專利名稱：在多個掃描頻率下的掃描速度調制的控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及掃描速度調制(SVM)系統，并特別涉及在多個掃描頻率下的掃描速度調制信號幅度的自動控制。
背景技術：
眾所周知，在陰極射線管顯示中，根據顯示信號亮度部分的導數(derivative)調制電子束的掃描速度可提高視在圖象清晰度。這個微分信號或掃描速度調制信號可由視頻信號的亮度部分導出并標識何時應當變化掃描電子束的速度。降低電子束掃描速度會使更多的電子落在顯示屏的一個特定點上，從而在顯示屏上特定位置的視頻監視器的顯示增亮。反之，在屏幕的特定部分提高掃描速度會使顯示變暗。因此，行頻邊沿可通過電子束的速度變化引起的邊沿過渡的顯示強度的變化而從視覺上得到增強。這種圖象清晰度增強的方法與峰化方法相比的優點在于圖象清晰度增強法可避免峰化的高亮度(白色)像素的散焦并避免在峰化信號的帶寬之內增強視頻噪聲。
眾所周知，如上所述的SVM系統被用在電視系統中，但它們一般并不用在計算機監視器中。SVM系統一般并不特別適合用在顯示各種不同格式的視頻信號的監視器中，這些格式如VGA或SVGA，它們可使用交變(alternative)掃描頻率。這些視頻格式的行掃描頻率無論如何都要比NTSC行掃描頻率大2-2.4倍。由于電視與計算機監視器的結合，在很多情況下都開始有使用SVM的需求。例如，可以獲得還能處理計算機格式的多媒體監視器。這在考慮使用SVM時會呈現出值得注意的問題。不僅計算機監視器的行掃描頻率大于傳統NTSC的掃描頻率，由高級電視系統委員會(ATSC)標準定義的新高清晰度電視的掃描頻率也比NTSC電視掃描頻率大2.14倍。因此，舉例來說，如果NTSC電視系統被看作具有1H的掃描頻率，則VGA、HDTV和SVGA系統可被認為分別具有2H、2.14H、2.4H的掃描頻率。
SVM技術與用于各種不同掃描頻率下的視頻信號的顯示設備結合使用時的一個問題是在行掃描頻率中每個倍頻程(octave)增加一般都會使SVM信號幅度加倍。例如，通過2H掃描頻率信號亮度分量的導數產生的SVM信號一般比NTSC(1H)信號產生的SVM信號大6dB。這個幅度范圍會產生低于最佳信號的SVM信號。特別是，當SVM系統被用在掃描頻率固定的顯示設備中時，任何視頻信號應用掃描速度調制都會被優化為具有一個預定的幅度范圍，以便在顯示設備所使用的特定掃描頻率進行信號處理。但是，當一顯示設備可以在多個掃描頻率下操作時，優化SVM信號處理會非常困難，因為SVM的幅度范圍至少可以是各種視頻信號格式的兩倍。例如，如果在多掃描頻率監視器中的掃描速度調制針對1H視頻信號進行優化，則在需要以2H視頻信號操作時，超過SVM信號幅度會引起模糊現象或其它不希望的效果。類似地，當在多掃描頻率監視器中的掃描速度調制針對2H視頻信號進行優化時，對于1H信號輸入而言，SVM信號幅度太小以致于不能提供足夠的圖象增強。因此希望確定一種方法來確保使用預定范圍的SVM信號幅度，而不論特定視頻顯示格式的掃描頻率如何。
發明概述在一個本發明方法中，掃描速度調制的信號幅度在多個行掃描頻率下進行控制。該方法包括的步驟是通過具有多個行掃描頻率并被耦合以由所述設備顯示的信號產生相應的掃描速度調制信號，并且有選擇地把每個相應的掃描速度調制信號的幅度控制在一個預定的幅度范圍內。
根據本發明的一個方面，應用到掃描速率調制信號的增益量隨著行掃描頻率的增加而減小。例如，在行掃描頻率中每個倍頻程增加均可使增益減小6dB，以補償與各種視頻格式相關的行掃描頻率所引起的差異。
根據本發明的另一方面，行掃描頻率由掃描頻率檢測電路確定。在這種情況下，控制信號是由所述掃描頻率檢測器產生的DC電壓，它隨著行掃描頻率的函數而按比例變化。該DC電壓隨后可用于直接控制放大器增益。另外，控制信號也可以是由微處器響應行掃描頻率選擇數據產生的數字命令信號。在此情況下，該數字命令信號優選用于有選擇地改變SVM增益寄存器以控制SVM信號的幅度。
在另一實施例中，SVM幅度控制信號可以是由微處理器響應顯示源選擇數據產生的數字命令信號。在此情況下，該數字命令信號優選用于有選擇地改變SVM增益寄存器以控制SVM信號幅度。
附圖簡述
圖1是SVM信號幅度對掃描頻率的圖。
圖2是用于控制SVM信號幅度的本發明SVM自動增益控制系統的框圖。
圖3表示具有圖2所示自動增益控制系統的SVM電路的實施例的詳細電路圖。
圖4是采用圖2所示SVM自動增益控制系統的本發明另一實施例的框圖。
圖5(a)表示從一微分器輸出的1H視頻信號的SVM信號。
圖5(b)表示幅度控制之后的圖5(a)的信號。
圖5(c)表示從一微分器輸出的2H視頻信號的SVM信號。
圖5(d)表示幅度控制之后的圖5(c)的信號。
詳細描述圖1表示可在多個掃描頻率下操作的顯示設備中的SVM信號幅度對掃描頻率的圖。y-軸表示由傳統SVM微分電路產生的SVM信號幅度，如以分貝為單位。x-軸表示輸入視頻信號的行掃描頻率。標準NTSC的行頻以1H表示，因而，2H表示高一個倍頻程的掃描頻率，如用于640×480視頻格式。圖1表示行掃描頻率在2H或更大頻帶中的視頻信號的SVM信號幅度增加約6dB。因此，如果一SVM電路設計用于專門的性能參數，如1H信號的一定SVM信號幅度范圍的峰-峰削波和噪聲核化，則該SVM電路在處理源自2H頻帶中的視頻信號的SVM信號時會被過激勵。過激勵SVM系統可引起SVM輸出激勵信號削波，輸出激勵放大器在功率限制條件下工作，另外還有連續峰-峰削波器啟動和圖象清晰度增強的伴隨損失。另外，如果SVM電路設計用于具有通過2H視頻信號產生的SVM信號幅度范圍的最佳性能但接收的是1H信號，則SVM信號幅度太小，甚至有可能不能超過噪聲核化的信號范圍，且必定會使圖象增強不充分。
圖2以方框圖的形式描繪了一種SVM自動增益控制系統，當以具有不同空間分辨率和不同掃描頻率的視頻格式操作時，該系統用于把SVM信號幅度調節至預定的幅度范圍。在圖2中，包括行頻信息的視頻信號提供給微分電路1。在微分電路1中，視頻信號的亮度分量被微分以產生SVM信號。微分電路1的輸出被耦合至可變增益放大器2。在此，SVM信號被放大并被用于在SVM線圈中產生偏轉電流以用于調制電子束的掃描速度。
根據本發明的一個優選實施例，掃描頻率檢測器3使用包含行掃描頻率信息的一部分輸入信號產生輸入信號可能的空間頻率內容的指示符。簡單地說，圖1表示隨著輸入頻率的加倍而使SVM信號幅度增加。由于典型ATSC圖象能夠至少使NTSC信號的行分辯率加倍，所以基于行同步頻率確定的SVM幅度控制系統提供顯示圖象的頻譜內容的可靠指示。
為了控制由放大器2產生的SVM信號幅度或增益，行掃描頻率被監視，而且當它超過1H時，來自掃描頻率檢測器3的控制信號使來自放大器2的SVM信號幅度降低。而且，SVM信號增益和或幅度控制通常可根據圖1所示傳遞函數的余函數或反函數來應用。因此，對于具有倍頻掃描頻率的信號而言，增益或SVM幅度最好減半。反之，對于行掃描頻率相應減小的信號而言，可類似地增加SVM幅度或增益。
圖3表示圖2所示SVM自動增益控制系統的一個實施例的詳細電路圖。如圖3所示，具有負行同步的亮度信號被應用到該電路的輸入端。該信號可由同步的行同步亮度(Y)提供。該輸入視頻信號經過AC耦合電容器C1，AC耦合電容器C1與射隨器晶體管Q2的基極耦合。電阻R10、R11和R12形成一分壓器并設置晶體管Q2和Q4的基極電壓。晶體管Q2的集電極與通常為24伏的工作電位源+VA耦合，其發射極經電阻R13耦合到接地的普通放大器Q4的發射極。晶體管Q4的基極通過電阻R11和R12的結點而偏壓并經電容器C2與地耦合。
輸入視頻信號在晶體管Q4的集電極電路中由包括電容器C5、電感器L2和阻尼電阻R19的并聯配置的網絡進行微分，從而產生SVM信號。微分電路的輸出經串聯的電容器C3和電阻R20耦合到晶體管Q6的基極。電阻R21被耦合到電容器C3和電阻R20的結點以使晶體管Q6的基極偏壓到與晶體管Q8相同的電位。晶體管Q6和Q8形成差分放大器，其中增益通過電阻R26和R28、R36以及電流源晶體管Q7的集電極電流設置。電阻R25、R33和R34形成一分壓器，它為晶體管Q6、Q7和Q8提供偏壓，其中晶體管Q6經電阻R20和R21偏壓且晶體管Q8經電阻R30偏壓。電阻R21、R30、R33和R34的結點由電容器C14與地面去耦合。類似地，電容器C11使電阻R25和R33的結點與地面去耦合。Q6的集電極與電源電壓+VA耦合，且晶體管Q8的集電極經集電極負載電阻R36與電源電壓+VA耦合。另外，差分放大器的SVM信號輸出從晶體管Q8的集電極獲得。
下面關注該電路的掃描頻率檢測部分，具有負行頻信息的視頻信號經電容器C6應用于由接地的電阻R14偏壓的PNP晶體管Q3的基極。晶體管Q3被配置為負脈沖檢測器，它在其集電極輸出通過輸入視頻信號的行同步頻率導出的正行頻脈沖信號。晶體管Q3的發射極與工作電位+VA耦合。串聯的電阻R16和R17形成晶體管Q3的集電極負載。來自該集電極的正脈沖經電阻R17耦合，它確定電容器C8的充電電流。在介入脈沖周期期間，電容器C8經電阻R16向地面放電，從而形成行頻鋸齒波信號。鋸齒波的波形則應用于射隨器晶體管Q5的基極以緩沖鋸齒波信號。晶體管Q5的集電極與電源電壓+VA耦合，其發射極經電阻R15接地。晶體管Q5的發射極還耦合到電阻R18和電容器C7，它們形成一低通濾波器，以把鋸齒波信號轉換為DC電壓，該DC電壓所具有的值與輸入視頻信號的行同步頻率成正比，即行頻越高，產生的DC電壓越大。這個與頻率相關的DC電壓被耦合到射隨器晶體管Q10的基極，晶體管Q10經電阻R19向電阻R27與差分放大器電流源晶體管Q7的發射極的結點提供電流I。晶體管Q7的集電極耦合到電阻R26和R28的結點，且發射極經電阻R27接地。隨著來自掃描頻率檢測器的DC電壓的增加，晶體管Q7的發射極電壓也增加，從而使基極-發射極電壓下降，進而使集電極電流減小。因此，差分放大器的電流源被減小使晶體管Q8的集電極的SVM輸出信號的幅度降低。差分放大器的電流源降低使SVM信號的增益減小。因此，由晶體管Q6、Q7和Q8組成的差分放大器被配置為可變增益放大器，其中輸出信號幅度在顯示信號的行掃描頻率增加時自動減小。
容易理解，圖2中的本發明實施例并不限于所示的精確配置，其它方案也可用于執行根據本發明的控制系統。事實上，本發明可使用檢測視頻信號的行掃描頻率并在隨后修改SVM信號幅度以在不同的掃描頻率保持最佳SVM性能的任何電路來實施。圖4描繪了這樣的一個另選實施例。
在圖4中，輸入級10所示具有多個用戶可選的視頻輸入源，這些輸入源包括幾個1H視頻信號源，如NTSC復合視頻(VID1，2，3，4)，S-視頻(SVID1，2，3)和分量視頻(Y Pr Pb)。另外，輸入級10通常具有一個或多個輸入連接以向用戶提供可選擇的2H和更高掃描頻率的視頻信號源，包括VGA1、VGA2和HDTV。需要指出，本發明并不限于這些。也可提供其它視頻信號源，而且并不需要提供標識的所有視頻信號源。
在圖4所示的另一個實施例中，當用戶所選輸入是NTSC或其它1H輸入時，水平(H)同步脈沖和垂直(V)同步脈沖由典型集成電路11所表示的視頻處理器從所選1H信號源的復合視頻或亮度信號分量中抽取。視頻處理器11則把與1H信號源分開的H和V同步脈沖輸出到H&V選擇開關12進行選擇并耦合到微處理器13。視頻處理器11的處理特征可由諸如東芝公司商用的TA1276N型集成電路提供。但是，本發明并不限于這些，本專業技術人員將會認識到，具有類似能力的分立元件電路或其它任何商用集成電路均可用于此目的。
上變頻器16可在輸入級10和視頻處理器11之間提供。上變頻器16用于把NTSC或其它1H視頻信號轉換為2H視頻信號并可通過行加倍來執行。如圖4所示，根據微處理器13的所選輸入行頻的決定，上變頻器16由微處理器13經采用I2C協議的數據總線控制。
再次參考圖4的方框10，2H或更高的輸入信號可提供單獨的水平和垂直同步脈沖，當它們被選擇時，則經數據總線直接耦合到H&V選擇開關12并最終到達微處理器13以進一步處理。在這些2H-2.4H視頻信號源的情況下，視頻處理器11將優選接收所示的分量視頻信號(R，G，B)，其中處理器11中的選擇由微處理器13經I2C總線控制。
正如所描述的，微處理器13經I2C總線進行各種耦合以提供控制。舉例來說，微處理器13可以是ST Microelectronics的商用ST9296 IC。但是，本發明并不限于此，其它具有類似能力的微處理器也可用于此目的。
正如圖4中所描述的，微處理器13接收來自H&V選擇開關12的所選H和V同步脈沖以確定選擇用于顯示和SVM增強的視頻信號源的行頻。微處理器13可使用若干方法來確定所選顯示信號的行頻。例如，正如參考圖2所描述的，與頻率有關的電壓被產生，其中所產生的DC值由微處理器13測量并與存儲值相比較以確定所選信號源的行頻。在第二種方法中，微處理器13可測量所選行同步脈沖的單元的持續時間或寬度以確定行掃描頻率。在另一種方法中，由于微處理器13響應用戶選擇的顯示信號輸入，所以表示邏輯的行頻可通過硬連線或檢查表來執行以使用戶所選輸入信號與專用輸入信號格式和掃描頻率相關。而且，由于各種顯示信號經機械上不同的連接器連接顯示設備，所以行頻的確定可從所選的輸入插座導出。例如，NTSC信號、S-視頻信號和SVGA信號均經不同的不能互換的連接器輸入到顯示設備中。因此，根據各種行頻確定方法之一或它們的組合，微處理器13被優選編程以經數據總線向視頻處理器11發送行頻專用增益或幅度控制命令。視頻處理器11優選包括SVM發生器，其增益或SVM輸出信號幅度通過響應經I2C總線而從微處理器13接收的控制命令數據來控制。例如，在前述IC型TA1276N的情況下，SVM增益由2-比特寄存器控制，它可把SVM信號衰減0dB、-6dB、-9dB，另外還有禁止SVM信號輸出的能力。微處理器13優選編程以使SVM信號不被衰減，即在確定為1H視頻信號源時設置增益為0dB，對于2H信號源來說，微處理器13產生控制數據以使SVM信號增益減小6dB。掃描頻率高于2H的視頻信號源根據圖1所示的傳遞函數而被優選衰減。一般地，在掃描頻率中每個倍頻程增加都會使SVM信號被衰減6dB，從而使SVM信號保持在預定的幅度范圍內。如圖4所示，控制幅度的SVM信號耦合到SVM驅動器14并最終耦合到SVM線圈15以產生獨立于顯示掃描頻率的基本上相似的圖象增強。
如上所述，NTSC或其它1H視頻信號可由上變頻器16轉換為2H視頻信號。本身具有較少圖象細節或空間分辨率的信號以這種方式轉換并接收表示2H視頻信號的可檢測屬性。盡管這種上變頻信號被檢測為2H視頻信號，但圖象細節卻不能與最初作為2H信號的信號細節相比。簡而言之，上變頻處理不能增加原始1H圖象不存在的細節。因而可以理解，盡管這些信號可被檢測為2H視頻信號，但顯示的圖象可受益于比為原始2H信號提供的要高的SVM增強級。因此，當使能上變頻器16時，微處理器13可通過典型的檢查表等確定適于這種上變頻圖象的SVM增強的幅度控制值。例如，上變頻圖象可接收針對1H和2H頻率源而提供的SVM幅度值之間的SVM幅度值。
圖5(a)、5(b)、5(c)和5(d)示出了由申請人指示出的問題以及在此描述的有利的幅度控制解決方法。圖5(a)表示在微分器或SVM信號發生器的輸出端的SVM信號的例子。該SVM信號通過包括具有60納秒上升和下降時間的100IRE脈沖的1H亮度信號分量的微分產生。圖5(c)表示通過包括具有30納秒上升和下降時間的100IRE脈沖的2H視頻信號的微分形成的SVM信號。當進行顯示時，圖5(a)和5(c)的典型波形被選擇為視覺上相同。這兩種信號參考圖2的微分電路1的輸出進行描述。如上所述，源自2H信號源的SVM信號被描述為約等于通過1H信號源導出的SVM信號幅度的兩倍。
現在參考圖5(b)和5(d)，有利的自動控制系統的效果根據本發明的優選實施例來顯示。圖5(b)表示通過圖2中的可變增益放大器2的輸出端測量的1H SVM輸出信號的幅度。圖5(d)表示在圖2中的可變增益放大器2的輸出端同樣測量的2H SVM輸出信號的幅度。從圖5(b)和5(d)中所示的波形可以看出，1H和2H SVM輸出信號的幅度大致相同。因此，該SVM自動增益控制系統在多個掃描頻率下保持掃描速度調制信號的最佳幅度范圍。
權利要求
1.一種用于可在多個行掃描頻率下工作的視頻顯示設備中控制掃描速度調制的方法，包括的步驟是通過具有多個行掃描頻率并被耦合以由所述設備顯示的信號產生相應的掃描速度調制信號；并且有選擇地把每個相應掃描速度調制信號的幅度控制在一個預定的幅度范圍內。
2.根據權利要求1的方法，包括另一個步驟是根據所述每個相應掃描速度調制信號產生控制信號以把所述幅度控制在所述預定幅度范圍之內。
3.根據權利要求1的方法，包括另一個步驟是選擇所述多個行掃描頻率的不同之一并根據行掃描頻率大于前面所選的行掃描頻率的所述不同之一減小掃描速度調制信號的所述幅度。
4.一種用于可在多個行掃描頻率下工作的視頻顯示設備中控制掃描速度調制的方法，包括的步驟是確定被耦合以由所述設備顯示的信號的行掃描頻率；通過被耦合以由所述設備顯示的所述信號產生掃描速度調制信號，該掃描速度調制信號具有表示被耦合以用于顯示的所述信號的所述行掃描頻率的幅度；并且通過響應所述確定步驟有選擇地控制所述掃描速度調制信號的所述幅度。
5.一種用于可在多個行掃描頻率下工作的視頻顯示設備中控制掃描速度調制的方法，包括的步驟是通過被耦合以由所述設備顯示的信號產生掃描速度調制信號，該掃描速度調制信號具有表示被耦合以用于顯示的所述信號的行掃描頻率的幅度；確定被耦合以用于顯示的所述信號的所述行掃描頻率；根據所述確定的掃描頻率產生控制信號；和響應所述控制信號控制所述掃描速度調制信號的所述幅度以使所述幅度基本上與所述確定的掃描頻率無關。
6.根據權利要求5的方法，包括另一個步驟是隨著所述行掃描頻率的頻率增加而減小所述幅度。
7.根據權利要求6的方法，其中所述幅度相對于在所述確定的行掃描頻率中的每個倍頻程增加而言大致上減半。
8.根據權利要求5的方法，其中所述控制信號產生步驟包括的步驟是以DC電壓表示所述確定的行掃描頻率，該DC電壓與所述確定的行掃描頻率的函數成正比變化。
9.根據權利要求8的方法，包括的步驟是通過響應所述DC電壓控制所述掃描速度調制信號的所述幅度。
10.根據權利要求5的方法，其中所述控制信號產生步驟包括的步驟是以微處理器產生的數字信號表示所述確定的行掃描頻率。
11.根據權利要求10的方法，包括的步驟是通過響應所述數字信號控制所述掃描速度調制信號的所述幅度。
12.一種具有掃描速度調制并可在多個掃描頻率下工作的視頻顯示設備，包括用于通過被耦合至所述設備的顯示信號產生掃描速度調制信號的裝置，所述掃描速度調制信號具有與所述顯示信號的行掃描頻率成正比的幅度；用于確定所述行掃描頻率的裝置；用于響應所述確定的行掃描頻率產生控制信號的裝置；和裝置，用于通過響應所述控制信號有選擇地控制所述掃描速度調制信號的所述幅度以使所述掃描速度調制信號的幅度基本上與所述確定的行掃描頻率無關。
13.根據權利要求12的視頻顯示設備，其中用于選擇性控制的所述裝置根據所述確定的行掃描頻率的頻率增加而減小所述掃描速度調制信號的所述幅度。
14.根據權利要求12的視頻顯示設備，其中用于選擇性控制的所述裝置相對于在所述確定的行掃描頻率中的每個倍頻程增加而把所述掃描速度調制信號的所述幅度減半。
15.根據權利要求12的視頻顯示設備，其中表示所述確定的行掃描頻率的所述控制信號是一DC電壓，它與所述確定的行掃描頻率的函數成正比變化。
16.根據權利要求12的視頻顯示設備，其中表示所述確定的行掃描頻率的所述控制信號是由微處理器產生的數字信號。
17.根據權利要求16的視頻顯示設備，其中所述數字信號設置增益寄存器以控制所述掃描速度調制信號的所述幅度。
全文摘要
一種用于可在多個行掃描頻率下工作的視頻顯示設備中控制掃描速度調制的方法。該方法包括的步驟是:通過具有多個行掃描頻率并被耦合以由所述設備顯示的信號產生相應的掃描速度調制信號;并且有選擇地把每個相應掃描速度調制信號的幅度控制在一個預定的幅度范圍內。
文檔編號H04N3/27GK1344463SQ00805313
公開日2002年4月10日 申請日期2000年2月4日 優先權日1999年2月9日
發明者J·O·阿倫德, G·K·森德爾維克 申請人:湯姆森許可公司