CN1663238B - 视频信号处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种在电视接收机中改进亮度信号视在对比度的视频信号处理装置。该装置包括：黑色扩展量计算部分(13)，用于当输入视频信号的亮度分量不大于第一亮度电平时，计算黑色扩展量；黑色扩展量的增益控制器(15)，用于调整由黑色扩展量计算部分(13)计算的黑色扩展量；黑色扩展量增加部分(16)，用于向输入视频信号的亮度分量，加上增益控制器(15)调整的黑色扩展量，以便产生输出视频信号；和垂直间隔增加单元(29)，用于对一场不大于第二亮度电平的输出视频信号亮度分量积分。增益控制器(15)按照垂直间隔增加单元(29)积分的亮度分量，调整黑色扩展量，据此以高精度实施黑色扩展并改进电视接收机中亮度分量的视在对比度。

Description

视频信号处理装置及方法

本申请要求于2002年6月25日提出的日本专利申请第2002-185038号的优选权，该申请的内容特此收入本申请，供参考。

技术领域

本发明涉及处理视频信号的装置及方法，用于改进电视接收机等的黑色对比度。

背景技术

为了在电视机的显示屏上显示图像的目的，发送至电视接收机的视频信号的黑色信号电平，能够随广播站、TV摄像机、家庭使用的VTR类型、等等而变化。众所周知，视在黑色对比度，可以在再现视频信号的电视接收机中，通过扩展黑色信号(的振幅)加以改进。附图中的图1，是日本专利申请公开No.7-154644建议的视频信号处理装置7的方框图，该装置是典型的黑色电平扩展电路。

图1画出的视频信号处理装置7，包括输入端71、黑色扩展部分72、输出端73、黑色峰值保持部分74、比较器75、消隐(脉冲)电平发送部分76、和增益控制放大器77。视频信号处理装置7运用反馈控制，以便使输入的黑色电平峰值位置(本文此后称为黑色峰值电平)，与消隐电平一致。

如图2A所示，黑色扩展部分72，对通过输入端71输入的视频信号中低于预定阈值电平TH的黑色电平信号，执行与比较器75的反馈增益输入有关的黑色扩展操作。然后，黑色扩展部分72把经过黑色扩展操作的黑色电平信号，发送至输出端73和黑色峰值保持部分74。发送至输出端73的视频信号，不加修改地输出到电视接收机。

黑色峰值保持部分74从发送的黑色电平信号中，顺序地只取出不包含任何同步信号分量的视频信号，并检测每一信号的黑色峰值电平BL。黑色峰值保持部分74把检测的黑色峰值电平，送至比较器75。黑色峰值保持部分74的配置将在后面更详细说明。

比较器75从黑色峰值保持部分74接收黑色峰值电平，并从消隐电平发送部分76接收如图2B所示的消隐电平Ep。然后，比较器75确定黑色峰值电平与消隐电平Ep之间的差值，并把该差值输出到增益控制放大器77。

增益控制放大器77根据向它输入的黑色峰值电平与消隐电平Ep，产生反馈增益，并把该反馈增益发送到黑色扩展部分72。应当指出，增益控制放大器77产生反馈增益，以便降低向它输入的黑色峰值电平与消隐电平Ep之间的差值。在接收反馈增益时，黑色扩展部分72执行黑色扩展操作，以便使黑色峰值电平与消隐电平Ep一致。

随着黑色扩展部分72对黑色电平信号的重复操作，把经过黑色扩展操作的视频信号，发送到黑色峰值保持部分74，可以使黑色峰值电平逐渐接近消隐电平Ep。因此，视频信号处理装置7只能使黑色电平小于如图2B所示预定阈值TH的视频信号，收敛于恒定的亮度电平，并能不处理振幅而保持除黑色电平信号外的该视频信号，以便改进黑色对比度，同时把整个图像的辉度保持在恒定电平上。

现在，较为详细地说明视频信号处理装置7的黑色峰值保持部分74。图3是黑色峰值保持部分74的示意电路图。黑色峰值保持部分74包括：输入部分81，用于从黑色扩展部分72接收经过黑色扩展操作的视频信号；第一晶体管82；第二晶体管83；第三晶体管84；第一功率源86；第二功率源87；电阻88；黑色面积控制电阻89；电容90；输出部分91，用于把检测的黑色峰值电平加到比较器75上；第一电流源92；和第二电流源93。

第一晶体管82通过它的基极端，从输入部分81接收已对黑色扩展的视频信号。它的发射极端连接至第一电流源92，同时它的集电极端连接至电阻88的基极端及第三晶体管84的基极端。第二晶体管83的基极端连接至第二电流源93、电容90、输出部分91、等等，且适合通过输出部分91，向比较器75发送保持的黑色峰值电平。第三晶体管84的基极端连接至第一晶体管82的发射极端和电阻88，且它的集电极端连接至黑色面积控制电阻89。应当指出，第一晶体管82、第二晶体管83、和第三晶体管84的每一个，能按照它们基极与发射极之间的电势差，变成导通/截止。

电阻88两端之一连接至第一晶体管82的集电极端和第三晶体管84的基极端，以便限制第一晶体管82施加于第三晶体管84的电压。黑色面积控制电阻89两端之一连接至第二晶体管83的基极端，而另一端连接至第三晶体管84的集电极端，以便限制第二电流源93和电容90送至第三晶体管84的电流。电容90通常储存与黑色峰值电流值对应的电荷，并连接至上述第二晶体管83及黑色面积控制电阻89以及输出部分91及第二电流源93的接点。

现在，将在下面说明黑色峰值保持部分74的工作原理。

第一晶体管82和第二晶体管83形成开关操作的运算放大器。当第一晶体管82的基极电势低于第二晶体管83的基极电势时，第一晶体管82变成导通，第二晶体管83变成截止，而当第一晶体管82的基极电势高于第二晶体管83的基极电势时，第一晶体管82变成截止，第二晶体管83变成导通。

当表明黑色峰值电平低于目前保持的黑色峰值电平的视频信号，通过输入部分81，输入具有该运算放大器的黑色峰值保持部分74时，第一晶体管82的基极电势被降低，使第一晶体管82变成导通。结果，电流从第一晶体管82的集电极端流向电阻88，提升电阻88相对两端之间的电势差。

当电阻88相对两端的电势差升至导通第三晶体管84的范围时，第三晶体管84变成导通，从而电流通过它的集电极端，从第二电流源93和电容90，流向第三晶体管84。结果是使第二晶体管83的基极电势降低。换句话说，当输入的视频信号，它的黑色峰值电平比黑色峰值保持部分74目前保持的黑色峰值电平低时，黑色峰值保持部分74把它保持的黑色峰值电平降低至该较低的黑色峰值电平上。

相反，当表明黑色峰值电平高于目前保持的黑色峰值电平的视频信号，通过输入部分81，输入黑色峰值保持部分74时，第一晶体管82的基极电势被提升，使第二晶体管83变成导通。结果，第一晶体管82变成截止，于是，从第二电流源93输出的电流，储存在电容90中。

如是，重复上述操作顺序，使第二晶体管83的基极保持输入视频信号的最低电平，或叫黑色峰值电平。

图4画出黑色峰值保持部分74保持的输入视频信号E和黑色峰值电平BL之间的关系。图4中，点线Bp1表示忽略黑色面积控制电阻89时的黑色峰值电平。如果图4中的点a₁₁表明目前对黑色峰值保持的电压和有较低值的输入信号进入，则黑色峰值保持的电压落到点a₁₂，并保持新的黑色峰值。如果输入信号电压从这里上升，则图3中的第三晶体管84变成截止，同时把第二电流源93的电流储存在电容90中。因为第二电流源93的电流值通常很小，所以输出的电压逐渐上升。按此方式持续进行黑色峰值保持操作。

图4中，点线Bp2表示当黑色面积控制电阻89是大电阻时的黑色峰值电平。因为向第三晶体管84提供的电流，受黑色面积控制电阻89的限制，响应输入信号而跟踪黑色峰值保持的电平的能力下降，于是，如果与点线Bp1相比，黑色峰值保持的电平上升。

换句话说，被保持的黑色峰值电平，作为黑色面积控制电阻89的函数而变化。因为点线Bp2表示的黑色峰值电平落到点线Bp1表示的黑色峰值电平，输入信号的黑色面积必须更大。换而言之，视频信号处理装置7的黑色峰值保持部分74，可以通过选择黑色面积控制电阻89的电阻值，借助黑色面积控制电阻89实施的黑色扩展操作，来确定黑色区域的面积。

对上述已知的视频信号处理装置7，黑色峰值保持部分74保持的黑色峰值电平，理论上是波动的，如图4的点线Bp1和Bp2所示，所以，如果按照黑色峰值保持电平来扩展黑色，显示的图像可能主要表现出与视频信号有关的垂直黑斑，这对观众的视觉是不舒服的。

虽然黑色峰值保持电平的波动，能够通过增加电容90的电容值和/或降低第二电流源93提供的电流而缩减，但当输入的视频信号是快速变化的场景时，又引起熟知的视频信号处理装置不能充分迅速响应的问题。

此外，当使用的是模拟系统，而图3所示黑色峰值保持部分74的部件单元是用IC实现时，会出现如下问题：黑色面积控制电阻89、电容90、和第一及第二电流源92、93的电流值可能分散，导致视频信号处理装置7难以稳定地工作。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种处理视频信号的新颖的装置和一种新颖的方法，能够消除以上指出的视频信号处理装置熟知的问题。

本发明的另一个目的是提供一种处理视频信号的装置和方法，能够通过精确地扩展黑色，改进电视接收机的分辨率。

为了实现上述目的和其他目的，本发明提供的处理视频信号的装置和方法适合在输入视频信号亮度分量不高于第一亮度电平时，根据对(隔行扫描制)场(field)不高于第二亮度电平积分得到的输出视频信号亮度分量，调整由计算确定的黑色扩展范围，精确地扩展黑色，以改进电视接收机亮度信号的视在对比度。

按照本发明的视频信号处理装置包括：黑色扩展量计算装置，被提供输入视频信号，且根据输入视频信号的亮度分量与黑色扩展电平之间的差值计算确定黑色扩展量；调整装置，根据增益确定单元提供的反馈增益调整该黑色扩展量计算装置计算确定的黑色扩展量；输出视频信号产生装置，用于将输入视频信号的亮度分量与经过所述调整装置调整的负极性的黑色扩展量相加，产生输出视频信号；和所述增益确定单元，用于确定黑色扩展的反馈增益并将该反馈增益提供给所述调整装置，该增益确定单元包括：第一场积分装置，用于从输出视频信号产生装置接收输出视频信号，并对一场中不高于第二亮度电平的输出视频信号的亮度分量求积分，以产生第一场积分量，其中所述输出视频信号的亮度分量的第二亮度电平不高于黑色扩展电平；黑色面积计算装置，用于在输出视频信号的该场中计算亮度分量不高于第二亮度电平的像素面积作为黑色面积，并且根据所述第一场积分量和所述黑色面积产生修改的积分量；收敛电平确定装置，通过对一场的消隐电平与第二亮度电平之间的差值求积分而获得收敛积分量；和收敛检验装置，通过将所述修改的积分量与所述收敛积分量进行比较和处理，产生所述反馈增益。

按照本发明的视频信号处理方法包括：根据输入视频信号的亮度分量与黑色扩展电平之间的差值计算确定黑色扩展量；根据反馈增益调整该计算确定的黑色扩展量；通过将输入视频信号的亮度分量与经过所述调整的负极性的黑色扩展量相加，产生输出视频信号；以及确定所述反馈增益，该确定反馈增益的步骤包括以下子步骤：对一场中不高于第二亮度电平的输出视频信号的亮度分量求积分，以产生第一场积分量，其中所述输出视频信号的亮度分量的第二亮度电平不高于黑色扩展电平；在输出视频信号的该场中计算亮度分量不高于第二亮度电平的像素面积作为黑色面积，并且根据所述第一场积分量和所述黑色面积产生修改的积分量；通过对一场的消隐电平与第二亮度电平之间的差值求积分而获得收敛积分量；以及通过将所述修改的积分量与所述收敛积分量进行比较和处理，产生所述反馈增益。

本发明还有的其他目的和特有的优点从下面参照附图给出的优选实施例的说明中可以看得更清楚。

附图说明

图1是已知视频信号处理装置的示意电路框图；

图2A和2B是曲线，表明已知的视频信号处理装置的黑色扩展；

图3是已知视频信号处理装置黑色峰值保持部分的示意电路框图；

图4是曲线，表明输入视频信号与黑色峰值保持部分保持的黑色峰值电平之间的关系；

图5是按照本发明的视频信号处理装置的示意电路框图；

图6是曲线，示意表明差值计算部分的差值；

图7是曲线，示意表明黑色扩展量计算部分计算的黑色扩展量；

图8A和8B是曲线，示意表明输出视频信号的亮度分量，该亮度分量，是通过把黑色扩展量计算部分计算的黑色扩展量，加到输入视频信号的亮度分量上产生的；

图9是增益计算单元的示意方框图；

图10是曲线，示意表明计算黑色面积的操作；

图11是曲线，示意表明选择消隐电平的操作；和

图12是曲线，示意表明把收敛检验部分被修改的积分量进行比较的操作。

具体实施方式

现在将参照附图，详细说明本发明的处理视频信号的装置和方法。

如图5所示，按照本发明的视频信号处理装置1包括：输入端11，用于从广播站接收输入视频信号；差值计算部分12；黑色扩展量计算部分13；黑色扩展电平输出部分14；增益控制器15；黑色扩展量相加部分16；增益确定单元17；和输出端18，用于把输出视频信号输出到电视接收机。视频信号处理装置1根据信号内容，区分输入视频信号的亮度信号，在必要时，把黑色扩展至消隐电平，该消隐电平是为收敛目的而作为黑色的参考电平的。

差值计算部分12接收从输入端11发送的输入视频信号，还接收从黑色扩展电平输出部分14发送的起动黑色扩展操作的黑色扩展电平。差值计算部分12获得输入视频信号亮度分量与黑色扩展电平之间的差值，并把该差值输出到黑色扩展量计算部分13。

黑色扩展量计算部分13接收输入视频信号亮度分量与黑色扩展电平之间的差值。黑色扩展量计算部分13根据该差值，计算黑色扩展量，并把该黑色扩展量输出到增益控制器15。

增益控制器15根据增益确定单元17提供的反馈增益，调整该黑色扩展量计算部分13输入的黑色扩展量。增益控制器15实现上述调整黑色扩展量的操作，通常是把黑色扩展量与提供的反馈增益相乘。增益控制器15可以在逐场的基础上，执行上述调整黑色扩展量的操作。增益控制器15把已调整的黑色扩展量，发送到黑色扩展量相加部分16。

黑色扩展量相加部分16接收从输入端11发送的输入视频信号，还从增益控制器15接收黑色扩展量。然后，黑色扩展量相加部分16把黑色扩展量加到输入视频信号的亮度分量上，产生输出视频信号，并把该输出视频信号发送到增益确定单元17和输出端18。应当指出，因为具有负极性的黑色扩展量被加到具有正极性的输入视频信号的亮度分量上，所以输出视频信号的亮度分量被扩展至黑色一端。

增益确定单元17区分黑色扩展量相加部分16提供的输出视频信号的亮度信号分量，从计算上确定黑色扩展的反馈增益，并把它提供给增益控制器15。

增益确定单元17产生的反馈增益，可以定义为不小于0又不大于1。如果选择1作为反馈增益，则黑色扩展量能够不修改地发送到黑色扩展量相加部分16，而如果选择0作为反馈增益，则停止黑色扩展操作。本文后面将更详细地说明增益确定单元17。

输出端18把黑色扩展量相加部分16提供的输出视频信号，输出到电视接收机(未画出)。

现在，将在下面说明视频信号处理装置1的典型操作。

差值计算部分12确定输入端11发送的输入视频信号亮度分量与黑色扩展电平之间的差值。如果图6中实斜线表示的输入视频信号亮度分量Yc，等于黑色扩展电平Bp，则水平轴表示的差值Df等于0。水平轴表示的差值Df，随输入视频信号亮度分量Ys向下离开黑色扩展电平Bp而增加。如果输入视频信号亮度分量Ys大于黑色扩展电平Bp，通过选择0作为差值，以防止输入视频信号亮度落在白色一端。

为了计算黑色扩展量，黑色扩展量计算部分13可以如图7所示，把差值平方，以便随计算的差值Df的增加，显著加大黑色扩展量Bp。然后，黑色扩展量计算部分13把计算的黑色扩展量发送到增益控制器15。

增益控制器15把如上所述方式计算的黑色扩展量，与增益确定单元17发送的反馈增益相乘，以此来调整黑色扩展量，然后把调整了的黑色扩展量，发送到黑色扩展量相加部分16。

黑色扩展量相加部分16在增益控制器15调整的黑色扩展量的基础上，产生输出的视频信号。图8A和8B是曲线，画出输出的视频信号的亮度分量Yb，该亮度分量Yb，是通过把上述具有负极性的黑色扩展量，加到输入视频信号的亮度分量Yc上产生的。如图8A和8B所示，当输入视频信号的亮度分量Yc不小于黑色扩展电平Bp时，令黑色扩展量等于0，以便输出的视频信号亮度分量Yb，与输入视频信号的亮度分量Yc一致。相反，随着输入视频信号的亮度分量Yc落到黑色扩展电平Bp之下，黑色扩展量增加，以便据此降低输出的视频信号的亮度分量Yb。

增益确定单元17提供的反馈增益，如上所述，被加在黑色扩展量上。图8A画出的例子是，黑色扩展量被乘以等于1的反馈增益。黑色扩展量增加，且随着输入视频信号亮度分量Yc落在黑色扩展电平Bp之下很远，输出的视频信号亮度分量Yb超过消隐电平。因此，当输出的视频信号亮度分量Yb落在消隐电平之下时，黑色扩展量被抑制，如图8B所示，通过令反馈增益小于1，使输出的视频信号亮度分量Yb收敛于消隐电平。

随着输入视频信号通过输入端11按顺序提供，本实施例的视频信号处理装置1，通过差值计算部分12和黑色扩展电平输出部分14，抽取输入视频信号，并只当确定该视频信号的电平必须扩展时，才计算黑色扩展量。视频信号处理装置1通过增益确定单元17，按受控方式反馈计算的黑色扩展量，并按顺序添加到输入视频信号上，以此产生送至电视接收机的输出视频信号。借助这种安排，已识别为必须扩展黑色电平的信号，经受黑色扩展，并当电平作为扩展结果而落在消隐电平之下时，令反馈增益小于1，以抑制黑色扩展量，使输出的视频信号亮度分量收敛于消隐电平。据此改进视在对比度。

下面将参照图9，说明增益确定单元17的配置。

增益确定单元17包括LPF 19、水平间隔计算单元20、垂直间隔相加单元29、黑色面积检测部分36、第三乘法器37、第四乘法器38、第二换算部分39、限制器41、限制值产生部分42、面积换算部分43、第五乘法器44、收敛检验部分45、收敛电平确定部分46、处理部分50、第三加法器55、锁存部分56、和脉冲产生部分57。

LPF 19滤去黑色扩展量相加部分16提供的输出视频信号中的噪声，防止信号发送/接收过程产生的噪声被误识别为需要经受黑色扩展的视频信号，然后，LPF 19把该输出视频信号发送至水平间隔计算单元20。

水平间隔计算单元20有第一加法器22、SLEVH输出部分23、第一水平间隔相加部分24、第二加法器25、SLEVL输出部分26、第二水平间隔相加部分27、和第一彩色校正信号产生部分28。

第一加法器22在SLEVH输出部分23提供的信号基础上，对输入信号执行减法，并把减法的结果输出至第一水平间隔相加部分24。第一水平间隔相加部分24在每一及任一打点时钟脉冲中，把一水平线的输入信号相加，并把相加结果输出至垂直间隔相加单元29。

第二加法器25在SLEVL输出部分26提供的信号基础上，对输入信号执行减法，并把减法的结果输出至第二水平间隔相加部分27。第二水平间隔相加部分27在每一及任一打点时钟脉冲中，把一水平线的输入信号相加，并把相加结果输出至垂直间隔相加单元29。

第一彩色校正信号产生部分28通过向第一水平间隔相加部分24及第二水平间隔相加部分27发送彩色校正信号，以除去同步信号及其他成分。

垂直间隔相加单元29有第一换算部分30、第一乘法器31、第二乘法器32、第一垂直间隔相加部分33、第二垂直间隔加法部分34、和第二彩色校正信号产生部分35。

第一乘法器31和第二乘法器32在第一换算部分30输入的换算系数基础上，换算从水平间隔相加部分24和27接收的信号。

第一垂直间隔相加部分33还在逐线的基础上，沿垂直方向对一场从第一乘法器31接收的信号积分。第二垂直间隔加法部分34还在逐线的基础上，沿垂直方向对一场从第二乘法器32接收的信号积分。

第二彩色校正信号产生部分35，通过向第一垂直间隔加法单元33及第二垂直间隔加法单元34发送彩色校正信号，以除去同步信号及其他成分。

黑色面积检测部分36确定从第一垂直间隔加法单元33输入的信号，与从第二垂直间隔加法单元34输入的信号之间的差值，并把该差值发送到第四乘法器。第三乘法器37在第二换算部分39输入的换算系数的基础上，换算从第一垂直间隔加法单元33接收的信号，并把结果输出至第三乘法器37。第四乘法器38在第二换算部分39输入的换算系数的基础上，换算从黑色面积检测部分36接收的信号，并把结果输出至限制器41。

限制器41根据从限制值产生部分42接收的限制信号，对从第四乘法器38接收的信号加以限制，并把获得的信号发送至面积换算部分43。面积换算部分43对来自限制器41的输入，实施面积换算操作，该操作将在后面作更详细的说明，然后，把获得的信号输出至第五乘法器44。第五乘法器44把第三乘法器37的输入信号与面积换算部分43的输入信号相乘，并把结果发送至收敛检验部分45。

收敛检验部分45把从收敛电平确定部分46输入的信号的信号电平，与从第五乘法器44接收的信号的信号电平比较，并把比较结果发送至处理部分50。

处理部分50包括处理电路51到53，并适合产生差值反馈增益，该差值反馈增益与从收敛检验部分45接收的比较结果对应。

第三相加部分55从处理部分50接收差值反馈增益，还从锁存部分56接收紧接的前一场的反馈增益。然后，第三相加部分55把差值反馈增益与紧接的前一场的反馈增益相加，获得目前的一场的反馈增益。

锁存部分56根据脉冲产生部分57发送的脉冲，存储第三相加部分55产生的目前的一场的反馈增益，并把该反馈增益送至增益控制器15。锁存部分56在它为每一及任一场存储反馈增益时，能够在逐场的基础上，把反馈增益送至增益控制器15。

脉冲产生部分57进行振荡，按预定的时标为锁存部分56产生脉冲，以防止反馈增益在同一场中起伏。

现在，将在下面说明增益确定单元17的典型操作。

首先，LPF 19从黑色扩展量相加部分16输出的输出视频信号中滤去噪声。因此，防止了信号发送/接收过程产生的噪声被误识别为需要经受黑色扩展操作的视频信号。然后，LPF 19把该输出视频信号发送至水平间隔计算单元20。

第一加法器22从SLEVH输出部分23接收SLEVH信号，该信号表明，要经受黑色扩展操作的输出视频信号，正在接近消隐电平，第一加法器22还从LPF 19接收输出的视频信号。在这里假定，SLEVH信号的信号电平不低于消隐电平但也不高于黑色扩展电平。第一加法器22把输出视频信号亮度分量与SLEVH信号相减，并产生加上差值的亮度电平A1，然后，把该电平发送至第一水平间隔相加部分24。

第一水平间隔相加部分24在每一及任一打点时钟脉冲中，把从第一加法器22对一水平线接收的加上差值的亮度电平A1相加，并把相加结果发送到垂直间隔相加单元29的第一乘法器31，作为水平方向上已相加的亮度电平A2。换句话说，对水平方向上已相加的亮度电平A2的水平线，把不高于SLEVH信号的信号电平的输出视频信号亮度分量积分。

第二加法器25从SLEVL输出部分26接收SLEVL信号，该SLEVL信号的电平经过选择，使它低于上述SLEVH信号电平，第二加法器25还从LPF 19接收输出视频信号。然后，第二加法器25把输出视频信号亮度分量与SLEVL信号相减，产生加上差值的亮度电平B1，并把该亮度电平B1发送至第二水平间隔相加部分27。

第二水平间隔相加部分27在每一及任一打点时钟脉冲中，把从第二加法器25对一水平线接收的加上差值的亮度电平B1相加，并把相加结果发送到垂直间隔相加单元29的第二乘法器32，作为水平方向上已相加的亮度电平B2。换句话说，对水平方向上已相加的亮度电平B2的水平线，把不高于SLEVL信号的信号电平的输出视频信号亮度分量积分。

第一彩色校正信号产生部分28向第一水平间隔相加部分24及第二水平间隔相加部分27，发送彩色校正信号，以防止水平同步信号间隔中出现任何增加，该水平同步信号间隔，原本就不是有效视界。

第一乘法器31从第一水平间隔相加部分24，接收通过水平方向相加获得的水平方向上已相加的亮度电平A2，还从第一换算部分30接收换算系数。第一乘法器31通过把水平方向上已相加的亮度电平A2与换算系数相乘，能够对各种有不同水平点数的格式，相对地检测相同的加上差值的亮度电平。

类似地，第二乘法器32从第二水平间隔相加部分27，接收水平方向上已相加的亮度电平B2，还从第一换算部分30接收换算系数。第二乘法器32通过把水平方向上已相加的亮度电平B2与换算系数相乘，实施换算操作。

第一垂直间隔相加部分33，还沿垂直方向在逐行的基础上，对从第一乘法器31接收的一场水平方向上已相加的亮度电平A2积分。因此，对一场不高于SLEVH信号的信号电平，可以对它的输出视频信号亮度分量积分。已被第一垂直间隔相加部分33对一场积分的亮度分量，本文此后称为场积分量A3。

第二垂直间隔相加部分34，还沿垂直方向在逐行的基础上，对从第二乘法器32接收的一场水平方向上已相加的亮度电平B2积分。因此，对一场不高于SLEVL信号的信号电平，可以对它的输出视频信号亮度分量积分。已被第二垂直间隔相加部分34对一场积分的亮度分量，本文此后称为场积分量B3。

第二彩色校正信号产生部分35向第一垂直间隔相加部分33及第二垂直间隔相加部分34，发送彩色校正信号。由于该操作，防止了原本就不是有效视界的垂直同步信号间隔中出现任何增加。

因为SLEVH信号比SLEVL信号选择了更高的信号电平，所以场积分量A3大于场积分量B3。把场积分量A3、B3发送到黑色面积检测部分36。还把场积分量A3发送到第三乘法器37。

黑色面积检测部分36接收场积分量A3和场积分量B3。黑色面积检测部分36通过确定场积分量A3和场积分量B3的差值，确定场中亮度分量不高于SLEVH信号的像素面积。该亮度分量不高于SLEVH信号的像素面积，本文此后称为黑色面积信息。图10是曲线，示意表明计算黑色面积的操作。现在参考图10，通过令SLEVH信号与SLEVL信号之间的亮度Ys差值等于1，使场积分量A3和场积分量B3之间的差值，等于场中亮度分量不高于SLEVH信号的像素面积。

第三乘法器37使用从第二换算部分39输入的换算系数，换算从第一垂直间隔相加部分33接收的场积分量A3，然后，把获得的结果输出到第五乘法器44。第四乘法器38使用从第二换算部分39输入的换算系数，换算接收的黑色面积信息，然后，把获得的结果发送到限制器41。

限制器41从第四乘法器38接收黑色面积信息。限制器41借助限制值产生部分42产生限制值，以限制黑色面积信息中包含的黑色面积。限制器41基于限制值限制黑色面积信息中包含的黑色面积，防止位于下游的面积换算部分43，在面积计算操作中出现溢出现象，或限制出现黑色面积为0的黑色面积信息，传输至面积换算部分43。限制器41通过限制黑色面积信息中包含的黑色面积，防止位于下游的面积换算部分43换算场中存在的少量黑色面积，以免使图像质量降低。

面积换算部分43从限制器41输入的黑色面积信息中抽取黑色面积，并对它进行换算。面积换算部分43根据与目前的场中黑色面积的最大值之比，换算该黑色面积。在下面的说明中，当一场全被黑色面积占据时，该面积称为平坦场。如果抽取的黑色面积是X而平坦场是A，则面积换算部分43计算A/X，用于换算操作。面积换算部分43计算的A/X值，表示黑色面积对平坦场之比。

第五乘法器44从第三乘法器37接收场积分量A3，并从面积换算部分43接收A/X值。第五乘法器44把场积分量A3乘以A/X，产生修改的积分量A4，并把它发送到收敛检验部分45。作为第五乘法器44用A/X相乘的结果，如果在该场中分布的黑色面积能够分散以进一步改进对视觉的特性，那么该场可在表面上按平坦场处理。第五乘法器44把作为面积换算结果获得的修改的积分量A4，发送至下游的收敛检验部分45。然后，收敛检验部分45通过考虑目前的一场中的黑色面积比，能够判断收敛的程度。

收敛电平确定部分46事先存储了收敛积分量A0，该收敛积分量A0，是通过对一场的消隐电平L₁与SLEVH信号的信号电平之间差值积分获得的。应当指出，SUMMAX与SLEVH的中值，可以选作消隐电平L₁，这里SUMMAX如图11所示，是修改的积分量A4可检测的最小值。还应当指出，收敛电平确定部分46也可以选择上限收敛电平L₂和下限收敛电平L₃，使消隐电平L₁夹在其间，然后根据选择的L₂和L₃，计算收敛积分量A0，如图11所示。

收敛检验部分45从第五乘法器44接收修改的积分量A4，并从收敛电平确定部分46接收收敛积分量A0。收敛检验部分45一般通过确定修改的积分量A4与收敛积分量A0之间的差值，对它们进行比较，如图12所示，然后，把比较结果发送到处理部分50。

处理部分50包括处理电路51到53，并适合产生差值反馈增益C1、C2、C3，作为从收敛检验部分45接收的比较结果的函数。

如果修改的积分量A4小于收敛积分量A0，处理部分50产生差值反馈增益C1，以便通过处理电路51提升反馈增益Fc。当修改的积分量A4与收敛电平之间的差值大时，处理电路51计算|修改的积分量A4-收敛积分量A0|，并把它乘以乘法电路51a中HLD发送部分51b发送的正极性，产生差值反馈增益C1，以便把处理电路50产生的反馈增益提升到大的范围。

当修改的积分量A4大于收敛积分量A0时，处理部分50产生差值反馈增益C2，以便通过处理电路52降低反馈增益。当修改的积分量A4与收敛电平之间的差值大时，处理电路52计算|修改的积分量A4-收敛积分量A0|，并把它乘以乘法电路52a中ATK发送部分52b发送的负极性，产生差值反馈增益C2，以便把处理电路50产生的反馈增益提升到大的范围。

如果接收的比较结果指出，修改的积分量A4等于收敛积分量A0，处理部分50断定，黑色扩展量是适当的，然后处理电路53产生等于“0”的差值反馈增益C3，不移动反馈增益。

如果收敛电平确定部分46适合根据上限收敛电平L₂和下限收敛电平L₃而不是消隐电平L₁来计算收敛积分量A0，则当发现修改的积分量A4是在两个收敛积分量A0之间时，处理部分50产生差值反馈增益C3。对这种安排，如果与根据消隐电平计算收敛积分量的安排比较，则不必为黑色扩展而频繁地重复导通(ON)和截止(OFF)，避免黑色电平图像起伏和引起视觉问题。

处理电路50把它产生的差值反馈增益C1、C2、C3发送到第三相加部分55。

第三相加部分55从处理电路50接收差值反馈增益C1、C2、C3，并从锁存部分56接收紧接的前一场的反馈增益Fc。然后，第三相加部分55把各差值反馈增益与紧接的前一场反馈增益FC相加，以便用该总和作为目前的一场的反馈增益Fc。作为产生该反馈增益Fc的结果，当修改的积分量A4小于收敛积分量A0时，可以提高黑色扩展，而当修改的积分量A4超过收敛积分量A0时，则停止黑色扩展。

由于使用锁存部分56存储的目前一场的反馈增益的结果，能够防止在相同场中送至增益控制器15的反馈增益起伏，以使反馈增益不再移动，同时使图像在电视接收机上显示。因此，如果与常规用于保持黑色峰值的视频信号处理装置比较，能够防止伪轮廓现象和黑斑现象的出现。

如上所述，从增益确定单元17发送到增益控制器15的反馈增益，是通过对一场不高于SLEVH信号的信号电平的输出视频信号亮度分量积分，并把积分结果与收敛积分量比较产生的，该收敛积分量，是通过对一场的消隐电平与SLEVH信号的信号电平之间差值的积分获得的。利用这种安排，能够在逐场的基础上，使每一被检测的黑色电平收敛于最佳亮度电平，于是，按照本发明的视频信号处理装置，即使当输入的是快速变化的场景时，也能够快速响应，且能改进亮度分量的视在对比度。此外，因为反馈增益能够通过考虑黑色面积之比产生，所以能够改进输入的任何不同黑色面积的亮度分量的视在对比度。

按照本发明，当输出视频信号的亮度分量，落在SLEVH以下时，如图8B所示，能够在反馈增益的基础上，加上已调整的黑色扩展量，从而，能够在逐场的基础上，使亮度分量逐渐接近消隐电平。因此，按照本发明，当经过黑色扩展的输出视频信号亮度分量，落在SLEVH以下时，能够降低黑色扩展量，而当经过黑色扩展的输出视频信号亮度分量，升至SLEVH以上时，能够增加黑色扩展量。因此，能够改进亮度分量的视在对比度，使之不缺乏黑色层次。

另外，按照本发明，因为各IC的内部电阻和各电容器的电容值，与已知的视频处理装置不同，是不变化的，所以能够精确地计算黑色面积并修改积分量A4。结果，能够高精度地实现黑色扩展，消除使用峰值保持系统观察到的波动所产生的对比度移动，因而能够稳定黑色电平，因为该黑色电平经过黑色扩展处理，使每场中的反馈增益保持在恒定电平上。

本发明绝不受上述参照附图说明的实施例的限制，正如本领域熟练人员所知，这些实施例在不偏离本发明的范围下，可以用各种不同方式修改和变化。

工业可应用性

如上所述，按照本发明的处理视频信号的装置和方法，是当输入视频信号亮度分量不高于黑色扩展电平时，在输出视频信号亮度分量不高于对一场积分的SLEVH信号信号电平的基础上，调整计算的黑色扩展量。因为反馈增益能够通过考虑黑色面积之比产生，所以能够在电视接收机中，改进输入的任何不同黑色面积的亮度分量的视在对比度。

Claims (14)

1.一种视频信号处理装置，包括：

黑色扩展量计算装置，被提供输入视频信号，且根据输入视频信号的亮度分量与黑色扩展电平之间的差值计算确定黑色扩展量；

调整装置，根据增益确定单元提供的反馈增益调整该黑色扩展量计算装置计算确定的黑色扩展量；

输出视频信号产生装置，用于将输入视频信号的亮度分量与经过所述调整装置调整的负极性的黑色扩展量相加，产生输出视频信号；和

所述增益确定单元，用于确定黑色扩展的反馈增益并将该反馈增益提供给所述调整装置，该增益确定单元包括：

第一场积分装置，用于从输出视频信号产生装置接收输出视频信号，并对一场中不高于第二亮度电平的输出视频信号的亮度分量求积分，以产生第一场积分量，其中所述输出视频信号的亮度分量的第二亮度电平不高于黑色扩展电平；

黑色面积计算装置，用于在输出视频信号的该场中计算亮度分量不高于第二亮度电平的像素面积作为黑色面积，并且根据所述第一场积分量和所述黑色面积产生修改的积分量；

收敛电平确定装置，通过对一场的消隐电平与第二亮度电平之间的差值求积分而获得收敛积分量；和

收敛检验装置，通过将所述修改的积分量与所述收敛积分量进行比较和处理，产生所述反馈增益。

2.按照权利要求1的装置，其中的调整装置当所述修改的积分量小于所述收敛积分量时，增加黑色扩展量，当所述修改的积分量大于所述收敛积分量时，限制黑色扩展量，并且当所述修改的积分量等于所述收敛积分量时，令黑色扩展量等于0。

3.按照权利要求1的装置，其中的调整装置在所述修改的积分量与所述收敛积分量之间差值的基础上调整黑色扩展量。

4.按照权利要求1的装置，其中的收敛检验装置用于当所述修改的积分量等于所述收敛积分量时令反馈增益不变。

5.按照权利要求1的装置，其中：

所述调整装置通过把黑色扩展量与所述增益确定单元提供的反馈增益相乘来调整黑色扩展量。

6.按照权利要求1的装置，还包括：

第二场积分装置，用于对一场中不高于第三亮度电平的输出视频信号的亮度分量进行积分，以产生第二场积分量，其中所述第三亮度电平小于所述第二亮度电平；

该黑色面积计算装置根据第一场积分量与第二场积分量之间的差值确定黑色面积。

7.按照权利要求1的装置，其中的调整装置在逐场的基础上调整黑色扩展量。

8.一种视频信号处理方法，包括：

根据输入视频信号的亮度分量与黑色扩展电平之间的差值计算确定黑色扩展量；

根据反馈增益调整该计算确定的黑色扩展量；

通过将输入视频信号的亮度分量与经过所述调整的负极性的黑色扩展量相加，产生输出视频信号；以及

确定所述反馈增益，该确定反馈增益的步骤包括以下子步骤：

对一场中不高于第二亮度电平的输出视频信号的亮度分量求积分，以产生第一场积分量，其中所述输出视频信号的亮度分量的第二亮度电平不高于黑色扩展电平；

在输出视频信号的该场中计算亮度分量不高于第二亮度电平的像素面积作为黑色面积，并且根据所述第一场积分量和所述黑色面积产生修改的积分量；

通过对一场的消隐电平与第二亮度电平之间的差值求积分而获得收敛积分量；和

通过将所述修改的积分量与所述收敛积分量进行比较和处理，产生所述反馈增益。

9.按照权利要求8的方法，其中，当所述修改的积分量小于所述收敛积分量时，增加黑色扩展量，当所述修改的积分量大于所述收敛积分量时，限制黑色扩展量，并且当所述修改的积分量等于所述收敛积分量时，令黑色扩展量等于0。

10.按照权利要求8的方法，其中的黑色扩展量是在所述修改的积分量与所述收敛积分量之间差值的基础上调整的。

11.按照权利要求8的方法，其中当所述修改的积分量等于所述收敛积分量时，令反馈增益不变。

12.按照权利要求8的方法，其中：

通过把黑色扩展量与产生的反馈增益相乘调整黑色扩展量。

13.按照权利要求8的方法，还包括：

对一场中不高于第三亮度电平的输出视频信号的亮度分量进行积分，其中所述第三亮度电平小于所述第二亮度电平，以产生第二场积分量；

根据第一场积分量和第二场积分量之间的差值来确定所述黑色面积。

14.按照权利要求8的方法，其中黑色扩展量是在逐场的基础上调整的。

Images