CN1181156A - 视频信号处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种对视频信号进行处理从而使之能在录像机(VCR)上播放但不允许使用记录时具有自动增益控制(AGC)的录像机进行记录的方法。本方法包括:在水平消隐期间将一个或多个脉冲(22)插入到后肩(45)上,对每个交替帧的结束处的最后数行(24)图象信息部分(16)和水平同步信息(18)进行衰减。脉冲(22)包括:插入到色同步信息部分(34)中的脉冲信号(22);幅度足于抵消色同步信息部分(34)中由脉冲信号(44)引起的直流电平的变化的反向脉冲信号(45);以及一个插入到自后肩(45)的剩余部分的后半至图象信息部分(16)的起始处之间的某个位置上的后续脉冲(50)。因此,色同步信息部分(34)的直流电平总能被维持在与脉冲(20)插入之前相同的原有电平上。本发明还揭示用于对以上述方式进行过处理的水平信号进行解码以恢复出原始水平信号的一个特殊的解码器(52)及其方法和装置(101)。

Description

视频信号处理方法和装置
本发明涉及一种对视频信号进行处理并对其进行解码的方法和装置。本发明特别适用于处理视频信号，以提供供销售或出租等方式正常使用的录象带。这种录象带上记录有处理过的视频信号，能够防止使用标准的具有用于在记录期间调整视频信号电平的自动增益控制(AGC)的视频信号记录系统(VCR)将上述处理过的视频信号以令人满意的质量拷贝到另一盘录象带上；同时使记录有原始的处理信号的录象带又能够正常播放和观看。本发明还适用于对上述的处理过的信号进行解码，从而在某些需要的场合下使原始的视频信号能够得以重建。
在标准的逐行倒相制(PAL制)视频信号中，每一场有312.5行，以隔行方式连续显示的二个场形成一幅完整的图象。因此，在构成一幅完整图象的屏幕上有625条分离的光栅扫描线。在本发明中规定，一帧由一场构成，二个帧要求以隔行方式相继显示，以形成一幅完整的图象。
过去，也有人提出过对视频信号进行处理以防止其被非法拷贝的多种方法和装置。举个例子来说，索尼公司的美国专利第4,163,253号的说明书中就描述了一种对视频信号进行处理的方法和系统，它能防止利用在记录过程中具有自动增益控制的录象机对处理过的信号进行再次记录而实现令人满意的视频图象再生。索尼公司的这个专利中的方法在水平同步脉冲的后沿中插入一个脉冲信号，水平同步脉冲的幅度远大于要进行记录的录象机中的白峰值电平，加入的脉冲信号将打乱正在对处理过的视频信号进行记录的录象机中的自动增益控制电路的正常工作。上述专利的说明书中对普通录象机进行记录操作期间所使用的自动增益控制电路的操作情形作了详细的叙述，本发明以此作为参考。
尽管有了索尼的第4,163,253号专利中描述的方法和装置，但其工作情况却不尽人意，其原因在宏视(Macrovision)公司的第4,819,098号专利说明书中得到了解释。另外，正象后一专利的说明书中所描述的那样，许多电视监视器和接收机使用视频信号中图象信息部分之前的后肩的后部区域来进行黑电平钳位。因此，虽然其防止处理过的信号被具有自动增益控制的录象机拷贝的基本原理是可行的，但是这些处理过的信号在根本没使用自动增益控制的录象机上也不能被正常地播放和观看，其原因是插入的脉冲信号干扰了监视器的黑电平钳位功能，接收机使图象变黑。
在它们的第4,819,098号专利中，宏视公司同样着眼于干扰非法记录时的自动增益控制的操作原理，但不是将脉冲信号设在一场中图象信息之间的水平同步区间的后肩上，因为这样会在开始显示一行中的图象信息部分之前会与电视监视器或接收机的黑电平钳位操作发生冲突。该专利中，脉冲信号只是在垂直消隐期间以成串的形式加到同步脉冲的后肩期间。
这种技术的限制在于，信号不能加到图象信息在一个场或帧中进行扫描时对应的水平消隐期间中，或者不能插入太多。因此，脉冲信号只能插入到一帧结束和下一帧开始期间的垂直消隐期间，以使在对处理过的信号进行正常重放时图象质量不致产生不适当的劣化。
然而，在宏视的技术方案中，造成对处理过的信号进行正常重放时图象质量劣化的原因不是索尼公司的技术方案所碰到的黑电平钳位问题，而是脉冲信号被特地插入到了影响显示图象亮度的水平消隐期间的色同步脉冲部分上。因此，如果在一帧中太多的视频信号行上采用这种技术的话，将使被观看的图象中产生连续的亮度变化，会干扰正常收看，这与只在处理过的信号的拷贝中引入这种效果的初衷是相反的。
将脉冲信号插入到色同步脉冲部分中的的一个原因是避免与后肩上的其他部分发生干扰，因为垂直消隐期间的这一部分信号还被用来进行图文电视和数据广播。
其他一些类似的试图防止对录象带进行令人满意的拷贝的方法产生一种被称为“黑电平压缩”的现象。在这些方法中，处理过的视频信号中对应着灰色的颜色被表示成黑色。但使用这一技术对视频信号进行处理的话相对成本比较高，采用这一技术的录象带价格昂贵，一般需要广播级录象机才能完成原始信号的记录。广播级录象机比家用录象机或改进过的家用录象机昂贵得多，因此这一系统对于那些在很多情况下允许进行原始信号记录的录象带商店(出租店)而言是不具备吸引力的。
本发明的目的在于提供一种对视频信号进行处理使之可以使用经改进的标准录像机或AGC关断的专业录像机再生在一个主或称原录像带上，经过上面处理的视频信号基本上可以防止或者限制了使用一台具有记录时对视频信号电平进行调整而插放时则不进行的AGC功能的标准录像机从其以令人意的质量拷贝出一个可以播放的视频信号的可能性。
本发明的另一个目的在于提供一种处理视频系统并对其进行解码的方法和装置，它们能克服上面提到的先有技术中存在的某些缺点和限制。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号处理方法，该方法用于消除具有调节视频信号电平的自动增益控制功能的视频信号记录系统拷贝出可用来播放的令人满意的视频信号的能力，包括：
在视频信号行的水平消隐期间的视频信号上插入一个脉冲信号，该脉冲信号的幅度足以使上述视频信号记录系统中的自动增益控制对经处理的视频信号进行过度的补偿；以及
对上述水平消隐期间的部分视频信号进行偏置，以抵消由上面对视频信号进行的插入引起的直流电压漂移；
其中，上述的脉冲信号被插入到足够多的视频信号行中，从而使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰。
本发明的另一个方面提供了一种对如本发明的前一方面中所述的对处理过的视频信号进行解码的方法，包括：
将上述的处理过的视频信号中插入的脉冲信号和反向脉冲信号的直流电压钳位或者转换至视频消隐电平；以及
稳定同步脉冲的幅度。
本发明的另一方面提供了一种视频信号处理装置，该装置用于消除具有调节视频信号电平的自动增益控制功能的视频信号记录系统拷贝出可用来播放的令人满意的视频信号的可能性，包括：
用于接收视频信号的接收装置；
脉冲发生装置，用于生成一个具有预定幅度的脉冲信号，该脉冲被插入视频信号中时其幅度足以使视频信号记录系统中的自动增益控制对上述的经处理的视频信号进行过补偿；
在视频信号行的水平消隐期间将上述的脉冲信号插入到上述的视频信号中的插入装置；以及
偏置装置，用以偏置上述的水平消隐期间的视频信号部分，以抵消由上述的脉冲信号在视频信号中引起的直流电压漂移；
其中，上述的插入装置被控制成在足够多的视频信号行中插入上述的脉冲信号，使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰。
本发明的又一方面提供了一种对根据本发明第一方面中所述的方法或者用本发明的前一方面中所述的装置进行过处理的视频信号进行解码的装置，包括：
用于接收经处理的视频信号的解码接收装置；
解码钳位装置，用于将经处理的视频信号中的插入脉冲信号和反向脉冲信号的直流电平钳位或者转换至视频消隐电平；以及
用于稳定同步脉冲的幅度的稳幅装置。
通过下面对二个具体的实施例所作的描述，本发明将会得到更好的理解。描述中参考了下列附图：
图1是以较大的时间比例示出的原始的未经处理视频信号的电压对时间的示意图，图中原始的未经处理的视频信号中相邻的帧之间由垂直消隐期间隔开。
图2是以较小的时间比例示出的原始的未经处理视频信号的电压对时间的示意图，图中示出了原始的未经处理的视频信号中相邻的扫描线之间的水平消隐期间的水平同步脉冲和色同步信号。
图3与图1相似，以较大的时间比例示出了经处理的视频信号的电压对时间的示意图，但在视频信号的水平消隐期间和图象信息部分的起始处加入了脉冲信号，另外每个交替帧的最后数行还有衰减。
图4与图2相似，是经处理的视频信号的示意图，图中示出了脉冲信号、反向脉冲信号和根据第一实施例插入其中的脉冲信号。
图5与图4相似，示出了根据本发明的第一实施例的一个替换实施例插入水平消隐期间的后肩上的脉冲信号。
图6中的方框图示出了用来根据本发明的第一实施例对视频信号进行处理的编码装置。
图7为第二实施例中的编码装置的方框图。
本发明的第一实施例为一种视频信号处理方法及其编码器，这里所述的视频信号是目前用于记录在标准的盒式录象带上进行正常使用的那类标准视频信号。
如图1所示，标准视频信号10由场或帧12的连续串所构成。每一帧12具有设在垂直消隐期间15中的垂直同步信息14、设在垂直消隐期间15之间的图象信息16以及连续地设置在整个垂直消隐期间15和图象信息期间16上的水平同步信息18。
正如本技术领域内所公知的那样，每个帧12从表示帧开始的垂直同步信息14开始。垂直同步信息主要包括一序列的预均衡脉冲、一序列的垂直同步脉冲和一序列的后均衡脉冲，之后是一个用来设定电视监视器或接收机的黑电平的期间，再以后是许多个对应于电视屏幕上的水平线的图象信息行。视频信号10中的每一行包括包含在水平消隐期间30内的水平同步信息18以及图象信息16。水平同步信息18用来表示图象信息16中行的开始，它在图2中得到了更详细的表示。
本发明的效果是产生一个如图3所示的已经进行过防拷贝处理的视频信号30。在图1和图2中，相似的标号表示视频信号中相似的部分。
从图中可以看出，视频信号20中还包括在水平消隐期间30的后肩和图象信号16的起始部分处加入的各种脉冲信号22。图4中详细示出了这些脉冲信号22。
帧22中除了包含垂直同步脉冲14a和后均衡脉冲14b的垂直消隐期间15之外，每个水平消隐期间30都进行了加入脉冲22的修改。
视频信号20还进行了如图3所示的处理，即在每个交替帧的结束处的区域24中，图象信息16和水平同步信息18的幅度被降低。下面将详细叙述这种视频信号的衰减。
如图2和图4所示，标准视频信号10包括水平同步脉冲32和色同步信息部分34，后者被设置在水平消隐期间的后肩36上。正如本技术领域内所公知的那样，同步脉冲32被用来使帧12中的每个水平行同步，色同步信息部分34的直流电平则被标准录象机(VCR)的自动增益控制电路在记录时用来设定图象信息36的信号电平。
如图4所示，经处理的视频信号20具有插入到色同步信号部分34中的脉冲信号44、相对于插入到后肩36中的脉冲44为负、其脉宽从色同步信息部分34的起始处伸展至图象信息信号16的起始处的反向脉冲信号45、以及插入到图象信息部分16的起始处的另一个脉冲信号50。这些脉冲44、45和46在图3中由脉冲22加以表示。
当脉冲44和50被加至由录象机的白钳位电路进行过钳位的白峰值电平时，它们的幅度足于驱动视频信号。
脉冲44可以有效地防止对经过上述处理的视频信号进行令人满意的记录。由于它在色同步信息部分34中具有很大的幅度，它使正在对经处理的视频信号进行记录的录象机中的自动增益控制电路认为图象信息16具有由脉冲44所表示的、比实际幅度大得多的幅度，从而会对图象信息16的实际幅度进行过度补偿。因此，当对经处理的视频信号20进行记录时，自动增益控制电路会降低图象信号16的幅度。后续的脉冲50进一步加剧对自动增益控制电路的这种作用，从而使得在被记录的经处理的视频信号20的拷贝中，图象信息16和同步脉冲32的幅度被大大降低，使得被记录的拷贝信号在重放期间显示出的图象非常暗，难于看清。此外，衰减部分24还会造成垂直抖动和水平跳动。
需要理解的是，为了克服前面提到的索尼和宏视公司的专利中存在的问题，反向脉冲信号45的设置和脉冲50的精确定位是很重要的。此外，脉冲45的插入是为了偏置因脉冲44插入到信号的色同步部分而引起的直流偏移。这是因为，脉冲44插入到色同步信息部分44中时改变了其平均直流电平，如果不加以偏置，就会象宏视的技术方案那样，在原始记录时会引起黑电平压缩或称黑电平突变的问题。
脉冲44的脉宽较小，与2.5微秒的色同步信息部分34相比，它只有0.4微秒。因此，从色同步信息部分的起始处伸展至后肩36的其余部分的脉冲45只需具有一个相对较小的幅度，使色同步部分34进行直流负偏置。一般来说，当视频信息信号的峰峰值为1伏左右时，反向脉冲45的负幅度可以为消隐电平向下0.15伏。
在本实施例中，脉冲45的期间约为7微秒，使得色同步部分34以后其余的后肩部分以及色同步部分34中产生轻微的负相移位。这对于需要色同步部分之后稍后部分的后肩中的直流电平的录象机来说是绝对必须的。
至于其后的脉冲50，它不能被设置在紧接着色同步信息部分34的后肩36的其余部分的前半中。原因是，后肩的这一部分在前面提到过的某些录象机中被用来进行黑电平钳位和部分色同步检测。因此，如果后续脉冲50出现在这一区域中，将产生与索尼的技术方案相同的问题。因此，将脉冲50设置在信号的图象信息部分16的起始处就能不会影响黑电平钳位。此外，图象信息的第一行并不显示在电视监视器或接收机上，因此后续脉冲50将不会以任何方式影响图象。
因此，脉冲44、45和50能共同起到防止在具有自动增益控制的录象机上对经处理的视频信号20进行有效复制的作用，同时对于不进行自动增益控制的经处理的视频信号的直接播放没有任何不利影响。
至于同步信息18和图象信息16的衰减区域，通常，该区域位于每个第二帧的最后5～15行。这些行都不显示在电视屏幕上，因此，对它们的衰减都不会对观众看到的图象有任何影响。但是，当试图对记录好的经处理的视频信号20进行拷贝时，脉冲22对正在记录着处理过的信号的自动增益控制电路的初步作用是使图象信息16和水平同步信息18的幅度降低，区域24中的幅度则进一步降低。这种幅度的进一步降低会使电视监视器和接收机有时候会将区域24中降低了幅度的水平同步信息18误认为是下一帧的垂直同步信息14的开始。这一效果会使拷贝的信号产生随机的垂直颤动或振动，从而使被处理的视频信号20的拷贝质量进一步劣化。
在本实施例中，由于不同录象机的自动增益控制电路在确定相应的增益时会观察色同步信息部分34的不同部分，因此需要将脉冲信号44的位置在色同步信息部分44(34)内有一定的变化，从而对图象信息的扫描线的至少部分时间内的自动增益控制操作起作用。因此，本实施例的方法还可以在视频信号中相继的水平消隐期间内的整个色同步信息部分34上连续地改变脉冲信号44的位置。此外，本实施例还可以使脉冲信号44的幅度逐行或者逐帧发生变化，并对反向脉冲信号45的幅度也作相应的调整以偏置脉冲信号44，从而使色同步信息部分的有效直流电平不受影响。脉冲44的这种位置和幅度的调制在播放由标准录象机制作的经处理的视频信号的拷贝时会产生一种闪烁效应，从而进一步降低了图象信息的可视性。
和脉冲信号44、45一样，位于图象信息起始处的后续脉冲50的幅度和宽度也可以逐行或逐帧发生变化，可以从白峰值电平变化至视频消隐电平。后续脉冲50的宽度也可以从它的约2微秒的正常宽度变得更宽或更窄。后续脉冲50的理想宽度为至少3微秒，并且伸展至色同步信息部分34之后的后肩36的其余部分的后半中。伸展至后肩的其余部分的后半中后，电视监视器或接收机所进行的黑电平钳位不受影响，所以上面提到的索尼的技术方案所碰到的问题还能避免，但保持一个更宽的脉冲比起窄脉冲来对自动增益控制具有更显著的后续作用。另外，在本发明的另一个实施例中，后续脉冲50如图5所示完全设置在后肩的其余部分的后半上。在图5中，与图4中相同的标号被用来表示经处理的视频信号中的相同部分。
现在描述用于产生经处理的视频信号的装置52。该装置基本上包括：接收装置、各种脉冲发生装置和偏置装置、视频信号衰减装置和将处理后的视频信号输出前的稳定装置。
如图6所示，接收装置包括后肩钳位电路54和同步脉冲分离器56。后肩钳位电路54对输入的视频信号中的水平同步脉冲的后肩进行钳位，从而从水平同步脉冲中去除任何可能导致不正确的同步脉冲分离的交流(ac)电压分量。
同步脉冲分离器56的作用是从视频信号中分离出垂直和水平同步脉冲，并将它们用作各种脉冲发生装置和偏置装置的后续操作的基准点。
本实施例中的各个脉冲发生装置和偏置装置被划分成呈单稳多谐振荡器58和脉冲发生器60形式的独立定时装置，其中的每一个用于产生脉冲22中的一个脉冲。定时电路58a和脉冲发生器60a用来产生脉冲信号44，定时电路58b和脉冲发生器60b用来产生脉冲信号45，定时电路58c和脉冲发生器60c用来产生脉冲信号50。因此，同步脉冲分离器56在收到的每个水平同步脉冲的后沿的触发下在它的输出端62上提供一个基准信号。该基准信号触发定时电路58a产生1微秒的延迟，然后再触发脉冲发生器60a产生一个宽度约为0.4微秒的输出脉冲；该基准信号还触发定时电路58b产生0.5微秒的延迟，然后再触发脉冲发生器60b产生一个宽度约为7微秒的输出脉冲；最后，位于控制端上的该基准信号触发定时电路58c产生7微秒的延迟，然后再触发脉冲发生器60c产生后续脉冲50的原始脉冲，再按要求进行1.5至4微秒的延迟。
脉冲发生器60a的输出被输入到调制电路64中，该调制电路64对输出脉冲信号进行约1微秒移位的时间调制，从而在色同步信息部分34中来回移动脉冲；并进行1.2至1.4伏的最大峰值和消隐电平之间的幅度调制。这种调制是通过一个0.5至2Hz的振荡器66来实现的，它将输出信号馈入调制电路64中，从而在时间和幅度上移动脉冲。如上所述，脉冲44在色同步区域中的位置移动将使自动增益控制电路和处于记录状态的录象机连续地改变其增益，从而使处理过的视频信号的任何拷贝在播放时会以观看者厌烦的频率由亮变暗。
脉冲发生器60b被设计成用于产生一个构成的反向脉冲信号45的原始脉冲的、相对于脉冲信号44而言的负脉冲。这将使视频信号的其余后肩区域负向偏置，相对于消隐电平从0伏向下偏置至0.08伏。如果需要的话，产生的反向脉冲信号可以最多向下偏置0.15伏，以减少任何可能发生的黑电平压缩。
如前所述，脉冲发生器60c输出的生成脉冲是正脉冲，该脉冲被用作设置在图象信息起始处的白峰值电平信号。和前面的脉冲一样，这个脉冲的幅度也可以从消隐电平至白峰值钳位电平或者甚至更高电平的范围内发生变化。因此，该脉冲还被用来起到阻饶处于记录状态的录象机的自动增益控制系统的作用，它使原始记录的拷贝的幅度进一步降低，从而使形成的图象进一步劣化。
视频信号衰减装置包括垂直同步脉冲分频器68、衰减定时电路70以及脉冲发生器72。垂直同步脉冲分频器68接收从同步脉冲分离器56输出的一个第2输出信号。同步脉冲分离器56相对于垂直同步脉冲序列的每次出现发出一个基准信号。因此，输出端74上的基准信号是以帧频(一般为50Hz)提供的。该基准信号接着被垂直同步脉冲分频器68进行二分频，形成一个半帧频(即25Hz)脉冲。垂直同步脉冲分频器的输出信号因此是在每个交替帧的每个垂直同步脉冲序列的起始处产生的，该信号被输入到衰减定时装置中，在触发脉冲发生器72之前产生比一个帧周期少5至15行的延迟。脉冲发生器72被触发后，将在最后几行的起始处产生一个脉冲，其脉宽对应于其余的扫描图象信息行，直至下一个垂直消隐期间开始为至。脉冲发生器72产生的这一脉冲持续5至15行，用于衰减每个交替帧中最后5至15行的视频信号的总电平。
插入装置包括一个脉冲混合器76，它接收通过后肩钳位电路54和初级视频放大器78的原始视频信号。脉冲混合器76插入由各个脉冲发生器60和调制电路64产生的各种脉冲信号44、反向脉冲信号45以及后续脉冲信号50。脉冲混合器76能有效地将这些脉冲加到原始视频信号中，形成如图4所示的经处理的视频信号。为了防止脉冲22被插入到垂直消隐期间中，装置53还包括一个垂直消隐期间扼制装置。该垂直消隐期间扼制装置主要包括一个由一个脉冲发生装置所控制的电子开关装置88，所述的脉冲发生装置包括与定时电路58和脉冲发生器60相似的定时电路88和脉冲发生器90。定时电路88还连接至提供每一帧的垂直同步脉冲序列的输出控制线74上，为触发脉冲发生器90提供一个与垂直消隐期间的预均衡脉冲的期间相对应的延迟，以形成一个控制开关装置88的操作的输出控制信号。在该信号的控制下，开关装置88停止将生成的脉冲信号44、反向脉冲信号45以及后续脉冲信号50输入到脉冲混合器76。脉冲发生器90所产生的控制脉冲的期间与垂直同步脉冲和后均衡脉冲序列的期间相对应，因此，在该期间结束时，开关装置88再次闭合，使得脉冲发生器60将各个脉冲加到脉冲混合器76中，并插入到视频信号中。
脉冲混合器76生成的视频信号由一个后续的视频放大器80加以缓冲后，送入场衰减电路82中。场衰减电路82构成了用于衰减如图3中的标号24所示的每个交替帧的最后5至15行的视频信号衰减装置。因此，脉冲发生器72的输出脉冲被连接至场衰减电路82，以实现这种衰减。在本实施例中，24处的衰减部分由场衰减电路82加以调整，使得正常的消隐电平的直流电平向着同步脉冲的顶端电平被降低0.5至0.1伏。
场衰减电路82的输出接下来要通过呈同步脉冲顶端钳位电路84的形式的一个稳幅装置。该电路将所有的同步脉冲顶端钳位至同一电平上，以确保不会因电路76和82所执行的脉冲混合和视频信号衰减而在水平同步中造成任何问题。
将处理好的视频信号通过同步顶端钳位电路84之后，这些处理好的视频信号由一个输出视频放大器86加以放大，以提供处于正确的电压电平上的经处理的视频信号。
值得注意的是，应用本实施例的编码装置进行过编码的原始记录信号具有令人满意的图象质量，这是因为在上面对视频信号的处理中色同步信息34的平均直流电平未受影响。而且，还应注意的是，在普通的电视接收机上不会出现黑电平压缩或黑电平突变。
虽然上述的编码器装置工作得非常令人满意，但是还有其他许多电路也能实现上面描述的装置和方法的编码功能，这些其他的电路和装置均被视为本发明的简单替换实施例，因此落入本发明的范围之内。
经过上面处理的视频信号使用一台自动增益控制功能关断的专业录象机或具有同样功能的改进录象机就可以一令人满意的质量在一台主录象机上进行再生。因此，当自动增益控制功能关断后，必须确保被记录的经处理的视频信号处于正确的电压电平上，不然，它将被自动增益控制功能所控制。不管怎么说，在那些允许经处理的视频信号20被拷贝一次但禁止从该主记录拷贝进行进一步的拷贝的场合下，本实施例具有极大的应用前景。上述的应用场合包括那些被允许进行录象带翻录的录象带商店。在这样的场合下，一般希望能有效地防止租录象带的人使用标准录象机进行翻录，同时又能使录象带商店的经营者不必使用广播级的录象机就能对经处理的视频信号20进行记录。
上面描述的本发明第一实施例中的方法和装置可以有效地用来减少盗版录象带，但是在某些情况下一些得到许可的人还需要对这些录象带进行编码以产生经处理的视频信号，而且还能对这些经过编码的录象带进行解码。录象带库中用于出租的、但损坏了的经编码的录象带可能需要修复，其经营者可能被许可对这些录象带进行解码和再编码。
其他一些使用领域如卫星电视也可能需要对信号进行编码，还可能需要一个远端解码器，这样接收到的信号可以在指定的地方进行记录，从而防止其他观众非法地对节目进行记录。
因此，第二个实施例在于提供一种对前述实施例中叙述的经处理的视频信号进行解码的方法以及实现这一方法的解码器装置。
在本实施例中，对经处理的视频信号进行解码的方法包括以下步骤：再生出同步脉冲的原始幅度，生成一个较宽的钳位脉冲，在该脉冲施加期间将输入的视频信号钳位到一个基准电平上，自动地控制视频输出电平，以及通过将输出同步电平钳位到一个基准电平上来稳定重建的视频信号。
如图7所示，解码器装置101主要包括：用于接收经处理的视频信号的解码器接收装置；用于钳出插入的脉冲信号的直流电压的钳位装置；检测视频信号的经衰减的幅度的检测装置；将相应的幅度电平恢复至它们的正确视频电平的放大装置；以及稳定生成的同步信号的幅度的稳定装置。
解码接收装置包括一个同步脉冲分离器103，它与前一实施例中的同步脉冲分离器56基本相同，不同之处在于这里只注意水平同步脉冲。
解码钳位装置包括一个解码定时电路，该解码定时电路包括第一单稳态多谐振荡器105、第二单稳态多谐振荡器107以及钳位放大器109。第一单稳105由同步脉冲分离器103输出的水平同步脉冲信号的后沿所触发。单稳105产生一个宽度约为0.5微秒的脉冲，以建立与色同步信息部分34在处理后的视频信号中的传播所需的时间相对应的延迟。该输出信号以其后沿触发第二单稳态多谐振荡器107，产生一个较宽的钳位脉冲。该脉冲通过与钳位放大器109相连，被用来将编码后的脉冲的直流电压向下钳位至视频消隐电平。因此，单稳107所产生的脉冲的宽度约为9微秒，覆盖住位于色同步信息部分34起始处的反向脉冲信号、色同步信息部分中任何位置上的脉冲信号44以及后续脉冲信号50的行进期间。这里的后续脉冲信号50或者出现在处理过的视频信号的图象向下部分的起始处，或者出现在色同步信息部分34的结束处和图象向下部分16的起始处之间的后肩的剩余部分的后半中。
应该注意的是，由于脉冲44和50具有非常高的幅度，可能需要相当大的压缩量来消除它们对录象机的自动增益控制部分的作用，因此，在某些情况下，钳位放大器109之后还需跟随另一个钳位放大器，以便将它们的幅度带回至视频消隐电平。
检测装置包括一个比较电路111，该电路通过输入线113从用来检测分离出来的水平同步脉冲的幅度的同步脉冲分离器103的输出端接收一个输入，通过输入线115从钳位放大器电路109的输出端接收第二个输入。这样，比较器比较出输入线115上的消隐电平与输入线113上的水平同步脉冲的电平之间的差值并使用这一电压差作为把输出的水平同步脉冲的幅度维持在一个确定的电平(本实施例中为0.3伏)上的基准值。
放大装置包括一个自动增益控制放大器119。比较器111的输出117驱动自动增益控制放大器119对经处理的水平信号中的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的幅度进行放大，以将它们恢复至原始的视频信号中所提供的正确视频电平。因此，自动增益控制放大器119与比较器111一起构成了幅度调整装置，用于将每个交替帧中最后5至15行经衰减的信号电平校正到原始电平上，并同时对这些水平同步脉冲和图象信息信号的校正电压电平进行调整。
稳定装置包括一个与前述实施例中的放大器84基本相同的同步脉冲顶端钳位放大器121。依靠这个放大器能将同步脉冲的幅度有效地钳位至同一电平上。接着，恢复出的视频信号被送入另一输出放大器123，以便处于正确电平的视频输出作为解码输出驱动至75欧姆的负载上。
值得注意的是，还有许多其他方法可以用来从根据第一实施例形成的经处理的视频信号中去除掉编码信号。举例来说，可以用一个电子开关来关断后续脉冲50，钳位电路只用来对脉冲信号40和45进行钳位。其他的方法还如，不使用单稳多谐振荡器作为定时装置，而是使用EPROM集成电路来产生类似的脉冲。
应该注意，本发明的范围并不限定于上面描述的具体实施例。因此，对上面描述的各种装置和方法所作的对本技术领域内的熟练人员而言显而易见的修改和变型都被视为落入本发明的范围内。

Claims (55)

1.一种视频信号处理方法，该方法用于消除具有调节视频信号电平的自动增益控制功能的视频信号记录系统拷贝出可用来播放的令人满意的视频信号的可能性，包括：
在视频信号行的水平消隐期间的视频信号上插入一个脉冲信号，该脉冲信号的幅度足以使上述视频信号记录系统中的自动增益控制对经处理的视频信号进行过度的补偿；以及
对上述水平消隐期间的部分视频信号进行偏置，以抵消由上面对视频信号进行的插入引起的直流电压漂移；
其中，上述的脉冲信号被插入到足够多的视频信号行中，从而使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰。
2.如权利要求1所述的方法，包括：
将上述脉冲信号插入到上述水平消隐期间的视频信号中的色同步部分中，上述脉冲信号的宽度远小于上述的色同步部分，因而在视频信号正常播放时不会该色同步部分的功能；
上述的偏置步骤包括：在上述的色同步部分中还插入一个反向脉冲，其幅度足于实现上述的抵消，并能将处理后的视频信号中的上述色同步部分产生的直流电压电平维持在原始的视频信号中的上述的色同步部分的直流电压电平上。
3.如权利要求2所述的方法，其中上述的偏置步骤包括：插入上述反向脉冲信号，该信号的宽度与从上述色同步部分的起始处至视频信号中图象信息部分的起始处的水平同步脉冲的后肩的其余部分相对应。
4.如前述权利要求中任一个所述的方法，包括：在具有上述脉冲信号的视频信号行上插入一个后续脉冲信号，有时插在上述色同步部分结束之后有时插在视频信号中的图象信息部分中主要的可显示部分之前，其幅度足于使上述的经处理的视频信号对上述视频信号记录系统的自动增益控制进行过补偿，或者使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰。
5.如权利要求4所述的方法，其中上述的后续脉冲的宽度为1至4微秒。
6.如权利要求4或5所述的方法，包括：在从上述色同步部分的结束处至上述图象信息部分的开始处的水平同步脉冲后肩的时间期间的至少一半之后才插入上述的后续脉冲。
7.如权利要求4至6中任一个所述的方法，包括：至少在上述行中视频信号的图象信息部分开始之后才插入上述的后续脉冲。
8.如前述权利要求中任一个所述的方法，包括：逐行或者逐帧改变上述的脉冲信号在上述的水平消隐期间的插入点。
9.如从属于权利要求2的权利要求8中所述的方法，包括：逐行或者逐帧改变上述的脉冲信号在上述色同步部分中的插入点。
10.如前述权利要求中任一个所述的方法，包括：逐行或者逐帧改变上述脉冲信号的幅度。
11.如前述权利要求中任一个所述的方法，包括：在每个交替帧的最后数行期间，衰减视频信号中的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的幅度，其衰减量足于使视频记录系统中的自动增益控制因上述脉冲信号的插入而产生的过补偿压低衰减过的水平同步脉冲，从而形成垂直同步脉脉冲的提早了的模拟物。
12.如前述权利要求中任一个所述的方法，其中，至少在每一帧的垂直消隐期间中的垂直同步脉冲和后均衡脉冲序列期间，上述的脉冲信号不插入视频信号中。
13.一种对如前述权利要求中任一个所述的处理过的视频信号进行解码的方法，包括：
将上述的处理过的视频信号中插入的脉冲信号和反向脉冲信号的直流电压钳位或者转换至视频消隐电平；以及
稳定同步脉冲的幅度。
14.如权利要求13所述的方法，包括：将上述处理过的视频信号中插入的后续脉冲信号的直流电压钳位或者转换至视频消隐电平。
15.如从属于权利要求11的权利要求13或14中所述的方法，包括：检测处理后的视频信号中每个交替帧的最后数行的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的衰减后的幅度，放大上述的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的幅度，将它们恢复至正确的视频电平。
16.如权利要求13至15所述的方法，包括：
确定上述的经处理的视频信号中的水平同步脉冲的幅度；
将上述水平同步脉冲的幅度与上述的视频消隐电平相比较，调整上述的经处理的视频信号的幅度，将上述的水平同步脉冲的幅度维持在正确的电平上。
17.一种视频信号处理装置，该装置用于消除具有调节视频信号电平的自动增益控制功能的视频信号记录系统拷贝出可用来播放的令人满意的视频信号的可能性，包括：
用于接收视频信号的接收装置；
脉冲发生装置，用于生成一个具有预定幅度的脉冲信号，该脉冲被插入视频信号中时其幅度足以使视频信号记录系统中的自动增益控制对上述的经处理的视频信号进行过补偿；
在视频信号行的水平消隐期间将上述的脉冲信号插入到上述的视频信号中的插入装置；以及
偏置装置，用以偏置上述的水平消隐期间的视频信号部分，以抵消由上述的脉冲信号在视频信号中引起的直流电压漂移；
其中，上述的插入装置被控制成在足够多的视频信号行中插入上述的脉冲信号，使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述的插入装置被控制成将上述的脉冲信号插入到视频信号中水平消隐期间的色同步部分中，上述脉冲信号的宽度远小于上述的色同步部分，在视频信号正常播放期间不会影响上述的色同步部分的功能。
19.如权利要求18或19所述的装置，其中所述的偏置装置包括一个反向脉冲发生装置，用于产生一个具有足于实现上述抵消的幅度的反向脉冲信号，上述的插入装置被控制成将上述的反向脉冲信号插入到上述的色同步部分中，从而使上述的经处理过的视频信号中上述色同步部分产生的直流电压电平被维持在原始的视频信号中的色同步部分产生的直流电压电平上。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述的反向脉冲信号的宽度对应于视频信号中从上述色同步部分的起始处至图象信息部分的起始处的水平同步脉冲后肩的其余部分，上述的插入装置被控制成将上述的反向脉冲信号插入到上述色同步部分起始处的后肩上。
21.如权利要求17至20中任一个所述的装置，包括一个后续脉冲生成装置，用于形成一个具有预定幅度的后续脉冲信号，其幅度足于使上述的处理过的视频信号对视频信号记录系统的自动增益控制进一步过补偿，或者当插入到视频信号中时使上述视频信号记录系统形成的经处理的视频信号的拷贝在重现出图象信息时会产生视觉干扰；上述的插入装置被控制成将上述的后续脉冲信号插入到具有上述脉冲信号的视频信号行中，有时插在上述色同步部分结束之后，有时插在视频信号中图象信息部分主要的可显示部分之前。
22.如权利要求21所述的装置，其中所述的后续脉冲的宽度在1至4微秒之间。
23.如权利要求21或22所述的装置，其中所述的插入装置被控制成将上述的后续脉冲插入到从上述色同步部分结束至上述图象信息部分的水平同步脉冲后肩的时间期间的至少一半过去之后的位置。
24.如权利要求21至23中任一个所述的装置，其中所述的插入装置被控制成将上述的后续脉冲至少插到视频信号行中的图象信息开始之后。
25.如权利要求17至24中任一个所述的装置，其中所述的脉冲发生装置、反向脉冲发生装置或后续脉冲发生装置分别具有定时装置，该定时装置用来给上述的脉冲发生装置、反向脉冲发生装置或后续脉冲发生装置、以及用于插入上述的脉冲信号、反向脉冲信号和后续脉冲信号的插入装置提供相对于上述的水平同步脉冲或色同步部分中合适的一个的基准信号。
26.如权利要求17至25中任一个所述的装置，其中所述的脉冲发生装置包括一个时间调制装置，用于逐行或逐帧在上述的水平消隐期间内改变上述插入装置的脉冲信号插入点。
27.如从属于权利要求18的权利要求26所述的装置，其中所述的时间调制装置被控制成逐行或逐帧在上述的色同步部分内改变上述插入装置的脉冲信号插入点。
28.如权利要求17至24中任一个所述的装置，其中所述的脉冲发生装置或后续脉冲发生装置包括幅度调制装置，用来分别将上述的脉冲信号或后续脉冲信号的幅度逐行或逐帧改变至消隐电平至白峰值之间或者更大范围内的任何电平。
29.如权利要求17至28中任一个所述的装置，还包括用于产生一个衰减脉冲信号的衰减脉冲发生装置和用于根据该衰减脉冲信号使视频信号进行衰减的视频信号衰减装置；上述的衰减脉冲信号控制上述的视频信号衰减装置在每个交替帧的最后数行期间衰减视频信号中的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的幅度，其衰减量足于使视频记录系统中的自动增益控制因上述脉冲信号的插入而产生的过补偿压低衰减过的水平同步脉冲，从而形成垂直同步脉脉冲的提早了的模拟物。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述的衰减脉冲发生装置包括一个衰减定时装置，用于给上述的衰减脉冲发生装置和视频信号衰减装置提供基准信号，从而在每个交替帧中相对于上述的垂直同步脉冲使视频信号进行衰减。
31.如权利要求17至30中任一个所述的装置，其中所述的插入装置被控制成在每帧的垂直消隐期间内的至少垂直同步脉冲和后均衡脉冲序列期间内出现的水平消隐期间内，不在视频信号中插入脉冲信号。
32.如权利要求17至31中任一个所述的装置，其中所述的接收装置包括一个同步脉冲分类装置，用于从视频信号中分离出水平和垂直同步脉冲，分别给上述的定时装置和衰减定时装置提供基准信号。
33.如权利要求32所述的装置，其中所述的接收装置还包括一个后肩钳位装置，用于从水平同步脉冲中去除任何交流分量，确保上述的同步脉冲分离装置正常工作。
34.如从属于权利要求25的权利要求17至33中任一个所述的装置，其中所述的定时装置包括：(I)在触发上述的脉冲发生装置生成上述的脉冲信号之前自上述水平同步脉冲的后沿提供约1微秒的延迟，(ii)在触发上述的反向脉冲发生装置生成上述的反向脉冲信号之前自上述水平同步脉冲的后沿提供约0.5微秒的延迟，或者(iii)在触发上述的后续脉冲发生装置生成上述的后续脉冲信号之前自上述水平同步脉冲的后沿提供约5～7微秒的延迟。
35.如从属于权利要求30的权利要求17至34中任一个所述的装置，其中所述的衰减定时装置在触发上述的水平信号衰减装置对上述的视频信号进行衰减前自每个交替的垂直消隐期间的垂直同步脉冲提供少于2帧的5至15个图象信息行的延迟。
36.如权利要求17至35中任一个所述的装置，其中所述的脉冲发生装置所产生的上述脉冲信号的宽度约为0.4微秒，其最大幅度在上述脉冲信号传送期间足于驱动上述的视频信号进入到或者邻近上述的视频信号记录系统的最大钳位电压电平。
37.如从属于权利要求19的权利要求17至36中任一个所述的装置，其中所述的反向脉冲发生装置所产生的反向脉冲信号的宽度约为7微秒，其幅度与上述脉冲信号的幅度相反且取决于上述脉冲信号的幅度，从而使视频信号中的上述反向脉冲信号在行进期间能提供上述的抵消作用。
38.如从属于权利要求21的权利要求17至37中任一个所述的装置，其中所述的后续脉冲发生装置所产生的后续脉冲信号的宽度约为1.5-3微秒，其最大幅度在上述脉冲信号传送期间足于驱动上述的视频信号进入到或者邻近上述的视频信号记录系统的最大钳位电压电平。
39.如从属于权利要求29的权利要求17至38中任一个所述的装置，其中所述的衰减脉冲发生装置产生的衰减脉冲信号的脉冲宽度约为上述帧中的5至15条扫描线宽。
40.如权利要求17至39中任一个所述的装置，其中所述的插入装置包括一个脉冲混合器。
41.如从属于权利要求29的权利要求17至40中任一个所述的装置，其中所述的视频信号衰减装置包括一个场衰减器。
42.如权利要求17至41中任一个所述的装置，还包括一个脉冲端钳位装置，用来将上述的同步脉冲的尖端钳位至同一电压电平上，以确保处理后的视频信号具有正确的水平同步。
43.如从属于权利要求29的权利要求17至42中任一个所述的装置，其中所述的视频信号衰减装置在整个衰减部分将视频信号的正常消隐电平的直流电压电平向同步脉冲的顶端电平调整约0.05至0.1伏。
44.一种对根据权利要求1至12中的任一个中所述的方法或者用权利要求17至43中的任一个所述的装置进行过处理的视频信号进行解码的装置，包括；
用于接收经处理的视频信号的解码接收装置；
解码钳位装置，用于将经处理的视频信号中的插入脉冲信号和反向脉冲信号的直流电平钳位或者转换至视频消隐电平；以及
用于稳定同步脉冲的幅度的稳幅装置。
45.如权利要求44中所述的装置，其中所述的钳位装置还用来将经处理的视频信号中插入的后续脉冲信号的直流电平钳位或者转换至视频消隐电平。
46.如从属于权利要求11或29的权利要求44或45中所述的装置，还包括用于检测经处理的视频信号的交替帧中的最后数行水平同步脉冲和相应的图象信息部分的衰减后的幅度的检测装置，和将上述的水平同步脉冲和相应的图象信息部分的幅度加以放大以恢复正确的视频电平的放大装置。
47.如权利要求44至46中的任一个所述的装置，其中所述的稳幅装置包括：检测所述的经处理的视频信号中的水平同步脉冲幅度检测装置；将水平同步脉冲的所述幅度与上述的视频消隐电平进行比较的比较装置；以及调整上述的经处理的视频信号的幅度从而将上述的水平同步脉冲的幅度维持在一个正确的电平上的幅度调整装置。
48.如权利要求44至47中的任一个所述的装置，其中所述的解码接收装置包括一个同步脉冲分离装置，用于以经处理的视频信号的行速率再生出同步脉冲，供上述的解码钳位装置用作基准信号。
49.如权利要求44至48中的任一个所述的装置，其中所述的解码钳位装置包括：解码定时装置，用于将上述解码钳位装置在水平同步脉冲之后的操作延迟一定的时间，使之与视频信号中反向脉冲信号的行进相吻合；解码脉冲发生装置，用于给经上述延迟的解码钳位装置的钳位操作产生一个控制信号；以及钳位放大装置，用于在由上述的控制信号确定的一定时间周期内将处理后的视频信号中的直流电压电平钳位至视频消隐电平上。
50.如权利要求49中所述的装置，其中所述的一定时间周期对应于从经处理的视频信号中上述反向脉冲信号的传播起始处延伸至上述后续脉冲信号的传播结束处的时间周期。
51.如从属于权利要求47的权利要求44至50中任一个所述的装置，其中所述的幅度调整装置包括一个由上述比较装置的输出所控制的自动增益控制放大装置，用于校正由上述的比较装置检测到的上述同步脉冲幅度中的任何增益差产生的经处理的视频信号中的任何增益差。
52.一种参考适当的附图基本上如上所述的处理视频信号的方法。
53.一种参考适当的附图基本上如上所述的对处理后的视频信号进行解码的方法。
54.一种参考适当的附图基本上如上所述的处理视频信号的装置。
55.一种参考适当的附图基本上如上所述的对处理后的视频信号进行解码的装置。
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