CN1169348C - 在多个扫描频率下的扫描速度调制的控制 - Google Patents

Abstract

一种用于可在多个行扫描频率下工作的视频显示设备中控制扫描速度调制的方法。该方法包括的步骤是：通过具有多个行扫描频率并被耦合以由所述设备显示的信号产生相应的扫描速度调制信号；并且有选择地把每个相应扫描速度调制信号的幅度控制在一个预定的幅度范围内。

Description

在多个扫描频率下的扫描速度调制的控制

技术领域

本发明涉及扫描速度调制(SVM)系统，并特别涉及在多个扫描频率下的扫描速度调制信号幅度的自动控制。

背景技术

众所周知，在阴极射线管显示中，根据显示信号亮度部分的导数(derivative)调制电子束的扫描速度可提高视在图象清晰度。这个微分信号或扫描速度调制信号可由视频信号的亮度部分导出并标识何时应当变化扫描电子束的速度。降低电子束扫描速度会使更多的电子落在显示屏的一个特定点上，从而在显示屏上特定位置的视频监视器的显示增亮。反之，在屏幕的特定部分提高扫描速度会使显示变暗。因此，行频边沿可通过电子束的速度变化引起的边沿过渡的显示强度的变化而从视觉上得到增强。这种图象清晰度增强的方法与峰化方法相比的优点在于图象清晰度增强法可避免峰化的高亮度(白色)像素的散焦并避免在峰化信号的带宽之内增强视频噪声。

在日本专利61-099467和PAJ vol.010，No.279中，公开了多扫描电视接收机，它通过调制加到CRT的第四栅极的电压而采用扫描电子束的速度调制。该对比文件还教导：加到CRT栅极的速度调制电压还被加到了峰-峰检测器(83)。检测器(83)的输出与AGC电路(82)耦合，AGC电路(82)控制加到CRT的速度调制电压的幅度。利用这种方式形成一闭环，它把速度调制电压的峰-峰值保持在一个规定的量。独立的行同步信号提供给鉴频器(84)，它产生输出信号以用于控制AGC电路(82)的时间常数。

通过磁偏转线圈的方式而采用扫描电子束速度调制的电视接收机在美国专利5982449和EPO784 402 A2中公开了。SVM信号微分的信号经数字滤波装置(12)耦合，该数字滤波装置(12)由CPU(3)根据通过所选用于显示的输入信号的格式或内容产生的信息编程。显示图象的清晰度以这种方式适用于所选的输入信号。该参考还公开了一种SVM激励电流反馈环路的使用，其中激励电流被转换为数字信号且耦合到CPU(3)以改变可编程滤波装置(12)的特征。

众所周知，如上所述的SVM系统被用在电视系统中，但它们一般并不用在计算机监视器中。SVM系统一般并不特别适合用在显示各种不同格式的视频信号的监视器中，这些格式如VGA或SVGA，它们可使用交变(alternative)扫描频率。这些视频格式的行扫描频率无论如何都要比NTSC行扫描频率大2-2.4倍。由于电视与计算机监视器的结合，在很多情况下都开始有使用SVM的需求。例如，可以获得还能处理计算机格式的多媒体监视器。

SVM技术与用于各种不同扫描频率下的视频信号的显示设备结合使用时的一个问题是：在行扫描频率中每个倍频程(octave)增加一般都会使SVM信号幅度加倍。例如，通过2H扫描频率信号亮度分量的导数产生的SVM信号一般比NTSC(1H)信号产生的SVM信号大6dB。这个幅度范围会产生低于最佳信号的SVM信号。特别是，当SVM系统被用在扫描频率固定的显示设备中时，任何视频信号应用扫描速度调制都会被优化为具有一个预定的幅度范围，以便在显示设备所使用的特定扫描频率进行信号处理。但是，当一显示设备可以在多个扫描频率下操作时，优化SVM信号处理会非常困难，因为SVM的幅度范围至少可以是各种视频信号格式的两倍。例如，如果在多扫描频率监视器中的扫描速度调制针对1H视频信号进行优化，则在需要以2H视频信号操作时，超过SVM信号幅度会引起模糊现象或其它不希望的效果。类似地，当在多扫描频率监视器中的扫描速度调制针对2H视频信号进行优化时，对于1H信号输入而言，SVM信号幅度太小以致于不能提供足够的图象增强。因此希望确定一种方法来确保使用预定范围的SVM信号幅度，而不论特定视频显示格式的扫描频率如何。

发明内容

在一个本发明方法中，扫描速度调制的信号幅度在多个行扫描频率下进行控制。该方法包括的步骤是：通过具有多个行扫描频率并被耦合以由所述设备显示的信号产生相应的扫描速度调制信号，并且有选择地把每个相应的扫描速度调制信号的幅度控制在一个预定的幅度范围内。

根据本发明的一个方面，应用到扫描速率调制信号的增益量随着行扫描频率的增加而减小。例如，在行扫描频率中每个倍频程增加均可使增益减小6dB，以补偿与各种视频格式相关的行扫描频率所引起的差异。

根据本发明的另一方面，行扫描频率由扫描频率检测电路确定。在这种情况下，控制信号是由所述扫描频率检测器产生的DC电压，它随着行扫描频率的函数而按比例变化。该DC电压随后可用于直接控制放大器增益。另外，控制信号也可以是由微处器响应行扫描频率选择数据产生的数字命令信号。在此情况下，该数字命令信号优选用于有选择地改变SVM增益寄存器以控制SVM信号的幅度。

在另一实施例中，SVM幅度控制信号可以是由微处理器响应显示源选择数据产生的数字命令信号。在此情况下，该数字命令信号优选用于有选择地改变SVM增益寄存器以控制SVM信号幅度。

附图描述

图1是SVM信号幅度对扫描频率的图。

图2是用于控制SVM信号幅度的本发明SVM自动增益控制系统的框图。

图3表示具有图2所示自动增益控制系统的SVM电路的实施例的详细电路图。

图4是采用图2所示SVM自动增益控制系统的本发明另一实施例的框图。

图5(a)表示从一微分器输出的1H视频信号的SVM信号。

图5(b)表示幅度控制之后的图5(a)的信号。

图5(c)表示从一微分器输出的2H视频信号的SVM信号。

图5(d)表示幅度控制之后的图5(c)的信号。

具体实施方式

图1表示可在多个扫描频率下操作的显示设备中的SVM信号幅度对扫描频率的图。y-轴表示由传统SVM微分电路产生的SVM信号幅度，如以分贝为单位。x-轴表示输入视频信号的行扫描频率。标准NTSC的行频以1H表示，因而，2H表示高一个倍频程的扫描频率，如用于640×480视频格式。图1表示行扫描频率在2H或更大频带中的视频信号的SVM信号幅度增加约6dB。因此，如果一SVM电路设计用于专门的性能参数，如1H信号的一定SVM信号幅度范围的峰-峰削波和噪声核化，则该SVM电路在处理源自2H频带中的视频信号的SVM信号时会被过激励。过激励SVM系统可引起SVM输出激励信号削波，输出激励放大器在功率限制条件下工作，另外还有连续峰-峰削波器启动和图象清晰度增强的伴随损失。另外，如果SVM电路设计用于具有通过2H视频信号产生的SVM信号幅度范围的最佳性能但接收的是1H信号，则SVM信号幅度太小，甚至有可能不能超过噪声核化的信号范围，且必定会使图象增强不充分。

图2以方框图的形式描绘了一种开环SVM自动增益控制系统，当以具有不同空间分辨率和不同扫描频率的视频格式操作时，该系统用于把SVM信号幅度调节至预定的幅度范围。在图2中，包括行频信息的视频信号提供给微分电路1。在微分电路1中，视频信号的亮度分量被微分以产生SVM信号。微分电路1的输出被耦合至可变增益放大器2。在此，SVM信号被放大并被用于在SVM线圈中产生偏转电流以用于调制电子束的扫描速度。

根据本发明的一个优选实施例，扫描频率检测器3使用包含行扫描频率信息的一部分输入信号产生输入信号可能的空间频率内容的指示符。简单地说，图1表示随着输入频率的加倍而使SVM信号幅度增加。由于典型ATSC图象能够至少使NTSC信号的行分辨率加倍，所以基于行同步频率确定的开环前馈SVM幅度控制系统提供显示图象的频谱内容的可靠指示。

为了控制由放大器2产生的SVM信号幅度或增益，行扫描频率被监视，而且当它超过1H时，来自扫描频率检测器3的前馈控制信号使来自放大器2的SVM信号幅度降低。而且，开环SVM信号增益和或幅度控制通常可根据图1所示传递函数的余函数或反函数来应用。因此，对于具有倍频扫描频率的信号而言，增益或SVM幅度优选减半。反之，对于行扫描频率相应减小的信号而言，可类似地增加SVM幅度或增益。

图3表示图2所示SVM自动增益控制系统的一个实施例的详细电路图。如图3所示，具有负行同步的亮度信号被应用到该电路的输入端。该信号可由同步的行同步亮度(Y)提供。该输入视频信号经过AC耦合电容器C1，AC耦合电容器C1与射随器晶体管Q2的基极耦合。电阻R10、R11和R12形成一分压器并设置晶体管Q2和Q4的基极电压。晶体管Q2的集电极与通常为24伏的工作电位源+VA耦合，其发射极经电阻R13耦合到接地的普通放大器Q4的发射极。晶体管Q4的基极通过电阻R11和R12的结点而偏压并经电容器C2与地耦合。

输入视频信号在晶体管Q4的集电极电路中由包括电容器C5、电感器L2和阻尼电阻R19的并联配置的网络进行微分，从而产生SVM信号。微分电路的输出经串联的电容器C3和电阻R20耦合到晶体管Q6的基极。电阻R21被耦合到电容器C3和电阻R20的结点以使晶体管Q6的基极偏压到与晶体管Q8相同的电位。晶体管Q6和Q8形成差分放大器，其中增益通过电阻R26和R28、R36以及电流源晶体管Q7的集电极电流设置。电阻R25、R33和R34形成一分压器，它为晶体管Q6、Q7和Q8提供偏压，其中晶体管Q6经电阻R20和R21偏压且晶体管Q8经电阻R30偏压。电阻R21、R30、R33和R34的结点由电容器C14与地面去耦合。类似地，电容器C11使电阻R25和R33的结点与地面去耦合。Q6的集电极与电源电压+VA耦合，且晶体管Q8的集电极经集电极负载电阻R36与电源电压+VA耦合。另外，差分放大器的SVM信号输出从晶体管Q8的集电极获得。

下面关注该电路的扫描频率检测部分，具有负行频信息的视频信号经电容器C6应用于由接地的电阻R14偏压的PNP晶体管Q3的基极。晶体管Q3被配置为负脉冲检测器，它在其集电极输出通过输入视频信号的行同步频率导出的正行频脉冲信号。晶体管Q3的发射极与工作电位+VA耦合。串联的电阻R16和R17形成晶体管Q3的集电极负载。来自该集电极的正脉冲经电阻R17耦合，它确定电容器C8的充电电流。在介入脉冲周期期间，电容器C8经电阻R16向地面放电，从而形成行频锯齿波信号。锯齿波的波形则应用于射随器晶体管Q5的基极以缓冲锯齿波信号。晶体管Q5的集电极与电源电压+VA耦合，其发射极经电阻R15接地。晶体管Q5的发射极还耦合到电阻R18和电容器C7，它们形成一低通滤波器，以把锯齿波信号转换为DC电压，该DC电压所具有的值与输入视频信号的行同步频率成正比，即行频越高，产生的DC电压越大。这个与频率相关的DC电压被耦合到射随器晶体管Q10的基极，晶体管Q10经电阻R19向电阻R27与差分放大器电流源晶体管Q7的发射极的结点提供电流I。晶体管Q7的集电极耦合到电阻R26和R28的结点，且发射极经电阻R27接地。随着来自扫描频率检测器的DC电压的增加，晶体管Q7的发射极电压也增加，从而使基极-发射极电压下降，进而使集电极电流减小。因此，差分放大器的电流源被减小使晶体管Q8的集电极的SVM输出信号的幅度降低。差分放大器的电流源降低使SVM信号的增益减小。因此，由晶体管Q6、Q7和Q8组成的差分放大器被配置为可变增益放大器，其中输出信号幅度在显示信号的行扫描频率增加时自动减小。

容易理解，图2中的本发明实施例并不限于所示的精确配置，其它方案也可用于执行根据本发明的控制系统。事实上，本发明可使用检测视频信号的行扫描频率并在随后修改SVM信号幅度以在不同的扫描频率保持最佳SVM性能的任何电路来实施。图4描绘了这样的一个另选实施例。

在图4中，输入级10所示具有多个用户可选的视频输入源，这些输入源包括几个1H视频信号源，如NTSC复合视频(VID1，2，3，4)，S-视频(SVID1，2，3)和分量视频(Y Pr Pb)。另外，输入级10通常具有一个或多个输入连接以向用户提供可选择的2H和更高扫描频率的视频信号源，包括VGA1、VGA2和HDTV。需要指出，本发明并不限于这些。也可提供其它视频信号源，而且并不需要提供标识的所有视频信号源。

在图4所示的另一个实施例中，当用户所选输入是NTSC或其它1H输入时，水平(H)同步脉冲和垂直(V)同步脉冲由典型集成电路11所表示的视频处理器从所选1H信号源的复合视频或亮度信号分量中抽取。视频处理器11则把与1H信号源分开的H和V同步脉冲输出到H&V选择开关12进行选择并耦合到微处理器13。视频处理器11的处理特征可由诸如东芝公司商用的TA1276N型集成电路提供。但是，本发明并不限于这些，本专业技术人员将会认识到，具有类似能力的分立元件电路或其它任何商用集成电路均可用于此目的。

上变频器16可在输入级10和视频处理器11之间提供。上变频器16用于把NTSC或其它1H视频信号转换为2H视频信号并可通过行加倍来执行。如图4所示，根据微处理器13的所选输入行频的决定，上变频器16由微处理器13经采用I²C协议的数据总线控制。

再次参考图4的方框10，2H或更高的输入信号可提供单独的水平和垂直同步脉冲，当它们被选择时，则经数据总线直接耦合到H&V选择开关12并最终到达微处理器13以进一步处理。在这些2H-2.4H视频信号源的情况下，视频处理器11将优选接收所示的分量视频信号(R，G，B)，其中处理器11中的选择由微处理器13经I²C总线控制。

正如所描述的，微处理器13经I²C总线进行各种耦合以提供控制。举例来说，微处理器13可以是ST Microelectronics的商用ST9296IC。但是，本发明并不限于此，其它具有类似能力的微处理器也可用于此目的。

正如图4中所描述的，微处理器13接收来自H&V选择开关12的所选H和V同步脉冲以确定选择用于显示和SVM增强的视频信号源的行频。微处理器13可使用若干方法来确定所选显示信号的行频。例如，正如参考图2所描述的，与频率有关的电压被产生，其中所产生的DC值由微处理器13测量并与存储值相比较以确定所选信号源的行频。在第二种方法中，微处理器13可测量所选行同步脉冲的单元的持续时间或宽度以确定行扫描频率。在另一种方法中，由于微处理器13响应用户选择的显示信号输入，所以表示逻辑的行频可通过硬连线或检查表来执行以使用户所选输入信号与专用输入信号格式和扫描频率相关。而且，由于各种显示信号经机械上不同的连接器连接显示设备，所以行频的确定可从所选的输入插座导出。例如，NTSC信号、S-视频信号和SVGA信号均经不同的不能互换的连接器输入到显示设备中。因此，根据各种行频确定方法之一或它们的组合，微处理器13被优选编程以经数据总线向视频处理器11发送行频专用增益或幅度控制命令。视频处理器11优选包括SVM发生器，其增益或SVM输出信号幅度通过响应经I²C总线而从微处理器13接收的控制命令数据来控制。例如，在前述IC型TA 1276N的情况下，SVM增益由2-比特寄存器控制，它可把SVM信号衰减0dB、-6dB、-9dB，另外还有禁止SVM信号输出的能力。微处理器13优选编程以使SVM信号不被衰减，即在确定为1H视频信号源时设置增益为0dB，对于2H信号源来说，微处理器13产生控制数据以使SVM信号增益减小6dB。扫描频率高于2H的视频信号源根据图1所示的传递函数而被优选衰减。一般地，在扫描频率中每个倍频程增加都会使SVM信号被衰减6dB，从而使SVM信号保持在预定的幅度范围内。如图4所示，控制幅度的SVM信号耦合到SVM驱动器14并最终耦合到SVM线圈15以产生独立于显示扫描频率的基本上相似的图象增强。

如上所述，NTSC或其它1H视频信号可由上变频器16转换为2H视频信号。本身具有较少图象细节或空间分辨率的信号以这种方式转换并接收表示2H视频信号的可检测属性。尽管这种上变频信号被检测为2H视频信号，但图象细节却不能与最初作为2H信号的信号细节相比。简而言之，上变频处理不能增加原始1H图象不存在的细节。因而可以理解，尽管这些信号可被检测为2H视频信号，但显示的图象可受益于比为原始2H信号提供的要高的SVM增强级。因此，当使能上变频器16时，微处理器13可通过典型的检查表等确定适于这种上变频图象的SVM增强的幅度控制值。例如，上变频图象可接收针对1H和2H频率源而提供的SVM幅度值之间的SVM幅度值。

图5(a)、5(b)、5(c)和5(d)示出了由申请人指示出的问题以及在此描述的有利的幅度控制解决方法。图5(a)表示在微分器或SVM信号发生器的输出端的SVM信号的例子。该SVM信号通过包括具有60纳秒上升和下降时间的100 IRE脉冲的1H亮度信号分量的微分产生。图5(c)表示通过包括具有30纳秒上升和下降时间的100 IRE脉冲的2H视频信号的微分形成的SVM信号。当进行显示时，图5(a)和5(c)的典型波形被选择为视觉上相同。这两种信号参考图2的微分电路1的输出进行描述。如上所述，源自2H信号源的SVM信号被描述为约等于通过1H信号源导出的SVM信号幅度的两倍。

现在参考图5(b)和5(d)，有利的自动控制系统的效果根据本发明的优选实施例来显示。图5(b)表示通过图2中的可变增益放大器2的输出端测量的1H SVM输出信号的幅度。图5(d)表示在图2中的可变增益放大器2的输出端同样测量的2H SVM输出信号的幅度。从图5(b)和5(d)中所示的波形可以看出，1H和2H SVM输出信号的幅度大致相同。因此，该SVM自动增益控制系统在多个扫描频率下保持扫描速度调制信号的最佳幅度范围。

Claims (14)

1.一种可在多个扫描频率下工作并包括扫描电子束速度调制的视频显示设备，包括：

可控扫描速度调制信号放大器，用于响应扫描速度调制信号产生扫描速度调制偏转信号；和，

装置，用于通过响应所述多个扫描频率中的所选频率产生耦合至所述放大器的控制信号以用于所述扫描速度调制偏转信号幅度的开环控制。

2.根据权利要求1的视频显示设备，其中所述控制信号随着所述多个扫描频率的扫描频率增加而减小所述扫描速度调制偏转信号的幅度。

3.一种用于可在多个行扫描频率下工作的视频显示设备中控制扫描速度调制的方法，包括的步骤是：

通过从耦合至所述设备的用于进行显示的信号中产生扫描速度调制信号，该扫描速度调制信号具有表示用于进行显示的所述信号的行扫描频率的幅度范围；

确定用于进行显示的所述信号的所述行扫描频率；

根据所述确定的扫描频率产生控制信号以把所述扫描速度调制信号保持在所述基本上与用于进行显示的所述信号的所述行扫描频率无关的幅度的范围内。

4.根据权利要求3的方法，包括另一个步骤是：

选择所述多个行扫描频率的不同之一并根据行扫描频率大于前面所选的行扫描频率的所述不同之一来减小扫描速度调制信号的所述幅度。

5.根据权利要求3的方法，其中所述控制信号产生步骤包括的步骤是：

以直流电压表示所述确定的行扫描频率，该直流电压与所述确定的行扫描频率成正比变化的函数。

6.根据权利要求5的方法，包括的步骤是：

根据所述直流电压控制所述扫描速度调制信号的所述幅度。

7.根据权利要求3的方法，其中所述控制信号产生步骤包括的步骤是：

以由微处理器产生的数字信号表示所述确定的行扫描频率。

8.根据权利要求7的方法，包括的步骤是：

根据所述数字信号控制所述扫描速度调制信号的所述幅度。

9.一种具有扫描速度调制并可在多个扫描频率下工作的视频显示设备，包括：

从耦合至所述设备的用于进行显示的信号中产生扫描速度调制信号的装置，所述扫描速度调制信号具有一个幅度范围；

用于确定所述显示信号的所述行扫描频率的装置；

用于产生表示所述确定的行扫描频率的控制信号的装置；和

差分放大器，用于通过响应所述控制信号有选择地控制所述扫描速度调制信号以使所述扫描速度调制信号保持在基本上与所述确定的行扫描频率无关的所述幅度范围之内。

10.根据权利要求9的视频显示设备，其中所述差分放大器随着所述确定的行扫描频率的频率增加而减小所述扫描速度调制信号的所述幅度。

11.根据权利要求9的视频显示设备，其中所述差分放大器相对于在所述确定的行扫描频率中的每个倍频程增加而把所述扫描速度调制信号的所述幅度减半。

12.根据权利要求9的视频显示设备，其中表示所述确定的行扫描频率的所述控制信号是一直流电压，它与所述确定的行扫描频率成正比变化的函数。

13.根据权利要求9的视频显示设备，其中表示所述确定的行扫描频率的所述控制信号是由微处理器产生的数字信号。

14.根据权利要求13的视频显示设备，其中所述数字信号设置增益寄存器以控制所述扫描速度调制信号的所述幅度。

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