具有「畫中畫」和非線性處理的電視接收機的製作方法

2023-06-03 02:18:41 5

專利名稱：具有「畫中畫」和非線性處理的電視接收機的製作方法
技術領域：
本發明涉及電視接收機，具體涉及具有「畫中畫」(PIP)處理和非線性處理的電視接收機。
具有PIP處理特點的電視接收機是已知的。在這樣的接收機中，在「主」畫面或「大」畫面的某一個區內插入一個被顯示的插入畫面或「小」畫面，要藉助有選擇性地存入存儲器內和有選擇性地從存儲器中取出來，來經歷垂直和水平壓縮，再藉助於由PIP壓縮處理器供給的定時信號控制的多路轉換開關將已壓縮畫面的視頻信號插入到主畫面的視頻信號的一個區內。例如1989年12月26日公開的D.L.McNeely和R.T.Fling的美國專利US4，890，162和1988年8月30日公開的E.D.Romesburg的美國專利US4，768，083描述了PIP壓縮處理器的一些實例。
非線性視頻信號處理器是已知的，其內，視頻信號範圍的選定部分中的視頻信號經歷非線性放大，以在所顯示圖像中提供已改進的細節。例如，O.H.Shade在1956年8月21日公開的美國專利US2，760，008中描述了一種以所謂「黑色展寬」和「白色展寬」處理為特點的非線性視頻處理器，用以改進顯示圖像較暗區和較亮區中的細節。最近，集成電路已經變為能夠用來提供非線性畫面增強功能，索尼公司製造的CX20125型「動態畫面處理」集成電路就是這類集成電路的一個例子。該集成電路既提供「黑色展寬」處理以改進較暗畫面區的細節，又提供所謂「自動消隱脈衝電平」處理功能。自動消隱脈衝電平功能可用以在亮度信號的後肩區期間插入「比黑還黑」的可變振幅脈衝來自適應調節被顯示圖像的亮度。因「自動消隱脈衝電平」的作用改變了「後肩」箝位電路的箝位電平與被箝位的視頻信號的電平兩者之間的關係，因而所顯示的圖像的亮度起變化。
業已承認，在電視接收機中需要提供PIP處理和非線性視頻信號處理(特別是「黑色展寬」處理)。這方面的例子有湯姆森消費者電子設備公司製造的CTC-169型彩色電視接收機的樣機。該接收機的詳細方框圖如本文

圖1所示，並作為「現有技術」。在該接收機中，非線性(例如黑色展寬)處理是在多路轉換開關(用以將主視頻信號與已壓縮的視頻信號進行組合以供顯示)插入已壓縮的輔助視頻信號之前作用到主視頻信號上的。
更詳細地說，圖1的接收機10包括天線輸入端(ANT)用以接收射頻的視頻輸入信號S1和輔助輸入端(AUX)用以接收基帶視頻輸入信號S2。信號S1施加到調諧和中頻處理單元12上，該單元對信號S1進行調諧和解調，提供另一個基帶信號S3。選擇開關14從信號S1和S3中選取一個作為主視頻信號S4以作處理，並把兩者之中的另一個信號作為「插入」視頻信號S5來處理。主視頻信號S4施加在標有「已選取的視頻輸出」的輸出端15上。這個端子可供使用者便利地記錄由開關14所選取的主視頻信號。主視頻信號S4還加到亮度色度信號分離濾波器16上，以提供分離的亮度和色度輸出信號Y1和C1。插入視頻信號S5施加到PIP處理器18上，處理器18對信號15進行垂直和水平壓縮，並提供已壓縮的亮度(Y2)和色度(C2)輸出信號。主亮度信號Y1施加在非線性處理器20上，由該處理器對信號Y1進行黑色展寬處理，以便通過對低電平信號所施的放大要比高電平信號大些，以改進主畫面的低亮度區的細節。實際上，所使用的處理器是前面提過的索尼公司的CX20125型動態畫面處理器。非線性處理過的主亮度信號Y1′、主色度信號C1和已壓縮的插入視頻分量Y2和C2都施加在由選擇信號S6控制的多路轉換開關22(例如，CD4053型CMOS集成電路)上，選擇信號S6將插入視頻信號分量Y2、C2插入到已處理的主視頻信號分量Y1′、C1所確定的區域中的一個部分內，以提供PIP輸出信號分量Y3和C3，接著將這兩輸出信號施加在顯示處理器上，這個處理器產生適當形式(例如紅綠藍)的輸出信號，供顯示器件30(例如顯象管)顯示。顯示處理器24還提供垂直(V)和水平(H)消隱信號，這些消隱信號經相應的二極體D2和D1耦合到非線性處理器20的禁止(或消隱)輸入端21上，使處理器在消隱期間不起作用。
在操作時，使用者要接收機控制單元32提供各種操作選擇。控制單元32具有三個輸出端，分別與調諧器12、開關14和處理器18相連接，用以分別控制調諧器的頻道選擇、主畫面和插入畫面的選擇以及諸如插入畫面的通/斷和控制插入畫面在主畫面內的位置之類的功能。多路轉換開關22將插入畫面視頻分量(Y2、C2)插入到主畫面視頻分量(Y1′、C1，其中亮度分量已被非線性處理過)內。在圖像視頻分量(Y3、C3)中所得出的畫面經顯示處理器24處理，以便在顯像管30上顯示出來。
上述已知的接收機在由多路轉換開關將插入畫面信號插入之前對主亮度信號施加黑色展寬處理的配置有利於解決了一個重要問題，這個問題是在考慮對已組合的主視頻信號和輔助視頻信號提供黑色展寬處理時將會發生的。
具體地說，如果把非線性處理(黑色展寬)入在PIP插入以後，則隨著黑色展寬電路為改變主畫面場景內容所作的動態調節而插入畫面的色電平將會隨著被調製。在插入畫面由較低的IRE信號組成和主畫面由較高的IRE信號組成的場合，可以將插入畫面「展寬」到趨向於各黑色部分被截去且丟失許多細節的黑電平。隨著黑色展寬電路為改變插入畫面中的場景內容所作的調節，主畫面的黑電平被調製可達較小的程度。由於插入畫面比主畫面小，這個效果不象上述的主畫面成為主要控制因素時那麼大。
雖然現有技術提供了在插入PIP之前進行黑色展寬處理，解決了上述的主畫面與插入畫面之間的汙染問題，但它缺乏兩個希望有的特點，這兩個特點如果在插入小畫面之前進行動態處理是不可能取得的。第一個特點是，發送到「已選取視頻輸出」端15的視頻信號(S4)不能含有插入畫面。現有技術的接收機的已選取的視頻輸出之所以不能含有插入畫面是因為PIP信號Y3、C3中的已被多路轉換開關轉換的畫面含有已作非線性處理(在黑區內展寬)的主畫面分量，因而信號Y3的同步分量受損而失真，這不符合標準廣播的各項標準。這樣的信號不適宜用VCR(磁帶錄像機)記錄，因為VCR通常使用水平同步信號的幅度來使其AGC(自動增益控制)電路伺服工作，以試圖保持恆定幅度的視頻信號。已擴展的同步信號會使VCR的AGC電路壓縮視頻信號，並抹掉VCR中的圖像。
現有技術的接收機不能實現的第二個特點涉及前面提到過的「自動消隱脈衝電平」處理功能，而索尼公司的CX20125型動態圖像處理器是能產生這種功能的。這種功能將偏離的消隱脈衝插入視頻信號的後肩區內，其幅度隨場景內容的變化而變化。電視接收機通常把這種後肩用於最後的直流恢復箝位，並在信號的這個部分裡加入一個偏離的消隱脈衝，就可以調製亮度信號的直流電平(因而可調製其亮度)。遺憾的是，PIP處理器的處理電路習慣上也採用「後肩」以使插入畫面和主畫面兩者的黑電平適當匹配。如果在現有技術的接收機中採用「自動消隱脈衝電平」，則偏離的消隱脈衝電平可能會使插入畫面與主畫面之間的黑電平不匹配，而會隨主畫面場景內容變化而變化。因此，索尼公司動態圖象處理器集成電路的「自動消隱脈衝電平」特點在現有技術的接收機中不起作用。
本發明旨在克服上述問題以滿足接收機採用非線性處理和PIP處理的要求。
體現本發明的電視接收機包括一個信號源，用以提供待顯示的第一和第二視頻信號;一個PIP處理器，用以垂直和水平壓縮第二視頻信號;一個顯示處理器，其輸入端用以接收視頻信號，以供其輸出端上耦合的顯示器顯示;一個視頻多路轉換開關，根據PIP處理器提供的定時信號，將第一視頻信號與已壓縮的第二視頻信號相組合，以形成一個組合的視頻信號，該組合視頻信號施加在顯示處理器的輸入端上，以使所述顯示器產生「PIP」形式的被顯示影像，其中第一視頻信號在顯示器的主畫面區內顯示，而已壓縮的第二視頻信號作為插入到所述顯示器的所述主畫面區內的一個插入畫面顯示出來;一個非線性視頻處理單元，將多路轉換開關提供的組合視頻信號耦合到顯示處理器的輸入端上，用以增強由顯示器顯示的組合視頻信號中已選取的細節;一個電路裝置，在組合視頻信號中與第一視頻信號相對應的各部分期間使非線性視頻處理裝置工作，而在組合視頻信號中與已壓縮的第二視頻信號相對應的各部分期間使非線性視頻處理裝置不工作，因而只在被顯示影像的主畫面區中、而不在被顯示影像的插入畫面區中施加非線性處理。
現結合以下附圖舉例說明本發明，其中相同的元件使用相同的符號和編號來表示。
圖1示出具有非線性視頻處理和PIP處理的已知的電視接收機以局部示意性形式表示的方框圖;
圖2示出體現本發明並對圖1的接收機作過修改並以局部示意性形式表示的方框圖。
上文已對圖1作了詳細的描述和討論。對圖1接收機所作的修改以體現出本發明，如圖2所示。它包含將非線性視頻處理器20重新安置在多路轉換開關22的亮度信號輸出端與顯示處理器24的亮度信號輸入端之間。藉助這個裝置，組合的(PIP)亮度信號Y3經歷黑色展寬處理。為避免上述的主畫面對插入畫面的黑電平汙染的問題，對接收機還作了如下修改增高一個耦合電路50，用以將PIP處理器18提供的插入選擇定時信號S6耦合到非線性亮度信號處理器20的禁止輸入端21上。這使得非線性處理器21在插入畫面被顯示期間不工作，只在主視頻信號被顯示期間工作，藉此防止主畫面的黑電平不致改變插入畫面的黑電平。
既然上述禁止處理器20的「自動消隱脈衝電平」特點起作用的原因不再適用於處理器20如上述那樣重新安置和控制的情況，如果選用索尼公司的動態圖像處理器集成電路作為非線性處理器21就能使這個特點起作用。當然，不言而喻，其它的黑色展寬處理器也可用作為處理器20，例如日立公司的處理器，或如前所述的Shade介紹的那種處理器。
對接收機的另一個修改是增高了一個信號加法電路60，以將PIP亮度和色度信號Y3和C3相結合，給已選取的視頻輸出端15提供組合的輸出信號。經此修改，已選取的視頻輸出信號既含主畫面分量，也含插入畫面分量，而這一點是現有技術的接收機因上文解釋過的原因而不可能做到。因此，使用者用磁帶能準確記錄顯示單元30正在顯示的畫面而不是只能記錄主視頻信號。
現在研究信號耦合電路50(在虛線方框內)的細節。該電路包括一個PIP射極跟隨器電晶體Q1，其基極被連接用以接收信號S6，其集電極接地，其發射極經發射極負荷電阻R1與正電源電壓+V的電源端子52相耦合。射極跟隨器的作用是減小對開關22的選擇控制信號S6源(PIP處理器18)的負荷影響。應該避免往這個信號線上加負荷，因為信號S6是選擇插入視頻信號插入主視頻的極高速信號。假如該信號因受加載影響而慢下來，則其結果會在主畫面與插入畫面的邊界處出現粗糙或模糊的邊緣。藉助於發射極跟隨器的作用保持其升降和下降時間，因而避免了這個難題。
射極跟隨器(Q1，R1)的輸出施加在低通濾波器55上，濾波器55包括一個電阻R2，耦合在電晶體Q1的發射極和電容器C1的第一極板之間，電容器1的另一極板接地。低通濾波器的輸出從電阻R2與電容器C1第一極板的連接點56引出。低通濾波器55的作用是衰減由射極跟隨器Q1緩衝的快速開關信號S6的諧波和射頻幹擾(RFI)的電位。圖中示出了這些元件的示範電路值(電阻R2為1KΩ，電容器C1為100PF)。
耦合電路50的其餘部分包括二極體D3，耦合在濾波器55的輸出端56與非線性處理器20的禁止輸入端21之間。這個二極體與其它二極體D1和D2組合，形成三輸入端的或門，防止信號S6、H和V不致互相汙染或幹擾。作為另一種方案，選通功能也可以由傳統的數字邏輯電路提供。
權利要求
1.一種電視系統，包括第一裝置(14)，用以提供第一和第二視頻信號，以供顯示器(30)顯示；第二裝置(18)，用以壓縮上述第二視頻信號；第三裝置(22)，用以響應定時信號(S6)將上述第一視頻信號與上述第二視頻信號的上述壓縮型式相組合，形成一個組合視頻信號(Y3)，以使被顯示的影像以這樣的形式產生上述第一視頻信號在上述顯示器的主畫面區內顯示，而上述第二視頻信號的上述壓縮型式在上述顯示器相對於所述主畫面區配位的輔助區內顯示；其特徵在於視頻處理單元(20)，用以按預定方式處理上組合視頻信號；和第四裝置(50)，響應上述定時信號(S6)用以在所述組合視頻信號中與上述已壓縮的第二視頻信號相對應的部分期間，修改上述視頻處理單元的操作。
2.如權利要求1所述的電視接收機，其特徵在於所述第四裝置(50)在所述組合視頻信號中與所述第一視頻信號相對應的部分期間，使所述視頻處理單元(20)工作，而在所述組合視頻信號中與所述已壓縮的第二視頻信號相對應的部分期間使所述視頻處理單元(20)不工作。
3.如權利要求2所述的電視接收機，其特徵在於所述視頻處理單元(20)是一種具有一個禁止輸入端(21)、使上述處理單元所提供的處理不起作用的視頻處理裝置，且所述第四裝置(50)包括一個電路通路(Q1，55，D3)，用以將所述定時信號(S6)耦合到所述視頻處理單元(20)的所述禁止輸入端(21)上。
4.如權利要求3所述的電視接收機，其特徵在於所述的電路通路包括一個單向導電的半導體器件(D3)。
5.如權利要求3所述的電視接收機，其特徵在於所述的電路通路包括串聯連接的緩衝放大器(Q1)、低通濾波器(55)和二極體(D3)。
6.如權利要求2所述的電視接收機，其特徵在於所述接收機(10)包括一個基帶視頻輸出端子(15);所述第三裝置(22)包括一個第一輸出端用以提供所述的組合視頻信號的色度分量(C3)和一個第二輸出端用以提供所述的組合視頻信號的亮度分量(Y3);所述的接收機(10)還包括信號組合裝置(60)，用以將所述色度和亮度分量相組合以形成具有主畫面分量和插入畫面分量的組合式複合視頻輸出信號，這兩個分量都不由所述視頻處理單元(20)進行處理;和耦合裝置，用以將所述信號組合裝置提供的所述複合視頻輸出信號耦合到所述接收機的所述基帶視頻輸出端(15)上。
全文摘要
視頻開關22將第一視頻信號與已壓縮的第二視頻信號組合併加到顯示裝置30上顯示PIP影像。第一視頻信號在顯示器的主畫面區裡顯示，已壓縮的第二視頻信號作為插入在主畫面區中的插入畫面來顯示。連接在視頻開關的輸出端與顯示單元輸入端之間的非線性處理器20增強顯示單元顯示的組合視頻信號中已選定的細節。電路裝置50控制非線性處理器，使其只處理主畫面區中所顯示的影像，不處理插入畫面區中的影像。
文檔編號H04N5/45GK1066548SQ9210336
公開日1992年11月25日 申請日期1992年5月5日 優先權日1991年5月6日
發明者R·L·萊恩伯裡 申請人:湯姆森消費電子有限公司