CN1009413B - 图象信号处理机 - Google Patents

Abstract

图象信号处理机，包括存储装置，用以在一场周期期间存储表示一图象的图象信号。操作装置，用以产生从存储装置读取存储在存储装置中的内容所需用的“读出”指令。选择器，用以将存储装置有选择地在“写入准备就绪”状态与“读出准备就绪”状态之间进行转换。转换控制装置，用以产生控制选择器的转换操作所需用的控制信号。转换控制装置适宜接收“读出”指令和包含在复合视频信号中的垂直同步信号。选择器与紧接输入“读出”指令之后施加的初始垂直同步信号同步进行转换操作。

Description

本发明总的说来涉及图象信号处理机，更详细地说，涉及一种与视频输出装置（例如电视接收机、磁带放象机（VTR）或摄象机）连用的用以存储视频输出装置所输出的视频信号其后用以将所存储的视频信号以静止或静态图象的形式写入个人电子计算机图形存储器中的图象信号处理机。

随着半导体存储器的广泛使用，上述那种图象信号处理机大量受到推荐并在市面上出售。当在个人电子计算机中通过图象信号处理机读取表示静态图象的图象信号时，个人电子计算机操作员就可以对该静态图象进行图象分析或进行诸如静态图象的放大或缩小或摘录或突出静态图象的一个部分或多个部分之类的图象处理。

根据现有技术，图象信号处理机一般都设有一个存储器，用以存储数字化了的图象信号。把“写入”控制信号或“读出”控制信号加到存储器上时，图象信号就可分别输入存储器中或从存储器中输出。

通常在现有技术的图象信号处理机中，当想从存储器读出存储器中所存储的图象信号以便转移到个人电子计算机中时，需要经过下列过程。具体地说，表示一个静态图象的图象信号被写入图象信号处理机中的存储器之后，图象信号处理机就给个人电子计算机发出一个信号，通知个人电子计算机：图象信号已存入存储器中。接着，个人电子计算机就询问图象信号处理机;存储在存储器中的图象信号是否可从存储器中读出。于是如此受询问的图象信号处理机就给个人电子计算机发出一个“准备就绪”信号通知个人电子计算机：存储器中的图象信号可以从存储器中 读出。经过此询问之后，图象信号就被传送到个人电子计算机中。这时，如此从存储器中读出的图象信号就存入个人电子计算机的内部图形存储器中。

根据现有技术，为了将存储在存储器中的图象信号传送到个人电子计算机上，需要在图象信号处理机与个人电子计算机之间进行多次问答，完成图象信号至个人电子计算机的传送需要较长的时间。

现有技术的图象信号处理机在图象信号的写入操作方面还有另外的问题。具体地说，想要把由，举例说，红、绿、蓝三色组成的静态彩色图象在彩色上尽量复制得与原视频图象的彩色一模一样时，通常都知道，静态彩色图象的各颜色需要至少4至8位（16至256种颜色）的分辨率。这就是说，存储器应具有存储大量彩色图象数据的存储能力。尽管近来半导体存储器的市场价格由于大量生产而降低，但图象信号处理机中使用的存储器实际上是由许多存储器芯片构成的，因而存储器芯片数目的增加不仅提高图象信号处理机的成本，而且还增加图象信号处理机及其有关电路元件的体积。

另一方面，在将输入的图象信号数字化以提供静态图象的传真技术领域中，通常是采用DITHER法。根据DITHER法，表示原图象的输入图象信号是输进一个其阀值逐步变化的比较器中，以便得出色彩层次不同的数字化图象。然后将色彩层次不同的数字化图象适当组合在一起以提供单个色彩层次连续变化着的静态图象。

但我们发现，这种技术却具有这样在个问题，即采用这种技术需要有一个往往会使图象信号处理机体积变得庞大的改变阈值用的电路。此外，将数字化图象组合在一起提供单个静态图象的过程是复杂的，妨碍过程的实时化。

因此本发明是为消除现有技术图象信号处理机中固有的上述问题而设计的，其主要目的是提供一种能高速传送存储在存储器中的图象信号 的改进的信号处理机。

本发明的另一个重要目的是提供上述那种采用存储容量减小的存储器且能提供彩色基本上与原图象的彩色完全一样的静态彩色图象的经改进的图象信号处理机。

本发明的另一个目的是提供上述那种结构简单能提供色彩层次合格的经改进的图象信号处理机。

为达到这些目的，本发明提供的经改进的图象信号处理机包括一存储装置、一操作装置和一转换装置和一转换控制装置。存储装置用以在一个场周期期间存储表示图象的图象信号。操作装置用以产生从存储器读出存储在存储器中的内容所需用的“读出”（READ-OUT）指令。转换装置用以将存储装置在“写入准备就绪”（WRITE-IN    READY）状态与“读出准备就绪”（READ-OUT    READY）状态之间有选择地进行转换。转换控制装置则用以产生需要用来控制转换装置的转换操作的控制信号。转换控制装置适宜接收该“读出”指令和包含在复合视频信号中的垂直同步信号，且转换装置与输入“读出”指令之后立即施加的初始垂直同步信号同步执行转换操作。

在本发明的图象信号处理机中，操作装置想从存储装置读出存储在存储器中的图象信号时，“读出”指令是从操作装置加到转换控制装置上。转换控制装置适宜接收包含在加到图象信号处理机的复合视频信号中的垂直同步信号。因此，当“读出”指令从操作装置提供到转换控制装置时，控制信号可与输入“读出”指令之后立即施加的初始垂直同步脉冲同步从转换控制装置输出。如此从转换控制装置中输出的控制信号被加到转换装置上，以控制转换装置所执行的转换操作。根据控制信号，转换装置有选择地使存储装置进入“写入准备就绪”状态和“读出准备就绪”状态。

因此，在本发明的图象信号处理机中，通过促使操作装置施加“读 出”指令可以与输入复合视频信号中所包含的垂直同步信号同步有选择地使存储装置进入“写入准备就绪”状态和“读出准备就绪”状态。此外，由于“读出”指令从操作装置的输出足以使存储装置进入“读出准备就绪”状态，因而可以从存储装置高速读出存储在其中的图象信号。

从下面参照附图结合本发明的一些最佳实施例所作的介绍可以清楚了解本发明的上述和其它目的和特点，各附图中同样的部件都用同样的编号表示。附图中：

图1是本发明第一实施例的一个图象信号处理机的电路方框示意图;

图2是用以说明在“写入”方式过程中在图象信号处理机中所使用的场存储器工作情况的时间图;

图3是用以说明场存储器在“读出”方式过程中的工作情况的时间图;

图4是用以说明图象信号处理机中所使用的一个选择开关工作情况的时间图;

图5是说明从图象信号处理机中所用的“读出”控制电路输出的“读出”控制信号的时间图;

图6是用以说明本发明的图象信号处理方法的示意图;

图7是用以说明本发明另一种不同的图象信号处理方法的示意图;

图8是供与图6或图7中所示的图象信号处理方法比较用的示意图，图中，图象信号没有与时钟脉冲重叠;

图9是本发明第二个实施例的图象信号处理机的电路方框示意图;

图10是图9的图象信号处理机中所使用的中间色彩层次发生器的详细电路图;

图11是本发明第三个实施例的图象信号处理机的电路方框示意图;

图12是图11的图象信号处理机中所使用的中间色彩色层次发生器的详细电路图;

图13是出现在图12中所示的电路上的各种信号的波形图;

图14是经修改的图象信号处理机的电路方框示意图;

图15是出现在图14的电路中的各种信号的波形图;

图16是图14电路中所用的模-数转换器的输入信号和输出信号的波形图;

图17是图16中所示的部分波形的部分放大图;

图18是另一种经修改的图象信号处理机的示意图;

图19是出现在图18的电路中的各种信号的波形图;

图20和21分别与图16和图17类似，但却是属于图18的图象信号处理机。

A）静止图象数据写/读***：

先参看图1，这是静止图象写/读***1的电路方框示意图。图中所示的***1包括一输入端子2和一连接器4，输入端子2适宜与一视频输出装置（例如电视接收机或磁带放象机）连接，复合视频信号即从视频输出器加到端子2上;连接器4则适宜与一个人电子计算机3的地址总线和数据线连接。

输入到输入端2的复合视频信号馈到一可从亮度信号Y分离进行工作的亮度信号分离器6上，亮度信号Y则加到色差信号解调器7上提供B-Y、R-Y和G-Y色差信号。来自亮度分离器6的亮度信号Y和来自色差信号解调器7的三个色差信号接着都馈到色差/基色转换器8上，该转换器用以将色差信号转换成三个基色信号，即B、R、和G信号，这些信号分别表示蓝、红、绿三种基色。基色信号又都加到场存储装置9上，基色信号即借助于场存储装置9进行数字化，以便以相应于一个场的静止图象的形式存储在场存储装置9中。

场存储装置9包括三个场存储器10、11和12，分别供B、R和G信号使用，各所述场存储器10至12都采用串行存取输入和输出***。各场 存储器10至12具有这样的存储器结构，该结构具有320行×700列，其存储区的大小足以容纳一个图象，并包括一个单行缓冲存储区和一个行地址计数器。这些场存储器10至12，当个个加有串行时钟信号时（这稍后即将谈到），在平行于列的方向上递增移位一个存储单元，当个个加有递增脉冲信号时，则在平行于行的方向上移位一行。为说明本发明的最佳实施例，假设各场存储器10至12的各存储单元能存储一个二进制位。

加到输入端子2的复合视频信号也加到同步分离器13上，同步分离器13用以将水平同步信号和垂直同步信号从复合视频信号中分离出来。同步分离器13的输出加到色差信号解调器7上以进行钳位，还加到“写入”控制电路14上。由同步分离器13从复合视频信号分离出来的垂直同步信号也加到信号发生器15上，这在稍后即将谈到。

“写入”控制电路14适宜通过除法器17接收由“写入”时钟信号振荡器16产生的时钟信号，振荡器16的振荡频率，举例说，为28.636兆赫。“写入”控制电路14用以根据从同步分离器13输出的同步信号和从时钟信号振荡器16产生的时钟信号合成多个“写入”控制信号。这些“写入”控制信号通过读出/写入方式选择开关SW1加到场存储装置9上。从彩色转换器8输出的B、R和G信号经数字化之后根据“写入”控制信号写入场存储器9中。“写入”操作的详细情况稍后即将谈到。

B）静止图象数据读出

***1有一个地址总线B1和一个数据总线B2，这些总线都适宜通过连接器4与个人电子计算机3的地址总线和数据总线连接。个人电子计算机3的输出信号通过各总线B1和B2加到“读出”控制电路18，也加到控制信号发生器15上。“读出”控制电路18也适宜通过连接器4从个人电子计算机3接收频率，例如，为用于个人电子计算机3的频率范畴的4兆赫的时钟信号。“读出”控制电路18用以根据个人电子计算机3的输出和时钟信号合成多个“读出”控制信号。这些“读出”控制信号通 过“读出/写入”方式选择开关SW1加到场存储装置9上。

当“读出”控制信号加到场存储装置9上时，分别与B、R和G信号有关存储在各场存储器10至12中的B、R和G彩色数据依次被输出到基色信号选择开关SW2上。基色信号选择开关SW2由个人电子计算机3提供的转换控制信号进行控制，以便顺次按一定的次序（例如上面所规定的次序）将蓝色数据、红色数据和绿色数据输出到串-并行转换器19上。

串-并行转换器19用以将各颜色数据转换成相应的并行数据，这些并行数据又通过数据总线B2输出到个人电子计算机3中，以便存储在内装在个人电子计算机3中的图形存储器（图中未示出）。按上述方式将图象信号如此存储在图形存储器之后，就可按熟悉本技术领域的人士所周知的一般方式操作个人电子计算机3，对图象进行处理。

图2是用以说明场存储装置9的操作情况的时间图。图2（1）是部分对应于一个水平扫描周期1H的复合视频信号的波形的示意图。时间t0和t1之间的时间间隔表示一个水平消隐脉冲周期，时间t1和时间t2之间的时间间隔T1则表示带有图象信息的视频信号的持续时间（见图2（2））。在图示的场合，象图2（3）中所示的串行时钟信号SC被加到场存储装置9上，上述波形的复合视频信号即加到场存储装置9上。因此，在视频信号持续时间T1内的“写入”周期TW期间，模拟视频信号被数字化，然后以串行数据的形式写入场存储装置9中。

下面谈谈场存储装置的“读出”操作过程。写入（即存入）场存储装置中的B、R和G彩色数据是通过数据总线32加到个人电子计算机3上。写入各场存储器10至12与各B、R和G信号有关的B、R和G彩色数据由选择开关SW2按蓝色彩色数据、红色彩色数据和绿色彩色数据的先后顺序依次进行转换，然后在由串/并行转换器19转换成并行彩色数据之后又输出到个人电子计算机3中的数据总线上。更具体地说，想要 读出写入场存储装置9中的数据时，转换器19将场存储器10串行提供给B信号的数据从这些串行传输的数据的开端转换成8位并行数据，然后将这8位并行数据输出到个人电子计算机3中。按这种方式读出写入在场存储器10中的所有蓝彩色数据之后，就从R信号的场储器11开端读出8位数据。同样从G信号的场储器12开端读出8位数据。如此完全读出所有存储在场存储装置9中的彩色数据之后，读出一幅静止图象的过程即告完成（见图3）。最后应该指出的是，之所以采用这种读出方法是因为个人电子计算机3的数据总线只具有8位的容量。

图4是用以说明在图示情况下的***的工作原理的时间图。结合图1参看图4，现在谈谈选择开关SW1的工作情况。

图象信号处理机1中“读出”方式和“写入”方式之间的选择由选择开关SW1完成。更具体地说，当选择开关SW1处在使处理器进入“写入”方式的位置时，从“写入”控制电路14输出的“写入”控制信号被加到场存储装置9上。另一方面，当把选择开关SW1转到使处理机处在（个人电子计算机3一侧的）“读出”方式时，则从“读出”控制电路18输出“读出”信号被加到场存储装置9上。

当选择开关SW1是处在使处理机处于“读出”方式的位置时，“读出”控制电路18通过选择开关SW1给场存储装置9提供六种“读出”控制信号，例如，“读出/写入”操作控制信号RAS、前面谈过的串行时钟信号SC、刷新控制信号REF、启动信号WE、递增信号INC和行复位信号RCR，（分别如图5中的（1）至（6）所示），以便可以从场存储装置9中读出存储在其中的数据。

举例说，在图5中所示的时间ts和时间tn之间的时间期间，从R信号的场存储器11读出各静止图象的红色数据。在时间ta与时间tb之间的时间期间，根据串行时钟信号SC和刷新控制信号REF串行读出一行红色数据。

选择开关SW1的转换操作由从控制信号发生器15输出的转换控制信号A控制。更具体地说，当转换控制信号A处在低电平状态时，就确立“写入”方式，但当它处在高电平状态时，就确立“读出”方式（见图4中所示的波形（3））。

控制信号发生器15包括，例如，一个D型触发器，且不仅用以输出控制信号A，而且用以输出时钟转换信号，供控制除法器17的除法周期之用。如前面已经谈过的那样，从同步分离器13输出的垂直同步信号V是加到控制信号发生期15上（见图4中所示的波形（2））。

假设处理机1是处在“写入”状态，而从个人电子计算机3产生使处理机1处于“读入”方式所需要的指令时，高电平控制信号D从个人电子计算机3加到控制信号发生器15上。举例说，当令控制信号D使其在如图4中的波形（1）所示的时间to处在高电平状态时，转换控制信号A根据其中一个垂直同步脉冲V的调整情况调整到高电平状态，垂直同步脉冲V则在控制信号D调整到高电平状态之后已施加上，接着保持转换控制信号A处于高电平状态。

当转换控制信号A如此调节到高电平状态时，选择开关SW1就转换到使处理机1处于“读出”方式的位置，从而使场存储器10至12中的数据可以顺次读出。更具体地说，在图4中所示的时间t2至时间t3的时间期间，蓝色数据第一个加到个人电子计算机3上。在其后从时间t3至时间t4的时间期间和从时间t4至时间t5的时间期间，红色数据和绿色数据分别依次连续地加到个人电子计算机3上。这样，在时间t5时，已写入场存储装置9中的一个静止图象的静止图象数据完全从场存储装置9中被读出，并传送到个人电子计算机3上。

如前面谈过的那样，“写入”和“读出”方式之间的转换可以在使从个人电子计算机发出的控制信号处于高电平状态时完成。进行此转换的时间应使其与使控制信号D处在高电平状态之后施加的垂直同步脉冲 同步。具体地说，到“读出”方式的转换是在图4中的波形（7）所示的垂直消隐脉冲周期TB期间进行的。

图象信号的读出一经完成，个人电子计算机3就促使控制信号D在时间tb处于低电平，因此使转换控制信号A（它是控制信号发生器15的输出）根据另一个其中一个在这之后（即图7中所示的时间t7）施加的垂直同步脉冲V进入低电平状态，促使选择开关SW1使处理机1进入“写入”方式。应该指出的是，时间t7是紧接着从场存储装置9读出其中的彩色数据之后，没有数据写入场存储装置9中。因此，在时间t7之后，其后输入的图象信号可以静止图象的形式再次写入场存储装置9中。

之所以要在垂直消隐脉冲周期TB期间进行到“读出”方式的转换是为了可以准确读出对应于一个图象的视频信号。若此转换过程不是在垂直消隐脉冲周期TB期间进行，则可能会发生这样的情况，即正在荧光屏上重现的图象在没有完全重视之前就被转换到一个不同的图象。完成读出一个图象所需要的时间取决于使来自个人电子计算机的控制信号D进入高电平状态的时间。更具体地说，由于进行信息读出的时间的起点和终点是处在毗邻垂直消隐脉冲周期之间的时间间隔内，因而在读出操作前和之后存在一个等待时间。在任何情况下，在图示的场合，完成信息读出所需的平均时间可以为0.2秒。

完成处理机1调在“写入”方式时进行的写入操作所需的时间相当于一个场周期，即1/60秒。如前面已经谈过的那样，读出操作一经完成，处理机1就被转换到“写入”方式，以便允许对应于一个静止图象的彩色数据可以再次写入场存储装置9中。

此外，处理机1转换到“写入”方式时的计时是在垂直消隐脉冲周期期间进行的。因此，个人电子计算机3可在任何时间使控制信号D处于高电平状态。更具体地说，不管个人电子计算机3是在什么时候产生需要使控制信号D处在高电平状态的指令，总是能够准确读出对应于一 个静止图象的彩色数据。此外，图象信号处理机1到“读出”方式的转换可以可靠地进行而不用象现有技术的处理机那样要经过问答过程。因此视频信号所表示的静止图象可以高速写入内装在个人电子计算机是的图形存储器中。

如前面已经谈过的那样，在本发明的图象信号处理机中，要想使存储装置进入“读出准备就绪”状态时，只要促使操作装置输出“读出”指令即可。因此象现有技术处理机那样看处理机与操作装置之间需要经常进行的问答次数就可以减少到最小次数，且可以高速进行存储装置的读出操作。此外，由于“写入”与“读出”方式之间的转换时间是与垂直同步信号同步进行而且无需依靠发出“读出”指令的时间，因而始终可以准确读出对应于一个场周期的视频信号。

C）静止图象数据写入：

现在谈谈本发明的图象信号处理的第一个实施例。

参看图6，图中的波形（a）表示载有静止图象的图象信号的波形，其中点划线A表示图象信号的平均电平。位于用点划线表示的平均电平周围的那些部分的图象信号是与其波形示于图6中的（c）的时钟脉冲叠加在一起。当如此与时钟脉冲叠加的图象信号输入到具有等于平均电平的阈值的开关元件时，可以得出其波形如图6中的（d）所示的数字化信号。

为对比起见，图6中的（b）显示了通过往同一个转换元件输入图象信号（此图象信号不与时钟脉冲重叠）得出的数字化信号。从图6中可以知道，电平高于平均电平的部分图象信号代表亮区，电平低于平均电平的部分图象信号代表暗区。另一方面，根据波形（d），在亮区和暗区之间可以看到亮区与黑区细致交替的部分，即具有中间色彩层次的区。举例说，当静止图画面图象以黑白形式出现时、中间色彩层次区呈灰色。此外，当输入图象信号是个红色信号时，中间色采层次区以红与黑的颜色重复出现，因而呈棕色，这正是红色与黑色之间的中间颜色。中间色 彩层次区可归因于以上述方式叠加于图象信号上的时钟脉冲。

从以上所谈到的来看，若在短于时钟脉冲周期的时间对图6中所示的波形（d）的数字化信号进行取样，然后存储在，例如，存储容量足以容纳一个静止图象的存储装置中，则可以在任何所希望的时间读出中间色彩层次的数字化信号。

图7是本发明方法的另一个实施例的示意图。根据图7中所示的实施例，有若干部分与平均电平的时钟脉冲重叠的图象信号是划分为0至7的八个电平，因而可将其转换成一个3位数字信号，如图7中的波形（a）所示。图7中所示的波形（b）表示如此从模拟信号转换出来的3位数字信号的波形。图7中所示的波形（c）表示已进一步转换成模拟信号的3位数字信号的波形。与它们相对照，与图象信号有关但没有与时钟脉冲叠加已转换成数字信号的图象信号的波形如图8所示。

通过图7和图8所示的波形（c）之间的比较不难理解，由与时钟脉冲叠加的图象得出的分量充满了图象各色彩层次之间的级别，因此可以显示出中间色彩层次或中间颜色。因此想要重现静止图象时，与时钟脉冲的重叠可有效地使静止图象的彩色尽量忠实地重现得与原图象的彩色一样。换句话说，在重叠有时钟脉冲的部分，可等效地提高解象能力。尽管为了提高解象能力通常是需要增加模-数转换器的二进制位数，但本发明却可以有效地实现基本上忠实于原色的重现过程（包括中间色彩层次和中间颜色的重现）而无需增加模-数转换器二进制位的数目。

现在特别参看图9和图10介绍为达到上述目的所需用的图象信号处理机。

图10是本发明图象信号处理机第二个实施例的示意图，图11是图10所示电路中所使用的中间色彩层次发生器的示意图。

作为视频信号表示静止图象的亮度信号是加到中间色彩层次发生器20上。中间色彩层次发生器20包括（这从图10可以看得最清楚）一NPN 型开关晶体管TR1，其阈值电平大致上等于静止图象的亮度信号的平均电平。晶体管TR1的基极连接有一电阻器R1和一加速电容器C1。对调整起改善作用的二极管D1正向连接在晶体管TR1的基极与集电极之间。晶体管TR1的基极通过电阻器R2接地。晶体管TR1的集电极通过电阻器R3与直流电源+B相连，其发射极接地。晶体管TR1的基极还通过由直流元件电容器C2和电阻器R4组成的串联电路与时钟脉冲发生器23相连。时钟脉冲发生器23是一种能产生频率为3兆赫的时钟脉冲的发生器，且适宜接收用以锁定时钟脉冲发生器23的振荡的垂直驱动信号。

来自特别参照图10加以介绍的结构的中间色彩层次发生器20的输出被加到由控制器22控制的存储器21上。存储在存储器21的内容被读出到色差/基色转换器8，从那里作为图象数据输出到外部显示器上。

现在参看图9和图10介绍该图中所示的本发明第二实施例的图象信号处理机。

假设其波形如图6中的（a）所示的静止图象的亮度信号被加到开关晶体管TR1的基极上。

时钟脉冲发生器23所产生的3兆赫时钟脉冲也通过电阻器R4和电容器C2加到晶体管TR1的基极上。由于时钟脉冲的直流分量为电容器C2的作用所阻，因而待叠加到亮度信号的时钟脉冲的电平随亮度信号的电平而变化。换句话说，叠加在亮度信号的时钟脉冲的幅值在亮度信号的平均电平上为高，但在亮度信号的较低或较高的电平上为低，从图6中所示的波形（c）即可了解到这一点。

由于晶体管TR1的阈值电平大致上等于亮度信号的平均电平，亮度信号的数字化信号（即晶体管TR1的输出）会呈现那种图6中（d）所示的具有中间部分的波形。

然后将数字化信号加到存储器21上。存储器21由控制器22控制，以便在短于叠加在亮度信号上的时钟脉冲周期的时间（在此场合为28.636 兆赫）取样出数字化信号，然后将对应于一静止图象的亮度信号存储起来。

存储在存储器21中的内容经过如前面谈过的那样转换到并行信号之后根据控制器22所加的控制信号加到外部显示器如计算机3的显示器上。这时，具有中间色彩层次的静止图象就通过个人电子计算机3的阴极射线管显示出来。这时，如前面已经谈到过那样，叠加在亮度信号的时钟脉冲与垂直驱动信号同步。因此，虽然由于亮度信号与时钟脉冲之间的差别而会产生差拍分量，但就垂直同步方面来看，该拍分量是保持静止的。因此可以大体上消除拍分量所引起任何可能的干扰条纹不会在阴极射线管荧光屏上移动的现象，这种现象看起来是很不舒服的。

在介绍本发明的第二实施例时，亮度信号是作为数字化信号介绍的。但本发明并不局限于此，在各R、G和B信号都是数字化信号的场合是适用的。

图11至13是本发明第三实施例的图象信号处理机的示意图。具体地说，图11是第三实施例的图象信号处理机的电路方框示意图，图12是应用于图11的图象信号处理机中的中间色彩层次发生器的详细示意图，图13是出现在图12的电路中的各种信号的相应波形图。

先参看图11。出现在色差/基色转换器8的基色信号（即R、G和B彩色信号）被加到中间色彩层次发生器70上，中间色彩层次发生器70则提供分别对应于其若干平均电平部分与时钟脉冲重叠的R、G和B信号的R′、G′和B′信号。

从图12中可以最清楚地看到，中间色彩层次发生器70包括三个结构完全相同的直流放大器71、72和73。各直流放大器71至73包括-PNP型晶体管TR2，晶体管TR2的基极上加有来自转换器8的有关基色信号。晶体管TR2的一个发射极也通过彼止并联连接的电阻器R5和电容器C3连接到电源线+B上。晶体管TR2的集电极通过电阻器R6接地，并连接到NPN型 晶体管TR3的基极上，晶体管TR3的集电极通过电阻器R7连接到电源线+B上。晶体管TR3的发射极通过电阻器R8接地。晶体管TR3的基极通过隔直电容器C4和电阻器R9连接到时钟脉冲发生器74上，垂直驱动信号即加到时钟脉冲发生器74上。时钟脉冲发生器74适宜产生频率为3兆赫与垂直驱动信号同步的时钟脉冲。时钟脉冲发生器74的一个输出端与电容器C4之间的一个节点通过可变电阻器R4接地。

再回头参看图11。从中间色彩层次发生器70输出的R′、G′和B′信号分别加到模-数转换器81、82和83上。在各模-数转换器中，一象素的模拟数据被转换成三位数据。分别从模-数转换器81、82和83产生的数字数据分别加到并存储在有关的存储器91、92和93上。与图1中所示的图1实施例中的蓝色数据用的存储器10相比，图11中所示的蓝色数据用的存储器93的容量大三倍。其它两个存储器91和92也是如此。存储器91、92和93的各输出加到有关的数-模转换器101、102和103上，这三个转换器将各自的输出提供给外部显示装置，例如，监视器电示接收机。

应该指出的是，转换器81至83、存储器91至93和转换器101至103都由控制器14控制，水平同步脉冲和垂直同步脉冲即从同步分离器13加到控制器14上。

现在参照图13并参照图11和12介绍本发明第三实施例示于该图中的图象信号处理机的工作情况。

如前面已谈过的那样，出现在色差/基色转换器8的R、G和B彩色信号***加到中间色彩层次发生器70上，中间色彩层次发生器70则提供分别对应于其某些平均电平与时钟脉冲叠加的R、G和B彩色信号的R′、G′和B′信号。为便于说明起见，在图13中只示出了R、G和B信号中的一个信号（例如，加到直流放大器71的R信号）的波形S1。

另一方面，当由S5识别具有象图13中（e）所示的波形的垂直驱动信号加到时钟脉冲发生器74上时，后者发出其波形如图13中的（d）所示的 时钟脉冲S4。时钟脉冲S4在其直流分量为电容器C4的隔直作用所清除之后，输入到晶体管TR3的基极上。因此，加到晶体管的基极上的信号S2的波形如图13中的（b）所示，信号S2这时则由晶体管TR3加以变换，提供对应于其若干平均电平部分如图13中的波形（c）所示与时钟脉冲叠加的所输入的彩色信号的有关R′、G′和B′信号S3。

应该指出，若时钟脉冲的振幅过高，则会发生这样的情况，即黑电平会变得突出，或白电平衰减下去，结果重现在监视器电视荧光屏上的静止图象会带灰色。为基本上解决这个问题，可变电阻VR的电阻的设定值最好应选择得使时钟脉冲可叠加在输入彩色信号那些为平均电平的部分。

各R′、G′和B′彩色信号在其上叠加有时钟脉冲的情况下，这时就加到有关的模-数转换器81至83上，由这些模-数转换器将它们转换成3位数字信号。这时，取样频率由控制器14这样控制，使其高于叠加在各彩色信号上的时钟脉冲的频率（3兆赫）。在本例示的场合，所采用的取样频率为28.636兆赫。

然后，从各转换器81至83输出的3位数字信号加到有关的存储器91至93，且各数字信号的三个二进制位存储在各存储器91、92或93的存储区91a、91b和91c中。

根据从控制器馈来的控制信号从有关的存储器91至93中读出如此存储的彩色信号，该彩色信号由转换器101至103转换成相应的模拟信号，再输出到监视器电视接收机上（图中未示出）。

如前面已经谈过的那样，本发明的图象信号处理法是将时钟脉冲叠加到其值大致上等于平均电平的图象信号的若干部分，然后在小于时钟脉冲周期的时间取出样，以提供准备加到外部显示装置的图象信号。因此原图象的任何中间色彩层次或彩色都可以忠实地再现出来。

此外，本发明第二实施例的图象信号处理机包括一些开关晶体管，用以将时钟脉冲叠加在图象信号其值大致上等于平均电平的若干部分，然后将图象信号数字化，而这些开关晶体管的阈值无需象传统的Dither法那样需要变化。因此可以可靠地进行中间色彩层次或彩色的忠实重现工作。

此外，本发明不需要从来所要求的将多个数字化图象进行组合的任何过程，因此，表示静止图象的图象信号可在实时的基础上输出。

本发明第三个实施例的图象信号处理机的这样设计，使得表示静止图象其值大致上等于图象信号平均电平的图象信号的若干部分与时钟脉冲叠加起来，然后由直流电流加以放大，再将放大了的信号在小于时钟脉冲周期的时间取样，然后转换到数字信号，以便存储在存储装置中。根据本发明的这个实施例，由于时钟脉冲叠加所在的那个部分的解象能力大致上有所提高，因而要提高解象能力时就无需增加各转换器和各存储器的二进制位数。因此，使用存储容量最小化了的存储器对有待加以忠实重现的原图象中固有的中间色彩层次和中间彩色来说是足够的。

C）-a静止图象数据的写入（修改方案1）

参看图14和图15，这是图象信号处理机的一修改形式的电路方框图和出现在图14的电路中的各种信号的相应波形图。图中所示图象信号处理机基本上包括一转换器单元1、第一至第三模-数转换器81、82和83、一时钟脉冲发生器30和第一至第三存储器10、11和12。转换器单元1用以将复合彩***信号调制成色差信号，并用以将这些色差信号和复合彩***信号进行调制或矩阵化，以提供基色信号，3.85兆赫彩色载波信号的分量即叠加在该基色信号。第一至第三模-数转换器81、82和83是作为数字化电路工作的，用以在预定的阈值电平将来自转换器单元1的输出进行数字化。时钟脉冲发生器30用以提供与包含在复合彩***信号的彩色同步信号同步且其频率为彩色同步信号频率的n倍（n为不小于2的正整数）的时钟脉冲。第一至第三存储器10、11和12适宜接收来 自时钟脉冲发生器30的时钟脉冲，作为取样时钟脉冲，供取样和存储来自第一至第三转换器81至83的各相应输出。

转换器单元1包括一Y/C分离器6、一色差信号解调器7、一第四晶体管TRd和一转换器8。Y/C分离器6用以将各颜色信号从加到输入端子2上的复合彩***信号中分离出来。色差信号解调器7用以从馈自Y/C分离器6的彩色信号解调成其其各自波形示于图15中的（c）、（d）和（e）的色差信号B-Y、R-Y和G-Y。第四晶体管TRd用以将复合彩***信号变换和放大成图15中的（b）所示的波形。转换器8具有第一至第三晶体管TRa、TRb、TRc，且用以将馈自解调器7的色差信号B-Y、R-Y和G-Y和经晶体管TRd变换过的复合彩***信号进行调制或矩阵化，从而提供已与3.58兆赫载波彩色信号的诸分量叠加的相应的负基色信号 B、 R和 G。

构成色差/基色转换器8的第三晶体管TRa至TRc，它们的基极部分别加有色差信号B-Y、R-Y和G-Y，它们的发射极加有经变换的复合彩***信。这些晶体管TRa至TRc输出相应的已与载波彩色信号分量叠加的基色信号 B、 R和 G。

与参看图6至图13介绍所展示和介绍的实施例不同，也与已公开的61-98968号和61-272123号的各日本专利申请书不同，在现在我们在讨论的根据修改方案的图象信号处理机中，包含在复合彩***信号中的3.58兆赫彩色载波信号是用作时钟脉冲，图象信号没有与时钟脉冲叠加，同时还利用转换器8以提供基色信号，彩色载波信号分量即已叠加到该基色信号上。

有了上述结构，就不需用任何叠加时钟脉冲所需用的结构，从而有利地简化了图象信号处理机。此外，由于复合彩色频信号可直接加到晶体管TRa至TRc的各发射极上而无需通过Y/C分离器，因而与进行有Y/C分离的情况相比，可以改善亮度信号的频率特性，从而达到优质图象 重现的目的。

出现在Y/C分离器6的亮度信号加到同步分离器13上，同步信号即借助于同步分离器13从亮度信号上分离出来。同步信号然后加到控制器（图中未示出），以便控制器可以控制模-数转换器81至83、存储器10至12和数-模转换器101至103。

第一至第三模-数转换器81至83工作时将基色信号 B、 R和 G（这些信号都已与彩色载波信号分量叠加）按下面即将谈到的方式转换或相应的数字化信号。

图16和图17举例显示了一些波形，用以说明模-数转换器81如何对各基色信号（例如，蓝色信号，在彩色载波信号分量叠加在其上的情况下）进行数字化。当波形如图16中的（A）所示其上叠加有彩色载波信号分量的蓝色信号加到图3所示的具有预定阈值电平的有关模-数转换器81时，转换器81就将电平高于阈值电平的输入信号变换成低电平信号，并将电平低于阈值电平的输入信号变换成高电平信号。因此当如图16中波形（A）所示的输入信号输入到有关的转换器81中时，后者输出波形如图16中的（B）所示的数字化信号。

图17放大地示出了图16的波形（A）在阈值电平附近的部分和图16的波形（B）对应于图17中所示的部分波形（A）的部分。从图17中所示的波形（A）和（B）不难理解，若蓝色信号的较高电平部分表示黄色，同一蓝色信号的较低电平部分表示蓝绿色，则黄色和蓝绿色在蓝色信号的电平相对于预定的阈值电平从较高的电平往下变化到较低电平的过程中就交替着，从而显示出介于黄颜色与蓝绿色之间的颜色。在本实例中，由于彩色载波信号分量（用作时钟脉冲）的脉冲宽度（占空因数）在其一个周期期间相对于阈值电平逐步变化（在图4中所示的波形（B）的情况下在脉冲宽度减小的方向变化），因而中间色彩层次相应地发生变化。

这样，基于其上叠加有彩色载波信号分量的基色信号，就可以形成 所谓准中间彩色。

另一方面，时钟脉冲发生器30包括一第五晶体管TRe和-PLL（锁相环路）电路。晶体管TRe用以对解调器7提供的彩色同步信号进行整形，PPL电路则用以产生与所整形的彩色同步信号，同步频率为彩色同步信号频率的四倍〔即14.32兆赫（＝3.58×4）〕的时钟脉冲。该PLL电路包括一电压控制的振荡器（VCO）36、一除法器34和一相位比较器32。VCO36能产生频率为彩色同步信号频率的四倍的时钟脉冲，除法器34用以将来自振荡器36的输出除以4，相位比较器32则用以将来自除法器的输出的相位与彩色同步信号的相位进行比较，并用以将对应于除法器的输出与彩色同步信号之间的相位差的误差电压加到电压控制的振荡器36上。

各存储器10至12用以取样和存储来自有关的模/数转换器的数字化信号，取样时钟脉冲采用来自发生器30的时钟脉冲。

从各存储器10至12读出的数字化信号，在由有关的数-模转换器101至103转换成模拟信号之后，加到外部显示装置（图中未示出），例如，监视器电视接收机或个人电子计算机3上。

加到各存储器10至12的取样时钟脉冲与彩色同步信号同步，因此与作为时钟脉冲叠加在从转换器单元1输出的基色信号上的3.58兆赫彩色载波信号分量同步。因此因图象信号与彩色载波信号分量之间的差别而产生的拍分量从而引起的干扰条纹得到平衡，从而再现的静止图象看起来很舒服。此外，由于取样时钟脉冲的频率是使其成为彩色载波信号分量频率（即彩色同步信号的频率）的整数倍，因此干扰条纹完全在电视荧光屏的纵向方向上有规律地排成队，因而在荧光屏上如此再现的静止图象看起来更加舒服。

根据上述图象信号处理机修改后的形式，由于已与彩色载波信号分量叠加的基色信号都在阈值电平附近的相应部分进行了数字化，因而为提供解象能力就无需增加各转换器和各存储器的二进制位的数目。因此 采用存储容量减少到最小程度的存储器就足以忠实地再现原图象中固有的中间色彩层次和中间颜色。

此外，由于当想要形成其上叠加有彩色载波信号分量的基色信号时可以把复合彩***信号直接施加而无需通过Y/C分离器，因而所再现的静止图象的质量，与进行Y/C分离的情况相比，可以有所提高。

C）-b静止图象数据写入（修改方案2）：

参看图18和图19，这是图象信号处理机另一个修改形式的电路方框示意图和出现在图18的电路上的各种信号的相应波形的示意图。图中所示的图象信号处理机包括一时钟脉冲发生器40，时钟脉冲发生器40则包括一控制器42和-1/4除法器44。控制器42用以产生频率为14.318兆赫用作待加到存储器10至12的取样时钟脉冲的第二时钟脉冲，还用以产生按稍后即将介绍的方式待加到模-数转换器81至83上的时钟脉冲，1/4除法器44则用以将第二时钟脉冲的脉率（14.318兆赫）除以4，以提供频率为3.58兆赫的第一时钟脉冲，所述第一时钟脉冲的波形如图19中的（C）所示。因此第二时钟脉冲与第一时钟脉冲同步，且其频率为第一时钟脉冲频率的n（n为不少于2的正整数。例如在例示的场合，n为4）倍。

编号46表示时钟脉冲叠加电路5，用以将第一时钟脉冲（从时钟脉冲发生器40的除法器44提供）叠加在亮度Y上，从而提供一个叠加了的亮度信号。此叠加电路5连同色差/基色转换器8（工作时用以将色差信号B-Y、R-Y和G-Y加到叠加了的亮度信号上）和用以提供相应的数字化信号的模-数转换器81至82一起形成一准中间颜色发生装置。从叠加电路46产生的叠加了的亮度信号，其波形示于图19中的（d），加到叠加电路46上的亮度信号则示于图19中的（b）。此外，其中一个色差信号，例如，色差信号B-Y如图19中的（a）所示，其中一个数字化信号，例如，出现在模-数转换器81上的数字化信号则如图19中的（e）所示。

时钟脉冲叠加电路46包括一晶体管TRg、一可变电阻器VRx、一隔直电容器Cx和一晶体管TRf。晶体管TRg的基极上则加有第一时钟脉冲，可变电阻器VRx用以调节从晶体管TRf输出的第一时钟脉冲的电平，隔直电容器Cx用以消除第一时钟脉冲的直流分量，晶体管TRf的基极上则加有亮度信号Y。所述晶体管TRf用以将加到其发射极上的第一时钟脉冲叠加在亮度信号Y上。隔直电容器Cx起改善图象信号的频率特性的作用。更具体地说，隔直电容器Cx构成晶体管TRf的一个发射极峰化器。因此，若降低电容器Cx的电容值，则会使图象信号的高频区提高得会在图象发生相当大的变化时使中间色彩层次的颜色变得突出，从而提高正在重现中的静止图象的质量。

色差/基色转换器8包括第一、第二和第三晶体管TRa、TRb和TRc，这些晶体管的基极都加有相应的色差信号，且它们的发射极都加有叠加了的亮度信号，即其上叠加有第一时钟脉冲的亮度信号。这些晶体管的集电极输出有相应的附加信号，在该信号中，叠加亮度信号与色差信号加在一起。

当来自转换器8的附加信号输入到相应的模-数转换器81至83上时，转换器81至83把附加信号转换成相应的数字化信号，其波形如图19中的（e）所示。

存储器10至12和数-模转换器101至103的工作方式与图14中所示参看图14加以介绍的图象信号处理机的前一个修改形式有关的方式类似。

其结构如上面参照图18所述的图象信号处理机的工作方式如下。为简明起见，介绍图象信号处理机的工作情况时只谈色差信号B-Y，但应该指出的是，下面的介绍也同样适用于其它色差信号R-Y和G-Y。

从解调器7输出的色差信号B-Y加到晶体管TRa的基极上，其波形如图19中的（a）所示。

另一方面，来自控制器42的第二时钟脉冲由除法器44划分，以提供 第一时钟脉冲，其波形如图19中的（c）所示。出现在除法器44上的第一时钟脉冲通过晶体管TRg的基极一发传射极路径再通过隔直电容器Cx加到晶体管TRf的发射极上，所述晶体管TRf的基极上加有亮度信号。其波形如图19中的（b）所示。因此晶体管TRf的集电极上确实出现有叠加的亮度信号，其波形如图19中的（d）所示。如此从晶体管TRf输出的叠加亮度信号接着又加到彩色转换器的晶体管TRa的发射极上。

由于色差信号B-Y和叠加亮度信号Y是由晶体管TRa加在一起的，因而晶体管TRa从其集电极上输出已叠加有时钟脉冲的蓝色信号B。此蓝色信号B然后由有关的模-数转换器81数字化成数字化信号，其波形如图19中的（e）所示。

图20显示的一些波形用以说明蓝色信号在其上叠加有时钟脉冲的情况下如何由模-数转换器81进行数字化。当其上叠加有时钟脉冲的其波形如图20中的（a）所示的蓝色信号加到具有如图20所示的预定阈值电平的模-转换器81上时，转换器81就将电平高于阈值电平的输入信号转换成低电平信号，并把电平低于阈值电平的输入信号转换成高电平信号。因此，当输入信号（象图20中的波形（a）所示）输入所转换器81中时，后者输出数字化信号，其波形如图20中的（b）所示。

图21以放大了的比例显示了图20的波形（a）在阈值电平附近的部分，还显示了图20对应于图21中所示的那部分波形（a）的部分波形（b）。从图21中所示的波形（a）和（b）不难理解，若蓝色信号的较高电平部分表示黄色，同一蓝色信号的较低电平部分表示蓝绿色，则黄色和蓝绿色在蓝色信号的电平相对于预定的阈值电平从较高的电平往下变化到较低电平的过程中就交替着，从而显示出介于黄色与蓝绿色之间的颜色。在本实例中，由于彩色载波信号分量（用作时钟脉冲）的脉冲宽度（占空因数）在某一个周期期间相对于阈值电平逐步变化（在图21中所示的波形（b）的情况下在脉冲宽度减小的方向变化），因而中间色彩层次相应地发 生变化。

出现在控制器42上的第二脉冲作为相应的取样时钟脉冲不仅加到除法器44上，也加到存储器10至12上。根据各取样时钟脉冲，存储器10至12存储并处理来自模-数转换器81至83的相应输出。存储在有关的存储器10至12的彩色信号，根据来自控制器42的控制信号，输出到有关的数-模转换器101至103中，模拟信号即从数-模转换器101至103输出到外部显示装置，以便在阴极射线管的荧光屏上重现。

在图18中所示并参照图18介绍的修改方案中，由于加到存储器10至12的取样时钟脉冲与待重叠在亮度信号上的第一时钟脉冲彼此同步，因而任何因亮度信号与时钟脉冲之间的拍分量而在电视荧光屏上可能出现的干扰条纹就可有利地加以稳定化。此外，由于取样时钟脉冲选择得使其频率为第一时钟脉冲频率的四倍，因而干扰条纹会在荧光屏的纵向方向上排成队，从而使所再现的静止图象看起来舒服。

应该指出，将各水平扫描线时钟脉冲的相位倒相，可以使干扰条纹以栅状的形式排列，从而使所再现的静止图象看起来更舒服。

甚至连图18中所示参照图18介绍的图象信号处理机也能带来前面结合前述任一实施例介绍的优点和效果。

虽然本发明已参照附图结合一些本发明的最佳实施例作了全面的介绍，但应该指出的是，显然熟悉本技术领域的人士是可以对其进行各种更改和修改的。这些更改和修改，除非脱离本发明的范围，否则都应理解为包括在本发明的范围内。

Claims (1)

1、一种图象信号处理机，包括：

一存储装置，用于在一场周期期间存储表示图象的图象信号；

一操作装置，用于产生从存储装置读取存储装置中的内容所需要的“读出”指令；

其特征在于包括：

根据复合视频信号的垂直同步信号来有选择地将存储器在写控制信号和读控制信号之间转换的转换装置；

用复合视频信号中的垂直同步信号使读写信号同步的装置，使得能够高速地从存储器中读出图象信号。

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