способ и аппаратура для минимизации нестабильности цветовой поднесущей, обусловленной системой линейного скремблирования видеосигнала

Формула изобретения

1. Способ минимизации нестабильности цветовой поднесущей в линейно скремблированном видеосигнале, в котором сигнал цветности не полностью отделен от сигнала яркости, в результате чего образуются сигнал цветности и сигнал яркости с остаточным сигналом цветности, отличающийся тем, что обеспечивают временной или фазоимпульсный сдвиг сигнала цветности для получения скремблированного сигнала цветности, имеющего стабильную насыщенность цвета, временной или фазоимпульсный сдвиг сигнала яркости для получения скремблированного сигнала яркости, содержащего нестабильный остаточный сигнал цветности, вырезают скремблированный сигнал яркости на выбранном уровне для ограничения прохождения нестабильного остаточного сигнала цветности в сигнале яркости, в то же время, допускающее прохождение сигналов с уровнями, превышающими выбранный уровень, для получения скремблированного сигнала яркости с минимизированным нестабильным остаточным сигналом цветности, и суммируют скремблированный сигнал цветности, имеющий стабильную насыщенность цвета, со скремблированным сигналом яркости с минимизированным нестабильным остаточным сигналом цветности для получения линейно скремблированного видеосигнала с минимизированной нестабильностью цветовой поднесущей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап вырезания включает этапы, на которых обеспечивают искажение типа ступенька с порогом, соразмеренное выбранному уровню напряжения нестабильного остаточного сигнала цветности, подлежащего ограничению в прохождении, и вырезают скремблированный нестабильный остаточный сигнал цветности, который ниже указанного порога, чтобы, по существу, удалить его из скремблированного сигнала яркости.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает этапы, на которых обнаруживают амплитуду сигнала цветности, и изменяют пороговый уровень в ответ на обнаруженную амплитуду сигнала цветности, чтобы соответственно изменять глубину вырезания.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что включает этапы, на которых формируют сигнал переменного тока, характеризующий амплитуду сигнала цветности, и изменяют пороговый уровень в ответ на сигнал переменного тока при одновременном поддержании постоянного коэффициента усиления сигнала.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что пороговый уровень устанавливают таким, чтобы вырезать 0 - 3,5% от уровня входного видеосигнала в окрестности частоты цветовой поднесущей.

6. Способ минимизации нестабильности цветовой поднесущей в видеосигнале, скремблированном посредством процесса линейного скремблирования, в котором неполное разделение сигналов цветности и яркости в ходе процесса скремблирования порождает сигнал яркости с остаточным сигналом цветности, и процесс скремблирования порождает скремблированный сигнал цветности и нестабильный остаточный сигнал цветности в скремблированном сигнале яркости, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых обеспечивают искажение типа ступенька с порогом, задаваемым низкоуровневыми компонентами сигнала цветности, которые надлежит задерживать, вырезают сигнал яркости с остаточным сигналом цветности или сигнал яркости с нестабильным остаточным сигналом цветности на указанном пороге, чтобы пропускать сигнал, уровень которого превышает порог, и в то же время, по существу, препятствовать прохождению остаточного или нестабильного остаточного сигнала цветности, уровень которого ниже порога, и объединяют подвергнутый вырезанию скремблированный сигнал яркости со скремблированным сигналом цветности для получения линейно скремблированного видеосигнала с минимизированной нестабильностью цветовой поднесущей, видеосигнала с минимизированной нестабильностью.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что этап вырезания происходит до процесса линейного скремблирования и удаляет остаточный сигнал цветности.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап вырезания происходит после процесса линейного скремблирования и удаляет нестабильный остаточный сигнал цветности.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что включает следующие этапы, на которых обнаруживают амплитуду сигнала цветности до или после процесса скремблирования, и изменяют порог искажения типа ступенька, чтобы соответственно изменять глубину вырезания на сигнале яркости пропорционально обнаруженной амплитуде сигнала цветности.

10. Аппаратура для минимизации нестабильности цветовой поднесущей в видеосигнале, скремблированном посредством системы линейного скремблирования, в которой неполное разделение сигналов цветности и яркости в соответствующих каналах сигнала цветности и яркости, объединенных с системой линейного скремблирования, порождает скремблированный сигнал цветности и скремблированный сигнал яркости, имеющий нестабильные остаточные сигналы цветности и/или другой шум после процесса скремблирования в системе линейного скремблирования, отличающаяся тем, что содержит схему временного или фазоимпульсного сдвига для получения скремблированного сигнала цветности, имеющего стабильные сигналы цветности, схему вырезания сигнала цветности, принимающую сигнал яркости, содержащий остаточные сигналы цветности, препятствующую прохождению остаточных сигналов цветности и/или другого шума и допускающую прохождение сигналов, уровень которых превышает уровень остаточных сигналов цветности, схему временного или фазоимпульсного сдвига, чувствительную к схеме вырезания сигнала цветности для скремблирования сигнала яркости, поступающего из схемы вырезания сигнала цветности, чтобы обеспечить скремблированный сигнал яркости с минимизированными нестабильными остаточными сигналами цветности и/или другим шумом, и средство суммирования для объединения скремблированного сигнала цветности, имеющего стабильные сигналы цветности со скремблированным сигналом яркости с минимизированными нестабильными остаточными сигналами цветности и/или другим шумом, для обеспечения линейно скремблированного видеосигнала с минимизированной нестабильностью цветовой поднесущей.

11. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что схема вырезания сигнала цветности включает схему фильтра для удаления остаточных сигналов цветности и/или другого шума из сигнала яркости и схему ограничения, чувствительную к схеме фильтра и заданному порогу, для выборочного вырезания сигнала, выдаваемого схемой фильтра.

12. Аппаратура по п.11, отличающаяся тем, что включает усилитель с выбранным коэффициентом усиления, подключенный между схемой фильтра и схемой ограничения, аттенюатор, имеющий коэффициент ослабления, соразмерный выбранному коэффициенту усиления усилителя, подключенный к схеме ограничения, суммирующий усилитель, подключенный к аттенюатору, и схему задержки для подачи скремблированного сигнала яркости с нестабильными остаточными сигналами цветности на суммирующий усилитель, в которой суммирующий усилитель вычитает выбранную долю остаточных сигналов цветности из сигнала яркости.

13. Аппаратура для минимизации нестабильности цветовой поднесущей в видеосигнале, скремблированном посредством схемы линейного скремблирования, в которой неполное разделение сигналов цветности и яркости в соответствующих каналах сигнала цветности и яркости порождает скремблированный сигнал цветности после процесса скремблирования и скремблированный сигнал яркости, имеющий остаточный сигнал цветности до процесса скремблирования, но имеющий нестабильный остаточный сигнал цветности после процесса скремблирования, отличающаяся тем, что содержит средство вырезания, включающее в себя порог искажения типа ступенька и расположенное в канале сигнала яркости, для воспрепятствования, прохождению остаточных сигналов цветности и одновременно способствовать прохождению сигналов более сильных, чем остаточные сигналы цветности, в ответ на порог, чтобы обеспечить сигнал яркости, имеющий по существу стабильные остаточные сигналы цветности, и средство суммирования для объединения указанного сигнала яркости, имеющего по существу стабильные остаточные сигналы цветности, со скремблированным сигналом цветности, чтобы обеспечить видеосигнал с минимизированной нестабильностью цветовой поднесущей.

14. Аппаратура по п.13, отличающаяся тем, что указанное средство вырезания размещено в канале сигнала яркости перед системой линейного скремблирования и удаляет остаточные сигналы цветности.

15. Аппаратура по п.13, отличающаяся тем, что указанное средство вырезания размещено в канале сигнала яркости после системы линейного скремблирования и удаляет нестабильные остаточные сигналы цветности.

16. Аппаратура по п.13, отличающаяся тем, что средство вырезания включает средство порождения порога искажения типа ступенька такого уровня, чтобы остаточные сигналы цветности оставались ниже порога и, в целом, не пропускались, в то время как сигналы более сильные, чем остаточные сигналы цветности, оказывались выше порога и пропускались.

17. Аппаратура по п.16, отличающаяся тем, что средство вырезания включает усилительно-ограничительное средство с выбранным максимумом входного сигнала и коэффициентом усиления минус единица, упомянутое усилительно-ограничительное средство ограничивает сигналы, превышающие заданный максимум входного сигнала.

18. Аппаратура по п.16, отличающаяся тем, что средство вырезания включает средство фильтрации для приема сигнала яркости и подачи сигнала на частоте цветовой поднесущей, усилительно-ограничительное средство, чувствительное к средству фильтрации для обрезания сигнала частоты цветовой поднесущей на указанном пороге, и суммирующий усилитель, чувствительный к обрезанному сигналу, для подачи сигнала яркости с практически стабильным остаточным сигналом цветности на указанное средство суммирования для объединения со скремблированным сигналом цветности.

19. Аппаратура по п.16, отличающаяся тем, что средство порождения включает установление такого порогового уровня, чтобы вырезать 0 - 3-5% от уровня видеосигнала в окрестности частоты цветовой поднесущей.

20. Аппаратура по п.16, отличающаяся тем, что включает средство управления вырезанием для изменения порога искажения типа ступенька в ответ на амплитуду сигнала цветности.

21. Аппаратура по п.20, отличающаяся тем, что средство управления вырезанием включает средство обнаружения амплитуды сигнала цветности, средство, включающее в себя средство выпрямления, для получения управляющего сигнала переменного тока в ответ на обнаруженную амплитуду сигнала цветности.

22. Аппаратура по п.21, отличающаяся тем, что средство вырезания дополнительно включает схему усилителя-ограничителя, чувствительную к управляющему сигналу переменного тока, для обрезания сигнала яркости на пороге искажения типа ступенька, чтобы по существу полностью удалять остаточные сигналы цветности.

23. Аппаратура по п.16, отличающаяся тем, что средство вырезания дополнительно включает схему фильтра для приема сигнала яркости и для сигнала на частоте цветовой поднесущей, усилитель с заданным коэффициентом усиления, присоединенный к схеме фильтра, усилительно-ограничительное средство, присоединенное к усилителю с заданным коэффициентом усиления, для ограничения выдаваемого им сигнала на пороге искажения типа ступенька, и средство ослабления, присоединенное к усилительно-ограничительному средству для ослабления сигнала в отношении, обратном заданному коэффициенту усиления усилителя.

24. Аппаратура по п.23, отличающаяся тем, что включает средство обнаружения амплитуды сигнала цветности, в котором заданный коэффициент усиления усилителя и обратное значение заданного коэффициента усиления изменяются в соответствии с обнаруженной амплитудой сигнала цветности, чтобы соответственно изменять порог.

Описание изобретения к патенту

Описание

Относящиеся к заявленным объектам патенты

Эта заявка относится к патенту США ссыл. N 35,078 J.O. Ryan, выданному 31 октября 1995 г. , патенту США N 5,438,620 J.O. Ryan и др., выданному 1 августа 1995 г. , и патенту США N 5,504,815 J.О. Ryan и др., выданному 2 апреля 1996 г.

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится к системам скремблирования видеосигнала и, более конкретно, к системе "вырезания" для обеспечения по существу устойчивого сигнала цветовой поднесущей при сохранении разрешения при полной яркости в аппаратуре скремблирования видеосигнала с линейным временным сдвигом или фазоимпульсной модуляцией.

Вышеупомянутые патенты США ссыл. N 35,078 ("078), 5,438,620 ("620) и 5,504,815 ("815), включенные сюда путем ссылки, раскрывают стандартный процесс и аппаратуру скремблирования видеосигнала с линейным фазоимпульсным сдвигом. Такие скремблеры видеосигнала с фазоимпульсным или временным сдвигом включают в себя гребенчатый фильтр видеосигнала или эквивалентный сепаратор сигналов яркости/цветности для разделения полного входного сигнала на яркостную и цветностную составляющие (см. фиг. 1A) или на сигналы яркости и компоненты R-Y и B-Y демодулированного сигнала цветности (см. фиг. 1B). Разделенные сигналы затем подвергаются временному или фазоимпульсному сдвигу посредством соответствующих схем памяти, например, схем "первым пришел, первым обслужен" (FIFO), или различных линий задержки. Согласно фиг. 1A сигнал цветности сначала подвергается временному сдвигу (т.е. скремблированию), а затем стабилизируется цветовой поднесущей как по фазе, так и по частоте (например, посредством процесса гетеродинирования), с последующем суммированием со скремблированным сигналом яркости, чтобы обеспечить полный цветовой стабилизированный выходной видеосигнал, скремблированный с временной или фазоимпульсной модуляцией. На фиг. 1B, где изображены составляющие R-Y и B-Y демодулированного сигнала цветности, составляющие R-Y и B-Y, подвергнутые временному сдвигу или фазоимпульсной модуляции, повторно кодируются при помощи цветовой поднесущей со стабильной частотой и фазой с последующим суммированием с сигналом яркости, подвергнутым временному сдвигу или фазоимпульсной модуляции, чтобы обеспечить полный цветовой стабилизированный выходной видеосигнал, скремблированный с временным сдвигом или фазоимпульсной модуляцией.

Однако гребенчатый фильтр видеосигнала или сепаратор сигналов яркости/цветности вышеописанных систем скремблирования не обеспечивает полного разделения цветностной и яркостной составляющих. Поэтому в канале сигнала яркости вышеописанных скремблирующих систем сохраняется остаточный сигнал цветности. Обычно, неполное разделение сигналов яркости и цветности не составляет проблемы в таком оборудовании, как телевизор. Это значит, что в таком оборудовании остаточный сигнал цветности в канале сигнала яркости все же является стабильным сигналом цветности и, таким образом, не способствует нестабильности сигнала цветности, например, в телевизоре. Однако, как только канал сигнала яркости подвергается временному сдвигу в процессе скремблирования, остаточный сигнал цветности становится нестабильным по фазе и частоте. Когда сигнал канала яркости, подвергнутый временному сдвигу или (низкочастотной) фазоимпульсной модуляции, с нестабильным остаточным сигналом цветности суммируется со стабилизированным сигналом канала цветности, подвергнутым временному сдвигу, полный видеосигнал в результате скремблирования с последующим дескремблированием получается с малой, но заметной нестабильностью фазы сигнала цветности и амплитудными ошибками. Эта нестабильность фазы сигнала цветности и амплитудные ошибки вызывают низкочастотные цветные тянучки или всплески и шум насыщения по всему полю изображения.

На фиг. 1A изображен основной видеотракт для системы скремблирования, которая использует способ качания частоты сигнала, подобный описанному в вышеупомянутых патентах "620 и "815. Сигнал телевизионной программы, например полный видеосигнал, поступает через входной соединительный проводник 12 на гребенчатый фильтр 14. Элементы 76, 78 и 80, представленные на фиг. 4 патентов "620 и "815, служат примерами элементов, которые можно использовать для создания гребенчатого фильтра 14, изображенного на фиг. 1A. Гребенчатый фильтр 14 обеспечивает выдачу сигнала яркости с остаточным сигналом цветности и сигнала цветности. Сигнал яркости вместе со своим остаточным сигналом цветности подается на элемент временного сдвига 16 для осуществления процесса скремблирования, в результате чего элемент 16 выдает смещенный сигнал яркости и смещенный остаточный сигнал цветности с нестабильной фазой. Сигнал цветности подается на второй элемент временного сдвига 18, который обеспечивает вышеупомянутое скремблирование сигнала цветности. Следует понять, что элементы временного сдвига 16, 18 могут также являться элементами фазоимпульсной модуляции. Оба элемента временного сдвига (фазоимпульсной модуляции) осуществляют одинаковый сдвиг видеосигнала как часть используемого отдельного процесса скремблирования. Выходной сигнал элемента временного сдвига 18, содержащий сигнал цветности, подвергнутый временному сдвигу, подается на стабилизатор 20 цветовой поднесущей. Стабилизатор 20 цветовой поднесущей, который можно сравнить с гетеродинным элементом 100 на фиг. 4 патентов "620 и "815, выдает смещенный сигнал цветности со стабильной фазой. Выходные сигналы стабилизатора 20 цветовой поднесущей и элемента временного сдвига 16 поступают на входы сумматора 22, который выдает в выходной соединительный проводник 24 скремблированный видеосигнал, имеющий нестабильности цветовой поднесущей.

На фиг. 1B изображен основной видеотракт для скремблирующей системы 30, которая использует способ качания частоты сигнала, подобный описанному в вышеупомянутом патенте "078. Сигнал телевизионной программы, например полный видеосигнал, поступает через входной соединительный проводник 32 на схему 34 гребенчатого фильтра/демодулятора сигнала цветности. Элемент 16, изображенный на фиг. 4A патента "078, является примером элемента, который можно использовать в качестве схемы 34 гребенчатого фильтра/демодулятора сигнала цветности, изображенного на фиг. 1B. Схема 34 гребенчатого фильтра/демодулятора сигнала цветности выдает на выходе сигнал яркости с некоторым остаточным сигналом цветности, составляющую R-Y и составляющую B-Y. Сигнал яркости совместно со своим остаточным сигналом цветности поступает на элемент 36 временного сдвига или фазоимпульсной модуляции, который выдает скремблированный сигнал яркости, образованный смещенным сигналом яркости со смещенным остаточным сигналом цветности с нестабильной фазой. Сигналы R-Y и B-Y подаются на двухканальный элемент временного сдвига 38, который выдает скремблированные сигналы составляющих R-Y и B-Y. Элементы временного сдвига 36, 38 осуществляют одинаковый сдвиг соответствующего видеосигнала как часть процесса скремблирования. Выходные сигналы элемента временного сдвига 38, содержащие сигналы R-Y и B-Y, подвергнутые временному сдвигу или фазоимпульсной модуляции, поступают на кодер сигнала цветности 40. Кодер сигнала цветности 40, который можно сравнить с кодирующим элементом 25, изображенным на фиг. 4A вышеупомянутого патента "078, выдает скремблированный сигнал цветности со стабильной фазой. Выходные сигналы кодера сигнала цветности 40 и элемента временного сдвига 36 поступают на вход сумматора 42, который выдает в выходной соединительный проводник 44 скремблированный видеосигнал, имеющий нестабильности цветовой поднесущей.

Одно из решений задачи устранения нестабильного остаточного сигнала цветности из канала сигнала яркости, подвергнутого фазоимпульсному сдвигу, состоит в применении в канале яркости узкополосного режекторного фильтра, причем полоса частот фильтра охватывает частоту цветовой поднесущей и ее цветовые боковые полосы. Однако это решение значительно ухудшает яркостное разрешение и, таким образом, ухудшает частотную характеристику выходного сигнала скремблера, а следовательно, и выходного сигнала дескремблера. Ухудшенное разрешение по большей части сводит на нет то преимущество, которое дают гребенчатые фильтры, поскольку гребенчатые фильтры обычно настроены на увеличение разрешения при полной яркости. Соответственно, необходимо такое решение, которое устраняет нестабильность фазы сигнала цветности и амплитудные ошибки без ухудшения частотной характеристики сигнала яркости и результирующего разрешения системы скремблирования сигнала.

Краткое изложение изобретения

Предметом настоящего изобретения является сохранение разрешения при полной яркости систем скремблирования сигнала при обеспечении практически стабильной цветовой поднесущей. Стабильные фаза и амплитуда поднесущей появляются в результирующем полном выходном видеосигнале, отвечающем видеосигналу, скремблированному посредством временного сдвига или фазоимпульсной модуляции. Увеличение стабильности приводит к существенному снижению или устранению цветового шума, вызванного неполным разделением сигналов яркости и цветности. Иными словами, целью настоящего изобретения является, по существу, удаление цветовой поднесущей остаточного нестабильного сигнала цветности, обусловленного малой долей сигнала цветности, который просачивается в канал сигнала яркости, с тем чтобы, когда сигнал в канале яркости, подвергнутом фазоимпульсной модуляции или временному сдвигу (качанию), суммируется с сигналом в канале цветовой поднесущей стабильного сигнала цветности, подвергнутого фазоимпульсной модуляции или временному сдвигу, цветовые нестабильности по существу сводятся к минимуму.

С этой целью способ и аппаратура настоящего изобретения используют систему вырезания сигнала цветности, чтобы удалить цветовую поднесущую нестабильного сигнала цветности, иными словами, нестабильный остаточный сигнал цветности в канале сигнала яркости. Альтернативный вариант осуществления изобретения обеспечивает дополнительное усовершенствование путем включения системы адаптивного вырезания сигнала цветности. Адаптивное вырезание сигнала цветности обеспечивается за счет регулируемой настройки глубины вырезания, применяемого в зависимости от амплитуды сигнала цветности, считываемой в сигнале цветности в канале цветовой поднесущей скремблированного стабилизированного сигнала цветности или в сигнале, ответвляемом от гребенчатого фильтра видеосигнала в канал сигнала цветности. Например, если входной видеосигнал телевизионной программы имеет большие области сильно насыщенных цветовых компонентов, вырезание сигнала цветности включается посредством электронного управления. В другом крайнем случае, если видеосигнал телевизионной программы по существу черно-белый (не содержит цвета), схема вырезания практически полностью отключается посредством электронного управления. Таким образом, способ адаптивного вырезания максимизирует частотную и импульсную характеристики для черно-белых сигналов.

Следует понимать, что изобретение можно также использовать для улучшения разделения сигналов яркости и цветности, осуществляемого гребенчатыми фильтрами видеосигнала, которые широко применяются в других схемах и системах обработки видеосигналов, например телевизорах и видеомагнитофонах. Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидны по рассмотрении ниже следующего описания, снабженного прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1A представляет собой блок-схему соответствующего прежнему уровню техники скремблера видеосигнала, подвергнутого фазоимпульсному сдвигу, использующего гребенчатую фильтрацию яркости/цветности.

Фиг. 1B представляет собой блок-схему соответствующего прежнему уровню техники скремблера видеосигнала, подвергнутого фазоимпульсному сдвигу, использующего гребенчатую фильтрацию с сигналом яркости и компонентами R-Y и B-Y демодулированного сигнала цветности.

Фиг. 1C представляет собой принципиальную схему, изображающую типичную упрощенную схему, осуществляющую вырезание.

Фиг. ID представляет собой график, изображающий передаточную функцию схемы вырезания, например, той, что изображена на фиг. 1C.

Фиг. 2A представляет собой блок-схему, изображающую использование изобретения в устройстве, изображенном на фиг. 1A.

Фиг. 2B представляет собой блок-схему, изображающую использование изобретения в устройстве, изображенном на фиг. 1B.

Фиг. 2C представляет собой график, изображающий воздействие вырезания сигнала цветности на сигнал канала яркости в виде функции уровня входного сигнала.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, изображающую вариант осуществления схемы вырезания сигнала цветности в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, изображающую другой вариант осуществления, представляющий собой адаптивную версию изобретения, представленного на фиг. 3.

Фиг. 5 представляет собой принципиальную схему, где изображены дополнительные детали изобретения, представленного на фиг. 3, 4.

Фиг. 6 представляет собой принципиальную схему, изображающую другой вариант осуществления схемы адаптивного вырезания сигнала цветности, соответствующей изобретению.

Фиг. 7 представляет собой блок-схему, изображающую дополнительный вариант осуществления, содержащий схему многополосного вырезания, предполагающую адаптивное и/или фиксированное вырезание в окрестности частот сигнала цветности.

Описание преимущественных вариантов осуществления

Вырезание сигнала представляет собой процесс, посредством которого сигналы с амплитудой ниже заданного значения не пропускаются через особую схему, а сигналы, амплитуда которых превышает заданное значение, пропускаются через схему. В настоящем изобретении вырезание используется для улучшения разделения сигналов яркости и цветности, осуществляемого гребенчатым фильтром. Примером схемы вырезания может служить изображенный на фиг. 1C усилитель класса B или C на комплиментарных транзисторах с искажением типа ступеньки. Для этой цели любой сигнал в пределах, примерно, от +0,7 вольт до -0,7 вольт не пропускается, тогда как все остальные сигналы, превышающие по абсолютной величине 0,7 вольт, пропускаются. См., например, фиг. 1C, 1D. Схема вырезания, отвечающая цели этого изобретения, может быть помещена перед или после элемента временного сдвига (т.е. памяти, FIFO, линии задержки и т.п.) канала яркости скремблера видеосигнала.

Согласно изображенному на фиг. 2A, 2B преимущественному варианту осуществления, вырезание осуществляется после того, как канал сигнала яркости подвергается временному сдвигу для обеспечения скремблирования. Вырезание осуществляется также путем инвертированного суммирования (вычитания) части выходного сигнала усилителя, который ограничивает или отсекает входной сигнал. Таким образом, согласно изобретению при низких уровнях входного сигнала, например, от +0,1 до -0,1 вольт (или меньше) вычитание выполняется полностью, поскольку усилитель работает в линейной области. Однако, при заданных более высоких уровнях сигнала, превышающих по абсолютной величине 0,1 вольт (или меньше 0,1 вольт), вычитание ограничивается и, соответственно, большая часть более сильных входных сигналов пропускается. На фиг. 1C изображена типичная схема вырезания, отвечающая вышесказанному. На фиг. 1D в общем виде изображена передаточная характеристика схемы вырезания. Для схемы вырезания, подобной той, что изображена на фиг. 1C, напряжение зоны нечувствительности, V, составляет примерно 0,7 вольт. В схеме вырезания, использующей дифференциальную пару транзисторов, напряжение зоны нечувствительности, V, составляет 0,1 вольт или менее.

Более конкретно, на фиг. 2A изображена блок-схема системного уровня, из которой видно, как вариант осуществления настоящего изобретения применяется в системе скремблирования 50, подобной той, что представлена на фиг. 1A. Полный видеосигнал телевизионной программы по входному соединительному проводнику 52 поступает на гребенчатый фильтр 54, аналогичный гребенчатому фильтру 14, изображенному на фиг. 1A. Как и на фиг. 1A, гребенчатый фильтр 54 выдает выходные сигналы, содержащие сигнал яркости на соединительном проводнике 57, который содержит остаточный сигнал цветности, и сигнал цветности на соединительном проводнике 55. Эти два сигнала поступают соответственно на элемент временного сдвига 58 и элемент временного сдвига 60. В соответствии с изобретением схема вырезания сигнала цветности 62 предпочтительно устанавливается после элемента 58, т.е. между точками A и B канала сигнала яркости, изображенного на фиг. 2A. Размещение схемы вырезания сигнала цветности в системе скремблирования в этом положении приводит к тому, что сигнал яркости после осуществления временного сдвига сопровождается нулевым или чрезвычайно ослабленным остаточным нестабильным сигналом цветности, подвергнутым временному сдвигу. Однако, в качестве альтернативы можно рассматривать вариант, согласно которому схема вырезания сигнала цветности устанавливается перед элементом 58 в положении 56 между гребенчатым фильтром 54 и элементом временного сдвига 58, что изображается пунктирными линиями. Канал цветности содержит элемент временного сдвига 60 и стабилизатор цветовой поднесущей 64, которые соответственно исполняют функции элемента временного сдвига 18 и стабилизатора цветовой поднесущей 20, изображенных на фиг. 1A. Стабилизированный сигнал цветности, подвергнутый временному сдвигу, и подвергнутый временному сдвигу сигнал яркости с минимизированным остаточным сигналом цветности, подвергнутым временному сдвигу, складываются в сумматоре 66 с целью получения на выходном соединительном проводнике 68 скремблированного видеосигнала, имеющего стабильную, свободную от шума составляющую цветности.

На фиг. 2B изображена блок-схема системного уровня, показывающая, как вариант осуществления настоящего изобретения применяется в системе скремблирования 70, подобной той, что изображена на фиг. 1B. Схема вырезания 84 изображается включенной после элемента временного сдвига 80, т.е. между точками A и B канала яркости. Однако, как и на фиг. 2A, схема вырезания может быть установлена перед элементом 80, что изображается пунктирными линиями в положении 76. Согласно вышеописанному малая доля нестабильной составляющей сигнала цветности, имеющая место из-за несовершенства гребенчатого фильтра, удаляется посредством схемы вырезания 84 сигнала цветности.

Таким образом, схема вырезания сигнала цветности, представленная на фиг. 2A и 2B, удаляет из сигнала яркости низкоуровневые сигналы, частоты которых находятся в окрестности частоты цветовой поднесущей. Эти низкоуровневые сигналы представляют собой сигнал цветности, который не был удален из сигнала яркости гребенчатыми фильтрами 54 и 74 либо эквивалентной схемой. Сигналы более высокого уровня пропускаются через схему вырезания сигнала цветности. Допустим, схема вырезания сигнала цветности, изображенная на фиг. 2A, 2B, настроена на удаление не более 3% номинального уровня сигнала в окрестности 3,58 МГц. Это означает, что если скремблированный канал яркости имеет остаточную составляющую сигнала цветности в пределах 3% или менее, схема вырезания сигнала цветности полностью или почти полностью удалит нестабильную составляющую сигнала цветности. На фиг. 2C воздействие вырезания сигнала цветности на канал яркости изображено в виде функции уровня входного сигнала. На практике, в зависимости от стоимости, гребенчатые фильтры, в общем случае, выдают в канал яркости примерно от 3% до 0,3% составляющей остаточного сигнала цветности.

Следует заметить, что система вырезания сигнала цветности также снижает в канале сигнала яркости флуктуационный шум, обусловленный шумом квантования или шумом в диапазоне видеочастот. В общем случае, вырезание сигнала цветности может быть более общим. Вырезая слабые сигналы с частотой выше 500 кГц, схема не только исключает остаточный (нестабильный) сигнал цветности из скремблированного канала яркости, но также снижает видеошум, присутствующий в канале сигнала яркости.

На фиг. 3 представлен вариант осуществления 100 схемы вырезания сигнала цветности, соответствующей изобретению, например, схемы 62, 84, изображенной на фиг. 2A, 2B. Сигнал в точке A представляет собой сигнал яркости, подвергнутый временному сдвигу, с составляющей нестабильного остаточного сигнала цветности, поступающий через соединительный проводник 102 на усилитель 104, коэффициент усиления которого равен, например, двум. Выходной сигнал усилителя 104 поступает на полосовой фильтр 106. Фильтр 106 может представлять собой, например, полосовой фильтр с низкой Q, настроенный на частоту цветовой поднесущей 3,58, или какой-либо иной фильтр, скажем, фильтр пропускания высоких частот, настроенный на частоту около 500 кГц, причем полосовой фильтр вырезает нестабильный остаточный сигнал цветности, тогда как фильтр высоких частот устраняет другой видеошум. Выходной сигнал фильтра 106 усиливается усилителем 108, коэффициент усиления которого составляет, например, пять, а затем поступает на усилитель с ограниченным "просветом" (или положительной и отрицательной отсечками), например, усилитель-ограничитель 110. Этот усилитель-ограничитель может представлять собой усилитель на дифференциальной паре транзисторов с максимальным входным сигналом около 100 милливольт, что дополнительно описано ниже. Усилитель на дифференциальной паре может иметь коэффициент усиления минус единица для входных сигналов, меньших 100 милливольт и, таким образом, ограничивать или отсекать сигналы, имеющие более высокие входные уровни. Выходной сигнал усилителя на дифференциальной паре 110 ослабляется в этом примере в отношении 1/5 в аттенюаторе 111 и поступает на первый вход суммирующего усилителя 112, выходной сигнал усилителя 104 также запускает линию задержки 113 (или фильтр) пропускания низких частот, чтобы согласовывать задержку, вызванную фильтром 106, усилителем 108, усилителем-ограничителем 110 и 1/5-аттенюатором 111. Выходной сигнал линии задержки 113 поступает на второй вход суммирующего усилителя 112. Обычно уровень сигнала яркости в точке A составляет 700 милливольт. Выходной сигнал линии задержки 113, таким образом, составляет 1400 милливольт, и выходной сигнал 1/5-аттенюатора 111 составляет 40 милливольт. Суммирующий усилитель 112 выдает на выходной соединительный проводник 114, соответствующий точке B на фиг. 2A, 2B, выходной сигнал, полученный вычитанием остаточного сигнала цветности величиной до 40 милливольт (около 3% или 40/1400) из сигнала канала яркости.

На фиг. 4 изображен вариант осуществления 120 схемы адаптивного вырезания, отвечающей изобретению, которая использует амплитуду сигнала цветности в канале сигнала цветности, который был подвергнут временному или фазоимпульсному сдвигу, чтобы модулировать глубину вырезания, применяемого к каналу сигнала яркости. Изображенные на фиг. 4 компоненты аналогичны соответствующим компонентам, изображенным на фиг. 3, хотя и пронумерованы иначе. Глубина вырезания контролируется путем изменения максимального уровня выходного сигнала усилителя-ограничителя 140 (который аналогичен усилителю-ограничителю 110, изображенному на фиг. 3), в то время как его коэффициент усиления для малого сигнала остается постоянным. Для этой цели сигнал канала цветности из, например, стабилизатора цветовой поднесущей 64 или кодера сигнала цветности 86, изображенных соответственно на фиг. 2A, 2B, поступают через соединительный проводник 142 на усилитель 144 управляющей схемы 145 адаптивного вырезания. Усиленный сигнал поступает на двухполупериодный выпрямитель (или амплитудный детектор) 146, и результирующий сигнал сглаживается цепью конденсатор 148/резистор 151. Усилитель 152 выдает напряжение от управляющей схемы 145, которое пропорционально амплитуде сигнала цветности, чтобы управлять уровнем выходного сигнала усилителя-ограничителя 140. Таким образом, чем выше насыщенность цвета, тем выше поднимается уровень отсечки усилителя-ограничителя 140. В результате увеличивается глубина вырезания частоты сигнала цветности. Если, напротив, в видеосигнале телевизионной программы имеется недостаток цвета, уровень отсечки уменьшается, что обеспечивает очень малое или нулевое вырезание сигнала в канале сигнала яркости. Результирующий адаптивно вырезанный сигнал поступает на выходной соединительный проводник 160, соответствующий точке B.

На фиг. 4 представлен один из возможных способов обеспечения адаптивного вырезания с использованием управляющей схемы адаптивного вырезания. Альтернативно, например, возможно подавать выходной сигнал усилителя 152 на схемы 130 и 156 с целью управления ими, так чтобы значение К2 схемы 130 изменялось обратно пропорционально амплитуде сигнала цветности в канале сигнала цветности, подвергнутого временному сдвигу, чтобы сохранять соответствующий фиксированный уровень отсечки усилителя-ограничителя 140. Например, если уровень сигнала цветности низкий, значение K2 должно быть большим, например, K210, чтобы глубина вырезания составляла примерно 1,5%. При более высоком уровне сигнала цветности K2 должен быть меньше, например, около 5, чтобы глубина вырезания составляла примерно 3%.

На фиг. 5 представлен видоизмененный вариант осуществления 170 схемы вырезания с фиксированным уровнем вырезания. Компоненты, изображенные на фиг. 5, соответствуют компонентам предыдущих фигур, хотя здесь они изображены более детально. Согласно вышесказанному, схема вырезания, изображенная на фиг. 5 или эквивалентная ей, может быть установлена как перед, так и после элемента временного сдвига, изображенного на фиг. 2A и 2B, чтобы достигнуть цели удаления нестабильностей сигнала цветности в скремблированном полном видеосигнале.

Для этой цели сигнал яркости, подвергнутый временному сдвигу, с нестабильным остаточным сигналом цветности подается через соединительный проводник 168 и усиливается посредством усилителя 172 с отрицательной обратной связью, имеющего коэффициент усиления два, установленный посредством резисторов 169, 171. Выходной сигнал усилителя 172 поступает на полосовой фильтр сигнала цветности, имеющий Q, меньшую двух, образованный цепью 173 резистор/катушка индуктивности/конденсатор. Выходной сигнал полосового фильтра 173 сигнала цветности поступает на неинвертирующий вход усилителя 174. Усилитель 174 настраивается так, чтобы его коэффициент усиления определял глубину вырезания. Например, если усилитель 174 настроен на коэффициент усиления 5 посредством резисторов 175, 177, присоединенных к его инвертирующему входу, глубина вырезания составляет примерно от 3% до 3,5%. Если усилитель 174 настроен на коэффициент усиления семь, глубина вырезания составляет примерно от 2% до 2,5%. Диоды 179 ограничивают размах выходного сигнала усилителя 174 до примерно 1,4 вольт, чтобы гарантировать, что выходной сигнал усилителя 174 не вызовет обратный пробой переходов база-эмиттер транзисторов Q1 и Q2 усилителя-ограничителя 176. Схема дифференциального усилителя на транзисторах Q1 и Q2 используется здесь в качестве усилителя-ограничителя 176, в котором ограничение происходит тогда, когда напряжение на базе Q1 превышает около 100 милливольт в положительной или отрицательной области. Инвертированный выходной сигнал усилителя 176 снимается с коллектора Q1 через резистор 181 и переменный резистор 183. При подаче на базу Q1 сигнала с пиковым напряжением, меньшим 100 милливольт, коэффициент усиления сигнала, снимаемого со скользящего контакта резистора 183, составляет минус 1. Усилитель 180 и усилитель 182 образуют суммирующий усилитель совместно с резистором 185, присоединенным к инвертирующему входу усилителя 180, на который поступает около 1,4 вольт видеосигнала (за исключением синхросигналов) через линию задержки, образованную цепью 187 резистор/катушка индуктивности/конденсатор и буферный усилитель 186. Линия задержки необходима для того, чтобы согласовать задержку в полосовом фильтре 173 сигнала цветности и усилителе-ограничителе 176 так, чтобы максимальное обнуление или вырезание происходило при частотах, близких к частоте сигнала цветности. Поскольку усилитель-ограничитель 176 выдает 1/5 или 1/7 максимума, составляющего плюс/минус 100 милливольт (200 милливольт размаха), максимальное вычитание сигналов в окрестности частоты сигнала цветности через резистор 185 и резистор 184 составляет 200 милливольт/5=40 милливольт (или 200 милливольт/7=28,5 милливольт). Таким образом, глубина вырезания по отношению к видеосигналу в 1400 милливольт составит 40/1400 или приблизительно 3% или же 28-6/1400 или приблизительно 2%.

Следует заметить, что, регулируя коэффициент усиления усилителя 174, можно получить любую глубину вырезания. Обычно предпочтительно использовать минимальную глубину вырезания, необходимую для получения на выходе приемлемого стабильного сигнала цветности, поскольку чрезмерное вырезание приведет к нежелательному уменьшению яркостной четкости совместно с желательным уменьшением яркостного шума. При возрастании Q полосового фильтра 173 сигнала цветности выше 2 глубину вырезания можно увеличить без (или почти без) большой потери яркостной четкости, поскольку в этом случае вырезание будет происходить в окрестности более узкой полосы в области частоты сигнала цветности. Однако следует позаботиться о том, чтобы гарантировать, что вырезанный сигнал на выходном соединительном проводнике 188, а значит, и выходной сигнал системы скремблирования остается приемлемо свободным от нестабильностей остаточного сигнала цветности.

На фиг. 6 представлен дополнительный вариант осуществления 190 схемы адаптивного вырезания сигнала цветности, использующей управляющую схему 209 адаптивного вырезания. Согласно этому варианту осуществления глубина вырезания опять же регулируется, как и на фиг. 4, путем считывания амплитуды сигнала канала цветности. Как было замечено выше, схема вырезания, изображенная на фиг. 6, будь то адаптивного или фиксированного, может устанавливаться после гребенчатого фильтра и перед соответствующим элементом временного сдвига. Вариант осуществления, изображенный на фиг. 6, дополнительно применим, когда изобретение используется для улучшения разделения сигналов яркости и цветности, осуществляемого гребенчатыми фильтрами, используемыми в телевизорах, видеомагнитофонах и т.п.

Фиг. 6 включает в себя компоненты, аналогичные тем, что входят в состав фиг. 5, за исключением того, что усилитель-ограничитель 204, изображенный на фиг. 6, использует транзисторы Q1, Q2, Q3 и Q4, образующие дифференциальный усилитель со смешанной обратной связью. Коэффициент усиления усилителя-ограничителя 204 практически не зависит от тока в цепи эмиттера через ток коллектора транзистора Q5 транзисторной пары Q5, Q6, но уровень отсечки входного сигнала пропорционален току в цепи эмиттера через ток коллектора Q5. Образование усилителя с очень высокой крутизной посредством транзисторов Q1, Q2, Q3 и Q4, резисторов 197, 199 и резисторов местной обратной связи 193, 195 обеспечивает общую крутизну усилителя около 1/сопротивление 193. Заметим, что резисторы 193, 195 предпочтительно имеют равные сопротивления. Уровень отсечки пика выходного сигнала на резисторе 197 и/или резисторе 199 пропорционален току в цепи эмиттера (току коллектора Q5), умноженному на сопротивление резистора 197. Резисторы 197, 199 являются резисторами выходной нагрузки для усилителя 204, выходные сигналы которого поступают на (необязательный) дифференциальный усилитель 200, который задерживает сигнал огибающей канала цветности, поступающий с выхода усилителя 212 в управляющей схеме адаптивного вырезания 209. Переменный резистор 201 устанавливается на максимальное вырезание (вычитание) с выходным сигналом усилителя-ограничителя 204. Суммирующий усилитель 202 присоединяется к переменному резистору 201 и к линии задержки 211, аналогичной линии задержки, изображенной на фиг. 3-5. Выходной сигнал усилителя 202 на выходном соединительном проводнике 214 представляет собой, таким образом, сигнал яркости с минимизированным нестабильным сигналом цветности.

Как и на фиг. 4, управляющая схема адаптивного вырезания 209, изображенная на фиг. 6, включает в себя усилитель 208, который усиливает сигнал канала цветности на соединительном проводнике 206 и затем подает сигнал на двухполупериодный выпрямитель 210 (или детектор огибающей). Выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя или детектора огибающей сглаживается посредством зарядного конденсатора 203, который разряжается через резистор 205. Напряжение на выходе усилителя 212 пропорционально амплитуде сигнала цветности. Соответственно, на 213 создается постоянное напряжение смещения, поступающее на усилитель 212, чтобы подавать напряжение смещения на преобразователь напряжение-ток 215, образованный резистором цепи смещения 207 и транзисторами Q3 и Q4. Ток коллектора Q3, таким образом, пропорционален амплитуде сигнала цветности, чем выше насыщенность цвета, тем больше ток коллектора Q3. В свою очередь, усилитель-ограничитель 204 выдает более высокий уровень отсечки, что увеличивает глубину вырезания сигнала цветности. Если в видеосигнале телевизионной программы нет цвета, то ток коллектора Q3 падает до нуля, и уровень отсечки на резисторе 197 или 199 оказывается близким к нулю (для выходного сигнала, близкого к нулю) и, таким образом, на сигнале канала яркости осуществляется нулевое или очень слабое вырезание.

На фиг. 7 представлен вариант осуществления 220 системы многополосного частотного вырезания, в которой вырезание осуществляется на частоте сигнала цветности посредством полосового фильтра 226 в первом тракте вырезания и на других частотах для дополнительного снижения шума сигнала канала яркости посредством фильтра пропускания высоких частот 228 во втором параллельном тракте вырезания. Фиг. 7 демонстрирует также альтернативу адаптивного вырезания на частотах остаточного сигнала цветности в первом тракте вырезания посредством управляющей схемы 225 адаптивного вырезания с одновременным обеспечением фиксированного вырезания на других частотах с использованием фильтра пропускания высоких частот 228 во втором параллельном тракте вырезания. Следует заметить, что фильтр пропускания высокой частоты 228 может включать в себя узкополосный режекторный фильтр, настроенный на частоту полосового фильтра 226, чтобы на схемах суммирования 238 и/или 240 не происходило никакого фазового взаимодействия.

Дополнительные компоненты 224, 230, 234 аналогичны соответствующим компонентам предыдущих фиг. 3-6, а компоненты 231, 236 во втором параллельном тракте вырезания фильтра пропускания высоких частот 228 аналогичны соответствующим компонентам в первом тракте вырезания полосового фильтра 226. Таким же образом, линия задержки 242 аналогична линиям задержки 113, 128, 187-186, 191-204, изображенным, соответственно, на фиг. 3-6. Аналогичным образом компоненты 246, 248, 250 и 249-251, образующие управляющую схему адаптивного вырезания, также аналогичны соответствующим компонентам схем адаптивного вырезания, изображенных на фиг. 4 и 6.

Следует напомнить, что это изобретение может быть использовано для улучшения работы гребенчатого фильтра видеосигнала в телевизорах. Идеи изобретения можно применить к видеомагнитофонам с целью усовершенствования их характеристик посредством уменьшения шума и усиления разделения сигналов яркости и цветности.

Хотя изобретение было описано здесь в отношении конкретных вариантов осуществления, из описания и чертежей вытекают различные дополнительные признаки и преимущества, и, таким образом, рамки изобретения определяются нижеприведенной формулой изобретения и ее эквивалентами.