(1)梳状滤波器原理
彩色信号中的亮度信号Y与色度信号C在频域中是间置在一起的,基于Y信号和C信号的频谱交错分布,利用梳状滤波器梳齿状的幅频特性,就可以从复合视频信号中把亮度和色度信号分离出来。现以PAL制梳状滤波器为例说明Y/C分离方法。图2所示为PAL制梳状滤波器的幅频特性。
色度信号C的两个正交分量Cu和Cv是以fH/4间距分布于亮度信号Y频域上端的间隙中。根据这样的特性设计一种梳状滤波器,使梳状滤波器幅频特性的峰点对准行频(fH)各次谐波,恰好取出亮度主频谱,谷点对准色度主频谱进行最大的衰减,如图2(a)所示。同理,使梳状滤波器幅频特性的谷点对准行频的各次谐波,对亮度主频谱予以最大的衰减,这时色度信号的两个分量处于幅频特性的峰点,恰好选出色度信号的主频谱,如图2(b)所示。


PAL梳状滤波器原理方框图如图3所示。PAL梳状滤波器是由2H延迟线、加法电路和减法电路组成。对PAL制,色度信号是每行期间含有283.75个周期,通过2H延迟线延时,2行后的色度信号与直通色度信号相位相反(两者相位差180°),所以在加法电路中延迟信号与直通信号相抵消,在加法器输出端没有色度信号输出,只有2倍的亮度信号输出。而在减法电路中,延迟色度信号与直通色度信号相减,在减法器输出端有2倍的色度信号输出而无亮度信号输出。由此可见,亮度信号和色度信号得到彻底分离,有效地克服了亮度和色度之间的互串干扰,另外,由于在亮度通道中不需要4.43MHz陷波器,恢复了亮度带宽0~6MHz,从而提高了图像水平清晰度。
用频率分离方法,从复合视频信号中分离Y信号和C信号,造成水平清晰度下降,而且在色度信号中含有亮度信号的高频成分,产生串色干扰,在亮度信号中含有彩色副载波,形成点状干扰。上述分析说明,梳状滤波器分离方法优于带通、带阻式的频率分离方法。
NTSC制色度信号的两个正交分量是以fH/2间隔分布在亮度信号频域上端的间隙中,所以梳状滤波器比较简单,只需要用1H延迟线、加法器和减法器就可以了,不再叙述。
(2)数字梳状滤波器
Y/C分离用的梳状滤波器有模拟方式和数字方式。模拟梳状滤波器是采用超声延迟线或CCD(电荷耦合器件)延迟线作为存储器。数字梳状滤波器的核心部分是数字梳状滤波处理电路,其他部分有A/D、D/A转换电路、时钟信号发生器等。图4所示为数字梳状滤波器原理方框图。数字梳状滤波器的性能优于模拟梳状滤波器,而且数字梳状滤波器容易实现。因此,在大屏幕彩电中选用数字梳状滤波器分离亮度信号和色度信号越来越多了。

日本三洋公司推出的帝王29英寸大屏幕彩电由于采用了数字梳状滤波器,Y/C分离效果较好,亮色分离水平明显提高。例如:爬行抑制比:亮度信号对色度通道的干扰PAL制:≥30dB,NTSC制:≥30dB。串色抑制比:色度信号对亮度通道的干扰PAL制:≥30dB,NTSC制:≥30dB。而且对垂直跳变信号有较强的自适应能力,消除了垂直的串色和爬行干扰,在跳变处无模糊行。垂直亮度跳变自适应能力:在色度信号输出端,跳变行无亮度信号输出,即跳变处无模糊行。垂直色度跳变自适应能力:在亮度信号输出端,跳变行无色度信号输出。显示了动态数字梳状滤波器的优越性。

图5所示为帝王29英寸彩电中的实际数字梳状滤波器方框图。帝王29英寸彩电中的数字梳状滤波器的主要由MC141625集成电路及视频放大器、低通滤波器、时钟信号发生器、4fSC晶体振荡器等外围电路组成。其中MC141625是美国MOTOROLA公司开发的新产品,该电路是高水平的CMOS超大规模集成电路,有48个引出脚,塑料封装。MC141625电路主要包括:1个数字梳状滤波器、1个8bit高速率的A/D转换器、2个8bit的D/A转换器、2个(或4个)行延迟线及箝位电路、稳压电路、数字接口电路等。
从图5可以看出,复合视频信号通过0~6.6MHz的低通滤波器输入到宽带视频放大器,放大后的视频信号经由MC141625的脚16/17进入A/D转换器,把模拟信号转换为数字信号,从A/D转换器输出的数字信号在数字梳状滤波器中经数字处理后分离出Y信号和C信号,Y和C分别进入各自的D/A转换器,把数字信号还原为模拟信号。Y信号从脚④输出,通过0~7.25MHz的低通滤波器进入视频放大器,并输出放大了的Y信号。色度信号从脚⑧输出,经0~7.25MHz低通滤波器及视频放大器,输出放大了的C信号。振荡频率为4倍彩色副载波频率(fSC)的晶体振荡器被时钟信号发生器与色同步信号锁相后产生的误差电压控制,输出频率准确的时钟信号(PAL制:17.7MHz;NISC制:14.3MHz),经放大后的时钟信号输入到MC141625的脚45,作为基准信号控制A/D转换器、D/A转换器和数字梳状滤波器。
东芝公司生产的第二代、第三代火箭炮大屏幕彩电中用SBX1692-01型数字梳状滤波器。SBX169-01集成电路有30个引出脚,内含1个数字梳状滤波器、1个A/D转换器、2个D/A转换器、2个行延迟线等。工作原理与上述数字梳状滤波器基本相同。
2.动态彩色锐度增强器(Dynamic color Acutancelmprover)
(1)动态彩色锐度增强器(CAI)原理
CAI电路把输入的两个色差信号(R-Y)和(B-Y)的上升沿与下降沿锐度加强,使彩色图像和水平边缘得到改善,从而得到更加清晰鲜艳的彩色图像。
(2)CAI电路
CAI电路包括彩色瞬态增强器CTI(Color TransientImprover)及图像锐度(Picture Sharpness)两部分。图6(a)所示为CAI电路的原理方框图及输入、输出波形图。

在东芝公司推出的火箭炮2929DXH型29英寸大屏幕彩电中采用集成电路TA8814N来实现动态彩色图像锐度增强。在TA8814N电路中对输入的(R-Y)和(B-Y)色差信号进行延迟及运算处理,使输出的色差信号水平边缘(前沿和后沿)变得陡峭,图6(b)示出CTI框图及输入、输出波形。在该电路中同时对亮度信号进了延迟和处理,如图6(c)所示,亮度信号的边沿也得到了改善,提高了图像的水平清晰度。
在东芝2918DEH型29英寸大屏幕彩电中则是选用集成电路TDA4565和CXA1420P来实现动态彩色锐度增强。其中TDA4565用作彩色增强(CTI),该集成电路内含延迟时间可调的亮度延迟线。工作原理也是对输入的色差信号(R-Y)和(B-Y)进行处理(包括瞬态检测、存储和切换等),使输出的色差信号具有更好的瞬态响应。
集成电路CXA1420P用来实现亮度信号增强。(王锡城 王晶)