CN1048133C

CN1048133C - 辅助电视数据限幅器

Info

Publication number: CN1048133C
Application number: CN93108213A
Authority: CN
Inventors: M·A·舒尔茨
Original assignee: Thomson Consumer Electronics SA
Current assignee: Vantiva SA
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1993-05-29
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: CA2136617A1; MX9303228A; CN1086653A; BR9306464A; MY111792A; ES2120436T3; EP0572740A1; EP0572740B1; DE69226943D1; JPH07507668A; US5561469A; ATE171031T1; CA2136617C; JP3362850B2; KR950702081A; DE69226943T2; KR100307979B1; WO1993026119A1

Abstract

一种辅助电视数据限幅器，用于从电视信号中提取辅助电视信息。该限幅器包括一个峰值检测器(220、230)，用来确定水平同步脉冲和包含在辅助电视信息中的插入时钟(RIC)波形的峰值幅度。用于峰值检测器的可变门限值电压(PEAK VREF)在检测同步脉冲峰值的第一范围是可变的。用于检测同步脉冲前沿的门限值电压(SYNC VREF)是从同步脉冲的峰值幅度得到的。

Description

辅助电视数据限幅器

本发明涉及在垂直消隐或过扫描期间对于可能存在于电视信号中的信息进行检测的技术。一般来说，一个视频信号包括一些垂直显示时间间隔或场，这些间隔或场中具有许多水平行时间间隔，例如，在NTSC电视制式中每场为262.5行。每个垂直和水平时间间隔的始端分别由含在复合电视信号中的垂直和水平同步脉冲来识别。在每个垂直时间间隔的一部分期间在电视信号中的信息并不打算予以显示。例如，在每一场中占有约头20个水平行期间的垂直消隐期间。此外，几个与垂直消隐期间相邻的行期间，例如第21行可能落入电视显示的过扫描范围并将不予显示。

在消隐和过扫描间隔期间没有被显示的图象信息，就有可能在这些时间间隔中插入诸如可视数据或闭路字幕数据之类的辅助信息分量。诸如联邦通信委员会(FCC)规定的一些标准规定了包括在一个垂直时间间隔中信息定位在内的对于各种类型辅助信息的格式。例如，当前的闭路传送字幕标准(见例如

和73.682)规定了闭路传送字幕对于相当于ASCII字符的数字数据必须在第1场的第21行。

在提取辅助电视信息的第一步是定位辅助信息。取决于所包括的信息的类型可以使用各种方法。例如，一种定位可视数据的方法是识别诸如成帧编码图形的可视数据的字符。在第21行的闭路字幕信息可以通过对电视行进行计数，例如对水平同步脉冲进行计数来定位。

辅助电视信息被定位以后，该信息必定被提取。在数字数据的情况下，可以利用“数据限幅器”(data slicer)将电视信号变换为二进制数据。一般来说，数据限幅器是通过将电视信号电平与已知限幅电平的基准电平进行比较来操作的。对于超过该限幅电平的视频电平而言，这种比较产生一个逻辑1。而低于该限幅电平的视频信号电平产生一个逻辑0。作为一个例子，在电视信号的第21行的闭路字幕数据呈现0IRE至50IRE范围的信号幅度范围。对于一个0IRE至50IRE信号范围来说限幅电平为25IRE将是合适的。

对于所有的电视信号而言，一个恒定的限幅电平可能是不适合的。取决于电视信号的源电视信号的电平可以改变。将恒定的限幅电平用于变化的电视信号电平的场合可以导致产生数据提取差错的不合乎要求的所提取数据的逻辑0或逻辑1。例如，一个典型的1V峰—峰值的NTSC电视信号相当于-40IRE(同步脉冲顶部)到100IRE(电视信号峰值)。在这些条件下，与辅助电视信号相关的限幅电平的峰值50IRE和25IRE分别相当于350mV和175mV。然而，如果电视信号是低于1V的0.5V峰—峰值，辅助电视信号的50IRE峰值将相当于约175mV，而不是350mV，如果对于1V峰—峰值信号被限幅电平固定在175mV，则与0.5V峰—峰值信号有关的50IRE辅助电视信号将未超过该限幅电平。在该辅助电视数据中的逻辑1将永远不能提取。因此希望有一个对于输入电视信号幅度适应的限幅电平。

一般，NTSC电视信号有一个0IRE的黑色电平，一个峰值在-40IRE的负跳变的同步脉冲，和一个100IRE的峰值图象电平。虽然典型的电视信号的绝对峰—峰幅度范围可以不是恒定的，但是典型信号峰值同步信号(-40IRE)与峰值图象信号(100IRE)之间IRE单位比率是恒定的，如果电视信号是典型的，确定同步脉冲的幅度应当提供一个40IRE的基准脉冲，该脉冲可以用于建立对于一个具体信号的IRE与绝对信号幅度之间的关系。而后将有可能相当于25IRE限幅电平的电压。但是，诸如盒式录像机(VCR)之类的某些电视信号源可能不产生呈现40∶100NTSC同步信号对图象信号比的电视信号。因此，对于所有电视信号源而言，基于利用同步脉冲幅度去建立限幅电平的方法是不可靠的。

诸如闭路字幕数据的辅助信息分量的格式包括容易自适应限幅电平功能的构造。按照在FCC标准所规定。在第21行的闭路字幕信号是在电视信号的“后背区‘(back porch)间隔之后，从指定为“插入时钟‘(run-in-clock)(RIC)的7个503KHz周期的正弦基准波形中开始的。

在辅助电视数据信号的RIC基准分量的后边是代表实际闭路字幕数据的数据信号分量的21行时间间隔的后一半。该闭路字幕数据标准建立了识别数据信号幅度的RIC信号的幅度。因此，平均RIC信号的幅度对于后边的数据信号而言是一个适合的限幅电平。

根据RIC信号建立一个精确的限幅电平要求精确地定位RIC信号。虽然上文已描述的行计数器方案将检测可能含有辅助信号的一个具体的行，但是在一个具体行中RIC信号位置还必须要精确地确定。对于闭路字幕数据的FCC规范规定对于第一场第21行，RIC信号将在水平同步脉冲的前沿(后沿)之后约10μs开始和约24μs结束。FCC规范似乎允许利用从水平同步脉冲的一个固定延迟，以便精确地定位RIC信号。然而，为了定位RIC信号利用从同步脉冲边沿的延迟要求对同步脉冲的前沿的检测的精确和可靠。此外对于一个精确的限幅电平而言，精确指示电视行的开始对正确提取辅助电视数据也是至关重要的。例如，对于闭路字幕数据，FCC标准规定数据将在21行的同步脉冲前沿的后约27.45μs开始，如果数据检测未在同步脉冲以后正确的时间开始则数据限幅器输出端的数据可能被不正确的错译。例如，开始比特可能被翻译或完全错译。因此，一个精确限幅电平是必要的，融没有足够的条件正确提取辅助电视数据。

与辅助电视数据提取有关的上述各种问题大大地增加了辅助电视数据系统的复杂性。当前的趋势是在一个集成电路的有限可用面积上将所有电视信号处理功能包括在集成电路IC上，而无法包括诸如辅助电视数据信号处理这样一些附加的功能。辅助电视数据解码器的复杂性如果被简化，则有利于将这部分功能集成到集成电路IC中去。

本发明的用于处理包含由表示水平行时间间隔开始的水平同步分量和包含出现在上述水平行时间间隔的最后一个间隔期间的辅助信息分量的电视信号的设备，上述辅助信息分量包括基准分量和数据分量，上述设备的特征为：响应于一门限值的峰值检测器，用以检测对应于所述水平同步分量的峰值幅度的所述视频信号的第一峰值幅度，和检测对应于所基准分量的峰值幅度的第二峰值幅度；用于改变上述门限值电平的装置，以使上述门限值电平在包括上述水平同步分量的和以一时间间隔的第一范围内进行变化，启动上述峰检测器以检测上述第一峰值幅度，和使该门限值电平在包括上述基准分量部分的第二时间间隔期间的第二范围内进行变化，启动上述检测器以检测上述第二峰值幅度，和用于产生与上述第二峰值幅度具有预定关系的一个第二门限值电平；和用于将上述电视信号与上述第二门限值电平进行比较的装置，以产生一个代表上述数据分量的输出信号。

通过参照附图，将会更好地理解本发明，这些附图是：

图1表示辅助电视信息波形的一个例子；

图2以框图形式表示包括本发明的实施例的一个电视信号处理系统；

图3A和图3B表示有助于理解如图2所示的系统的操作的流程图；

图4、6和7以部分示意图形式和部分框图形式表示如图2所示的框图形式的某些功能的实施例；和

图5表示有助于理解如图4所示的峰值检测器的操作的信号波形图。

如图2所示的本发明的一个示例性的实施例的操作将结合本说明中提及的描述在图1的符合FCC标准的闭路字幕数据予以描述。正如下文进一步予以说明的那样，本发明还可以应用到诸如可视图文(teletext)之类的其他形式的辅助电视数据。

在图2中，复合电视信号经电容C₁耦合到黑色电平钳位电路210和比较器220、260和270。黑色电平钳位电路210响应于钳位控制信号进行操作，建立系统的直流操作电平或直流电平。电容C₁起到积分器作用，提供一个更为稳定的黑色电平。当黑色电平钳位电路210电钳位控制信号CLAMP CONTROL启动时，使得在结点A的直流电平被钳位到来自数模变换器(DAC)250的基准电压BLACK VREF。DAC 250的操作将在下文作更详细的解释。可以利用各种形式的黑色电平钳位来实现黑色电平钳位电路210。在峰值检测期间通过CLAMP CON-TROL信号上点黑色电平钳位电路210操作以减小结点A处的噪声，将是所希望的，对此下文要予以描述。

比较器260和270响应于结点A的电视信号通过将电视信号分别与基准电压同步脉冲基准电压SYNC VREF和数据基准电压DATA VREF进行比较产生同步信号SYNC和数据信号DATA。这些基准电压正如在下文予以解释的那样是由DAC 250提供的。输出信号SYNC是一种表示当同步脉冲出现在电视信号中时的数字信号。如上文所述，同步脉冲出现的可靠指示可以用来定位插入时钟(RIC)信号。然而，通过基准电压SYNCVREF建立的可转换的门限值必须以已知方式与同步脉冲的幅度有关，即允许按照相关的同步信号SYNC指示的同步脉冲的开始，定位RIC信号。

比较器270作为一个数据幅度器操作，将包含在电视信号VIDEO中的例如闭路字幕数据的辅助电视信号变换为作为数据信号DATA的如图2所识别的数字流。信号DATA中的逻辑0和逻辑1电平表示分别低于和高于该限幅电平的输入电视信号VIDEO IN的电平。对于比较器270，基准信号DATA VRED确定该限幅电平。如上所述，辅助电视数据的精确提取要求一个近似等于平均RIC信号幅度的限幅电平。

在如图2所示的实施例中，比较器220、峰值检测器230、控制器240和DAC250控制基准电平SYNC VREF和DATA VREF，以保证辅助电视数据的精确提取。比较器220将在结点A的电视信号与来自DAC 250的峰值基准电平FEAK VREF进行比较。响应于电视信号的电平分别超过和低于峰值基准电平PEAK VREF，比较器220的输出信号PEAK呈现逻辑1和逻辑0电平。控制器240经峰值检测器230监视信号PEAK和使DAC250改变峰值基准电平PEAK VREF值，直至信号PEAK精确指示已经出现电视信号的峰值。

水平同步脉冲的负跳变峰值和RIC信号的峰值这两个峰值是被感兴趣的。如图2所示的实施例具有两种操作模式，对于各种峰值中的每一种都感兴趣。这些操作模式指定为同步模式和RIC模式。在每种模式期间，产生峰值信号PEAK的有效指示的峰值基准电平PEAK VREF由控制器240翻译为用于DAC250的控制信号值。响应于来自控制器240的控制信号，DAC250提供所要求的用于比较器260的同步SYNC门限电平和用于比较器270的数据限幅电平。

实现同步模式，首先确定同步脉冲的峰值。控制器240利用该同步脉冲峰值确定同步脉冲的幅度和建立一个同步脉冲门限电平SYNC VREF，该电平是以公知方式与同步脉冲的幅度有关系的。例如，门限电平SYNC VREF可以设置为同步脉冲幅度的50％。比较器260的输出端的信号SYNC而后将提供同步脉冲和电视行开始的一个精确指示。而后，正如由信号SYNC所指示那样，当RIC信号和辅助电视数据将出现的时候，同步脉冲的开始被用于精确确定辅助电视数据(例如图1的闭路字幕数据)的定时。这种确定是由控制器240进行的。

在建立同步基准电平SYNC VREF以后，将允许RIC信号被精确定位，执行RIC模式。在由控制器240建立的含有RIC信号串的定时窗口内确定RIC信号的峰值。按照由信号SYNC指示和辅助电视数据的定时，根据同步脉冲的开始定位窗口和窗口的持续期。限幅电平DATA VREF是根据RIC信号的峰值由控制器240和DAC250建立的。例如，限幅电平DATA VREF可以设置为等于RIC波形的幅度的50％。

图2的实施例所描述的操作包括信号PEAK指示在输入电视信号VIDEO IN中存在峰值时，利用信号PEAK去启动含在峰值检测器230中的一个计数器。例如，若信号PEAK为逻辑1表示信号VIDEO IN超过基准电平PEAK VREF，则为逻辑1的信号PEAK将启动该计数器。在感兴趣的脉冲持续期，即同步脉冲或RIC信号脉冲持续期，正确的峰值基准电平PEAK VREF将产生峰值信号PEAK去启动计数器。

当存在峰值信号表示已被启动时，计数器产生计数值CNT。在感兴趣的脉冲周期期间，选出用作计数器时钟的时钟信号频率提供多个时钟脉冲。作为一个例子，128倍的水平速率(约2MHz)的时钟速率在一个水平同步脉冲期间将提供8个时钟脉冲，持续期约为4μs。若正确地设置峰值基准电平PEAKVREF，在一个同步脉冲的持续期启动计数器，则在一个同步脉冲之后将得到计数8。计数值CNT的低值或0值表示还未检测到信号峰值。因此，将或者是代表没有峰值的低值或者是代表有峰值的高值。若未检测到峰值，则控制器240调整峰值基准电平PEAK VREF的值，清计数器，和计数器重复测试直至检测到峰值。

可以用多种方式来适应脉冲特性上的种种变化。与同步脉冲(1μs至4μs)相比，较窄的RIC波形脉冲则要求利用较高的时钟速率来检测RIC信号的峰值。例如14MHz的计数器时钟速率，而不是2MHz的速率，用来检测RIC信号的峰值，以保证RIC信号的每个脉冲持续期将出现多个时钟脉冲(约为14个)。

另一方面，可以累积多个脉冲的计数值。在同步脉冲的情况下，控制器240可以允许峰值信号PEAK在评价计数值CNT之前在多个同步脉冲持续期间启动计数。在RIC信号情况下，在每次出现辅助电视数据期间产生多个周期的RIC信号。例如，在每次出现第1场第21行期间，如图1所示的闭路字幕波形包含RIC信号的7个周期。因此，控制器240应允许峰值信号PEAK在任何第21行期间，启动对多至7个RIC信号的脉冲进行计数。累积计数值具有附加的优点，即诸如由噪声引起的脉冲幅度之间的变化可以被有效地滤除。这一累积的特点可以由控制器240建立一个定时窗口来实现，在该窗口期间由峰值信号PEAK启动该计数器。定时窗将可以对于同步峰值检测的若干电视行的同步脉冲期间和对于RIC信号的峰值检测的若干RIC信号脉冲期间被启动。对于RIC信号而言，在任何出现第1场第21行范围的定位将是基于按照同步信号SYNC的指示，同步脉冲的开始来进行的。因此，对于RIC模式的窗口定时应当是同步模式已经完成以后被确定的。在整个窗口期间，峰值基准电平PEAK VREF的值应当是恒定的。若在窗口期间未检测到峰值，则FEAK VREF值要被调整并重复窗口操作。

通过参照图3A和3B的流程图，可以更好地理解所描述的图2实施例的操作。在图3中，在步骤305的初始化峰值基准电平PEAK VREF和各变量MODE、FRMCNT、和STRDAT作为同步模式开始。峰值基准电平PEAK VREF被初始化为一个值，该值不期望产生初始测试的一个有效峰值检测。这就保证峰值基准PEAK VREF值的后继调整将指示首次产生的有效峰值检测结果所要求的电平。当有效峰值检测结果是首次产生的，该峰值基准值PEAK VREF代表同步脉冲的峰值。该峰值被用于确定同步脉冲的幅度和用于为图2中比较器260设置门限值(同步基准SYNC VREF信号)。例如，如上文所述，这一门限值可以是同步脉冲的50％。下文将描述峰值基准电平PEAKVREF的数值和相应同步基准信号SYNC VREF数值的具体例子。

按照以下方式在步骤310变量MODE、FRMCNT、和STR-DAT被初始化。变量MODE可以具有或者0值或者1值，分别表示同步模式和RIC模式，作为当前的操作模式。由于首先执行同步模式，在步骤310变量MODE被设置为0。变量FRMCNT可以具有例如从0到3范围的值，表示多少电视信号帧已被用于评价同步或RIC信号峰值的目的。峰值基准电平PEAK VREF值在每种操作模式的连续帧期间是变化的，以保证峰值的检测。变量STRDAT可以具有0或1值，分别表示峰值基准信号PEAK VRET(见图2)是否未被存储，或者已被存储。峰值基准信号PEAK VREF值未被存储，直至检测到一个有效峰值。因此，变量STRDAT值表示是否有或没有检测到有效峰值。

在图3A的步骤310，在峰值检测器220(见图2)中上文描述过的计数器被如此复位，即使计数值CNT等于0。当SYNCWND信号为逻辑1(315步)时，响应于峰值信号PEAK，计数器被启动以便计灵敏。SYNCWND信号是由控制器240产生适合于同步信号的一个窗口信号。如上所述，该窗口信号可以在多个同步脉冲期间的每一个中被启动。图3A的程序执行到步骤320暂停，直至当通过信号SYNCWND变为逻辑0所指示窗口间隔已结束。

窗口间隔结束以后，在323步计数器中止，和在步骤325测试计数值。若计数值CNT超过一个预定检限值，则检测到了峰值。例如，在同步脉冲情况下和上述2MHz计数器时钟每个同步脉冲期间产生8个时钟脉冲，在5个同步脉冲期间窗口间隔启动，可以产生40的计数值。因此，在步骤325，32为一个合适的门限极限值，该极限值允许可能在窗口边缘丢失脉冲造成的8(40-32)的边缘误差。若在步骤325检测到一个峰值，则在步骤330步测试SYRDAT变量的值。若STRDAT等于0(步骤330)，则前次未存储的峰值基准PEAK VREF并当前的峰值基准PEAK VREF将被存储。注意，图3A程序的首次迭代(变量FRMCNT等于0)期间变量STRDAT总为0，若在步骤330STRDAT等于逻辑1，则在图3A程序的前次迭代期间检测峰值和在那个时刻存储相应的峰值基准PEAK VREF。结果，防止跳到步骤340，旁路3在步骤330进行的峰值基准PEAKVREF的新值存储操作。

若在步骤325对计数值CNT的测试表示未检测到峰值(计数值CNT低于预定极限)，则在325步之后，旁路变量STRDAT测试(步骤330)和存储操作(步骤335)继续执行步骤340。在340步骤，测试变量FRMCNT值。已描述过的同步模式操作在图3A描述的整个程序中包含四次迭代。对于每次透代利用不同峰值基准PEAK VREF值。若变量FRMCNT不等于3，则同步模式测试的四次迭代未完成。结果，步骤350执行为下一次迭代设置新的峰值基准PEAK VREF电平和将变量FRMCNT加1。而后，在310步骤利用新的峰值基准PEAK VREF电平值继续执行对峰值检测的开始测试。

若变量FRMENT等于3，则表示同步模式测试的峰值检测部分地迭代已完成，在图3A的步骤340之后将要执行图3B的步骤365。在步骤365，测试变量STRDAT的值。在同步模式中由于未检测到有效同步峰值，所以在步骤380将产生由0值引起的“非同步‘(NO SYNC)差错信号(图2中未示出)系统可以以各种方式响应这一差错信号。例如，系统可以中止辅助电视数据的处理，直至选择一个新的节目源或新的信道。另外，系统在一段延迟以后重复同步模式的测试。

若在365步变量STRDAT等于1，则峰值基准PEAK VREF值被存储，表示已检测到有效同步峰值。而后，控制器240继续操作，在670步使DAC250设置相应于PEAK VREF存储值的同步基准SYNC NREF电平的适当值。适合于上述同步模式操作所说明的变量FRMCNT的值和PEAK VREF与SYNC VREF的基准电平相应值如表1所示。

表 1

ODE FRMCNT PEAK VREF SYNC VREF

0 0 1.60V 1.80V

0 1 1.76V 1.88V

0 2 1.84V 1.92V

0 3 1.92V 1.96V

在表1中提供的各示例值是根据黑色基准电平为2V和同步基准SYNC VREF值是同步脉冲峰值的50％。表1中的峰值基准PEAK VREF值低于黑色电平值是因为同步脉冲相对于黑色电平是负的中跳变。结果，同步脉冲的幅度等于黑色电平减去等值基准PEAK VREF值。因为同步脉冲是负跳变，同步基准SYNC VREF值是在峰值基准值PEAK VREF上加50％的同步脉冲的幅度获得的。例如，若当变量FRMCNT等于0时出现有效峰值检测，则同步脉冲的峰值为1.6V。2V的黑色电平与峰值基准PEAK VREF值之间的幅度差为0.4V，该幅度差等于同步脉冲的幅度。因此，相应同步基准SYNC VREF值为

0.5×0.4V+1.6V＝1.8V如表1所示。这是在图3B的步骤370步执行的计算。

对于黑色电平的其他的值或不同于50％的百分比可以要求在表1中各值作相应的变化。此外，通过峰值基准PEAKVREF值有关的不同范围和每次迭代的后峰值基准PEAK VREF值的不同变化粒度可以要求不同于4的迭代数目(变量FRMC-NT的范围不是从0到3)。描述在表1的各值已发现结合描述在本说明书中的方法产生满意的辅助电视数据提取的效果。

为了简化描述在图3A中的程序，包括启动计数器(步骤315)、测试计数值CNT(步骤325)和修改峰值基准值PEAKVREF的程序的四次迭代总是要执行的，而不管同步脉冲峰值检测的迭代结果。同步脉冲检测首次产生的峰值基准值PEAKVREF是唯一被存储的峰值基准值PEAK VREF。一种另外的方法或许是在检测到一个有效峰值以后停止循环，而不是继续循环操作，直至完成固定数目的迭代。

若电视系统允许同步脉冲幅度突然变化，可以要求修改同步模式操作。例如，改变电视信号源可能引起同步脉冲的峰值幅度突然改变为一个值，该值低于当前同步脉冲基准值SYNCVREF。结果，由于同步脉冲幅度未超过图2的比较器260同步脉冲基准值SYNC VREF的门限电平，而将不能产生同步SYNC信号。如下文所述，在RIC模式期间窗口信号的产生是与SYNC信号有关的。若SYNS信号不能产生，在RIC模式期间窗口信号也将不能产生，在RIC模式期间窗口信号也将不能产生，从而将使系统不能在RIC模式期间调整数据限幅电平，以致导致辅助电视数据的不良提取。

上述情况可以通过控制器240监视信号SYNC检测信号的丢失予以解决。若信号SYNC中断，控制器240将立即使DAC250将SYNC VREF基准电平设置为最接近黑色电平(表1中的1.96V)的值。该SYNC VREF值将被保持恒定，直到执行同步模式重新调整SYNC电平。这种方法会保证若电视信号存在的话，则将会产生SYNC信号。

如上所述，同步模式操作已经建立了一个同步基准SYNCVREF电平值以后，则执行RIC模式，设置限幅电平。在RIC模式期间利用下列修改重复描述在图3A和3B中的程序。首先，在RIC模式期间，变量MODE等于1。其次，不同于窗口信号SYNCWND，RIC窗口由信号RICWND表示。如上所述，RIC窗口是根据辅助电视数据格式的规范(见例如图1的闭路字幕数据)通过相对于同步脉冲数据的一个特定的行来定位的。在同步模式期间，已经建立的同步脉冲检测电平SYNC VREF值使控制器240有可能响应信号SYNC为了精确定位RIC窗口的目的精确地确定同步脉冲的开始在。任何含有辅助电视数据的特定的行RIC窗口的持续期间可以选择为多个RIC周期的一段期间，例如对于闭路字幕数据而言可多达7个周期。

此外，对于RIC信号的峰值检测，可以要求不同的窗口信号，不同的计数器时钟速率。如前所述，时钟速率的例子是在同步模式期间约为2MHz和在RIC模式期间为14MHz。不同的时钟速率对于每种操作模式而言认为必须在步骤325使用不同的计数极限。然而，对于每种模式的窗口持续期可以这样来选择，即窗口持续期间与时钟速度和不同的脉冲峰值持续期(例如4μs用于同步脉冲和1μs用于单个RIC周期脉冲)相配合，在同步和RIC两种模式中允许利用相同的计数极限。因此，这种允许利用相同规格的计数器在各种模式中，从而简化了设计和降低了硬件要求。

在利用图3A和3B程序的同步模式与RIC模式操作之间的一个区别是要求不同的峰值基准值PEAK VREF。当同步脉冲是一个所要求的峰值PEAK VREF。当同步脉冲是一个所要求的峰值基准电平值PEAK VREF低于黑色电平相对于黑色电平的负跳主变脉冲时，RIC信号是所要求的峰值基准电平PEAKVREF值大于黑色电平的相对于黑色电平的正跳变脉冲。此外，在每个同步模式迭代期间，峰值基准电平PEAK VREF值递增，直至由于同步脉冲的负跳变的极性而检测到峰值。在每个迭代期间RIC脉冲的正跳变的特性使其需要减小峰值基准电平PEAK VREF的值，直至检测到峰值。表2表示对于峰值基准电平PEAK VREF所说明的值和相应数据基准电平DATA VREF的值(限幅电平)。

表 2

MODE FRMCNT PEAK VREF DATA VREF

1 0 2.50V 2.25V

1 1 2.30V 2.15V

1 2 2.20V 2.10V

1 3 2.10V 2.05V

与表1相同，表2中的数据是根据2.00V黑色电平的。但是，对于正跳变RIC信号，如表2所示的DATA VREF值等于黑色电平加上RIC信号的峰值(由存储的PEAK VREF值所表示的)与黑色电平之间的差的50％，如同上文提及的关于同步模式和表1一样，与如表2所示各基准电平不同的各值和50％的倍率可以有选择地用于RIC模式期间。

如图3A与3B所示同步模式操作与RIC模式期操作之间的另一区别是引入在某些电视节目期间可能不出现包括RIC信号的辅助电视信号可能性。例如，在一段闭路字幕中，包含闭路字幕数据的电视节目可能被非闭路字幕的商业内容所中断。在图3A和3B中，在RIC模式期间缺少RIC信号将在图3B的步骤380产生一个差错信号“无RIC信号‘(NO RIC)。但是，图3B的程序可以被这样修改，即在RIC信号丢失之前，保持数据基准电平DATA VREF的最后值，直至辅助电视信号恢复。这种方法具有的优点是，当辅助电视数据开始时，将存在一个舒适的限幅电平，允许立即开始辅助数据的提取。

另外，对于所描述的RIC信号中止的情况下，在某些输入信号条件下，RIC信号还可以具有一实质上直流值。在RIC窗口期间，若该直流电平等于或超过限幅电平(数据基准电平DATAVREF)，图2的峰值检测器230中的计数器将会在窗口期间连续启动，而不仅在RIC波形峰值超过限幅电平期间启动。结果，计数器在图3A的步骤325的测试中可能超过计数器极限值而溢出，产生已经检测到有效峰值的指示，而不管缺少RIC波形。此外，若直流电平接近辅助电视数据的理想限幅电平(例如，正常RIC幅度的平均值)，则如同将正常出现检测到峰值幅度一样，要求将RIC模式的限幅电平设置在直流值，而不是直流值的50％。

上述条件可以通过扩展图3A的步骤325的计数值CNT测试范围，即包括对极高的或溢出的值进行测试来检测。这种测试可以包括增加计数器的附加比特产生一个溢出指示。溢出条件的检测可以产生系统控制器的一次中断，这种中断可以用各种方式处理，诸如产生将要设置的特定的限幅电平。

上述方法对辅助电视数据提取的另外一些特点参考图4、6和7将变得十分明显，这些图表示图2中的框图形式描述的各种功能的示例性的实施例。

图4表示峰值检测器230的一个实施例。峰值检测器230的功能是将峰值PEAK信号转变为由控制器240监视的一个计数值，以确定什么时候PEAK信号正确地指示电视信号的峰值。如图4所示，峰值检测器230包括6比特的计数器480。计数器480的输出端CNT5到CNTO，相应于计数值如所表示连接到图2的控制器240。计数器480响应于信号CNTCLK递增计数值。若计数器的输出超过一个极限值，则已经检测到了要求的峰值。例如，如上所述，计数值32被用作极限值，控制器240将可以通过仅监视信号CNT5(计数器输出的最高有效位MSB)确定已经检测到峰值。

计数器480被设计为，防止计数值CNT双“环绕‘(wrappingaround)到0计数和达到信号CNT5到CNT0全部逻辑1的最大值后继续计数。响应于溢出条件(试图在CNT5到CNT0信号的最大计数值以外进行计数)产生一个溢出信号OVREFLOW作为如上所述的差错标志或中断信号。溢出信号OVERFLOW例如可以为计数器480增加第7位来产生，当信号CNT5到CNT0从全逻辑1变为全逻辑0时，将该第7位触发到逻辑1状态。此外，提供差错标志或中断信号，信号OVERFLOW跳变到逻辑1状态后，中止计数器480，防止继续计数。

如图4所示，通过将峰值信号PEAK、窗口信号WINDOW、和时钟信号CLK进行逻辑组合产生信号CNTCLK。图4中的信号MODE相当于上文讨论如图3所示流程图提及的变量MODE。图4中的信号MODE控制MUX440选择哪SYNCWND或RICWND哪一个窗口信号将被耦合到信号WINDOW。窗口信号(SYNCWND用于同步模式和RICWND用于RIC模式)在前面已经描述过了。信号MODE在逻辑0(同步模式)耦合同步窗口信号SYNCWND到信号WINDOW)，而信号MODE在逻辑1(RIC模式)耦合RIC窗口信号RICWND到信号WINDOW。信号MODE、SYNCWND和RICWND是由控制器240产生的。

信号CLK是在图4的MUX450的输出端产生的。如上所述，分别在同步和RIC模式期间，在例如2MHz和14MHz的每种模式操作期间，不同的时钟速率可以用于计数。信号MODE控制MDX450确定将利用哪种时钟信号。信号MODE的逻辑0电平(同步模式)使MUX450选择信号SYNCCLK(2MHz时钟信号)作为CLK信号，和信号MODE的逻辑1选择RICCIK(14MHz时钟)。

来自图2的比较器220的信号PEAK耦合到图4的异或门(XOR)410。XOR410的另一输入端耦合到反相器490的输出端，反相器490提供一个反相形式的MODE信号。响应于信号MODE反相器490与XOR410有条件地对信号PEAK反相。例如，当信号MODE为逻辑0(同步式)在XOR410输出端的信号PEAKX是信号PEAK的反相形式。当信号MODE为逻辑1(RIC模式)不引起信号PEAK的反相。反相的作用表示在图5的波形中，其中为了说明的目的，信号MODE为逻辑0。

有条件的反相保证信号PEAK具有相同的极性，而不管信号MODE的值如何。若没有XOR410，对于同步脉冲负跳变(相对于黑色电平)的信号PEAK的极性将会相对于RIC信号的正跳变被反相。例如，在比较器220的输入端的同步波形响应于用于同步模式期间其峰值低于峰值基准电平PEAK VREF的负跳变脉冲将会正常地产生逻辑1的峰值信号PEAK和逻辑0的脉冲。在RIC模式期间，在比较器220的输入端的RIC信号响应于用于RIC模式期间的高于峰值基准电平PEAK VREF峰值的正跳变RIC脉冲正常地产生逻辑0的峰值信号PEAK和逻辑1的脉冲。如图4所示，所包括的XOR410在任何模式下将正常地产生逻辑O的峰值信号PEAK和响应于任何类型的信号峰值产生逻辑1的脉冲。在两种模式期间信号峰值PEAK的极性的可兼容免去了为了适应两种不同的极性的双倍的逻辑电路。

在与门420对XOR410的输出和窗口信号WINDOW进行选通，在D型触发器(DFF)432的D输入端产生信号D₁。DFF432的输出信号，Q₁被耦合到DFF436的D输入端。信号CLK同步DFF432和436两个电路。信号Q₁与DFF436的输出信号Q₂在与非门434进行逻辑与。DFF432、DFF436、和与非门434组成数字滤波器430，该滤波器有助于消除信号PEAK中的噪声脉冲，从而改善了峰值检测的可靠性。

参照如图5所示的定时图可以更好地理解数字滤波器430的操作。表示在信号PEAK上短暂持续期脉冲(约对着信号CLK的第7个脉冲)代表噪声脉冲，该脉冲出出现在信号D₁上。但是，由于该短持续期脉冲没有信号CLK的上升沿(该沿与DFF432和436同步)，故该脉冲不会与DFF432或DFF436同步)，故该脉冲不能在信号Q₁或信号Q₂和与非门434中出现，也不能在数字滤波器430输出端产生在信号FLTOUT上的相应脉冲。从而，数字滤波器去除了该噪声脉冲。

图4中的电路470进行操作，由信号CLK调制信号FLTOUT，产生信号CNTCLK。信号CNTCLK是在电路470的DFF的输出端产生的。DFF474是由信号CLK的反相形式的信号CLKN同步的，而信号CLKN在反相器460的输出端产生的。因此，DPF470当信号FLTOUT响应于数字滤波器430的DFF436的锁定改变为信号CLK的上升沿时，被信号CLK的下降沿锁定。此外，为了同步计数器480，信号CNTCLK经电路470的或非门472反馈到DFF474的D₃信号的数据输入端。或非门472的第二输入端耦合到信号FLTOVT。响应于信号CLKN，信号CNTCLK和FLTOUT的逻辑或非运算与DFF474的延迟作用相耦合，导致电路470的调制作用，从而产生如图5所示的CNTCLK波形。从电路470操作的另外一种观点看，是信号FLTOUT启动计数器480的同步。

图6表示图2中的数模变换器(DAC)250的一个实施例。DAC250的功能是响应来自控制器240的控制信号产生BLACKVREF、PEAK VREF、SYNC VREF和DATA VREF基准电平。如图5所示，一种电阻梯形电路结构用于所有的所需基准电压。电阻梯形结构由电流源630与包含电阻R_A、14个分压电阻，和电阻R_B的16个梯形电阻组成。电流源630产生流过电阻梯形结构的固定电流，因此产生阶梯电压。电阻R_A和R_B的值选择为分别建立该梯形结构的顶端和底端电压。在图6中这些电压分别为2.50V和1.60V。分压电阻的值选择为在该梯形结构的顶端和底端之间提供各个阶梯电压的各中间电压。该各个电压提供所要求的基准电压。各分压电阻是如图6所示具有多个基本电组值R。

下面例子提供了说明R_A、R_B和R的选择。假设图6中电压VS为5V和电流源630是提供1mA的恒定电流在该电流两端无电压降的理想电流源。对于这些条件而言，如图6所示电阻R_A将具有2.5kΩ的数值，在该梯形电路结构的顶端提供2.50V的电压。同样，电阻R_B将具有1.6kΩ的值，在梯形结构的底部提供1.60V。在14个分压电阻两端的压降是0.9V(2.50V-1.6V)和以基本电阻值R来表示的分压电阻的总阻值是18R。因此，R的数值必须是50Ω(0.9/18)。实际电阻值的计算应当包括考虑，例如晶体管电流源的实际电流源的非理想方面。

在图6所示的实施例中，基准电平BLACK VREF固定在2.00V。如图6所示，对于其他基准电平的各种数值可以通过解码器和模拟开关的组态来选择。例如，基准电平PEAK VREF可以在包括传输门611至618的八选一模拟开关的输出端产生。基准电平PEAK VREF的具体值是通过启动特定的传输门来确定的。八选—模拟开关的各传输门的启动是响应于输入控制信号MODE、FRMCNTI的八选—译码器和来自图2的控制器240的FRMCNTO予以控制的。

按照如上所述表1和表2的各个数值，控制信号MODE、FRMCNTI和FRMCNTO为基准电平PEAK VREF选择值。信号FRMCNTI和FRMCNTO是相应于列于表1和2中变量FRMC-NT的各值的数字表示。作为一个例子，当变量MODE和FRMC-NT分别等于0和2时，表1表示的电平PEAK VREF为1.84V。在图6中，这个条件相应于信号MODE和FRMCNTO是逻辑0，而信号FRMCNT为逻辑1。这些控制信号的值将使八选—译码器620启动传输门616。结果，等于1.84V的电阻梯形电路的结点的电压将作为表1规定的基准电平PEAK VREF耦合输出。

在图6中模拟开关和译码器的类似安排从电阻形电路中选择基准电平SYNC VREF和DATA VREF需要的电压。由具有四选—译码器660的传输门641-644组成的四选—模拟开关响应于控制信号DATAVR1和DATAVR0为基准电平DATAVREF选择电压。由传输门651-654和四选—译码器670组成的四选—模拟开关响应于控制信号SYNCVR1和SYNCVR0为基准电平SYNC VREF选择电压。

控制信号SYNCVR1、SYNCVR0、DATAVR1和DATAVR0是由图2的控制器240产生的，以便使图6中的译码器和模拟开关将按照表1和2为基准电平SYNC VREF和DATA VREF选择电压值。作为一个例子，在同步模式期间若产生一个有效检测结果(计数值CNT超过预定极限)的基准电平PEAK VREF值是1.92V，则在表1中相应的SYNC VREF基准电平值是1.84V，则在表1中相应的SYNC VREF基准电平值是1.92V。控制器240将分别设置控制信号SYNCVR1和SYNCVR0为逻辑1和0。启动图6中的传输门452。结果，来自电阻梯形电路的1.92V电压将按要求经由传输门452耦合到SYNCVREF基准电平的输出端。

在同步模式期间，控制器240在如图3A和3B的程序步骤370产生控制信号SYNCVR1和SYNCVR0。控制信号DATAVR1和DATAVR0是在RIC模式期间执行步骤370操作时产生的。控制信号在被产生以后存储在例如寄存器中，保证对于后续辅助电视数据的提取过程中，基准电平SYNCVREF和DATAVRE将保持恒定，直至通过执行同步和RIC模式时该基准电平被重新设置。通过连续执行同步和RIC模式可以实现SYNC VREF和DATA VREF值的不断更新。这种方法将每八帧对基准电平更新一次(四帧用于同步模式和四帧用于RIC模式)。连续地执行同步和RIC模式会自动地对诸如信号“哀落”的信号条件变化进行校正。另外，控制信号的值在通过执行同步和RIC模式被设置以后可以保持恒定，直至一个特殊的事件出现，例如选择了一个新的电视信号源的出现。

如图6所示利用电阻梯形电路产生基准电平在几个方面有着优越性。首先，电阻梯形电路的方法很好地适合于在集成电路中实现。单一电阻梯形电路的利用所提供的多基准电压，对于检测负跳变同步脉冲和正跳变的RIC脉冲减少了在集成电路上所要求的面积。另外，由电阻梯形电路提供的各基准电压与电阻的相互比率有关，不限定电阻的数值。因此，各基准电压的相互关系不取决于集成电路的处理参数。此外，当要求低功率消耗时，可以通过包括中断电流源630的方式提供一种低功率的准备模式。

DAC 250的另外的特点是电视信号范围的选择能力。如表1和2所示的基准电平假设最大电视信号幅为1V峰—峰值。电视信号可以呈现达2V峰—峰值的信号幅度。2V峰—峰值的电视信号满足包含约相当于0.57V的-40IRE的同步脉冲幅度和约相当于0.71V的50IRE的RIC信号幅度的NTSC的40∶100的同步图象比率。对于2.00V黑色电平，这些幅度相当于同步脉冲幅度在1.43V和RIC峰值在2.71V。将这些值与表1和2中的各值相比较，可以看出表1和表2的各基准电平值不能满足于2V峰—峰值的信号。更为具体地讲，在表1和表2中的任何值都不能为同步或RIC模式提供初始基准电平值，无法产生一个合乎要求的有效峰值检测指示。

一种范围选择的特点，即允许DAC250产生适合于1V和2V峰—峰值两种信号的基准电压，可以通过图6的电流源680、电阻RC和开关S₁和S₂来予以提供。上述对于电阻梯形电路的实例计算，如图6所示假设在开关S₁和S₂打开(未接通)1V峰—峰电视信号。对于2V峰—峰信号范围信号(RANGE)使开关S₁和S₂闭合(接通)。开关S₁闭合引起流过电阻梯形电路的电流加倍，按要求产生一个较大范围的基准电压。开关S₂闭合连接电阻RC与电阻R_B并联，从而降低了电阻梯形电路底端电阻值。底端电阻的降低的目的是保持黑色电平压2.00V。

一个示例性的比较器实施例可以用于实施比较器220、260和270如图7所示。电流源710和晶体管720至750被安排为一个差分放大器组态。电容760耦合在结点A与信号输出端VOUT之间起到模拟滤波器的作用。该滤波器有效地减少了放大器的带宽，从而减少了比较器输出端的噪声。若要求比较器的设计是用于图2的比较器220，则由电容760与图4的数字滤波器430共同操作进行滤波，显著地减少了在信号峰值中的噪声。因此，无需对数字滤波器430进行复杂的设计，就提供了有效的滤波。

虽然本发明已经以闭路字幕的正文进行了描述，本发明还可以应用到其他形式，例如可视文字广播之类的辅助电视数据。在其他数据形式的情况下，系统可以要求某些修改。例如，可视文字广播标准允许广播的数据出现在多个电视行，例如第17行到第20行。因此，对于文字广播系统，对辅助电视数据的定位可以要求多于一个专用于检测一条具体行数的行计数器。

所公开的系统的操作可以以其他各种方式修改，以适应其他各种辅助数据格式。作为一个例子，计数器时钟速率可以改变，以适合基准信号，例如RIC信号具有不同频率。另外，窗口脉冲可以根据其他的信号规范，在持续期或位置方面予以修改。此外，若辅助电视数据的规范改变了，如图3A和3B所示的程序中的迭代次数和所用基准电平电可以修改。

对于本技术领域的专业人员而言，本发明的其他修改也是显而易见的。例如，如图2所示的控制器240可以利用微计算机、硬件逻辑、或者上述两者的结合来实现。因此，包含在图3A和3B所示的程序中的各种功能可以由各种软件和硬件方法的组合来实现。利用硬件实现允许以自动提供每八帧连续修改各基准电平，连续执行同步模式和RIC模式程序，而无需专用的用于该功能的微计算机资源。

在本发明的范围之内要做出的这些和其他修改由下面各权利要求予以限定。

Claims

1、用于处理包含由表示水平行时间间隔开始的水平同步分量和包含出现在上述水平行时间间隔的最后一个间隔期间的辅助信息分量的电视信号(VIDEO IN)的设备，上述辅助信息分量包括基准分量和数据分量，上述设备的特征为：

响应于一门限值(PEAK VREF)的峰值检测器(220、230)，用以检测对应于所述水平同步分量的峰值幅度的所述视频信号的第一峰值幅度，和检测对应于所基准分量的峰值幅度的第二峰值幅度；

用于改变上述门限值电平的装置(240，250)，以使上述门限值电平在包括上述水平同步分量部分的第一时间间隔的第一范围内进行变化，启动上述峰值检测器以检测上述第一峰值幅度，和使该门限值电平在包括上述基准分量部分的第二时间间隔的第二范围内进行变化，启动上述峰值检测器以检测上述第二峰值幅度，和用于产生与上述第二峰值幅度具有预定关系的一个第二门限值电平(DATA VREF)；和

用于将上述电视信号与上述第二门限值电平进行比较的装置(270)，以产生一个代表上述数据分量的输出信号。

2、按照权利要求1的设备，其特征在于：

上述峰值检测器(220，230)包括一个比较器(220)，用于比较上述电视信号与上述门限值信号，产生一个表示上述电视信号未超过上述门限值电平的具有第一状态的信号，和产生一个表示上述电视信号超过上述门限值电平的第二状态的控制信号(PEAK)；和其中

上述门限值电压产生装置响应于上述控制信号，在上述第一和第二每个时间间隔期间，用于将上述门限值电压从由处于上述第一状态的控制信号产生的初始值变化为由处于上述第二状态的控制信号产生的一个值。

3、按照权利要求2的设备，其特征还在于：上述门限值电压产生装置包括一个数模变换器(250)。

4、按照权利要求2的设备，其特征还在于：上述峰值检测器包括：

一个预定频率的时钟信号源(470)；

一个计数器(480)，该计数器与上述时钟信号源相连接，在上述第一和第二时间间隔期间，当上述控制信号呈现上述第二状态时，响应于上述控制信号(PEAK)用于对上述时钟信号进行计数，产生一个计数值(CNT5-CNT0)；和

上述门限值电压产生装置响应于上述计数值，而使上述计数器产生所希望的计数值方向上调整上述门限值电压。

5、按照权利要求4的设备，其特征还在于：上述控制信号的上述第二状态在多个上述水平行时间间隔期间启动上述计数器(480)进行计数。

6、按照权利要求4的设备，其特征还在于：上述预定频率在上述第一时间间隔期间是一个第一频率和在上述第二时间间隔期是第二频率。

7、按照权利要求6的设备，其特征还在于：当上述控制信号呈现上述第二状态和上述门限值电压呈现相对于上述第一和第二峰值幅度特性之一的所要求的关系时，所建立的第一和第二频率提供上述时钟信号的多个周期。

8、按照权利要求4的设备，其特征还在于：如果上述电视信号未包括上述基准分量，则在上述第二时间间隔产生的上述计数值表示计数器的溢出条件(OVER FLOW)。

9、按照权利要求2的设备，其特征在于：上述峰值检测器包括一个滤波器(430)，用于滤除上述控制信号(PEAK)。

10、按照权利要求2的设备，其特征在于：上述比较器包括：

具有与接收的电视信号和上述门限值电压相耦合的第一和第二输入端的差分放大器级(720-750)，和具有第一和第二输出端，用于分别提供第一和第二互补输出信号，上述互补输出信号之一代表上述控制信号(PEAK)；和

耦合于上述第一和第二互补输出端之间的滤波器(760)。