专利名称：带有被部分旁路的非线性的亮度信号处理器的电视接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电视接收机，具体涉及对亮度信号采取非线性处理来增强被显示图像的暗区和/或亮区中细节的电视接收机。
用以在显示图像的暗区或亮区中提供增强细节的视频处理电路是众所周知的。例如，O.H.Sade在1956年8月30日公开的题为“AMPLIFIER HAVING CONTROLLABLE SIGNAL EXPANSION AND COMPRESSION CHARACTERISTICS”的美国专利US2，760，008中就描述了这种处理电路。Shade的处理器包括所谓的“黑色展宽”和“白色展宽”的非线性处理电路，该电路在被显示图像的较暗区和较亮区中对画面的细节提供增强的可见度。这是通过把亮度信号的放大倍数改变为亮度信号电平的函数而实现的。例如，为增强画面中较暗区的细节(以下称“黑色展宽”处理)，将亮度信号施加到对于低于大约50 IRE单位范围内的输入信号电平具有较高增益的非线性放大器上。同样，为了改进画面中较亮区的细节(以下称“白色展宽”信号处理)对于高于50 IRE单位范围内的输入信号也可应用提高增益的放大器。
T.Okada在1984年12月18日公开的题为“VIDEO BRIGHTNESS CONTROL CIRCUIT”的美国专利US4，489，349中描述了非线性亮度信号处理的另一个例子，在该处理中亮度信号经历在不同的信号电平范围内不同程度的放大。Okada的设备包括一个非线性视频处理电路用以提供亮度信号可变的伽马校正，在该电路中伽马值自动地由APL(平均图像电平)检测器提供的控制信号来确定。
本发明，部分在于，发现有关这样一种类型的非线性亮度信号处理的新问题，在这种处理中亮度信号经历了比其它类型的处理中在某些信号幅度(亮度)范围内更高倍的放大。这个新发现的问题涉及噪声在所显示图象中的空间分布，而且在这主要取决于具体的收看者可得到的视频信号源方面有点难以理解。
更详细地说，这里承认，当一个视频信号在特定的IRE信号电平范围内被“展宽”(即不按比例地被放大)时，该范围内的噪声相对于该画面其它各部分中的噪声成比例地增长。视觉效果对于信噪比差的输入信号而言所显示图像中的噪声分布不均匀，导致图像上出现“斑点”，且具有清楚的和模糊的可见区。这种效果不可能被具有低噪音信号源的观看者(例如城市的电视观众或具有电缆电视或卫星电视通路的收看者)注意到，但对于处在噪声可能代表接收信号主要部分的电视“边缘地区”的收看者就能够看得到。可能会出现上述“噪声分布不均匀”或“斑点画面”效果的情况的另一个例子是收看者使用没有调节好或磁头需要清洗的盒式磁带录像机(VCR)作为信号源的情况，或卫星电视收看者其天线方向没有对好的情况。
可能有人会认为上述的“斑点画面”问题可以输入信号具有差的信噪比时简单地消除非线性处理的作用就可得到解决。实际上这种解决办法能解决“斑点画面”的问题，但这要以牺牲展宽画面区中的细节为代价。
本发明的目的是要解决“斑点画面”问题但无需消除非线性处理的作用。
体现本发明的电视接收机包括一个信号分离滤波器，用以将其上供应的复合视频输入信号分离成亮度分量和色度分量;还配备有显示处理器，其色度信号输入端被耦合用来接收色度分量，其亮度信号输入端经一个非线性信号处理器被耦合用来接收亮度信号分量，其输出端与一个显示器相耦合用以显示具有在亮度信号电平范围内增加细节的图像，该范围内非线性亮度信号处理器来确定;第一电路装置，与非线性亮度信号处理器并联连接，将亮度分量中的高频分量旁路，使其绕过非线性亮度信号处理器;第二电路装置，非线性亮度信号处理器相耦合，用以衰减由非线性亮度处理器所处理的亮度分量中的高频分量。
下面将结合以下附图来说明本发明，图中相同的元件使用相同的符号和编号。
图1示出现有技术的电视接收机局部示意性的方框图，其内使用黑色展宽和白色展宽非线性亮度信号处理。
图2示出体现本发明的解决了“斑点画面”问题的、图1接收机的修改型的局部示意性框图。
简单地重温已知的那种利用黑色展宽和白色展宽的非线性视频信号处理的接收机实例，有助于理解本发明的内容。图1是汤姆森消费者电子设备公司制造的示例性的具有上述特性的CTC-169型彩色电视接收机样品。接收机10含有一个色度/亮度信号分离滤波器12，该滤波器的作用是将视频源14提供到其上的复合视频输入信号S1分离成色度分量C1和亮度分量Y1。
该接收机还含有一个显示处理器16，该处理器的色度信号输入端被耦合用来接收色度分量C1，其亮度信号输入端经非线性亮度信号处理器20(在虚线框内)被耦合用来接收由滤波器12提供的在处理器20中经历了非线性处理之后的亮度分量。显示处理16的输出端与显示器18(例如，显像管)相耦合，以显示出由非线性亮度信号处理器20所确定的亮度信号电平范围内具有增强细节的图像。
处理器20包括串级连接的一个白色展宽亮度信号处理器22和黑色展宽亮度信号处理器24的串联电路，串接在分离滤波器12的亮度信号输出端与显示处理器16的亮度信号输入端之间。
为了解释后面提到的本发明的特点，这里示出了黑色和白色展宽处理之间的具体耦合电路，该电路包括一个电阻性负荷网络30(作为白色展宽处理器22的输出负荷)和一个射极跟随器40(将出现在负荷网络30的输出节点32的白色展宽信号耦合到黑色展宽处理器24的输入端上)。负荷网络30包括电阻R1和R2，两者分别耦合在节点32与电源正端34之间和节点32与基准电位源(例如地)之间。射极跟随器40包括一个以共发射极形式连接的NPN晶体管Q1，其基极与节点32相耦合，其集电极与电源36的正极+V相耦合，其发射极经发射极负荷电阻R3与电源的基准电位(例如地)相耦合，并且直接与黑色展宽亮度信号处理器24的输入端相耦合。
工作时，色度信号C1和非线性处理过的亮度信号Y2都由显示处理器16处理，然后在显像管18上显示出来，显示出来的图像由于非线性处理器20提供了白色展宽和黑色展宽的处理而在较亮和较暗的画面区内具有增强的细节。如前解释过的，伴随着视频输入S1的噪声在非线性处理器中将在画面的“展宽”区内受到放大。一般说来，在输入信号S1的信噪比较差的情况下，这种噪声效应还不是特别严重不能接受的程度。在已“展宽”的画面区内的噪声经过放大就变得可以看出来了，表现为“斑点”画面，其中某些显示区(已展宽的区域)的噪声比其它区的更多。
在图2所示的本发明实施例中因增加了两个电路装置而使上述问题得到解决。其中的第一个电路装置包括一个具有频率选择性的旁路电路50，与非线性亮度信号处理器20并联连接，用以旁路亮度信号分量Y1中的高频分量绕过非线性亮度信号处理器20。第二个电路装置(稍后描述)的作用是衰减由非线性亮度信号处理器20处理过的亮度信号分量中的高频分量。
旁路电路50包括一个加法电路52。加法电路52的第一输入端被耦合用来接收处理器20所提供的非线性处理过的亮度信号Y2，其第二输入端经高通滤波器54被耦合用来接收亮度信号Y1，其输出端被耦合用来向显示处理器16提供高通滤波的亮度信号Y3与非线性处理过的信号Y2两者之和(Y2′)。高通滤波器54包括串联连接的电阻R4和电容器C1。就图中所示的示例性的元件值来说，该滤波器的“转角”频率约为680千赫。作为本发明可供选择的一个特点，对于高频，高通滤波器54的电阻器R4和如图所示峰化电容器C2可部分地予以旁路。在图示的示例性数值的情况下，该电容器与电阻R4的组合在大约3.7兆赫频率上提供峰化作用。对于不需要这种峰化的情况，电容器C2可被省略。
第二个电路装置，用以衰减由非线性处理器20处理过的亮度信号的高频分量，它包括连接在白色展宽处理器22的电阻性负荷30的节点32与地之间的电容器C3，借此，与负荷网络30一起组成一个低通滤波器。电容器C3的值根据电阻R1和R2的等效电阻来选择，使低通滤波器的转角频率基本上等于旁路电路50中高通滤波器54的转角频率。
工作时，非线性的白色展宽和黑色展宽处理只应用于亮度信号Y1的低频分量，因为高频分量的衰减是由非线性亮度信号处理器中的低通滤波器(R1，R2，R3)来提供的。未经历非线性处理的高频被旁路50旁路绕过非线性处理器20。结果，高频亮度信号分量未经历已加大了的放大，因此呈现的噪声要比它们经历过展宽时的小些。
在视觉上，高频噪声分量在被显示的图像中呈现均匀且无斑点的分布，而且噪声的放大作用只局限于低频噪声分量。就所示的具体实施例来说，在两个滤波器的转角频率选择得在接近550千赫范围的情况下，业已发现，由于白色展宽电路和黑色展宽电路都工作而得到信噪比的改善，其值约为3.6分贝。换句话说，这个视觉效果与采用核化电路时获得的视觉效果有点相似。这也适用于展宽程度高导致信噪比改善的程度更高(或者，更正确地说，由于采用展宽电路而使信噪比降低程度变小了)。
这里已图示和描述了一种电视系统，它具有在画面的亮区和暗区中增强细节而且基本上减小了前述的不均匀噪声分布效应。在如所附权利要求书所限定的本发明范围内是可以作出各种变化。例如，在采用数字处理的电视接收机中，各滤波器可以不采用电阻电容(RC)元件而采用电阻电感(RL)元件。低通滤波也可以在所有非线性处理之前进行，而不是象示例性的实施例中那样与非线性处理“结合”一起进行。“结合”滤波(在白色展宽电路与黑色展宽电路之间)的优点是简单地在现有的接收机电路中在所示实施例中加在白色扩展电路的负荷处加上一个电容器就可以形成低通滤波器。
权利要求
1.一种电视接收机(10)，包括一个信号分离滤波器(12)，用以将施加在其上的复合视频输入信号(S1)分离成亮度分量(Y1)和色度分量(C1)；一个显示处理器(16)，其色度信号输入端被耦合用来接收上述色度分量，其亮度信号输入端经一个非线性亮度信号处理器(20)被耦合用来接收上述亮度信号分量，其输出端与一个显示器(16)相耦合，用以显示在上述非线性亮度信号处理器(20)所确定的亮度信号电平范围内具有增强细节的图像；其特征在于第一电路装置(50)，与上述非线性亮度信号处理器(20)并联连接，用以旁路上述亮度分量的高频分量，使其绕过所述非线性亮度信号处理器；和第二电路装置(R1、R2、C1)，与上述非线性亮度信号处理器相耦合，用以衰减由上述非线性亮度信号处理器处理过的上述亮度分量中的高频分量。
2.如权利要求1所述的电视接收机，其特征在于所述第一电路装置(50)包括一个高通滤波器(54)，它具有已知的转角频率;所述第二电路装置包括一个低通滤波器(30、C3)，其转角频率基本上等于所述高通滤波器的已知的转角频率。
3.如权利要求2所述的电视接收机，其特征在于所述第一电路装置(50)还包括峰化装置(C2)，峰化装置(C2)与所述高通滤波器(54)相耦合，用以峰化上述绕过所述非线性亮度信号处理器(20)旁路的亮度分量的所述高频分量。
4.如权利要求2所述的电视接收机，其特征在于所述非线性亮度信号处理器(20)包括第一和第二非线性处理器(22，24)，两处理器由一个缓冲放大器(Q2)串级耦合，所述第一非线性处理器具有预定的输入阻抗，所述第二电路装置包括一个耦合在负荷阻抗(30)与电源基准电位(地)之间的电容器(C3)。
5.如权利要求1所述的电视接收机，其特征在于所述第一电路装置包括串联结合的电阻(R4)和电容器(C1);所述串联组合件连接在所述非线性亮度信号处理器的输入端与信号加法装置(52)的输入端之间;所述信号加法装置(52)的第二输入端与所述非线性亮度信号处理器的输出端相连接，其输出端与上述显示处理器(16)的上述输入端相耦合。
6.如权利要求5所述的电视接收机，其特征在于，还包括峰化装置(C2)，该装置与所述第一电路装置相耦合，用以对所述被旁路的亮度分量的高频分量进行峰化。
全文摘要
信号分离滤波器将复合视频信号S1分离成亮度Y1和色度C1，并将其施加在显示处理器上。该处理器与视频显示器18相连以显示图像。为增强显示图像的暗区和亮区的细节，亮度信号经非线性亮度处理器20耦合到处理器16上，处理器20增大该暗区和亮区的放大但也使该区里的信噪比变差。为避免经改良区中在信噪比的损失，接收机10设有旁路电路50用以旁路亮度信号的高频分量绕过处理器20，而处理器20设有滤波器R1、R2、C3衰减高频分量。
文档编号H04N5/202GK1066549SQ9210336
公开日1992年11月25日 申请日期1992年5月5日 优先权日1991年5月6日
发明者G·K·桑德尔韦克, R·L·莱恩伯里 申请人:汤姆森消费电子有限公司