CN1217552C - 防止视频相关的增强造成的数据损坏的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理视频信号中所包含的辅助数据、特别是包含在电视信号的垂直消隐间隔中的辅助数据的装置和方法。本发明认识到在处理包含在电视信号中的辅助数据之前对电视信号进行梳状滤波会造成数据损坏。本发明通过在梳状滤波(112)前的信号通路上为辅助数据设置分出点(131)解决了这一与数据损坏相关的问题。在一个示例实施方式中，相对于现有技术中的装置，本发明还在保证提供给辅助数据处理器(125)的信号对应于所显示的信号的情况下，提供了在多个信号源(102，104，106)之间的开关转换并使附加硬件和软件最少。

Description

防止视频相关的增强造成的 数据损坏的装置
技术领域
本发明涉及处理视频信号的方法和装置，特别涉及在使用梳状滤波器处理视频信号时处理视频信号中的数据服务信息的方法和装置。
背景技术
对电视信号的处理通常需要对电视信号的亮度和色度分量进行分离或恢复。例如，NTSC(美国国家电视制式委员会)彩色电视信号包括一个频率范围在直流电到4.2MHz的普通带宽的亮度频率(Y)信号，以及一个相位和振幅均被调制到表示图像的色调和饱和度的3.58MHz的彩色副载波。图像中包含的亮度信息由被集中为水平行扫描频率整数倍的信号频率表示。色度信息被编码或被插入亮度信号频谱的一部分，在行扫描频率的倍数中间附近的频率，即行扫描频率的一半的奇数倍附近。
可以使用梳状滤波法将色度和亮度信息从组合信号中分离出来并进行恢复。在典型的梳状滤波法中，将复合视频信号从延迟了一次水平扫描的第二复合视频信号中减去。由于NTSC色度副载波的两个连续的行(相对于水平同步脉冲)相差180，因此色度输入构成副载波之和。由于亮度的行在最初是相位相同的，则相反相位亮度分量组合的结果是亮度抵消。因此，组合产生一个其中静态亮度分量被相位抵消的色度分量。此外，被分开的色度分量被从复合视频输入信号(亮度+色度)中减去(没有进一步的倒相)，以产生一个分开的亮度分量。由于亮度的行是相位相同的，因此对色度分量的相位抵消就可产生分开的亮度输出信号。
此外，在电视广播工业中在有效间隔(active interval)之间、在电视信号的垂直消隐间隔(vertical blanking interval，VBI)中插入数据服务信息已越来越普遍。这些数据服务信息可以提供各种不一定与视频信号中包含的显示或节目信息相关的扩展服务。这种插入的信息的例子包括，GemStar、基于NABTS描述的Teletext(图文电视)、以及闭路字幕数据(closed captiondata)，但并不仅限于此。
然而，从非相关源向VBI中插入数据服务信息会给使用梳状滤波器的电视机带来问题，特别是当来自各种源的信息被表示在视频信号的相邻行时。如上所述，梳状滤波法的固有特性包括对表示在梳状滤波器当前行的信息与前一行的信息求和并进行处理，或者在三行梳状滤波器的情况下，对表示在梳状滤波器当前行的信息与下一行的信息求和并进行处理。当相邻行的信息必要地相关时，如在有效视频间隔期间的标准显示或节目编制信息的情况下，梳状功能可以将组合信号的亮度和色度分量完全分开。但当相邻行的信息不相关时，即可能是各种服务提供商在VBI中插入不同服务信息的情况，则对不同信息的梳状滤波可能会使多个提供商之一所提供的信息损坏。
图1示出了一种常规电视装置，其中，相邻行的不同信息可能导致损坏的数据输出。装置100包括梳状滤波器112和辅助数据解码器125，该辅助数据解码器125具有在梳状滤波器112下游的信号通路的一点上的分出点(take off point)。在这种情况下，辅助数据处理器125从耦合到亮度开关114的输出的分出点接收梳状滤波后的亮度输出。已经发现，对于图1所示的装置，相邻行的不同信息可能被损坏。例如，当NABTS数据行与GemStar数据行相邻时，GemStar数据会被NABTS数据损坏。NABTS数据的数据速率为174nsec(毫微秒)/位，相当于约2.86MHz的频率。由于2.86MHz的数据在梳状滤波器112的色度频带内，因此数据被梳状滤波输出并与相邻行的GemStar数据求和。其结果是GemStar数据与一个2.86MHz的周期性分量相求和。该周期性分量损坏该GemStar数据，并导致GemStar数据下载错误百分比的明显上升。
图1所示的装置相对常见，其中，对辅助数据分出点可以这样选择，以使闭路字幕视频对于任何选择的输入总是与所显示的视频相对应。显示的视频可以与选择的电视调谐器输入102、辅助视频输入104以及S-视频输入106之一的输出相对应。显示的视频是由输出线118和120上的信号导出的。输出线118是三个输入源102、104和106共用的系统中的第一个点。图1所示的装置保证闭路字幕信息与显示的视频相匹配，但这种装置的缺点在于辅助数据分出点在梳状滤波器112的下游。这种装置当系统被设计用来仅处理VBI中的闭路字幕视频信息时没有问题，但对于上述原因，这种装置在处理相邻行的来自各种源的辅助数据时，会导致数据损坏。
对上述问题的一种解决方案是在VBI期间禁止梳状滤波器112。这种解决方案的一个例子在专利号为5,907,369、题为“具有彩色错误校正措施用于显示主图像和辅图像的电视系统”、于1999年5月29日颁发并已转让给本申请的受让人的美国专利中被加以描述。
对上述问题的另一种解决方案是在VBI期间将梳状滤波器112旁路。这种解决方案的一个例子示于图2，其中，在VBI期间将梳状滤波器112旁路的选通电路113耦合在主复合视频输入和梳状滤波器112的梳状滤波后的亮度输出之间。为了将梳状滤波器112旁路，将组合开关110的输出CVm通过选通电路113直接馈入到亮度开关114的梳状滤波后的亮度输入。来自主微处理器108的选通信号GS控制选通电路113的操作。在VBI以外的时间，选通不工作，选通电路113不影响组合开关110、梳状滤波器112和亮度开关114之间通路上的正常电路操作。这种解决方案的一个例子在申请号为08/722 574、题为“具有旁路模式的梳状滤波器”、于1996年9月27日申请并转让给本申请的受让人的美国专利申请中有所描述。但是，增加额外的选通电路以及对控制信号进行开关转换需要额外的硬件和软件以适应新的开关装置。因此，理想的是提供一种能够克服上述在信号通路中与梳状滤波器有关的问题的方法和装置，而使对额外硬件和软件的需求为最小。
EP076646A2公开了一种装置，其中，在视频开关18和电视信号处理电路14之间设置了微控制器IC 10。该参考文献涉及闭路字幕解码器的操作，当没有可用的偏转信号时，在一种操作模式下使用一个偏转信号来控制该闭路字幕解码器。
美国专利US5,369,498公开了一种可使视频数据信号根据选通信号不经过Y/C分离器而到达D/A转换器的装置。该5,369,498专利特别涉及到对视频磁盘的视频数据信号的处理。因此，该5,369,498专利并未提出或建议任何在防止数据损坏时对多个输入信号进行选择的特殊装置。
发明内容
本发明的目的是解决在处理相邻行的来自各种源的辅助数据时，会导致的数据损坏问题，同时使得对于额外硬件和软件的需求为最小。本发明部分地是由于发明者认识到在梳状滤波装置中，上述问题可以通过将辅助数据分出点设置在系统中梳状滤波之前得到解决。具有优点的是，这里复合视频开关的输出，即提供给梳状滤波器的输出，可以被用作辅助数据分出点。
在本发明的一个方面，提供一种视频信号处理装置，其包括：一个信号源，用于提供具有包含视频节目信息的第一分量和包含辅助数据信息的第二分量的信号；一个梳状滤波器，它具有一个耦合到该信号源用于接收该信号的输入端，并对该信号进行梳状滤波以分别在第一和第二输出端提供亮度信号和色度信号；以及一个数据处理器，它具有用于接收信号的输入端，该处理器对包含在信号的第二分量中的辅助数据进行解码，并提供解码后的输出信号，其特征在于该数据处理器的输入端耦合到设置在视频信号源与梳状滤波器输入端之间的分出点，所述辅助数据解码器通过其在对信号进行梳状滤波之前接收该信号，以防止辅助数据被梳状滤波器损坏。
在本发明的另一方面，所述信号源包括组合开关，该组合开关具有耦合到电视调谐器的第一输入端、耦合到辅助视频源的第二输入端、耦合到控制器的第三输入端，以及用于根据控制器的控制信号从选择的这些输入端之一提供视频信号的输出端。
在本发明的另一方面，所述视频信号源还包括用于从S-视频信号源接收亮度信号的第四输入端。
在本发明的另一方面，本发明还包括一个亮度开关，它具有用于接收梳状滤波器的亮度输出信号的第一输入端、用于接收S-视频信号源的亮度信号的第二输入端、以及用于接收控制器的第二控制信号的第三输入端，和根据该控制信号提供选择的梳状滤波后的亮度输出和S-视频信号源的亮度信号之一的输出端；以及一个色度开关，它具有用于接收梳状滤波器的色度输出信号的第一输入端、用于接收S-视频信号源的色度信号的第二输入端、以及用于接收控制器的第二控制信号的第三输入端，和根据该控制信号提供选择的梳状滤波后的色度输出和S-视频信号源的色度信号输出之一的输出端。
附图说明
下面结合附图对本发明进行描述，其中，对相同的部件采用相同的参考标记。
图1为一个电视信号处理装置的方框图，它包括一个梳状滤波器并可能造成数据损坏；
图2为一个电视信号装置的方框图，它包括一个耦合到梳状滤波器的旁路；
图3为根据本发明的电视信号装置的方框图，其中，用于数据服务的分出点设置在梳状滤波前的信号通路上；
图4为说明图3中的装置的与各输入信号相关的信号状态的表；以及
图5为与图3所示装置相关的组合信号开关、梳状滤波器和各输入端的详细电路图。
具体实施方式
图3示出了本发明的实施方式举例电视装置300。装置300接收来自TV调谐器输入102、辅助视频输入104、以及S-视频输入106之一的输入信号，并在输出端118提供亮度输出信号Y0，在输出端120提供色度输出信号C0。对于电视接收机应用，该视频源输入可以包括例如常规调谐器、IF放大器和解码器。这些源输入还可以包括基带视频输入。对于电视监视器应用，可以省去调谐器。如本领域的技术人员所知，色度输出信号C0由色度解调单元(未示出)进行解调，形成色差信号，以及矩阵处理器和驱动器单元(未示出)对输出亮度信号Y0和这些色差信号进行组合及处理，以产生RGB信号来驱动显示单元(未示出)。
来自输入102和104的复合视频信号CV1和CV2，以及来自输入106的亮度信号L1被作为输入加到组合开关110。这里，亮度信号L1被加到组合开关110的以前未被用过的输入端。组合开关110根据来自主处理器108的控制信号Comp_Vid_SW将从输入信号中选出的一个信号作为输入信号CVm提供给梳状滤波器112。梳状滤波器112将信号CVm的亮度和色度分量分离，以产生梳状滤波后的亮度信号Ym和梳状滤波后的色度信号Cm。梳状滤波器112可以按照常规设计包括第一和第二减法器、加法器、单线延迟器(one line delay)、低通滤波器和带通滤波器。
在梳状滤波器112中，梳状滤波后的色度信号Cm是这样产生的：由一个A/D转换器对输入信号CVm进行转换，并馈入单线延迟器。该单线延迟器的输出被馈入第一减法器。第一减法器117的输出信号由带通滤波器(BPF)滤波，由此消除行到行亮度变化(即垂直细节)。结果BP滤波信号包含从输入视频信号恢复的色度信号。该BP滤波信号还包括任何在BPF的通带中的亮度垂直细节信息。一个开关然后在“正常”梳状滤波模式中将该BP滤波信号耦合到色度D/A转换器。此外，该开关还将BP滤波信号耦合到减法器的输入端。
在梳状滤波器112中，亮度输出信号Ym是这样产生的：减法器将BP滤波(色度)信号从输入视频(亮度+色度)信号中减去，以产生包含基本亮度分量的第二差信号。该第二差信号实际上是BPF通带中无亮度垂直细节的亮度分量。该第二差信号被耦合到加法器的第一输入端。第一视频差信号(色度+VD)是低通滤波的，其中，消除了色度信息而保留低频行到行亮度变化(即低频垂直细节信息)。结果低频垂直细节信号被耦合到加法器的第二输入端。加法器127将该垂直细节信号与第二差信号(亮度)相加，产生包含具有增强的垂直细节信息的亮度信息的信号L0。加法器的输出亮度信号被耦合到亮度D/A转换器。
梳状滤波后的输出信号Ym和Cm被分别作为输入提供给亮度开关114和色度开关116。来自S-视频输入106的输入信号的亮度和色度分量L1和C1也分别作为亮度开关114和色度开关116的输入。亮度开关114和色度开关116分别根据来自主处理器108的信号Comb_SVid_SW和Comp_Vid_SW选择所需的一个输入信号。这里，加到组合开关110上的控制信号Comp_Vid_SW也加到亮度开关114和色度开关116上。
亮度开关114和色度开关116的输出可以被加到解调单元、矩阵处理和驱动器单元、显示单元和相关的控制电路，所有这些都可采用常规设计，在此略去了其大部分细节。
辅助数据解码器125的输入端耦合到组合开关110和梳状滤波器112之间。在举例的实施方式中，辅助数据解码器的输入端耦合到设置在组合开关110和梳状滤波器112之间的点131。最好，组合开关110和梳状滤波器112之间的连接器，即点131根据这些组件的实际实施方式，例如IC或离散器件采取本领域的技术人员所熟知的任何形式。辅助数据解码器125提供输出信号AD0，该输出信号适合于进行进一步处理和/或显示。辅助数据处理器125可以采用常规设计，其细节对本领域的技术人员来说是熟知的。另外，辅助数据解码功能可以由系统微处理器来实现。还可看到，辅助数据解码器125的输入信号对应于组合开关110所提供的组合信号CVm。
如果用户选择TV调谐器输入102，则主处理器108产生适当的信号Comp_Vid_SW和Comb_SVid_SW以使组合开关110从TV调谐器102选择组合信号CV1、使亮度开关114选择梳状滤波后的亮度信号Ym、以及使色度开关116选择梳状滤波后的色度信号Cm。如果用户选择辅助视频输入104，则主处理器产生适当的信号Comp_Vid_SW和Comb_SVid_SW，以使组合开关110从辅助视频输入104选择组合信号CV2、使亮度开关114选择梳状滤波后的亮度信号Ym、以及使色度开关116选择梳状滤波后的色度信号Cm。最后，如果用户选择S-视频输入106，则主处理器产生适当的信号Comp_Vid_SW和Comb_SVid_SW，以使组合开关110从S-视频输入106选择亮度信号L1、使亮度开关114选择亮度信号L1、以及使色度开关116选择色度信号C1。可以看到，在所有三种情况中，辅助数据解码器125在信号进行梳状滤波前接收与所显示的信号相关的适当信号，并在输出端118和120提供期望的输出信号。因此，上述数据损坏问题得到了克服。
较好的方式是，组合开关110采用IC(集成电路)的形式，如Sanyo公司生产的LA7221。在图1和图2所示的现有技术装置中，组合开关110由一个控制信号Comp_Vid_SW控制。亮度开关114和色度开关116也由单个控制开关Comp_Vid_SW进行控制。但单个控制信号Comp_Vid_SW对于在三输入间进行选择是不够的。重新设计硬件和软件以适应新的开关需求是不现实的。为了解决这一问题，发明人认识到可以使用以前未利用的组合开关110的接地控制输入线CTL1来控制对三个输入信号的选择。出于这种考虑，组合开关110接收控制信号Comb_Svid_SW和Comp_Vid_SW。开关操作将在下面描述。
图4a和图4b中的图表示出了在该问题解决前和解决后的开关功能。图4a中的图表示出了相对于图1所示装置的开关操作，其中，组合开关110的输入CTL1接地且不影响组合开关110的输出。控制信号Comp_Vid_SW对组合开关110和控制信号Comb_Svid_SW对Y/C开关114和116的组合用来控制在输出端118和120提供TV、辅助、和S-视频信号中的哪一个。具体地，组合开关110的输出由Comp_Vid_SW的状态控制，而亮度开关114和色度开关116的输出由Comb_SVid_SW的状态控制。
在图4b中示出了相对于图3中的装置的开关操作，其中，控制信号Comb_SVid_SW与组合开关110的输入CTL1相耦合。通过将控制信号Comb_SVid_SW耦合到组合开关110，就可控制组合开关110选择三个分离的输入之一，即TV、辅助和S-视频亮度。以这种方式，就可控制开关110、114和116选择所需要的信号输入之一，而对现有硬件和软件的改变为最小。此外，由于辅助数据解码器125被耦合到组合开关110的输出端，新的辅助数据分出点接收待处理的控制信号，而与选择的用于显示的输入信号无关。
图5示出了组合开关110、梳状滤波器112和装置300的各种输入的示意图。在当前实施方式中，组合开关110包括Sanyo公司生产的LA7221。为解决以上所述问题所做的改变包括：通过R6将S-视频信号的亮度分量L1加到组合开关110的引脚1，因此，亮度分量L1可以按需要通过输出端130转换到辅助数据解码器125，并提供控制信号Comb_SVid_SW到输入CTL1。有必要允许选择S-视频用于Y/C输出。为了实现将亮度分量L1转换到数据解码器125，信号Comb_Svid_SW经Q3反向并在引脚2馈入到先前接地的CTL1输入。此外，反向的Comb_Svid_SW信号在Q3的集电极被Q2再次反向，并用于在无论信号Comp_Vid_SW处于何种状态时都强制组合开关110的引脚4的CTL2输入为LOW。当未选择S-视频时，第二反相器Q2不工作，而只有Comp_Vid_SW线控制组合开关110的CTL2输入，这实际上相当于这些改变之前的配置。
显然，对于本领域的技术人员来说，尽管根据特殊的例子对本发明进行了描述，在不脱离本发明宗旨的情况下可以对公开的实施方式进行修改和改变。因此，可以理解，所附的权利要求试图涵盖所有可从以上描述和举例中能自然产生的修改。以上所例举的实施方式涉及一个电视系统，其中，VBI中的信息可能会由于对电视信号的梳状滤波而被损坏。数据损坏的问题通过在梳状滤波前在信号通路上设置分出点而得到解决。但重要的是要注意，虽然本发明所描述的是用于电视系统的梳状滤波器，但本发明也可用于任何将数据置于视频信号的消隐间隔、且数据有可能由于梳状滤波技术而损坏的系统。

Claims (2)

1.一种用于防止视频相关的增强造成数据损坏的视频信号处理装置，其包括：
组合开关(110)，它具有耦合到电视调谐器(102)的第一视频信号输入端，耦合到辅助视频源(104)的第二视频信号输入端，耦合到S-视频信号源(106)的亮度信号(L1)源的第三视频信号输入端，该组合开关根据耦合到该组合开关的控制器的控制信号从选择的视频信号输入之一提供输出视频信号(CVm)，该输出视频信号(CVm)具有包含辅助数据信息的分量；
梳状滤波器(112)，它耦合到所述组合开关，用于对所述输出视频信号(CVm)进行梳状滤波以分别在第一和第二输出端提供输出亮度信号(Ym)和输出色度信号(Cm)；以及
数据处理器(125)，它具有耦合在所述组合开关和梳状滤波器之间的、用于接收所述输出视频信号(CVm)的输入端，它对包含在输出视频信号中的辅助数据进行解码，并提供解码的输出信号(ADo)，其特征在于：
第一信号开关，它耦合到梳状滤波器和S-视频信号源，用于根据控制器产生的第一控制信号选择梳状滤波器的输出亮度信号或S-视频信号源的亮度信号，
第二信号开关，它耦合到所述梳状滤波器和S-视频信号源，用于根据控制器产生的第一控制信号选择梳状滤波器的输出色度信号或S-视频信号源的色度信号，以及
所述组合开关根据所述第一控制信号以及由该第一控制信号和控制器所产生的第二控制信号构成的组合信号从第一、第二及第三视频信号输入中选择出一个信号。
2.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于：所述第一控制信号通过第一反相器耦合到所述组合开关，以及该第一控制信号通过第一反相器和第二反相器耦合到第二控制信号，以形成耦合到所述组合开关的组合信号。
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