专利名称：具有彩色误差校正装置的用于显示主和辅助图像的电视系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电视系统，更具体地说，涉及能够产生用于显示主图像和辅助图像的视频信号的电视系统。已知的电视信号处理系统当由显示装置显示时产生视频信号，产生一图画，具有含插在其中(画中画，或PIP)或在该主图象附近(画外画，或POP)的辅助图像的主图像。该两种显示视频图像一般与从不同的视频源(例如，一个来自调谐到第一台的第一调谐器，一个来自调谐到另一台的第二调谐器，或来自诸如VCR或激光盘重放机之类的视频源)得来的视频信号相关联。
为了产生上上述的PIP或POP效果，一般将辅助图像视频信号译码(解调)为亮度信息和色差信息，然后重新编码以便与主图像视频信号匹配。这种重新编码在色度信道中特别重要，在这里，由来自主信号的色同步信号调制(因此依赖于)辅助图像的饱和(度)和色调(相位)，以便当由主色度译码器对组合(主和辅助的)信号译码时保持适当的饱和度和色调。
图1中示出了包括一个调制的色度PIP系统的现有电视系统100。将主亮度(Luma)/色度分离器104连接到主视频源102，产生分离的主亮度YM和色度CM分量。然后，将该主亮度YM和色度CM分量耦合到重叠开关(Overlay Switch)106。将辅助亮度/色度分离器110耦合到辅助视频源108，产生分离的辅助亮度YA和色度CA分量。由色度解调器112采用辅助色同步标准对该辅助色度分量CA解调以形成色差信号R-Y和B-Y。然后，由PIP处理器114处理(比例压缩)色差信号R-Y和B-Y，并耦合到色度调制器118。色度调制器118采用主彩色色同步标准重新调制这些色差信号以形成色度分量信号CA。将该重新调制的色度分量信号CA和辅助亮度信号YA耦合到重叠开关106。重叠开关106将两组分量视频信号YM,CM和YA,CA组合为一组组合分量视频信号YC。通过色度解调器118采用主色同步标准对该组合色度信号C解调，以形成组合色差信号R-Y和B-Y。将该组合色差信号R-Y和B-Y及组合亮度信号Y耦合到矩阵处理器与驱动器电路120，分别产生显示驱动信号R,G和B。
在上述系统中，色度解调器118利用来自主亮度和色度分量的定时(同步)信息和彩色标准(彩色同步)以处理该组合亮度和色度信号，因为在辅助信号处理中除去了来自辅助亮度和色度分量的定时和彩色标准信息。色度解调器118可包括一个消色器电路，用于抑制在黑白图像中的色度后生物(artifacts)(比如雪花干扰)。照这样，如果该消色器电路确定(主)视频信号不包含彩色同步信号，则该电路将响应消除所有的色度信息。
不幸的是，如果用于产生主图像的视频信号不存在或是单色的，并且不包含彩色信息(或该信息是噪音或其它无用的)，则将把主和辅助图画作为黑和白图像显示，即使是包含彩色信息的辅助视频信号。例如，主图像视频信号可不包括色同步信号(比如黑白或单色信号)或者该色同步信号可能很小或失真了(比如，噪音状态，严重的天线或调谐器跨越该视频带摆动)。这些状况都可对辅助图像引起彩色的丢失。
本发明认识到接收单色主图像时在PIP图像中的彩色丢失问题是由于，当主视频信号是，或表现为单色时，公共信号处理电路易于使辅助视频信号的彩色图像分量无用。
控制器响应单色主信号的检测产生一个替代彩色图像分量。以这种方式，即使主信号是单色的，具有噪音或衰减的色度信息，或是没有，本发明允许以彩色来显示彩色PIP或POP图像。
现在将结合附图描述本发明，其中图1是现有技术调制色度型画中画(PIP)电视设备的框图；图2是实施本发明的电视设备的框图；图3是在图2的设备中所用的色同步锁定时钟的详细框图；图4是在图2的设备中所用的色同步样本累加器的详细框图；图5是运用于图2的设备的相位和幅度计算器的详细框图。
在各个图中的同样标号指的是相同或类似元件。
图2表示实施本发明的电设备200，其中包括第一视频源202，用于提供第一复合视频信号CV1；第二视频源208，用于提供第二复合视频信号CV2；和一个S-视频(即高频带)视频源225，用于提供具有分开的亮度SY和色度SC分量的S-视频信号。视频信号处理单元1000处理这三个视频信号以形成输出亮度信号YO和输出色度信号CO。用色度解调单元218解调该输出色度信号CO。由矩阵处理器和驱动器单元220处理色度解调器单元218的输出和该输出亮度信号YO，以产生RGB信号，去驱动显示单元222。
对于电视接收机应用，第一和第二视频源8和9每个可包括，例如，通常的调谐器，IF放大器和检测器。这些源还可包括基带视频输入。对于电视监视器应用可省去该调谐器。对于解调单元218，矩阵处理和驱动器单元220，显示单元222和相关的控制电路可以是通常的设计，基本上省略了它们的详述。
在图2的实施例中，视频信号处理单元1000是一个数字信号处理单元，比如，可以是一个单积分电路。视频信号处理单元1000包括一个主视频信号处理信道，用于产生主视频信号YM,CM；一个辅助视频信号处理信道，用于产生辅助视频信号YA,CA；开关206，用于选择地汇合主YM,CM和辅助YA,CA视频信号，以形成输出信号YD,CO。由一控制器(未示出)控制开关206，以形成输出视频信号YO,CO，在显示时将产生具有主图像的图画，带有插在其中(PIP)或邻近(POP)主图像的辅助图像。当然，该开关还可只通过一个用于显示的视频信号。
视频信号处理单元1000包括一个加法放大器227，它接收S-视频信号的分开的亮度SY和色度SC分量，并相应地产生第三复合视频信号CVS。将S-视频代表的复合视频信号CVS，第一CV1和第二CV2复合视频信号耦合到主选择开关201和辅助选择开关203。由控制器(未示出)控制这些选择开关。
视频信号处理单元1000包括色同步锁定时钟300，它锁相到主视频信号CVM的彩色同步标准信号上并产生基本上与主彩色同步信号同样频率(大约3.58MHZ)的第一时钟信号1Fc6和频率大约为该彩色同步信号频率4倍(14.32MHZ)的第2时钟信号4Fc。使用这两个时钟信号同步在视频信号处理单元1000中的各个元件。现在已将该色同步锁定时钟包括在黑白(b&W)检测器250中，后面将详细描述。
视频信号处理单元1000包括一个定时产生器280，它产生整个视频信号处理单元所用的各种定时信号。用来自色同步锁定时钟300的时钟信号4Fc和来自显示驱动器300的偏转定时信号DEF来同步该定时产生器280，以产生包括水平同步(HS)，垂直同步(VS)，色同步信号选通门(BG)和色同步信号关闭(BG CLOSED)信号的大量定时信号。
视频处理单元1000的主视频信号处理信道包括主选择器开关201，它将第一CV1，第二CV2和第三CVS复合视频信号中的一个耦合到模一数(A/D)转换器207。A/D转换器207以近似为彩色副载波频率4倍的采样率对选择的主复合视频信号进行采样，以产生视频数据流，主视频信号CVM。通过图3中所示的色同步锁定时钟300，将该采样时钟信号4Fc锁相到所选主信号的彩色同步标准，后面将描述。将该主视频信号CVM耦合到表示为梳状滤波器204和b&W检测器250的亮度/色度分离器。
B&W检测器250通过确定，比如，是否该主视频信号CVM包括彩色标准(色同步信号)，来确定该主视频信号VCM是否为彩色视频信号。B&W检测器250产生输出信号MAIN=B&W，表示在该主视频信号CVM中存在(0)或缺少(1)有效彩色信息。
梳状滤波器204将主视频信号CVM分离为主亮度分量YM和主色度分量CM。通过数-模(D/A)转换器209将该主亮度分量YM转换为模拟亮度分量YM。响应控制器(未示出)开关290a选择地耦合主(模拟)亮度分量YM或S-视频亮度分量SY到重叠开关206，作为主亮度信号YM。
将该主色度分量CM耦合到开关270，这是响应B&W检测器250的输出信号MAIN=B&W。当检测器250的输出信号MAIN=B&W表示该主视频信号CVM是彩色信号时，开关270将该主视频信号CVM的主色度分量CM耦合到D/A转换器275。当b&W检测器250的输出信号MAIN=B&W表示该主视频信号CVM不是彩色信号时，开关270将一替代的色度信号CMS耦合到D/A转换器275。D/A转换器275将所选的色度信号(CM或CMS)转换为模拟色度信号CM。开关290b将该主(模拟)色度分量CM或该V-视频色度分量SC选择地耦合到重叠开关206，作为主色度信号CM。由一控制器(未示出)控制开关290。
替代色度信号CMS包括，比如，一个零幅彩色信号，具有由替换色度单元265产生的3。58MHZ彩色同步标准。替换色度单元265包括响应来自定时单元280的色同步选通门BG信号的开关260。将该色同步选通门信号BG同步到选择的主视频信号CVM。只有在与每个行消隐脉冲的后沿对应的部分中是高的电平。通过在该主视频信号的色同步部分将替代彩色同步标准信号(1Fc时钟)耦合到开关270，通过在该主视频信号的可观查的部分将替代彩色信号(零幅色度值)耦合到开关270，来形成该替代色度信号CMS。
当b&W检测器250表示该主视频信号CVM不是彩色信号，则由色度解调器218使用替代色度信号CMS的3.58MHZ彩色同步信号对输出色度信号CO进行解调。注意，如果缺少彩色同步信号，在色度解调器218中的消色器电路(未示出)将抑制接收(即CO)信号的彩色信息，这是很重要的。相反，如果存在彩色同步信号消色器电路将不抑制彩色信息。因此，该替代色度信号(CMS)还必须包括有效幅度(彩色饱和度)信息。为了避免在主黑白图像中不希望的彩色产物的显示，在无色同步(即，显示的)部分中该替代色度信号CMS具有为零的幅度。
视频处理单元1000的辅助视频处理信道包括辅助选择器开关203，将第一CV1，第二CV2和第三CVS复合视频信号中的一个耦合到A/D转换器205。A/D转换器205以近于彩色副载波频率4倍的采样率对所选的辅助复合视频信号采样，以形成视频数据流，辅助视频信号CVA。将该辅助视频信号CVA耦合到亮度/色度分离器210(例如低通滤波器和带通滤波器)，它将所选的辅助视频信号CVA分离成辅助亮度分量YM和辅助色度分量CM。
将辅助色度分量CA耦合到色度译码器(即解调器)单元212，在此将它译码形成色差向量(B-Y)A和(R-Y)A。可以采用辅助色度分量CA的彩色同步标准以标准的方式实施色度译码器212。然而，视频处理单元1000的实施例只包括一时钟源锁定到所述主视频信号CVM的彩色同步标准。照此，色度译码器212对于该辅助色度信号CA的彩色同步标准以异步方式工作。在美国专利No.4558348中描述了提供这种功能的电路实施例。
将辅助色度分量YA和色差信号(B-Y)A及(R-Y)A耦合到PIP压缩和存贮单元214，采用，比如，子抽样技术压缩信号YA,(B-Y)A,(R-Y)A，并存储该压缩的信号YA,(B-Y)A,(R-Y)A到存储器中。为了生成PIP图像，该辅助视频信号YA,(B-Y)A,(R-Y)A须经水平压缩(减少每行的象元的数量)和垂直压缩(即减少每场的行数)。为了生成并排(POP)的图像，该辅助视频信号YA，(B-Y)A,(R-Y)A可只经受一个轴方的压缩，例如，水平向，其中该POP辅助图像在另一轴向，比如，垂直向，将保持高清晰度(不丢失行)。
将该压缩色差信号(B-Y)A,(R-Y)A耦合到色度编码器(即调制器)单元216，采用主彩色同步标准对这些信号编码，以形成压缩的辅助色度信号CA。
将该压缩辅助色度信号CA耦合到数字/模拟相乘变换器221，产生模拟压缩辅助色度信号CA。通过改变数字/模拟相乘变换器221的增益项PIP C DAC GAIN来调整辅助色度信号CA的饱和度。
将该辅助亮度/色度信号对YA,CA与主亮度/色度信号对YM,CM一起耦合到开关206(如前所述。由一控制器(未示出)来控制开关206，以便将该主YM,CM和辅助YA,CA亮度/色度信号对选择地组合为输出亮度/色度信号对YO,CO，当被处理和显示时，，将产生希望的PIP或POP效果。通过在显示主图像时将主亮度/色度信号对YM，GM耦合到解调器218和矩阵220单元，在显示小(PIP)图像时将辅助亮度/色度信号对YA,CA耦合到解调器218和矩阵220单元，开关206可在显示装置222上产生PIP效果。
解调单元218解调自视频信号处理单元1000的输出色度CO信号，以产生色差信号(B-Y)O和(R-Y)O。将亮度输出信号YO和色差输出信号(B-Y)O及(R-Y)O耦合到矩阵和驱动单元220，以产生用于显示单元222的RGB信号。
指出下面一点是很重要的，即，色度解调器218利用主亮度/色度信号对YM,CM的彩色同步标准，以便解调视频信号处理单元1000的输出亮度/色度信号对YO,CO。如果该主亮度/色度信号不包括彩色同步信号(例如黑白视频信号)则色度解调器218将不能解调在该辅助亮度/色度信号对YA,CA中所含的彩色信息。因此，没有前述的替代色度信号CMS，图2的电视设备200将不能生成具有黑白主图画的彩色PIP(或POP)图画。
本发明通过检测其主图像是否为单色的，用色同步标准产生色度替代信号CMS，并用该替代信号代替主色度信号，解决了上述的问题。
参看图2，现在将详细说明B&W检测器250。B&W检测器250从梳状滤波器204接收主视频信号CVM的色度分量CM，确定该主视频信号CVM是否为彩色视频信号，并产生表示该主视频信号CVM是否为黑白的输出信号MAIN=B&W。B&W检测器250包括色同步信号累加器(或正交相位检测器)400，将色同步信号间隔中产生的主色度信号CM的奇和偶极性校正样本，分类并累加成第一样本组X(在该色同步信号峰值上发生)和正交样本组Y(发生在色同步信号的零交叉处)。该数量X和Y代表该色同步信号向量在笛卡儿(直角)坐标系统中的坐标。图4中示出一个累加器例子，随后将描述。
接着将把该色同步信号向量的X和Y坐标加到相位和幅度计算器500(直角-极坐标转换器)，将XY坐标从直角转换为极坐标形式(R,φ)，具有幅度项R和相角项φ。提供这种转换的一个办法是将X和Y值加到只读存储器(ROM)的地址输入端，该只读存储器是用相应的径向和角度值编程的。然而，这种装置将需要较大的存储器。在该实施例中所用的办法，通过采用正弦。余弦或正切三角近似来计算角度，消除了大的存储器的需要。图5是这种坐标系统转换器(直角-极坐标)的实施例，后面将详细描述。
将幅度项R耦合到滤波器215，在输出端提供滤波的幅度项Ravg。通过递归滤波幅度项R，减少由寄生或错误幅度项引起的误差，滤波器215改善了系统性能，从而提供了最近幅度项的滚动平均Ravg。滤波器215的一个适用的实施方案是，例如，提供8个最近幅度项的滚动平均的递归滤波器。
然后，将滤波的幅度项Ravg耦合到数字比较器213的输入B。将由无色同步信号阈值信号源211提供的阀值信号耦合到数字比较器213的输入A。比较器213产生基本上双电平的输出信号MAIN=B&W，如果在输入B上的信号(Ravg)大于在输入A上的信号(阈值)将设定为低(即，0)。该阈值可以是可调的，代表有效彩色同步信号的最小幅度值。如果Ravg的幅度小于该阈值的幅度，则比较器213的输出将产生高输出信号MAIN=B&W表示该主视频信号CVM不是彩色信号。低输出信号表示该主视频信号CVM是彩色信号。
通过根据主色同步信号幅度调整该辅助饱和包可产生正确的辅助图像饱和度(即浅色-鲜明)。在该实施例中，通过将主色同步信号电平(Ravg)送到数字/模拟乘法转换器221作为增益项PIP C DACGAIN完成了这项工作。
当该主视频信号CVM是彩色视频信号时，开关217将滤波的幅度项Ravg耦合到D/A转换器221作为增益标准信号PIP C DAC GAIN。当该主视频信号CVM不是彩色视频信号时，开关217将替代(固定或可调的)幅度项AUX SAT LEVEL(一个与比如40 IRE色同步信号对应的电平)耦合到D/A转换器221作为增益标准信号PIP C DAC GAIN。选择该替代幅度项以产生在该彩色辅助图像中饱和度，这与如果该主图像是彩色图像时在主图像中的正常饱和度是相同的。
图3表示色同步锁定时钟300的一实施例。该色同步锁定时钟的目的是产生两个输出时钟信号在第一(锁定)操作方式中锁定到主视频信号CVM的彩色同步标准上。第一信号1Fc具有等于主彩色同步(副载波)频率的频率，大约为3.58MHZ。第二信号4Fc具有等于该主彩色同步(副载波)频率4信的频率，大约为14.32MHZ。将这两个时钟信号用在整个视频信号处理单元1000中，比如，定时和采样目的。如果没有主彩色同步标准(即主视频是黑白的)，则该色同步锁定时钟以第二(非锁定或“自由运行”)方式工作。在第二种方式中，将1Fc时钟设置为标称3.58MHZ频率。4Fc时钟信号仍然是1Fc时钟信号的精确的四倍。
色同步锁定时钟300接收由相位和幅度计算器500产生的相角项φ。将这个项φ加到加法器303，频率误差检测器301和锁定检测器302。将锁定检测器302的输出加到开关304，当该锁定检测器指出该系统未锁定时，将检测器301的频率误差输出耦合到加法器303的另一输入。该频率误差检测器测量该相角信号φ从行到行的变化率，本质上是一微分器，通过在一锁存器中存储前一行的相位并将当前和前一相位相减以获得对于时间的导数。
因为该相位对于时间的导数等于频率，故当该系统未锁定时该频率误差检测器的输出正比于频率误差。在这种非锁定状态，锁定检测器302使得在加法器303中将该频率误差信号加到相角信号φ上。已发现当环路未锁定时该相角信号的“增加”有利于增进锁相的速度。然而，一旦锁定，锁定检测器302即断开开关304，从加法器303中除去该频率误差信号，然后只由相角信号φ进行相位控制。
如上指出，加法器303的输出当系统锁定时(开关304断开)包括色同步相角信号φ，当系统未锁定时包括色同步相角信号φ与频率误差信号的和。将该加法器输出信号加到限幅电路305，它按下述进行限幅。将该限幅信号加到二进制速率乘法器308。
该二进制速率乘法器308的目的是产生对压控晶体振荡器(VCXO)309内的环路滤波器(未示出)里的电容器的充放电电流脉冲，从而控制VCXO 309的振荡频率。电流脉冲的产生数量或速率是与相角信号φ成正比的。响应该相角信号φ的幅度，二进制速率乘法器308产生用于对环路电容充电的正电流脉冲并增加该VCO频率，或产生负电流脉冲，用于对环路电容放电并降低VCO频率。在锁定时，该相角信号φ的幅度达到零，只产生足够的脉冲来保持锁定的状态。
在限幅器305中对该相角信号限幅的原因是避免大相角或频率误差受到环路操作的重叠感应。当系统锁定时，色同步相角大于预定的最小或极限值，希望限制该色同步相角信号φ的幅度以便限制加到环路电容上的最大充放电电流。当系统锁定时“限幅”值的一例是大约3.5度。当未锁定时，增加该限制水平(乘10或更多的一个因子)以增进再捕获锁定的速度。
如前所述，如果主视频信号CVM是一黑白(单色)信号(即没有要锁定的色同步信号)，则该色同步锁定时钟将以第二或非锁定方式操作。开关307接收与比较器213的输出信号MAIN=B&W对应的信号FREE RUN。根据这个信号，开关307将可编程寄存器306的内容耦合到二进制速率乘法器308。二进制速率乘法器308将依次使该VCXO以固定的频率操作。计算(或通过实验确定)在寄存器306中存储的数据，以产生标称的正确输出时钟频率1FC和4FC。
图4是图2的色同步累加器(或正交相位检测器)400的合适实施方案的详细逻辑图。简而言之，该累加器的功能是以4倍的彩色副载波频率(4FC)对色同步信号采样，因此该色同步信号的每90°产生一个样本。当环路锁定时，偶数样本发生在该色同步信号的峰值上，因此形成“同相”或“X”样本。而奇数样本发生在色同步信号的轴交叉位置，从而形成“正交相位”或“Y”样本。一起来说，这两个值X和Y代表在直角坐标系统中的色同步向量。该累加器400的功能是为适当的分类和总和样本而执行必要的运算操作，包括从A/D转换器207产生的色同步信号样本中消除直流(DC)分量或“消隐”值(例如，在黑电平附近)。
更详细的说，由A/D转换器207产生的视频信号样本CVM是以无符号的二进制形式。因为，在水平同步的尾部出现色同步信号，于是在黑电平附近将有一个DC或消隐值。确切的值可以是未知的或随信号源而改变。为了从色同步测量中除去这个分量，通过用反相器401对其最高有效位反相，首先将来自A/D转换器207的视频信号CVM从无符号的二进制转换2的补码形式。在运算形式上的这个变化完成了在累加器中样本的加和减。
接着，将来自反相器401的2的补码样值加到包括“异”门和全加器406的加法器/减法器402上。由时钟信号1FC控制加法或减法模式的选择，是以彩色副载波频率(VCXO 309的4FC时钟速率的1/4)。将该加法器/减法器输出存储在两个串联锁存器410和414中，并送回到该加法器加数输入。通过以4FC采样率定时锁存器，采用1FC时钟每两个采样周期从加变为减，将在锁存器410中累加同相样本“X”，而在锁存器414中累加正交样本“Y”。因为该加法器/减法器在该4FC时钟的每两个采样周期在加法与减法之间交替，故将“X”样本交替地相加和相减，从而在锁存器410中生成了累加的“X”值。正是X值样本的交替相加和相减(例如+X0,-X2,+X4,-X6,+X8,-X10等…)，导致了X的DC分量的消除。而未消除X的色同步信号分量，因为每两个样本改变该色同步信号的“符号”或极性，因此使色同步信号相加。所以，将色同步信号样本累加了，而将样本的DC分量或消隐部分简单地消除了。对于Y样本也产生了同样的结果。
为了限制X和Y样本为只有色同步信号，将加法器406(13位求和)的输出经色同步信号选通门408加到累加锁存器410，该色同步信号选通门408在每一行的色同步间隔中48个4FC时钟周期被起动一次。通常的色同步信号(NTSC)将具有与4FC时钟的32个样本对应的8个完整的周期。将该色同步信号选通门有意地做得显著宽于色同步信号宽度，以保证即使在视频源中有明显的定时误差也能捕获所有的色同步信号周期。
在色同步信号选通周期(4FC时钟的48个样本)的末尾，将色同步选通门关闭信号(由定时单元280提供)加到锁存器416和418，它们存储在通过相位和幅度计算器500将数据转换为极坐标形式的期间其余行的累加色同步向量数据X和Y，由滤波器215对幅度项滤波并通过比较器213与阀值电平比较，产生输出信号MAIN=B&W，表示该主视频信号为黑白或彩色，如前说明的。
图5是表示相位和幅度计算器500的详细逻辑图，该计算器500将直角的X和Y色同步信号坐标转换为极性坐标形式(幅度和角度)。为了提供极坐标转换，将来自色同步信号累加器400的X和Y坐标，通过各自的一个反相器电路，加到比较和除电路510的各自输入端，所述反相器电路每个包括一个求反器或反相器(501或503)和由输入信号的符号位控制的多路传输开关(502或504。这将坐标从2的补码转换为元符号的二进制数，以便随后的幅度比较和除。例如，当X的符号为“0”(位13，表示一个正数)时，其余的X幅度的12位经mux502直接传到电路510的X输入端。然而，如果X的符号为负(二进制“1”，表示负数)，则多路传输开关502将该补码12幅度位耦合到电路510的X输入，因此将X转换为无符号的二进制形式。同样地，在Y符号位(位13)的控制之下将Y输入信号的幅度位(例如，1-12)转换为无符号的形式，以便加到比较和除电路510的Y输入。比较和除电路510内部包括一个幅度比较器，用于识别X和Y中的较大者，并将该值作为信号“L”(即较大者)输出。将信号“L”用来表示极坐标色同步向量的幅度“MAGNITUDE”，加到色同步信号电平比较器213。
现在考虑相位和幅度计算器500的极坐标转换功能的细节，这个转换基于一种近似，即对于小的角度(比如45°以下)，由直角坐标X和Y限定的角度的反正切近似等于X和Y中的较小者除以X和Y中的较大者。比较和除电路510包括前述的幅度检测器，它确定X和Y的相对大小。在内部将这个检测器用来执行较小者除以较大者(表示为“S/L”)，并用这个数量表示覆盖45°(一个八分圆)的范围的极角的7个最小有效位。为了覆盖整个圆周(360度)，根据下面表1的八分圆，计算器500加上或减去0°,90°或180°。
由一个三位八分圆标识信号提供色同步信号向量的具体八分圆的识别。最有效位B2包括“Y”输入信号的符号位。最小有效位B0包括“X”输入信号的符号位与电路510中的X＜Y幅度比较器输出的“异”运算(经XOR 512)。表1根据这三位码来识别八分圆0-7。
表1八分圆 二进制码角度八分圆 二进制码角度0000 S/L4 100 -(S/L)1001 90-S/L 5 101 -(90-S/L)2010 90+S/L 6 110 -(90+S/L)3011 180-S/L7 111 -(180-S/L)更详细地说，通过全加器520在计算器500中执行色同步信号向量角度的算术运算的，通过“异”门514和能够加或减的反相器522。两个复用开关是提供的516和518，提供固定角度0°,90°和180°的等效数值到加法器520的一个输入端。通过选择适当的固定角度，并将它与色同步信号角度的反正切近似(信号S/L)的算术组合(比如，加或减)，可表示在八分圆0-3中的任何色同步信号角。通过反相对应的一个八分圆0-3来计算其余的八分圆4-7。这是通过连接到加法器520的输出的“异”门528完成的。
作为色同步信号角度的计算的例子，假设向量X和Y都是正的，且X比Y大。这就限定了在八分圆“0”中的一个色同步信号向量，位于0°和45°度之间，它的角值近似等于Y/X(较小者除以较大者)。因为X是正的，复用开关516将选择常数“0”作为输出，它对应于0°。因为假设X大于Y，比较器信号X＜Y将也为0，因此使复用开关518选择开关516的输出，它与前述的一样是0°。在这种情况下的加法器522将常数0(来自开关516和518)从比较和除电路510加到反正切近似(S/L)上，因为Y的符号是0(Y是正数)，则输出“异”门528将传输这个值(+S/L)作为该色同步信号相角φ。
对于不同的八分圆，加法器520加不同的常数给S/L，如在该加法器输出的插入虚线圆中和上面的表1中所示。
例如，对于位于八分圆1的色同步信号向量，完整的向量角度是从开关516提供的90°标准减去S/L后的值。在八分圆2时，将90°值加到S/L值上，在八分圆3时，该色同步信号向量用从180°减S/L值来确定。对于其余的八分圆4-7，除了由“异”门528反相了加法器520的输出从而使所示色同步信号相角的符号反相之外，该色同步信号向量的值与对应的八分圆0-3完全相同。
现在参看图2，由相位和幅度计算器500产生的幅度项R经滤波器215(比如，递归滤波器)耦合到阈值比较器213。将滤波的幅度项Ravg与由NO BURST阈值水平信号源211提供的阈值水平信号比较。为了整个系统调整的目的，该阈值源211是可编程的，以提供许多标准值。如图所示可得到色同步信号标准值16,32,64和128。按照IRE信号水平，这些对应于色同步信号幅度1,2,4和8 IRE水平。比较器213将信号Ravg(它等于由相位和幅度计算器500测量的向量分量X和Y的较大者)，与由阈值水平源211提供的色同步信号标准电平比较，当幅度信号“L”小于该色同步阈值水平信号时输出MAIN=B&W信号。这个色同步信号检测器的时间常数可以比较长(比如，以场频而不是行频)。
如前所述，开关290a选择地将主(模拟亮度分量YM或S-视频亮度分量SY耦合到重叠开关206，作为主亮度信号YM。同样，开关290b选择地将主(模拟)色度分量CM或S-视频色度分量SC耦合到重叠开关206，作为主色度信号CM。两个开关都依据控制器(未示出)。
该发明者认识到，如果从包含在S-视频信号的视频信息得到要显示的图画的主图象，则可要求将该S-视频信号直接耦合到该重叠开关(而不是采用该组合S-视频信号的状分离方式)。然而，由于比如在PIP压缩和存储单元214中的子抽样，显著地减小了该辅助视频信号分辨率，一般电视观众将不会分辨出该组合S-视频辅助图象的S-视频辅助图象与复合视频形式之间的任何实质差别。因此，视频处理单元1000不包括对于辅助信道的同样开关能力。
开关290a的操作只根据是否选择该S-视频输入来由主处理信道处理。如果选择该S-视频信号由主处理信道处理，即使该S-视频信号是黑白信号，则开关290a将该S-视频亮度信号耦合到该重叠开关206。
开关290b的操作根据是否选择该S-视频输入来由主处理信道处理，和是否该S-视频信号是彩色信号。如果不选该S-视频输入用于主处理信道的处理，则该主信道将处理以上述方式选择的视频输入(即CV1或CV2)。如果选择该S-视频信号用于由辅助处理信道来处理，则将以上述方式，由该辅助处理信道来处理该复合信号CVS。如果选择该S-视频信号由该主处理信道来处理而且该S-视频信号为彩色信号，则开关290a和290b分别将该S-视频亮度信号SY和色度信号SC耦合到该重叠开关206。然而，如果所选择的S-视频信号是黑白信号，则开关290b将色度信号CM耦合到重叠开关206。这是因为黑白S-视频信号不包含使色度解调器218解调彩色辅助信道的必要彩色信息。因此，将由该主信道处理由加法放大器227产生的通常视频信号CVS(在这时是黑白的)，该主信道将检测该信号是黑白的，并相应地将一替代色度信号耦合到开关290b。
该实施例利用包括一个色同步信号锁定时钟(BLC)300的黑白(b&W)检测器250。然而，必须指出，该BLC300不必是b&W检测器250的成分。之所以将BLC包括在b&W检测器250中，是因为发明人认识到可采用一些与BLC公用的电路来构成b&W检测器，即色同步信号累加器。相位和幅度计算器及色同步信号电平检测器。通过将这些部件组合在一起，该发明人达到了一定的复合效果，例如，在增加电路可靠性的同时，减少了电路损耗和复杂性。
上述的BLC和b&W检测器的组合并不明显因为必须修改BLC以适应这种安排。例如，该BLC依据该相位和幅度计算器的相位分量输出以便适当地操作。在缺少这个相位分量(即，当该主信号是黑白信号)时，该BLC将不能适当地操作。对于前述的图3的BLC来说，这个实施例的方案是自激型的。
对于本领域的技术人员将很清楚，尽管依据具体的实施例描述了本发明，但对所公开的实施例可做许多修改和变化，并不会脱离本发明的实质。因此，应知道，所附的权利要求书意在复盖从上面的描述和实施例自然得出的所有修改。
注意，尽管依据其中的辅助信号处理操作(例如，为在PIP系统中的尺寸减小)利用亮度和色度分量的系统描述了本发明，也可将本发明应用到其中的辅助信号处理操作利用复合视频信号(包括在单一信号中的亮度和色度分量)的系统中。
权利要求
1．一种设备包括组合装置，用于组合第一视频信号(CV1；CV2；CVS；SY,SC)和第二视频信号(CV1；CV2；CVS)以提供输出视频信号，将其耦合到显示装置(222)。以便生成包括表示所述第一视频信号的第一部分和表示所述第二视频信号的第二部分的图象；检测器(250)，用于检测何时所述第一视频信号包括小于预定水平的色度信息；装置(265)，用于产生替代色度信号(CMS)；和装置(270)，耦合到所述检测器(250)，根据所述的第一视频信号包括小于所述预定水平的色度信息，使得在所述第一视频信号中包括所述替代色度信号(CMS)。
2．根据权利要求1的设备，其中所述的检测器(250)包括装置(400,500)，用于确定所述第一视频信号的副载波标准分量的相角(φ)和幅度(R)；装置(213)，连接到所述确定装置(400,500)，用于将所述副载波标准分量的所述幅度(R)与预定的阈值水平比较，产生表示所述比较的信号(MAIN=B&W)。
3．根据权利要求1或2的设备，其中所述的检测器包括装置(300)，用于产生基本上锁定到所述第一视频信号的副载波标准分量的第一时钟信号(1FC)，并用于产生第二时钟信号(4FC)，具有的频率基本上等于所述第一时钟信号的频率的多倍。
4．根据前面任一权利要求的设备，其中所述的替代色度信号(CMS)包括副载波标准分量和可观察分量，所述可观察分量具有基本为零的幅度水平。
全文摘要
一种电视系统,利用公用信号处理单元(比如,公用色度解调器),用于处理适于耦合到显示装置上的组合视频信号,以便显示具有基于主视频信号的部分和基于辅助视频信号的部分的图像。当该公用信号处理单元依靠在该主视频信号中的彩色信息(比如,彩色同步信号),而该主视频信号又存在或缺乏这种彩色信息时,则将产生替代彩色信息信号,从而可处理该组合视频信号,产生彩色辅助图象,和单色的(或不存在)主图像。
文档编号H04N9/64GK1235732SQ9719938
公开日1999年11月17日 申请日期1997年9月8日 优先权日1996年9月10日
发明者M·F·鲁姆雷希, R·T·克恩 申请人:汤姆森消费电子有限公司