專利名稱:用于非標(biāo)準(zhǔn)電視信號的逐行掃描電視設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及電視設(shè)備，更具體說涉及采用“逐行掃描”的電視設(shè)備有效地增加了顯示圖像的垂直分解率。
“逐行”掃描電視接收機(jī)已是公知的了，其中，提高了水平掃描頻率，即該掃描頻率提高了一倍，并且每一行視頻信號顯示兩次，因此它可以提供具有減弱了光結(jié)構(gòu)可見度的顯示圖像，并且主觀上改善了垂直分解率。在一個典型的逐行掃描接收機(jī)中，每一行視頻信號是存儲在兩個存儲器中的一個之內(nèi)的。這兩個存儲器中的一個用以標(biāo)準(zhǔn)行頻的輸入視頻信號“寫”入時，另一個存儲器以兩倍的行頻“讀”兩次。因此，提供了時間壓縮在一個標(biāo)準(zhǔn)行周期中的兩個視頻行。將該存儲器的輸出加到一個顯示裝置上，該顯示裝置具有與該存儲器“讀”出信號同步的雙倍水平掃描頻率。因此，使視頻信號的顯示行的數(shù)目加倍。
于1983年11月15日授與R.A.Dischert的發(fā)明題為“具有雙倍水平的電視顯示”的美國專利4，415，931中描述了一個逐行掃描接收機(jī)的例子，其中增加的視頻行不是由原來掃描行中內(nèi)插的。另外，在1983年8月23日授與K.H.Powers的題目為“具有減小光像的電視顯示系統(tǒng)”的美國專利4，400，719中描述了增加的掃描行是內(nèi)插于原來掃描行中，而獲得了一種雙倍掃描頻率接收機(jī)。上述專利中所公開的方案作為參考引入到本發(fā)明之中。
當(dāng)用處理數(shù)字信號的電路來實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的逐行掃描時，人們可以采用隨機(jī)存取存儲器(RAM)作為行存儲。典型的數(shù)字信號處理是利用一個為了信號取樣目的的相關(guān)時鐘(在A/D變換器中)，存儲器地址控制和其他功能。為了使色處理簡單起見，典型的是將時鐘鎖相到彩色副載波頻率的整數(shù)倍上。對于NTSC制式視頻信號講，該存儲器“寫”時鐘頻率一般選為四倍于彩色副載波的頻率(4fsc)，或者大約為14.3MHZ，周期約為70ns。對于這個時鐘頻率和大約為63.5nS NTSC制式的行周期，則一個存儲器行在RAM中需要910個單元，去存儲910個頻率取樣像素(圖像元素)。這種存儲器的要求對于NTSCR制式信號講是不變的，因?yàn)樵贜TSC制式中，每個水平都存在著精確的227.5個彩色副載波周期。因此，在四倍于彩色副載波的頻率(4fsc)上進(jìn)行D/A變換時，每行都精確地存在著910(4×227.5)個象素。只要存儲器“讀”時鐘精確地是“寫”時鐘頻率的兩倍，當(dāng)顯示時，則產(chǎn)生的“加倍的速度”或者“時間壓縮”的像素將會在水平方向上均勻分布，并在垂直方向上排成一條線。
人們在這里已經(jīng)認(rèn)識到，在已描述的類型的逐行掃描系統(tǒng)中，當(dāng)顯示圖像時，存在著一個微妙的問題，即什么是本文中所指的非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號。正如在本文中已使用的“非標(biāo)準(zhǔn)”視頻信號一詞是指其彩色副載波頻率與水平行頻率之比不能精確地符合一種規(guī)定的廣播標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(例如在NTSC制式中為227.5)。例如，其中該視頻信號源可以是一個電視唱片重放機(jī)，一個盒式磁帶錄像機(jī)，一個電視游戲機(jī)，或一些其他非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號源。而彩色副載波頻率之比在某些限制下，在一個連續(xù)的范圍內(nèi)變化，這些限制可以包括在一個數(shù)值范圍內(nèi)(例如，從226.5到228.5)，顯著偏離標(biāo)準(zhǔn)比率。在這些條件下，在水平周期中的視頻取樣數(shù)目(像素)一般不會是910(4fsc的“寫”時鐘)。換言之，包括在一個水平行周期中的4fsc時鐘周期數(shù)目將不同于標(biāo)準(zhǔn)值，而這個差額可能包括一個像素的一部分。
每行的取樣數(shù)目與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目(910)的偏差是難以解決的，因?yàn)檫@一偏差代表了A/D變換器取樣信號時鐘相位相對于輸入水平同步信號相位的進(jìn)動，這種進(jìn)動效應(yīng)，或“相位滑動”，或“扭曲”是整個每一場掃描期間水平定時誤差的積累。此外，在逐行掃描制中，其中一個相干的8fsc“讀”時鐘以兩倍的(2H)標(biāo)準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)頻率，用于顯示。該8fsc“讀”時鐘對2H偏轉(zhuǎn)頻率的進(jìn)動，將會加倍4fsc“寫”時鐘相對于1H輸入視頻信號的進(jìn)動。這問題是逐行掃描制所特有的，并在該假設(shè)條件下，能夠引起12%(或更高)的行時間間隔多于場時間間隔的水平定時誤差，或者引起個別行之間的全部像素定時的不連續(xù)。這種可見的效應(yīng)，就是圖像扭曲，毛邊或其他不希望出現(xiàn)的像。
鑒于上述情況，一種可以考慮的方法是在具有常規(guī)的時基校正器(TBC)的逐行掃描處理器(PSP)中“加快”之前，把視頻信號進(jìn)行預(yù)處理。適用于磁帶錄像機(jī)(VTR)重現(xiàn)信號的時基校正器的例子可見Ito等人的美國專利4，249，198和Kato的美國專利4，443，821。因要引用上述兩個專利，而在此插入。在Ito等人的專利中，由一個異步的VTR提供的數(shù)字化視頻信號被存儲在TBC的存儲器中(一場)，并且該存儲位置與存儲該視頻信號之前的延遲是根據(jù)輸入視頻同步信號分量與一個恒定的參考信號(例如，機(jī)內(nèi)同步信號)之間的相位差來控制的。Kato的TBC對校正VTR重現(xiàn)信號的“行內(nèi)”速度誤差進(jìn)行編址，并包括一個速度誤差檢測器，用來逐行檢測“寫”入存儲器中視頻信號的速度誤差。在TBC存儲器的輸出端有個取樣電平補(bǔ)償器，用來調(diào)整從存儲器“讀”出的視頻取樣信號的電平，使其成為檢測的速度誤差的函數(shù)，以至使“讀”出的取樣電平被修正為等于無速度誤差時，應(yīng)該有的“讀”出取樣電平。
在本文中可以看出使用常規(guī)的時基校正器不能解決存逐行掃描(下文均稱之為“pro-scan”)視頻顯示系統(tǒng)中特有的問題，逐行掃描制中的問題不僅僅包括時基誤差(例如“動”)，還包括每行象素?cái)?shù)目變化的非標(biāo)準(zhǔn)信號，并且在逐行掃描制僅有的每一行加倍“讀”出，而使這種變化有效地倍增了。
上面敘述的問題不會存在于常規(guī)的時基校正器之中，因?yàn)槌Ｒ?guī)的時基校正器中每行只“讀”一次。簡言之，在逐行掃描顯示系統(tǒng)中，對于非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(如上文所定義的)，第二存儲器的“讀”操作可以要求一種對第一存儲器“讀”操作不同的時基補(bǔ)償，而每一“讀”操作都可以要求視頻延遲補(bǔ)償，該補(bǔ)償是像素周期的一部分。另外，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，則由于非標(biāo)準(zhǔn)信號所致，由每行象素?cái)?shù)目變化引起的“讀”誤差，如前所述勢必積累起來。
根據(jù)本發(fā)明的一種逐行掃描顯示裝置，包括用于測量相對于顯示的水平掃描信號的存儲器“讀”和“寫”時鐘的相位，該裝置提供了從存儲器中再生出來的延遲視頻信號，該信號是每次存儲器“讀”時，測量的“讀”和“寫”的時鐘相位差的函數(shù)。
現(xiàn)在參考附圖，以例說明本發(fā)明，附圖中，相同的單元，標(biāo)以相同的標(biāo)志碼，其中圖1是實(shí)施本發(fā)明的電視接收機(jī)的方框圖。
圖2是圖1電視接收機(jī)的一部分的詳細(xì)方框圖。
圖1的電視接收機(jī)包括一個與電視信號源相連接的輸入端10。當(dāng)連接到一個接收標(biāo)準(zhǔn)廣播信號的天線時，接收到的信號應(yīng)符合一種電視制式(例如，NTSC)，其中每一水平行的色副載波周期數(shù)目是精確已知的(例如，227.5)。當(dāng)與另外的視頻信號源相連接時，諸如一種“消費(fèi)電子產(chǎn)品”，電視唱片或磁帶錄像機(jī)等，如以前已討論過的那樣，其彩色副載波與行頻率之比值可能不同于精確的廣播標(biāo)準(zhǔn)，而這種差值如果不予以補(bǔ)償，正如下文將詳細(xì)討論的那樣，可能導(dǎo)致顯示出各種看得見的像。
輸入端10連接到一個常規(guī)設(shè)計(jì)的為提供一個基帶視頻輸出信號S1的調(diào)節(jié)器/中頻處理單元12。為了簡化，該圖中沒有示出音頻處理部分。該基帶視頻信號S1加到一個模擬-數(shù)字(A/D)變換器14上，并施加到一個定時單元16上。單元16包括常規(guī)的同步裝置，和彩色副載波檢波器，和多相位鎖定環(huán)，產(chǎn)生包括相位分別鎖到八倍和四倍彩色副載波頻率上的(8fsc，4fsc)存儲器“讀”和“寫”的多個定時信號。二分之一行頻率信號(FH/2)供控制存儲器“讀”/“寫”選擇用，而二倍行頻信號(2FH)供接收機(jī)顯示器18水平掃描定時用。
數(shù)字化的視頻信號S1的行由轉(zhuǎn)換開關(guān)交替地分別施加到兩個逐行掃描處理器20、22，轉(zhuǎn)換開關(guān)24是由定時單元16提供的二分之一行頻的定時信號(FH/2)控制的。為了便于討論，假設(shè)轉(zhuǎn)換開關(guān)24在如圖所示的朝上的位置，對于視頻信號S1的偶數(shù)行存入(“寫”入)處理器部分，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)24在相反的位置時，對于奇數(shù)行，將信號S1“寫”到處理器22的存儲器位置。
處理器20和22各自包括一個常規(guī)設(shè)計(jì)的存儲單元30和32(例如，一個隨機(jī)存取存儲單元16接收4f“寫”時鐘信號和8f“讀”時鐘信號。存儲器30和32的輸出端分別經(jīng)可變延遲單位34和36合到轉(zhuǎn)換開關(guān)40，再經(jīng)數(shù)字一模擬變換器42供顯示器18使用。在偶數(shù)行時轉(zhuǎn)換開關(guān)40(在圖中所示的位置)把存儲器32的輸出合到變換器42，和在奇數(shù)行時，轉(zhuǎn)換開關(guān)90把存儲器30的輸出合到變換器42。
每個逐行掃描處理器20和22分別包括延遲信號發(fā)生器50和52，發(fā)生器50控制單元34的延遲，還控制另一個可變延遲單元54，可變延遲單元54給予8fsc時鐘信號一可變延遲，以便提供一變形的時鐘信號CL-A。同樣，發(fā)生器52合到單元36，次及另一個可變延遲單元56，單元56提供一個可變延遲的8fsc時鐘輸出信號CL-B。這兩個時鐘信號經(jīng)過另一個開關(guān)60合到D/A變換器42的時鐘輸入端。開關(guān)60與開關(guān)40同步，以便使D/A變換器42以逐行掃描處理器20和22交替地接收視頻信號和時鐘信號。
除了處理可變延遲以外，正如將要描述的那樣，全部逐行掃描接收機(jī)的工作原理都是常規(guī)的。簡單講，數(shù)字化視頻信號S1被交替地存儲在存儲器30和32。例如，當(dāng)一行被“寫”入存儲器30器，此前它已被存入存儲器32，那么它就被“讀”兩次，在變換器42中變換回到模擬形式的信號，然后在顯示器18(例如，顯像管或投影顯示)中顯示。該顯示器具有雙倍的水平掃描頻率(2FH)，因此，對于接收的每一行均顯示兩個視頻行。每兩行的第二行可以如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是插入的，或者第二位可以是第一行的精確的重復(fù)。本發(fā)明的重要性在于確定每一顯示行的精確起點(diǎn)。并且，這種精確的起點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明由逐行掃描處理器20和22中延遲發(fā)生器及可變延遲單位控制的。
發(fā)生器50和52各包含用于測量相應(yīng)的存儲器“讀”和“寫”時鐘相對于顯示器18的雙倍行頻(2FH)水平掃描信號相位的電路。單元34和36能延遲從存儲器中再生的視頻信號，該視頻信號是每次存儲器“讀”操作時，測量的“讀”和“寫”時鐘相位差的函數(shù)。記得對于“非標(biāo)準(zhǔn)”視頻輸入信號講，4fsc存儲器“寫”時鐘的相位是不斷相對于輸入視頻信號的水平同步信號分量處理的(滑動)，因此也相對于施加到顯示器18上的水平偏轉(zhuǎn)信號處理(以加倍的速率)。該“寫”時鐘相對于水平偏轉(zhuǎn)脈沖(例如，從顯示器18獲得的逆程脈沖FB)的相位是在每一“寫”行期間的始端測量的。這一相位測量可以表示為“寫”象素周期(對于采用4fscNTSC制式“寫”時鐘周期為70nS)的百分?jǐn)?shù)，這個“小數(shù)”(下文稱之為TW)將是一個位于0和1之間范圍的一個數(shù)。數(shù)TW被存儲起來，當(dāng)該存儲的行從存儲器中再生時，用于接著的兩個“讀”操作期間。當(dāng)存儲器的行即將被顯示時，在該兩個“讀”操作中每一個的始端，測量8fsc“讀”時鐘相對于水平偏轉(zhuǎn)(逆程)脈沖FB的相位。這些測量結(jié)果也可以表示為百分?jǐn)?shù)，并在這里取決于它是所存儲行的第一個“讀”(TD-1)的開始，還是第二個“讀”(TD-2)的開始表示為TD-1和TD-2。
一般說來，對于非標(biāo)準(zhǔn)信號，該相位測量結(jié)果是不同的，即(TW)≠(TD-1)≠(TD-2)。為了使該像素在水平方向上分布均勻，并在垂直方向上適當(dāng)?shù)嘏懦梢粭l線，沒有“行”或其他不希望的像，在視頻通道中有選擇地引入延遲，因此實(shí)際上(TW＝TD-1＝TD-2)TW的測量值在第一個存儲器“讀”操作期間與TD-1比較，并得到(TW)-(TD-1)的差值。在第二個存儲器“讀”操作期間，同樣進(jìn)行TW和TD-2之間的比較。對于每一個“讀”操作，延遲量(表示為35nS“讀”時鐘周期的百分?jǐn)?shù))由在處理器20中的單元34或在處理器22中的單元36相加到顯示信號上去。這樣就校正了非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號的部分像素周期誤差。
該校正信號，即圖中的TC，施加到視頻信號和用于D/A變換器42的8fsc時鐘上，以確保該D/A變換器在視頻信號中實(shí)現(xiàn)所要求的延遲。
圖2是說明使用于逐行掃描處理器20和22中延遲發(fā)生器的一種適宜的實(shí)施方案。逆程脈沖FB施加到兩個相位檢測器202，204上，該兩個相位檢測器分別接收4fsc“寫”時鐘和8fsc“讀”時鐘信號。檢測器202和204由“寫”和“讀”脈沖(由電路16提供的)鏈控。在逆程回掃脈沖FB之后，當(dāng)讀節(jié)一個4fsc時鐘脈沖到達(dá)時，該處理器把第一個像素寫入了存儲器。檢測器202測量逆程脈沖和4fsc“寫”時鐘的第一個周期之間的時間差，并且提供一個(四位)二進(jìn)制數(shù)TW，等于與該號相差4fsc時鐘周期的十六分之幾的數(shù)。這一相當(dāng)于大約4nS的量級析像能力，對于實(shí)際應(yīng)用講，足以適用于本發(fā)明的應(yīng)用。該“寫”時鐘相位測量值TW經(jīng)過行頻轉(zhuǎn)換開關(guān)208存入一個鎖存器206，在下一行期間，TW被鎖存入第二個鎖存器210。轉(zhuǎn)換開關(guān)212與轉(zhuǎn)換開關(guān)208同步，以便能“讀”出以前存儲的TW值，而把新的TW值“寫”入。
當(dāng)一個完整的視頻行被存入存儲器30，并立即“讀”由檢測器204相對于逆程脈沖FB測量8fsc“讀”時鐘相位，并存入存儲TD的鎖存器220。用于逐行處理器的可變延遲單元的校正延遲TC是在一個加法器222中把二進(jìn)數(shù)“16”與存儲數(shù)值TW相加，然后在減法器224中，從和中減去存儲數(shù)TD來確定的。因此，對于每一個從存儲器30中(或者在處理器22中是32)再生的視頻行，其延遲補(bǔ)償信號的最終數(shù)值是由TC＝TW-TD+16表示的。加上數(shù)16，確保TC永遠(yuǎn)不會為負(fù)值，簡化了減法電路。這種“補(bǔ)償”相當(dāng)于在整個系統(tǒng)中的一個恒定的像素延遲，并且或者可以忽略(它將將位于顯示的過掃描區(qū))或者在存儲器地址中用移位一個數(shù)的方法“讀”處理器存儲器給予校正。TC值的范圍從0到31(相加以后為五位二進(jìn)制位)，完成這種校正的控制像素延遲，將與一個從0到1變化，而像素周期為15/16的信號延遲相當(dāng)(一個像素周期對于“讀”出大約為35nS)。
雖然，圖2的發(fā)生器50(或52)的延遲補(bǔ)償是利用一個像素的部分時期處理的十六分之幾)，這種延遲補(bǔ)償可以容易地直接折算成時間來處理。如果這樣的話，考慮到該4fsc“寫”時鐘的相位誤差相對于8fsc“讀”時鐘被加倍了，圖2應(yīng)該用2除以“寫”相位量值來加以修正(在二進(jìn)制運(yùn)算中的一個簡單的1移位運(yùn)算)。人們還可以看出如果使用加法器222，雖然可以跟隨減法器224，在那種情況下，該減法器將必須處理負(fù)數(shù)。
權(quán)利要求
1.一個逐行掃描電視設(shè)備，它由一個接收視頻信號的輸入端，包括視頻信號存儲裝置(30、32)的裝置，和產(chǎn)生用于“寫”入信號和從存儲器裝置讀出信號的“讀”和“寫”的時鐘信號的裝置組成，它根據(jù)接收到的電視信號產(chǎn)生一個把接收到的每一行信號都變?yōu)槎嘈械?，并加到顯示裝置(18)上的輸出信號，而顯示裝置(18)的行掃描頻率是可選擇的，以便對接收到的每一行信號顯示出所說的多行。其特征是該設(shè)備還包括用于測量每一個所說的“讀”和“寫”時鐘信號相對于與顯示裝置相聯(lián)的行同步信號的相位的裝置(50)，和用于延遲作為“讀”和“寫”時鐘信號相位量之間差的函數(shù)的輸出視頻信號的裝置(34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的設(shè)備，其中對于接收到的信號的每一行，其輸出視頻信號包括有多次重復(fù)的行。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的設(shè)備，其中對于該接收到的信號的每一行，該輸出視頻信號還包括許多行，至少有一行是從該接收到的信號插入的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3的設(shè)備，其中該延遲裝置(34)以每次“讀”存儲器時，“讀”和“寫”時鐘相位量值之間差值作為函數(shù)來延遲該輸出視頻信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3的設(shè)備，其中測量裝置由以下部件組成一個第一相位檢測器(202)，當(dāng)每次一行視頻信號“寫”入該存儲裝置時，根據(jù)一個第一鏈控信號測量“寫”時鐘相對于行同步信號的相位;和一個第二相位檢測器(204)當(dāng)每次一行視頻信號“讀”出該存儲裝置時，根據(jù)第二個鏈控信號測量“讀”時鐘信號相對于行同步信號的相位。
專利摘要
在一個逐行掃描電視接收機(jī)中的相位檢測器(202、204)測量該接收機(jī)的視頻“加速”存儲器“讀”(8f
文檔編號H04N7/01GK85105488SQ85105488
公開日1987年1月14日 申請日期1985年7月17日
發(fā)明者威利斯, 克里斯托弗 申請人:美國無線電公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan