CN1418005A - 用于通过扫描系统显示视频信号的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过扫描操作在屏幕上显示视频信号的装置，所述视频信号由参数组合表征，所述显示装置包括：微分电路，用于从所述视频信号产生微分信号；阈值电路，用于对所述微分信号执行给定阈值的阈值运算，以产生改进微分信号；调制电路，用于基于所述改进微分信号调制扫描速度。本发明可以提高小幅度的变换(transition)的对比度的感觉，而不增强(accentuate)包含在视频信号中的噪声信号。为此目的，显示装置的特征在于其具有附加的装置，用于改变作为所述参数的函数的所述阈值的数值。

Description

用于通过扫描系统显示视频信号的装置

技术领域

本发明涉及一种用于通过扫描操作在屏幕上显示视频信号的装置，所述视频信号由参数组合表征，所述显示装置包括：

微分电路，用于从所述视频信号生成微分信号，

阈值电路，用于对所述微分信号在给定阈值执行阈值运算，以生成改进微分信号，

调制电路，用于基于所述改进微分信号调制扫描速度。

本发明可以在向阴极射线管的屏幕上显示视频信号的装置上提供多种应用。

背景技术

为了提高视频信号的内容的效率，特别要增强(accentuate)图象中的对比度的感觉，即相应于变换(transition)过程在视觉上增强视频信号的部分。

变换应理解为反映变换的频率(即在频域中)和变换的幅度(在图像域中)的参数。

当视频信号在阴极射线管上显示时，对比度可以借助于SCAVEM型(扫描速度调制)的电路增强，该电路调制在阴极射线管上的电子束的扫描速度。速度调制可以作为从要被显示的视频信号得到的微分信号的函数而起作用，其施加到具有线圈的调制电路，该线圈位于阴极射线管内。

真实视频信号是传送视频内容的信息信号和噪声信号以及由热噪声和/或亮度信号中的副载波的残留分量引起的噪声信号的和。为了防止包含在视频信号中的可能的噪声信号在显示时的放大，SCAVEM作用通过变换被抑制，该变换的数值低于固定阈值。

美国专利US5587745描述了这种电路。

用于增强视频信号的对比度的方法具有一定的局限性。

在增强变换之上的阈值是固定的。为了避免增强由包含在要显示的不同视频信号中噪声产生的小幅度的变换的危险，阈值的数值相对来说是比较重要的。当由要被显示的不同视频信号中的噪声产生的变换的最大幅度必须增加时，该阈值的数值更加重要，其中，这些信号包含先验的或多或少的噪声。

当这些增强方法用于具有低噪声电平的视频信号时，他们无疑将导致对比度大幅度变换的增强，但是该增强对于增强阈值远远高于噪声电平的情况不是最佳的。换句话说，传送视频内容的信息的小幅度的变换—并不是噪声变换—不被增强。

另一方面，高于所述阈值的幅度变换以渐进方式被增强。当变换具有接近所述阈值的数值时，增强减弱，当变换具有高于所述阈值的数值时，增强加强。这是所述阈值的数值先验固定的结果，该阈值包括在邻域中的变换的适度增强，以避免由残留噪声产生的变换的增强：视频信号的增强由此主要包含具有大幅度的变换。具有高于所述阈值的数值的小幅度的变换由此仅被适度增强，其由视频信号的特定部分中的对比度的缺失表明

发明内容

本发明的目的在于提供一种显示视频信号的装置，该装置提高了小幅度的变换的对比度的感觉，而不增强包含在视频信号中的噪声信号。

为此目的，该显示装置的特征在于其具有附加装置，用于改变作为所述参数的函数的所述阈值的数值。

这样，在其之上高于增强变换的阈值的数值被作为所述参数的数值的函数自动调节。特别的，阈值数值作为所述视频信号的噪声电平的函数被调节。

如果视频信号包含高噪声电平，阈值将具有相当大的数值。相反，如果视频信号具有低噪声电平，阈值将具有低数值。由此，阈值的自动调节使得变换最佳增强，与视频信号中的噪声电平无关。

如果阈值数值被自动调节为由视频信号中的噪声产生的变换的最高电平，变换的增强将最佳，并且仅有不被增强的由噪声产生的变换。换句话说，只有传送视频内容的信号的变换被增强。

变换可被放大到阈值之上的程度是已知的，有可能有效加强对变换对比度的增强，该变换的电平仅略高于所述阈值。然后，对比度在所有传送视频内容的信号的变换中被增强，其产生更加高质量的图象。

阈值数值还可以作为视频信号的种类的函数被调节。这样，根据作为其类型的函数的视频信号的质量先验经验，变换的增强被优化。此外，由于仅涉视频信号类型的检测，因此该解决方式成本较低。

特别的，红绿蓝型(RGB)的信号包含先验的少于PAL型信号的噪声，该PAL型信号依次包含先验的少于SECAM型信号的噪声。因此，三个阈值的数值根据视频信号的类型被先验定义：RGB型信号具有低数值阈值，PAL型信号具有中间数值的阈值，SECAM型信号具有高数值阈值。

只要频谱分布允许相应于噪声信号的影响能够进行频率范围的识别，那么，阈值数值还可以作为所述视频信号的频谱能量分布的函数被调节。

本发明的特征还在于附加装置包括：

用于从所述视频信号分析和提取所述参数的装置，

用于将所述参数转换为用于改变所述阈值的数值的控制信号的装置。

特别的，分析装置能够执行对包含在视频信号中的噪声电平的测量、对所述视频信号的信号类型(PAL-SECAM-RGB-NTSC...)的检测或对所述视频信号的频谱能量分布的测量。这些信号处理器型的分析装置可以执行要显示的视频信号的特有性能的经验的永久更新，其在视频信号的噪声电平改变或视频信号类型改变的情况下被特别关注。通过将所述参数的D/A型转换为控制信号，高于其变换被增强到的阈值数值相对于视频信号的特有性能被永久优化。亮度信号的微分信号通过阈值电路被改进，从而低于所述阈值的电平的变换—相当于由噪声产生的变换—被设定为零，以不被增强。由此改进的微分信号被施加到调制电路。

本发明的特征还在于阈值电路由两个电路构成，每个都具有设置在电压输出跟随器结构中并由所述控制信号偏压的晶体管。

具有由控制信号控制的可变阈值的阈值电路由两个对称电路构成，一个执行对正变换的阈值运算，另一个执行对负变换的阈值运算。通过由控制信号的电平直接作用于对晶体管偏压而实现的阈值数值的调节简单而精确。此外，每个电路的结构包括少量的元件，其降低了成本。

本发明的特征还在于，装置具有用于限制所述改进微分信号的幅度的限幅电路。

为了防止视频信号变换以放大的方式增强，并由此避免视频内容的失真，微分信号的幅度在通过将其限定在固定值的阈值运算后被限定。

本发明还涉及一种用于提高视频信号的对比度的感觉的电视设备，所述电视设备使用上述各种特征装置。

本发明还涉及一种显示方法，其步骤相应于由上述装置执行的各种功能。

附图说明

结合下面描述的实施方式，通过非限制性的实施例的描述，本发明的这些和其他方面将更加明显。

在附图中：

图1描述了本发明的一个实施例，

图2示出了作为所述视频信号的变换电平的函数的视频信号的变换的增强的电平的变化，

图3和图4示出了作为控制信号电平的函数的阈值数值的变化，

图5和图6示出了作为表征要显示视频信号之特征的参数数值之函数的控制信号发展的一个例子，

图7示出了根据本发明的微分信号的改进，

图8示出了用于在屏幕上显示视频信号的内容的显示装置。

具体实施方式

图1描述了本发明的一个实施例。该实施例包括用于矩阵化红绿蓝分量的电路101，可以提供将基于要被显示在阴极射线管上的视频信号103的亮度信号102。之后亮度信号102由提供微分信号105的微分电路104微分。然后，由具有可变阈值的阈值电路106对微分信号105执行阈值运算。阈值电路接收由改变用于在正变换中执行阈值运算的阈值数值的第一控制信号110和改变用于在负变换中执行阈值运算的阈值数值的第二控制信号111构成的成对控制信号109。同时，计算装置112将从所述视频信号中提取出来的特性113提供到转换装置114，以将其转换为所述成对控制信号109。阈值电路106将提供成对输出信号107-108：传送改进正变换之第一输出信号108，传送改进负变换之第二信号107。该成对输出信号随后通过限幅电路115被限幅，以提供限幅的微分信号116。限幅的微分信号116然后由放大电路117放大，以提供具有与偏转线圈118(与电容C4串连)中的所述限幅信号116成比例的幅度的电流I，这两个元件能够执行阴极射线管的扫描速度的调制。

视频信号103为由如三个彩色分量R、G和B构成的彩色信号。但是，应当了解，本发明还可以适用于黑白视频信号的情况。实际上，在这种情况下，亮度信号直接对应于视频信号。

矩阵电路101由三个电阻R1-R2-R3构成，它们的数值允许用于提供亮度信号的彩色分量R、G和B的加权和的形成。亮度信号由通过晶体管T1得到的一个单位增益放大，以提供低阻抗的亮度信号102。

微分电路104由一个端子接收所述亮度信号102并具有连接到晶体管T2的发射极的另一个端子的电容C1构成。晶体管T2通过电容C1被电流驱动，与所述亮度信号102的微分数值成比例的输出信号105可以通过其被提供到其集电极。

具有可变阈值的阈值电路106由两个对称电路构成，一个用于正变换的阈值运算，另一个用于负变换的阈值运算。用于执行正和负变换的阈值运算的阈值数值是相互独立的。

关于正变换中的阈值运算：晶体管T5通过从由电阻R8和R9构成的分压桥得到的控制电压SC1即通过控制信号110的一部分在其基极被偏压，正变换的阈值数值可以随该控制信号的改变而改变。晶体管T5还经过耦合电容C3接收微分信号105。如果所述电压SC1比晶体管T5的基极—发射极结点的阈值电压Vbe少量值Δ1，晶体管T5将仅在具有大于Δ1的数值的正变换期间接通。换句话说，阈值数值对应于量值Δ1，晶体管T5的输出仅提供正变换，该变换高于所述阈值数值。

关于负变换中的阈值运算：晶体管T3通过从由电阻R4和R5构成的分压桥得到的控制电压SC2即通过控制信号111的一部分在其基极被偏压，负变换的阈值数值可以随该控制信号的改变而改变。晶体管T3还经过耦合电容C2接收微分信号105。如果所述电压SC2比数值(VCC-Vbe)高量值Δ2，其中，VCC是电源值，Vbe是晶体管T3的基极—发射极结点的阈值数值，晶体管T3将仅在具有小于-Δ2的数值的负变换期间接通。换句话说，阈值数值对应于数值-Δ2，晶体管T3的输出仅提供电平的负变换，该电平低于所述阈值。

应当了解，每个分压桥都可以用借助于具有足够幅度的控制信号的直流电压驱动电路所替代。然而，分压桥的使用允许在具有较大幅度的控制信号下的工作，该信号由转换器产生，其便于D/A型转换器的选择，其大部分用于大幅度数值的产生。

限幅电路115能够通过晶体管T6执行传送改进正变换的所述输出信号108的限幅，和通过晶体管T4执行传送改进负变换的所述第二输出信号107的限幅。正变换的限幅电平和负变换的限幅电平通过电阻R6-R7-R10-R11的设定被调节，该电阻的设定使得晶体管T4和T6的饱和和截止阈值改变。通过晶体管T7的单位增益放大，限幅电路115的输出提供传送正和负变换的改进微分信号116。

如果没有理想的限幅，晶体管T4和T6的基极—发射极结点将短路。

改变并限幅的微分信号116由放大电路117放大。该电路基于两个互补晶体管T8和T9的使用，该晶体管的集电极将放大的输出信号提供到线圈118和电容C4。

计算装置112分析视频信号103，以提取特性参数113。这些计算装置最好为信号处理器型的，以可以执行对一个和相同的处理单元的差别性质的分析或计算。

特别的，视频信号的噪声电平可以通过本领域技术人员所公知的方法估算，例如，滤波法。视频信号的频谱分布还可以计算以识别被噪声信号所覆盖并将不会被增强的频率范围。更简单的说，通过分析视频信号的编码类型，计算装置可以从如PAL-SECAM-RGB-NTSC型中识别视频信号类型。

计算装置112最好可以以长于图象周期的周期周期性地更新视频信号103的特性参数。实际上，这防止了每个图象好几次的图象对比度的改变，其对用户产生视觉疲劳。

转换装置114可以提供由控制信号110和控制信号111构成的成对控制信号109。它们可以改变作为参数113数值之函数的控制信号110-111的电平。例如，控制信号SC1-SC2的电平，即控制信号110-111可以与视频信号103中测量的噪声电平成比例，或取一个不同于视频信号的每个类型的数值。

图2示出了作为所述视频信号的变换电平T(绝对值)的函数的视频信号的变换的增强的电平A的变化。该附图优选地说明了本发明的特有性能，高于其可以不增强变换的阈值数值T₀可以随该性能改变。阈值T₀的改变在该附图中以两个阈值数值T₀’和T₀”进行说明。

第一范围[T₁，T₀]定义为由于低电平的变换没有由噪声信号产生因此他们那没有被增强的区域。换句话说，阈值区域涉及变换被强迫设定为A_min＝0的数值的区域。

第二范围[T₀，T₂]定义为变换以如与其电平成比例的方式被增强的区域。实际上，阈值的数值T₀以变换对由信息信号产生的变换增强的方式被自动调节。因为阈值T₀被精确知晓，其能够在信息信号的所有变换中强烈增强，因此，增强斜率可以较陡峭。

第三范围[T₂，...]定义为变换以同一方式被增强的区域。换句话说，限幅区域涉及变换被固定在数值A_max的区域。

图3和图4示出了作为信号SC1和SC2的电平U1和U2的各函数的阈值数值T₀(绝对值)的变化。如图1中所述，信号SC1和SC2由以R4-R5和R8-R9构成的分压桥提供，他们的电平分别对应于控制信号110和111的电平的一部分。

图3示出了改变阈值数值T₀的两个不同的范围。

第一范围[0，U_1max]定义为当电压U₁增加时阈值数值T₀线性递减的区域，其意味着微分信号105中的低电平的正变换通过阈值运算增强的越来越少。例如，涉及要被显示的包含非零噪声信号的视频信号。

第二范围[U_1max，VCC]定义为当电压U₁增加时阈值数值T₀保持恒定最小电平T_0min的区域，其意味着微分信号105中的正变换没有通过阈值运算被增强。例如，如果T_0min＝0，将涉及要被显示的未包含噪声信号的视频信号。

同样，图4示出了改变阈值数值T₀的两个不同的范围。

第一范围[0，U_2max]定义为当电压U₂增加时阈值数值T₀保持恒定最小电平T_0min的区域，其意味着微分信号105中的负变换没有通过阈值运算被增强。例如，如果T_0min＝0，将涉及要被显示的未包含噪声信号的视频信号，

第二范围[U_2max，VCC]定义为当电压U₂增加时阈值数值T₀线性增加的区域，其意味着微分信号105中的低电平的负变换通过阈值运算增强的越来越多。例如，涉及要被显示的包含非零噪声信号的视频信号。

图5和图6通过非限制性的实施例示出了作为表征要被显示的视频信号103的参数P的数值的函数之控制信号110和111的发展，信号110和111由转换装置114生成。

图5示出了作为被视为要被显示的视频信号103的特性参数的噪声电平σ的函数之控制信号110和111的连续线性发展。在由计算装置112测量的每个噪声电平σ，输出电平U由此被定义用于信号110和111。

图6示出了作为被视为参数的视频信号103格式的函数之控制信号110和111的离散线性发展。信号110和111的输出电平U由此在由计算装置112识别的视频信号的每个格式被定义，一数值与该格式相关。这假设视频格式的分类的先验定义作为如它们的噪声电平的函数。

图7示出了根据本发明由阈值电路106和限幅电路115得到的微分信号105的改进。

该附图描述了在只高于阈值Δ1的数值被在正值部分传送以形成改进微分信号108的情况下在变换的正值部分执行的阈值运算。同样，该附图描述了在只低于阈值Δ2的数值被在负值部分传送以形成改进微分信号107的情况下在变换的负值部分执行的阈值运算。

然后，信号108和107分别在变换的正值部分被限幅于数值A1，在变换的负值部分被限幅于数值A2，以形成限制的改进微分信号116。

图8描述了用于在阴极射线管的屏幕802上显示视频信号801的内容的显示装置。该装置具有根据本发明的用于提高显示视频信号的对比度的感觉的装置803。特别的，该显示装置对应于电视装置。

该装置具有用于调谐和解调RF信号805的调谐和解调装置804。装置804提供解调的视频信号806和一组同步和偏转信号807。处理电路808处理并放大信号807-808以一方面提供所述视频信号801，另一方面提供放大的偏压信号809。信号809施加到偏转线圈810，用于射线管802中的电子束的水平和垂直扫描。信号801是施加到射线管802的RGB型信号。

根据本发明的如图1中所描述的并包括具有可变阈值之阈值电路的装置803在输入端接收视频信号801并提供改变了的微分信号811。信号811施加到调制电路812，其具有附加的偏转线圈，以调制所述电子束的水平速度。

本发明所描述的范围和所允许的阈值电路中的阈值数值的改变并不局限于图1中所示的实施例。例如，极有可能通过算法实现可变阈值的阈值运算，该算法的控制编码存储在存储器中，并由信号处理器执行。

Claims (10)

1.一种用于通过扫描操作在屏幕上显示视频信号的装置，所述视频信号由参数组合表征，所述显示装置包括：

微分电路，用于从所述视频信号产生微分信号，

阈值电路，用于对所述微分信号执行给定阈值的阈值运算，以产生改进微分信号，

调制电路，用于基于所述改进微分信号调制扫描速度，

其特征在于，显示装置具有附加的装置，用于改变作为所述参数的函数的所述阈值的数值。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述参数对应于所述视频信号的噪声电平、格式或频谱功率。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述附加的装置包括：

用于从所述视频信号分析和提取所述参数的装置，

用于将所述参数转换为用于改变所述阈值的数值的控制信号的装置。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述分析装置包括信号处理器和所述转换装置具有D/A转换器。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述阈值电路由两个电路构成，每个都具有设置在电压输出跟随器结构中并由所述控制信号偏压的晶体管。

6.根据权利要求1到5所述的显示装置，其特征在于，装置具有限幅电路，用于限制所述改进微分信号的幅度。

7.一种通过扫描操作在屏幕上显示视频信号的方法，所述视频信号由参数组合表征，该方法包括下述步骤：

微分，以从所述视频信号中产生微分信号，

对所述微分信号执行给定阈值的阈值运算，以产生改进微分信号，

基于所述改进微分信号调制扫描速度，

其特征在于，显示装置具有改变作为所述参数的函数的所述阈值数值的附加的步骤。

8.一种通过扫描操作在屏幕上显示视频信号的电视装置，所述视频信号由参数组合表征，电视装置包括：

微分电路，用于从所述视频信号中产生微分信号，

阈值电路，用于对所述微分信号执行给定阈值的阈值运算，以产生改进微分信号，

调制电路，用于基于所述改进微分信号调制扫描速度，

其特征在于，电视装置具有用于改变作为所述参数的函数的所述阈值的数值的附加装置。

9.根据权利要求8所述的电视装置，其特征在于，所述参数对应于所述视频信号的噪声电平、格式或频谱能量。

10.根据权利要求9所述的电视装置，其特征在于，所述附加的装置包括：

用于从所述视频信号分析和提取所述参数的装置，

用于将所述参数转换为用于改变所述阈值的数值的控制信号的装置。

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