视频控制电路10示于图1中。它包括一个视频源12,一个亮/色处理电路14,一个电子束限流电路16,一个电子束电流感应电路18,一个手动对比度控制电路20,一个自动对比度控制电路24,一个手动亮度控制电路22。
在线39上的视频源12的输出信号是亮/色梳状滤波器38的输入信号。梳状滤波器在线41上的输出信号是色度信息,在线43上的输出信号是亮度信息。梳状滤波器38的输出信号作为亮/色处理电路14的输入信号。作为亮/色处理电路14的这些电路可以做成为一个集成电路。这样一个亮/色处理芯片可以用RCA元件,代号为1421882-1,生产厂家为:Thomson Consumer Electronics,Indianpolis,Indiare.本文仅说明亮/色芯片中与本发明有关的部分。
梳状滤波器38的色度输出信号作为色度处理电路50的输入信号。梳状滤波器38的亮度输出信号是亮度放大器52的输入信号。图象控制电路54控制亮度和色度通道的视频增益,并且在线45和47上有输出信号,它们分别输入到色度处理电路50和亮度放大器52中。亮度放大器52的输出信号是亮度控制电路56的输入信号。亮度控制电路56提高和降低亮度电平,也称为黑色电平。亮度控制电路56在线53上的输出信号和色度处理电路50在线51上的输出信号都作为亮/色矩阵电路60的输入信号。亮/色矩阵电路60在线61、63和65上的输出分别作为红、绿、蓝视频信号的输出。线61、63和65上的每一输出信号都经过一个电阻,然后加合起来作为一个一般的自动对比度控制电路24的输入信号。这使得电子束限流能响应平均图象强度及视频峰值强度。这也能防止局部散焦和阴罩障板起泡。
视频信号一般被箝位在OIRE(复合的视频信号后背区)的直流电平上,而在NTSC信号中的黑色电平一般被调整为近似7.5IRE,白色电平近似为100IRE。因此,在视频增益中的一个增加将导致随视频增益的增加,所显示的黑色电平变得“更亮”,以及,随视频增益的减少,所显示的黑色电平变得更“黑”。当电子束限流电路也响应于由减小亮度引起的电子束电流电平的增加时,则更加降低了黑色电平,这个效应更明显。
在线87上,图象控制电路有一个输入端。在线83上,亮度控制电路56有一个输入端。就分辨率而言,根据前述的集成电路芯片的操作方式,施加在图象控制电路54的输入线87上的电压电平的增加,将增加视频放大器的增益。视频增益的增加,将增加对比度电平,并且也增加(或提高)亮度电平。线87上的电压的减小将导致视频增益的减小,从而导致对比度电平的减小和亮度电平的减小。相似地,亮度控制电路56的输入线83上的电压的增加,将有利于提高视频信号的亮度电平;线83上的电压的减小,将有利于降低亮度电平。然而,亮度控制电路56的输入线83上电压电平的变化,不影响视频增益,因此,也不改变对比度电平。
在如图所示的实施例中,使用了上述的亮/色芯片,它包括电子束限流电路58。电子束限流器58用虚线表示,因为它不用于本发明。使电子束限流无效,它在线59上的输入信号实际上是单一的,是一个升高的电压+Vcc。这意味着(尽管是错误的)电子束电流是很低的。当电子束限流电路58的输入被限制得很高时,则它在线55和57上的输出信号,分别送到图象控制电路54和亮度控制电路57,就不变化并且不起作用。按照这种方式,可能不使用集成的电子束限流电路58,如本发明所说明的那样,用电子束限制器电路16代替电子束限流电路58。
亮/色梳状滤波器,色度处理电路,亮度放大器和亮/色矩阵电路的特定工作方式是已知的,因此,不作详细描绘和解释。电子束限流电路58的操作方式(它是旁通的)是根据先有技术方案,在电子束电平的第一范围的同一方向内,它能调制对比度和亮度,并且在高于第一范围的电子束电平的范围内,可调整亮度电平。这样一个电子束限流电路并非是最佳操作方式,因此,要促进这个电子束限流器的发展。
线71上的电子束电流由电子束电流感应电路18监视。电子束电流感应电路18在线73上产生一个电子束电流控制电压,它是对比度或“图象”限制器电路70及电子束电流控制电路74的输入。电子束电流控制电路74包括一个亮度限制器76和一个信号处理器78。信号处理器78可以有各种不同的形式,例如,如图2所示,是一个滤波器;如图6和7所示,是一个门控制电路。在上述两种情形下,信号处理器78都作为用于从输入给亮度限制器76的输入信号中取出至少具有某一特征噪声的装置。如图2所示,电子束电流控制信号是一个电压信号,当电子束电流处于最小值时,它处于最大值;当电子束电流电平为最大值时,它为最小值。
图象限制器电路70是一个自动的对比度限制电路,它在输出线75上产生对比度控制电压或图象控制电压的一个成份,输出线75上的控制电压响应于涉及平均图象强度的电子束电流的动态变化。图象控制电压的另一成分是线25上自动对比度控制电路24的输出信号,它响应于与峰值图象强度有关的电子束电流的动态变化。图象控制电压的第三个成分是线85上的手动对比度控制电路20的输出信号。线75上的图象控制电压作为亮度调制电路72的输入及图象控制电路54的输入。由任一成分或全部引起的图象控制电压的净增加,将导致图象控制电路54去增加视频增益,这会增加对比度电平,提高亮度电平。图象控制电压的净减会引起图象控制电路54去减小视频增益,这会减小对比度并降低亮度电平。如图4所示,图象控制电压作为电子束电流的函数,响应于图象限制器70而变化。为了图象限制器进行强光运行,图4中亮度调制器的作用可以忽视。其值与图2中指定电路的运行方式对应。电子束电流低于图4所示的值时,图象控制电压一般对应于自动对比度控制电路24而变化。
亮度调制器电路72在线79上提供一个控制电压输出,如图5所示,它与图象控制电压的变化相反,其值对应于图2中指定电路的运行方式。当图象控制电压增加时,线79上的亮度控制信号的电压下降,这导致亮度控制电路56去降低亮度电平。反之,当图象控制电压下降时,亮度控制电压升高,导致亮度控制电路56去提高亮度电平,增加视频增益会增加对比度电平,同时,会提高亮度电平。反之,减小视频增益会减小对比度电平,降低亮度电平,因此,当对比度电平减小时,亮度控制信号会有效地提高亮度电平,当对比度电平增加时,有效地降低亮度电平。因此,当响应于自动对比度控制或电子束电流限制器的运行使对比度减小时,亮度调制器抵消了亮度电平的不希望的减小。
亮度调制器72在电子束电流运行值的第一范围是有效的,该范围一般对应于安全运行条件。然而,在某些情况下,过大的电子束电流电平所带来的危害比可察觉的图象质量下降更重要。因此,亮度限制器电路76在电子束电流运行值的第二范围也有效,该范围对应于不安全的运行条件。也就是说,在这种条件下,无论是自动对比度控制电路24还是图象限制器电路70都不能有效地防止不安全的电子束电流电平。在这种情况下,亮度限制器电路76在线81上产生一个电子束电流过载控制电压信号,它与亮度控制电路56的输入线83相接。电子束电流过载控制信号(如图4所示)是电子束电流的函数。为了进行亮度限制器的强光运行,图4所示的亮度调制器的效果可以忽视。可以理解,在电子束电流的某一阈值下,图象限制器70将达到它的全范围调节,这样,在图象控制电路的输入或亮度调制电路中不发生进一步的变化。由此,电子束电流过载控制信号在第二范围内能有效地降低亮度电平以防止不安全的电子束电流电平。
当自动对比度控制电路或图象限制器还能够通过控制视频增益来控制电子束电流时,为防止亮度限制器电路76生成电子束电流过载控制信号,可使电子束电流控制信号通过信号处理器78,以去掉其中的AC成分,例如回扫脉冲产生的噪声脉冲尖峰。这有利于保证亮度限制器电路78仅在由图象控制电压所提供的全部和扩展的补偿范围耗尽时才有效。图4中虚线表示无信号处理器存在时,亮度限制器的早期效应。
大多数电视接收机有手动可调装置,观众可用这种装置改变对比度和亮度的设置。值得注意的是,手动对比度控制电路20的输出信号也送到亮度调制器72的输入端,对应于手动的对比度的增加,它能有效地减小亮度电平。同自动电子束限制器电路16一样,手动的亮度控制电路22将能提高和降低亮度电平而不影响视频增益和对比度。然而在输出线89上的电压电平将作为亮度控制电路56的输入信号的一个成份,并且,一个过份高的手调亮度电平将导致图象控制电路和亮度调制器的有效范围减小,还导致亮度限制器电路的更频繁运行。
适用于本发明的电子束限制器电路16的电路图示于图2中。一个电子束电流流过线71,进入回扫变压器T1的线圈W中。电子束电流感应电路18包括电阻R1和R2,它们的连接点在线73上,在线73上生成一个电子束电流控制电压Vs,电子束电流控制电压Vs与电子束电流成反变关系。二极管D1连接在线73和电压源(例如+11.2V)之间,这限制了Vs值最大近似为+12V。
图象限制器电路70包括三极管Q1和Q2,它们的发射极通过电阻R9相互连接。Q1的基极由分压器网络置偏压,分压器网络包含电阻R5、R6和R7。按图中所显示的各值,三极管Q1的基极,与电阻R5和R6的交接点相连,被置偏压近似为+4V的电压电平。
自动对比度控制电路24可以由各种特定的电路具体化,如V.S.P.4,599,643中所描绘的那样。一个具体例子是包括一个三极管,三极管的基极与总视频输出相连接,集电极与图象限制器和手动的对比度控制电路的输出连接,发射极通过一个可变电阻分压器网络置偏压。视频激励(幅值)的增加将影响图象控制电压的减小。
亮度限制器电路76包括三极管Q5和Q6,其发射极通过电阻R8相连接,其基极也由含电阻R5、R6和R7的分压器网络置偏压。对于图中所显示的值来说,三极管Q5的基极,与电阻R6和R7的接点相连,近似处于+2.7V,以滤波器76的形式表现的信号处理器78,与三极管Q6的基极连接,包含电阻R4和电容C2。
亮度调制器电路72包含三极管Q3和Q4,三极管Q4的基极由含电阻R11和R12的分压器网络置偏压,并与R11和R12的接点相连。三极管Q3和发射极电压与其基极的电压有关,基本上是图象控制电压。三极管Q1的集电极是图象控制电路70的输出端,处于线75上,输出线75是图象控制电路54的输入端,通过电阻R10,也是在三极管Q3的基极上亮度调制电路72的一个输入。
三极管Q5的集电极是亮度限制器电路76的输出端,处于输出线81上。它与三极管Q4的集电极(是亮度调制器72的输出端,处在输出线79上)相连接。二极管D2不形成亮度限制器或亮度调制器的一部分,但是,当用户或手动亮度控制设置过低时,能阻止三极管Q4的导通。分压器网络的电阻R5、三极管Q3的集电极、电阻R13的一端都与+11.2V的电压源相连。电阻R13和R14形成一个分压器网络,用于对三极管Q4的发射极置偏压,三极管Q4的发射极与R13和R14的交点相连,当三极管Q3不导通时,三极管Q4的发射极电压近似为+8.5V。
手动对比度控制电路在图象控制电路的输入线75上产生一个电压电平,该电压也出现在三极管Q1的集电极上,该集电极是图象控制电路70的输出端,例如,假定电子束电流处于最小,电压Vs处于最大,那么对于图中所表示的数值来说,设置手动对比度控制的极小因素将在图象控制电路的输入线75上和在三极管Q1的集电极上产生近+7.8V的电压电平。三极管Q3按这样一种方式置偏压,即当图象控制电压超过5V时,它能导通。因此,即使不存在由电压电平Vs所致的任一电子束电流限制时,三极管Q3也能导通。结果,将使Q4也导通,它将在亮度调制器的输入线83上设置近似为+6.1V的电压,这对应于如图4所示的亮度控制电压的最大值,这里,亮度调节的作用被忽视。
电压Vs将随电子束电流的增加而下降。自动对比度控制主要在过大的电子束电流流过三极管Q2之前起作用。当电压Vs降得足够低,近似于三极管Q2的基极的偏压时,这近似为低于三极管Q1的基极偏压+4V的两个二极管压降,三极管Q1将开始导通。当三极管Q1开始导通时,输出线75上的图象控制电压下落。当图象控制电压下降时,视频增益将减小,并且,对比度电平也减小,视频增益的减小将降低亮度电平,如前文所解释的那样。然而,当图象控制电压下降时,三极管Q3的基极上的电压也下降,这将削弱三极管Q3的导通。三极管Q3的较弱的导通将引起三极管Q4的导通削弱,这将引起Q4的集电极在输出线79上电压电平的增加。因此,亮度控制信号增加,所提高的亮度电平以补偿视频增益的减小。
图象控制电路变成有效时的电压Vs之值将取决于电阻R5、R6和R7,R5、R6、R7在三极管Q1的基极置偏压,并在Q2的发射极置偏压。当电压Vs随电子束电流的增加而下降时,处于二极管Q1的集电极的图象控制电压将持续下降,并且在三极管Q4的集电极处的亮度控制电压也将持续下降。
理想的情况是,当电压Vs变得足够小时,而不是在此之前,亮度限制器电路将有效。更特别的是,由电阻R5、R6和R7形成的分压器在三极管Q5的基极设置偏压,继而在三极管Q6的发射极设置偏压,当电压Vs下降低于+2.7V,近似为两个二极管压降时,三极管Q6将开始导通,并引起三极管Q5的导通。当三极管Q5开始导通时,处于亮度调制器的输出端上,即三极管Q4的集电极上的亮度控制信号将下降。这将使亮度控制电路去降低亮度电平以减小电子束电流。电压Vs的进一步下落,将亮度电平更下降。
自动对比度控制24和对比度限制器70可以看成在电子束电流值的第一范围的不同部分进行工作,在超出第一范围的电子束电流的第二范围,用亮度限制器进行工作。另外,自动对比度控制可以看成在电子束电流值的第一范围工作,对比度限制器在电子束电流值的第二范围工作,亮度限制器在超出电子束电流的第一和第二范围外的第三范围工作。
图3说明一些用于几种不同的电子束电流电平的电子束感应电压。当电子束电流为OmA时,如波形3A所示,保护性二极管D1导通以防止电子束感应电压上升到约+12V。当电子束电流增加时,二极管D1分流,在近850μA时,二极管D1停止导通。当电子束电流流动时,在活动的图象时间内,电子束感应电压有一个值,在水平扫描回扫期间,有几微秒的时间内,有一个极低的值。
当电子束电流约为1.16mA时,电子束感应电压的波形如3B所示,当电子束电流超过该值时,三极管Q1和Q2的导通开始(从负尖峰开始),并且当三极管Q1的集电极开始减小视频增益时,电压持续下降。如果尖峰不存在,则图象限制器减小视频增益的动作开始更突然,但具有峰值的减小要平缓一些。然而,亮度限制器减小黑色电平的动作直到视频增益的明显减小时才开始,然后它迅速起作用。
电子束电流约为1.22mA时的电子束感应电压的波形为3C所示,当电子束电流超过这个值时,在负尖峰期间,三极管Q5和Q6发生不希望的导通,如果电子束感应电压直接加在三极管Q4的基极上,则用亮度限制器减小黑色电平的连续动作来代替由电阻R4和电容C2组成的滤波动作,这样的早期动作是先有技术中的电路的典型动作。当电子束电流分别为1.38mA和1.47mA时,电子束感应电压的波形如3D和3E所示。对波形3F来说,基线电压已经低于阈值,尖峰不明显。当由三极管Q5和Q6的导通来防止负尖峰时,在减小黑色电平之前,由三极管Q1和Q2构成的电子束限制器能完全导通,并大大地减小视频增益。如图4所示,无滤波器时,亮度或黑色电平控制减小的动作几乎与图象或视频控制减小的动作一起发生;而当有滤波器存在时,亮度控制减小的动作滞后,直到明显的图象控制减小发生。
在图2所示的电路中,当图象控制电路尽可能地减小视频增益时,并且当电压Vs随电子束电流的进一步增加而进一步减小时,置偏压的三极管Q5(偏压适度地低于Q1)应能导致亮度限制器运行。然而,除非三极管Q5被置的偏压比Q1的低得多之外,负脉冲(尖峰)在回扫过程中能导致亮度限制器在比所希望的电平更低的电子束电流电平下导通。可是,对Q5设置的偏压比Q1的低得多是不可能的,因为亮度限制器不足够有效。信号处理器78(例如,由电阻R4和电容C2形成的滤波器)实质上消除了信号Vs中的AC成分(负尖峰)。因此,由亮度减小引起的电子束电流控制发生之前,有效的控制范围就大大地扩大了。
通过一个适当的门电路,控制给亮度限制器和/或图象限制器的电子束感应控制电压信号,能够抑制负尖峰效应。图6表示的是修订后的图2的电路,包括了一个门电路77形式的信号处理器。门电路77包括一个三极管Q7,电阻R16和R17,二极管D3。D3的阴极与三极管Q5的发射极连接,阳极连在电阻R16的一端及三极管Q7的发射极上,三极管Q7的集电极与电压源+11.2V相连,三极管Q7的基极连到电阻R17的一端,形成门电路的输入端。电阻R16和R17的其它端接地,除门电路的影响之外,图6所示电路的运行实际上与图2的电路一致。由电阻R4和电容C2组成的滤波器网络可以省略,以便同样的电子束感应信号作为三极管Q2的基极上的图象限制器电路70的输入信号及三极管Q6的基极上的亮度限制器76的输入信号。
三极管Q7一般是断开的,但在水平回扫期间,当回扫脉冲加在它的基极上时,它闭合。当三极管Q7闭合时,二极管D3变成有偏压的,并且将三极管Q5的发射极的电压电平提高到高于基极的电压电平,断开Q5,这阻止了由于电子束感应电压中页尖峰的影响使三极管Q6导通而使三极管Q5也导通。亮度限制器在扫描期间不运行。自动对比度控制电路24不受门电路77的影响,在扫描及回扫过程中都持续工作。
图7中采用了另一种门电路。图7所示电路区别于图1,2和5的电路的最明显之处是不包括亮度限制器。在电阻R1、R2及二极管D1的交接点处产生的电子束感应电压施加在三极管Q8的基极上,它使电子束感应电压倒相,产生在三极管Q8的集电极上的倒转的电子束感应电压作为三极管Q9和Q10的基极的输入。三极管Q9和Q10是NPN三极管,三极管Q9是图象限制器,它产生图象控制电压的一个成份,作为在它的集电极上的输出信号。其它成份由手动对比度控制电路和自动对比度控制电路产生。三极管Q10产生一个亮度控制信号作为它集电极的输出信号。电阻R18和R19可以是几千欧数量级的,其值是相同的(尽管它们不必相同)。电阻R20、R21和R22可以进行选择,使得在阈值时也能运行,其值与图2、5中所示一致,尽管这种情况不必要。对于所显示的值而言,当施加在三极管Q8的基极上的电子束感应电压比+11.3V低三极管Q8的VBE时,三极管Q8开始导通,当三极管Q8开始导通时,它的集电极的电压开始上升,当集电极电压上升超过三极管Q9的VBE时,三极管Q9开始导通。当三极管Q9开始导通时,图象控制电压开始下降,它影响了视频增益的减小。三极管Q10的发射极是如此加偏压的,即当三极管Q8的集电极的电压上升到1.3V超过三极管Q10的VBE时,三极管Q10开始导通,并且影响黑色电平的减小。门三极管Q11一般是断开的,但是,在水平回扫期间,例如通过施加到它基极的回扫脉冲,或通过与回扫脉冲同步的脉冲,门三极管Q11可被闭合。当三极管Q11被闭合时,它使加在三极管Q9和Q10的基极上的电压信号下降,从而确保三极管Q9和Q10在回扫期间断开,并且当特征负尖峰出现在电子束感应电压信号中是,有效地阻止电子束感应信号的传导。三极管Q11的工作不影响自动对比度控制电路27。
自动对比度控制电路和图象限制器电路在第一,也即比较宽的值范围的不同部分控制电子束电流电平,在这个范围内,如果存在亮度调制器,它可以用来补偿在亮度电平内由于响应图象控制电压而发生的视频增益的变化导致的所有不希望的变化。当电子束电流达到不安全的扩展的阈值时,在第二范围内,亮度限制器能有效地降低亮度电平,防止由电子束电流过载导致的图象损坏。用于电子束感应电压信号的信号处理器阻止了亮度限制器的提早运行。