數位電視影像處理元件與濾波技術探究
加入技術交流群
■三態式中值濾波器(Tri-State Median Filter, TSM Filter)
上述以中值為主的濾波方式皆對脈沖雜訊有良好的濾波效果，但都是無條件對所有輸入樣本進行濾波處理。對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，無條件對每個像素進行濾波處理會更動到一些不受污染的像素，進而損失影像部分細節。三態式中值濾波器則是結合了傳統中值濾波器和中央加權中值濾波器，把這2個濾波結果與原值差異當作雜訊偵測的參考。如此可以盡可能保留原有的細節，并最大化濾波的效果。
中值濾波器除了以上幾種以外，還有許多由該技術延伸出來的類似濾波架構，基本上都各有其不同的特性及限制。
區塊效應也可以透過加大流量的方式來獲得解決，但是加大流量也代表的頻寬成本的支出將會更為龐大，以資訊產業的趨勢而言，晶片效能的成長幅度要遠超過頻寬成本比的提高，因此藉由系統以合理的濾波演算法及系統消耗來達到頻寬需求與畫質均衡的目的，就成了現在主流的影像編解碼及傳輸方式。
針對類比訊號的梳狀濾波技術
圖說：梳狀濾波的種類示意圖。（www.WiKi.com）
梳狀濾波器對于類比訊號而言，是個非常重要且具有絕佳效果的影像加強設計，要了解梳狀濾波器，主要從訊號源開始說起，一開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為復合訊號端子（Composite Video Signal），為何稱為復合端子？因為在訊號中混合了亮度（Luminace,以Y表示）與色度／彩度（Chrominace,以C表示）雙方面的訊號，一般視訊電路的工作就是將這種訊號進行Y/C分離處理，梳狀濾波器的工作就是在保證訊號細節的情況之下，避免影像訊號的亮度與色彩互相滲透污染。其作法就是在內部按一定的頻率間格排列訊號以及其本身的延時訊號，并兩兩進行疊家，從而產生相位相消的的效果。因為其訊號曲線就像梳子一般，因此被稱為梳狀濾波器（Comb Filtering）。
梳狀濾波器一般由延時器、加法器、減法器、帶通濾波器所組成，應用在連續的畫面之間的靜止圖像，就稱為3D梳狀濾波，而針對活動的影像，并在單一畫格內進行梳狀濾波工作，則是稱為3D梳狀濾波。在數位電視里，為了確保梳狀濾波器可以正常動作，必須設計足夠的記憶體，藉以取得足夠的延遲時間以及訊號頻寬，相關電路也可以藉由SoC的方式整合并進行設計的簡化。梳狀濾波器可分為以下幾種類型：
這種架構的梳狀濾波容易在色彩交界處出現彩色雜點，讓畫面看起來雜訊比較大些，不過因保證了亮度通道的頻率回應，因此清晰度方面不會有太大沒有問題，主要對NTSC格式的訊號起作用。
3D數位梳狀濾波器能夠從空間（2D）、時間（第三維方向）將每組畫面的亮度及色度訊號精確地分離，進而有效消除影響訊號中的雜波、斑點、色彩重疊現象，使畫面更加清晰。
4H（3D數位梳狀濾波器+1H高解析數位梳狀濾波器），即在對普通類比訊號進行3D的亮色分離處理的同時，還增加了特別針對高解析訊號顯示時進行亮色分離處理的數位梳狀濾波器，如此可以更加徹底地消除亮色串擾現象。
用作Y/C分離和色度解碼，比ITT及Genesis的產品要高(4H)。這樣可將視覺位置扭曲現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。
評論