CN1263314C - 提供用于反伽马校正的最佳信号电平的视频信号处理电路 - Google Patents

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Abstract

一视频信号处理电路，其中可使用接近100%的最大可能的动态范围，获得期望的对比度，且通过增大屏幕的亮度而获得期望的辉度特性。该电路具有一RGB放大器，其将三原***信号R、G和B放大一预定增益且其中该增益由一增益控制信号控制；A/D转换器，用于分别将自RGB放大器生成的模拟三原***信号转换成数字信号；反伽马校正电路，用于分别对三原色数字视频信号进行反伽马校正；“或”电路和峰值保持电路，用于检测模拟三原色信号的峰值电平；和增益控制信号发生器，用于根据这些峰值电平生成一增益控制信号。当这些峰值电平等于或大于一预定值时，该增益控制信号发生器提供增益控制信号以控制RGB放大器以将由A/D转换器生成的各三原色数字视频信号的电平设在峰值。

Description

提供用于反伽马校正的最佳信号电平的视频信号处理电路
技术领域
本发明涉及一种具有一反伽马校正电路的视频信号处理电路，所述反伽马校正电路用于分别实现对三原色输入视频信号或三原色数字视频信号的反伽马校正。
背景技术
伽马校正通常作用于视频信号，当通过一信号处理电路处理这样一视频信号并在一显示装置上显示该被处理的信号时，通常使用一反伽马校正电路，用于执行与在该信号处理电路中提供的伽马校正相反的一校正。
图1示出了常规地被用于将视频信号显示在一等离子体显示面板(以下称为PDP)上的一视频信号处理电路的结构。表现视频信号的一模拟亮度信号r和第一及第二模拟色差信号(B-Y)及(R-Y)被提供给一矩阵电路1，通过该矩阵电路1生成模拟三原***信号红(R)、绿(G)和蓝(B)。这些模拟三原***信号RGB被提供给模拟/数字转换器(以下称为A/D转换器)3r、3g和3b并被分别转换成具有预定位数的数字信号。这些三原色数字视频信号被提供给反伽马校正电路4r、4g和4b，其中这些输入信号通过一反伽马校正操作而被处理，从而产生基本上为线性的三原***信号Rout、Gout和Bout。该些三原***信号然后被提供给PDP且显示对应于这些视频信号的一图象。
在以上所述的常规结构中，在图2中示出了相对于提供给反伽马校正电路4r、4g和4b的三原色数字视频信号RGB的输出信号的特性。也就是说，相对于输入三原色数字视频信号的输出信号特性为一指数函数的形式或近似于它们的特性。
在该常规电路中，由于反伽马校正电路4r、4g和4b的输入/输出特性为如上所述的指数函数特性或近似于它们的特性，如果反伽马校正电路的输入信号被提供给其的A/D转换器3r、3g和3b的最大动态范围未被完全使用，在PDP上被显示的图象的对比度以一指数函数的方式发生劣化。更确切地，当各A/D转换器3r、3g和3b例如产生8位数据时，该动态范围将是从“0”至“255”的一范围。然而如果从A/D转换器3r、3g和3b输出的、待被显示的输入视频信号的最大信号电平例如在图2中的电平“Da”，该动态范围将为从“0”至“Da”的一范围，该范围小于100％的最宽范围。这样，出现动态范围的减小。因此，变得难以获得希望的对比度，在这样的情况下，屏幕的亮度将被降低以使整个屏幕表现昏暗，以致还难以获得期望的辉度。
本发明是鉴于以上问题作出的且本发明的目的是提供一种视频信号处理电路，可产生具有被扩展至接近其能力100％的动态范围的信号以使能获得期望的对比度，且通过增大屏幕的最大亮度而能获得期望的辉度特性。
发明内容
为了解决以上问题，根据本发明的第一方面，提供有一种具有反伽马校正电路的视频信号处理电路，所述反伽马校正电路用于根据携载视频信号的红、绿、蓝三原***信号实现对三原色输入视频信号的反伽马校正，该视频信号处理电路包括：峰值电平检测装置，用于检测这些三原***信号的各个的峰值电平；和一电平控制电路，用于根据所检测的峰值电平控制被提供给反伽马校正电路的三原色输入视频信号的各个的信号电平，其中该电平控制电路执行一控制操作，在该控制操作中，当这些峰值电平等于或大于一预定值的，被提供给反伽马校正电路的三原色输入视频信号的各个的电平等于一峰值，当这些峰值电平小于该预定值时，提供给反伽马校正电路的三原色输入视频信号被设至通过将携载视频信息的红、绿、蓝三原***信号乘以一预定系数“1”或更大而获得的信号电平。
根据本发明的第二方面，提供有一种视频信号处理电路，包括：一增益控制放大器，其将表现视频信息的红、绿、蓝三原色模拟视频信号放大一预定的增益且其中该增益由一增益控制信号控制；模/数转换器，用于将自该增益控制放大器生成的模拟三原***信号转换成数字信号；反伽马校正电路，用于实现对三原色数字视频信号的一反伽马校正；一峰值电平检测电路，用于检测提供给该些模/数转换器的各模拟三原***信号的一峰值电平；和一增益控制信号发生器，用于根据这些被检测的峰值电平而生成增益控制信号，其中该增益控制信号发生器生成该增益控制信号以控制该增益控制放大器以使当该峰值电平等于或大于一预定值时，自这些模/数转换器生成的各三原色数字视频信号的电平被设至该峰值，当该峰值电平小于该预定值时，该增益控制信号发生器生成该增益控制信号以使该增益控制放大器将这些模拟三原***信号放大一预定的增益“1”或更大。
根据本发明的第三方面，提供有一种视频信号处理电路，包括：一矩阵电路，表现视频信息的一模拟亮度信号和第一及第二色差信号提供给其，且其生成红、绿、蓝三原色模拟视频信号；模/数转换器，用于将模拟三原***信号转换成数字信号；反伽马校正电路，用于实现对三原色数字视频信号的反伽马校正；一峰值电平检测电路，用于检测各模拟三原***信号的峰值电平；和一电平控制电路，用于根据所检测的峰值电平控制该模拟亮度信号的信号电平，其该电平控制电路执行一控制操作，在该控制操作中，当该峰值电平等于一预定值或更大时，由模/数转换器生成的各三原色数字视频信号的电平被设至一峰值，当该峰值电平小于该预定值时，该电平控制电路执行一控制操作，在该控制操作中，提供给模/数转换器的模拟三原***信号被设至通过将该模拟亮度信号乘以一预定系数“1”或更大所获得的一信号电平。
附图说明
图1为一常规的信号处理电路视图；
图2为一反伽马校正电路中的输入/输出特性示意图；
图3为根据本发明的一实施例的信号处理装置视图；
图4为本发明的该电路和该常规电路中的一A/D转换器的输入信号对输入视频信号的特性示意图；及
图5为根据本发明的另一实施例的信号处理装置示意图。
具体实施方式
下面将参照视图说明本发明的一实施例。图3示出了根据本发明的信号处理电路的结构的一个例子。在该图中，与图1中相同的参考数字表示相同的组成元件。自矩阵电路1生成的红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色模拟视频信号被提供给一作为增益控制放大器的RGB放大器2并被放大一预定的增益，以使生成模拟三原***信号Ra、Ga和Ba。RGB放大器2的增益由自一增益控制信号发生器8生成的增益控制信号控制。自RGB放大器2生成的模拟三原***信号Ra、Ga和Ba通过A/D转换器3r、3g和3b被转换成数字信号，并分别在反伽马校正电路4r、4g和4b被进行反伽马校正处理。
来自RGB放大器2的模拟三原***信号Ra、Ga和Ba被分别传给低通滤波器(以下称为LPF)5r、5g和5b。由一“或”电路6生成通过这些LPF的“或”信号。“或”电路6的输出信号被提供给一峰值保持电路7，“或”信号的一峰值通过该峰值保持电路7被保持。该峰值被提供给增益控制信号发生器8并生成根据该峰值的一增益控制信号。RGB放大器2的增益由该增益控制信号控制。
在该结构中，来自RGB放大器2的模拟三原***信号Ra、Ga和Ba通过LPF5r、5g和5b，从而防止由一轮廓校正电路导致的视频信号的前沿和后沿处的峰值电压未被生成。也就是说，通常通过在该处理电路的前级的轮廓校正电路执行一增强视频信号的轮廓的过程。例如，视频信号的引导或拖尾波形通过对该视频信号求微分而被凸出，从而增强该轮廓。如果在前沿或后沿的信号因此被认为是该视频信号的峰值并由峰值保持电路7保持，模拟三原***信号Ra、Ga和Ba的峰值电平不能被正确地检测，以使不能精确地控制对比度。通过允许三原***信号Ra、Ga和Ba通过LPF5r、5g和5b，阻止了由于轮廓校正电路所致的增强的波形。
通过“或”电路6得到自LPF5r、5g和5b输出的“或”信号且生成具有该些模拟三原***信号Ra、Ga和Ba中的最大电平的信号。该信号由峰值保持电路7保持一预定的周期(例如一几场的时间周期)且该些模拟三原***信号Ra、Ga和Ba的峰值电平被保持。增益控制信号发生器8根据该峰值电平生成增益控制信号，从而控制RGB放大器2的增益。
下面将参照图4中示出的特性图形说明该增益控制操作。图4示出了被提供给各A/D转换器3r、3g和3b的输入信号对于一输入视频信号的信号电平(Y)的特性。特性(a)表示根据本发明的处理电路的特性而特性(b)表示根据图1中所示的常规电路的特性。
在根据该常规电路的特性(b)中，被从矩阵电路1提供给A/D转换器3r、3g和3b的三原色信号R、G和B对于输入视频信号变为线性特性。当输入视频信号电平达到一预定值(图4中的120)时，A/D转换器3r、3g和3b的输出信号达到一峰值。三原色信号R、G和B的各个的信号电平(A/D转换器的输入信号)被设至100。当各A/D转换器3r、3g和3b的信号由8位构成时，该峰值等于“255”。如果输入视频信号电平在“0”至“120”的范围内且各A/D转换器3r、3g和3b的输出信号不在“0”至“峰值”(“0”至“255”)的范围内振荡，因此，由于反伽马校正电路的特性为如上所述的一指数函数的特性，对比度的劣化变得显著。
当输入信号电平超出预定值“120”时，特性为如由图4中的阴影部分所示的范围内示出的，以使A/D转换输出信号被饱和且没有灰度的一对比度突变(crushed)的图象被显示。
特性(a)表示根据本发明的处理电路的特性。通过峰值保持电路7获得的根据输入信号电平的三原色信号Ra、Ga和Ba中的峰值通过增益控制信号发生器8被与一预设的预定参考值Vref相比较。当该峰值低于该预定参考值Vref(峰值＜Vref)时，生成该增益控制信号以使RGB放大器2具有大于1的一预定增益(增益＞1)。三原色信号R、G和B被放大相同的增益，从而生成信号Ra、Ga和Ba。当三原色信号Ra、Ga和Ba中的峰值与该预定参考值Vref一致时，RGB放大器2的增益通过增益控制信号被设定以使A/D转换器3r、3g和3b的输出信号等于A/D转换器3r，3g和3b的输入信号(Ra、Ga、Ra)的峰值。例如，当各A/D转换器3r、3g和3b的信号由8位构成时，如上所述，输出信号的峰值等于“255”，以使通过A/D转换器3r、3g和3b的输入信号(“100”)生成峰值“255”。
当峰值等于或大于该预定参考值Vref时，RGB放大器的增益被降低且输入信号(Ra、Ga、Ba)的信号电平被限制以使A/D转换器3r、3g和3b的输出总是等于峰值(例如“255”)，从而保持这些电平恒定不变。
通过示出以上的工作特性，当输入视频信号电平等于或大于该预定参考值时，A/D转换器3r、3g和3b的输出总是等于该峰值。因此提供给位于后级的反伽马校正电路4r、4g和4b的信号电平被设至图2中的Db且输入信号电平位于“0”至“峰值”的范围，例如“0“至”255“的范围内(只要各A/D转换器3r、3g和3b的信号由8位构成)以使100％的动态范围被使用。
在输入视频信号等于或小于预定参考值的范围内，由于通过三原***信号R、G和B放大预定增益获得的信号Ra、Ga和Ba显示一图象，其中三原***信号R、G和B是自该矩阵电路生成的，低亮度或中亮度的视频信号的灰度增大而亮度升高。该预定参考值Vref可被设至一固定值或也可通过使用者被手动地改变。在此情况下，当使用者调节对比度时，参考值Vref可被改变。
图5示出了根据本发明的另一实施例且与图1中的相同参考数字表示相同的组成元件。在该图中，表示输入视频信号的亮度信号Y通过一乘法电路10被提供给矩阵电路1。一乘法系数发生器9根据来自峰值保持电路7的峰值生成一乘法系数以发送给乘法电路10。
在此结构中，如图4中所示，通过乘法系数发生器9，三原色信号Ra、Ga和Ba中的峰值被与预定参考值Vref相比较。当该峰值低于该预定参考值Vref(峰值＜Vref)时，生成大于1的预定乘法系数(乘法系数＞1)且提供给乘法电路10。亮度信号Y通过乘法电路10被乘以该乘法系数且所得到的信号被提供给矩阵电路1。当三原色信号Ra、Ga和Ba中的峰值等于或大于该预定参考值Vref(峰值≥Vref)，生成小于1的一乘法系数(乘法系数＜1)以保持输入信号(Ra、Ga、Ba)的信号电平恒定不变以使A/D转换器3r、3g和3b的输出总是等于该峰值。在该实施例中，由于A/D转换器3r、3g和3b的输入信号(Ra、Ga、Ba)的电平被以上述的相同比率进行控制，对比度被控制而不会劣化白平衡。
适用于本发明的显示装置并不限于PDP。只要显示装置中的信号处理电路具有反伽马校正电路，本发明也可应用于其它液晶或CRT显示装置。
如上所述，根据本发明，可使用接近100％的最大可能的动态范围且可获得期望的对比度。通过增大屏幕的最大亮度也可获得期望的辉度特性。

Claims (3)

1、一种视频信号处理电路，包括：
峰值电平检测装置，用于检测表示视频信息的红、绿和蓝的三原***信号的峰值电平；
反伽马校正电路，用于根据所述三原***信号分别对三原色输入视频信号进行反伽马校正；及
电平控制电路，用于根据所述检测的峰值电平控制被提供给所述反伽马校正电路的所述各三原色输入视频信号的信号电平，
其中当所述峰值电平等于或大于一预定值时，所述电平控制电路执行一控制操作以将被提供给所述反伽马校正电路的各三原色输入视频信号的电平设至一峰值；
当这些峰值电平小于该预定值时，所述电平控制电路执行一控制操作，其中被提供给所述反伽马校正电路的各三原色输入视频信号被设至一信号电平，该信号电平是通过分别将表示所述视频信息的红、绿和蓝的三原***信号的各个乘以一“1”或更大的预定系数而获得的。
2、一种视频信号处理电路，包括：
增益控制放大器，其将表示视频信息的红、绿和蓝三原色模拟视频信号的各个放大一预定的增益且其中所述增益是由一增益控制信号控制的；
模拟/数字转换器，用于分别将自所述增益控制放大器生成的所述模拟三原***信号转换成数字信号；
反伽马校正电路，用于分别对所述三原色数字视频信号进行反伽马校正；
峰值电平检测电路，用于检测被提供给所述模拟/数字转换器的各模拟三原***信号的峰值电平；及
增益控制信号发生器，用于根据所述检测的峰值电平，生成所述增益控制信号，
其中当所述峰值电平等于或大于一预定值时，所述增益控制信号发生器生成该增益控制信号以控制所述增益控制放大器以将自所述模拟/数字转换器生成的各三原色数字视频信号的电平设至一峰值，及
当所述峰值电平等于或小于该预定值时，所述增益控制信号发生器生成该增益控制信号以使所述增益控制放大器将各所述模拟三原***信号放大一预定增益“1”或更大。
3、一种视频信号处理电路，包括：
矩阵电路，表示视频信号的一模拟亮度信号和第一及第二模拟色差信号被提供给其且其生成红、绿和蓝三原色模拟视频信号；
模拟/数字转换器，用于分别将所述模拟三原***信号转换成数字信号；
反伽马校正电路，用于分别对所述三原色数字视频信号进行反伽马校正；
峰值电平检测电路，用于检测各所述模拟三原***信号的峰值电平；及
电平控制电路，用于根据所述检测的峰值电平控制所述模拟亮度信号的信号电平，
其中当所述峰值电平等于或大于一预定值时，所述电平控制电路执行一控制操作以将自所述模拟/数字转换器生成的各三原色数字视频信号的电平设至峰值，及
当所述峰值电平小于该预定值时，所述电平控制电路执行一控制操作，其中被提供给所述模拟/数字转换器的各所述模拟三原***信号被设至一信号电平，该信号电平是通过将所述模拟亮度信号乘以一预定系数“1”或更大而获得的。
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