CN1076567C - 用于编码视频系统中字符色彩的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于编码视频系统中字符色彩的一种方法，该系统包括利用至少两个区的字模的一个字符发生器，所述方法包括步骤：选择色彩属性，该属性具有高于页等级所属性等级，以选择的色彩属性替换对应于所述属性等级的全部字符的全部区的色彩属性，挑选这些字符的每个区的亮度值，使得对于一个给定的字符，当这些区是同一色彩时，这些区可以从视觉上被分辨出来。此外，本发明还提供了利用该方法的装置。

Description

用于编码视频系统中字符色彩的方法及装置

本发明涉及一种用于编码嵌于一视频图象的文字字符或取代正常视频图象的字符的色彩的方法。本发明还包括一个利用该方法的字符发生装置。

市场上现存有多种字符发生集成电路，用于诸如录象机、光盘记录器以及加密电视解码器的视频处理装置。在多数情况下，这些电路产生与所显示的文字相对应的RGB信号，随之将其嵌入与一节目相对应的RGB信号中。其它的装置产生取代输入信号的完整视频信号。当把该发生电路置于电视接收机中时，所生成的信号被直接地送到控制CRT或其它显示装置的电路。当把该发生电路置于在电视机的外围装置中时，对应于该文字或一完整图象信号的RGB信号经一诸如SCART插座之类的专用连接器而被送至接收机。

尤其是在欧洲之外的许多接收机不带有SCART或与之类似的插座。因此，要把信号送到接收机就需用天线插座。此时就需用一特定的复合视频制式编码该RGB信号，这些制式中主要的几个例如是PAL、SECAM或NTSC制式。

不同于多数电视图象，文字包括有极快的彩色过渡。假如我们考虑最小图象单元(象素)的带宽的话，其色度通带大致为4MHZ。虽然该值并不对RGB信号构成实际问题，但对于PAL和SECAM的色度通带被限于1MHZ来说，当一特定制式的编码被采用时就会构成问题。当对处于Y/C形式的信号进行编码时，也会出现问题。

起因于彩色过渡自身的快速性的显示缺陷出现在屏幕上：由于电视对色度和亮度信号的处理的不同，所以产生的延时不完全一样，因而需要采用延时线以补偿其差异。延时线的精度对于普通的图象是足够的，但对于文字则不足：在屏幕上的色度和亮度信号不同相。

由于在信号编码中的色度通带的限制，还有两种其它形式的缺陷；彩色浊化和伪彩色。

字符发生电路通常带有一ROM类型的存储器，其中存有可用字符的字模。每一字符由一象素矩阵表示。假如要求将一字符背景与其字符的前景区别开的话，两维矩阵即足够了。然而有可能要求编码字符的某些其它的附加特征，例如一个边界彩色。根据欲区别的特征之数目，对每一象素编码所需求的比特数随之增加，其矩阵随之为三维矩阵。

图1中给出了两个字符的例子。每一个字符由12个象素(横座标x)和18行(纵座标y)的一个矩阵所表示。注意到有3个不同区域的出现，背景1、前景2和边界3。因而编码每一个象素要求2比特。

在另一个实施例中，其边界区域由一个采用了已知类型的检测算法的轮廓检测电路所确定。该ROM则只含2区字模，该第三个从其它的区计算而得，这样做使ROM存储更为经济。无疑，在轮廓检测电路的输出端仍需每象素2比特。

屏幕上字符的出现由通常称之为特性的参数所确定。例如，一个特性能够确定在先定义的字模的几个区之一的色彩。对于本实例而言，我们在页特性、列特性以及字符特性之间作区别。页特性称为“低级”的，因为这一参数的任何改变都会改变该文字的整页(屏幕)的外观。另一方面，字符特性则是“高级”的，因为它对于每一字符而独立地定义。显然，高级特性的存储要比低级特性的存储需要更多的存储器(RAM)。

由于造价的原因，通常的字符背景和边界色彩为页特性；被显示的全部字符的背景色彩，即整个页，是同一彩色，而每一字符的彩色可以不同。

当必须产生CVBS或Y/C信号时，要限制彩色过渡，以便限制上面提及的色度缺陷的出现。

已采用的一个方案是将全部字符的所有的区域赋以同一色彩：即整个文字是单色的。字符区则由它们的不同的亮度所区分，这种不同的亮度是独立于在字模中的色度而定义的。例如，文字的一页可以具有深绿的背景，而所有的字符前景和边界是浅绿色。

另外一个方案是限制其色彩的选择为黑色和白色及其灰度等级。

在两种情况中，尤其是与RGB着色的可能性相比较，电路应用的潜力都属开发不足。

本发明的目的是以可忽略的附加费用来改善字符着色的可能性，同时降低或消除色度缺陷。

根据本发明的一个方面，提供一种用于编码视频系统中的字符色彩的方法，该系统包括利用包括至少两个区的字模的一个字符发生器，所述方法包括步骤：选择色彩属性，该属性具有高于页等级所属性等级，以选择的色彩属性替换对应于所述属性等级的全部字符的全部区的色彩属性，挑选这些字符的每个区的亮度值，使得对于一个给定的字符，当这些区是同一色彩时，这些区可以从视觉上被分辨出来。

在一优选的实施例中，所说的色彩特性是最高级的特性。这样就对一个最小的存储器需求提供了最大的色彩的可能的选择。

以这样方式，人为地提高了较低的等级或同一等级的特性的等级。

对于一给定的字符，背景、边界及前景的彩色是一样的。另一方面，如果最高等级的特性是字符特性，就有可能对于每一字符选择一不同的色彩，其中可获得已着色的字符镶嵌。一给定字符的不同区之间的可视区分是通过将至少两个不同的亮度等级赋于字模中的若干区来确保的。

关于色彩选择的限制要比已有技术中之方案的约束小得多。对于一给定字符全部区的单色施加这样一个唯一制约，自动地消除了在字符中的色度缺陷。除非是在它们恰巧为同一色彩(见图1中参考数字4)，在字符间的边界处可仍存有缺陷。然而，这些缺陷远不象它们被垂直地完全校准的情形中那样严重。

在本发明的一个特定实施例中，其值被加于其它值之上的彩色特性值是一个行特性。此时，字符间边界处的色度缺陷也将消失，对于字符的每一完整的行的色彩是相同的。

当其值被加于其它值之上的彩色特性是一个字符特性时，当然有可能对一整行选择同一值，在此情况中(和行特性的情况一样)，其色彩对于字符的整行是一样的。

为实施本发明并相对于已有技术改进色彩的选择，字符前景的彩色特性是一个行特性或一个字符特性就足够了。在实践中这将意味着在一合适的RAM中必须保留用于多个字符或每一字符的每一行的足够的存储器空间，以便存储该特性的值。随后，为了利用依照本发明的方法显示一个字符，该色度编码电路将不考虑这一前景特性，并将对于其它的彩色特性(背景、边界或其它)赋以同一值。

在一个还产生RGB信号的装置中实施根据本发明的方法是尤其有益且简单的，因为如果是一个这样的装置已经使用了一个处于字符或行等级的彩色特性用于前景，就不需要额外的RAM。

很清楚，本发明也可应用于其字模只有一前景和背景而无边界区的情况。

在一特定的实施例中，在当视频信号必须依照一制式而被编码而该制式的色度通带会引起可视的色度缺陷时即可采用本发明。

在一特定的实施例中，当视频信号必须依照PAL、SECAM、NTSC或SVHS制式编码时，可采用本发明。

在一个特定的实施例中，提供一种用于编码视频系统中的字符色彩的字符发生器设备，所述的字符发生器包括利用包括至少两个区的字模，其中使用其等级高于页等级的单一色彩属性来确定对应于所述等级的全部字符的区的色彩，并且其中挑选这些字符的每个区的亮度值，使得对于一个给定的字符，当这些区是同一色彩时，这些区可以从视觉上被分辨出来，所述的设备还包括：一个RAM，用于存储要以至少其等级高于页属性的所述单一色彩属性的值显示的文本；一个ROM，包括所述字模，其中所述ROM被连接以接收所述RAM的一个输出；一个色彩电路装置，用于产生一个插入信号，其中所述的色彩电路装置被连接以接收所述ROM的一个输出；一个亮度信号发生器，用于产生对应于所述文本的亮度的亮度信号，其中所述的亮度信号发生器被连接以接收所述ROM的一个输出；一个编码器装置，用于对应于所述文本的色彩产生一个色度信号，并且所述编码器装置被连接到所述色彩电路装置；一个插入电路，接收所述的亮度和色度信号并将所述的亮度信号、色度信号及亮度信号和色度信号之和之一插入到一个输入视频信号中；及还包括一个多路化装置，连接到所述RAM，用于根据所述单一色彩属性而不是对应于每个区的其他色彩属性来提供所述的其等级高于页等级的单一色彩属性以便着色所述区。

本发明的其它特征及优点将在随后的描述中显见，其描述参考下列附图：

图1是12象素的18行的矩阵形式的两个字模的例子；

图2是利用了依照本发明的方法的字符产生装置的方框图。

在下述的特定实施例描述中参考了复合视频基带信号(CVBS)，但本发明并不受此方式的限制。

文字发生器是通常使用在电视机中的装置，例如日立HD49470、NEC PD6450三菱M50557之类的电路。在下面的描述中，只详述用于本发明的部分。象例如文字插入电路之类的电路，是公知的类型。

图2中所示利用依照本发明的方法的装置包括有一个输入接点5。经该接点，CVBS信号输入到该装置。该接点5接到一个箝位电路6，其作用是把CVBS信号箝至黑基准电平。箝位电路包括一个箝位电容(未示出)。被箝位的信号被加到一个插入电路7，该电路用于将对应于欲被显示的文字的一个信号插入到被箝位的视频信号中或是利用由文字发生器所产生的信号取代整个被箝位的视频信号。该已箝位的信号还加到提取行与帧同步信号的一个复合同步提取电路8。利用此信息，一个锁相环路9和一个垂直同步分离器10构成了帧、行和象素时钟脉冲；这些时钟信号被本装置的各相关部分所用。尤其是这些时钟脉信号被一个地址发生器电路11所用，该电路将图象区域划分成对应于字符位置的矩形。地址发生器11包括利用上述时钟信号的计数器，确定将被处理的象素的位置。借助于存取一个给出了作为欲被处理的象素位置的函数的字符位置的对应表，电路11识别在RAM12中对应于此位置的一个地址。该RAM12例如以ASCII码形式存储欲被显示的文字。在RAM12中的已编址的存储单元则或是提供一个字符或提供一个指示在此位置无文字的码。

在RAM12中还包括字符等级特性。在本实例中，是前景色彩特性。

如果该可用字符集包括128个字符且其一完整页最大尺寸是28×11个字符，那么该RAM12的大小则必须为28×11＝308个7比特存储单元。“无文字”码也被包括在该字符集中。为对每一字符提供8个可选色彩的选择，每一存储单元还需要附加的3比特，以存储色彩特性码。

由地址存储器11所编址而包含在RAM12的存储单元中的字符码被送到一个ROM13，而该前景色彩特性码被送到一色彩逻辑电路14(图2中的线21)。ROM13中包含前面所述的字模。如果该字模是18行12象素的矩阵的话，且具有三个区(前景、边界和背景)的最大值，则该ROM需要128×18×12个2比特存储单元。

利用来自该ROM13的、与一将被显示字符对应的象素码，一个亮度及同步电路15产生出对应于将被插入或显示的文字的一个亮度信号Y。根据该装置的时钟信号，该亮度信号包括有行与帧的同步。线16和17将对应于字符各区亮度的门限的电平加到电路15。在本实施例的一个变形中，这些电平是恒定的且由在电路15中的电源提供。

对应于亮度门限的电平的选择要使得以单色方式显示的字符是易读的。对于具有两个区的字模而言，(例如前景和背景)，可以选择对应于深灰的背景电平和一个对应于白色的前景电平。

装置还包括色彩逻辑电路14，它从ROM13接收信号。多路电路23或是将来自RAM12的字符特性或是将含在用于存储页特性的寄存器22中的值提供给电路14。在本例中，其页特征是边界和背景色彩。在本实施例的一个变形中，这两个特性的每一个都以3比特编码。

这些寄存器的内容以及RAM12的内容由控制器18以公知的方式所控制。在一特定的实施例中，该控制电路是一个微处理器。

色彩逻辑电路14产生出用于被显示的文字的完整RGB信号以及一个“快消隐”信号(FB)。这种插入信号的产生可由另一电路实现，但为了清楚起见，由图中的电路14执行此任务。一个编码器19检测该RGB信号，并按每种制式的要求(例如，用于PAL和NTSC的调幅色度，用于SECAM的调频色度)来编码色度信号。图2中，该色度信号用C表示。电路19包括有提供彩色副载波FP的频率的输入端。

色度信号、亮度信号Y和插入信号FB由插入电路7所处理。表示文字的信息的插入由一个双路开关实现，该开关的共用接点被与电路7的视频输出端20永久连接。受插入信号FB控制的该开关能够在两个接点间转换，其一是传送已箝位的视频信号，而另一个是传送信号Y或信号Y与信号C之和。插入电路7有两种操作模式，第一为“混合模式”而第二为“全页”。混合模式包括将输入信号与对应于该文字的信号进行多路化。在此情形中。其插入总是处在有效状态。模式是通过控制电路18的MODE控制线而被选择的。

根据本发明的装置有两个操作模式。在本实施例中，第一种模式中，如本领域人员公知的，前景彩色特性(一种字符等级特性)使得每一字符的前景彩色被独立地确定，而边界及背景彩色特性(页等级特性)确定了在屏幕上全部字符的边界和背景的彩色。在此模式中，多路器23把包括在寄存器22中的值送到彩色电路。

在第二种操作模式中，该字符特性既用来确定其前景的彩色，也用来确定其边界及背景的彩色。在此模式中，存储在寄存器22中的特性不被使用。从RAM12所获得的前景彩色特性的值经多路器23而送至彩色电路14，就象对来自寄存器22的信号一样而被处理。在一个特定的实施例中，电路18中的寄存器的一比特指示所要求的操作模式。该比特的值可以几种方式设置。一个方案是将此选择留给用户，由其用遥控器设置该值。第二种方案是当该单元利用公知的方法检测到该输出端20被采用而不是RGB输出被采用时，自动地设置该比特为对应于第二种操作模式的值。

当输出信号直接是一个RGB信号而不是根据一特定制式所编码的一个信号时，为了不降低本电路的着色能力，而不采用第一种操作模式。当然有可能设计一种专用电路，只用于对给定的制式的编码信号的产生。

在上述的实例中，用于确定给定字符的全部区域的彩色的彩色特性是字符等级特性。在本实施例的一个变形中，其彩色特性限制为一个行等级特性。这样会带来两个好处：用于存储该行特性的需用存储量要被每一行的字符数所除，并且避免了在字符边界的色度缺陷。

Claims (6)

1、用于编码视频系统中的字符色彩的方法，该系统包括利用包括至少两个区的字模的一个字符发生器，所述方法包括步骤：

选择色彩属性，该属性具有高于页等级的属性等级，

以选择的色彩属性替换对应于所述属性等级的全部字符的全部区的色彩属性，

挑选这些字符的每个区的亮度值，使得对于一个给定的字符，当这些区是同一色彩时，这些区可以从视觉上被分辨出来。

2、如权利要求1所述的用于编码视频系统中的字会色彩的方法，其中所述的色彩属性相对于背景、边界的色彩属性是最高等级的一个特性。

3、如权利要求1所述的用于编码视频系统中的字会色彩的方法，其中所述的色彩属性是一个确定字符前景色彩的特性。

4、如权利要求1所述的用于编码视频系统中的字会色彩的方法，其中当视频信号必须根据一制式被编码而该制式色通带宽度使得出现可视的色度缺陷时，采用所述的方法。

5、如权利要求4所述的用于编码视频系统中的字会色彩的方法，其中当所述的视频信号是SVHS视频信号或PAL、NTSC或SECAM复合视频基带信号时，采用所述的方法。

6、一种用于编码视频系统中的字符色彩的字符发生器设备，所述的字符发生器包括利用包括至少两个区的字模，其中使用其等级高于页等级的单一色彩属性来确定对应于所述等级的全部字符的区的色彩，并且其中挑选这些字符的每个区的亮度值，使得对于一个给定的字符，当这些区是同一色彩时，这些区可以从视觉上被分辨出来，所述的设备还包括：

一个RAM，用于存储要以至少其等级高于页属性的所述单一色彩属性的值显示的文本；

一个ROM，包括所述字模，其中所述ROM被连接以接收所述RAM的一个输出；

一个色彩电路装置，用于产生一个插入信号，其中所述的色彩电路装置被连接以接收所述ROM的一个输出；

一个亮度信号发生器，用于产生对应于所述文本的亮度的亮度信号，其中所述的亮度信号发生器被连接以接收所述ROM的一个输出；一个编码器装置，用于对应于所述文本的色彩产生一个色度信号，并且所述编码器装置被连接到所述色彩电路装置；

一个插入电路，接收所述的亮度和色度信号并将所述的亮度信号、色度信号及亮度信号和色度信号之和之一插入到一个输入视频信号中；及

还包括一个多路化装置，连接到所述RAM，用于根据所述单一色彩属性而不是对应于每个区的其他色彩属性来提供所述的其等级高于页等级的单一色彩属性以便着色所述区。

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