CN1084339A - 具有良好抗扰性的电视行与场的检测装置 - Google Patents

Abstract

用于对在视频信号中的诸如闭路字幕进行信息 解码的一种辅助视频信息解码器，指示在视频信号中 的一所希望的水平行。随第一(WND1)和第二 (WND2)窗脉冲信号的产生，在同步信号(CSYNC) 中的一基准脉冲被检测，该两个窗脉冲出现在该基准 脉冲的检测的预定延时之后。在窗脉冲期间发生在 同步信号中的一个脉冲标识出所期水平行间隔的起 始。可以产生一个场标识信号FIELD1。当标识一 视频行的时候，提供了改善的噪声和相位误差的抗扰 度。

Description

本发明涉及可能存在于视频信号垂直消隐间隔期间内的信息的检测。视频信号一般包括垂直显示间隔，或具有多个水平行间隔的场，例如在NTSC电视制式中每场有262.5行。这每一个垂直和水平间隔的起始点是由包含在一复合视频信号中的各自的垂直和水平同步脉冲所辨识。在每一垂直间隔的一部分期间，视频信号中的信息可能并不是打算被显示的。比如说，在每一场中的一个垂直消隐间隔持续大约是前20个水平行间隔。此外，那些靠近该垂直消隐期的若干行间隔，例如第21行，可能是在一视频显示的过扫区内而属不可看见的。

这种在消隐期和过扫期内被显示的图象信息的空缺使之有可能插入一辅助信息成分，例如将电视图文或闭路字幕数据插入这些间隔。例如联邦通讯委员会（FCC）规程的标准确定了辅助信息的每种类型的格式，这包括有在一垂直间隔内的这种信息的定位。比如说，现存的闭路加字幕的标准（见47CFR§§15119和73682）规定，相应于作为闭路字幕的ASCII字符的数字数据必须被加在场1的行21之中。对于该标准进一步修订，可允许诸如闭路字幕的辅助信息在其它行中，比如说每一场的行21中。

利用一个解码器从视频信号中提取辅助视频信息。解码器的可接受的工作情况要求对于含有辅助视频数据的视频信号的特定行与场的可靠标识。假如视频信号强度下降（例如由低劣接收引起的下降），那么解码器输出的误差可能性增加。例如，在一视频信号中的同步事件（例如垂直同步脉冲）的检测，可以提供一定时参考点，以用来标识可能包含辅助视频信息的视频行（例如行21）。然而，视频信号强度的下降引起相应的同步信号幅度的下降。以一微弱视频信号解码出辅助视频信息的尝试增加了这样的可能性，即或是可能检测不到所希望的同步脉冲，或是可能将噪声脉冲错误地认为是所希望的同步脉冲。结果是，解码器可能会响应一微弱的视频信号而不正确地操作。

只要视频信号的强度足以产生一“可视”图象的话，解码器的误差率就应保持在一可接受的程度。该误差率变得不可接受的转折点取决于辅助信息的内容。例如，在一个包括有若干分钟的一个间隔内，引起闭路字幕图文的几个字符丢失的一个误差率不能算是缺陷。然而，希望的是在视频信号强度的一个大范围之上尽可能减小误差率。

本发明在部分上是基于对于上述问题的认识，而在部分上是基于提供用于解决该问题的装置。根据本发明的几个方面，一个辅助视频信息解码器包含用于标识在一视频信号中的所期望的视频水平行的装置。解码器包括用于检测在一同步信号中的一个基准脉冲的装置。在该基准脉冲的检测之后，以预定的延时间隔产生第一和第二窗脉冲信号。在至少一个窗脉冲期间，对于在同步信号中的一个脉冲的检测指示着所希望的水平行间隔的出现。

参考附图，可以更好地理解本发明，其中：

图1是视频信号处理系统的一部分的电路示意图，它包括根据本发明的视频行检测装置;

图2和图3示出了有益于理解图1所示电路工作的信号波形。

在下列的对于图中所示的本发明的实施例的详细描述中，应该记住的是，一个电视系统可以包括用于产生各种同步信号的电路。比如说，一个同步分离器可以产生出从视频信号同步成分得到的同步信号。偏转电路以规则的间隔产生重复的同步信号以便确定均匀的电子射束的偏转间隔。用于图1所示电路的输入信号包括一个从视频信号得出的一个已分离的同步信号CSYNC和一个来自垂直偏转电路的一个回扫脉冲VPLS。

图1中的其它输入信号包括用作时钟信号的128FH和2FH，它们分别是水平速率的128倍和2倍。对于NTSC制式，信号128FH和2FH分别具有0.5μs和32μs的周期。信号128FH和2FH可以在一个计数器（未示出于图1中）的合适级的输出端产生。举例而言，该计数器可以是一高频锁相环路（PLL）的一部分，而该环路是与可能被包含在视频系统中屏上显示电路（OSD）相关联的。该PLL是锁定在水平偏转脉冲的，因而是间接地锁定于视频信号的水平同步成分。其结果是，在信号CSYNC中的通常的水平同步脉冲，如图2中所示，与信号2FH的每隔一个的下降沿相对齐。

图1中的输入信号WR1可以由一个微计算机（μC）（未示出）来产生，该微计算机控制着该系统。信号WR1用作复位某些电路并将某一数字（也是由μC提供）在操作的开始时输入到5比特的锁存器100中。存储在锁存器100中的数字是与欲被识别的电视行相关的。改变在锁存器100中的数目使得改变欲被识别的标识的行数，这种标识是根据正被解码的辅助信息类型的特性而进行的。

对于图1示出的示例性的实施例，输入锁存器100中的数字和由系统所标识的特定行之间的关系是：L＝N-5，其中N是欲被标识的行，而L是输入锁存器100中的数字。正如要进一步讨论的那样，从N中减去的数值5是与行数目相关的，在该数目，如同由特定视频信号特征所限定的那样，出现第一宽垂直脉冲（例如由图2所示，对于NTSC制式信号的场1的行4）。在下面对于图1所示的实施例的工作的说明以及对于图2和图3的波形的说明中，分别假设N和L值为12和7。因此，行12是正被标识的，且数字7被输入到5比特的锁存器100中。正象在后面的描述中变得显见的那样，对于N和L可以采用不同的数值，以使得标识其它的行数，例如用于闭路字幕数据的行21。

图1所示的电路在宽于12μs的信号CSYNC中寻找一脉冲，即它寻找第一个宽垂直同步脉冲，该同步脉冲一般为30μs长（水平同步和均衡脉冲的大致宽度分别为4μs和2μs）。这一功能是利用4级计数器136实现的。计数器136由信号RESPWC每32μs复位一次，该信号RESPWC是由D触发器（DFF）128、反相器130和或非门132在信号2FH的下降沿处产生的一个窄脉冲。不信何时信号CSYNC是处于逻辑1状态时，计数器136都是由信号CLKPWC以1μs的间隔所钟控的。信号CLKPWC是由揿动触发器（TFF）134所产生，该触发器具有一个耦合到信号128FH的时钟输入和一个耦合到信号CSYNC的揿动触发输入（T）。

当信号CLKPWC是高值时，在计数器136中的计数12由与非门138检测。该与非门138的输出被送到DFF140的时钟输入。响应于计数器136达到12的计数，DFF140的输出呈逻辑1。经反相器142而对DFF140的输出进行反相得到的信号CLRLC被送到由计数器104和106构成的一个6比特计数器的复位输入端。计数器104的时钟输入被耦合到信号2FH。计数器104的最主要的输出对计数器106进行时钟控制。计数器136达到12的一个计数的结果是：对于计数器104和106的复位信号被去掉，从而使得在计数器136达到12的一个计数以后，计数器104和106计数信号2FH的负过渡。

当由计数器104和106所产生的计数达到由比较器108所确定的、存储在锁存器100中的值时，与信号2FH的正过渡同步，DFF110产生32μs的宽窗脉冲信号WND1。当该窗脉冲信号在WND1上终结时，DFF112产生在信号WND2上的另一32μs的宽窗脉冲。

如图1所示，输入到比较器（从锁存器108输入）的“A”的最低位是固定连线成逻辑1（VCC），而存储在锁存器100中的数字被耦合到比较器108的其余的“A”输入。结果是，比较器108的“A”输入之处的值等于（2×L）+1。此方案的使用是为了使得L值是以整数量值改变，从而使正被检测的行数目以相同的整数量值改变。比如说，存储16而不存储7于锁存器100中，将使欲被检测的行是行21而不是行12。

在关系式（2×L）+1中，值L被乘2是由于计数器104和106是在由信号2HF以两倍的水平行速率被钟控。将数字1加到（2×L）上，是由于在信号WND1和WND2上的窗脉冲以半个水平行间隔（信号2FH的1个周期）作移位是所期望的，以便使出现在所期行的起始端的水平同步脉冲将被定位在该窗脉冲的中心。因此，对于该示例性的实施例，当在计数器104和106的输出端的计数值为15（即（2×7）+1）时，比较器108将指示计数器104和106的输出等于锁存值L，并使之产生窗脉冲。在图2和图3中，计数器104和106的值在用于信号B0的波形上被示出（计数器输出位的最低位）。图2和图3中所绘的信号时序表明，对于图1中的实施例工作于NTSC制式信号而言，其正被标识的行数（N）和存储在锁存器100（L）之间的差值是上面提到的数值5。

在两个窗脉冲之一之中出现的在信号CSYNC波形中的一个同步脉冲是对应于图2所示的所希望的电视行（在所描述的实施例中为行12）的起始点的同步脉冲。窗脉冲之一期间的在信号CSYNC之上的一同步脉冲由或门114和与非门118所检测。与非门118的输出在置位-复位锁存器120的置位输入端提供一个“置位”信号。响应该置位信号，在锁存器120的输出端的信号LINE变成启动态（在图1至图3呈逻辑1），以标识所希望行的检测。

经或非门116，信号LINE的启动态被传送到锁存器120的复位输入端要比信号ENDLINE迟64μs。这64μs的间隔是由一计数器（图1中没示出）所确定的，该计数器使得有可能在当由信号LINE所指示的所希望的水平同步脉冲出现时进行计数。该计数器是由具有0.5μs周期的信号128FH所钟控的，直到128的计数被产生，指示已经持续了64μs为止。随之产生信号ENDLINE，以终止信号LINE。

场的标识信号FIELD1是在TFF152的输出端产生的。在信号VPLS上的垂直偏转脉冲的上升沿钟控TFF152，以产生信号FIELD1。

前面的讨论描述了图1中示出的实施例在正常的条件下，即在强信号和无噪声的条件的工作情况。根据本发明的一个方面，图1所示的实施例中的一些电路工作，以便确保在弱信号或噪声信号的条件下装置的可靠工作。

在由计数器104和106构成的6比特计数器之后的两行（等于利用2FH时钟计数的四个半行）由信号CLRLC所启动，信号VPLS上的垂直脉冲在反相器124输出端的状态由DFF    126取样。由置值-复位锁存器122建立两行取样延时。当信号CLRLC正处于逻辑“1”而禁止计数器104和106时，在锁存器122的置位输入端的信号CLRLC在锁存器122的反相输出端将信号SMPLV“置位”成逻辑“零”。来自该6位计数器（2输出）的第三个最低位输出的信号B2被送到锁存器122的复位输入。在四个脉冲（两视频行间隔）出现在信号2FH之后信号B2变成逻辑1。因此，当信号CLRLC通过变成逻辑零来启动计数器104和106时，对于锁存器122的复位信号被除去，从而使得在信号B2上出现一高电平（在两个视频行间隔之后），以便复位锁存器122而引起信号SMPLV变成逻辑1。在两行间隔之后的信号SMPLV从逻辑0到逻辑1的这种过渡钟控了DFF126对于信号VPLS的取样。

如果垂直脉冲不存在，在DFF126输出端的信号NOVP变成逻辑1。当在取样操作时出现关于信号VPLS的垂直脉冲缺少的情况，表明由计数器136和NAND门138所检测的宽脉冲是一个噪声脉冲。信号NOVP上的逻辑1经过或非门144复位DFF140，而引起信号CLRLC变成逻辑1。其结果是计数器104和106被清除，而防止产生信号WND1和WND2上的窗脉冲。

所描述的电路防止了一个在信号CSYNC中的宽噪声脉冲去错误地产生一个LINE信号，这种宽噪声脉冲并不是紧邻正常的垂直同步脉冲。作为一个例子，图3示出了一个18μs的宽脉冲噪声出现在信号CSYNC中的头两个前均衡脉冲之间的工作情况。噪声检测电路是相对地独立于信号VPLS上的垂直脉冲的宽度和相位而工作的。在信号CSYNC上的第一垂直同步脉冲之后，只要在信号VPLS上的垂直脉冲开始不超过两行，而且至少是两行宽的话，就出现这种所期望的噪声脉冲检测操作。

不同于上述的两行（四个半行）周期的值可被用作在信号CSYNC上的一个宽脉冲（宽于12μs）的检测和对于信号CSYNC上的垂直脉冲的出现的测试之间的延时。不同的视频系统可以具有不同于在图2和图3中所示关系的信号CSYNC和信号VPLS之间的时序关系。比如说，某种视频系统中，来自偏转电路的在信号VPLS上的垂直脉冲可能是在第5行期间开始，而不象图2所示的那样在第四行中开始。当一垂直脉冲直到第5行才开始时，对于在行4期间在信号VPLS上一垂直同步脉冲的出现的检测将会引起在信号CSYNC上的第一宽垂直脉冲的检测被错误地当作一噪声脉冲的检测。将延时改变成一3行的延时能消除这一问题。因而，所描述的实施例的工作可适用于各种视频系统的要求。

在无噪声的环境中，象在图2和图3中分别示出的那样，所希望的水平同步脉冲在CSYNC总是出现在场1的在信号WND1上的窗脉冲的中间，以及出现在场2的在信号WND2上的窗脉冲的中间。这种特性可被用作场的标识，但在弱信号的条件下，倘若在邻近的两个窗脉冲附近都出现有一个或多个脉冲的话，其结果就可能是不正确的。通过采用在信号VPLS上的非常可靠且无噪声的垂直偏转脉冲去触发TFF152，从而产生出信号FIELD1的方法，图1的电路解决了这一问题。

为确保信号FIELD1具有正确的相位，通过采用无论何时对于场2情况的正确序列一旦被检测到便复位揿动触发器的方式，将信号FIELD1强制成正确的状态。这种情况对应着在信号CSYNC中的一个脉冲不是出现在信号WND1上的窗脉冲之中而是出现在紧随其后的信号WND2上的窗脉冲之中的情况。标识场2的情况的序列的检测由与非门146和150和DFF148所提供。所描述的电路的操作在图3中示出，其中在开始时假设信号FIELD1有错误的极性。

如上所述，信号LINE的启动态是由信号ENDLINE所终止。信号LINE可以由在信号CSYNC中的脉冲所终止，它是紧随在信号CSYNC上、出现在信号WND1或WND2的窗脉冲之中的脉冲的一个脉冲。然而，信号CSYNC上的噪声可能引起信号LINE的提前终止。因此，信号ENDLINE被可靠地产生而不受前述的噪声存在的影响。

改进的抗扰性的另一特征是采用信号2FH而不是信号CSYNC作为行计数器的时钟。信号2FH是在一PLL中的计数器级的输出信号，因而是相对稳定的。信号CSYNC出自于视频信号，因而可能呈现对应于在视频信号中噪声的噪声脉冲。

应该注意到，输入到5比特锁存器的任何给定的数字都将导致信号LINE在场1期间以及在场2期间内对应于相应的行呈现启动状态。因此，查询信号FIELD1的状态以确定信号LINE是否处于所期的场中则属不必要的。例如，现行的闭路字幕标准限定闭路字幕信息在场1的行21内。当信号LINE是启动时，这一点可以用一个正在控制系统检测信号FIELD1状态的一个微机（μc）所实现。此外，固定线连接的逻辑可以被用来调节信号LINE和信号FIELD1的关系。

所公开的装置的另一特征是在信号WND1和WND2上的32μs宽度窗脉冲允许在信号CSYNC上的水平同步脉冲和每一相隔的2FH的下降沿之间相位误差接近+/-16μs。这是一个重要的特征，因为可能出现相当大的相位误差。例如，在磁带录象机（VCR）的情况中，在磁带读取机械结构中具有机械的不良调节，在读出磁头的转换处，恰在垂直消隐期开始之前的视频行被伸长（或共同地被压缩）而具有实际上不同于64μs的周期。直到在信号CSYNC上的第一宽垂直同步脉冲出现之时，水平PLL的速度可能太慢而不能较正这一误差。这样生成的相位误差可能具有接近16μs的幅度。所公开的装置的相位误差的容量会使得实现辅助信息的精确解码而不受相位误差存在的影响。

Claims (7)

1、用于检测视频信号特定垂直场间隔内特定水平行间隔之起点的装置，所说的视频信号具有包含多个指示所说垂直场间隔的出现的垂直同步脉冲和指示多个水平行间隔的分别的每一个的出现的多个水平脉冲的一个图象同步成分(CSYNC)，该多个水平行间隔是包括在所说的垂直场间隔的每一个之中的，所说装置的特征在于：

装置(128-142)，响应所说的图象同步成分以便检测所说垂直脉冲的出现；

装置(104，106，108)，以预定的频率响应一输入基准信号，以便建立相对于所说的垂直脉冲之出现的第一延时，所说的第一延时与所说的水平间隔的一个数字(LC5-LC0)相关，该水平间隔预期出现在所说的特定垂直场间隔之中的所说垂直脉冲和所说水平间隔的所说特定之一个之间；

装置(110，120)，耦合到所说的检测装置和所说的延时装置，用于生成在所说的垂直脉冲出现后被延时了所说第一延时的一个第一定时脉冲(WND1)，并用于产生相对于所说第一定时脉冲被延时了第二延时的一个第二定时脉冲(WND2)，所说的第二延时与所说的水平间隔相关，和

装置(114，120)，响应所说的第一和第二定时脉冲，并响应所说的视频信号，以便在所说的第一或第二定时脉冲期间检测所说的水平脉冲之一的出现。

2、如权利要求1的装置，进一步的特征在于，所说的检测装置在所说的第一和第二定时脉冲预定的一个期间检测一个水平脉冲，而不是在指示所说特定垂直场间隔出现的第一和第二定时脉冲的另一个期间检测该水平脉冲。

3、如权利要求1的装置，进一步的特征在于，所说的第一和第二定时脉冲呈现与所说水平行间隔的持续期相关的一个持续期，以使得所说的预定关系在实际上降低了所说检测装置的灵敏度，以定时在所说垂直脉冲的出现中的改变量。

4、如权利要求3的装置，其特征在于，所说第一和第二定时脉冲每一个的所说持续期，实际上是所说的水平行间隔的一半。

5、如权利要求1的装置，其特征在于，所说的用于检测所说垂直脉冲的装置包括有一计数器（136），以便以实际上大于所说水平行间隔出现的频率计数一输入时钟信号（128FH）的循环;

当所说的基准脉冲被期望出现时，响应在一间隔期间出现在所说视频信号（CSYNC）中的一个脉冲，所说的计数器被启动以便计数;和

所说的计数器产生出表示所说计数器启动脉冲的持续期的一个计数。

6、如权利要求1的装置，其特征在于，所说的用于检测垂直脉冲的装置包括：

第一装置（128-140），用于在所说的图象同步成分中检测一宽脉冲，所说的宽脉冲实际上具有长于所说的水平脉冲之一的持续期，和

第二装置（124-126），用于在所说宽脉冲检测之后的一预定延时检测内，检测在一偏转同步信号（VPLS）中出现的一个脉冲，所说的预定延时与所说的水平行间隔持续期相关。

7、如权利要求5的装置，其特征在于，

所说的输入基准信号的预定频率是所说水平行间隔出现频率的两倍;

所说输入时钟信号的频率是所说水平行间隔出现频率的128倍;和

所说输入基准信号和所说输入时钟信号呈现实际上的稳定频率特征。

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