专利名称：调节视频图像对比度的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够调节视频图像的对比度电平的设备。
如那些熟悉本领域的人所知，一个强对比度的视频图像区域使组成和环绕它的细节不能被清晰地看见。那么就必须降低对比度电平，以使得细节再现。
例如，在电视屏幕上显示视频图像的情况下，观看者可以进行对比度电平的调整。在一个或多个图像区域与图像的其他部分相比过强的对比度情况下，观看者可以由此进行对比度控制以便降低对比度。
对比度控制是借助于作用在电路上的调整参数来完成的，它使得亮度信号(Y)的电平，蓝色差色度信号(CB)的电平和红色差色度信号(CR)的电平同时被调整。用户调整控制同时作用的结果使得图像最黑的区域不再有这么强的对比度。组成这些最黑的区域的细节不再是可见的。
本发明没有这些缺点。
本发明的目的是提供一种设备，它使视频图像的亮度信号(Y)和蓝色差色度信号(CB)以及红色差色度信号(CR)能够转换为红(R)，绿(G)，蓝(B)彩色信号。该设备包括一个转换矩阵和借助于用户调整控制使得亮度信号(Y)和蓝色差色度信号(CB)以及红色差色度信号(CR)的幅度被修改的装置。该设备包括附加装置，当在转换矩阵的输出端具有最大值的红(R)，绿(G)或蓝(B)彩色信号达到等于白电平的x％的饱和值时它防止所述彩色信号可能超过所述饱和值。
根据本发明的优选实施例，在转换矩阵输出端具有最大值的彩色信息不能超过白电平值的70％。
然而，根据其他实施例其他的值也是可能的。
有益地是，根据本发明，对于大数值的亮度或红或蓝色差信号在对比度上的限制使得用户可能避免了频繁的对比度调整。
本发明的其他特征和优点通过阅读参照附图给出的优选实施例而将是显而易见的，附图中
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图1表示根据本发明的调节设备的第一个实施例；-图2表示根据本发明的调节设备的第二个实施例；-图3表示根据现有技术的设备和根据本发明的设备的响应曲线。
在所有图中，相同的标记表示相同的元件。
图1表示根据本发明的调节设备的第一实施例。
根据本发明，调节设备使得可能调整亮度分量Y和蓝CB以及红CR色差色度分量的电平，这些分量基于对由来自矩阵7的彩色信息项R，G，B之一假定的最大值的检测，矩阵7的功能是转换Y，CB，CR分量为R，G，B分量。
后文中用M(R，G，B)表示R，G，B的最大值，最大值的检测采用一个“或”功能元件，标记为8，它具有三个输入端和一个输出端。为了这个目的，每一个R，G，B彩色信息项施加到“或”功能元件的不同输入端。“或”功能元件8由任何公知的装置产生。例如，它可以是使用三个二极管产生的电路。
“或”功能元件的输出端连接到比较器9的第一输入端。所以值M(R，G，B)施加到比较器9的第一输入端，它的第二输入端接收一个来自乘法器10的电压VT2。电压VT2等于电压VT1的k倍，k是用户对比度调整参数而VT1是一个参考电压，该值最好在工厂设定。根据本发明k最好在0.25和1之间。
比较器9输出信号的变化经由二极管D施加到一个积分电容器C的两端。电阻器A与电容器C并联安装以保证电容器C放电。C和A的值被选择使得在电容器C两端的电压S在至少一个视频图像帧的整个期间基本上恒定。作为非限定实例，电容器C可以为500nF的值而电阻器A的值为600kΩ。
在积分电容器C两端得到的输出电压S施加到一个电压/系数转换电路11以产生一个调节系数ks。电压/系数转换电路11是以本身公知的方式产生的。因此这里没有必要进行回顾。
调节系数ks同时施加到三个乘法器4，5，6的三个控制输入端，它们在它们各自的输入端接收来自三个对应的乘法器1，2，3的信号k×Y，k×CB和k×CR，这里k是上面提到的用户对比度调整参数。因此，施加在转换矩阵输入端的亮度，蓝色差和红色差信号分别等于ks×k×Y；ks×k×CB以及ks×k×CR根据本发明，系数ks最好是0.5和1之间的值。
有益地是，调节操作是在三个信号R，G或B中任何一个的基础上完成的。
图2展示了根据本发明调节设备的第二个实施例。
根据这第二个实施例，参考电压VT1直接连接到比较器的第二输入端，以及“或”功能元件8的输出端连接到除法器12的输入端，除法器12的输出端连接到比较器的第一输入端。除法器12由用户对比度调整参数k控制。因此，除法器12的输出电压等于除法器12的输入电压除以值k。
图2中电路的所有其他元件与图1中描述的那些相同。因此，图2描述的电路操作在原理上与图1描述的相同。但是，就生产而论，图1描述的电路具有不需要生产除法器的优点。根据图1描述的电路，用户调节系数k分别施加到4个乘法器1，2，3，10。那么这四个乘法器最好是相同的，这样避免了电路的复杂性。有益地是，k一方面对信号Y，CB，CR另一方面对信号M(R，G，B)的作用在最佳条件下是匹配的。
图3是表示根据现有技术的设备和根据本发明的设备的响应曲线。
图3包含三条曲线C1，C2和C3。曲线C1和C2是根据现有技术的响应曲线。
曲线C1展示了当没有对比度电平调节时，值M(R，G，B)饱和的现象。
通过曲线C1在时间上的变化展示的对比度变化对应于视频图像接收的一个实例。很清楚对应于其他视频图像接收的实例任何其他类型的对比度变化都是可能的。根据曲线C1展示的实例，值M(R，G，B)从时刻t1的黑电平VB达到时刻t2的白电平VW，在时刻t2和t3之间保持为白电平，以及在时刻t3的白电平VW达到时刻t4的黑电平VB。
用实例方式，曲线C2展示了在黑电平VB和由用户固定的饱和电平VS之间值M(R，G，B)的饱和曲线。
通过曲线C2在时间上的变化展示的对比度变化对应于与曲线C1的那些相同的视频图像接收的条件。
饱和电平VS由用户通过调节参数k来调节。如果图像有高对比度区域，用户就必须较大地降低对比度。因此电平VS可能是一个大大降低了值M(R，G，B)的一个电平。当图像不再有这些高对比度区域时，则用户必须再次修改他的调节，以恢复对比度。对于那些对比度变化很大的图像，则对于用户来说修改许多次对比度是必要的。
根据本发明，借助于实例，曲线C3展示了在黑电平VB和饱和电平VT2之间的值M(R，G，B)的饱和曲线。
由实例的方式通过曲线C3在时间上的变化展示的对比度变化对应于与曲线C1和C2的那些相同的视频图像接收条件。
无论用户的调整为多少，值M(R，G，B)不会达到白电平VW的值。有益地是，根据本发明的设备包括诸如那些在图1或2描述的，用于实现值M(R，G，B)的自动饱和的装置，以便防止到达白电平。这个自动饱和值等于VT2。正如前面提到的，VT2的值对应白电平VW的70％。有益地是，根据本发明的设备，用户不需要为了得到对比度变化使眼睛舒服的图像而象现有技术一样进行许多次的调整。
上面的描述是参考包含各种彩色信息项R，G，B的彩色视频图像而进行的。对那些熟悉本领域的人来说，在本发明应用于黑白图像的处理以及不再是彩色图像的情况下，很明显单词“亮度信息”可以取代单词“彩色信息”。
权利要求
1.一种使视频图像的亮度信号(Y)和蓝色差色度信号(CB)以及红色差色度信号(CR)能够转换为红(R)，绿(G)和蓝(B)彩色信号的设备，所述设备包括一个转换矩阵(7)和使亮度信号(Y)和蓝色差色度信号(CB)以及红色差色度信号(CR)的幅度通过用户调节参数(k)实现修改的装置(1，2，3)，其特征在于它包含附加装置(8，9，10，D，C，A，11)，当在转换设备输出端具有最大值的彩色信号M(R，G，B)达到一个等于白电平(VW)的x％的饱和值(VT2)时附加装置防止所述彩色信号会超过所述饱和值。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于所述附加装置包含一个具有三个输入端和一个输出端的“或”功能元件(8)，三个输入端中的每一个连接到不同的彩色信号(R，G，B)，单元(9，10，12，D，C，A，11)，使得有可能在所述“或”功能元件(8)的输出电压的作用下产生一个调节系数(ks)，和三个乘法器(4，5，6)，由所述调节系数(ks)控制三个乘法器中的每一个，以分别调制亮度信号(Y)的幅度，蓝色差色度信号(CB)的幅度和红色差色度信号(CR)的幅度。
3.根据权利要求2的设备，其特征在于所述单元(9，10，12，D，C，A，11)包括一个具有第一输入端，第二输入端和一个输出端的比较器(9)，比较器的第一输入端连接到“或”功能元件(8)的输出端，比较器的第二输入端连接到乘法器(10)的输出端，乘法器(10)由用户调节参数(k)控制并且它的输入端连接到一个参考电压(VT1)。
4.如权利要求2的设备，其特征在于所述单元(9，10，12，D，C，A，11)包括一个具有第一输入端，第二输入端和一个输出端的比较器(9)，比较器的第一输入端连接到由用户调节参数(k)控制的除法器(12)的输出端，所述除法器的输入端连接到“或”功能元件(8)的输出端，而比较器的第二输入端连接到参考电压(VT1)。
5.根据权利要求3或4的设备，其特征在于用户调节参数(k)具有在0.25和1之间的值，以及调节系数(ks)具有在0.5和1之间的值。
全文摘要
一种调节视频图像对比度的设备。本发明涉及使视频图像的亮度信号(Y)和色度信号(CB,CR)转换为红(R),绿(G)和蓝(B)彩色信号的设备。该设备包括一个转换矩阵和使亮度信号(Y)和蓝色差色度信号(CB)以及红色差色度信号(CR)的幅度通过用户调整控制而修改的装置。该设备包括附加装置,防止在转换矩阵输出端具有最大值的彩色信号达到一个等于白电平的x%的饱和值时所述彩色信号会超过所述饱和值。x%最好等于70%。本发明应用于电视机。
文档编号H04N5/57GK1172396SQ97105498
公开日1998年2月4日 申请日期1997年6月6日 优先权日1996年6月7日
发明者库诺·伦兹, 西格里德·豪泽 申请人:汤姆森多媒体公司