電視系統控制信號發生器的製作方法
2023-05-14 23:21:46 4
專利名稱：電視系統控制信號發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電視系統特別是涉及用於電視系統中的控制信號發生器。
用於處理電視信號的集成電路已經商品化。例如，東芝(Toshiba)公司生產的集成電路TA7730包括全部亮度和色度信號處理電路並以分量的形式提供輸出信號(即紅、綠、蘭信號)。此外，該集成電路還提供已處理過的亮度輸出信號，該亮度輸出信號可用於例如圖像參數的反饋控制。
然而，還有其他一些商品化的、提供亮度和色度信號處理的集成電路，但是，它們只以紅、綠、蘭分量形式提供輸出信號而並不提供已處理過的亮度輸出信號。沃爾沃(Valvo)公司生產的集成電路TDA4580即屬此例。
這種集成電路的短處在於缺少一個用來提供已處理過的亮度信號的輸出端，使其不能利用對諸如亮度和對比度等亮度信號參數的反饋控制。本發明正是為了解決該問題。
依本發明的一個特點，為了用於上面提到那種類型的電視系統，在該系統中，亮度和色度處理部分已被結合在一個集成電路內，已處理過的亮度信息不容易被得到，因而提供了信號組合電路用於組合來自集成電路輸出端的彩色信號以產生一個至少接近於未得到的、已處理過的亮度信息的「和」信號。依本發明的另一特點，承認「和」信號將包含相應於插入到彩色信號回掃期間內回掃消隱脈衝的一些脈衝，還承認這些脈衝將幹擾「和」信號的平均值及峰-峰值。因而，與組合電路相聯繫的一個放大器被加以偏壓，以便在基本上保留全部在額定黑電平與白向偏移之間的「和」信號的同時，消除「和」信號中的那些脈衝。按這種方法，可以利用例如平均值或峰-峰值檢波器，從合成信號裡獲得一可靠的控制信號。
為了詳細了解本發明，需參考以下附圖
圖1部分以方框圖、部分以原理圖形式表明包括有依據本發明所構成的一控制信號發生器的電視系統;
圖2A和圖2B分別為白展寬增益特性的圖示和具有白展寬傳輸函數的裝置方框圖。
在圖中，同一參考號指配給同一或相似的元件。
在以下描述中，假設亮度信號的正向部分相應於重現圖象的白向部分。
在圖1所示的電視系統中，輸入端142提供的複合視頻信號被分離為兩個分量在輸出端144提供的亮度信號及在輸出端146提供的色度信號。
色度信號在處理器148中以一種已知的方法加以處理以產生紅、綠和蘭色差信號r-Y、g-Y及b-Y。色差信號被耦合到矩陣152上。色度處理單元148及矩陣152可被包括在一片集成電路(IC)154中。
亮度信號耦合到白展寬處理單元136上，該單元136還接受由控制信號發生器140產生的控制信號VCA，本申請書特別關係到140，以下將詳述140。白展寬處理單元136的輸出信號耦合到峰化電路156上以提圖象的清晰度。峰化電路156的輸出信號耦合到集成電路154上。
對於亮度信號的處理，集成電路154包括對比度控制單元158和亮度控制單元160。對比度和亮度的用戶調節元件分別由電位器159和161象徵性地表示。雖然在現代電視系統中，它們通常包括微處理器控制的數-模轉換器。已處理過的亮度信號耦合到矩陣152上，在矩陣152中，它與色差信號組合以產生低電平的紅(r)、綠(g)和蘭(b)彩色信號。分別產生於偏轉處理部分(未表示)的水平與垂直回掃消隱脈衝(HB、VB)被矩陣插入到紅、綠和蘭彩色信號中以防止顯示水平與垂直回掃線。
低電平的紅、綠和蘭彩色信號被驅動放大器164r、164g和164b放大以產生適合驅動顯象管166各自陰極的紅、綠和蘭驅動信號。
為防止由於相應於例如字符的過大的白向信號峰所引起的光斑模糊和顯示驅動器及螢光粉的飽和，峰值檢波器168檢波將在下面解釋的控制信號發生器140中產生的亮度表示信號的白峰，且做為其響應，產生一用於對比度控制單元158的控制信號。每當檢測出超過相應於光斑模糊門限的白峰時，對比度就自動減小。
不幸的是，由於對比度控制單元158具有線性增益傳輸函數，使得自動對比度控制裝置均勻地影響了全部幅度。其結果，導致中等甚至高的幅度被減小，從而圖象的主觀亮度減小。白展寬處理單元136通過以下方法抵消這種影響。
白展寬處理單元136的增益特性如圖2A所示。增益特性包括一族與高亮度幅度電平相比對於中等或較低的亮度幅度電平產生增加的增益(斜度)的非線性傳輸函數。非線性度與控制信號VC的幅度成反比函數。對於控制信號VC的最大幅度(VC1)，增益特性收縮成線性傳輸函數。對於較低幅度(例如VC2＜VC1)，傳輸函數變得更加非線性。在圖1中，把白展寬控制電壓標為VCA，因為它表示平均的信號值，正如將在下面描述的那樣。
圖2B表明的是提供圖2A中傳輸函數的有效途徑。把輸入端182的輸入電壓並聯地耦合到一個線性放大器184的輸入端及一個非線性放大器186的輸入端上。放大器184及186的輸出信號耦合到一個「軟開關」188上，在「軟開關」188上，受控於控制電壓VC，將線性和非線性輸出信號組合，在192端產生最終的輸出信號。輸入端182與輸出端192之間的增益特性如圖2A所示。
圖2B以方框圖形式表示了裝置的實現，在上面提到的共同提交的、標題為「為提高圖象對比度而產生一可控制非線性傳輸特性的放大器結構」的申請書中，示出並且做了詳細的描述。
現在再參照圖1，用於白展寬處理單元136的控制信號(電壓)VCA響應於亮度表示信號(將在以下討論)的平均值而引入。當平均圖象亮度低時，控制信號VCA導致白展寬處理單元136的非線性度增加(參見圖2A的VC2)。其結果，亮度信號的中等幅度相對於高幅度的電平來說是增加了。由於相應於小圖象區域的白向峰並不顯著地影響平均電平，所以，響應於過大的白向峰，自動對比度導致進一步減小中等幅度，並將通過對中等幅度施加增大的白展寬增益得以補償。依此方法，光斑模糊及顯示驅動器及螢光粉的飽和被減為最小，同時提供一主觀清晰、明亮的圖象。
正如上面所述，對於自動對比度及白展寬控制，需要在已經把圖象特性(如對比度和亮度)調整以後，分別檢波表示再現圖像的亮度分量信號的峰值及平均值，故而各自的控制信號將很好地反映再現圖象的內容。由東芝(Toshiba)公司商品化的TA7730亮度處理集成電路，在一輸出端提供一通過受到對比度及亮度控制的紅、綠和蘭彩色信號的組合而產生的亮度表示信號。然而，亮度信號或反映對比度和亮度控制處理的亮度表示信號不能被其他集成電路，如圖1中所示的諸如沃爾沃(Valvo)公司生產的TDA4580集成電路154提供。
控制信號發生器140是通過組合在集成電路154各自輸出端產生的紅、綠和蘭彩色信號產生一至少接近於代表已處理過的亮度信息的信號來解決這一問題的。但是，合成的「和亮度」信號包括相應於包含在被組合的紅、綠和蘭信號中的高電平(如在-100～-160IRE範圍之內)回掃消隱脈衝的脈衝，而不象在集成電路TA7730中紅、綠和蘭信號於回掃消隱脈衝被加上之前即相結合而產生的「和亮度」信號。包含在「和亮度」信號中的脈衝被顯著擴展到黑電平下，因而足以影響平均值(乃至峰-峰值)。因而，通過對「和信號」檢波平均值而產生的控制信號將不能精確地表示重現圖象的亮度。控制信號發生器140也包括了解決這個問題的措施。
具體地說，對於控制信號發生器140;產生在集成電路154各自輸出端的紅、綠和蘭彩色信號通過包括電阻171、173和175的電阻性組合器加和在一起。在電阻171、173和175共同聯結點上產生的最終和信號被耦合到一射極跟隨放大器177的基極上。在射極跟隨放大器177的低阻抗射極輸出端上的負載電阻179上形成一輸出信號。
在電壓源(VCC)與射極跟隨器177的發射極之間跨接一電阻181以提高射極跟隨器177的導通門限，使在黑電平之上的近於全部的白向和信號得以在發射極輸出，而對應於紅、綠和蘭彩色信號回掃消隱脈衝的脈衝則被消除。這樣，由於發射極上偏壓的增加，檢波的平均值及最終白展寬控制信號VCA，相對可靠地代表了重現圖象的平均亮度分量。
電阻171、173和175可依已知的亮度矩陣方程而互成比例，以精確產生亮度信號，但在實踐中發現1∶1∶1的比例非常令人滿意，以提供一適合於白展寬處理控制的已處理的亮度表示分量。還是對於這一問題，應該指出因為黑圖象相應於完全沒有彩色信息，所以，設定電晶體177的導通門限以不受電阻比例的限制而相應於額定黑電平是可能的。未發現亮度調節顯著地影響依此方法設定電晶體177黑色門限值的精確度。
在以上參照電路結構的討論中，都是把全部三個彩色信號合在一起產生一亮度表示信號，但是，只要能消除與消隱相關的脈衝，使用兩個彩色信號甚至一個彩色信號也是可能的。因為，從統計角度來看，為了滿足特別是白展寬處理控制的應用，任何彩色信號的平均值足以接近亮度分量的平均值。如果用一個彩色信號，則最好是採用綠色信號，因為它與包含在一幅圖象中的亮度信號最緊密相關。
和輸出信號的平均值可由只簡單包括-R-C低通濾波器的平均值檢波器183產生。和輸出信號的白峰值由峰值檢波器168來檢波。能響應很陡的峰的、適合的峰值檢波器，在1989年7月14日以G.A.懷特利奇名義提交的、轉讓給與本發明相同受讓人的題為「具有反饋的峰值檢波器」(申請號為380697)的美國專利申請書中公開了。
在已被圖示並被敘述的本發明的該優選實施例中，應該理解，那些熟悉本技術的人能夠想到某些改變和改進。例如，雖然本發明已參照一集成電路(IC)加以描述，在該集成電路(IC)中，對比度和亮度的控制是通過對亮度信號的幅度和直流分量進行控制實現的，但是，對比度和亮度的控制也可以通過分別對彩色信號的幅度和直流分量進行控制而實現。這就是上面提到的發生在集成電路TA7730和DA4580中的情況。此外，雖然射極跟隨放大器被用於典型的實施例中，但是，可採用所設置的導通門限不同的放大器或任何其他類型的限幅器，用於消除與回掃消隱相關的脈衝。打算使以下權利要求包括全部落入本發明範圍之內的所有改型。
權利要求
1.一個包括視頻信號源(154)的電視系統的控制信號發生器，154具有至少一個輸出端以提供一個具有掃描部分和包括消隱脈衝的消隱部分的彩色視頻信號，該控制信號發生器的特徵在於耦合到所述視頻信號源上、從所述彩色視頻信號的消隱部分上消除所述消隱脈衝、以產生最終視頻信號的脈衝消除電路(177、179、181)；以及耦合到所述脈衝消除電路上、檢測所述最終視頻信號的一個給定的參數，並提供代表所述給定參數的控制信號的檢波器(168或183)。
2.根據權利要求1所述的控制信號發生器，其中，所述視頻信號源提供多個所述彩色視頻信號，所述發生器的特徵還在於耦合到所述視頻信號源上、將所述多個彩色視頻信號合在一起以產生和視頻信號的和電路(171、173、175);以及通過所述和電路耦合到所述視頻信號源上的所述脈衝消除電路。
3.根據權利要求2所述的控制信號發生器，其中所述信號源包括一集成電路，用以處理電視信號的亮度和色度分量，這種控制信號發生器的特徵在於所述控制信號耦合到一附加的處理裝置(159或161)上，用來提供所述彩色視頻信號所選定特性的反饋控制。
4.根據權利要求3所述的控制信號發生器，其特徵在於，所述附加處理裝置至少包括對比度控制裝置(159)，亮度控制裝置(161)及可控制的非線性放大器(136)中的一個。
5.根據權利要求2所述的控制信號發生器，其特徵在於，所述檢波器至少包括峰值檢波器(168)及平均值檢波器(183)中的一個。
6.根據權利要求2所述的控制信號發生器，其特徵在於，所述和電路包括一電阻性網絡(171，173，175)。
7.根據權利要求2所述的控制信號發生器，其特徵在於，所述脈衝消除電路包括一射極跟隨器(177)，射極跟隨器(177)具有將所述和視頻信號加於其上的輸入端、還具有將一偏壓源(181)加於其上的輸出端。
全文摘要
在彩色電視系統中，由亮度一色度集成電路(154)產生的彩色信號被和在一起(171、173、175、177)，以產生否則就不容易得到的表示已處理過的亮度信息的信號。消除掉相應於包含在彩色信號中的回掃消隱脈衝的和信號脈衝，以減少當例如利用平均值檢波器(183)來確定和信號的屬性時所帶來的錯誤。檢波器利用例如「白展寬」(136)來提供控制信號，以修改亮度信號。
文檔編號H04N5/57GK1049767SQ9010718
公開日1991年3月6日 申請日期1990年8月24日 優先權日1989年8月25日
發明者威廉·亞當森·拉戈尼 申請人:湯姆森消費電子有限公司