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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ACC-Schaltungen (Automatic-Chroma-Control-Schaltungen)
und insbesondere auf ACC-Schaltungen einer Art, bei welcher die
Sättigung
(Amplitude) eines Chrominanzsignals für relativ niedrige Burstkomponentenpegel
reduziert wird.
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Automatische
Chrominanzregelungsschaltungen (hiernach ACC-Schaltungen genannt)
werden benötigt,
um den Pegel des Chrominanzsignals von einem Fernsehapparat zu regulieren
oder "normalisieren", und dadurch einen
relativ konstanten Pegel zu gewährleisten.
Der relativ konstante Pegel erleichtert die nachfolgenden Vorgänge der
Chrominanzsignal-Verarbeitung, wie z.B. Demodulation, Farbkontrolle,
Matrizierung und andere. Insbesondere werden ACC-Schaltungen meistens
entwickelt, um eine Signalamplitude des Chrominanz-Outputs zu gewährleisten,
welche eine relativ konstante Burst-Amplitude für alle vernünftigen Signalpegel des Burst-Inputs
hat.
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US 6,369,739 B1 beinhaltet
eine automatische Verstärkungsregelungs-Schaltung
(AGC-Schaltung) und eine ACC-Schaltung.
Die bekannte AGC-Schaltung wird mit einer analogen variablen Verstärkungsregelungs-Schaltung
(VGA-Schaltung), einem A/D-Umsetzer und einer digitalen AGC-Schaltung
geliefert. Die analoge VGA-Schaltung empfängt das analoge Eingangssignal.
Der A/D-Umsetzer wandelt das analoge Ausgangssignal von der analogen
VGA-Schaltung in ein digitales Signal um. Die digitale AGC-Schaltung
liefert der analogen VGA-Schaltung ein solches Kontrollsignal für die Kontrolle
der Verstärkung
der analogen VGA-Schaltung, so dass der Pegel eines Referenzeingangssignals
im digitalen Signalausgang des A/D-Umsetzers stabil bleibt. Sie
verstärkt
das digitale Signal, um ein digitales Ausgangssignal zu erhalten, womit
das Referenzeingangssignal im digitalen Signal den gleichen Pegel
annimmt wie ein vorgeschriebenes digitales Referenzsignal.
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1 zeigt
ein Beispiel eines konventionellen ACC-Systems (Stand der Technik). Im bekannten System
wird ein von der Chrominanzsignal-Quelle 10 geliefertes
Farbartsignal (inklusiv Burstkomponente) auf dem Farbdemodulator 12 durch
eine ACC-Schaltung 14 angewendet. Die ACC-Schaltung 14 reguliert die
Farbausgangssignalamplitude, basierend auf der Burstamplitude des
Farbausgangssignals aus der Quelle 10.
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Die
ACC-Schaltung 14 (gestrichelt dargestellt) beinhaltet den
Eingang 16, woran der Ausgang der Chrominanzsignalquelle 10 angeschlossen
ist, und den Ausgang 18, angekoppelt an den Farbdemodulator 12,
welcher demodulierte Cr- und Cb Farbausgangssignale, geeignet für die nachfolgende
Weiterverarbeitung, produziert. Der Eingang 16 der ACC-Schaltung 14 ist
durch einen Verstärkungsregelungsverstärker 20 an
Ausgang 18 angekoppelt. Die Verstärkung des Verstärkers 20 wird
mittels eines Rückkopplungswegs
mit Burst-Tonartregulierung gesteuert, welcher das Burst Gate 22,
den ACC-Detektor 24 und den ACC-Filter (oder „Integrierer") 26 beinhaltet.
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Während des
normalen Betriebs reguliert der Rückkopplungsweg, welcher das
Burst Gate 22 und den ACC-Detektor 24 beinhaltet, den
Pegel des Chrominanzausgangssignals, welches vom Verstärker 20 in
einem im Wesentlichen konstanten Pegel für normale Schwankungen geliefert
wird, im Pegel der Burstkomponente des von der Quelle 10 gelieferten
Chrominanzeingangsignals. Wie weiter unten beschrieben, bietet das
System auf der 1 ungesteuerten Rolloff des
Ausgangssignals bei niedrigen Burstamplituden. Ein ACC-System dieses
allgemeinen Typs wird z.B. bei der integrierten Schaltung des Typs
LA7612 von der Sanyo Corporation verwendet.
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2 zeigt
noch ein System des Standes der Technik, bei welchem in bestimmten
Teilen des Schaltkreises digitale Elemente eingesetzt wurden. Bei
dem System der 2 bleibt der Pegel des Chrominanzausgangssignals
im Wesentlichen konstant bei allen Schwankungen der Burstkomponente.
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Diese
Erfindung beschäftigt
sich als Erstes mit der Erkennung eines Problems, welches vom bisherigen
Stand der Technik nicht erkannt wurde, und als Zweites mit der Entwicklung
einer Lösung
für dieses
neu erkannte Problem.
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Es
wäre vorteilhaft
bei ACC-Systemen die Farbverstärkung
für Signale
zu mindern, welche relativ niedrige Burstamplituden haben. Das trifft
zu, weil Signale mit relativ niedrigen Burstamplituden oft auch niedrige
Amplituden von Luma haben, und deswegen kann die Minderung der Farbverstärkung dazu
beitragen, eine Übersättigung
zu vermeiden. Darüber
hinaus haben Signale mit niedrigen Burstamplituden oft ein schlechtes
Signal-Rausch-Verhältnis
und eine eventuelle Reduzierung des Chromas könnte auch die Sichtbarkeit
des Chroma-Rauschens in den angezeigten Bildern reduzieren.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt dieser Erfindung wurde festgestellt, dass bestimmte ACC-Schaltungen
des Standes der Technik in gewissem Maße die positiven Nebenwirkungen
von der oben genannten Verstärkungsreduzierung
niedrigen Burstes aufweisen. Man geht davon aus, dass dies bei Schaltungen
des Standes der Technik auftritt, weil der Verstärker 20 dazu neigt,
keine Verstärkung
mehr für
relativ niedrige Werte der Burstamplitude liefern zu können. Dies
reduziert die Schleifenverstärkung und
somit neigt das Ausgangssignal zur Abschwächung bei relativ niedrigen
Werten der Bursteingangssignalamplitude.
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Diese
Erfindung erkennt aber, dass es ein Problem gibt, wenn man sich
einfach auf nicht genügende
Verstärkungspegel
niedrigen Bursts im Verstärker
verlässt,
um die Vorteile einer reduzierten Sättigung und reduzierter Rauscheffekte
bereitzustellen. Das Problem liegt darin, dass diese Kennlinie im
Stand-der-Technik-System schwer einschätzbar ist, da sie oft sehr
abhängig
von den Schwankungen im Prozess des integrierten Schaltkreises sein
kann. Aus diesem Grund kann diese Kennlinie unter den verschiedenen
integrierten Schaltkreisen variieren. Darüber hinaus bietet sie keinesfalls
eine optimale ACC-Leistung.
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Ausführlicher
erklärt
die 3 mit mehr Details die Art und Weise dieses Problems,
auf welches diese Erfindung gerichtet ist. Diese Abbildung zeigt den
ACC-Ausgangspegel
(normalisiert) als eine Funktion der Amplitude der Burstkomponente
(in IRE) von dem Chroma-Eingangssignal.
Wie auf der 3 dargestellt, ist im System
des Standes der Technik der Ausgang 300 relativ konstant
für Burstpegel über ungefähr 15 IRE.
Jedoch für
relativ große Werte
von Burstamplituden ist der Punkt, wo die Verstärkungsreduzierung beginnt,
nämlich
der „Kniepunkt" 302, schwer
einschätzbar,
denn der Kniepunkt 302 kann bei 5, 10 oder 15 IRE liegen.
Auch kann der Ausgang einen schwer einschätzbaren Abfall 304 unter
dem Kniepunkt 302 annehmen. Es wird angenommen, dass solche
Schwankungen bei der Reaktionskennlinie des bekannten ACC-Systems durch IC-Verarbeitungsunterschiede
verursacht werden. Wie oben erwähnt,
sind diese Schwankungen für
die Gewährleistung
einer voraussagbaren Leistung unerwünscht. Man kann wohl darüber nachdenken,
einfach strengere Grenzwerte für
die IC-Verarbeitung einzusetzen. Jedoch kann eine solche Lösung kostspielig,
kompliziert und unpraktisch sein.
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Aus
diesem Grund ist es das Ziel dieser Erfindung, ein ACC-System zu
bieten, bei welchem die Kennlinie des Kniepunktes oder die des Abfalls – oder beide – genau
gesteuert werden können,
um dadurch eine voraussagbare Leistung zu liefern.
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Die
Vorrichtung, welche diese Erfindung verkörpert, wird bei den Ansprüchen dargelegt.
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Die
oben genannten und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
beschrieben und auf den entsprechenden Abbildungen dargestellt,
bei welchen gleiche Elemente mit gleichen Referenzkennzeichen bezeichnet
werden, und bei welchen das Folgende gilt:
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm von einem konventionellen ACC-System,
welches eine Rolloff-Kennlinie im Ausgangssignal bei Amplituden
mit niedrigem Burst zeigt;
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2 ist
ein Schaltdiagramm von Teilbereichen eines zweiten konventionellen
ACC-Systems, welches keine Rolloff-Kennlinie als Reaktion auf die Burstamplitudenschwankungen
aufweist.
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3 ist
ein Diagramm, welches die Eingangs-/Ausgangs-Merkmale des ACC-Systems
der 1 darstellt.
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4,
welche die Erfindung verkörpert,
ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das Änderungen und Ergänzungen
des ACC-Systems der 2 darstellt; und
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5 ist
ein Diagramm, welches eine Reaktionskennlinie der Vorrichtung der 4 zeigt,
welche die Erfindung darstellt, bei der die Merkmale von Abfall
und Kniepunkt genau gesteuert werden.
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Es
ist hilfreich für
das Verständnis
dieser Erfindung, dass man zuerst einige Details der Schaltung des
Standes der Technik der 2 berücksichtigt, welche den Detektor 24 und
den Filter oder „Integrierer" 26 darstellt.
Der Detektor 24 wird dargestellt und beschrieben, um zum
Verständnis
beizutragen, wie das Systemfehlersignal (ES) erzeugt wird. Der Filter
oder „Integrierer" 26 wird
dargestellt und beschrieben, damit man besser verstehen kann, wie dieses
Element des Systems des Standes der Technik gemäß dieser Erfindung verändert wird,
wie es nachher mit Bezug auf 4 erklärt wird.
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Für die hier
gebrauchten Zeichen gilt Folgendes: Die nicht unterschriebenen Binärzahlen
werden durch ein Sternchen (*) gekennzeichnet. Sonst haben Zweierkomplemente
kein Sternchen. Ein nach hinten schräges Zahlenzeichen zeigt die
Anzahl der Bits, die von einem Bus übertragen werden.
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Bei
dem ACC-Detektor 24 (skizziert in der Durchsicht) sind
die dargestellten U- und V-Burstkomponenten bei den Anschlüssen 202 und 204 die Inphase-
und Quadraturphasenkomponenten des Burstvektors. Die Komponenten
des Burstvektors können
mit jeder beliebigen einer großen
Menge von Methoden, welche dem Fachmann bekannt sind, erzeugt werden,
einschließlich,
aber nicht beschränkt auf
das auf der 1 dargestellte Burst Gate oder durch
den Gebrauch von demodulierten und akkumulierten Cr und Cb. Die
absoluten Werte dieser Komponenten werden von den Exklusiv-ODER-Gliedern 206 bzw. 208 produziert
und werden über
die entsprechenden Trunkations-Schaltungen 210 und 212 bis
zur Schaltung des maximalen Werts 214 angewendet. Die Burstamplitude
ist der Maximum von den absoluten Werten von U- und V-Burst und
ist ein 11-Bit (vorzeichenloses) Signal, geliefert am Ausgang der
Max.-Wert-Schaltung 214. Die Burstamplitude aus der Max.-Wert-Schaltung 214 wird
dann von einer Konstante in Subtrahierer 216 subtrahiert,
um ein Fehlersignal (ES) zu erzeugen. Die Konstante für Subtrahierer 216 wird
von Eingang 218 gewährleistet,
welcher ein 8-Bit (vorzeichenloses) Signal erhält, welches von Multiplizierer 220 mit
4 vermehrt wird (z.B. eine Shift-Operation) für Anwendung bei dem Subtrahierer 216.
Diese Konstante repräsentiert
die erwünschte
Burstausgangsamplitude des Systems. Das 12-Bit Fehlersignal ES am
Ausgang des Subtrahierers 216 im komplett geschlossenen
Regelkreissystem wird das Fehlersignal auf Null fahren.
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Das
12-Bit Fehlersignal ES, geliefert vom ACC-Detektor 24, wird dann auf
den Eingang 224 des ACC-Filters (oder „Integrierer" hiernach) 26 angewendet.
Der Integrierer 26 beinhaltet eine Kaskadenschaltung des
Addierers 226, des Begrenzers 228 und eines D-Type-Latches 230 mit
dem 16-Bit Ausgang vom Latch 230, rückgekoppelt zu einem Eingang
des Addierers 226, welcher das Fehlersignal ES in seinem
anderen Eingang empfängt.
Das Latch 230 wird durch ein Signal vom Gate 232 aktiviert,
welches mit den horizontalen und vertikalen Eingangssignalen von
den Anschlüssen 236 und 234 entsprechend
versorgt wird. Das horizontale Eingangssignal wird einmal pro horizontale
Linie geliefert, nachdem die Burstvektoren kalkuliert werden. Da
das vertikale Indikationssignal am Anschluss 234 auf einen
negativen Eingang (mit Kreis) vom Gate 232 angewendet wird,
ist Gate 232 aktiviert und kann deshalb das Latch (oder
D-Flipflop) 230 nur durch aktive Video-Intervalle aktivieren (wenn der Burst
vorliegt). Der Integrierer 26 bietet also eine erwünschte Filterfunktion
für das
ganze System und beseitigt die Fehler der statischen Verstärkung. Mit
anderen Worten, das Fehlersignal wird auf Null gefahren, unabhängig von
der ACC-Verstärkung.
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Der
Ausgang vom Latch 230 wird bei 1/64 verkleinert mittels
des Teilers 240 (z.B. ein Sechs-Bit-Verschieber), um ein „ACC-Verstärkungs"-Kontrollsignal für die Anwendung
auf dem Ausgangsanschluss 242 zu produzieren, welcher danach
an den Verstärkungsregelungseingang
des Verstärkers 20 gekoppelt
wird. Es muss hierbei erwähnt werden,
dass, da dieses ein digitales System ist, der Verstärkungsregelungsverstärker 20 eigentlich
in digitaler Form implementiert werden kann, die als „ variabler
Gain Block" bekannt
ist. Der Verstärker 20 oder
variable Gain Block reagiert auf das ACC-Verstärkungskontrollsignal in einer
exponentiellen Art. Ausführlicher:
Die Verstärkung
ist proportional zu der Nummer 2 potenziert auf eine Potenz gleich
dem Wert des ACC-Verstärkungssignals.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. Diese Erfindung enthält einen modifizierten ACC-Filter 26A und
eine Sättigungsreduzierungs-Steuerschaltung 400 (gestrichelt
dargestellt), welche einen ersten Rückkopplungsweg, gekoppelt an
den Verstärker 20,
und einen zweiten Rückkopplungsweg,
gekoppelt an den ersten Rückkopplungsweg,
für die
Reduzierung der Amplitude des ACC-Ausgangssignals in einer steuerbaren
Art für Werte
der Eingangsburst-Farbkomponente, welche unter einem vordefinierten
Wert liegen, bildet. Ausführlicher:
Der erste Rückkopplungsweg
enthält
den Subtrahierer 402, den Addierer 226, den Begrenzer 228 und
das Latch 230, welche an den ACC-Detektor 24 und
den Verstärkungsregelungseingang
des Verstärkers 28 gekoppelt
sind. Der zweite Rückkopplungsweg
enthält
die Einheit 404, den Subtrahierer 410 und den
Begrenzer 414, welche an den modifizierten ACC-Filter 26A gekoppelt
sind.
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Vorteilhaft
führt diese
Konfiguration zu einer ACC-System-Reaktionskennlinie 500,
gezeigt mit der 5, welche einen steuerbaren
Kniepunkt 502 und einen steuerbaren Abfall für relativ
niedrige Werte der Eingangsburstkomponente darstellt. Das ist der
Gegensatz zu der Reaktion des auf der 3 dargestellten
ACC Systems des Standes der Technik, wo sowohl die Position des
Kniepunktes 302 als auch der Abfall 304 schwer
einschätzbar
sind, mangels der Mittel für
die Steuerung dieser Parameter.
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Ausführlicher
erklärt,
ist es der Zweck des von der Sättigungsreduzierungs-Steuerschaltung 400 bereitgestellten
Rückkopplungswegs,
einen verstärkungsabhängigen Offset
zu erzeugen, welcher an dem Eingang des Integrierers 26A angewendet wird.
Die Anwendung eines verstärkungsabhängigen Offsets
bietet eine steuerbare Reduzierung der Farbverstärkung für Eingangsburstkomponenten
von relativ niedriger Amplitude. Die Sättigungsreduzierungs-Steuerschaltung 400 empfängt den
Ausgang des Integrierers 26A am Ausgang 27 und
verkleinert ihn um einen vordefinierten Faktor (hier 1/64) im Teiler
oder in der Shift-Schaltung 404. Dieser Vorgang steuert
den Abfall 504 der Reaktionskennlinie 500 unter
den Kniepunkt 502.
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Die
ACC-Kniepunkt-Kontrollsignalquelle 406 liefert ein 2-Bit
Kontrollsignal zu der Look-Up-Table 408. Das ACC Kniepunkt-Kontrollsignal
kann z.B. von einem üblicherweise
programmierten Mikrocontroller oder von anderen, den Fachleuten
bekannten Mitteln, erzeugt werden. Das verkleinerte Ausgangssignal
des Integrierers, welches von der Einheit 404 erzeugt wird,
wird vom Ausgang der Look-Up-Table 408 vom
Subtrahierer 410 subtrahiert. Der Ausgang des Subtrahierers 410 wird
an dem Begrenzer 414 angewendet und von ihm begrenzt. Schließlich wird das
begrenzte Differenzsignal an dem Subtrahierer 402 über den
Eingang 29, welcher zum Integrierer 26A addiert
wurde, angewendet. Der Subtrahierer 402 subtrahiert oder
gleicht danach den Ausgang des ACC-Detektors 24 aus. Der
Ausgang des Subtrahierers 402 wird dann an dem Addierer 18 des
Integrierers angewendet und durch den vom Begrenzer 228 und
dem Latch 230 geschaffenen Weg bearbeitet.
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Während des
Betriebs gibt der Ausgang des Integrierers 26A die Bursteingangsamplitude
an (am Eingang des Verstärkers 20 oder
eines verstärkungsgesteuerten
Verstärkungsblocks).
Ein von der Schaltung 400 erzeugter Offset zum Integrierer 26A ist äquivalent
zu einer Änderung
der Konstante, welche die erwünschte
Burstamplitude darstellt (z.B. am Anschluss 18 des Detektors 24).
Aus diesem Grund ist es möglich,
durch das „Formen" des Ausgangs (Q) des
Integrierers (226, 228, 230) und seiner
Rückkopplung
zum Eingang (über
den Subtrahierer 402) des Filters 26A, fast jede
erwünschte
Verstärkung gegen
die Burstamplitude-Kennlinie zu erreichen.
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Kurz
zusammengefasst, wird durch die Anwendung dieses bei der Steuerschaltung 400 verwendeten
Formationsnetzwerks, der skalare Integriererausgang von 404 Offset
im Subtrahierer 410 von der programmierbaren Konstante
von der Quelle 406 und Table 408 erzeugt; das
Ergebnis wird dann vom Begrenzer 414 auf einen positiven
Bereich begrenzt. Schließlich
wird der daraus resultierende Wert vom Subtrahierer 402 des
Integrierereingangs subtrahiert. Hierbei muss erläutert werden,
dass die Begrenzung des skalaren und ausgeglichenen Integrierers
zu einem positiven Bereich die erwünschte flache Kennlinie über dem
Kniepunkt 502 erzeugt. Durch die Änderung der programmierbaren
Offset-Konstante
wird die Burstamplitude, bei welcher die Verstärkungsreduzierung beginnt,
programmierbar (z.B. von der Quelle 406). Der von der Skalierungseinheit 404 erzeugte
Skalierungsfaktor (z.B. 1/64) bestimmt den Abfall 504 der
Kennlinie unter dem Kniepunkt.
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Es
ist für
die Fachleute offensichtlich, dass, obwohl diese Erfindung im Rahmen
einer Musteranwendung beschrieben wurde, Änderungen und Modifikationen
von der veröffentlichten
Form auftreten können,
ohne jedoch vom Kern dieser Erfindung abzuweichen. Aus diesem Grund
muss aufgeklärt
werden, dass diese Erfindung den Zweck hat, alle Modifikationen
zu berücksichtigen,
die innerhalb des wirklichen Umfangs dieser Erfindung, wie sie unter
den Ansprüchen
definiert wird, anfallen.