[发明专利]增强对比度的显象管驱动设备

说明书

本发明涉及电视系统，尤其涉及确保增强显示图象对比度的显象管阴极驱动设备。

就理想的电视系统而言，由显象管产生的光输出相对于加到摄象管的光应呈线性关系。但在实际的电视系统中，摄象管和显象管都不是线性装置。换言之，由摄象管产生的信号电压相对于所检测的光不是线性的，由显象管产生的光相对于所施加的阴极驱动电压也不是线性的。摄象管光输入和信号输出之间的关系，以及显象管的信号输入和光输出之间的关系两者都用“灰度系数”一词来表述，简单地说，灰度系数是为产生输出函数(Y)时，输入函数(X)自乘的指数或说“幂”。例如，若为产生一输出函数输入函数X自乘到一次幂(灰度系数＝1)，则就称该两个函数呈线性关系。若输出随输入函数的平方而变，则该指数(灰度系数)的值为“2”。若输出随输入函数的平方根而变，则“灰度系数”，即该指数等于0.5。换言之，灰度系数是对传递函数曲率的一个简单量度。

图1示出一个视频信号传输系统在各种情况下的灰度系数，其中曲线la表示发送侧的传输特性，曲线1b表示图象管(显象管或“CRT”)的传输特性，而曲线1c表示总的传输特性。

NTSC，PAL和SECAM电视标准所发送的视频信号具有大约0.45至0.5的灰度系数，而彩色电视机的图象管(显象管)的灰度系数约为2.8至3.1。因此，其总的传输曲线(光进入摄象管到光从显象管输出)不是线性的，实际上，总的灰度系数不是1.0，而是1.35左右。这意味着该显象管的指数形式的传递特性并未完全得到补偿，从而导致显示图象暗区的压缩。这种压缩使图象会丧失近乎黑色的细节，并使彩色区褪色至黑色。同时，白色相对于暗区被过分放大到往往使显象管饱和以及图象散乱的程度。

一个总的线性传递特性避免了黑色压缩问题并能通过在电视机中的红，绿，蓝(R,G和B)信号处理电路内各附加大约0.8的灰度系数的校正来获得。然而，显象管具有的光输出动态范围较小，在没有达到显象管饱和引起图象散乱的条件下，不能扩大该范围。因此，要进一步扩大暗图象区的灰度系数校正会导致高信号白电平的信号压缩。图2a)对此作了图解，该图示出了经校正的灰度系数斜坡信号。为避免显象管的图象散乱，峰值白电平必须保持在虚线所示未校正情况下的相同电平。因此，斜坡信号的上部有一个如图2b)所示的下降斜率。这修正了黑电平压缩问题，同时避免了“图象散乱”(过度白色)的问题。

然而为避免图象散乱减小斜坡信号的上部却能产生其它问题。观视者对这种减小信号的感觉就象由于灰至白图象区的对比度缺乏所导致的图像“褪色”一样。在这种情况下，通过灰度系数校正获得对图象低亮度部分的对比度改善是以高亮度对比度的恶化为代价的。

为解决提供灰度系数校正的同时避免高亮度对比度的损失这一问题的一种极有效的解决方案描述于1992年1月21日颁布的题为“非线性RGB视频信号的处理”的Haferl等人的美国专利5083198中。“

本文图3是一台电视机(总的标以300)的示范性实施例，该电视机包括按照Haferl等人系统中一实施例的显象管驱动电路308，310和312。该接收机300包括将RF输入信号加到调谐器的天线输入端302，IF放大器和产生基带视频信号S1的检波器单元304。传统设计的色度/亮度信号处理器306提供诸如色彩和色调控制，亮度和对比度控制，矩阵等功能并提供红蓝和绿(RGB)视频彩色分量输出信号，供显象管314显示之用。R，G和B信号分别借助显象管驱动器和对比度增强电路308，310和312被加到显象管314的各自的阴极320，322和324。电路308的细节示于该图中。电路310和312是与电路308完全相同的，故以方框形式表示，以简化该图。

Haferl等人系统的驱动装置308包括一反相的高压，显象管阴极驱动放大器330，该放大器有经输入电阻R1连到输入端334(其上加有红色视频信号)的输入端332的以及连到显象管314红阴极320并经反馈电阻R2反馈回到放大器输入端332的输出端336。如上述那样连接的这些元件R1，R2和反相放大器330在输入端334以增益等于反馈电阻R2除以输入电阻R1之值的比值提供对视频输入信号V1的线性放大。