專利名稱：數(shù)字電視的彩色分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視接收機(jī)，尤其涉及對輸入視頻信號進(jìn)行取樣以獲得改變顯示方式的像素數(shù)據(jù)。
在許多電視廣播信號中，尤其是NTSC和PAL制中的信號，規(guī)定了水平掃描頻率(Fh)和彩色副截波頻率(Fsc)之間的關(guān)系。例如，在NTSC信號中，在單一的通道中傳輸亮度和色度信號，色度的副截波為3.58MHz，等于行頻15，734.26Hz乘以455/2。這種關(guān)系使得在電視接收機(jī)中能把亮度和色度分量分離開來，因此，在把原始的彩色信號恢復(fù)以進(jìn)行顯示之前避免了它們之間的干擾。
在NTSC制式的數(shù)字電視系統(tǒng)中，一般的數(shù)字彩色分離算法要求取樣速率是副載波3.58MHz的若干倍。通常所用的取樣速率約為14.318MHz，稱為“4fsc”速率。其結(jié)果是每行實際視頻數(shù)據(jù)有約763個取樣信號。
4fsc取樣速率的問題是它不是總是與每行所希望的像素數(shù)(水平分辨率)所要求的取樣速率一致。例如，諸如“寬NTSC”等的當(dāng)代增強(qiáng)清晰度的電視系統(tǒng)要求圖像寬度比以前的圖像寬，其寬高比為16∶9。所希望的寬高比和每幀實際行數(shù)決定了水平分辨率。
最簡單的取樣方法是每個像素取一個樣。但，通常，NTSC彩色分離和所希望的寬高度比要求的取樣速率是不同的。例如，寬度比為4∶3，480行顯示要求每行640個像素。然而，如上所述，NTSC彩色分離的4fsc取樣速率的結(jié)果是每行763個取樣點。這需要幾種裝置來為所希望的水平分辨率提供取樣。
一些現(xiàn)存的系統(tǒng)首先對輸入數(shù)據(jù)以4fsc取樣，或者以一些其它的色同步取樣速率取樣，進(jìn)行彩色分離，然后把取樣值換算成所希望的水平分辨率，用這樣的方法提供所要求的每行像素數(shù)。然而，換算帶來的問題是有可能產(chǎn)生顯然的人為現(xiàn)象。而且，這種系統(tǒng)所增加的復(fù)雜程度使它們的成本提高。
本發(fā)明的一個方面是提供一種電視接收機(jī)的數(shù)字彩色分離器。模擬亮度分離單元接收經(jīng)調(diào)諧的輸入信號，然后把輸入信號的亮度分量與色度分量分離。第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以由將顯示的每行像素決定的速率對亮度分量進(jìn)行取樣。第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接收經(jīng)調(diào)諧的輸入信號并對其以適合數(shù)字彩色分離的速率進(jìn)行取樣。數(shù)字亮度分離單元接收第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)信號，并把亮度取樣信號與色度取樣信號分離。換算單元對色度取樣信號進(jìn)行換算，使每行的色度取樣信號數(shù)與將顯示的每行希望的像素數(shù)相同。此時，亮度和色度取樣信號都對應(yīng)于所希望的水平分辨率。
本發(fā)明的技術(shù)上的優(yōu)點是它從NTSC信號中提供彩色分離數(shù)據(jù)，并能滿足非NTSC顯示制式所要求的水平分辨率。因為它不需要換算亮度分量。因而最大限度地減少了不希望有的人為現(xiàn)象。盡管還要換算色度分量，但，其較窄的帶寬可減小人為現(xiàn)象。


圖1是數(shù)字電視接收機(jī)視頻部分的框圖;
圖2示出了圖1的接收器的可編程形式。
圖1示出了數(shù)字接收機(jī)10的一部分。應(yīng)當(dāng)理解，圖中僅示出了用于獲取輸出像素數(shù)據(jù)的部分;沒有示出用于同步和音頻信號處理的部分。
雖然下面就廣播電視信號的接收機(jī)作了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，接收器10可以是任意類型的接收模擬混合視頻信號和顯示或存儲由信號表示的圖像的設(shè)備。
為說明之用，假設(shè)接收機(jī)10具有480行垂直分辨率。接收機(jī)10具有空間調(diào)制器(SLM)顯示器，其特點是像素單元可單獨尋址，使這些像素元能同時被打開或被關(guān)閉。通過對將要在一個圖像幀期間被打開的那些像素進(jìn)行尋址以及控制每個像素元都被打開的一幀時間長度來形成圖象。SLM的一個例子是德克薩斯儀器股份有限公司制造的數(shù)字鏡像裝置(DMD)。DMD的鏡像元件是方形的，所以對于給出的垂直分辨率(VR)和所希望的寬高比(AR)，水平分辨率(HR)由下式確定AR＝HR/VR因此，例如，對于所希望的寬高比為4∶3，每行的像素數(shù)為4/3＝HR/480HR＝640在美國專利5，079，544(名稱為“標(biāo)準(zhǔn)獨立數(shù)字化視頻系統(tǒng)”)和美國專利序列號(代理案號TI-17855，名稱為“DMD顯示系統(tǒng)”)中更詳細(xì)地描述了DMD數(shù)字電視系統(tǒng)，上述兩專利均轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，援引在此，以供參考。
視頻輸入可以是任何具有色度分量和亮度分量的模擬信號。在此，把亮度分量稱為“Y”分量，把色度分量稱為“C”分量。
為說明之用，假設(shè)輸入信號是這樣的，對數(shù)字彩色分離的取樣頻率與提供每行所希望的輸出像素數(shù)的取樣頻率并不相同。例如如果輸入信號為NTSC信號，其色同步信號為3.58MHz，用作同步信號以建立色度的頻率和相位的基準(zhǔn)。然而，如果以適合數(shù)字彩色分離的速率對輸入信號進(jìn)行取樣，其結(jié)果是每行的取樣數(shù)與所希望的水平分辨率不同。
信號接口11提供傳統(tǒng)的信號接口功能，如，調(diào)諧和濾波。它還可以起到諸如除去同步信號的作用，這些與本發(fā)明的主題無關(guān)。對于本發(fā)明的目的，接口11的主要作用是向彩色分離單元12的兩個不同的通路提供組合Y/C信號。
在彩色分離單元12的第一通路上，模擬Y分離器12a接收組合輸入視頻信號。分離器12a可以是作意一種把輸入信號的亮度分量與色度分量分開以提供亮度信號的模擬裝置?？梢允怪T如陷波或梳狀濾波等傳統(tǒng)的模擬彩色分離方法。
第一模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器12b接收Y信號，并以與每行所希望的輸出像素數(shù)相一致的速率對Y信號進(jìn)行取樣。所需要的取樣速率由每行所希望的像素數(shù)和實際視頻信息的水平掃描時間確定。例如，在NTSC信號中，行周期為63.5微秒，其中實際的視頻信息約為52.4微秒。對于480行，每行853個像素的顯示方式(寬高比為16∶9)，可由下式計算取樣速率取樣速率＝853個像素/52.4微少＝16.31MHz。
對于480行，每行640個像素的顯示方式(寬高比為4∶3)，取樣速率為取樣速率＝640個像素/52.4微秒＝12.21MHz。
在本發(fā)明一個改進(jìn)的實施例中，A/D單元12b可以是可編程的，所以可以根據(jù)所希望的水平分辨率選擇其取樣速率。
A/D轉(zhuǎn)換器12C的取樣速率在此稱為“輸出像素速率”，因為它可以被寫成將要被顯示的每行像素數(shù)的函數(shù)。然而，場緩沖器14的一個作用可以是對不需要消隱周期的SLM接收機(jī)進(jìn)行“場擴(kuò)展”。場擴(kuò)展可以把實際的視頻數(shù)據(jù)擴(kuò)展到整個場周期上，由此，減小傳送數(shù)據(jù)給SLM18所需要的像素速率。
在彩色分離單元12的第二通路上，第二A/D轉(zhuǎn)換器12接收組合視頻輸入信號。它以約為14.318MHz的速率對該信號進(jìn)行取樣，該頻率為副載波頻率3.58MHz的4倍。由于彩色信號每行有4.55/2個周期，所以這個4fsc速率導(dǎo)致每行910個周期。每行輸入信號因而被取樣910次。這些910個取樣信號中的約750個表示實際視頻數(shù)據(jù)，其余為消隱信息。
數(shù)字C分離單元12d把Y數(shù)據(jù)與C數(shù)據(jù)分離開來，并輸出C信號?？梢杂脗鹘y(tǒng)的數(shù)字彩色分離方法來實現(xiàn)C分離單元12d。
此時，Y數(shù)據(jù)和C數(shù)據(jù)被分開，并且以數(shù)字形式提供。然而，Y和C信號已經(jīng)以不同的速率取樣。Y數(shù)據(jù)與所希望的水平分辨率相容，但C數(shù)據(jù)與所希望的水平分辨率不相容。下表示出了Y/C分離和取樣之后的像素數(shù)據(jù)特征值寬高4:316:9Y數(shù)據(jù)853640C數(shù)據(jù)750750為了彌補(bǔ)這種不相容性，由水平換算單元12e來對C數(shù)據(jù)進(jìn)行換算。換算操作把每行763個像素轉(zhuǎn)換成所希望的每行輸出數(shù)。
假設(shè)480行顯示方式，寬高比16∶9，則把750個取樣信號換算成853個取樣信號，每個取樣信號表示一個輸出像素的色度數(shù)據(jù)。對于寬高比為4∶3的顯示方式，把750個取樣信號換算成640個取樣信號。
可以使用許多換算算法中的任意一種來進(jìn)行換算。對于16∶9的寬高比，取樣換算算法的一個例子是雙線性內(nèi)插法，在該方法中，每兩個相鄰的取樣信號之間加進(jìn)一個新的取樣信號。對于色度數(shù)據(jù)，可以使用“近似鄰近值”(nearnighbor)方法。因為速率750/853約為9/10，因此，每9個取樣信號加進(jìn)一個新的取樣信號。應(yīng)當(dāng)理解，一些換算算法可能導(dǎo)致過取樣或欠取樣，所以取樣信號數(shù)并不必與所希望的輸出像素數(shù)精確相等。在換算了C數(shù)據(jù)之后，Y和C取樣信號可用于所希望的水平分辨率。
如A/D單元12b一樣，換算單元12e可以做成可編程的，所以可以根據(jù)所希望的寬高比來改變換算率。
雖然在圖1中把換算單元12e畫成單獨的處理單元，但其功能可以由處理單元15來實現(xiàn)，可對處理單元15進(jìn)行編程來實現(xiàn)換算算法以及下文描述的其它處理任務(wù)。而且，處理單元15還可以在色度處理通路的各個點上進(jìn)行水平換算。
處理單元15完成各種視頻處理算法，例如，把數(shù)字信號由色差信號轉(zhuǎn)換成RGB信號，完成進(jìn)行性的掃描轉(zhuǎn)換以及去γ校正。
存貯器17是一個在處理單元15進(jìn)行處理時的像素數(shù)據(jù)存貯器，也是一個把像素數(shù)據(jù)提供給SLM19的幀存貯器。在一個SLM或接收機(jī)10中，數(shù)據(jù)以“位-平面”(bit-planes)方式傳送，由格式器18格式化。上圖援引的美國專利序列號-(代理案號TI-17855)更詳細(xì)地描述了存貯器17、格式器18和SLM19，援引在此，以作參考。如上所述，SLM19的輸出格式可以根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器12b的取樣速率和換算單元12e的換算系數(shù)改變。與在此描述的例子相一致，SLM19可以顯示4∶3寬高比的640×480個像素，或者16∶9寬高比的853×480個像素。
雖然圖1中沒有示出，但彩色分離單元12可以用于具有CRT顯示器的數(shù)字接收機(jī)。接收機(jī)可以用CRT(未示)來代替格式器18和SLM19。對于這種接收機(jī)，數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)回模擬形式，并被掃描到CRT而不是傳送給SLM18。
圖2示出了圖1彩色分離器的可編程形式。
如上所述，A/D轉(zhuǎn)換器12b和換算單元12e都可以制成可編程的。HR選擇單元21可以允許用戶進(jìn)行選擇，以設(shè)定任意一種對應(yīng)于輸入電視信號的格式。確定用于合適取樣速率和換算系數(shù)的控制信號，并把它分別傳送給A/D轉(zhuǎn)換器12b和換算單元12e。
另一些實施例盡管已經(jīng)參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但這種描述不能被看作限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，對所揭示的實施例進(jìn)行各種更改以及其它一些可能的實施例是明顯的。因此，預(yù)料，所附的權(quán)利要求書將覆蓋所有落入本發(fā)明真實范圍內(nèi)的所有更改。
權(quán)利要求
1.一種視頻信號接收機(jī)的數(shù)字彩色分離器，包含模擬亮度分離單元，接收視頻輸入信號，并把所述輸入信號的亮度分離與色度信號分開；第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，以由將顯示的每行像素數(shù)確定的速率對所述亮度分量進(jìn)行取樣；第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收所述輸入信號，以及以適用于數(shù)字彩色分離的速率對所述輸入信號進(jìn)行取樣；數(shù)字色度分離單元，接收所述第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)取樣信號，并把色度取樣信號與亮度取樣信號分開；和換算單元，換算所述角度取樣信號，使每行色度取樣信號數(shù)與所希望的將顯示的每行像素基基本相等。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所述第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是可編程的，其取樣速率可以改變。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所述換算單元是可編程的，其換算系數(shù)可以改變。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所述第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以成倍于色度副載波頻率的速率對所述輸入信號進(jìn)行取樣。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所述第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以所希望的輸出像素速率對所述亮度分量進(jìn)行取樣。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所換算單元為邏輯電路。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字彩色分離器，其特征在于，所述換算單元是用換算算法進(jìn)行編程的處理器。
8.一種把亮度分量從電視輸入信號的色度分量中分離出來的方法，包括下列步驟用模擬亮度分離單元分出所述輸出所述輸入信號的亮度分量，提供亮度信號;以由將要顯示的所希望的每行像素數(shù)確定的速率對所述亮度信號進(jìn)行取樣;以適用于數(shù)字彩色分離的速率對所述輸入信號進(jìn)行取樣，提供組合亮度/色度數(shù)據(jù)取樣信號;用數(shù)字色度分離單元把色度取樣信號與所述組合亮度/色度數(shù)據(jù)取樣信號的亮度取樣樣本分開;以及換算所述色度取樣信號，使每行的取樣樣本數(shù)與所述將顯示的所希望的每行像素數(shù)基本相等。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對所述輸入信號進(jìn)行取樣的所述步驟中的取樣速率為色度副載波頻率的倍數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對所述亮度信號進(jìn)行取樣的所述步驟中的取樣速率通過讓所述的每行期望像素數(shù)除以實際視頻信號的行周期來確定。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含選擇對所述亮度信號進(jìn)行取樣這個所述步驟所使用的速率。
12.一種數(shù)字視頻信號接收機(jī)，包含彩色分離器，具有模擬亮度分離單元，接收所述視頻輸入信號，把所述輸入信號的亮度分量與色度信號分開;第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，以由將顯示的每行像素數(shù)確定的速率對所述亮度分量進(jìn)行取樣;第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收所述輸入信號，以適用于數(shù)字彩色分離的速率對所述輸入信號進(jìn)行取樣;數(shù)字色度分離單元，接收所述第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)取樣信號，并把色度取樣信號與亮度取樣信號分開;和換算單元，換算所述色度取樣信號，使得每行色度取樣信號數(shù)與將顯示的每行期望像素數(shù)相等;處理器，接收來自所述第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的亮度數(shù)據(jù)和來自所述換算單元的色度數(shù)據(jù)，并對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行像素處理;和存貯器，在處理期間存貯像素數(shù)據(jù)，并向顯示器提供數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包含格式化器，接收所述存貯器的像素數(shù)據(jù)，并對所述像素數(shù)據(jù)格式化;和空間調(diào)制器，顯示格式化數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收所述存貯器的像素數(shù)據(jù)，并把所述像素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬顯示信號;和掃描型顯示器，顯示所述顯示信號。
15.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其特征在于，所述換算單元合并入所述處理器中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字電視接收機(jī)(10)的彩色分離器(12)，輸入電視信號直接進(jìn)入彩色分離器(12)兩個不同的通路中。沿著第一通路，模擬分離器Y(12a分離出亮度分量，然后，A/D轉(zhuǎn)換器以提供所希望的每顯示行取樣數(shù)的速率對它進(jìn)行取樣。沿第二通路，A/D轉(zhuǎn)換器(12C)以適用于數(shù)字彩色分離的速率對組合信號進(jìn)行取樣，然后用數(shù)字分離器C(12d)分離色度取樣信號。然后換算單元(12e)換算色度取樣信號，提供所希望的每行承樣信號數(shù)。
文檔編號H04N9/78GK1108848SQ9411670
公開日1995年9月20日 申請日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者羅伯特·J·戈夫 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司