專利名稱：數(shù)字電視的電影-電視形式檢測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電視接收機，特別是涉及一種能檢測出由電影轉換而形成的輸入電視信號的接收機。
經常需要借助于電視廣播來顯示記錄在影片上的電影。為了與電視廣播的場頻一致，必須進行某種影片—電視轉換。
一般電影以每秒24幀的幀頻進行錄制和播放。然而，電視廣播使用不同的頻率，例如NTSC制的每秒59.94場，其中每兩場被交錯并組成一幀。
把電影頻率轉換成電視場頻的一種方法叫“3∶2下拉”掃描方法。第一個電影幀被掃描兩次，然后第二電影幀被掃描三次，下一幀掃描兩次等等。為了適應NTSC垂直掃描周期略小于每秒60場的事實，實際的顯示頻率可以稍慢。
在電視廣播的接收端，最近的發(fā)展是使電視信號轉換成數(shù)字信號以便處理。處理過程包括補償，以便克服由于被顯示場景中的運動被觀察者感到的模糊。雖然提出了多種用來補償交錯的電視場之間的運動的影響，但這些方法都不適用于電影—電視幀頻轉換。因此，當進入的信號具有3∶2下拉幀時便需要檢查，使得可以進行合適的運動補償處理。
本發(fā)明的一個方面是用于電視輸入信號的數(shù)字電視接收機的幀檢測器。由象素比較器比較當前場的象素的象素數(shù)據(jù)值和第二先前場的相應的數(shù)據(jù)值，借以獲得一組象素差值。加法器接收所述一組象素差值，并且將其絕對值相加，借以獲得場差值。門限比較器把該場差值和預定的門限進行比較，并產生一場差指示值。順序分析器確定一系列的場差指示值是否跟隨一個可辯認的順序。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，它使得根據(jù)進入數(shù)據(jù)的形式使電視數(shù)據(jù)處理最佳化。本發(fā)明可用于任何代表電影的電視信號，該電影已被掃描，使得按順序重復其中的幀，從而產生需要的電影幀對電視場之比。
按照本發(fā)明，一個形式檢測器可以容易地和運動檢測邏輯集成在一起，用于標準的電視形式的解交錯算法。這使得數(shù)字處理器對于正被接收著的數(shù)據(jù)實時地轉向最合適的象素處理算法。


圖1說明為作為NTSC電視信號進行播送而正在掃描的電影底片的一段。
圖2是數(shù)字電視接收機的基本元件的方塊圖。
圖3說明檢測3∶2下拉形式的基本步驟。
圖4說明由于3∶2下拉形式引起的場差指示器的形式。
圖5說明由于標準電視形式引起的場差指示器的形式。
圖6是形式檢測器的方塊圖。
圖7是說明一系列場差指示值是如何被分析的狀態(tài)圖。
圖1說明為作為NTSC電視信號進行播送而正在掃描的電影底片的一段。如圖所示，電影每秒顯示24幀。幀1已被掃描兩次以構成兩場電視信號。幀2被掃描3次，幀3被掃描兩次等等。結果得到每秒60幀的電視信號，這接近于標準的NTSC制的頻率每秒59.94場。這一處理叫作“3∶2下拉掃描”。
雖然上述對NTSC電視信號使用術語3∶2下拉掃描，但這概念適用于對于其它電視形式掃描電影底片。例如，對于每秒50場的PAL播送，可以使用每一電影幀2個電視場的電影—電視比。因此，此處3∶2下拉掃描形式泛播“電影對電視形式”，其特征是，源影象的幀按時間順序被掃描，產生需要的幀對場之比。在這個例子中，所需的比是6024=52]]>對于整體的幀數(shù)，這等于每兩場5幀，用3∶2下拉掃描完成的最好的對稱。
如果鄰近場之間有一改變，原來影片中場景中的運動則被指示。代表同一電影幀的這些場將不運動。然而，在不同的電影幀被掃描的邊界上，場景可能改變并且可能有運動。
當電視接收機包括數(shù)字處理元件時，可以進行某種運動補償處理，以防止用戶覺得圖象模糊。不過，最好的處理形式取決于數(shù)字化的電視信號的形式。換句話說，同一種處理算法對代表用于標準NTSC數(shù)據(jù)的3∶2下拉形式的數(shù)據(jù)可能不是最好的算法。
圖2是數(shù)字電視接收機20的基本元件的方塊圖。只表示出了對于主掃描象素數(shù)據(jù)處理為重要的這些元件。其它元件，例如可能用來處理同步和音頻信號或二次掃描的元件，例如標題中包括的元件沒有示出。
在名稱為“標準的獨立的數(shù)字電視系統(tǒng)”的美國專利No.5,079,544中以及在美國專利序列號 (Atty Dkt.No.TI-17855)名稱為“數(shù)字電視系統(tǒng)”中對基于DMD的數(shù)字電視系統(tǒng)進行了詳細的說明，兩者都轉讓給了Texas mstruments Incorporated，列于此處作為參考。
US專利序列號No.07/678,761名稱為“DMD Architecture andTiming for use in a Pulse-width Modwlated Display System”中描述了一種形成用于基于DMD顯示系統(tǒng)的電視數(shù)據(jù)的方法以及調制位平面以便提供不同象素亮度的方法。在美國專利序列號No.07/809,816，名稱為“white light Enhanced Color Field Sequentia(Projection”中描述了一種使用具有彩色輪(color wheel)的基于DMD的顯示系統(tǒng)以便提供序貫的彩色圖象。這些專利申請都轉讓給了Texas Instruments Incorporated，列于此處作為參考。
現(xiàn)在看一下接收機20的工作，信號接口單元21接收模擬電視信號并把電視信號、同步信號和音頻信號進行分離。它把電視信號送入A/D轉換器22a。然后把數(shù)據(jù)送入Y/C分離器22b，它把亮度數(shù)據(jù)(“Y”)和彩色(“C”)數(shù)據(jù)分開。在圖2中，在Y/C分離之前把該信號轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，但在另一實施例中，Y/C分離可用模擬濾波器在A/D轉換之前完成。被分離的Y、C數(shù)據(jù)送到場緩沖器23。
如圖2所示，接收器20也能接收電視數(shù)據(jù)流。在這種情況下，數(shù)據(jù)被送入場緩沖器23，而不需要采樣或彩色分離。
如下所述，要確定是否兩場之間存在運動需要把當前場的象素數(shù)據(jù)和第二個先前場的象素數(shù)據(jù)進行比較。場緩沖器23使在當前場數(shù)據(jù)進入的同時存儲第二場數(shù)據(jù)。因為進入的數(shù)據(jù)可能代表交錯的場，場緩沖器23能夠存儲三個場從而使得來自當前場的象素數(shù)據(jù)可以和第二先前場的象素數(shù)據(jù)進行比較。為說明這一點，這此場被標識如下當前場 場n第二先前場 場n-2形式檢測器24接收來自場緩沖器23的先前場的數(shù)據(jù)和來自Y/C分離器22b的當前場的數(shù)據(jù)。形式檢測器24按照本發(fā)明構成與操作，并且結合圖4-7說明如下。形式檢測器24把一控制信號送入處理器系統(tǒng)25，指出進入的數(shù)據(jù)是否代表運動的場景以及是否具有3∶2下拉形式。
處理系統(tǒng)25完成各種象素數(shù)據(jù)處理任務。這些任務包括運動補償，根據(jù)數(shù)據(jù)的形式利用合適的算法，象借助來自形式檢測器24的控制信號所指出的那樣。一般說來，適用于標準的NTSC數(shù)據(jù)的運動補償算法不適合于電影—電視數(shù)據(jù)。這樣，來自形式檢測器24的控制信號控制處理器系統(tǒng)25，使其完成一個合適算法。
除去電影運動補償或解交錯之外，處理器系統(tǒng)25還完成其它的處理任務，以便準備象素數(shù)據(jù)以供顯示。這些任務可以包括比例換算，彩色空間轉換以及圖象質量控制。雖然在圖2中沒有明顯地示出，但處理器系統(tǒng)25包括供合適操作所需的存儲器，其中包括幀存儲器，用來向顯示系統(tǒng)26提供準備好顯示數(shù)據(jù)。
顯示系統(tǒng)26可以是一種標準的CRT顯示系統(tǒng)，在這種情況下，象素—幀數(shù)據(jù)被轉換成模擬形式用來對顯示屏進行掃描。另外，顯示系統(tǒng)26可以是空間光調制系統(tǒng)(SLM)，其中顯示裝置有一可以發(fā)出或同時反射光的象素元件陣列。對于SLM顯示，通過尋址象素元件而不是通過掃描CRT屏來產生每幀圖象。圖象幀被按時間分成位平面，其中每一位平面代表同一位權(bit weight)的象素值。例如，象素數(shù)據(jù)有24位時，每種顏色用8位，對每種顏色將有8位平面。彩色數(shù)據(jù)可以用彩色盤(color wheel)被按順序顯示，或與來自多路SLM的數(shù)據(jù)相結合。一種SLM是由Texas Instruments Incorporated研制的數(shù)字微鏡裝置(DMD)在美國專利No4,956,619名稱為“Spqtiallight Modnlator”中進行了詳細說明，該專利已轉讓給TexasInstruments Incorporated，列于此處作為參考。
圖3說明了本發(fā)明的基本步驟。在步31，當前場的象素值和第二先前場的象素值進行比較，大于零的場差值表示被比較的場之間的改變。在步32，場差值與門限值值T比較，確保所述改變不是簡單地由于噪聲所致。步32的結果是場差指示。為說明這一點，場指示值為“1”代表當前場和第二先前場之間的改變。指示值為“0”表示這些場中沒有變化。重復步31、32，從而獲得一系列場指示信號。
在步33，分析所述的一系列的場指示信號。如下所述，分析的結果或者是進入的數(shù)據(jù)是具有運動的下拉形式、具有運動的標準形式，或者是沒有運動的形式。附加的分析也將表明，進入的數(shù)據(jù)是否為具有運動的標準形式。隨著步31和32被重復，步33也被重復。按這種方式，分析用變化的數(shù)據(jù)作為一系列的改變被更新。
圖4說明了一系列場指示，對于3∶2下拉，有與沒有運動，如果有運動，除去比較是在同一電影幀的兩個偶數(shù)場或兩個奇數(shù)場之間時之外，所有的場指示均為“1”。這樣，序列具有0，1，1，1，1，0，1，1，1，1，…的形式。當沒有運動時，序列具有0，0，0，0…形式。
圖5所示為一標準電視信號的有與無運動的場指示序列。如果有運動，所有場指示為“1”，如果沒有運動，所有場指示為“0”。對于具有隨機的運動與不運動期間的標準的電視信號，其結果將是0和1的隨機形式。
圖6說明形式檢測器的一個實施例，形式檢測器連續(xù)地且實時地工作，使得任何進入信號中的形式變化都能被檢測出，并實時地控制送入到處理器25的信號?！皩崟r”意味著足夠快，以致能提供實際上運動的圖象。
象素比較器61接收對于同一象素位置的兩個象素值。一般地，象素值是亮度(Y)值。在本發(fā)明的另一實施例中，形式檢測器25可能使用色度(“C”)來代替亮度信號檢測運動。一個值用于當前場，另一個用于第二先前場。這些值分別表示為Y場n，象素i以及Y場n-2，象素i′。i值按照每一被比較場的象素數(shù)增加。
象素比較器61比較兩個象素值，并產生一象素差值。例如，象素數(shù)據(jù)代表Y-U-V彩色空間時，每個象素用24位數(shù)據(jù)表示，其中的8位表示亮度數(shù)據(jù)(Y)。這8位來自當前的以及第二先前場的數(shù)據(jù)被比較。再次參看圖5、6，如果沒有運動，所有的比較就在同一奇數(shù)場或偶數(shù)場數(shù)據(jù)之間，并且場差值為0。然而，如果有運動，比較就在兩個不同場之間，并產生非零的象素差值，除去在每第五場的數(shù)據(jù)具有3∶2下拉形式的情況之外。象素差值的絕對值的可能范圍從0到255。如果場景的暗的部分已運動跨過亮的背影，象素差值可能高達255?；蛘吡恋牟糠挚赡苓\動跨過暗的背景，象素差值則低至-255，其絕對值為255。
加法器62對由比較器61輸入的象素差值的絕對值求和。其結果為場差值，它表示當前場和第二先前場之間的變化程度。
在本實施例中，象素比較器61比較場中的每一象素，并且加法器62產生的和是每個象素的差值之和。然而，在另一實施例中，比較器61可能比較小于每場的每個象素的較少的象素。一般，象素比較器61和加法器62的作用是提供一指示在場之間是否存在運動的差值。
門限比較器63把場差值和預定門限進行比較，這一比較確保差值代表大于噪聲的值。門限比較器63的輸出可以是簡單的“是/非”信號，它表明在場之間是否存在運動。
序貫分析器64接收門限比較器63的輸出，并且確定是否“是/非”值跟隨一個或多個形式。在本說明的例子中，序貫分析器64可以接收具有下述形式的數(shù)據(jù)串1，1，1，1，0，1，1，1，1，0…。這種形式表明3∶2下拉形式。
序貫分析器64的輸出是一個形式控制信號，它被送到處理系統(tǒng)25。此信號表明象素數(shù)據(jù)的形式，使得可以進行合適的象素處理算法。
圖7是一個狀態(tài)圖，說明用于分析場指示值的一種方法。第一指示值在狀態(tài)A被吸收。狀態(tài)B或狀態(tài)C之后，0，0的形式表明沒有運動，而0，1或1，0或1，1的形式可以表示或者標準電視形式的隨機運動或者3∶2下拉形式。在狀態(tài)D或狀態(tài)E為0的場指示或在狀態(tài)E為1的場指示發(fā)出3∶2下拉形式并表明隨機運動。然而，在狀態(tài)F，連續(xù)5場指示被收到后，形式為1，1，1，1，0表示3∶2形式。
用來分析場指示值的另一種方法可以包括在序貫分析器64的存儲器中存儲任一5場指示值的步驟。然后序貫分析器64確定這5個值是否有下列形式
0，1，1，1，11，0，1，1，11，1，1，0，11，1，1，1，0這些形式表明進入的數(shù)據(jù)有3∶2的下拉形式。
其它的分析方法可以由序貫分析器64執(zhí)行。共同的特征是，當進入數(shù)據(jù)有3∶2下拉形式時，辯認由比較當前場和第二先前場得到的型式。
形式比較器24各種元件可借助于把市場上可得到的邏輯電路進行簡單的組合來實現(xiàn)，然后被編程以完成此處所述的邏輯功能。或者，形式檢測器24可以是一根據(jù)指令編程的處理器。在后一種情況下，形式檢測器24的功能可由用來實現(xiàn)處理系統(tǒng)25的同一處理來完成。
雖然本發(fā)明參考特定的實施例進行了說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例，對于本領域的技術人員來說，顯然可以對這些實施例進行改型。因此，權利要求包括了按本發(fā)明構思的各種改型。
權利要求
1.一種用于電視信號接收機的形式檢測器，包括象素比較器，用來比較所述電視信號的當前場的象素的數(shù)據(jù)值和所述電視信號的第二先前場的相應的象素的數(shù)據(jù)值，借以獲得一組象素差值；加法器，用來把所述一組象素差值的絕對值相加，借以獲得場差值；門限比較器，用來把所述場差值和一門限值進行比較，借以產生二進制的場差指示；以及序貫分析器，用來確定場差指示序貫中是否有可辯認的形式。
2.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的象素比較器是一用來計算兩個象素值之間的差的邏輯電路。
3.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的象素比較器是一被編程的可以計算兩象素值之間的差的處理器。
4.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的加法器是一邏輯電路。
5.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的加法器是一被編程的處理器，用來把所述象素差值的絕對值相加。
6.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的門限比較器是一邏輯電路。
7.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的門限比較器是一編程的處理器，用來把所述場差值和所述預定門限進行比較。
8.如權利要求1的形式檢測器，其中所述的序貫分析器是一邏輯電路。
9.一種檢測進入電視信號的形式的方法，包括下列步驟接收來自所述電視信號的當前場的象素的第一象素數(shù)據(jù)值；接收來自所述電視信號的第二先前場的相應象素的第二象素數(shù)據(jù)值；計算所述第一和第二象素值之差，從而獲得象素差值；對預定的象素數(shù)重復所述的接收步驟和所述的計算步驟；把在所述重復步驟中獲得的象素差值的絕對值相加，從而獲得場差值；確定所述場差值是否超過了預定門限，從而獲得一個二進制的場差指示；重復上述步驟，從而對一連續(xù)的場的序貫獲得場差指示序貫；以及分析所述場差指示序貫，從而確定它是否具有相應于電影—電視轉換的形式。
10.如權利要求9的方法，其中所述象素數(shù)據(jù)值是亮度值。
11.如權利要求9的方法，其中所有步驟在實時圖象產生速率下完成。
12.如權利要求9的方法，其中所述接收和計算步驟對小于每場象素數(shù)的象素重復進行。
13.如權利要求9的方法，其中所述分析步驟進一步確定所述場指示序貫是否具有相應于沒有運動的場景的形式。
14.如權利要求9的方法，其中所述分析步驟當每場指示被收到時借助于確定形式狀態(tài)完成。
15.如權利要求9的方法，其中所述分析步驟借助于存儲一組連續(xù)的指示并且確定所述一組場指示是否與一個或多個存儲的形式相符。
16.一種用于電視信號接收機的數(shù)字處理系統(tǒng)，包括場緩沖器，用來存儲來自所述電視信號的數(shù)據(jù)中至少三場的象素數(shù)據(jù)；形式檢測器，用來檢測所述電視信號的形式，其中所述的形式檢測器具有象素比較器，用來比較當前場的象素的數(shù)據(jù)值和第二先前場的相應象素的數(shù)據(jù)值，借以獲得一組象素差值；加法器，用來把所述一組象素差值的絕對值相加，借以獲得場差值；門限比較器，用來把所述場差值和一門限值進行比較，借以產生一個二進制的場差指示；序貫分析器，用來確定場差指示序貫是否具有相應于電影—電視轉換的形式；以及處理系統(tǒng)，用來接收所述象素數(shù)據(jù)并接收來自所述形式檢測器的形式控制信號，并根據(jù)所述形式控制信號處理所述象素數(shù)據(jù)。
17.如權利要求16的系統(tǒng)，還包括一模數(shù)轉換器，用來把所述電視信號轉換成所述的象素數(shù)據(jù)。
18.如權利要求16的系統(tǒng)，還包括彩色分離裝置，用來把所述象素數(shù)據(jù)分離成亮度分量和色度分量。
19.如權利要求16的系統(tǒng)，其中所述序貫分析器確定所述場差指示序貫是否具有由不運動的場景產生的形式。
20.如權利要求16的系統(tǒng)，其中還包括空間光調制器，用來接收來自所述處理系統(tǒng)的位平面以便顯示。
全文摘要
一種用于數(shù)字電視接收機(10)的電影-電視形式檢測器(24)。檢測器(24)接收來自當前場和第二先前場的象素數(shù)據(jù)。它確定一組象素差值，并把它們相加以獲得場差值，并把場差值和一門限值進行比較。重復這些步驟從而獲得一個場差指示序貫。分析這一序貫從而確定它是否具有相應于電影-電視的形式。
文檔編號H04N7/32GK1116797SQ9411963
公開日1996年2月14日 申請日期1994年11月2日 優(yōu)先權日1993年11月2日
發(fā)明者羅伯特·J·戈夫, 理查德·C·邁耶, 斯蒂芬·W·馬歇爾 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司