CN85108588A

CN85108588A - 数字垂直束落点校正电路

Info

Publication number: CN85108588A
Application number: CN85108588.1A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·文森特·博尔格
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-08-20
Also published as: CA1233556A; EP0184356A3; CN1013236B; DD242145A5; EP0184356B1; JPS61133790A; EP0184356A2; ES549181A0; DE3575836D1; ATE50105T1; US4620136A; AU586650B2; ES8705177A1; HK17295A; AU5027485A; JP2622951B2; KR860004551A; KR930011968B1

Abstract

电路用于校正彩色阴极射线管垂直束的落点误差。一个数字延迟电路(20)在适当的位置提供水平扫描线的视频象素信息以校正由光栅产生的失真。借助输入和输出视频信号之间的扫描线的补偿组合和两种取样信号内插技术可实现精确的校正。取样信号内插技术能有效地形成具有明显位置的用于校正扫描失真的派生象素。与视频象素取样信号有关的派生象素的位置是由所选的内插系数决定的。

Description

数字垂直束落点校正电路

本发明是关于阴极射线管的电子束落点校正，特别是利用数字取样信号的内插技术的垂直聚焦校正。

一个数字彩色电视系统以预定的速率，例如以14.32兆赫的频率对视频信号的模拟量取样和国家电视系统委员会（NTSC）电视标准的彩色信号相比，它是彩色付载波频率的四倍。每一个取样信号的幅值用模数转换器（ADC）转换为数值。数字化的视频信号被加工成红、绿和兰色的激励信号，再由数模转换器（DAC）复原成模量之后加到彩色阴极射线管的阴极。

数字的和模拟的电视接收机都存在光栅失真和聚焦误差。水平的聚焦误差和光栅失真，例如边壁上的枕形失真将用下述的方法校正，即在给定的水平扫描线中对各个彩色信号中的一个或多个进行有选择的延迟，使三种颜色能聚焦到阴极射线管的显示屏上。在数字系统中，延迟是通过将数字取样信号记入贮存器，例如随机存取贮存器（RAM）中，经过预定的时钟脉冲后再从RAM中将信号读出的方法实现的。

为了对散焦和光栅失失真进行精确的校正，需要提供少于整个时钟脉冲的数字取样延迟。提供这样的部份时钟脉冲的一个方法是用控制读时钟脉冲相对于写时钟脉冲的取样信号相位完成的，如同美国专利申请号№480，907所描述的。该专利的提出日期为1983年3月31日，申请人为T.V.布尔格（T.V.Bolger），专利题目为：“用于光栅失真校正的数字视频处理系统”。相应的英国公开申请号为№2137849A;出版日期为1984年10月10日。另一个提供部份取样延迟脉冲的方法是用取样信号内插装置，如在申请号为№645，984的美国专利所描述的，该专利提出日期为1984年8月31日，申请人为T.V.布尔格（T.V.Bolger），专利题目为：“利用取样信号内插的数字视频延迟”。

像顶部和底部枕形失真的垂直散焦或垂直光栅失真，需要采用和前面叙述的取样延迟水平误差校正技术稍有不同的校正方法。水平误差校正只不过需要在给定的时刻仅对一条水平扫描线中的视频信息象素进行处理，而垂直误差校正需要对不止一条的水平线中的图像进行即时处理，因此增加了校正电路的复杂性。例如顶部和底部的枕形失真产生的信息将出现在好几条扫描线中，在显象管的显示屏上分布的垂直距离将达1.2厘米。对于标准的隔行扫描光栅，这相应于多达8条水平扫描线的垂直距离。这意味着对于严重的光栅失真区域，必需贮存和提取来自多达8条视频扫描线的视频信息，以便能显示一条正确的图象扫描线。此外还需要能够在小于扫描线间隔的距离内对视频象素信号进行一定的位移，以便使精确的误差校正接近指定的允许公差。

本发明提供了在视频显示设备中校正垂直束落点位置误差的方法。这些设备包含有能从第一条扫描线的数字取样信号形成一组象素取样信号的电路和至少能从另一条视频信息扫描线的数字取样信号形成另一组图像取样信号的电路。线路装置将组合来自第一条和其他的视频信息扫描线的象素取样信号，据垂直束落点位置误差形成一个合成的象素取样信号。该取样信号在第一条和其他的象素取样信之间有明确的垂直补偿位置，作为束落点位置误差校正之用。

附图：

图1是根据本发明提供的垂直束落点校正电路的方框图;

图2给出了一部份扫描光栅，用以理解图1的电路。

参看图1，一个来自视频信号源（图中未示出）的模拟合成视频信号加在模数转换器（ADC）10上。ADC 10以由时钟发生器11的时钟信号频率决定的取样率产生代表象素的数字取样信号。图1说明的电路使用14.32兆赫取样频率，它等于NTSC电视标准的彩色信号的彩色付载波波频率的四倍。所示的ADC 10能提供8比特（8-bit）数字取样信号，因此产生的取样信号具有2⁸＝256位可能的离散步骤。数字化的视频信号被加到同步信号隔离电路12上，在那里被处理成为水平的和垂直的同步信息。视频信号也被加到数字梳状滤波器13上，被分离成亮度和色度信息进入各自的通道。

亮度信息被加到亮度处理电路14上，它将提供一个亮度信号通过标记为Y的导线加到数字矩阵15上。色度信息被加到色度处理电路16上，它将产生和由时钟发生器11通过标记为ICK和QCK导线提供的I和Q时钟信号相位相关的I和Q彩色信号。通过导线I和Q，彩色信号I和Q被加到数字矩阵15。数字矩阵15组合亮度信号Y和彩色信号I和Q，在导线DR、DG和DB中分别产生数字的红、绿和兰色的彩色信号。

根据本发明，每一个数字的红、绿和兰色的彩色信号被加到数字延迟电路。图1详细地给出了数字延迟电路20，它将对来自导线DB上的数字化的兰颜色信号起作用。类似的供数字化的红和绿颜色信号的延迟电路21和22都简化地在方框图中画出。

数字矩阵15产生包含8比特的数字彩色取样信号的象素。这些采样信号被加到奇/偶线的多路开关电路23，它控制对于一给是的水平扫描线，其数字彩色取样信号究竟是贮存在奇线存贮器24中还是存在偶线存贮器25中。例如随机存取贮存器或RAM的存贮器24和25。使代表视频扫描线的取样信号的象素能够存贮在不同的贮存器中，因而能容易进入邻近的视频扫描线图像信息，以简化取样信息的处理。多路开关电路23从一个计数的逻辑电路，如触发器26接收信号，这就决定了从数字矩阵15来的视频信息象素取样信号被加到存贮器24或25中。触发器26对应于水平同步信息并产生一个使得多路开关电路23对每条水平视频扫描线工作的开关信号，以便有效地直接使象素数据交替地进入奇线贮存器24和偶线贮存器25。触发器26在每场开始时由垂直同步信号复位。

写/读地址发生器27由来自同步隔离电路12的水平与垂直的额定信号复位和时钟发生器11的转移。写/读地址发生器27确定在贮存器24和25中象素取样信号的位置，图像取样信息写到它们之中或从中读出。因为垂直误差校正需要在同一个水平光栅位置的邻近视频线中处理象素取样信号，由写/读地址发生器27提供的水平地址在任意给定的时间对读出或写入功能将是相同的。写/读多扫描电路30决定贮存器24和25在特殊的水平扫描线的间隔内哪一个将读出数据和哪一个将写入数据。从奇线贮存器24读出的象素取样数据由移位加法电路31处理，而从偶线贮存器25来的数据由移位和加法电路32处理。移位和加法电路31和32形成作为部分取样信号内插函数的乘法系数。

参考图2。该图叙述了校正垂直束落点位置误差的方法。并画出一组接近扫描光栅顶部的典型的水平扫描线。扫描线显示的信息来自相应的视频扫描线。扫描线明显地具有上下枕形失真。

从图2可以看出，在可见的显示区域的顶部有初始的光栅扫描线SL₁和相应的视频扫描线VL₁，以及作为鉴别用的图象线PL₁。图象线PL₁是代表没有枕形失真时扫描线SL₁的位置。由于扫描线SL₁的枕形失真，只有可见的视频线VL₁的一部分出现在扫描线的中部。在图2中全部可见的第一条视频线是VL₃，由扫描线SL₃显示出。扫描线SL₈含有一条线的视频信息。然而，由于上下光栅枕形失真，扫描线跨越了包括图像线PL₁-PL₈的垂直距离。为简化起见，图2只给出了图像线PL₁和PL₈。根据本发明，为了能对上下枕形失真提供明显的校正，要控制由给定的扫描线显示的视频线信息，使得显示在给定的水平图像位置的视频信息能代表在没有枕形失真时电子束的相应垂直图像线位置的信息。作为一个例子，因为扫描线SL₈从光栅的左边到中心（取样位置为S₁-S₄）跨越的垂直距离为从图像线PL₁到PL₈，由电子束显示的视频信息要相应于从视频线VL₁到VL₈派生出来的视频信息，使得视频线信息最终显示的位置出现在所需的图像线的地方。

在图1中，为了校正给定的水平扫描线，读地址补偿电路33给写/读多扫描电路30以初始的粗略垂直补偿，也就是，为了使给定的扫描线的视频线信息放置在所需的图像线的位置，整数个水平线间隔要在写和读的视频数据之间延迟。例如对图2中的图像线PL₈，在S₁位置的最初的垂直补偿量由读地址补偿电路33提供，该补偿量为8条线。这意味着视频线VL₁的视频信息将被出并在扫描线SL₈的扫描始端被显示出来（在图像的左端）。如前所述，它将把来自第一条水平视频线VL₁始端射频信息的显示放到放置到第一条图像线PL₁的始端所希望的位置上。在一给定扫描线间所需的初始补偿量从只读贮存器（ROM）34加到读地址补偿电路33。

因为在图2中扫描线SL₈在屏幕上跨越了从S₁到S₆的取样位置，在合适的图像线位置显示校正光栅所需的视频信息必需从视频线VL₁到VL₈中取得。水平图像线间的垂直距离作为束落点校正的量要比必需校正的失真增量或束落点误差要大。因此，仅对水平的视频线整体中的垂直位置偏移进行控制是不能得到满意的失真校正。精确的束落点位置校正需要这样的视频取样信息，该信息代表在邻近视频线的垂直方向相邻的象素取样信号间发生的视频信息。

利用取样信号内插技术的水平束落点校正装置已在前述的美国专利，申请系列号为№645，984中提出。在本发明中，类似于美国专利№645，984的一种取样信号内插装置被用于提供派生的象素取样信号，该取样信号具有在相邻的视频信号线中发生的介于图像取样信号数值之间内插的数字取样值。

如前所述，为了将扫描线的视频信息放置在合适的图像线的位置所需的初始的整条线的延迟和补偿是由ROM34通过初始扫描线补偿导体40送给读地址补偿电路33的。初始的局部线延迟或补偿由ROM 34通过初始局部补偿导体41加到系数控制计数电路35。局部线补偿和整体线补偿可精确的校正束落点达到所需要的精度。由ROM 34提供的整体粗调和局部细调的扫描线延迟或补偿信息是在阴极射线管和偏转线卷制造和调正时确定的。一种敏感装置，例如电视摄象管或一组光电管将确定阴极射线管的显示屏的不同位置上红、绿和兰色电子束各自所需的校正量。该信息被贮存在ROM 34中。

局部线延迟信息以系数的形式提供。这些系数将表示来自相邻的视频线的二条数字象素取样信号的任一个的相对分数幅值，而这些视频线将用于形成最终的内插模型。所说的二个系数是1的互补数，就是说系数的总和将是一或是一个单位。

这些单位分数互补数的设立简化了数字取样系统。从前面描述的取样信号内插技术推导出的取样信号在二个原有的取样信号之间有明确的位置。内插信号对二个原先采样信号的靠近程度是由系数的数值决定的。例如，如果二个插值系数都选为1/2，最后派生的取样信号的位置将在二个实际的取样信号的中间位置。如果二个系数被选为1/8和7/8，最后取样信号将位于二取样信号之间显离系数为7/8的取样信号的距离为1/8。

如前所述，来自奇线和偶线贮存器24和25的数字象素取样信号分别加到相移和加法电路31和32，它们和来自写/读多路扫描电路30的信号相对应。写/读地址发生器27能决定从贮存器读出给定视频线中图像的位置。贮存在相移和加法电路31和32中的二个取样信号将来自相邻的扫描线中的同一个水平象素位置，因而形成了垂直的邻近象素取样信号。

相移和加法电路31和32的工作由系数控制计数器35所控制。如图所示一个系数值加到相移和加法电路32。倒相器36形成该系数的单位分数互补数并将它转加给相移和加法电路31。该系数控制了象素取样信息的位移量，因而使取样值和系数相乘。最后的比特位移取样信号加到求和电路37，该电路将这些取样信号相加并在它的输出端给出一个内插信号。如图所示，对于兰色视频信号，该内插信号将被加到在兰色水平误差校正电路45上。如同在前述的美国专利申请号№645，984和在题目为：“用于水平几何形状和聚焦校正的数字系统”的论文（该论文的作者是R.杜皮特（R.Deubert），刊于：IEEE Transactions On Consumer Electronics，Vol，CE-30，№3，August，1984）所描述的，它们介绍了一种用于校正水平束落点误差的取样信号内插技术。另外的水平束落点误差校正的技术在前述的英国公开申请号2137849A和在1975年7月1日发布的美国专利№3，893，174，申请人为桑诺（Sano）等有所介绍。红色和绿色视频信号如图示分别加到红色水平校正电路46和绿色水平校正电路47上。各有关的红色、绿色和兰色校正数字信号分别被加到数模转换器50，51和52上，它们将信号复原为模量。红、绿和兰色的模拟信号将加到它们各自的显像管激励电路。

当电子束沿着给定的水平扫描线通过屏幕时，ROM 34将给出一个信息以确定分数系数是增加还是减少，以保持在合适的图像线位置上校正的视频信息的正确显示。表明系数发生变化的信号通过系数变化时钟的导线42加到系数控制计数电路35。通过系数变化方向导线43系数变化方向加到系数控制计数电路35。从系数控制计数电路35加到读地址补偿电路33的信号，在系数分别通过单位值增加或减少时将使得被选择的视频线超前或滞后。

因为延迟线路20、21和22独立地工作在红、绿和兰的电子束，所以它有可能校正任意的垂直束落点误差，例如聚焦，象差，垂直高度和顶部及底部的枕形失真。

对于以标准水平频率15.75千赫工作的隔行扫描的通常的美国国家电视标准（N.T.S.C.），贮存器24和25使用8线（8H）贮存器能够校正25伏的阴极射线管上的0.5英吋（13毫米）的垂直误差。在工作于31.5千赫的水平偏转频率的改进的扫描系统中，类似的校正量需要16线（16H）的贮存器，因为在相邻的扫描和图像线之间的垂直距离只有一半。

假如采用场或帧的改进的扫描系统的贮存器，奇线和偶线贮存器24和25将可与场和帧的贮存器结构合并。同样地，如果取样信号内插技术用于校正水平束落点误差，就可以提供一个公用的贮存器和寻址系统。

Claims

1、供阴极射线管电子束用的垂直束落点位置误差校正装置，其特征在于：

装置(23、24)用于视频信息的第一条扫描线数值取样以形成一组象素取样信号；

装置(23、25)用于至少对视频信息的另一条扫描线数值取样以形成另一组取样信号。

装置(34、35、37)用于组合来自视频信息的上述的第一条和另一条扫描线的有关的象素取样信号，根据上述垂直束落点位置误差形成具有明确的介于第一条和另一条扫描线之间的垂直补偿位置的最终的象素取样信号，用以校正所述的束落点位置误差。

2、根据权利要求1规定的装置，其特征在于，所谓的组合装置（35）提供第一和第二个取样信号内插系数，所说的第一和第二采样系数的总和为一。

3、根据权利要求1规定的装置，其特征在于，所谓的装置（23、24）用于视频信息的第一条扫描线的数值取样和所谓的装置（23、25）用于视频信息的另一条扫描线的数值取样，这些装置分别能交替变化视频信息的扫描线。

4、根据权利要求1规定的装置，其特征在于，所谓的有关的象素取样信号和所谓最终的象素取样信号在他们的有关的视频信息的扫描线内有相同的水平位置。

5、用于阴极射线管的视频信息象素的垂直束落点位置误差校正装置，其特征在于：

装置（34）对所谓的视频信息象素提供校正的垂直光栅位置;

装置（30、31、32）处理由装置（34）提供的位置，为所谓的视频信息象素的垂直束落点误差校正提供首次量，它将等于需要校正的整个扫描线的数目;

装置（15）用于对视频信息的第一和第二条扫描线的数字取样，从视频信息的第一和第二条扫描线的任一条提供一组象素取样信号;

装置（33、35）处理由装置（34）提供的位置，组合从所谓的视频信息的第一和第二条扫描线来的象素取样信号为所谓的视频信息象素提供垂直束落点位置校的二次量，它将等于校正所需的局部扫描线的量。

6、根据权利要求5规定的装置，其特点在于，为所谓的视频信息象素提供校正的光栅位置的装置包含一个预编程的贮存器（34）。

7、根据权利要求5规定的装置，其特点在于，提供束落点位置误差校正首次量的装置（30、31、32）包含延迟显示所谓的视频信息象素取样信息的装置（31、32），所延迟的周期等于视频信息扫描线的预定数。

8、在产生三束电子束并在它的显示屏幕上示出上述电子束的垂直电子束落点误差的阴极，所说射线管中有一个装置，对上述三种电子束的每一条都用它来校准视频信息象素的垂直电子束落点误差，该装置特征在于：

装置（34）为上述的视频信息象素提供校正的垂直光栅的位置;

用来处理上述位置的装置（30、31、32），提供一个方法以给出上述视频信息象素的垂直电子束落点误差校正的第一次量，该量等于所需要校正的整个扫描线的总数;

装置（23、24、25）对视频信息第一条和第二条线进行数字取样以提供一组来自上述的视频信息的第一条和第二条中第一条扫描线的象素取样信息。

装置（35）处理由装置（34）提供的上述的位置以组合来自上述的视频信息第一条和第二条线的象素取样信息，以对上述的视频信息象素提供垂直束落点误差校正的二次量。该量等于所需校正的局部扫描线数。

9、有一个装置，以供校正在第一条视频信息的数字取样扫描线中阴极射线管电子束落点光栅失真误差该装置特征在于：

装置（34）对一个上述的数字视频信息象素提供校正光栅位置。

用来处理上述位置的装置（30，24），提供了一个方法以给出上述的数字视频信息象素中已提及的一个象素的垂直束落点光栅失真第一次校正量;

装置（23，25）用于至少到另一条扫描线的视频信息进行数值取样以提供一组数字视频信息象素的取样信号;

一种处理由装置（34）提供上述位置的装置和包含有供组合来自二条视频信息线的视频信息象素取样的装置（31，32，37），用以对来自上述的视频信息的第一条线的数字视频信息象素取样提供垂直电子束落点光栅失真校正以能提供数字视频信息象素的垂直校正的扫描线;

装置（45，46，47）处理由装置（34）提供的上述位置，对上述的垂直校正的信息象素的扫描线提供水平电子束落点光栅失真校正。

10、根据权利要求9规定的装置，其特征在于，上述的提供水平电子束落点光栅校正的装置（45、46、47）是由组合来自上述的垂直校正数字视频信息象素的扫描线的数字视频信息象素的装置组成的。

11、在产生三束电子束和在它的显示屏中上述的三电子束表现出有束落点误差的阴极射线管中，在数字取样的视频信息扫描线中对上述的三电子束的数字视频信号象素的束落点误差的校正装置的特点是：

装置（34）对上述的三束电子束中每一条的所述的数字视频信息象素提供校正光栅位置;

用来处理上述位置装置（30，23，24），提供一种方法以对上述的数字视频信息象素取样中已述的一个提供垂直电子束落点误差的第一次校正量;

装置（23，25）至少对另一条视频信息线进行数值取样以提供一组数字视频信息象素取样值;

一种处理由装置（34）提供的位置的装置和包含有供组合来自二条视频信息扫描线的数字视频信息象素取样的装置（31，32），以对来自上述的第一条视频信息线的数字视频信息象素提供垂直电子束落点误差校正并能提供数字视频信息象素取样的垂直校正扫描线;

装置（45，46，47）处理由装置（34）提供的位置，对上述的垂直校正数字信息象素取样的扫描线提供水平电子束落点误差校正。

12、根据权利要求11中规定的装置，其特征在于，供水平电子束落点误差校正的装置（45，46，47）是由组合来自上述的垂直校正数字视频信息象素取样的扫描线的数字视频象素取样的装置组成的。