利用集成滤波器实现高质量模拟视频重建

由摄像机捕获的模拟视频信号，为了便于传输通常把视频信号数字化(图1)。数字视频有很多优势，它能够根据对图像质量的要求进行压缩，量化后的视频信号不会因为存储和传输而降低质量。但为了便于人眼观看，它还必须恢复成模拟视频信号或模拟光影信号。把数字视频转变成模拟视频的过程叫做重建。然而，由于从数字域到模拟域转换时的量化及其他问题，必须通过各种滤波技术消除摩尔效应和图像失真，从而得到高质量的视频。

图1. 电视信号从模拟信号转换成数字信号，最后又恢复为模拟信号。

考虑一个由混乱无序模块组成的七巧板，这些模块奇形怪状，看起来毫无规则，但在形状上有一定的关联。如果我们像儿童一样去了解一些基本原则，对拐角、边缘进行筛选，即可重构一幅图像。类似地，数字视频可能由无序传输的图片组成，这些图片包含了失真信号。可以按照一定的规则重新整合图片，使图像质量与原始的模拟输入信号保持一致。

数字重建过程的最后，需要对视频信号进行“模拟滤波”。七巧板中是通过人眼的视觉效应实现“滤波”的，对于视频图像则需通过模拟低通滤波器实现。

采样噪声和镜像衰减

由摄像机或其他设备捕获的模拟视频信号通过模/数转换器(ADC)进行数字化处理，它在每个时钟边沿即时记录数据(图2)。模拟信号连续变化，而转换成数字信号时则是定时采样。经过数字处理和传输后，数字信号通过数/模转换器(DAC)转变成模拟信号。DAC的输出如图2的右上角所示，箭头代表时钟信号。

图2. 模拟信号和数字信号之间的转换波形。

在每个时钟瞬间，将数字量转换成模拟电压，模拟信号将保持到下一个时钟沿。输出是一系列阶梯，而原始模拟信号却是平滑曲线。这称为“采样保持”或“矩形波”重建。需要模拟低通滤波器进行平滑处理，以接近原始的模拟视频信号。