專利名稱：帶有被部分旁路的非線性的亮度信號處理器的電視接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視接收機，具體涉及對亮度信號采取非線性處理來增強被顯示圖像的暗區(qū)和/或亮區(qū)中細節(jié)的電視接收機。
用以在顯示圖像的暗區(qū)或亮區(qū)中提供增強細節(jié)的視頻處理電路是眾所周知的。例如，O.H.Sade在1956年8月30日公開的題為“AMPLIFIER HAVING CONTROLLABLE SIGNAL EXPANSION AND COMPRESSION CHARACTERISTICS”的美國專利US2，760，008中就描述了這種處理電路。Shade的處理器包括所謂的“黑色展寬”和“白色展寬”的非線性處理電路，該電路在被顯示圖像的較暗區(qū)和較亮區(qū)中對畫面的細節(jié)提供增強的可見度。這是通過把亮度信號的放大倍數(shù)改變?yōu)榱炼刃盘栯娖降暮瘮?shù)而實現(xiàn)的。例如，為增強畫面中較暗區(qū)的細節(jié)(以下稱“黑色展寬”處理)，將亮度信號施加到對于低于大約50 IRE單位范圍內(nèi)的輸入信號電平具有較高增益的非線性放大器上。同樣，為了改進畫面中較亮區(qū)的細節(jié)(以下稱“白色展寬”信號處理)對于高于50 IRE單位范圍內(nèi)的輸入信號也可應(yīng)用提高增益的放大器。
T.Okada在1984年12月18日公開的題為“VIDEO BRIGHTNESS CONTROL CIRCUIT”的美國專利US4，489，349中描述了非線性亮度信號處理的另一個例子，在該處理中亮度信號經(jīng)歷在不同的信號電平范圍內(nèi)不同程度的放大。Okada的設(shè)備包括一個非線性視頻處理電路用以提供亮度信號可變的伽馬校正，在該電路中伽馬值自動地由APL(平均圖像電平)檢測器提供的控制信號來確定。
本發(fā)明，部分在于，發(fā)現(xiàn)有關(guān)這樣一種類型的非線性亮度信號處理的新問題，在這種處理中亮度信號經(jīng)歷了比其它類型的處理中在某些信號幅度(亮度)范圍內(nèi)更高倍的放大。這個新發(fā)現(xiàn)的問題涉及噪聲在所顯示圖象中的空間分布，而且在這主要取決于具體的收看者可得到的視頻信號源方面有點難以理解。
更詳細地說，這里承認，當(dāng)一個視頻信號在特定的IRE信號電平范圍內(nèi)被“展寬”(即不按比例地被放大)時，該范圍內(nèi)的噪聲相對于該畫面其它各部分中的噪聲成比例地增長。視覺效果對于信噪比差的輸入信號而言所顯示圖像中的噪聲分布不均勻，導(dǎo)致圖像上出現(xiàn)“斑點”，且具有清楚的和模糊的可見區(qū)。這種效果不可能被具有低噪音信號源的觀看者(例如城市的電視觀眾或具有電纜電視或衛(wèi)星電視通路的收看者)注意到，但對于處在噪聲可能代表接收信號主要部分的電視“邊緣地區(qū)”的收看者就能夠看得到?？赡軙霈F(xiàn)上述“噪聲分布不均勻”或“斑點畫面”效果的情況的另一個例子是收看者使用沒有調(diào)節(jié)好或磁頭需要清洗的盒式磁帶錄像機(VCR)作為信號源的情況，或衛(wèi)星電視收看者其天線方向沒有對好的情況。
可能有人會認為上述的“斑點畫面”問題可以輸入信號具有差的信噪比時簡單地消除非線性處理的作用就可得到解決。實際上這種解決辦法能解決“斑點畫面”的問題，但這要以犧牲展寬畫面區(qū)中的細節(jié)為代價。
本發(fā)明的目的是要解決“斑點畫面”問題但無需消除非線性處理的作用。
體現(xiàn)本發(fā)明的電視接收機包括一個信號分離濾波器，用以將其上供應(yīng)的復(fù)合視頻輸入信號分離成亮度分量和色度分量;還配備有顯示處理器，其色度信號輸入端被耦合用來接收色度分量，其亮度信號輸入端經(jīng)一個非線性信號處理器被耦合用來接收亮度信號分量，其輸出端與一個顯示器相耦合用以顯示具有在亮度信號電平范圍內(nèi)增加細節(jié)的圖像，該范圍內(nèi)非線性亮度信號處理器來確定;第一電路裝置，與非線性亮度信號處理器并聯(lián)連接，將亮度分量中的高頻分量旁路，使其繞過非線性亮度信號處理器;第二電路裝置，非線性亮度信號處理器相耦合，用以衰減由非線性亮度處理器所處理的亮度分量中的高頻分量。
下面將結(jié)合以下附圖來說明本發(fā)明，圖中相同的元件使用相同的符號和編號。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的電視接收機局部示意性的方框圖，其內(nèi)使用黑色展寬和白色展寬非線性亮度信號處理。
圖2示出體現(xiàn)本發(fā)明的解決了“斑點畫面”問題的、圖1接收機的修改型的局部示意性框圖。
簡單地重溫已知的那種利用黑色展寬和白色展寬的非線性視頻信號處理的接收機實例，有助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。圖1是湯姆森消費者電子設(shè)備公司制造的示例性的具有上述特性的CTC-169型彩色電視接收機樣品。接收機10含有一個色度/亮度信號分離濾波器12，該濾波器的作用是將視頻源14提供到其上的復(fù)合視頻輸入信號S1分離成色度分量C1和亮度分量Y1。
該接收機還含有一個顯示處理器16，該處理器的色度信號輸入端被耦合用來接收色度分量C1，其亮度信號輸入端經(jīng)非線性亮度信號處理器20(在虛線框內(nèi))被耦合用來接收由濾波器12提供的在處理器20中經(jīng)歷了非線性處理之后的亮度分量。顯示處理16的輸出端與顯示器18(例如，顯像管)相耦合，以顯示出由非線性亮度信號處理器20所確定的亮度信號電平范圍內(nèi)具有增強細節(jié)的圖像。
處理器20包括串級連接的一個白色展寬亮度信號處理器22和黑色展寬亮度信號處理器24的串聯(lián)電路，串接在分離濾波器12的亮度信號輸出端與顯示處理器16的亮度信號輸入端之間。
為了解釋后面提到的本發(fā)明的特點，這里示出了黑色和白色展寬處理之間的具體耦合電路，該電路包括一個電阻性負荷網(wǎng)絡(luò)30(作為白色展寬處理器22的輸出負荷)和一個射極跟隨器40(將出現(xiàn)在負荷網(wǎng)絡(luò)30的輸出節(jié)點32的白色展寬信號耦合到黑色展寬處理器24的輸入端上)。負荷網(wǎng)絡(luò)30包括電阻R1和R2，兩者分別耦合在節(jié)點32與電源正端34之間和節(jié)點32與基準電位源(例如地)之間。射極跟隨器40包括一個以共發(fā)射極形式連接的NPN晶體管Q1，其基極與節(jié)點32相耦合，其集電極與電源36的正極+V相耦合，其發(fā)射極經(jīng)發(fā)射極負荷電阻R3與電源的基準電位(例如地)相耦合，并且直接與黑色展寬亮度信號處理器24的輸入端相耦合。
工作時，色度信號C1和非線性處理過的亮度信號Y2都由顯示處理器16處理，然后在顯像管18上顯示出來，顯示出來的圖像由于非線性處理器20提供了白色展寬和黑色展寬的處理而在較亮和較暗的畫面區(qū)內(nèi)具有增強的細節(jié)。如前解釋過的，伴隨著視頻輸入S1的噪聲在非線性處理器中將在畫面的“展寬”區(qū)內(nèi)受到放大。一般說來，在輸入信號S1的信噪比較差的情況下，這種噪聲效應(yīng)還不是特別嚴重不能接受的程度。在已“展寬”的畫面區(qū)內(nèi)的噪聲經(jīng)過放大就變得可以看出來了，表現(xiàn)為“斑點”畫面，其中某些顯示區(qū)(已展寬的區(qū)域)的噪聲比其它區(qū)的更多。
在圖2所示的本發(fā)明實施例中因增加了兩個電路裝置而使上述問題得到解決。其中的第一個電路裝置包括一個具有頻率選擇性的旁路電路50，與非線性亮度信號處理器20并聯(lián)連接，用以旁路亮度信號分量Y1中的高頻分量繞過非線性亮度信號處理器20。第二個電路裝置(稍后描述)的作用是衰減由非線性亮度信號處理器20處理過的亮度信號分量中的高頻分量。
旁路電路50包括一個加法電路52。加法電路52的第一輸入端被耦合用來接收處理器20所提供的非線性處理過的亮度信號Y2，其第二輸入端經(jīng)高通濾波器54被耦合用來接收亮度信號Y1，其輸出端被耦合用來向顯示處理器16提供高通濾波的亮度信號Y3與非線性處理過的信號Y2兩者之和(Y2′)。高通濾波器54包括串聯(lián)連接的電阻R4和電容器C1。就圖中所示的示例性的元件值來說，該濾波器的“轉(zhuǎn)角”頻率約為680千赫。作為本發(fā)明可供選擇的一個特點，對于高頻，高通濾波器54的電阻器R4和如圖所示峰化電容器C2可部分地予以旁路。在圖示的示例性數(shù)值的情況下，該電容器與電阻R4的組合在大約3.7兆赫頻率上提供峰化作用。對于不需要這種峰化的情況，電容器C2可被省略。
第二個電路裝置，用以衰減由非線性處理器20處理過的亮度信號的高頻分量，它包括連接在白色展寬處理器22的電阻性負荷30的節(jié)點32與地之間的電容器C3，借此，與負荷網(wǎng)絡(luò)30一起組成一個低通濾波器。電容器C3的值根據(jù)電阻R1和R2的等效電阻來選擇，使低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率基本上等于旁路電路50中高通濾波器54的轉(zhuǎn)角頻率。
工作時，非線性的白色展寬和黑色展寬處理只應(yīng)用于亮度信號Y1的低頻分量，因為高頻分量的衰減是由非線性亮度信號處理器中的低通濾波器(R1，R2，R3)來提供的。未經(jīng)歷非線性處理的高頻被旁路50旁路繞過非線性處理器20。結(jié)果，高頻亮度信號分量未經(jīng)歷已加大了的放大，因此呈現(xiàn)的噪聲要比它們經(jīng)歷過展寬時的小些。
在視覺上，高頻噪聲分量在被顯示的圖像中呈現(xiàn)均勻且無斑點的分布，而且噪聲的放大作用只局限于低頻噪聲分量。就所示的具體實施例來說，在兩個濾波器的轉(zhuǎn)角頻率選擇得在接近550千赫范圍的情況下，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由于白色展寬電路和黑色展寬電路都工作而得到信噪比的改善，其值約為3.6分貝。換句話說，這個視覺效果與采用核化電路時獲得的視覺效果有點相似。這也適用于展寬程度高導(dǎo)致信噪比改善的程度更高(或者，更正確地說，由于采用展寬電路而使信噪比降低程度變小了)。
這里已圖示和描述了一種電視系統(tǒng)，它具有在畫面的亮區(qū)和暗區(qū)中增強細節(jié)而且基本上減小了前述的不均勻噪聲分布效應(yīng)。在如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)是可以作出各種變化。例如，在采用數(shù)字處理的電視接收機中，各濾波器可以不采用電阻電容(RC)元件而采用電阻電感(RL)元件。低通濾波也可以在所有非線性處理之前進行，而不是象示例性的實施例中那樣與非線性處理“結(jié)合”一起進行。“結(jié)合”濾波(在白色展寬電路與黑色展寬電路之間)的優(yōu)點是簡單地在現(xiàn)有的接收機電路中在所示實施例中加在白色擴展電路的負荷處加上一個電容器就可以形成低通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種電視接收機(10)，包括一個信號分離濾波器(12)，用以將施加在其上的復(fù)合視頻輸入信號(S1)分離成亮度分量(Y1)和色度分量(C1)；一個顯示處理器(16)，其色度信號輸入端被耦合用來接收上述色度分量，其亮度信號輸入端經(jīng)一個非線性亮度信號處理器(20)被耦合用來接收上述亮度信號分量，其輸出端與一個顯示器(16)相耦合，用以顯示在上述非線性亮度信號處理器(20)所確定的亮度信號電平范圍內(nèi)具有增強細節(jié)的圖像；其特征在于第一電路裝置(50)，與上述非線性亮度信號處理器(20)并聯(lián)連接，用以旁路上述亮度分量的高頻分量，使其繞過所述非線性亮度信號處理器；和第二電路裝置(R1、R2、C1)，與上述非線性亮度信號處理器相耦合，用以衰減由上述非線性亮度信號處理器處理過的上述亮度分量中的高頻分量。
2.如權(quán)利要求1所述的電視接收機，其特征在于所述第一電路裝置(50)包括一個高通濾波器(54)，它具有已知的轉(zhuǎn)角頻率;所述第二電路裝置包括一個低通濾波器(30、C3)，其轉(zhuǎn)角頻率基本上等于所述高通濾波器的已知的轉(zhuǎn)角頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的電視接收機，其特征在于所述第一電路裝置(50)還包括峰化裝置(C2)，峰化裝置(C2)與所述高通濾波器(54)相耦合，用以峰化上述繞過所述非線性亮度信號處理器(20)旁路的亮度分量的所述高頻分量。
4.如權(quán)利要求2所述的電視接收機，其特征在于所述非線性亮度信號處理器(20)包括第一和第二非線性處理器(22，24)，兩處理器由一個緩沖放大器(Q2)串級耦合，所述第一非線性處理器具有預(yù)定的輸入阻抗，所述第二電路裝置包括一個耦合在負荷阻抗(30)與電源基準電位(地)之間的電容器(C3)。
5.如權(quán)利要求1所述的電視接收機，其特征在于所述第一電路裝置包括串聯(lián)結(jié)合的電阻(R4)和電容器(C1);所述串聯(lián)組合件連接在所述非線性亮度信號處理器的輸入端與信號加法裝置(52)的輸入端之間;所述信號加法裝置(52)的第二輸入端與所述非線性亮度信號處理器的輸出端相連接，其輸出端與上述顯示處理器(16)的上述輸入端相耦合。
6.如權(quán)利要求5所述的電視接收機，其特征在于，還包括峰化裝置(C2)，該裝置與所述第一電路裝置相耦合，用以對所述被旁路的亮度分量的高頻分量進行峰化。
全文摘要
信號分離濾波器將復(fù)合視頻信號S1分離成亮度Y1和色度C1，并將其施加在顯示處理器上。該處理器與視頻顯示器18相連以顯示圖像。為增強顯示圖像的暗區(qū)和亮區(qū)的細節(jié)，亮度信號經(jīng)非線性亮度處理器20耦合到處理器16上，處理器20增大該暗區(qū)和亮區(qū)的放大但也使該區(qū)里的信噪比變差。為避免經(jīng)改良區(qū)中在信噪比的損失，接收機10設(shè)有旁路電路50用以旁路亮度信號的高頻分量繞過處理器20，而處理器20設(shè)有濾波器R1、R2、C3衰減高頻分量。
文檔編號H04N5/202GK1066549SQ9210336
公開日1992年11月25日 申請日期1992年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月6日
發(fā)明者G·K·桑德爾韋克, R·L·萊恩伯里 申請人:湯姆森消費電子有限公司