CN1041783C - 供屏幕上字符显示用的电视系统 - Google Patents
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Abstract
一种用以在电视系统的屏幕上显示字符和/或图表的装置，该电视系统有一个亮度控制部分(23)，用以控制视频图象的黑色电平，该装置包括字符消隐部分(79)，用以消隐视频图象背后的图象，从而使字符和/或图表更清晰。该字符消隐部分与亮度控制部分相连接，用以产生跟踪视频图象的黑色电平但比视频图象的黑色电平(在黑色电平方向上)稍高的“超黑”字符消隐电平。
Description
本发明涉及电视系统的一种屏幕上字符显示装置，特别是考虑到控制所显示的字符的背景的那一种。
为显示情况和指令信息，电视系统往往装有叫做屏幕上显示(OSD)的装置，供显示字母数字的其它字符和图表之用。在电视接收机中，OSD装置可用以显示所选择的频道、钟表上的时刻和诸如音量、亮度和对比等级等信息。一般说来，这类信息的字符和图表是根据规定的视频信号在所产生的图象中显示出来的。通常，为了更清楚地将字符或图表与视频图象加以区别，从而看起来更清楚，要把字符或图表处(“后面”)的视频信息加以抑制(“消隐”)。例如，在d′Hautecourt等人的1982年7月6日公布的美国专利US-A-4338624描述的装置中给出了这种方案。这通常是使视频信号在字符和图表显示的过程中处于超出图象黑色电平外的消隐电平来实现。然而，据发现，在某些电视系统中，字符消隐电平调得过高时会干扰电视系统的正常操作。
上述问题表现为字符消隐电平(它跟随图象的黑色电平且与图象亮度有关)可能会降低到视频图象在OSD信息背后没有完全消隐的程度，这时亮度设定在或接近于其最大电平，从而降低了OSD信息的清晰度。
因此，本发明的目的在于保证OSD信息的清晰度，以解决现有技术中存在的问题。
如果能使字符消隐电平跟踪图象的黑色电平，则可以避免上述问题。图象的黑色电平与图象的亮度有关，通常是使其可加以调节，以便可以调节视频图象的亮度。本发明人考虑到，为提高视频图象的亮度而进行的亮度调节事实上会使字符和图表后面图象的电平趋向白电平，偏离黑色电平，因而可能会影响字符和图表的外观，因此本发明的一个方面涉及一种字符消隐电平供应电路，用以提供能跟踪可调节的黑色电平但比图象黑电平高(“更黑”)的“超黑”字符消隐电平。
本发明提供的字符消隐信号跟踪输出视频信号的“黑电平”但略高于“黑电平”，以保证OSD信息后面的视频图象足以被消隐，从而使OSD信息易于被看见。
特别是，使字符控制装置通过一个电压补偿装置耦合到亮度控制部分，由亮度控制装置根据字符消隐信号将亮度信号箝制在亮(或黑)电平加一补偿值上，该补偿值使字符消隐电平偏移，使其高到足以保证OSD信息后的视频图象消隐。
具体说，本发明提出了一种电视系统，可保证达到上述目的。该电视系统包括：
输入视频信号源，该视频信号表示待显示的图象，且包括黑色电平；
输出视频信号产生装置，用以根据所述输入视频信号和一亮度控制信号产生包含与所述亮度控制信号有关的黑色电平的输出视频信号；
辅助信号源和相关的字符消隐信号源，其中所述辅助信号代表待显示的字符或图表，所述字符消隐信号表示所述视频信号何时要消隐和所述字符或图表何时要显示；以及
字符控制装置，包含一电压补偿装置，根据所述字符消隐信号和所述亮度控制信号使所述输出视频信号达到字符消隐电平，该字符消隐电平取决于所述亮度控制信号且从所述输出视频信号的黑色电平得到补偿。
现在参看附图详细说明本发明的上述和其它方面。
附图中：
图1是装有按本发明制造的OSD装置的电视接收机的一部分的方框图；
图2是图1所示的电视接收机的一部分更详细的方框图，对了解本发明所解决的问题有所帮助；
图3是波形曲线示意图，有助于理解图2中所示装置的工作情况；
图4a和4b是波形曲线示意图，有助于理解图1中所示的OSD装置的工作情况；
图5是实施图1中以方框形式示出的OSD装置的一部分的电路的原理图。
在不同的各附图中，同样或类似的元件用同样的编号表示。
在详细说明图1所示的电视接收机之前，应该指出的是，电视接收机的重要部分系装在用虚线表示的集成电路IC 100上的。IC100和电视接收机其它各部分的端子用圈表示。象IC 100这类集成电路，经济实惠地提供大量电视信号处理功能，因而在现代的电视接收机中通常都采用它，经常叫它做“单芯片”。
图1所示的电视接收机包括调谐器1、中频滤波器3、中频放大器5和图象检波器7，配置得使其提供复合视频信号，该信号含有亮度(Y)信号分量、经调制的色度(C)信号分量和复合同步(CS)信号分量。亮度和色度信号分量经例如包括一个梳状滤波器的Y／C(亮度／色度信号)分离器9分离之后，接到各信号处理通道11和13上。亮度信号分量还经滤波器15滤波，得出的信号接到同步信号处理通道17。电视接收机还包括一个伴音通道(图中未示出)，供解调或处理调谐器1所收到的电视信号的伴音分量，从而产生声频信号。
亮度通道11包括输入放大部分19、对比度控制部分21、亮度控制部分23和输出放大器25，后者用以产生经处理的亮度信号(-Y)。对比度控制部分21根据直流对比度控制信号、亮度控制部分23根据直流亮度控制信号控制各自的图象性能。经处理的亮度信号(-Y)通过接成发射极跟随器放大器形式的PNP晶体管27接到视频输出端或显象管激励部分29上，激励部分29给显象管31提供红(R)、绿(G)、蓝(B)激励信号。接显象管激励部分29的经处理的亮度信号(-Y)往负向的转变相当于图象往白电平方向的转变，亮度信号往正向的转变相当于图象往黑色电平方向的转变。
色度通道13包括输入放大部分33和彩色解调部分35，用以产生红、绿、蓝色差(R-Y、B-Y和G-Y)信号。色差信号通过屏幕上显示(OSD)网络37(其作用下面即将说明)接到显象管激励部分29各自的连接成共发射极放大器形式的NPN晶体管39、41和43上。色度通道13还包括分别与输入放大器33和彩色解调器35有关的色饱和度控制部分和色调控制部分(图中未示出)。
同步通道17包括同步(“sync”)信号分离器45，这个分离器将复合同步(CS)信号从亮度信号中分离出来。经分离的复合同步信号接到水平同步化部分47，由该部分提供同步锁定到所收到的电视信号的水平同步部分的频率和相位的水平同步脉冲。经分离的复合同步信号还接到积分器49，积分器49与垂直同步化部分51一起提供同步锁定到所收到的电视信号的垂直同步部分的频率和相位的垂直同步脉冲。水平和垂直同步脉冲接到偏转信号处理部分53，该部分给与显象管31有关的偏转线圈55提供水平和垂直偏转信号。
高压(HV)电源57接偏转部分53，给显象管31提供高工作电压。通过高电压源57提取的所谓“再供电”电流表示显象管31所提取的电子束电流。HV再供电电流由接对比度控制部分21的电子束电流限定(BCL)网络59监控。BCL网络59在HV再供电电流所表示的电子束电流超过预定阈值时使对比度下降，以防能使图象散焦的所谓“光点开花效应”和可能损及显象管31。
垂直同步化部分51还产生垂直消隐期间(VBI)定时脉冲。VBI定时脉冲表示出现垂直消隐期间，在该期间，显象管31的电子束在各垂直(或场)扫描期间终了时从显象管31屏面的底部回扫到顶部。垂直消隐期间定时脉冲接到亮度通道11的垂直消隐网络61上。垂直消隐网络61产生垂直消隐(VB)脉冲，该脉冲的消隐电平固定，其大小正得足以确保显象管激励部分29的NPN晶体管39、41和43在垂直消隐期间“截止”。垂直消隐脉冲接到连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管放大器27，由该放大器将经处理的亮度(-Y)信号接到显象管激励级29上。结果，显象管31处于“消隐”状态，从而使回扫扫描线在垂直回扫期间看不出来。
放大器63根据偏转处理部分53所产生的所谓水平“回扫”脉冲产生水平消隐(HB)脉冲，HB脉冲的消隐电平也是固定的，其大小大得足以确保显象管激励部分29的NPN晶体管39、41和43截止。水平回扫脉冲使显象管31的电子束在各水平行扫描期间终了时从屏面的左边回扫到右边。水平消隐脉冲由连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管65接到连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管27上，并促使显象管31在水平回扫期间处于消隐状态。
同步化通道17还包括定时信号发生器67，定时信号发生器67根据同步分离器45所产生的同步脉冲和亮度输出放大器25所产生的亮度信号产生供各种处理部分用的定时信号。下面将参照图2说明定时信号发生器67的细节。
定时发生器67所产生的其中一个定时信号是个“色同步选通”(BG)脉冲，它起这样的作用：鉴别在复合视频信号的各水平同步脉冲之后是否出现叫做“后肩”且含有“色同步”信号的间隔。色同步信号具有频率和相位与色度信息载波的一样的信号的多个周期，彩色解调器35即用此色同步信号来解调色度信息。色同步选通脉冲接到彩色解调器35上，在彩色解调器35用色同步选通脉冲从色度信号提取色同步信号。
色同步选通脉冲还接到亮度通道11的亮度控制部分23上。亮度信号后肩部分的电平与再现图象的黑电平相当。亮度通道11的亮度控制部分23控制亮度信号后肩或黑色电平的大小，从而控制再现图象的亮度。更具体地说(这在下面即将参照图5详加说明)，亮度控制部分23包括一个所谓“键控箝位”的电路，这个电路根据色同步选通脉冲“导通”选通，从而将亮度信号的黑色电平箝位到亮度控制信号。
主要由微处理器构成的控制单元69产生控制电视机各不同部分(例如调谐器1、对比度控制部分21和亮度控制部分23以及其它没有具体示出的部分)的控制信号。控制单元69还产生屏幕上显示(OSD)信号，供在显象管31的屏面上显示字符和／或图表，以显示某些功能的状态信息，例如，所选频道的频道号以及音量、对比度、亮度、色饱和度和色调电平等，并提供控制这些功能的操作指令。具体地说，控制单元69产生一个或多个红、绿、蓝字符(RC、GC和BC)字符信号和字符消隐(CB)信号。字符信号使字符和图表显示出来，字符消隐信号则使字符和图表“背后”的视频图象消隐，这下面将更详细说明。字符信号和字符消隐信号包括与垂直(V)和水平(H)频率信号同步的脉冲，该两频率信号从偏转部分53接到控制单元69上，且确定字符和图表在显象管31的屏面上的垂直和水平位置。控制单元69可以包括可从SGS-Thomson公司购得的ST6497型集成电路。
OSD字符信号接到OSD网络37，在那里加以放大。字符消隐信号还通过“单芯片”IC 100的所谓“快速消隐”输入端接到OSD网络37，且使经放大OSD字符信号取代彩色解调器35所产生的相应的色差信号。因此，经放大的OSD字符信号取代接到显象管激励级39的NPN晶体管39、41和43的色差信号。结果产生了其中插有字符和／或图表的图象。OSD字符和图表的亮度由分压器71所提供且接到OSD网络37上的直流OSD亮度控制电压控制。
到此为止所述的接收机是一般的接收机，它可以采用目前可从三菱电气公司购得的M52041SP型单芯片电视集成电路。这种单芯片集成电路的配置方式与IC 100的类似，只是增加了超黑字符消隐电平装置，这是本发明的主题，下面将予以论述。
前面提过，总希望能抑制(“消隐”)OSD字符和图表(“后面”)的视频图象，以便使它们比周围的视频图象显得更清楚。这可以这样实现：产生正消隐电平高得足以与回扫消隐脉冲的相同或基本上相同的消隐脉冲，并根据字符消隐脉冲将其接到显象管激励级29上。为此目的，字符消隐(CB)信号可以接到一个其输出端接连接成PNP发射极跟随器形式的晶体管27的放大器。为避免增设放大器，字符消隐信号可以接到已用以回扫消隐的一个放大器上。例如，就图1所示的电视接收机而论，字符消隐信号可以接到用以水平回扫消隐的放大器63上。OSD字符消隐也可以在“单芯片”IC 100中进行，方法是由一个内部放大器产生正的高电平与回扫消隐脉冲的相同或基本上相同的消隐脉冲，并将其根据字符消隐脉冲接到亮度通道11上。
然而，将正的高电平与回扫消隐脉冲的相同或基本上相同的字符消隐脉冲接到“单芯片”电视IC 110的亮度信号处理通道11，可能会引起扫描期间准备接到定时信号发生器67的活动或图象部分过程中产生多余的脉冲。这种多余的脉冲可能对接收机的工作有不利的影响，且产生明显的噪声脉冲和其它多余的人为影响因素。这在OSD字符和图表的数量较多(在现代的电视接收机中，情况往往如此)时特别是个问题。
现在参照图2所示的定时信号发生器67的方框图和图3所示的说明定时信号发生器67在工作期间的波形，更具体地说明这个问题。定时信号发生器67包括阈值比较器73，阈值比较器73根据同步分离器45的输出端处产生的水平同步信号(波形A)的积分形式(波形B)产生在时间上对应于色同步信号的出现的脉冲(波形C)。水平同步信号是因积分器49而经过积分的，积分器49的输入端有一个并联的电容器(图中未示出)。另一个阈值比较器75根据接到单芯片IC 100的亮度信号输出端处的连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管27的水平消隐(HB)脉冲(波形D)产生在时间上与水平消隐期间对应的脉冲(波形E)。“与”功能电路77根据阈值比较器73和75所产生的脉冲(波形C和E)的“高”电平的一致情况产生色同步选通(BG)脉冲(波形F)。“与”功能电路77旨在通过防止除了在被认为是会产生色同步选通脉冲的水平消隐期间外产生色同步选通脉冲，以此来防止在行扫描期间根据噪声产生错误的色同步选通脉冲。
波形H示出了阈值比较器75的输入信号，波形I示出了阈值比较器75在高电平字符消隐脉冲连同水平消隐(HB)脉冲一起接到PNP晶体管27的基极时的输出信号。波形G示出了调谐器1所到的射频信号弱时的复合同步信号。复合同步信号在各水平同步脉冲之间的行扫描期间产生的负向噪声脉冲会引起在阈值比较器73的输出端，因而在“与”功能电路77的输入端，产生相应的正向噪声脉冲。高电平字符消隐脉冲要接到PNP晶体管27时，该后面的正向噪声脉冲可以根据阈值比较器75所产生的波形I的脉冲在图象间隔期间接到“与”功能电路77的输出端。结果，会产生错误的色同步选通脉冲，如波形J所示。这类脉冲会引起明显的彩色变化，不然就是影响电视接收机的正常工作。
若能使高电平字符消隐脉冲的电平保持低于水平消隐比较器75的阈值，则可以避免刚谈到的上述问题。将字符消隐脉冲箝位到接到亮度控制部分23的亮度(黑色电平)控制信号，能取得这种效果而仍然可以使OSD字符和图表背后的视频图象在标称亮度设定值下充分消隐。图4a中所示的波形示出了接到显象管激励器29因这种配置而形成的输出亮度信号(-Y)。
然而，据发现，在某些工作条件下，当字符消隐电平直接箝位到亮度电平时，字符消隐电平可能不足以使OSD字符和图表背后的视频图象充分消隐，从而降低其清晰度。举例说，当亮度设定到其最大电平或接近其最大电平时，字符消隐电平可能会降低到视频图象在字符和图表背后没有完全消隐的程度，从而降低它们的清晰度。若亮度控制部分79含有象前面参照图5说明的具有不能将黑色电平控制信号充分保持在其被设定的状态的蓄能电容器的键控箝位，则上述情况可能更严重。要避免这个问题，最好将字符消隐电平设定到跟踪黑色电平但比黑色电平略高(在所示实施例中比黑色电平高)的“超黑”电平。因此，如图1中所示，亮度(黑色电平)控制输入端上通过偏置电压器件81连接有一个字符消隐网络79(包含在单芯片100的亮度通道11中)，用以根据字符消隐(CB)信号的脉冲促使亮度信号箝位到亮度(黑色)电平加一个补偿值。这个补偿值使字符消隐电平高得足以确保字符和图表背后的视频图象消隐但比回扫消隐电平低得足以使定时信号发生器67的阈值比较器75(图2)不致产生错误的消隐脉冲。图1中所示的“超黑”OSD字符消隐装置的效果是使接到显象管激励器29的输出亮度信号(-Y)具有图4b中所示的波形。
图5示出了配合单芯片100的其它部分配置的字符消隐的实际电路。
亮度输出放大器25包括两个串联的连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管Q1和Q2和一个二极管D1。输出的亮度信号在二极管D1的负极上产生。垂直消隐部分61包括连接成共发射极形式的PNP晶体管Q3和连接成发射极跟随器形式的NPN晶体管Q4。垂直消隐期间(VBI)定时脉冲接到PNP晶体管Q3的基极，垂直消隐(VB)脉冲在NPN晶体管Q4的发射极处产生。NPN晶体管Q4的发射极接亮度通道11在二极管D1的负极处的输出端。
亮度控制部分23包括所谓“键控反馈箝位”电路，该电路包括电压比较器VC和电子开关SW。在二极管D1的负极处产生的输出亮度信号(-Y)接到电压比较器VC的一个输入端(+)，亮度控制电压(BC)接到另一个输入端(-)。开关SW在正常情况下不导通(断开)，只根据色同步选通(BG)脉冲导通(闭合)。开关SW闭合时，输出亮度(-Y)信号和亮度(黑色)控制信号的黑色电平之间的电压差存入外蓄能电容器CS中。该存储的电压通过连接成发射极跟随器形式的PNP晶体管Q5接到输出亮度放大器25在晶体管Q1基极处的输入端，然后由串联的接成发射极跟随器形式的晶体管Q1和Q2接到亮度通道的输出端。键控箝位作用的结果使输出亮度(-Y)信号的黑色电平为：
BC+0．6伏(Q5)-0．6伏(Q1)-0．6伏(Q2)-0．6伏(D1)
超黑字符消隐装置包括接到发射极跟随器形式的NPN晶体管Q6、二极管D2和耦合电容器CC。晶体管Q5的基极和发射极之间的电压降基本上等于晶体管Q1的基极和发射极之间的电压降，但极性相反，因而晶体管Q2和Q6的基极处的电压分别大致上等于存入电容器CS中的电压。因此，晶体管Q6和二极管D2在正常情况下不导通。正向字符消隐(CB)脉冲加到单芯片100的快速消隐输入端时，晶体管Q6和二极管D2导通，晶体管Q2(在正常情况下导通)不导通。这个操作的结果使字符消隐电平变为：
BC+0．6伏(Q6)-0．6伏(D2)-0．6伏(D1)
这样，字符消隐电平比黑色电平大0．6伏，如图4b中输出亮度信号的波形所示。
在图5所示的实施方案中，由于配置了耦合电容器CC、晶体管Q6和二极管D2，因而配备了字符消隐开关79(图1)的功能，由于蓄能电容器CS与二极管D1的负极之间两条通路(一个通路供黑色电平箝位。另一个通路供字符消隐)中半导体结点的数目不同，因而配备了补偿器件81的功能。
不言而喻，尽管本发明是就应用全部红、绿、蓝字符信号的OSD装置介绍的，但它同样适用于采用少于三个字符信号的OSD装置。此外，尽管这里是通过举例说明字符消隐装置的具体实施情况，显然，熟悉本技术领域的人士是知道还有其它实施例的。另外，虽然所述实施例的字符消隐脉冲的目的是消隐字符和／或图表背后的图象，不难理解，本发明也同样适用于为提供字符“边缘”效应而进行的旨在消隐毗邻字符和字符后面的视频图象的字符脉冲。这些和其它修改方案都属于下面的权利要求书中所规定的本发明的范围。
Claims (5)
1．一种电视系统，包括：
输入视频信号源(1)，该视频信号表示待显示的图象，且包括黑色电平；其特征在于还包括：
输出视频信号产生装置(23)，用以根据所述输入视频信号和一亮度控制信号产生包含与所述亮度控制信号有关的黑色电平的输出视频信号；
辅助信号源(69)和相关的字符消隐信号(CB)源，其中所述辅助信号代表待显示的字符或图表，所述字符消隐信号表示所述视频信号何时要消隐和所述字符或图表何时要显示；以及
字符控制装置(79，81)，包含一电压补偿装置，根据所述字符消隐信号和所述亮度控制信号使所述输出视频信号达到字符消隐电平，该字符消隐电平取决于所述亮度控制信号且从所述输出视频信号黑色电平得到补偿。
2．根据权利要求1所述的电视系统，其特征在于：
所述字符控制装置(79，81)包括用以建立所述补偿的半导体器件(Q6，D2)。
3．根据权利要求1所述的电视系统，其特征在于：
所述控制亮度的装置(23)包括用以存储电压的电容装置(CS)，该电压代表所述输出视频信号的所述黑色电平与所述亮度信号之间的差值；
以及包括组合装置(Q5)，用以将所述存储的电压和所述输入视频信号组合，以产生所述输出视频信号。
4．根据权利要求3所述的电视系统，其特征在于：
所述字符控制装置(79，81)包括半导体器件(Q6，D2)，用以建立连接在所述电容装置(CS)与所述输出端之间的所述补偿，且根据所述字符消隐脉冲(CB)进行导电。
5．根据权利要求4所述的电视系统，其特征在于：
所述图象消隐脉冲是水平消隐脉冲。
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