CN1003624B - 色度过载控制系统 - Google Patents

Abstract

控制色度分量处理器输出过载系统包括把输出信号幅度与预定最大所需幅度值加以比较的装置。只有当输出信号幅度在其噪声含量所确定的时间间隔内持续地超过预定幅度时，才把输出信号幅度超过预定幅度识别为过载。对应时间间隔内输出信号幅度平均值产生过载控制值，备有一些装置用来检测在给定的时间周期所产生独立过载控制值个数。响应过载控制值和过载控制值个数的附加装置产生过载控制信号，该信号实质是在给定时间周期中所产生各个过载控制值平均值的代表。根据过载控制值个数检测装置的输出，对该信号进行定标。

Description

色度过载控制系统

本发明涉及一种用于彩色电视接收机的控制系统，用来压缩当色通道输出信号的幅度过大时所引起的过载。

在一般广播视频信号的色度（彩色）分量中，以序列格式包括着同步的色同步基准信号，其后是彩色图象信息。根据惯例，色同步信号的幅度和色同步信号幅度与图象信息幅度之比一般是固定的。但是，常常出现的是，有毛病的广播设备或传输媒介等，使接收信号的色同步（和图象信息）的幅度偏离所需电平。为了补偿这种偏离并且把色度信号恢复到正常电平，传统的电视接收机包括自动色度控制（ACC）电路。ACC电路检测出色同步幅度的非所需变化，产生用来控制色同步信号增益的控制信息，以保持色同步信号的幅度恒定为所需电平。

尽管采用了适当的ACC电路，某些不利的情况还能够在彩色电视接收机的色通道中形成过大的信号幅度，结果使彩色显象管过驱动，导致“图象发晕”效应的产生，这种效应降低了图象的分辨率。例如，象哈伍德（Harwood）在第3740462号美国专利中所讨论的那样，在接收有噪声的信号时，通常采用抗噪声色同步幅度检测技术的ACC系统确定增益的调节位置，该位置适合于处理理想的色度信号分量，但没有考虑所伴有的噪声分量。然而，当出现增强的相位关系时，增益调节过的色度信号分量和伴有的高电平噪声分量能够组合起来，形成幅度过大的合成色通道输出信号，这导致在图象显示区域内产生上述不希望的“图象发晕”效应。产生这种幅度过大的另一个原因，可能是由于电视台采用了非常规的色同步/色度幅度比。

在上述哈伍德的专利中，在接收机上附加了一个带有另外的色度过载压缩系统的ACC系统来解决上面指出的问题。在所公开的系统中，经ACC处理后，把色通道的信号送到附加的增益可控的放大器上，该放大器的控制由滤波后的峰值检波器的输出来确定，该峰值检波器响应于超过了适当预置的阈值的附加放大器的输出幅度。

根据本发明原理的色度过载控制系统，采用了响应于色度分量处理器所产生输出信号的控制装置，用来产生相应于输出幅度平均值的色度过载控制值，在选定了宽度的时间间隔内，该输出信号的幅度连续地超过了预定的幅度值。备有响应于控制装置输出的附加装置，用来产生实质上是那些过载控制值平均值的代表的过载控制信号，这些过载控制值是由控制装置在预定了长度（例如，场或帧时间间隔）的整个持续性时间期内产生的。

在上述方案中，在允许一个过大的幅度去确定过载控制值以前，要求它满足一定的持续性阈值，这一点保证了：例如：如果仅存在着相对来说并无什么干扰的、孤立的、瞬时的另散过载，而其它方面尚能满意地显示出来的话，对于这样的彩色图象就不强制地进行非所需的色饱和压缩了。但是，理想情况是，过载时间间隔的宽度（上述阈值所采用的）应该由色度处理器输出中的噪声电平来控制，该噪声被认为是伴随着理想色度信号的分量。在低噪声状态下，基本上只有色度信号本身影响过载状态。但是，当存在着高噪声电平时，色度处理器的输出是理想色度信号分量与幅度大的噪声分量组合起来的结果。由于噪声分量的参数有随机性，高噪声分量将随机地降低（以及随机地提高）上述合成的幅度。为了保证当噪声分量对合成幅度的贡献比较大时不致于把这种麻烦的过载状态漏掉，最好是，当伴有的噪声电平提高时，把过载识别所要求的持续性幅度超过的时间间隔的宽度减小。因此，根据本发明的色度过载控制系统，另外还需要包括响应于色度处理器输出信号的装置，用来确定该输出信号中噪声能量的含量和产生响应于噪声能量含量的噪声控制信号，该噪声控制信号具有与过载控制值的产生有关的时间间隔的宽度，因为过载控制值的产生受上述噪声控制信号的控制。

实质上作为在整个预定的持续性时间周期内各个过载控制值的平均值的代表而产生出来的过载控制信号，如果需要，可以在过载控制系统中用为确定增益控制作用的唯一因素。在这种情况下，对给定的过大幅度而言，色度信号增益的压缩将与过载的工作循环无关。但是，在优选方案中，过载控制信号是根据对于相对过载密度的度量来定标的，例如，可以通过检测在上述持续性时间周期内，前述控制装置独立地产生色度过载控制值的次数来确定。作为示例，可以这样来定标：对于给定的过大幅度而言，在过载密度高的情况下，增益的压缩大于过载密度低的情况。这与主观上的观察是一致的，即在中等图象面积的孤立区域内，过载没有达到完全缓和，这比把颜色全面冲淡的影响更为可取（虽然在上述情况下，这种冲淡带来了完全的缓和）;然而，当过载事故占据图象的较大面积时，基本上实现过载的完全缓和是有希望的。

在附图中：

图1是示出包括色度过载控制电路的数字式电视接收机的一部分的方框图。

图2（a）是实施本发明、用于图1接收机中的色度过载检测器的方框图;

图2（b）是图2（a）电路中控制信号产生部分另一个实施例的方框图。

图3是用于图2（a）电路中的信号平均器的方框图。

图4是用于图2（a）电路中的时间常数发生器的方框图。

图1示出了用于数字式电视接收机中的色度过载压缩系统。图1中，数字/二进制基带复合视频信号，例如从模-数转换器加到总线10上。数字样值在亮色分离电路11中进行处理，该电路从复合视频信号中分离出亮度分量Y和色度分量C。亮度分量在处理器12中进行适当的处理。处理过的亮度信号耦合到矩阵电路17，在电路17中，处理过的亮度信号与经过适当处理的色度信号组合起来，产生RGB彩色信号，来驱动显象管（未示出）。

来自电路11的色度信号在电路13中进行带通滤波，滤掉色度信号分量频带以外的信号。带通滤波后的色度信号加到色度信号处理器14上。作为示例，在处理器14中的处理过程可以包括传统的ACC处理。来自元件14的处理过的信号加到色度过载压缩系统上，该系统包括一个过载检测器16和信号衰减器或放大器15。来自过载压缩系统的信号加到另一个色度处理电路系统14上，然后，加到矩阵电路17上。

图2（a）示出了图1系统中色度过载检测器16的细节，用来实现根据本发明的一个实施例。来自例如处理器14的色度信号经由总线20加到幅度检测器22上。作为示例，在总线20上的信号可以是（R-Y）和（B-Y）色差样值的序列，或者是I和Q样值的序列。这些信号的幅度对于取样相位是敏感的。检测器22按已知的方法从样值中取得信号幅度。例如，如果样值以四倍副载波速率出现时，则信号的幅度可以根据各对相继样值平方和的平方根来计算。根据特定电视接收机的结构，幅度样值可以从色度处理器14中得到，就不需要一个独立的元件22了。

绝对值锁存在元件26中。色度信号的信息带宽不大于1.5MHz。为了满足尼奎斯特（Nyquist）取样准则，取样速率必须至少等于信息带宽的两倍。彩色副载波的频率（f）为3.58MHz。但是，在过载检测电路中，并不需要保持全部的信号信息，因此，可以利用时钟使元件26把来自幅度检测器22的四个样值中的一个或八个样值中的一个锁存起来。

来自元件26的幅度样值加到减法器28的减数输入口和门电路32的信号输入口上。来自基准源30的，相应于所需色度信号最大幅度的基准值加到减法器28的被减数输入口上。

来自减法器28的极性或符号位输出信号耦合到门电路32的控制输入端。符号位输出出现逻辑“1”时，使门电路32通过存在于其信号输入口的幅度样值。当来自单元26的所有幅度值超过来自基准源30的基准值时，符号位输出点将出现逻辑“1”。因此，门电路32只通过那些呈现为过载状态的色度幅度样值。

来自门电路32的过载样值加到信号平均电路34上，该电路34产生一组N个相继样值的平均值。每一组样值的个数N，由来自ROM52的信号来控制，该控制信号与前一场或前一帧的色通道中的噪声有关。

来自平均器34的样值耦合到过载控制信号发生器35上，过载控制信号发生器35包括称为时间常数发生器的元件36、计数器38和ROM42。时间常数发生器36有助于对来自元件34的平均值进行积分，下面将参考图3作更详细的说明。目前，只要指出这一点就足够了：即时间常数发生器36的上升时间常数比其下降时间常数短。

在场/帧周期中，对于过载状态出现的总次数在计数器38中进行计数，并且，把该计数值存储到锁存器40中，供后继的场/帧周期中使用。

计数器38产生的计数值，或者是该计数值的一部分，例如，计数器38输出二进制数中的三个或四个较高有效位（Msub），与来自元件36的值组合起来，作为送到ROM42上的地址代码字。可以把来自锁存器40的那些位作为地址代码字的较高有效位，并把来自元件36的几个信号位作为地址代码字的较低有效位（Lsub）。

为了针对现有的信号过载状态来产生适当的过载控制信号，把ROM42编程了。已存储起来的计数器38的计数输出包括在地址代码字中，所以，实现了上面讨论过的、根据过载出现的次数，对过载控制信号进行定标。这样定标的结果是，ROM42的输出（此输出响应于元件36产生的给定输出值）对于增益压缩的影响，在锁存器40提供的过载出现次数的计数值大时大于过载出现次数的计数值小时。

在图2（a）中，计数器38、锁存器40和ROM42由复位时钟来选通。能够与场同步脉冲相同步的复位脉冲，使锁存器40保持当场周期结束时存在于计数器38中的计数值，并使计数器38复位到“0”。在加到ROM42上之前，把复位脉冲延迟，以容许来自锁存器40的新地址值建立起来，然后，控制ROM42，以输出新编址的过载控制值。

图2（b）是响应于来自元件34的色度过载平均值的另一个过载控制信号发生器35′。图2（b）中，以与图2（a）中相同元件号标出的元件，执行与图2（a）中相同的功能。来自元件34的过载平均幅度加到加法器60的一个输入口上。加法器60的第二个输入口耦合到锁存器61的输出口，锁存器61中存储着由加法器60提供的前一个和。来自元件34的每一个样值加到来自元件34的以前样值之和上。用加法器60累加的样值总个数，是出现在复位脉冲之间过载样值的个数。

在复位脉冲的控制下，把总和存储在锁存器62中。然后，总和作为被除数加到除法器63上。

当每一个过载样值出现时，元件34在连线37上提供一个脉冲。累加的样值个数在计数器38中进行计数，把该个数加到除法器63上，除总和，来提供来自元件34的色度过载平均值的平均。来自除法器63的输出与来自元件38的计数值（经由锁存器40）组合起来，以形成送到ROM42上的地址代码字，ROM42产生过载控制信号。

返回来再看图2（a），来自幅度检测器22的样值加到门电路48的信号输入口上。响应于例如场消隐脉冲和行同步脉冲的电路46，在场消隐周期中产生门信号。这一门信号控制门电路48，在例如一行周期的持续时间内通过样值。在没有图象、VTR（磁带录象机）等信息时，门信号在一行或一行以上的时间间隔内出现。因此，通过门电路48的样值幅度是噪声幅度的指示。

噪声样值在元件50中进行积分，元件50可以包括类似于图2（b）中元件60、61和20的电路结构。在整个噪声积分周期中的总噪声值，是色度信号中相对噪声能量的指示。据估计，元件50产生的数可以很大，并且需要很多位来表示那个数。为了缓和硬件的这种约束，但使系统还能承担大的总噪声，最好是在积分时只包括噪声样值的较高有效位，或者只使用现有总噪声值的较高有效位。

对于过载平均器34而言，产生高分辨率的噪声控制信号是不实际的。相反地，噪声控制信号必须是噪声能量范围的指示，以便对过载平均器34提供比较粗的调节。例如，噪声控制信号可以只包括代表16个噪声范围的16个不同的值。为了把积分过的噪声值翻译成为送到过载平均器34上、代表控制信号的操声范围，把具有地址输入口（耦合到噪声积分器50的输出口上）的ROM52编程了。可以把ROM52编程，以便提供N-8的控制信号值（用于积分过的噪声值的最高范围）、N＝32的控制信号值（用于积分过的操声值的最低范围），和N＝8至32之间的控制信号值（用于积分过的噪声值的中间范围）。（在场消隐时间间隔开始时，把噪声积分器50复位）。

图3示出在图2（a）中用为元件34的电路示例。元件34的这一实施例，对于N个呈现为过载状态的相继样值提供一个过载输出样值。该输出样值是N个独立的相继样值的平均值。个数N由来自噪声测量元件50和52的控制信号来确定。

在图3中，为了在相继样值呈现为过载状态时进行指示，设置了锁存器71和与门72。锁存器71提供一个样值的延迟周期。来自减法器28的符号位信号加到锁存器71和与门72的一个输入端上。在锁存器71中延迟了一个样值周期的符号位加到与门72的第二个输入口上。当相继样值呈现为过载状态时，与门72的两个输入端处于逻辑高电平，并且，与门72输出逻辑高电平。

与门72的输出端经由锁存器81耦合到可编程计数器79的编程/允许输入端和锁存器75的复位输入端。当来自与门72（和锁存器81）的输出信号为低电平时，锁存器75保持在复位状态下，并且，计数器79处于编程状态下，即计数器停止计数操作，计数器处于接受来自ROM52程序值的状态下。当来自与门72（和锁存器81）的输出信号是逻辑高电平时，锁存器75处于以时钟方式来操作的状态下，并且允许计数器79对于时钟脉冲进行计数（时钟同步于、等于锁存器26提供的取样速率）。注意，把锁存器81插在与门72和元件75与79之间，以防止当样值通过系位进行计时时，即在符号位正在确定其逻辑状态的那些周期内，上述元件被寄生复位。

如果计数器79在至少N个时钟周期内处于允许状态下，则计数器79对N个时钟脉冲产生一个输出脉冲。如果N个相继样值没有呈现为过载，则与门72使计数器79重新编程，并且，当以后的相继样值呈现为过载时，重新开始计数。如果N个相继样值确实呈现为过载，则计数器79产生一个输出脉冲，该输出脉冲经由或门80耦合到锁存器75，把75复位，并且耦合到锁存器77，以便把加法器74在这里的输出装入锁存器77中。

加法器74具有一个输入口73，73用来接受来自门32的幅度值;锁存器75具有输入口和输出，分别耦合到加法器74的输出口和输入口，73和74形成数字积分器。耦合到锁存器75上的复位信号防止加法器74产生多个于N个的过载样值之和。仅当所产生的N个过载样值之和为锁存器77中所存储的值时，才把锁存器77的内容作为被除数耦合到除法器78上，除法器78受来自ROM52的值的控制，用N除锁存器77的内容，从而产生N个样值的过载样值平均值。

熟悉数字电路设计工作的人懂得，使可编程计数器79计数N个时钟脉冲所需的值，事实上可能不是数值N。类似地，如果除法器78是例如移位-相加型的定标电路，则ROM52提供给除法器78的值可能也与数值N不同。

综上，仅当N个相继样值呈现有过载时，图3的电路才产生过载幅度的平均样值，并且，每当产生新的过载幅度平均值时，计数器79就产生一个输出脉冲。

图4是图2中时间常数发生器36的说明性实施例。时间常数发生器36的输出是升降计数器105产生的计数值，在场/帧周期结束时，利用例如场同步信号把105产生的计数值存储到锁存器106中。计数器105的输出也加到减法器100的一个输入口上。来自元件34的过载幅度平均值加到减法器100的另一个输入口上。如果过载幅度平均值超过计数器105的计数值，则来自减法器100的符号位使计数器进行升计数。相反应地，如果过载值低于计数器105的计数值，则来自减法器100的符号位使计数器进行降计数。无论计数器当前正在进行升计数还是降计数，当计数器的计数值变得等于现有的过载值时，则使计数器进行降计数，至少直至下一个过载值加到减传器100上为止。

升计数速率（例如，fsc/164）快于降计数速率（例如，fcs/2460），这使得计数器的上升时间短于下降时间。

在整个时间内，计数器105提供的计数值正比于元件34提供的各个过载值的平均值。

升降计数器105的工作按下述方式来控制。升时钟信号和降时钟信号分别加到多路转换器104各自的信号输入端上。多路转换器104的输出端连接到计数器105的时钟输入端。计数器的升降计数控制端（U/P）和多路转换器的控制输入端连接到与门110的输出端。一般使与门110把来自减法器100的符号位通到多路转换器104和计数器105上。来自与门110输出端的逻辑“1”使计数器105个于升计数状态下，并使多路转换器104把升时钟耦合到计数器105。相反地，来自与门110输出端的逻辑“0”使计数器105处于降计数状态下，并使多路转换器104把降时钟耦合到计数器105。

电路102（除了与门110以外），读出来自减法器100的符号位数值的变化。当符号位从逻辑“1”变到逻辑“0”或从逻辑“0”变到逻辑“1”时，D触发器111封闭与门110，使110在其输出端产生逻辑“0”，还使电路102对于相继的符号位改变不敏感，直到触发器111被连线37上的脉冲复位时为止，在元件34提供新的过载平均值时，这个复位脉冲就出现了。此时，再次使与门110通过来自减法器100的符号位，使计数器105处于适当计数状态下。

如果加到输入总线20上的色度样值是带有符号的8位样值，那么，元件34提供的样值幅度将是7位值。因此，选择计数器105来产生7位的输出计数值。计数器105提供的计数值不能超过来自元件34的最大过载平均值。然而，当与门110被封闭并且计数器105处于降计数状态下时，计数到计数器所能呈现和超过的最小值是可能的，即超过这个最小值时，输出计数值将返回到最大值，并从该最大值连续进行降计数。为了预防这种现象的出现，把计数器105的输出计数值加到译码器107上，107是为了检测最小输出计数值的出现而设置的。来自译码器107的输出信号控制与门108，与门108把降时钟耦合到多路转换器104上。当检测出最小计数值时，把与门108封闭，该降时钟与计数器断开，以此来防止计数器输出的返回现象。

如前所述，在场/帧周期中，对于在连线37上识别出来的每次过载的出现在计数器38中进行计数，并把计数值存储到锁存器40中，用于下一个场/帧周期。在另一种计数结构中，可以这样来构成计数器38，使之仅对连线37上的R相继脉冲才增大其计数值，R脉冲表示连续过载的信号组。为了计数R相继脉冲的增量，计数器38可以由两个级联的计数器来组成。第一个计数器可以利用类似于参考图3所述的元件71、72、81和79来示例性地构成，以便仅当在连线37上出现R相继脉冲时才产生一个脉冲。使第二个计数器对第一个计数器产生的输出脉冲进行计数。

Claims (28)

1、在彩色电视接收机中的一种色度过载控制系统，该彩色电视接收机包括：用于处理复合视频信号中色度信号分量的装置;响应上述色度信号分量处理装置的输出的、用于在控制信号输入的控制下改变色度信号分量的量值的装置;和一参照量值源;该色度过载控制系统的特征在于包括：

用于检测上述色度信号分量处理装置输出的量值的装置;

一装置，该装置响应上述色度信号分量处理装置的输出，该装置用于确定该输出信号中的噪声能量的含量，并且对该确定作出响应产生一噪声控制信号;

-控制装置，该装置响应上述量值检测装置的输出和上述参照量值源的输出，该控制装置用于产生相应于输出信号量值的平均值的色度过载控制值，该输出信号量值在一时间间隔内连续超过参照量值，该时间间隔的宽度受噪声控制信号的控制;

一装置，该装置响应上述控制装置的输出，用于发出一个过载控制信号，该过载控制信号实质上表示了在一预定时间期间内产生的所述色度过载控制量值;和

用于利用上述过载控制信号作为所述控制信号输入的装置。

2、根据权利要求1的一种控制系统，其中，用噪声控制信号来控制宽度的意义是，随着噪声能量含量的提高而使时间间隔的宽度变窄。

3、根据权利要求2的一种控制系统还包括：

用来在所述时间周期内，检测由所述控制装置产生独立的色度过载控制值个数的装置;以及，

响应于所述检测装置输出的装置，该装置用来对所述过载控制信号产生装置的输出进行定标。

4、根据权利要求3的一种控制系统，其中，色度信号分量是取样数据的格式，并且，控制装置包括：

响应于处理装置的输出信号和预定的幅度值的比较器，该比较器用来在输出信号的幅度超过预定的幅度值时产生控制信号;

响应于控制信号和噪声控制信号的装置，该装置用来识别超过预定幅度值的N个相继输出信号幅度样值的出现，这里N是一个由噪声控制信号确定的整数;以及，

响应于噪声控制信号和所述识别装置输出的装置，该装置用来产生N个相继样值的平均值。

5、根据权利要求3的一种控制系统，其中，检测装置包括：

响应于色度过载的出现识别装置输出的装置，该装置用来产生在所述时间周期中识别出来的出现次数的指示。

6、根据权利要求4的一种控制系统，其中，过载信号的产生装置包括：

升降计数器，该计数器用来对加到时钟输入端上的脉冲进行计数、并具有计数输出口，在计数输出口可以得到计数的现有值;

比较器，该比较器具有响应于样值平均装置输出的第一输入口和响应于计数器计数输出的第二输入口，该比较器用来产生双电平控制信号，当第一输入口的信号幅度超过第二输入口的信号幅度时，双电平控制信号为第一状态，当第二输入口的信号幅度超过第一输入口的信号幅度时，双电平控制信号为第二状态;

第一循环频率的第一时钟信号源;

第二循环频率的第二时钟信号源，第二循环频率低于第一循环频率;以及，

响应于时钟信号和双电平控制信号的装置，该装置用来在双电平控制信号为第一状态时，使升降计数器对第一时钟信号进行递增计数，在双电平控制信号为第二状态时，使升降计数器对第二时钟信号进行递减计数。

7、根据权利要求4的一种控制系统，其中，过载控制信号的产生装置包括：

用来累加在所述时间周期中产生的色度过载控制值之和的装置;以及，

用来将累加装置累加之和除以指示产生装置输出的装置。

8、根据权利要求5或6的一种控制系统，其中，视频信号包括同步分量，色度信号分量包括不存在视频信息的几个时间间隔，并且，噪声含量测定装置包括：

响应于同步分量的门装置，该门装置用来将色度分量处理装置的输出在视频信息不存在的时间间隔内耦合到该处理装置的输出口;以及，

耦合到门装置输出口的信号积分装置。

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