CN1046652A - 具有用于已分离亮-色格式视频信号的辅助输入连接器的电视接收机 - Google Patents

Abstract

辅助视频输入端(S-端)把亮度和色度输入信号耦合到接收机显示处理器(40)中相应的峰化电路(52、58)的输入端上。为了校正接收机色度峰化滤波器中边带幅度的失真，使色度输入信号受到预失真(去峰化(80))，借以防止所显示图像中的彩色失真。使亮度信号在高于亮度峰化滤波器特征峰化频率的频率上受到附加峰化(52)，借以增强接收机所显示宽带亮度输入信号的锐度。

Description

本发明涉及电视接收机，特别是涉及打算与某种类型的辅助信号源一起使用的电视接收机，所述类型的辅助信号源提供已分离的亮度和色度输出信号、以及已扩展的亮度信号带宽。

盒式录像机（VCR）和摄录一体机（摄像录像机）已经提出来了，这种设备提供频带相对宽的亮度信号响应（例如，5MHZ）并且包括输出连接器（通称为“S端”），这种连接器提供已分离的亮度和色度输出信号。这种新的视频互连格式的优点是，可以把已分离的亮度和色度信号直接加到电视接收机的显示处理电路上，而不通过该电视接收机的内部梳状滤波器。这种信号格式有利地排除了干扰的影响，例如，交叉彩色和交叉亮度;否则，如果把亮度和色度信号组合起来，作为复合视频信号用于电视接收机上，就会出现那种干扰的影响。一般见发表于《电视技术》1987年8月第24-37页上、题为“日立公司高级家用录像机型数字高保真录像机VT-Z70”（“Hitachi    S_VHS    Digital    Hi_Fi    Vide_otape    Recorder    VT_Z70”）的论文。另见发表于《电视文摘》（TV    DIGEST）1989年2月13日第29卷第7期上、题为“索尼公司推出8毫米高带产品”（“Song    Introduces    8mm    Hi_Band    Products”）的论文。

如果能够把辅助输入连接器加到普通电视接收机上，来简便所提出宽带亮-色格式视频信号的显示，则是理想的。本发明所论述的这一问题是，使普通电视接收机增加亮-色输入能力而不需要对现有接收机的信号处理电路作重大的修改。本发明的主要特征是特别打算对亮度输入信号提供边带幅度的校正。

实施本发明的电视设备包括显示处理器，该显示处理器具有通过色度亮度峰化电路耦合到第一视频源上，并且通过一电路通路耦合到第二视频源上的输入端。把第二视频源通过这个电路通路耦合到色度亮度峰化电路的输入端上。这种电路通路包括去峰化电路，该电路通路使第二视频源所提供的色度输入信号受到峰化电路的峰化和去峰化电路的去峰化作用。

根据本发明的另一个方面，去峰化电路呈现出与峰化电路互补的边带失真。

本发明在附图中作了说明;附图中，相同的元件以相同的参考号标出;附图中：

图1为实施本发明的电视接收机的方框图;

图2为说明图1接收机中亮度信号处理某些方面的频谱图;

图3为说明图1接收机中色度信号处理某些方面的谱图;

图4为用于图1接收机中辅助亮度峰化电路的详细方框图;

图5为图4峰化电路的详细电路图;

图6为用于图1接收机中的色度信号去峰化或预失真电路的详细方框图;以及

图7为图6中色度信号预失真电路的详细电路图。

图1的接收机包括射频和复合视频输入处理器10，10具有天线输入端12，12用来接收标准射频调制的视频输入信号S1，S1来自源（例如，天线或电缆电视源）或来自电视辅助设备（例如，计算机或电视游戏机）。把信号S1加到调谐器14上，14选择要接收的特定频道。把调谐器的输出信号S2加到中频（IF）放大器16上，16放大信号S2并且把已放大的信号S3加到伴音陷波器18上。伴音陷波器18从信号S3上把伴音载波去掉，并且把结果的视频信号S4提供给视频检波器20，20产生基带视频输出信号S5，S5是复合视频形式，即S5包括基带亮度分量（Y）和正交调制的色度分量（C）。视频开关22有选择地把复合视频信号S5或辅助基带复合视频信号S6加到亮-色（Y-C）分离滤波器24（例如，梳状滤波器）上。辅助复合视频信号S6可以从源（例如，盒式录像机、计算机或其它适当的设备）通过辅助输入端26来提供。滤波器24把所选择的视频输入信号（S5或S6）分离成为其亮度（Y1）分量和色度（C1）分量，把这两个分量加到输入处理器10的相应输出端28和30上。

除了视频开关22以外，处理器10的其余元件都可以是传统设计的。但是，开关22是非传统设计之点在于22最好包括“零”或者截止状态，在这种状态下，复合视频信号S5和S6都不能加到亮-色分离滤波器24上。正如将要说明的那样，这一特点防止了：当选择显示宽带辅助视频输入信号Y2和C2时，对于Y2和C2产生干扰。

对于用来截止或中断来自处理器10的输出信号Y1和C1的视频开关22，可以选择各种可采用的方法。作为第一个实例，可以在开关22的输出端与滤波器24的输入端之间，插入一个用来截止或中断开关22输出信号S7的开关。作为另一个实例，可以在滤波器24的输出端与处理器10的输出端28、30之间，插入开关。第三种可采用的方法是，在载有复合视频信号S5和S6的导线上，插入开关。在任何情况下，对于本发明来说，重要的是：当需要显示已分离亮-色格式的宽带视频输入信号S8时，提供一种用来截止由输入处理器10产生的亮度信号Y1和色度信号C1的适当装置。

把在输出端28和30上的、输入处理器10所选择的亮度输出信号（Y1）和色度输出信号（C1），通过相应的导线36和38，耦合到显示处理器40相应的输入端32和34上。处理器40是传统设计的，并且包括亮-色（Y-C）处理装置42，42具有输出端44，为了把已处理的视频信号S9送到显示器46（例如，显像管）上，把44与46耦合。把亮度输入端32，通过亮度信号延时和均衡电路50，以及亮度信号峰化电路52，耦合到处理器42的亮度输入端（48）上。把锐度控制54耦合到亮度峰化电路52上，用来控制亮度信号的峰化幅度。把处理器40的色度信号输入端34，通过色度信号峰化电路58，耦合到亮-色处理器42的色度信号输入端56上。处理装置42是传统设计的，并且说明性地包括：色度信号解调器（用来解调由峰化电路58提供的色度信号）、色调控制、色饱和度调整器、以及适当的矩阵电路，该矩阵电路用来把亮度输入信号与已解调的色差分量（例如，R-Y、B-Y）组合起来，以便以适合于显示器46显示的形式（例如，红绿蓝）提供输出彩色信号S9。

图1的其余元件简便了当前所提出亮-色格式的辅助视频输入信号S8的显示，在这种格式下，以分离的形式将其亮度分量Y2和色度分量C2提供给接收机，并且在这种格式下，与广播标准的视频信号相比，亮度分量Y2呈现出相对宽的带宽（例如，5MHz或5MHz左右）。正如以前所说明的那样，这种新的宽带亮-色视频信号格式提高了清晰度（水平400行左右）。还有，因为分量Y2和C2为已分离形式（而不是复合形式），所以排除了非所需影响（例如，交叉彩色和交叉亮度）。这里公认，如果不需要对接收机进行大量修改就能显示这种亮-色格式的视频信号S8，并能避免把现有接收机电路不必要地翻一番，则是理想的。

详细地说，把宽带亮-色格式的视频输入信号S8加到亮-色格式视频输入连接器60上，60具有第一端62和第二端64，把信号S8的亮度分量Y2加到62上，把信号S8的色度分量C2加到64上。把62端上的亮度分量Y2，借助于电路通路，耦合到处理器40中亮度峰化电路52的输入端上，该电路通路包括辅助亮度峰化电路70。具体地说，把辅助亮度峰化电路70的输入端72连接到连接器60的62端上;把70的输出端74在电路结点76处，连接到导线36上。借此，使宽带亮度信号Y2受到峰化电路52和70组合起来的峰化作用。普通峰化电路52对于信号Y2带宽中频率较低的部分进行峰化，峰化电路70对于信号Y2带宽中频率较高的部分进行补充峰化。因此，宽带亮度信号Y2在基本上是其全带宽的范围内受到峰化，而不需要在接收机中设置独立的全带宽峰化电路。

本发明的这一特点有利地避免了在接收机中把昂贵和复杂的电路翻一番，因为峰化电路70只需要对普通接收机峰化电路52所提供的峰化进行补充。图2说明这种特点的效果。响应曲线202（实线）说明当显示标准带宽的视频信号Y1时，接收机的幅度响应。在这种情况下，最高峰化出现在频率2.5MHz左右，上边带边缘为4.0MHz左右。曲线204说明由峰化电路70提供的补充峰化。正如所示出的那样，在频率4MHz左右加上了3db左右的峰化。合成曲线206（虚线）说明宽带亮度信号Y2两次峰化的效果。正如所示出的那样，信号Y2的响应扩展到频率5MHz左右。为了使宽带亮度信号Y2获得全带宽峰化，有利的是只需要在普通峰化电路峰化范围的高端上提供数量相对小的附加峰化，并且，因为对于标准带宽信号Y1和宽带信号Y2所采用的都是标准峰化电路，所以，在峰化电路中实现了理想的节约。

把辅助峰化电路70的输出加到结点76上而不是直接加到峰化电路52上的优点是，借此，使两次峰化的亮度信号Y2也受到延时和均衡电路50的延时。这一延时（例如，几百毫微秒）补偿了由于亮度和色度信号的带宽不同所引起的延时不同，从而在显示器40上实现了正确的亮色重合。已经发现，对于标准带宽亮度信号Y1的这种延时补偿也足以使宽带信号获得良好的亮色重合，因此，通过把70的输出端连接到结点76上、以便对电路50的共用，从而避免了电路元件不必要地翻一番。

根据本发明的一个方面，通过把输入端64耦合到色度信号预失真或“去峰化”电路80的输入端82上，对于亮-色格式信号S8的色度分量C2进行处理，80具有输出端84，把84耦合到导线38上的电路结点86上。电路80的一个重要功能是，使色度信号C2上边带和下边带的相对幅度不平衡。具体地说，通过适当的滤波，相对于下边带，对上边带进行压缩。这种压缩的大小选择得与显示处理器40中色度峰化电路58相对于上边带，对下边带所作的压缩互补，因此，在电路58中峰化并且在电路80中去峰化以后，在亮-色处理器42的输入端上，合成的色度信号C2呈现出幅度基本上相等的上、下边带。色度边带并没有变成不平衡，这是很重要的;因为正如以前所说明的那样，处理器42把色度边带解调成为用来与亮度信号一道进行矩阵变换的基带信号（R-Y、B-Y），而边带幅度的误差在矩阵变换后的输出信号（红绿蓝）中，会引起色调和色饱和度的误差。

图3说明了上述情况，图3中，曲线302说明色度去峰化电路80的响应，曲线304说明色度峰化电路58的响应，曲线306说明组合后的合成响应。正如所示出的那样，曲线302的峰在低于彩色副载频（3.58MHZ）700KHz左右的频率上，曲线304的峰在高于彩色副载频700KHz左右的频率上。合成响应306的峰在彩色副载波的频率上并且是对称的，借此，保证了正交调制的彩色副载波信号上边带和下边带的相对幅度没有失真。

指出这一点是有益的：在处理器40中采用色度峰化电路58的一个理由是，用来校正色度信号C1的边带失真，这种边带失真的出现是由于输入处理器10的中频带宽是有限的，或者是由于耦合到输入端26上的源的带宽是有限的。因为在新的亮-色信号格式下，色度信号C2应该具有相等的边带，所以，有人可能认为：当显示信号C2时，刚好可以跳过峰化电路58。可以这样来作，例如，把色度输入端64直接连接到处理器40的色度输入端56上，从而不再需要电路80了。这种方法可以解决边带幅度问题，但是，可能引起另一个问题，即，亮-色不协调。人们记得，延时电路50校正由于所包括的带宽不同而引起亮色延时的不同。对于本发明所示的这一实施例，Y1与C1的亮色相对延时和Y2与C2基本相同。因此，对于这两种信号采用相同的补偿延时是适当的。但是，如果把去峰化电路80去掉，并且把C2直接加到处理器42的输入端56上，C2的延时就不同了。这种延时差可以通过转换亮度信号的延时，或者用另一种方法，即通过给信号C2附加延时，加以校正。正如前述的那样，这种状态可以完全避免：使这两个色度信号都通过峰化电路58，并且利用电路80的去峰化对于色度信号C2的边带幅度进行校正。

用户触发控制装置90提供要显示的选择信号，90具有耦合到视频开关22中控制输入端23上的输出端92，90还具有耦合到色度和亮度电路80和70中相应控制输入端88和78上的另一输出端94。为了显示广播或电缆天线的输入信号S1，用户触发控制装置90，将截止信号送给电路80和70的控制输入端。这使得电路80和70断开相应的串联连接的输出开关，因而使电路80和70分别与导线38和36断开。与此同时，控制装置90的输出端92给开关22发送用来选择信号S5的启动信号。当选择显示辅助复合视频信号S6时，除了开关22选择信号S6而不是选择信号S5以外，其余动作是相同的。当选择显示宽带亮-色格式的信号S8时，控制装置90将截止信号送给开关22，使得S5和S6都不能被选中。同时，在控制装置90的输出端94上产生启动信号，借此，启动电路70和80中的内部串联开关把已处理的信号Y2和C2耦合到导线36和38上，通过显示装置46加以显示。

图4为说明亮度信号处理进一步特点的、辅助亮度峰化电路70最佳实施例的详细方框图。把输入端72通过级联电路（以参考号为序，包括：终接网络71、交流耦合网络73、峰化滤波器75、以及开关放大器77，还把电源输入端79和控制输入端78连接到77上）耦合到输出端74上。图5为实现图4的典型的具体电路，并且包括典型的电路值。

图4的终接网络71以特性阻抗来终接用于信号Y2的亮度输入电缆，借此，来防止电缆反射，不然的话，当显示Y2时，这种反射将作为双重图像或“重影”而出现。图5中，这一功能由耦合到输入端72与地之间的电阻RT来提供。

将要指出的是，把交流耦合网络73设置于该级联（71-73-75-77）中峰化滤波器75之前。这有利地防止了低阻抗终接电阻（75Ω）和信号Y2中任何直流分量干扰放大器77的直流偏置，因为正如将要说明的那样，峰化滤波器75形成放大器77偏置网络的一部分，因此，有利地减少了实现放大器77所需元件的个数。在图5这个实例中，网络73是由一个串联耦合的电容器（33微法）来实现的。

正如所示出的、并与图2有关所描述的那样，峰化滤波器75在接近于视频频带高端处（4MHz左右）提供3db左右小量的提高。任何适当的滤波器均可用于这种用途，但是，图5中的最佳实施例提供通过电阻R2到地的直流通路，因此，在设立放大器77的偏置方面是有用处的。具体地说，在图5滤波器75中包括输入串联电阻R1，R1通过并联谐振电路（L-C）和旁路电阻R2耦合到地。输入串联电阻R1和并联电阻R2的数值是确定信号变化的主要因素。正如图2所示的那样，在远低于或远高于谐振的频率上，滤波器的衰减近似为 (R₂)/(R₁+R₂) 或3db左右;在谐振频率上，滤波器的衰减为0db左右。

在滤波器75中，通过使一电流流经滤波器电感和电阻R2，有利地产生了放大器77的偏置电压。这一电流由连接到电源端79上的电阻R3来提供。把这样产生的偏置通过电阻R4耦合到放大器晶体管Q1上，把Q1的集电极电阻和发射极电阻（R5和R6）分别耦合到电源端79上和地上。放大器的增益主要由电阻R6和R5的比值来确定，在所示数值下，放大器的增益为3倍左右或10db。因此，在亮度频率范围内，峰化电路70整个增益的变化为，从最小增益+7db变化到最大增益+10db。

放大器77的输出信号由发射极跟随器晶体管Q2来提供，把Q2的基极连接到晶体管Q1的集电极上，并且，把Q2的发射极和集电极分别连接到74端和79端上。输出信号的开关由二极管D1来提供，把D1的阳极和阴极分别连接到晶体管Q2的基极和控制端78上。78端上的高电平电压使二极管D1反向偏置，因此使放大器工作，把Y2（已峰化）耦合到导线36的结点76上，通过显示装置46加以显示。相反地，78端上的低电平电压使二极管D1正向偏置，因此使发射极跟随器晶体管Q2截止，从而把亮度峰化滤波器70与导线36去耦开来。在这种方式下，正如以前所说明的那样，视频开关22选择信号S5或S6中的一个信号，通过处理器40中的显示器46加以显示。

图6为说明图1接收机中色度信号处理进一步特点的、辅助色度预失真或“去峰化”电路80最佳实施例的详细方框图。把输入端82通过级联电路（以参考号为序，包括：终接网络81、滤波器83、交流耦合网络85、以及开关放大器87，还把电源端89和控制输入端88连接到87上）耦合到输出端84上。图7为实现图6的典型的具体电路，并且包括典型的电路值。

终接网络81以特性阻抗来终接用于信号C2的色度信号输入电缆，借此，来防止电缆反射，不然的话，当显示C2时，这种反射将作为彩色失真而出现。图7中，这一功能由耦合到82端与地之间的电阻R6来提供。

正如关于图3所讨论的那样，滤波器83通过对上边带的衰减大于对下边带，使色度信号上边带和下边带的相对幅度失真。正如图3所示的那样，衰减的程度与峰化滤波器58的响应互补，所以，合成的边带是对称的，正如曲线306所示的那样。为此，可以利用低通或带通滤波器来实现滤波器83。为了对于色度滤波器58提供良好的匹配（即，互补），已经发现，在滤波器83中包括电阻来控制在色度信号频带内（即，从彩色副载频加上或减掉700KHz左右）响应的形状（斜率），是有利的。为此，滤波器83包括串联支路和并联支路，该串联支路包括电感L1和整形电阻R7，该并联支路包括电容器C1和整形电阻R8。所考虑的电感和电容器单独提供低通特性，该低通特性独自呈现出每倍频程-12db的最大斜率。通过选择滤波器83的电阻R7和R8来修正其最大斜率，以便在从2.8MHz左右到4.2MHz左右的范围内，使滤波器83与滤波器58的斜率相匹配。

色度滤波器80中交流耦合与亮度滤波器70中交流耦合作法的不同在于，80中的交流耦合在级联电路81-83-85-87中设置于滤波器83之后（而不是设置于83之前）。但是，在这种情况下，可以把交流耦合（例如，电容器C2）设置于滤波器之前，因为通过并联通路R8-C1没有到地的直流通路。但是，如果用为滤波器83的滤波器确有到地的并联通路，就可能希望像放大器77那样作，把该并联通路用来偏置放大器87，在这种情况下，将把交流耦合设置于滤波器83之前。

放大器87是把已预失真的色度信号C2与导线38耦合起来或去耦开来的开关放大器。正如放大器77中的情况那样，利用放大器输出端上的串联开关，可以提供这种有选择的耦合。但是，最好是利用开关放大器，以避免因采用串联输出开关而使输出电阻增高。用这种方法，使电路输出的信号电平基本上不受导线38和36、以及连接到导线38和36上有关元件的阻抗的影响。放大器87的具体实例（图7）包括一对电阻R9、R10，把R9、R10分别耦合到耦合电容输出端与电源端89之间，耦合电容输出端与地之间。把这样产生的直流偏置和色度信号，通过电阻R11耦合到发射极跟随器晶体管Q3的基极上，把Q3的集电极和发射极分别连接到电源端89和输出端84之一上。放大器87的开关由二极管D2来提供，把二极管D2的阳极和阴极分别连接到晶体管Q3的基极和控制端88上。当88端上为低电平电压工作时，使二极管D2正向偏置，因此使晶体管Q3截止，把放大器87与导线38断开来。相反地，88端上的高电平电压使二极管D2反向偏置，启动晶体管Q3工作，以便把已预失真的色度信号C2送到导线38上。

可以把此处示出并描述的亮度峰化和色度峰化的原理分开地或组合起来用于具体的电视接收机应用中。以前已详细说明：例如，在特定的接收机应用中，利用一个开关把色度峰化电路58旁路，通过把C2的输入端64耦合到显示处理器40的色度输入端56上，就可以把色度预失真电路排除。正如所说明的那样，信号C2和Y2相对延时的变化可以通过利用可切换的、亮度信号Y2的延时电路，或者通过在C2的信号通路中附加延时，加以校正。在某些应用中，如果不加峰化地显示信号Y2;或者如果对Y2提供完全独立的全带宽峰化电路，因而不再需要电路70了，则可能是理想的。例如，可以利用用来选择Y2的开关来代替亮度峰化电路70，并且，当显示信号Y2时，可以使峰化电路52截止。这将提供“平坦”（未经峰化）的亮度响应，但是，仍能获得色度去峰化的好处，因为正如以前所说明的那样，便于使Y2与C2正确地重合起来。还有另一种方法，就是利用全带宽峰化电路和开关来代替电路70，并且，当显示Y2时，禁止峰化电路52工作，借以独立地对Y1和Y2进行峰化控制。还有，在不需要电路70的这一实例中，仍然获得了Y2-C2重合的好处。把亮度互补峰化（70）与色度预失真（80）组合起来的优点，以前已经讨论过了。

Claims (5)

1、一种电视设备，这种电视设备包括显示处理器(42)，该显示处理器(42)具有通过色度峰化电路(58)耦合到第一视频源(10)上、并且通过电路通路耦合到第二视频源(64)上的色度输入端(56)；其特征在于：

把所述第二视频源(64)通过所述电路(58)通路耦合到所述色度峰化电路的输入端上，把所述第一视频源(10)耦合到所述色度峰化电路的输入端上；以及

所述电路通路包括色度去峰化电路(80)，该电路通路使所述第二视频源(60)所提供的色度输入信号受到所述峰化电路(58)的峰化和所述去峰化电路(80)的去峰化作用。

2、根据权利要求1的那种电视设备，其中，所述色度去峰化电路（80）包括用来使所述色度信号上边带和下边带的相对幅度不平衡的滤波器（83），所述色度信号是由所述第二视频源提供的。

3、根据权利要求2的那种电视设备，其中，相对于所述下边带，对于所述上边带进行压缩。

4、根据权利要求3的那种电视设备，其中，所述去峰化电路的边带压缩与所述峰化电路所提供的边带压缩基本上是互补的。

5、根据权利要求1的那种电视设备，其中，所述去峰化电路包括级联电路，该级联电路包括终接网络（81）、边带失真滤波器（83）、交流耦合网络（85）和开关电路（87）。

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