CN1011279B - 用于非标准电视信号的逐行扫描电视设备 - Google Patents

Abstract

在一个逐行扫描电视接收机中的相位检测器(202、204)测量该接收机的视频“加速”存储器“读”(8fsc)和“写”(4fsc)时钟相对于该显示器的双倍行频水平扫描信号(FB)的相位。延迟装置(34，36)对从存储器(30，32)接收来的视频信号，以每次“读”存储器时的“读”和“写”时钟相位量值之间差(224)为函数提供延迟，这一延迟有效地减小可见的像。这种可见像还可能发生在显示“非标准”视频信号时，即输入视频信号的彩色副载波对于行频的比率不同于指定的广播电视标准时。

Description

本发明涉及电视设备，更具体说涉及为有效地增加显示图象的垂直分辨率而采用“逐行扫描”的电视设备。

“逐行”扫描电视接收机已为公知，其中，提高了水平扫描频率，即该扫描频率提高了一倍，并且每一行视频信号显示两次，因此提供减弱光栅结构可见度的显示图像，并且主观上改善了垂直分辨率。在一个典型的逐行扫描接收机中，每一行视频信号是存储在两个存储器中的一个之内的。这两个存储器中的一个用以标准行频的输入视频信号“写”入时，另一个存储器以两倍标准行频“读”两次。因此，提供了时间压缩在一个标准行周期中的两个视频行。将该存储器的输出加到一个显示装置上，该显示装置具有与该存储器“读”出信号同步的双倍水平扫描频率。因此，使视频信号的显示行的数目加倍。

于1983年11月15日授与R.A.Dischert的发明题为“具有双倍水平的电视显示”的美国专利4，415，931中描述了一个逐行扫描接收机的例子，其中增加的视频行不是由原来扫描行中内插的。另外，在1983年8月23日授与K.H.Powers的题目为“具有减小光行扫描图象的电视显示系统”的美国专利4，400，719中描述了增加的扫描行是内插于原来扫描行中，而获得了一种双倍扫描频率接收机。上述专利中所公开的方案作为参考附在这里。

当用处理数字信号的电路来实现接收机的逐行扫描时，人们可以采用随机存取存储器（RAM）作为行存储器。典型的数字信号处理是利用一个相关时钟（在A/D变换器中），以便信号取样，存储器地址控制和其 他功能。为了使色度处理简单起见，典型的是将时钟锁相到彩色副载波频率的整数倍上。对于NTSC制式视频信号讲，该存储器“写”时钟频率一般选为四倍于彩色副载波的频率（4fsc），或者大约为14.3MHz，周期约为70ns。对于这个时钟频率和大约为63.5μs    NTSC制式的行周期，则一个存储器行在RAM中需要910个单元，去存储910个频率取样象素（图象元素）。这种存储器的要求对于NTSC制式信号讲是不变的，因为在NTSC制式中，每个水平行都存在着精确的227.5个彩色副载波周期。因此，在四倍于彩色副载波的频率（4fsc）上进行D/A变换时，每行都精确地存在着910（4×227.5）个象素。只要存储器“读”时钟精确地是“写”时钟频率的两倍，当显示时，则产生的“加倍的速度”或者“时间压缩”的象素将有适当的水平间隔，并在垂直方向上排成一条线。

人们在这里已经认识到，在已描述的类型的逐行扫描系统中，当显示图象时，存在着一个微妙的问题，即什么是本文中所指的非标准视频信号。正如在本文中已使用的“非标准”视频信号一词是指其彩色副载波频率与水平行频率之比不能精确地符合一种规定的广播标准的视频信号（例如在NTSC制式中为227.5）。例如，其中该视频信号源可以是一个电视唱片重放机，一个盒式磁带录像机，一个电视游戏机，或一些其他非标准视频信号源。而彩色付载波频率之比在某些限制下，在一个连续的范围内变化，这些限制可以包括在一个数值范围内（例如，从226.5到228.5），显著偏离标准比率。在这些条件下，在水平周期中的视频取样数目（象素）一般不会是910（假设4fsc的“写”时钟）。换言之，包括在一个水平行周期中的4fsc时钟周期数目将不同于标准值，而这个差额可能包括一个象素的一小数部分。

每行的取样（象素）数目与标准数目（910）的偏差是难以解决的，因为这一偏差代表了A/D变换器取样信号时钟相位相对于输入水平同步信号相位的进动，这种进动效应，或“相位滑动”，“扭曲”是整个每 一场扫描期间水平定时误差的积累。此外，在逐行扫描制中，其中一个相干的8fsc“读”时钟以两倍的（2H）标准偏转频率，用于显示。该8fsc“读”时钟对2H偏转频率的进行，将会加倍4fsc“写”时钟相对于1H输入视频信号的进动。这问题是逐行扫描制所特有的，并在该假设条件下，能够引起12%（或更高）的行时间间隔多于场时间间隔的水平定时误差，或者引起个别行之间的全部象素定时的不连续。这种可见的效应，就是图像扭曲，毛边或其他不希望出现的现象。

鉴于上述情况，一种可以考虑的方法是在具有常规的时基校正器（TBC）的逐行扫描处理器（PSP）中“加快”之前，把视频信号进行予处理。适用于磁带录象机（VTR）重现信号的时基校正器的例子可见Ito等人的美国专利4，249，198和Kato的美国专利4，443，821。因要引用上述两个专利，而在此插入。在Ito等人的专利中，由一个异步的VTR提供的数字化视频信号被存储在TBC的存储器中（半帧），并且该存储位置与存储该视频信号之前的延迟是根据输入视频同步信号分量与一个恒定的参考信号（例如，机内同步信号）之间的相位差来控制的。Kato的TBC对校正VTR重现信号的“行内”速度误差进行编址，并包括一个速度误差检测器，用来逐行检测“写”入存储器中视频信号的速度误差。在TBC存储器的输出端有个取样电平补偿器，用来调整从存储器“读”出的视频取样信号的电平，使其成为检测的速度误差的函数，以至使“读”出的取样电平被修正为等于无速度误差时，应该有的“读”出取样电平。

在本文中可以看出：使用常规的时基校正器不能解决存逐行扫描（下文均称之为“pro-scan”）视频显示系统中特有的问题。逐行扫描制中的问题不仅仅包括时基误差（例如，“跳动”），还包括每行象素数目变化的非标准信号，并且在逐行扫描制仅有的每一行加倍“读”出，而使这种变化有效地倍增了。

上面叙述的问题不会存在于常规的时基校正器之中，因为常规的时基校正器中每行只“读”一次。简言之，在逐行扫描显示系统中，对于非标准视频信号（如上文所定义的），第二存储器的“读”操作可以要求一种对第一存储器“读”操作不同的时基补偿，而每一“读”操作都可以要求视频延迟补偿，该补偿是象素周期的一部分。另外，如果不进行补偿，则由于非标准信号所致，由每行象素数目变化引起的“读”误差，如前所述势必积累起来。

根据本发明的一种逐行扫描显示装置，包括用于测量相对于显示的水平扫描信号的存储器“读”和“写”时钟的相位，该装置提供了从存储器中再生出来的延迟视频信号，该信号是每次存储器“读”时，测量的“读”和“写”的时钟相位差的函数。

现在参考附图，以例说明本发明，附图中，相同的单元，标以相同的标志码，其中：

图1是实施本发明的电视接收机的方框图，

图2是图1电视接收机的一部分的详细方框图。

图1的电视接收机包括一个与电视信号源相连接的输入端10。当与一个接收标准广播信号的天线连接时，接收到的信号应符合一种电视制式（例如，NTSC），其中每一水平行的色副载波周期数目是精确已知的（例如，227.5）。当与另外的视频信号源相连接时，诸如一种“消费品”电视唱片或磁带录像机，如以前已讨论过的那样，其彩色副载波与行频率之比值可能不同于精确的广播标准，而这种差值如果不予以补偿，正如下文将详细讨论的那样，可能导致显示出各种看得见的色象。

输入端10连接到一个常规设计的为提供一个基带视频输出信号S₁的调节器/中频处理单元12。为了简化，该图中没有示出音频处理部分。该基带视频信号S₁加到一个模拟一数字（A/D）变换器14上，并施加到一个定时单元16上。单元16包括常规的同步装置，和彩色副载波检波器， 和多相位锁定环，产生包括相位分别锁到八倍和四倍彩色副载波频率上的（8fsc，4fsc）存储器“读”和“写”的多个定时信号。二分之一行频率信号（FH/2）供控制存储器“读”/“写”选择用，而二倍行频信号（2FH）供接收机显示器18水平扫描定时用。

数字化的视频信号S₁的行由转换开关24交替地分别施加到两个逐行扫描处理器20、22，转换开关24是由定时单元16提供的二分之一行频的定时信号（FH/2）控制的。为了便于讨论，假设转换开关24在如图所示的朝上的位置，对于视频信号S₁的偶数行存入（“写”入）处理器部分，当转换开关24在相反的位置时，对于奇数行，将信号S₁“写”到处理器22的存储器位置。

处理器20和22各自包括一个常规设计的存储单元30和32（即RAM及相应地址计数器）从定时单元16接收4fsc“写”时钟信号和8fsc“读”时钟信号。存储器30和32的输出端分别经可变延迟单元34和36耦合到转换开关40，再经数字一模拟变换器42供显示器18使用。在偶数行时转换开关40（在图中所示的位置）把存储器32的输出耦合到变换器42，和在奇数行时，转换开关40把存储器30的输出耦合到变换器42。

每个逐行扫描处理器20和22分别包括延迟信号发生器50和52。发生器50控制单元34的延迟，还控制另一个可变延迟单元54，可变延迟单元54给予8fsc时钟信号一可变延迟，以便提供一变形的时钟信号CL-A。同样，发生器52耦合到单元36，以及另一个可变延迟单元56，单元56提供一个可变延迟的8fsc时钟输出信号CL-B。这两个时钟信号经过另一个开关60耦合到D/A变换器42的时钟输入端。开关60与开关40同步，以便使D/A变换器42以逐行扫描处理器20和22交替地接收视频信号和时钟信号。

除了处理可变延迟以外，正如将要描述的那样，全部逐行扫描接收机的工作原理都是常规的。简单讲，数字化视频信号S₁被交替地存储在存储器30和32。例如，当一行被“写”入存储器30时，则先前已被存入 存储器32的行，被“读”两次，在变换器42中变换回到模拟形式的信号，然后在显示器18（例如，显像管或投影显示）中显示。该显示器具有双倍的水平扫描频率（2FH），因此，对于接收的每一行均显示两个视频行。每两行的第二行可以如在现有技术中已知的那样是插入的，或者第二位可以是第一行的精确的重复。对于本发明来说，重要的是确定每一显示行的精确起点。并且，这种精确的起点是根据本发明由逐行扫描处理器20和22中延迟发生器及可变延迟单元控制的。

发生器50和52各包含用于测量相应的存储器“读”和“写”时钟相对于显示器18的双倍行频（2FH）水平扫描信号相位的电路。单元34和36能延迟从存储器中再生的视频信号，该视频信号是每次存储器“读”操作时，测量的“读”和“写”时钟相位差的函数。记得对于“非标准”视频输入信号来讲，4fsc存储器“写”时钟的相位是不断相对于输入视频信号的水平同步信号分量处理的（滑动），因此也相对于施加到显示器18上的水平偏转信号处理（以加倍的速率）。该“写”时钟相对于水平偏转脉冲（例如，从显示器18获得的逆程脉冲FB）的相位是在每一“写”行期间的始端测量的。这一相位测量可以表示为“写”象素周期（对于采用4fsc    NTSC制式“写”时钟周期为70ns）的百分数，这个“小数”（下文称之为TW）将是一个位于0和1之间范围的一个数。数TW被存储起来，当该存储的行从存储器中再生时，用于接着的两个“读”操作期间。当存储器的行即将被显示时，在该两个“读”操作中每一个的始端，测量8fsc“读”时钟相对于水平偏转（逆程）脉冲FB的相位。这些测量结果也可以表示为百分数，并在这里取决于它是所存储行的第一个“读”（TD-1）的开始，还是第二个“读”（TD-2）的开始表示为TD-1和TD-2。

一般说来，对于非标准信号，该相位测量结果是不同的，即（TW）≠（TD-1）≠（TD-2）。为了使该象素在水平方向上分布均匀，并在垂直方向 上适当地排成一条线，没有“图象抖动”或其他不希望的色象，在视频通道中有选择地引入延迟，因此实际上（TW＝TD-1＝TD-2）TW的测量值在第一个存储器“读”操作期间与TD-1比较，并得到（TW）-（TD-1）的差值。在第二个存储器“读”操作期间，同样进行TW和TD-2之间的比较。对于每一个“读”操作，延迟量（表示为35ns“读”时钟周期的百分数）由在处理器20中的单元34或在处理器22中的单元36相加到显示信号上去。这样就校正了非标准视频信号的部分象素周期误差。

该校正信号，即图中的TC，施加到视频信号和用于D/A变换器42的8fsc时钟上，以确保该D/A变换器在视频信号中实现所要求的延迟。

图2是说明使用于逐行扫描处理器20和22中延迟发生器的一种适宜的实施方案的方框图。逆程脉冲FB施加到两个相位检测器202，204上，该两个相位检测器分别接收4fsc“写”时钟和8fsc“读”时钟信号。检测器202和204由“写”和“读”脉冲（由电路16提供的）键控。在逆程回扫脉冲FB之后，当第一个4fsc时钟脉冲到达时，该处理器把第一个象素写入了存储器。检测器202测量逆程脉冲和4fsc“写”时钟的第一个周期之间的时间差，并且提供一个（四位）二进制数TW，等于与该信号相差4fsc时钟周期的十六分之几的数。这一相当于大约4ns的量级析象能力，对于实际应用讲，足以适用于本发明的应用。该“写”时钟相位测量值TW经过行频转换开关208存入一个锁存器206，在下一行期间，TW被锁存入第二个锁存器210。转换开关212与转换开关208同步，以便能“读”出以前存储的TW值，而把新的TW值“写”入。

当一个完整的视频行被存入存储器30，以备被读取时，相对于递程脉冲FB测量8fsc“读”时钟相位检测器204，并存入存储TD的锁存器220。用于逐行处理器的可变延迟单元的校正延迟TC是在一个加法器222中把二进数“16”与存储数值TW相加，然后在减法器224中，，从和中减去存储数TD来确定的。因此，对于每一个从存储器30中（或者在处理器22 中是32）再生的视频行，其延迟补偿信号的最终数值是由TC＝TW-TD+16表示的。加上数16，确保TC永远不会为负值，简化了减法电路。这种“补偿”相当于在整个系统中的一个恒定的象素延迟，并且或者可以忽略（它将位于显示的过扫描区）或者在存储器地址中用移位一个数的方法“读”处理器存储给予校正。TC值的范围从0至31（相加以后为五位二进制位），完成这种校正的控制象素延迟，将与一个从0到1变化，而象素周期为15/16的信号延迟相当（一个素周期对于“读”出大约为35ns）。

虽然，图2的发生器50（或52）的延迟补偿是利用一个象素的的十六分之几来处理的    但是这种延迟补偿可以容易地直接按照时间来处理。如果这样的话，考虑到该4fsc“写”时钟的相位误差相对于8fsc“读”时钟被加倍了，图2应该用2除以“写”相位量值来加以修正（在二进制运算中的一个简单的1移位运算）。人们还可以看出如果使用加法器222，虽然可以跟随减法器224，在那种情况下，该减法器将必须处理负数。

Claims (7)

1、一个逐行扫描电视设备，包括一输入端(10)，用于接收视频信号，所述输入端与产生一将接收到的每一行视频信号都变为多行视频信号的输出视频信号的发生装置(16，30-36，50-56)相耦合，所述发生装置再与显示装置(18)相耦合，所述显示装置用于显示所述输出信号，所述发生装置(16，30-36，50-56)包括视频信号存储装置(30，32)和产生用于所述视频信号存储装置(30，32)的读写时钟信号的装置(16)，

其特征在于：

所述发生装置(16，30-36，50-56)还包括用于测量每一个均与一与所述显示装置(18)相关联的行同步信号有关的所述读写时钟信号的相应的装置(50，52)和用于显示所述输出视频信号的装置(34，36)，所述输出视频信号是作为所述读写时钟信号相位测量值差的函数的。

2、根据权利要求1所述的设备，其中所述视频信号存储装置（30，32）存储数字信号，一模数转换器（14）被耦合在所述输入端（10）和所述存储装置（30，32）之间，一数模转换器（42）被耦合在所述存储装置（30，32）和显示装置（18）之间，并且所述发生装置（16，30-36，50-56）还包括用于显示至数模转接器（42）的时钟信号，所述时钟信号也是所述读写信号相位测量值差的函数。

3、根据权利要求2所述的设备，其中第一（30）和第二（32）所述视频信号存储装置，第一（50）和第二（52）所述相位测量装置，第一（34）和第二（36）所述视频输出信号延迟装置和第一（54）和一第二（56）时钟信号延迟装置，并且一第一转换开关（24）将所述模数转换器（14）交替地与所述第一和第二存储装置（30，32）相联，一第二转换开关（40）将所述第二和第一存储装置（30，32）交替地与所述数模转换器（42）相联，一第三转换开关（60）将所述第二和第一时钟信号延迟装置（56，54）交替地与所述数模转换器（42）相联。

4、根据权利要求1、2或3所述的设备，其中对于所述接收信号的各行，其所述输出的视频信号均包括所述的多次重复的行。

5、根据权利要求1、2或3所述的设备，其中对于所述接收信号的各行，所述输出视频信号均包括许多行，且至少有一行是从所述接收到的信号插入的。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其中所述输出视频信号延迟装置（34）以每次所述存储装置读出的读写时钟脉冲相位测量值间之差作为函数来延迟所述输出视频信号。

7、根据权利要求1、2、3、4或5所述的设备，其中所述测量装置包括：

一第一相位检测器（202），当每次一行视频信号写入所述存储装置时，响应一第一键控信号测量写时钟相对于行同步信号的相位;和

一第二相位检测器（204），当每次一行视频信号从所述存储装置读出时，响应第二键控信号测量读时钟信号相对于行同步信号的相位。

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