CN1031094C - 电视系统控制信号发生器 - Google Patents

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Abstract

在彩色电视系统中，由亮度-色度集成电路(154)产生的彩色信号被和在一起(171、173、175、177)，以产生否则就不容易得到的表示已处理过的亮度信息的信号。消除掉相应于包含在彩色信号中的回扫消隐脉冲的和信号脉冲，以减少当例如利用平均值检波器(183)来确定和信号的属性时所带来的错误。检波器利用例如“白展宽”(136)来提供控制信号，以修改亮度信号。

Description

电视系统控制信号发生器
本发明涉及电视系统特别是涉及用于电视系统中的控制信号发生器。
用于处理电视信号的集成电路已经商品化。例如，东芝(Toshiba)公司生产的集成电路TA7730包括全部亮度和色度信号处理电路并以分量的形式提供输出信号(即红、绿、兰信号)。此外，该集成电路还提供已处理过的亮度输出信号，该亮度输出信号可用于例如图像参数的反馈控制。
然而，还有其他一些商品化的、提供亮度和色度信号处理的集成电路，但是，它们只以红、绿、兰分量形式提供输出信号而并不提供已处理过的亮度输出信号。沃尔沃(Valvo)公司生产的集成电路TDA4580即属此例。
这种集成电路的缺点在于缺少一个用来提供已处理过的亮度信号的输出端，使其不能被利用来对诸如亮度和对比度等亮度信号参数的反馈控制。本发明正是为了解决该问题。
依本发明的一个特点，为了用于上面提到那种类型的电视系统，即，在该系统中，亮度和色度处理部分已被结合在一个集成电路内，已处理过的亮度信息不容易被得到，因而要提供一个信号组合电路用于组合来自集成电路输出端的彩色信号以产生一个至少接近于未得到的、已处理过的亮度信息的“和”信号。本发明的另一特点，认为：“和”信号将包含相应于插入到彩色信号回扫期间内回扫消隐脉冲的一些脉冲，还认为：这些脉冲将干扰“和”信号的平均值及峰—峰值。因而，与组合电路相联系的一个放大器被加以偏压，消除“和”信号中的这些脉冲，同时基本上保留在额定黑电平与白向偏移之间的全部“和”信号。按这种方法，可以利用例如平均值或峰—峰值检波器，从合成信号里获得一可靠的控制信号。
为了详细了解本发明，需参考以下附图：
图1部分以方框图、部分以原理图形式表明包括有依据本发明所构成的-控制信号发生器的电视系统；
图2A和图2B分别为白展宽增益特性的图示和具有自展宽传输函数的装置方框图。
在图中，同一参考号表示同一或相似的元件。
在以下描述中，假设：亮度信号的正向部分相应于重现图象的白向部分。
在图1所示的电视系统中，输入端142提供的复合视频信号被分离为两个分量：在输出端144提供的亮度信号及在输出端146提供的色度信号。
色度信号在处理器148中以一种已知的方法加以处理以产生红、绿和兰色差信号r-Y，g-Y及b-Y。色差信号被耦合到矩阵152上。色度处理单元148及矩阵152可被包括在一片集成电路(IC)154中。
亮度信号耦合到白展宽处理单元136上，该单元136还接受由控制信号发生器140产生的控制信号VCA，本申请书特别关系到140，以下将详述140。白展宽处理单元136的输出信号耦合到峰化电路156上以改善图象的清晰度。峰化电路156的输出信号耦合到集成电路154上。
对于亮度信号的处理，集成电路154包括对比度控制单元158和亮度控制单元160。对比度和亮度的用户调节元件分别由电位器159和161象征性地表示，虽然在现代电视系统中，它们通常包括微处理器控制的数—模转换器。已处理过的亮度信号耦合到矩阵152上，在矩阵152中，它与色差信号组合以产生低电平的红(r)、绿(g)和兰(b)彩色信号。分别于偏转处理部分(未表示)产生的水平与垂直回扫消隐脉冲(HB、VB)由矩阵152插入到红、绿和兰彩色信号中，以防止显示出水平与垂直回扫线。
低电平的红、绿和兰彩色信号被驱动放大器164r、164g和164b放大以产生适合驱动显象管166相应阴极的红、绿和兰驱动信号。
为防止由于相应于例如字符的白向信号的过大峰值所引起的光斑模糊和显示驱动器、荧光粉的饱和，峰值检波器168检波控制信号发生器140中产生的表示亮度信号的白向峰(140将在下面解释)，且做为其响应，产生一用于对比度控制单元158的控制信号。每当检测出超过相应于光斑模糊门限的白峰时，对比度就自动减小。
不幸的是，由于对比度控制单元158具有线性增益传输函数，使得自动对比度控制装置对所有幅度均匀地产生影响。其结果，导致中等甚至高的幅度被减小，从而图象的主观亮度减小。白展宽处理单元136通过以下方法抵消这种影响。
白展宽处理单元136的增益特性如图2A所示。增益特性包括一族非线性传输函数，该族函数对于中等或较低的亮度幅度电平产生增加的增益(斜度)(与高亮度幅度电平相比)。非线性度与控制信号VC的幅度成反比函数。对于控制信号VC的最大幅度(VC1)，增益特性收缩成线性传输函数。对于较低幅度(例如VC2＜VC1)，传输函数变得较非线性。在图1中，把白展宽控制电压标为VCA，因为它表示平均的信号值，正如将在下面描述的那样。
图2B表明的是提供图2A中传输函数的有效途径。把输入端182的输入电压并联地耦合到线性放大器184的输入端和非线性放大器186的输入端上。放大器184及186的输出信号耦合到一个“软开关”188上。“软开关”188根据控制电压VC将上述线性和非线性输出信号组合，在192端产生最终的输出信号。输入端182与输出端192之间的增益特性如图2A所示。
图2B以方框图形式表示了装置的实现，在上面提到的共同提交的、标题为“为提高图象对比度而产生一可控制非线性传输特性的放大器结构”的申请书中，示出并且做了详细的描述。
现在再参照图1，用于白展宽处理单元136的控制信号(电压)VCA根据亮度表示信号(将在以下讨论)的平均值而得出。当平均图象亮度低时，控制信号VCA导致白展宽处理单元136的非线性度增加(参见图2A的VC2)。其结果，亮度信号的中等幅度相对于高幅度的电平来说是增加了。由于相应于小图象区域的白向峰并不显著地影响平均电平，所以，响应于过大的白向峰，自动对比度导致进一步减小中等幅度，它将通过对中等幅度施加增大的白展宽增益得以衬偿。依此方法，光斑模糊和显示驱动器、荧光粉的饱和被减为最小，同时提供一主观清晰、明亮的图象。
正如上面所述，对于自动对比度及白展宽控制，需要先对图象特性(如对比度和亮度)调整，然后，分别检波表示再现图像的亮度分量信号的峰值及平均值，故而各自的控制信号将很好地反映再现图象的内容。由东芝(Toshiba)公司商品化的TA7730亮度处理集成电路，在输出端提供一通过受到对比度及亮度控制的红、绿和兰彩色信号的组合而产生的亮度表示信号。然而，亮度信号或反映对比度和亮度控制处理的亮度表示信号不能被其他集成电路，如图1中所示的诸如沃尔沃(Valvo)公司生产的TDA4580集成电路154提供。
控制信号发生器140是通过组合在集成电路154各自输出端产生的红、绿和兰彩色信号产生一至少接近于代表已处理过的亮度信息的信号来解决这一问题的。但是，合成的“和亮度”信号包含有与包含在组合的红、绿和兰信号中的高电平(如在-100～-160IRE范围之内)回扫消隐脉冲相应脉冲，而与集成电路TA7730不同，在TA7730中，红、绿和兰信号于回扫消隐脉冲被加上之前即相结合而产生的“和亮度”信号。包含在“和亮度”信号中的脉冲被显著扩展到黑电平之下，并足以影响平均值(乃至峰-峰值)。因而，通过对“和信号”检波平均值而得到的控制信号将不能精确地表示重现图象的亮度。控制信号发生器140也包括了解决这个问题的措施。
具体地说，对于控制信号发生器140，在集成电路154各自输出端产生的红、绿和兰彩色信号通过包括电阻171、173和175的电阻性组合器加和在一起。在电阻171、173和175共同联结点上产生的最终和信号被耦合到一射极跟随放大器177的基极上。在射极跟随放大器177的低阻抗射极输出端上的负载电阻179上形成一输出信号。
在电压源(VCC)与射极跟随器177的发射极之间跨接一电阻181以提高射极跟随器177的导通门限，使在黑电平之上的近于全部的白向和信号得以在发射极输出，而对应于红、绿和兰彩色信号回扫消隐脉冲的脉冲则被消除。这样，由于发射极上偏压的增加，检波的平均值及最终白展宽控制信号VCA，相对可靠地代表了重现图象的平均亮度分量。
电阻171、173和175可依已知的亮度矩阵方程而互成比例，以精确产生亮度信号，但在实践中发现，对提供一适合于白展宽处理控制的已处理的亮度表示分量来说1∶1∶1的比例非常令人满意。还是对于这一问题，应该指出：因为黑图象相应于完全没有彩色信息，所以，可以设定晶体管177的导通门限相应于额定黑电平，与电阻比率无关。未发现亮度调节显著地影响依此方法设定晶体管177黑色门限值的精确度。
在以上参照电路结构的讨论中，都是把全部三个彩色信号合在一起产生一亮度表示信号，但是，只要能消除与消隐相关的脉冲，使用两个彩色信号甚至一个彩色信号也是可能的。因为，从统计角度来看，任何彩色信号的平均值足以接近亮度分量的平均值，能满足特别是白展宽处理控制的应用。如果用一个彩色信号，则最好是采用绿色信号，因为它与包含在一幅图象中的亮度信号最紧密相关。
和输出信号的平均值可由只简单包括-R-C低通滤波器的平均值检波器183产生。和输出信号的白峰值由峰值检波器168来检波。能响应很陡的峰的、适合的峰值检波器，在1989年7月14日以G.A.怀特利奇名义提交的、转让给与本发明相同受让人的题为“具有反馈的峰值检波器”(申请号为380697)的美国专利申请书中公开了。
在已被图示并被叙述的本发明的优选实施例中，应该理解，那些熟悉本技术的人能够想到某些改变和改进。例如，虽然本发明已参照一集成电路(IC)加以描述，在该集成电路(IC)中，对比度和亮度的控制是通过对亮度信号的幅度和直流分量进行控制实现的，但是，对比度和亮度的控制也可以通过分别对彩色信号的幅度和直流分量进行控制而实现。这就是上面提到的发生在集成电路TA7730和DA4580中的情况。此外，虽然射极跟随放大器被用于典型的实施例中，但是，可采用可设置导通门限的不同的放大器或任何其他类型的限幅器，用于消除与回扫消隐相关的脉冲。打算使以下权利要求包括全部落入本发明范围之内的所有改型。

Claims (6)

1.一个电视系统的控制信号发生器，包括：
视频信号源(154)，提供具有扫描部分和包括消隐脉冲的消隐部分的第一和第二彩色视频信号(r，g，b)；
耦合到所述视频信号源上、将所述第一和第二彩色视频信号合在一起以产生具有扫描部分和消隐相关的脉冲的和信号的和电路(171、173、175)；以及
根据所述和信号提供输出信号的检波器(168或183)；
该控制信号发生器的特征在于：
耦合到所述和信号上、从所述和信号上消除所述消隐相关的脉冲、同时基本保留所述和信号的所述扫描部分的整体以产生最终信号的脉冲消除电路(177、179、181)；以及
所述检波器根据所述最终信号提供所述输出信号。
2.根据权利要求1所述的控制信号发生器，其中所述信号源包括一集成电路，用以处理电视信号的亮度和色度分量，这种控制信号发生器的特征在于：所述控制信号耦合到一附加的处理装置(159或161)上，用来提供所述彩色视频信号所选定特性的反馈控制。
3.根据权利要求2所述的控制信号发生器，其特征在于，所述附加处理装置至少包括对比度控制装置(159)，亮度控制装置(161)及可控制的非线性放大器(136)中的一个。
4.根据权利要求1所述的控制信号发生器，其特征在于，所述检波器至少包括峰值检波器(168)及平均值检波器(183)中的一个。
5.根据权利要求1所述的控制信号发生器，其特征在于，所述和电路包括一电阻性网络(171，173，175)。
6.根据权利要求1所述的控制信号发生器，其特征在于，所述脉冲消除电路包括一射极跟随器(177)，射极跟随器(177)具有将所述和视频信号加于其上的输入端、还具有将一偏压源(181)加于其上的输出端。
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