CN1839619A - 信号处理设备和信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

克服了这样的问题，即：当在处理数字信号的两个部分之间进行模拟信号格式的信号输入/输出时，由于内部D/A转换器和A/D转换器中的信号电平的误差离散而使动态范围不适当。在增益设置中，首先这样设置大小关系，以便使前级DSP 1的D/A转换器12的信号电平误差离散的范围内的最小值大于后级信号处理块中的A/D转换器21的信号电平误差离散的范围内的最大值。随后，在将具有在DSP 1中被视为预定最大值的电平的信号输入到第一GCA 13中的状态下，这样设置第一GCA 13的增益值，以便将信号S5的电平设为在小于规定值Vdr的范围内的最大值。接下来，这样对第二GCA 24设置增益值，以便将信号S5的电平设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。

Description

信号处理设备和信号处理方法
技术领域
本发明涉及信号处理设备和信号处理方法，其主要设置用于例如视频信号等的增益。
背景技术
在包括图像显示装置在内、需要视频信号处理的器材领域中，由于被称为DSP(数字信号处理器)的芯片和器件的广泛使用，通常由数字信号处理执行视频信号处理。
图6示出了作为由随其提供的DSP执行视频信号处理的设备示例的、具有LCD(液晶显示器)作为显示设备的图像显示装置的配置。
例如，该图所示的DSP 1由一个芯片或一个器件构成，并通过在该芯片或器件中形成的信号处理单元11对输入数字视频信号执行必要的信号处理。在这里执行的信号处理是数字信号处理。在D/A转换器12将由信号处理单元11进行了信号处理的数字视频信号转换为模拟信号之后，DSP 1将该信号从端子T1输出到外部。
在此情况下，DSP 1的端子T1连接到同样也包含一个器件(例如，DSP 1)的LCD驱动电路2的端子T4，由此，将从DSP 1的端子T1输出的模拟视频信号通过端子T4输入到LCD驱动电路2中。
LCD驱动电路2基于输入到其中的模拟视频信号创建用于驱动LCD 3进行显示的驱动信号，并从端子T5输出该驱动信号。在此情况下，端子T5连接到作为显示设备的LCD 3的端子T6，并将驱动信号从端子T6输入到LCD3中。
LCD 3响应于输入到其中的驱动信号驱动像素单元。利用此操作，LCD 3根据视频信号显示图像。
顺便提及，假定例如如图6所示而配置的图像显示装置必须进行修改以便可以将新颖的视频信号处理功能添加到其中。首先，考虑重新制造DSP 1以处理该修改。然而，重新制造它会花费诸如开发成本、制造成本等之类的成本。因而，当不大规模地执行修改时，存在这样的缺点，即：例如通过修改获得的对用户的吸引力等的效果抵不上重新制造DSP 1所增加的成本。
在此情况下，采用了安装与新颖的视频信号处理功能相对应的外部电路(芯片、器件)的方法。此外，当外部电路由用于执行模拟视频信号处理的模拟电路构成时，产生了一个缺点，即：电路大小增大，并且也增加了信号电平的离差(dispersion)等。由此，优选为这样配置外部电路以便其执行数字信号处理。
图7示出了如后一种方法所述、在其上安装了被配置为执行数字信号处理的外部电路(芯片、器件)的图像显示装置。注意，在图7中，用相同的附图标记表示与图6中的那些部分相同的部分，并省略对它们的说明。
在该图所示的图像显示装置中，在DSP 1和LCD驱动电路3之间置入作为外部数字信号处理电路(芯片、器件)的信号处理块4。
由于信号处理块4的端子T2连接到DSP 1的端子T1，所以，模拟视频信号在由DSP 1处理了之后，输入到端子T2。
作为信号处理块4的内部配置，首先，A/D转换器21将如上所述通过端子T2输入的模拟视频信号转换为数字视频信号，以便可在内部对其进行数字信号处理。随后，通过由信号处理单元22执行的数字信号处理，执行与特定功能相对应的视频信号处理。随后，D/A转换器23将如上所述进行了信号处理的数字视频信号转换为模拟视频信号，以便可将其输入到LCD驱动电路2中、然后将其从端子T3输出。端子T3连接到LCD驱动电路2的端子T4，由此将该模拟视频信号输入到LCD驱动电路2中(参见日本未审查的专利申请公开第10-336547号)。
顺便提及，图7所示的图像显示装置中的信号处理块4包括A/D转换器21和D/A转换器23单元(cell)，以便在通过数字信号处理在其中执行视频信号处理的同时，处理模拟视频信号的输入/输出。此外，在图7所示的图像显示装置中，D/A转换器12单元也包括在DSP 1中。因而，图7所示的图像显示装置的系统在整体上具有三组A/D转换器和D/A转换器单元。
事实上，已知这些设备的A/D转换器和D/A转换器单元在输入/输出信号电平(数字信号中的数据值)方面具有离差(误差)。
A/D转换器和D/A转换器单元的离差确保为其在预定范围之内。然而如图7所示，当彼此串联连接的A/D转换器和D/A转换器的单元的数目增加时，总体数据值(信号电平)的误差增加。当如上所述误差增加了时，因为例如数据值(电平)趋于溢出(过度输入)或使信号电平过小，所以不能有效地利用原始动态范围。
将参照图8A、B和C说明上述内容。
首先，图8A示出了DSP 1中的D/A转换器12的动态范围(最大输出电平)与信号处理块4中的A/D转换器21的动态范围(最大输入电平)相同的情况。
将D/A转换器12的输入信号S1的数据值(从图7中的信号处理单元11输出)设为与A/D转换器21的动态范围DR相对应的电平Ldr。然后，因为D/A转换器12的动态范围与A/D转换器21的动态范围相同，所以，通过由D/A转换器12将输入信号S1转换为模拟信号而得到的信号S2具有电平Ldr。
也就是说，此情况处于这样的状态下，即保证了理想的动态范围，其中保持具有最大值的输入信号不变并且没有溢出。
相反，图8B示出了与误差的离散相关联的、其中DSP 1中的D/A转换器12的动态范围(最大输出电平)大于信号处理块4的A/D转换器21的动态范围(最大输入电平)的情况。
在此情况下，由于D/A转换器12具有较大的动态范围，所以如图所示，通过将具有电平Ldr的输入信号S1转换为模拟信号而获得的信号S2以高于电平Ldr的电平La输出。
在此情况下，即使将信号S2输入到A/D转换器21，也由于信号S2的电平超过了A/D转换器21的动态范围，所以从A/D转换器21输出的信号的数据值会溢出。
此外，图8C示出了与误差离散(dispersion of error)相关联的、其中DSP1中的D/A转换器12的动态范围(最大输出电平)小于信号处理块4中的A/D转换器21的动态范围(最大输入电平)的情况。
在此情况下，由于D/A转换器12具有较小的动态范围，所以，通过将具有电平Ldr的输入信号S1转换为模拟信号而获得的信号S2以小于电平Ldr的电平Lb输出。
与信号S2的电平最初是否必定为Ldr无关，信号S2具有与D/A转换器12的动态范围有关的、与电平差Ldr-Lb相对应的较小电平。也就是说，不能充分地保证动态范围。
如上所述，D/A转换器和A/D转换器单元的误差离散以如上所述的、使动态范围不适当的状态出现，此状态呈现为例如曝光过度的恶化的现象。
发明内容
因而，考虑到上述问题，本发明的信号处理设备如下所述配置。
根据本发明的信号处理设备包括第一数字信号处理块和第二数字信号处理块。
第一数字信号处理块包括：第一增益调节装置，其中输入了进行了预定的数字信号处理的数字信号，并且在向该数字信号给予根据所设置的增益值的增益之后，从其中输出该数字信号；以及第一数模转换装置，用于将从第一增益调节装置输出的数字信号转换为模拟信号，并从第一数字信号处理块输出该模拟信号。
第二数字信号处理块包括：模数转换装置，用于将从第一数字信号处理块的数模转换装置输出的模拟信号转换为数字信号；数字信号处理装置，用于对从模数转换装置输出的数字信号进行预定数字信号处理；第二增益调节装置，其中输入了从数字信号处理装置输出的数字信号，在向该信号给予根据所设置的增益值的增益之后、从其中输出该数字信号，而且其中设置了低于第一增益调节装置的增益灵敏度的增益灵敏度；以及第二数模转换装置，用于将从第二增益调节装置输出的数字信号转换为模拟信号，并从第二数字信号处理块输出该模拟信号。
在以上配置中，这样设置第一数模转换装置和模数转换装置以便建立这样的关系，其中第一数模转换装置中的信号电平的误差离散的范围内的最小值等于或大于模数转换装置中的信号电平的误差离散的范围内的最大值。
此外，该信号处理设备包括：检测装置，用于检测从第二增益调节装置输出的数字信号的电平值；第一增益设置装置，用于对第一增益调节装置设置增益值，以便在将其电平在第一数字信号处理块中被视为最大值的信号输入到第一增益调节装置的状态下、将由检测装置检测的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值；以及第二增益设置装置，用于对第二增益调节装置设置增益值，以便在由第一增益设置装置设置了增益值之后、将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块的状态下，将由检测装置检测的电平值设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。
此外，信号处理方法如下所述配置。
首先，本发明的信号处理方法执行第一数字信号处理和第二数字信号处理。
第一数字信号处理包括：第一增益调节过程，其中输入进行了预定的数字信号处理的数字信号，而且其给出根据所设置的增益值的增益；以及第一数模转换过程，用于将由第一增益调节过程获得的数字信号转换为模拟信号，并使用该模拟信号作为来自第一数字信号处理的输出。
第二数字信号处理包括：模数转换过程，用于将由包括在第一数字信号处理中的数模转换过程获得的模拟信号转换为数字信号；数字信号处理过程，用于对由模数转换过程获得的数字信号进行预定的数字信号处理；第二增益调节过程，其中输入了由数字信号处理过程获得的数字信号，并且其根据所设置的增益值、由低于第一增益调节过程的增益灵敏度给出增益；以及第二数模转换过程，用于将由第二增益调节过程获得的数字信号转换为模拟信号，并从第二数字信号处理单元输出该模拟信号。
该信号处理方法还执行：设置过程，用于设置这样的关系，即在与第一数模转换过程相对应的设备中的信号电平的误差离散的范围内的最小值等于或大于在与模数转换过程相对应的设备中的信号电平的误差离散的范围内的最大值；检测过程，用于检测由第二增益调节过程获得的数字信号的电平值；第一增益设置过程，用于对第一增益调节过程设置增益值，以便在将其电平在第一数字信号处理中被视为最大值的信号输入到第一增益调节过程中的状态下、将由检测过程检测的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值；以及第二增益设置过程，用于对第二增益调节过程设置增益值，以便在由第一增益设置过程设置了增益值之后、将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块的状态下，将由检测过程检测的电平值设为等于或小于规定值的范围内的最大值。
在以上相应的配置中，数字信号处理系统由串联连接到第二数字信号处理块(第二数字信号处理)的第一数字信号处理块(第一数字信号处理)构成，并且如可从在所述块两者之间置入D/A转换功能和A/D转换功能所发现的那样，在它们之间传送模拟信号。
当要在如上所述的配置中设置增益时，首先，将第一数字信号处理块侧的D/A转换功能(第一数模转换装置/过程)的信号电平的误差离散的范围内的最小值设置为大于第二数字信号处理块侧的A/D转换功能的信号电平的误差离散的范围内的最大值。结果，可确保防止从第一数字信号处理块上的D/A转换功能到第二数字信号处理块上的A/D转换功能的输入不符合范围。
此外，首先，对第一增益调节装置/过程设置增益值，以便在将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一增益调节装置/过程的状态下、将由检测装置/过程检测的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值。在如上所述对第一增益调节装置/过程设置了增益值之后，同样地，对第二增益调节装置/过程设置增益值，以便在将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块的状态下，将由检测装置/过程检测的电平值设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。
这里，基于由第一和第二增益调节装置/过程设置了增益的数字信号的电平值、对第一和第二增益调节装置/过程设置增益。利用此操作，在如上所述设置了增益的状态下，与第一数字信号处理块上的D/A转换功能和第二数字信号处理块上的A/D转换功能中的信号电平的误差离散无关，均可获得尽可能大的动态范围。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施例的图像显示装置的配置示例的框图。
图2A、B和C是示意性地示出作为第一实施例的、用于设置增益的过程示例的图。
图3是示出作为第一实施例的、用于设置增益的处理操作的流程图。
图4A、B、C和D是示意性地示出作为第一实施例的、用于设置增益的过程示例的图。
图5是示出作为第一实施例的、用于设置增益的处理操作的流程图。
图6是示出作为具有DSP来执行视频信号处理的传统设备的、图像显示装置的配置示例的框图。
图7是示出图6中示出的、其中新添加了信号处理块的图像显示装置的配置的框图。
图8A、B和C是说明在图7所示的图像显示装置中、由于D/A转换器和A/D转换器单元的误差离散而恶化了动态范围的现象的图示。
具体实施方式
图1示出了作为本发明的实施例的图像显示装置。该图像显示装置包括作为基于本发明的信号处理设备的配置。尽管通过例示具有不同增益设置过程的第一和第二实施例来说明实施例，但图1中示出的配置共用于第一和第二实施例。
该图所示的图像显示装置的信号处理系统包括DSP 1、信号处理块4、LCD驱动电路2、以及LCD 3(在将它们概括分类时)。
DSP 1、信号处理块4、LCD驱动电路2、以及LCD 3分别作为独立芯片或器件安装。在上述配置中，DSP 1通过端子T1和T2连接到信号处理块4，信号处理块4通过端子T3和T4连接到LCD驱动电路2，而且LCD驱动电路2通过端子T5和T6连接到LCD 3。
在此情况下，DSP 1的内部包含信号处理单元11、第一GCA 13(增益控制放大器)、以及D/A转换器12。信号处理单元11将通过对为显示图像而输入的数字视频信号进行各种所需的数字信号处理而获得的信号S0(以数字视频信号的格式)输出到第一GCA 13。第一GCA 13设置由从微计算机5输出的控制信号所指示的增益值G1，使输入数字视频信号(S0)的增益可变，并将其作为信号S1输出。注意，由于第一GCA 13用来调节数字信号的增益，所以其可由用于例如数字值的乘法器等构成。
将从第一GCA 13输出的信号S1输入到D/A转换器12，并将其转换为作为输出到端子T1的模拟视频信号的信号S2。将输出到端子T1的信号S2输入到信号处理块4的端子T2。
图1所示的图像显示装置先前包含例如DSP 1、LCD 2和LCD 3。也就是说，通过省略信号处理块4而构成它。在此配置中，DSP 1的端子T1连接到LCD驱动电路2的端子T4，由此，将信号S2作为从DSP 1输出的模拟视频信号、依照原样输入到LCD驱动电路2。将DSP 1配置为输出模拟视频信号的原因是基于将来自DSP 1的输出输入到LCD驱动电路2的条件。
该实施例的信号处理块4作为另外安装的外部电路的芯片或器件，用来向先前的图像显示装置提供新颖的预定信号处理功能。也就是说，将信号处理块4配置为执行用于实现新颖的预定信号处理功能的信号处理。
当试图向先前的图像显示装置提供新颖的预定信号处理功能时，考虑重新设计和制造DSP 1自身。然而，这需要用于再次开发和制造它的成本。
例如，当新颖的信号处理功能的添加是在图像显示装置的总体系统中的小规模修改时，通过添加信号处理功能而产生的效果也许不能和再次制造及安装DSP 1的成本相匹配，并可能在成本上有缺点。在此情况下，向先前的配置另外提供具有新颖的信号处理功能的外部电路是具有优势的。该实施例应用于此情况，并且将信号处理块4另外安装在先前图像显示装置的配置上。
当外部电路包含用于执行视频信号处理的模拟电路时，产生了这样的缺点，即电路大小和信号电平的离差增大。因而，将外部电路配置为执行数字信号处理也是优选的。从上述观点来看，信号处理块4还被配置为执行数字信号处理。也就是说，还将信号处理块4配置为单个芯片或单个器件。
尽管如上所述信号处理块4执行数字信号处理，但从DSP 1的端子T1输入的视频信号(S2)是模拟格式的信号。信号处理块4通过A/D转换器21而将从端子T2输入的模拟视频信号(S2)重新转换为数字视频信号(S3)，并将其输入到信号处理单元22。
信号处理单元22对输入到其中的数字视频信号(S3)进行至少与新颖的信号处理功能相对应的数字信号处理，并将其作为信号S4输出。信号S4被输入到第二GCA 24中。
与上述的第一GCA 13相同，第二GCA 24向输入其中的数字视频信号(S4)给予根据由微计算机5所指示的增益值G2而设置的增益，并将其作为信号S5输出。注意，第二GCA 24还可由乘法器等构成。然而，为了以下述方式由第一GCA 13和第二GCA 24设置增益，第一GCA 13具有比第二GCA 24的增益灵敏度大的增益灵敏度。
将从第二GCA 24输出的数字视频信号(S5)输入到D/A转换器23。对数字视频信号(S5)进行分流，并还将其输入到微计算机5中。
当LCD驱动电路2从信号处理块4接收视频信号输出时，将模拟信号输入到LCD驱动电路2。由此，在信号处理块4中，D/A转换器23将输入其中的数字视频信号(S5)转换为模拟视频信号，并通过端子T3将其输入到LCD 2的端子T4。
LCD驱动电路2基于输入其中的模拟视频信号创建用于驱动LCD 3进行显示的驱动信号，并通过端子T5将其输入到LCD 3的端子T6。
LCD 3响应于输入其中的驱动信号而驱动像素单元。通过此操作，LCD 3根据视频信号显示图像。
微计算机5由CPU(中央处理单元)、ROM、RAM等构成，并且例如，以CPU执行安装和存储在ROM中的程序这样的方式来控制图像显示装置。在该实施例中，微计算机5如下所述调节第一GCA 13和第二GCA 24的增益。
在如图1所示而配置的图像显示装置中，三组D/A转换器和A/D转换器单元以串联方式置于信号处理系统中。D/A转换器或A/D转换器单元的信号输入电平的误差相对于额定电平而离散。
更具体地说，对于输入，以这样的方式出现误差，即：即使将“A”设为在规范中确定的最大可允许电平(数据值)，但实际上，也可输入大于“A”的电平(数据值)，将小于“A”的电平(数据值)设为实际最大可允许电平，或者当实际输入“A”时，电平超过(溢出)了。此外，对于输出，以这样的方式出现误差，即：即使将对应于最大电平输入信号的最大输出电平(数据值)设为规范中的“B”，实际上也以大于或小于电平B的方式产生输出。此外，输入/输出电平的误差量在各个单元中离散。
如上所述，误差及其的离散使视频信号的动态范围不适当。
在该实施例中，提供了第一和第二GCA 13和24，并且此外，这样设置其增益以便与D/A转换器和A/D转换器的单元的离散无关，均使视频信号的动态范围变得适当。
注意，例如，在制造过程的调节步骤设置增益，而且基本上，当一旦设置了该增益时，之后便固定地设置在该时刻的增益值。然而，不具体限定微计算机5设置增益的定时，而且例如，可在每次设立电源时、在设立电源的每个预定数目的次数时、或在每个预定间隔上设置该定时。当在从工厂装运之后以预定频率的机会来设置增益时，可处理例如由老化和任意其它原因引起的信号电平的离差的改变。
图2A、B和C示意性地示出了作为第一实施例的、用于对该实施例中的第一和第二GCA 13和24设置增益的过程。
如上所述，DSP 1中的D/A转换器12和信号处理块4中的A/D转换器21具有离散误差。此外，在规范中预先确定了误差离散的范围，即每个器件的误差的最大和最小值。此外，可根据例如永久电阻等元件的常量可变地设置误差离散的范围(最大值/最小值)。
在第一实施例中，在实际调节增益之前，作为预备步骤，如下所述设置在D/A转换器12的误差离散的范围和A/D转换器21的误差离散的范围之间的关系。
更具体地，首先，如图2A所示，可由最大值L1max和最小值L1min示出了D/A转换器12的误差离散的范围。此外，还由最大值L2max和最小值L2min示出了A/D转换器21的误差离散的范围。然后，同样如图2A所示，将D/A转换器12的最小值设为等于或大于A/D转换器21的最大值L2max(或设为等于或大于最大值L2max的值)。
在如上所述设置了增益之后，在第一实施例中，将与规定为要由DSP 1处理的最大信号电平的电平相对应的数据值设为从信号处理单元11输出的信号，也就是说，设为输入到第一GCA 13的信号S0，作为用于之后执行的调节的信号源。例如，在第一实施例中，使用与所谓的白电平相对应的信号100IRE作为电平Ls1的信号。
此外，在之后执行的增益调节中，将1倍增益作为初始值设置到第一和第二GCA 13和24中。
在将第一和第二GCA 13和24的增益值G1、G2设为初始值的状态下，首先，由于可将从DSP 1的信号处理单元11输出的信号S0视为与从第一GCA13输入到A/D转换器21的信号S1相同，所以如图2A所示，信号S1也具有电平Ls1。即使到D/A转换器12的输入和来自D/A转换器12的输出的误差离散的量被最小化了，也不使由D/A转换器12将信号S1转换为模拟信号而获得的信号S2的电平等于或小于最大值L2max。这是因为信号S2可采用的最小值是D/A转换器12的误差离散的范围的最小值L1min。
也就是说，当将输入到D/A转换器12的信号S1的电平设为DSP 1所允许的最大值时，取决于图2A所示的对D/A转换器12和A/D转换器21设置的误差离散的范围，输入到A/D转换器21的信号S2确信地溢出(然而，这基于将第一GCA 13的增益值设为1倍)。当从相反的观点来分析时，这样设置信号S2以便当将输入信号S1设为可允许最大值时，不使信号S2等于或小于A/D转换器21的实际可允许的最大输入电平。也就是说，防止来自D/A转换器12的输出在范围不足的状态下输入到A/D转换器21中。
在S2的范围不足的时候，当将其输入到A/D转换器21中时，即使由位于A/D转换器21之后的D/A转换器12增加增益，也不能恢复不足的范围。尽管A/D转换器21将信号S2转换为数字视频信号S3，但信号S3包括由于A/D转换器21的误差离散而导致的信号电平误差。信号S3通过信号处理单元22而作为信号S4输入到第二GCA 24中。在这里假定，作为由信号处理单元22执行的数字信号处理的结果，不改变信号电平。更具体地，假定信号处理单元22的增益值是1倍。此外，由于第二GCA 24的增益值是1倍，所以，可假定信号S4和S5是相同的信号。因而，在此情况下，可将信号S5和S3视为相同的信号。
信号S3是由A/D转换器21进行数字化并溢出的信号。因而，将信号S3设为这样的状态，即：将其固定为动态范围的最大电平(Ldr)，该电平取决于A/D转换器21的误差离散的范围(在最大值L2max和最小值L2min之间)内的A/D转换器21的实际的误差离散而确定。
此时，信号S5也具有与信号S3相同的电平。如图1所示，还将信号S5输入到微计算机5中。微计算机5基于信号S5的电平(数据值)执行用于之后执行的增益调节的控制处理。
在初始状态下，如上所述，将信号S5固定为电平Ldr，这意味着创建了信号溢出的状态。
为了通过微计算机5来调节增益，首先，在监控信号S5的同时，减小要对第一GCA 13设置的增益值G1，直到将正在输入的信号S5的电平减小到等于或小于电平Ldr的值为止。注意，通过输出用于指示增益值G1的控制信号的微计算机5来控制增益值G1。此外，确切地说，之后将被规定为最大值的电平Ls1保持为输入到第一GCA 13的信号S0。
图2B示出了如何对如上所述的第一GCA 13设置增益值。
更具体地，通过从初始值开始减小第一GCA 13的增益值，来减小从第一GCA 13输出并输入到D/A转换器12的信号S1的电平。与信号S1的减小相对应，从D/A转换器12输出并输入到A/D转换器21的信号S2的电平也减小。然而，在其中信号S2的电平大于作为A/D转换器21的动态范围DR的最大值的电平Ldr的状态下，信号S2变为A/D转换器21中的过度输入并在其中溢出。此时，检测到信号S5被固定为电平Ldr。
如上所述，由于只要将信号S5的电平固定为电平Ldr、信号S5便会溢出，所以，微计算机5控制第一GCA 13来减小对其设置的增益值。
当如上所述减小了增益值时，第一次将信号S5(从A/D转换器21输出的信号S3)设为小于电平Ldr的值。此时，使对第一GCA 13设置的增益值变为对于第一GCA 13来说最优的增益值。更具体地，在其中在第一GCA 13之后不出现溢出(电平的饱和)的范围内，可获得输入动态范围DR的最大电平的状态。之后，对第一GCA 13固定地设置此时对第一GCA 13设置的增益值。
在如上所述对第一GCA 13设置增益值之后，对第二GCA 24设置增益。对第二GCA 24设置增益从已对第一GCA 13设置了增益值的状态开始。
如上所述，将第一GCA 13的灵敏度设为高于第二GCA 24的灵敏度，这意味着：当将灵敏度视为响应于已被设置的相同的增益值的改变量的、信号的输出电平的改变量时，第一GCA 13的输出电平的改变量大于第二GCA 24的输出电平的改变量。换句话说，这意味着：响应于增益值改变的输出电平改变的分辨率在第二GCA 24中大于在第一GCA 13中。也就是说，在图1所示的视频信号处理系统中，第一和第二GCA 13和24承担的独立的角色，其中前者设置粗略的调节增益，而后者设置精细的调节增益。
根据上面已经描述的内容，在设置了第一GCA 13的增益值的状态下，如图2B所示，将信号S5设为小于动态范围DR的最大电平Ldr的电平。然而，由于在对第一GCA 13设置增益时的分辨率较低，信号S5的电平和电平Ldr之间的差可能相对较大。
然而，在设置第二GCA 24的增益时的分辨率比第一GCA 13的分辨率高。因而，有可能通过对第二GCA 24设置增益使信号S5的电平接近电平Ldr，而将信号S5的电平和电平Ldr之间的差调节为尽可能地小。利用此操作，在不出现溢出(电平的饱和)的范围内，可使最大输入电平更接近于动态范围DR。也就是说，可进一步改善作为信号自身的动态范围。为此目的设置第二GCA 24的增益。
当实际对第二GCA 24设置增益时，在监控信号S5的电平的同时，微计算机5控制第二GCA 24增加要对第二GCA 24设置的增益值。还通过由微计算机5输出用于指示增益值G2的控制信号，对第二GCA 24设置增益值G2。
如图2C所示对第二GCA 24设置增益。
作为来自第二GCA 24的输出的信号S5的电平响应于如上所述被设为较高值的第二GCA 24的增益值而增大。确切地说，由于第二GCA 24对其输出电平的改变的分辨率高于第一GCA 13的分辨率，所以，例如，在每个步骤的信号S5的电平的改变量都小于第一GCA 13的电平的改变量。
随后，如图2C所示，在某一步骤，信号S5达到被视为与动态范围DR的最大电平Ldr相同的电平的电平。此状态对应于对如上所述而设置的增益的精细调节完成了，由此，可在不出现溢出的电平范围内，在概念上保证最大的动态范围。然而，实际上，在信号S5的电平与电平Ldr完美相符的状态下会接近出现溢出，这实际上不是优选的。为处理此问题，在实际处理中，将第二GCA 24的增益值设为小于信号S5的电平与电平Ldr相符的状态，以便将信号S5的电平设为小于电平Ldr一级增益值。之后，对第二GCA 24固定地设置如上所述对第二GCA 24设置的增益值。
图3的流程图中示出了根据图2A、B和C所说明的增益设置过程而由微计算机5(CPU)执行的处理操作。注意，当执行该图所示的处理时，还已经设置了在D/A转换器12的误差离散的范围内的最小值L1min和在A/D转换器21的误差离散的范围内的最大值L2max之间的关系。此外，分别对第一和第二GCA 13和24增益值G1和G2设置初始值(例如，与1倍相对应地增益值)。
在该图所示的处理中，首先，在步骤S101，创建用于最大化DSP侧的信号电平的数据作为输入信号。更具体地，作为示例，对信号处理单元11进行控制以便使从DSP 1的信号处理单元11输出、并输入到后续信号处理系统的信号S0变为如上所述具有电平100IRE的数字视频信号。利用此操作，可获得参照图2A所说明的初始状态。也就是说，在处理了信号S0并将其设为信号S5的系统中，可靠地获得信号溢出的状态(被设为非常大的电平)。
在下一步骤S102，微计算机5捕捉信号S5的数据值(电平)VS5。通过该处理而监控信号S5的电平。
在下一步骤S103，根据在步骤S102捕捉的信号S5的数据值VS5和预设的规定值Vdr，确定是否建立了VS5＜Vdr。
如参照图2A、B和C所述，在初始状态下，信号S5的电平固定为动态范围DR的最大电平Ldr并等于电平Ldr。基本上将规定值Vdr设为与电平Ldr相对应的数据值。然而实际上，考虑到可根据DSP 1等的芯片和器件的规范等而确保最优动态范围，可将规定值Vdr设为小于电平Ldr的任意预定值。
当在步骤S103未建立关系VS5＜Vdr时，即当由于建立了VS5≥Vdr的关系而得到了否定的确定结果时，可认为仍出现了溢出的状态。
为处理此问题，该过程转到步骤S104，其中将要对第一GCA 13设置的增益值G1递减1级。作为处理的结果，从第一GCA 13输出的信号S1的电平减小了与递减了1级的增益值相对应的量。在完成了步骤S104的处理时，该过程返回到步骤S102。如图2B所示，通过从步骤S102通过步骤S103到步骤S104的处理流程，可获得用于减小要对第一GCA 13设置的增益值直到在信号中不出现溢出为止的操作。
当假定由于建立了VS5＜Vdr的关系而在步骤S103得到了肯定的确定结果时，在信号处理系统中，从信号S1输入其中的D/A转换器12至从其中输出信号S5的第二GCA 24，可以第一次获得不出现溢出的状态。也就是说，恰当地对第一GCA 13设置了增益值G1。在此情况下，该过程转到步骤S105及后续步骤处、用于对第二GCA 24设置增益的处理。之后，不改变对第一GCA 13设置的增益值G1，由此固定地设置第一GCA 13的增益值G1。
为对第二GCA 24设置增益，首先，在步骤S105，将增益值G2递增1级。通过此操作，从第二GCA 24输出的信号S5的电平响应于增加了1级的增益值G2而增加。
在下一步骤S106，如先前步骤S102那样捕捉信号S5的数据值VS5。然后，在后续步骤S107，根据数据值VS5和规定值Vdr确定是否建立了关系VS5≥Vdr。当未建立关系VS5≥Vdr并且由于数据值VS5小于规定值Vdr而得到否定的确定结果时，可将第二GCA 24的增益设为较大值。在此情况下，该过程转到步骤S108，将增益值G2递增1级，并返回到步骤S106的处理。在从步骤S106通过步骤S107至步骤S108的处理流程中，精细地调节增益，以便可强制获得最大动态范围。
当在步骤S107获得了肯定结果时，在此第一次假定信号S5已达到了与动态范围DR的最大电平Ldr相同的电平。在此情况下，该过程转到步骤S109的处理。
在步骤S109，将增益值G2递减1级。
如上所述，执行该处理，以将信号S5的电平减小1级增益值，以便可获得确保不出现任何溢出的状态。在完成了步骤S109的处理时，该图所示的增益设置处理结束。利用此操作，之后还将第二GCA 24的增益值固定地设为最终值。
顺便提及，已参照图2A、B和C说明的内容是基于：通过信号处理块4中的信号处理单元22进行的信号处理而给予信号的增益(信号处理增益)是1倍，并且因此，信号处理系统中的增益控制等同于略去了信号处理单元22。
然而，事实上，还有可能取决于信号处理的类型、在处理信号之后向该信号提供增益并且因此改变信号自身的电平。因而，信号处理单元22可采用执行用于向信号提供增益的信号处理的配置。
因此，接下来，将说明在作为第二实施例的、当将信号处理单元22配置为向要处理的信号提供不同于1倍的信号处理增益时的实施例中如何设置增益。
图4A、B和C示出了作为第二实施例的用于设置增益的过程示例。
同样在此情况下，作为如图4A所示的预备步骤，将D/A转换器12的最小值L1min设为等于或大于A/D转换器21的最大值L2max、或大于最大值L2rnax的值，以作为D/A转换器12的误差离散的范围和A/D转换器21的误差离散的范围之间的关系，。
此外同样，将与作为由DSP 1处理的信号电平的规定最大值的电平Ls1(例如，100IRE)相对应的数据值设为输入到第一GCA 13的信号S0。此外，对第一GCA 13和第二GA两者设置1倍的增益作为初始值。利用此操作，在第一GCA 13和第二GCA最初分别具有1倍的增益的状态(等价于通过(passing-through)状态)下，可获得信号确定溢出的状态。
此外，假定信号处理单元22中的信号处理增益的增益值(×n)被设为n＝0至2。在这种情况下，将最大增益值设置为2倍。然而，图4A示出了作为输入到信号处理单元22的S3的电平和从信号处理单元22输出的信号S4的电平之间的关系的、信号处理单元22中的信号处理增益的增益值被设为2倍(即最大值)的情况。在此情况中，示出了当信号S3具有动态范围DR的最大电平Ldr时，信号S4具有电平Ldr的两倍的电平Lsp。此外，在此情况下，由于第二GCA 24的增益值G2被设为与初始值的1倍相对应的值，所以，从第二GCA 24输出的信号5具有与信号S4相同的电平。
此外，在此情况下，作为初始状态，如图4B所示，将信号处理单元22中的信号处理增益的增益值控制为1倍(n＝1)。当要设置第一GCA 13的增益时，如先前的实施例那样，输入到第二GCA 24的信号S4必须具有与从A/D转换器21输出的信号S3的电平响应相同的电平响应。此时，当信号处理单元22的信号处理增益中的增益值是不同于1倍的值时，将信号S4的电平响应设为与信号3的电平响应不同的电平响应。
由此，通过将信号处理单元22中的信号处理增益的增益值设为1倍，如图4B所示，可将从信号处理单元22输出的信号S4(S5)设为与输入到信号处理单元22的信号S3的电平相同的电平。注意，此时，由于如在先前第一实施例中那样出现溢出(过度输入)状态，所以将信号S3、S4和S5固定为电平Ldr。
如上所述，由于如上所述将信号处理单元22的信号处理增益的增益值设为1倍，所以，当从整体上查看图1所示的信号处理系统时，该增益设置状态等同于上面参照图2A、B和C所说明的情况。
在此状态下，在由微计算机5监控信号S5的电平(数据值)的同时，如图4所示，从初始值开始减小第一GCA 13的增益值G1，直到使信号S5的电平小于电平Ldr为止。也就是说，如在先前的第一实施例中参照图2B所说明的那样，对第一GCA 13设置增益。
随后，尽管对第二GCA 24设置了增益，但在设置增益时，必须考虑刚好位于第二GCA 24之前的信号处理单元22的信号处理增益。这是因为：在此情况下，基于在将信号处理单元22的信号处理增益设为最大值时的最大信号电平、设置其中的D/A转换器23的动态范围。因而，必须这样设置第二GCA 24的增益值以便第二GCA 24可最大程度地利用D/A转换器23的动态范围。
为此目的，当要设置第二GCA 24的增益时，如图4D所示，将信号处理单元22的信号处理增益设为2倍。也就是说，将其设为最大值。
利用此操作，从信号处理单元22输出的信号S4具有是输入到信号处理单元22的信号S3的2倍的电平。在此情况下，由于设置了第一GCA 13的增益，所以，信号S3的电平具有小于例如动态范围DR的最大电平(规定值)Ldr的值。响应于信号S3的电平，信号S4的电平具有小于电平Lsp、但是接近该电平Lsp的值，其中电平Lsp刚好为动态范围DR的最大电平Ldr的2倍。
在实现了以上状态之后，微计算机5增加对第二GCA 24设置的增益值G2，直到将信号S5的电平被设为等于电平Lsp为止。
当信号S5的电平被设为等于电平Lsp时，可认为在概念上不出现溢出的电平范围内，实现了可保证最大动态范围的状态。然而，在实际处理中，将第二GCA 24的增益值设为小于将信号S5的电平设为等于电平Ldr的状态，以便将信号S5的电平设为比电平Ldr小1级增益值，以由此防止实际出现溢出。
图5的流程图示出了根据参照图4A、B和C所说明的增益设置过程的、由微计算机5(CPU)执行的处理操作。
在该图中的步骤S201至S205执行的处理中，除了在步骤S202处执行的处理之外的处理与在图3的步骤S101至S104执行的处理相同。如在图4B中说明的，执行步骤S202的处理以便在设置了第一GCA 13的增益时，将信号S4(S5)的电平设为等于信号S3。
当在步骤S204获得了肯定的确定结果时，该过程转到在步骤S206以及后续步骤处、用于设置第二GCA 24的增益的处理序列，在其中设置第一GCA13的增益。
在步骤S206，将信号处理单元22的信号处理增益的增益值设为最大值Gspmax。当在这里将增益值视为按照原样用作增益的倍数(n)时，在图4A、B、C和D的示例中建立了Gspmax＝2。
步骤S206之后的步骤S207至S211的处理与和先前实施例相对应的图3中的步骤S106至S109的处理相同。
然而，由于将最大值Gspmax设为信号处理单元22的增益值，所以，在步骤S209，确定是否建立了以下公式，以确定信号S5的数据值VS5和规定值Vdr之间的关系。
VS5≥Vdr×Gspmax利用此操作，如图4D所示，将信号S5的电平设为等于电平Lsp(实际上，通过步骤S210的处理，将该电平设为比电平Lsp小1级)。注意，图4D是将与电平Ldr相对应的数据值设为规定值Vdr的情况的示例。如上所述，当执行了直到步骤S211位置的处理时，设置了第一和第二GCA 13和24的增益。
应注意，本发明决不限于迄今为止说明的实施例的配置。
此外，还可将本发明应用于在DSP 1之后并联连接多个信号处理块的情况。也就是说，如在该实施例中描述的那样，在一旦对第一GCA 13设置了增益之后，随后对在后级并联连接的每个信号处理块中的第二GCA设置增益。
此外，例如，在迄今为止说明的实施例中，如图1所示，说明了将一组信号处理块4添加到DSP 1的例子。然而，还可考虑将本发明应用于其中还在后面串联连接信号处理块的配置，例如DSP 1-信号处理块4。
此外，尽管以上实施例例示了图像显示装置作为包括基于本发明的信号处理设备的设备，但除了LCD之外，还可采用诸如等离子显示器、阴极射线显示管等作为图像显示装置。此外，诸如图像记录设备、DVD(数字多用盘)播放器的各种类型的设备是已知为用于执行数字视频信号处理的设备，并且可将本发明应用于这些设备。
此外，尽管实施例例示了对视频信号设置增益，但还可将其应用于用来对具有诸如音频信号等之类的其它格式信号执行数字信号处理的配置。
工业应用性
如上所述，本发明克服了这样的问题，即：当在用于执行数字信号处理的两个块之间输入和输出模拟信号格式的信号时，由于置于所述块中的D/A转换器和A/D转换器中的信号电平的误差分散而使动态范围不适当。因此有可能提供例如具有优异质量的信号的再现输出的结果。

Claims (3)

1、一种信号处理设备，其包括第一数字信号处理块和第二数字信号处理块，其中：
第一数字信号处理块包括：
第一增益调节装置，其中输入进行了预定的数字信号处理的数字信号，并且在向该数字信号给予根据设置的增益值的增益之后，从其中输出该数字信号；以及
第一数模转换装置，用于将从第一增益调节装置输出的数字信号转换为模拟信号，并从第一数字信号处理块输出该模拟信号，
第二数字信号处理块包括：
模数转换装置，用于将从第一数字信号处理块的数模转换装置输出的模拟信号转换为数字信号；
数字信号处理装置，用于对从模数转换装置输出的数字信号进行预定数字信号处理；
第二增益调节装置，其中输入从数字信号处理装置输出的数字信号，在向该信号给予根据设置的增益值的增益之后、从中输出该数字信号，并且对该第二增益调节装置设置了比第一增益调节装置的增益灵敏度低的增益灵敏度；以及
第二数模转换装置，用于将从第二增益调节装置输出的数字信号转换为模拟信号，并从第二数字信号处理块输出该模拟信号，
这样设置第一数模转换装置和模数转换装置以便建立这样的关系，其中第一数模转换装置中的信号电平的误差离散的范围内的最小值等于或大于模数转换装置中的信号电平的误差离散的范围内的最大值，而且
该信号处理设备还包括：
检测装置，用于检测从第二增益调节装置输出的数字信号的电平值；
第一增益设置装置，用于这样对第一增益调节装置设置增益值，以便在将其电平在第一数字信号处理块中被视为最大值的信号输入到第一增益调节装置中的状态下、将由检测装置检测到的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值；以及
第二增益设置装置，用于这样对第二增益调节装置设置增益值，以便在由第一增益设置装置设置了增益值之后，在将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块中的状态下、将由检测装置检测的电平值设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。
2、如权利要求1所述的信号处理设备，其中：
当改变数字信号的增益时，第一增益设置装置将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理装置中，并且对第一增益设置装置设置增益值，以便在将该增益值设为数字信号处理装置中的最大增益值的状态下、将由检测装置检测的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值；以及
在由第一增益设置装置设置了增益值之后，第二增益设置装置将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块中，并且对第二增益调节装置设置增益值，以便在数字信号处理装置中将增益值设为1倍的状态下、将由检测装置检测的电平值设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。
3、一种信号处理方法，用于执行第一数字信号处理和第二数字信号处理，其中，
第一数字信号处理包括：
第一增益调节过程，其中输入进行了预定的数字信号处理的数字信号，并且其给出根据设置的增益值的增益；以及
第一数模转换过程，用于将由第一增益调节过程获得的数字信号转换为模拟信号，并使用该模拟信号作为来自第一数字信号处理的输出，
第二数字信号处理包括：
模数转换过程，用于将由包括在第一数字信号处理中的数模转换过程获得的模拟信号转换为数字信号；
数字信号处理过程，用于对由模数转换过程获得的数字信号进行预定数字信号处理；
第二增益调节过程，其中输入由数字信号处理过程获得的数字信号，而且其根据设置的增益值，由低于第一增益调节过程的增益灵敏度给出增益；以及
第二数模转换过程，用于将由第一增益调节过程获得的数字信号转换为模拟信号，并从第二数字信号处理单元中输出该模拟信号，
其中，该信号处理方法还执行：
设置过程，用于设置这样的关系，即：与第一数模转换过程相对应的设备中的信号电平的误差离散的范围内的最小值等于或大于与模数转换过程相对应的设备中的信号电平的误差离散的范围内的最大值；
检测过程，用于检测由第二增益调节过程获得的数字信号的电平值；
第一增益设置过程，用于这样对第一增益调节过程设置增益值，以便在将其电平在第一数字信号处理中被视为最大值的信号输入到第一增益调节过程的状态下、将由检测过程检测的电平值设为在小于规定值的范围内的最大值；以及
第二增益设置装置，用于这样对第二增益调节过程设置增益值，以便在由第一增益设置过程设置了增益值之后，将其电平被视为预定最大值的信号输入到第一数字信号处理块的状态下、将由检测过程检测的电平值设为在等于或小于规定值的范围内的最大值。
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