CN1056199A - 全视频信号中的已失真同步的校正装置 - Google Patents

Abstract

一种电视接收机包括一个“单片”电视信号处理 IC(200)，该IC有一个端子用于接收包括图象脉冲 分量和同步脉冲分量的全视频信号。经所谓“黑—扩 展”电路非线性处理的全视频信号(105)加到“单片” IC的全视频信号输入端。为了使“单片”IC的同步 分离器(100)能可靠地从经非线性处理后的全视频 信号中分离出同步脉冲，一个包括辅助同步分离器 (113)的同步校正电路(111)，用于在全视频信号被 非线性处理之后但在加到“单片”电视IC之前修正 全视频信号的同步脉冲。

Description

本发明涉及这样的一种装置，它在同步部分被非线性处理电路扰乱后，对全亮度信号的同步脉冲部分进行校正，所述非线性处理电路用来处理该全亮度信号。

在电视接收机中，为了改进显示图象的主观要求，经常需要使用非线性信号处理。所谓的“黑-扩展”和“白-扩展”电路是通过分别在暗和亮图象区内适当地改变信号转移函数的形状而用于改善图象的对比度，所谓的γ校正电路也以非线性方式静态或动态地改变信号的转移函数，以便补偿在广播演播室中使用的电视摄象机的非线性特性与接收机的显示装置的非线性特性之间的差。通过在亮度信号的后肩区域期间插入“比黑还黑”的可变幅度脉冲，所谓的“自动-消隐脉冲电平”电路还能用于适当地调节显示图象的亮度。显示图象的亮度之所以改变是因为“自动-消隐脉冲电平”功能改变了“后肩”钳位的钳位电平与已钳位的视频信号的电平之间的关系。如果同步分量和视频信号的图象分量在一起处理的话，那么各种“画面增强”电路技术可能会影响同步脉冲分离器的区别“比黑还黑”同步脉冲与图象部分的能力。

图1显示了应用非线性“画面增强”电路的一个典型例子。在该例子中，由天线60接收的电视信号经调谐器65调谐后，由中频部分70解调，从而产生一个基带视频信号75。该信号经过亮-色分离器90被分离成包括图象和同步脉冲分量的全电视亮度信号104，以及色度信号85。色度信号经过处理电路80处理，产生出色差信号86。色差信号86在亮-色矩阵82中与由亮度处理器81产生的亮度信号87进行矩阵耦合，以产生适合于加到显象管83上的基本彩色信号88。非线性“画面增强”电路110设置在亮度处理电路81之前，并给亮度处理电路81提供一个非线性处理的亮度信号105。由亮-色分离器90产生的全亮度信号104以并行的方式耦合到画面增强电路110和同步分离器100上。分离的同步信号115加到水平和垂直扫描处理电路120上，它则给偏转单元84提供偏转信号89。

图1所示的电路结构具有所需要的特征，即在被非线性画面增强电路110进行处理之前，同步分离器100就从全亮度信号104中产生出全同步信号。参见图12所示的、于1984年12月18日颁发给Okada、且转让给索尼公司的美国专利4489349号中，公开了与上述类似的电路结构。

如图2A所示，所用的画面增强电路与结合的电视处理器集成电路相联，该电视处理器集成电路即所谓“单片”电视集成电路（IC），例如东芝TA8680，这样，同步分离器100的输入信号必须从画面增强电路110的输出信号中得到。这是因为在TA8680等集成电路中，其同步分离器100的输入端和亮度处理电路81的输入端在IC中被连到一起了，并且是不可分离的。

一个可以提供“黑-扩展”和“自动-消隐脉冲电平”功能的IC是索尼CX20125动态图象IC，它可用于图1和图2A所示的电路结构中。如图2B所示，IC  CX20125在各个相应的输入端接收全亮度信号104、全水平和垂直回扫消隐信号101以及水平“后肩”钳位脉冲信号102。相应地，它提供全亮度信号105它是按照“黑-扩展”功能而被非线性处理的。另外，“自动-消隐脉冲电平”脉冲加在全亮度信号的“后肩”中。钳位脉冲信号是用来为它本身信号处理提供后肩钳位，以及产生“自动-消隐脉冲电平”脉冲。集成电路CX20125用全回扫消隐信号来抑制在水平和垂直消隐期间的黑扩展。非线性处理系统中的这种回扫消隐间隔抑制措施也参见图11于上述的Okada专利中公开了。

当采用图2B的电路结构时，为了理解在产生全同步信号时出现的问题，回顾一下从全亮度信号中分离出全同步脉冲的工作是有帮助的。在描述时，将参考图3。典型的同步分离电路包括钳位电路103，在经一个电容（未画出）被交流耦合后，将同步脉冲的峰值钳位到参考电压106，从而恢复全亮度信号的直流电平。如此恢复的信号107加到一个其参考电压109与钳位电路103的参考电压106有关的电平比较器108上。通过选择比较器108的参考电压109达到介于“后肩”电平和期望的同步头电平之间的中间电平，在比较器108的一输出端115将产生没有任何与视频信号相关的图象膺象的全水平和垂直同步脉冲信号。

图4a和4b分别显示了一个典型全亮度信号的水平和垂直部分。全亮度信号的图象部分280从消隐电平204伸展到峰值白电平205，而水平同步脉冲206和垂直同步脉冲207从消隐电平204向下伸展到同步头电平208。NTSC电视制式规定消隐电平204到同步头电平208之间的幅度应该是消隐电平到峰值白电平205之间的幅度的40%。该同步幅度关系对任何不精确的同步分离器提供适当的余量，并允许从图象分量中可靠地分离出同步分量。

全亮度信号的水平和垂直部分分别示于图6a和6b中，该全亮度信号是经诸如CX20125的非线性处理IC处理过的。与图4a的波形相比，注意到图6a的波形在水平同步脉冲206之后的后肩期间插入了一个脉冲211。这个插入的脉冲是一个幅度可变的“自动-消隐脉冲电平”脉冲。该自动-消隐脉冲电平脉冲具有代表性地可在消隐电平204至最大电平212之间变化。电平212大约是同步头电平208与消隐电平204之间幅度的50%。图4a所示的波形包括在正程扫描时间内的暗部分210。该暗图象区域展宽到电平209，它比“比黑还黑”的消隐电平204要“较白”一点。如果暗图象区域在一场中占的总时间相当大，那么“黑-扩展”处理将使电平209扩展到黑电平甚至到比黑还黑的消隐电平204。对于相当短的期间，“黑-扩展”处理将如图6a所示使暗电平209扩展到消隐电平204以下的一个电平213。

图5a和5b分别示出了水平和垂直回扫消隐间隔。比较图4a和5a的波形，可以看到接收到的信号的水平消隐间隔214与回扫消隐间隔216近于重合。但是，比较图4b和5b的波形，将看到垂直回扫消隐间隔217明显地比接收到的信号的垂直消隐间隔215短。这是典型接收机设计实践的通常结果，因为它使追求更经济的结构不再成为问题。但是，在使用例如CX20125的集成电路的接收机中，短的垂直回扫消隐间隔会导致图6b所示的响应，因为在接收到的信号的消隐间隔215开始时刻到回扫消隐间隔217开始时刻之间的“黑-扩展”处理并没有被抑制。如图6b所示，出现在间隔218的水平扫描部分可从其通常的电平204扩展到比黑还黑的电平213。以类似的方式，出现在间隔218的垂直均衡脉冲282可从电平208扩展到电平281。关于这一点，应该注意到当均衡脉冲被扩展时，出现在间隔218中的水平脉冲并没有被扩展，因为在水平消隐期间“黑-扩展”被禁止。正因为图4a所示的暗区210取决于暗图象区域的总占空因数时而被展宽，出现在间隔218的水平扫描区域可被保持在消隐电平204或根据场景的变化扩展到最大电平213或281。因此，用于设定同步分离器比较器参考电平的余量位于同步头电平208和较低的水平同步脉冲电平212或213之间，而对于垂直同步脉冲，它是不可预言的。因此，很难设定一个可靠的比较器参考值。

本发明部分地属于解决全视频信号的同步脉冲分量的扰乱问题，所说全视频信号是被一个非线性画面增强电路处理的。

按照本发明的一个方面，一个全电视信号以并行的方式耦合到非线性视频处理电路上和一个辅助的同步分离器电路上。按照本发明其他各个不同的方面，由辅助同步分离器产生的全水平和垂直同步脉冲被用来增强或替换经非线处理的全视频信号的已扰乱的同步脉冲。最后的其同步分量已被校正的全电视信号被耦合到一个“单片”电视IC上。因此，现在，水平和垂直同步脉冲可从图象分量中可靠地分离出来了。

为了更详细地理解本发明，将参考附图进行说明。在附图中，相同的或类似的单元用相同的参考标号表示。图1、2a、2b、3、4a、4b、5a、5b、6a和6b在上面已经详细描述了。

图1示出了已有技术中一种接收机的方框图，其电路是将同步分离置于非线性处理之前。

图2a示出一种采用“单片”电视IC的画面增强电路的电视接收机的电路结构，它有利于帮助我们理解本发明所指的问题。

图2b示出Sony  CX20125非线性画面增强集成电路的连接关系。

图3示出一个同步分离器的方框图。

图4a和4b分别示出未被诸如Sony  CX20125的图象增强电路处理之前的全亮度信号的水平和垂直部分的波形图。

图5a和5b分别示出水平和垂直回扫消隐信号的波形图。

图6a和6b分别示出经IC  CX20125处理后的全亮度信号的水平和垂直部分的波形图。

图7示出本发明一个实施例的方框图，其中的同步校正电路是插在非线性处理IC输出端和“单片”电视IC的结为一体的亮度/同步输入端之间。

图8a、8b和8c示出图7中的同步校正器的各个实施例的方框图。

图8d、8e和8f分别显示了图8a、8b和8c中方框形式的电路的实施例的具体电路。

图9a和9b分别示出由图7所示电路中的辅助同步分离器产生的水平和垂直同步脉冲的波形。

图10a和10b分别示出全亮度信号的水平和垂直部分的波形图，该全亮度信号是在图8a和8b所示的实施例的一个中间点产生的。

图11a和11b分别示出全亮度信号的水平和垂直脉冲的波形，该全亮度信号是在图7所示的同步校正电路的输出端产生的。

参考图7，由亮-色分离器90产生的全亮度信号104加到诸如包括集成电路索尼CX20125的非线性处理电路110的输入端，并以并行方式加到同步校正电路111。同步校正电路111也接收在非线性处理电路110输出端产生的已非线性处理的全亮度信号105。参考前面所述，全亮度信号105包括如图6a和6b所示的被扰乱的同步部分。在同步校正器111的输出端产生的全亮度信号112具有如图11a和11b所示的已校正的同步部分。其结果，诸如包括集成电路东芝TA8680或类似IC的“单片”电视IC200的同步分离器100，可从全亮度信号112中可靠地分离出全同步脉冲。分离的同步脉冲耦合到扫描处理电路120上。

图8a、8b和8c示出同步校正器111的另外一些形式。每种情况都包括一个辅助同步分离器113，它接收未被非线性处理电路110处理过的全亮度信号104。辅助同步分离器113参见图3按以上描述的方式工作，以产生如图9a和9b所指的未被扰乱的全同步信号117。

通过辅助同步分离器113产生的全同步信号117用于图8a所示的实施例中以在水平同步和均衡脉冲出现的间隔内增大放大器114的增益。放大器114的输入信号是已非线性处理的同步脉冲已被扰乱的全亮度信号105。放大器114的输出信号116是如图10a和10b所指的其水平同步和均衡脉冲被放大了的全亮度信号。一负峰限幅器118耦合到放大器114的输出端，如图11a和11b所示，使全部水平同步脉冲和均衡脉冲幅度相等。

在图8b的实施例中，全同步信号117在加法器170上与经过非线性处理的全亮度信号105相加。相加结果信号116是具有其水平和均衡脉冲如图10a和10b所示展宽的全亮度信号。全亮度信号116被负峰限幅器118进行负峰限幅，负峰限幅器118提供同步已校正的全亮度信号112。

在图8a和8b所示的实施例中，负峰限幅器118是需要的，因为分别由8a的实施例中的增益控制放大器114产生的全同步信号116以及图8b所示实施例中的加法器170产生的全同步信号116包含具有不同幅度的脉冲。在图10a和10b中示出了这点。因为直流恢复钳位电路103在IC200的同步分离器100的阀值比较器108之前（见图3），它对输入信号的峰值进行钳位，所以进行比较时所用的幅度范围或余量是输入信号峰值幅度的函数。这就导致同步分离器100的不可靠的操作。负峰限幅器使得所有的全亮度信号112的脉冲具有相同的幅度，从而消除了这个问题。

在图8c所示的实施例中，全同步信号117的同步脉冲用来操动一个开关171，该开关171用一个参考电压172来替代经非线性处理过的全亮度信号105的已扰乱的同步脉冲。参考电压172可以被选择，以提供扩展幅度的同步脉冲。因为所有的脉冲都用参考电压所替代，所以输出信号112具有相等幅度的脉冲，从而不需要负峰限幅器了。

在上述各个实施例中，全同步信号112脉冲的最终幅度是足够大，事实上，比NTSC制同步脉冲还大，因此，可设定一个同步分离器比较器参考电压，以便在最大黑扩展电平212或213与扩展的全亮度信号112的同步头电平284之间余量中的某一电平处产生可靠的切换，如图11a和11b所示。

图8d示出在图8a中用方框形式示出的实施例的具体电路。增益控制放大器114包括晶体管220和222，它们作为反馈电压跟随器以大于1个放大器增益的增益工作，放大器114的闭环增益（A）由电阻223、224和225确定的反馈比来确定，并以数学方式表达为

A＝1+R₂₂₃/（R₂₂₄+R₂₂₅）

辅助同步分离器113的输出信号的脉冲有效地用来短路电阻225，从而增加了放大器114的增益。由晶体管229和230构成的比较器，以及发射极电阻231和包括电阻232和233的偏置网络形成了负峰限幅器118。

在图8e示出了在图8b中以方框图形式示出的实施例的具体电路。如图8e所示，全亮度信号104以并行的方式加到辅助同步分离器113和非线性处理电路110上，在图8e的具体电路中，它包括IC  CX20125。电容器142用于隔直流，并作为IC110中输入钳位电路的钳位存贮单元。电阻147和电容148为IC  CX20125的“黑-扩展”功能提供一个时间常数。电阻144和电容145包括在一用于IC  CX20125的“自动-消隐脉冲电平”功能的一个平均值滤波器中。电阻143对CX20125所需要的“后肩”钳位脉冲输入信号提供电流限制，电阻器146对全消隐脉冲输入产生相同的功能。

电阻130、131、132和133，以及晶体管160形成辅助同步分离器113的一个放大器。电阻134和电容138形成低通滤波器，用于改进辅助同步分离器113的抗噪性。辅助同步分离器113采用常规的设计，具有两个时间常数，以便优化水平和垂直同步的分离。水平时间常数由电阻140和电容139确定，而垂直时间常数由电阻135和电阻140与电容136和二极管137的组合中来确定。晶体管141的基极一发射极结用作一个比较器，用来从全亮度信号104中分离出全同步脉冲。全同步信号117出现在晶体管141的集电极上。

求和放大器170包括一个作为共基极级的晶体管154。基极偏置电压由包括电阻150和153的偏置网络提供，滤波电容152接到地。晶体管154的发射极形成由IC110提供的用于非线性处理的全亮度信号105和由辅助同步分离器113提供的全同步脉冲信号117的一个虚地求和节点。信号105和117分别经电阻149和155转换成电流。这两个电流在晶体管154的发射极上相加。共基极放大器的输出电压是在晶体管154的集电极上跨在负载电阻159两端产生，并且被晶体管156构成的射极跟随器缓冲，输出的具有已校正的同步脉冲的全亮度信号112于晶体管156的发射极跨在负载电阻157上产生。

描述图8b时所提到的峰值限幅器118的功能是通过设置晶体管154的基极偏置而完成的，因此在同步脉冲117所需的电平时，晶体管154截止。该基极偏置是由电阻150和153确定的。放大器170的增益被设定，以保证在有同步脉冲117时晶体管达到截止状态。上述增益是由电阻155和159设定的。

图8f示出了在图8c中用方框形式示出的实施例的具体电路图。开关171包括由晶体管236、240和电阻237组成的一个串并联开关和一个由晶体管238和电阻239组成的射极跟随放大器。该开关接在非线性处理电路110的输出端与同步校正电路的输出端112之间。该开关是由辅助同步分离器113产生的全同步信号117控制的。全同步信号117通过包括电阻227和228的网络耦合到包括晶体管226和负载电阻241的放大器上。晶体管226将全同步信号117倒相。倒相后的信号通过一个包括一电阻234和一二极管235的网络耦合到晶体管240的基极上。参考电压172加到晶体管236的发射机上。在同步脉冲之间，由辅助同步分离器113产生的全同步信号117具有一接近电源电压Vcc电压电平。结果，晶体管240不导通，而晶体管236导通，促使非线性处理的亮度信号105被耦合到输出端112。当辅助同步分离器113的输出端117出现负向脉冲时，晶体管240导通，使得晶体管236反向偏置，因为其基极电压比参考电压172高，而参考电压172是通过导通的晶体管240加到其发射极上的。因此，全亮度信号112在全同步信号117的脉冲间隔内等于电压172减去晶体管238的基极-发射极电位的差。

本发明以诸如Sony集成电路CX20125的非线性图象增强电路的名义进行了描述，它可提供“黑-扩展”非线性处理功能以及“自动-消隐脉冲电平”非线性处理功能。但是，对于熟悉本技术领域的人员来说，可以理解，本发明也可用于只有一种非线性处理功能的情况，还可用于另一具有影响同步脉冲的非线性处理功能的情况。此外，本发明只对包括同步分量的全亮度信号进行了描述，而它也适用于其他任何包括同步分量的全视频信号，例如包括色度分量在内的全视频信号。这样或那样的改进也应包含在由下面的权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (8)

1、电视系统中的装置包括：

装置(90)，它用于提供包括图象分量和同步脉冲分量的输入全视频信号；

装置(110)，用于对所述的包括所述图象和同步脉冲分量的全视频信号(104)进行非线性处理，以产生包括经非线性处理的图象分量和经非线性处理的同步分量的经非线性处理的全视频信号(105)；所述的经非线性处理的同步分量主要是由该非线性处理所造成的失真，其特征在于：

装置(113)，它用于在被所述的输入全视频信号被非线性处理装置处理之前从该全视频信号中分离出所述的同步分量，用以产生一个未失真的同步脉冲信号；以及

装置(111)，它响应于包括所述经非线性处理的同步分量的非线性处理的全视频信号以及所述的未失真同步脉冲信号，该未失真同步脉冲信号用以产生另一个包括非线性处理的图象分量和未失真同步脉冲分量的全视频信号。

2、按照权利要求1的装置，其特征在于：

用于进一步处理所述的另一个全视频信号的装置（200），它包括用于分离所述的另一个全视频信号的所述非线性处理的图象分量和所述未失真的同步分量的装置。

3、按照权利要求2的装置，其特征在于：

所述进一步的处理装置（200）包括一个集成电路，该集成电路具有一个用于接收所述另一个全视频信号的输入端（112），并且该全视频信号加到视频信号处理部分（81）和同步脉冲分离器（100）的输入端。

4、按照权利要求1的装置（111），其特征在于：

用于产生所述的另一个全视频信号的所述装置包括用于将所述经非线性处理的全视频信号和所述未失真同步信号组合以产生一个输出信号的装置。

5、按照权利要求4的装置，其特征在于：

用于产生所述另一个全视频信号的所述装置（114）包括用于限制输出信号峰值幅度以便产生所述的另一个全视频信号的装置（118）。

6、按照权利要求1的装置（111），其特征在于：

用于产生所述的另一个全视频信号的所述装置包括用于放大所述经非线性处理的全视频信号的、所述经非线性处理的同步脉冲分量的脉冲以产生一输出信号（112）的装置（114）。

7、按照权利要求6的装置，其特征在于：

用于产生所述另一个全视频信号的所述装置（111）包括用于限制输出信号的峰值幅度用以产生所述的另一个全视频信号的装置（118）。

8、按照权利要求1的装置，其特征在于：

用于产生所述的另一个全视频信号的所述装置（111）包括用于替换所述非线性处理的全视频信号的、所述经非线性处理的同步脉冲分量的脉冲的装置（113）。

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