本申请的发明总的说来涉及电视接收机的屏幕上显示电路的领域。 众所周知，通常总希望能产生彩色平滑过渡的字母数字字符，供在电视接收机上显示之用。要使彩色的过渡看起来平滑，通常要采用一些中间颜色。这一点说明如下。用数字方式显示出来的字符当然不是真正连续的，而是在许多离散的象素上“上色”的。假设某一显示画面的水平解象力为640个象素/行，垂直解象力为400行。如果在这种显示画面的红色背景上出现黑色对角线，则对角线的边缘会呈锯齿形。如果沿黑色对角线边缘地某些地方采用极深红的颜色，则可以大大减少对角线的锯齿形。即，人眼把颜色从黑经深红到红色的变化综合在一起，因而对角线看起来就很平滑。
镶边或衰减阴影的字幕字符（texl character）通常有三种截然不同的颜色，第一种是前景的颜色，第二种是镶边的颜色，第三种则是背景的颜色。要在640×400象素解象力下产生外表平滑的字符（或在更小的解象力下稍加平滑的外表），需要另外三种颜色。这另外的三种颜色为：1）前景颜色与镶边颜色之间的平均色;2）镶边颜色与背景颜色之间的平均色;3）前景颜色与背景颜色之间的平均色。这样总共需要6种颜色（即三种独立颜色和三种中间颜色）。
迄今为止，要以二进制的形式表示并存储六种可能有的颜色中哪一种颜色应分配给某一象素需用三个二进制位。如果要使各二进制位都能单独加以控制，则640×400象素解象力的显示需要3×640×400＝768，000二进制位的存储空间来存储彩色信号数据。从存储器的成本和能量消耗的角度考虑，如此庞大的系统在电视接收机中是不能采用的。
在本发明中可以看出，能很好识别出六种颜色中的一种颜色的信息可以只用存储器的两个二进制位存储，能很好识别出120种颜色中的一种颜色的信息可以只用存储器的四个二进制位存储。这是通过只存储前景、镶边和背景的颜色（即，在本说明书中称之为“独立”颜色）和“内插运算符”代码，并通过配备正确译出和处理内插运算符代码以产生“中间彩色”达到的。这样可以将存储器大小减小33%，而且可以降低有关屏幕上显示（OSD）扫描转换转换电路在“取速度”方面的要求。
图1 是字幕字符的示意图，示出了含中间彩色的各部位。
图2 是体现本发明的电视接收机的简化方框图。
图3 是适宜实现本发明的集成电路的简化方框图。
图4、5和6是图3集成电路各部分的简化方框图。
参看图1，字幕字符“A”基本上以它在电视屏幕上显示出现的象素格式示出。该字符包括前景颜色100（白）、红背景颜色110（用垂直条纹区表示）、镶边颜色120（黑）、多个灰色区130（用水平条纹区表示）和多个深红色区140（用对角线条纹区表示）。上面说过，白色的前景、黑色的镶边和红色的背景都是字符图象的独立颜色。灰色区是加上去以便使黑色与白色各区之间的过渡平滑的中间颜色区。显然，灰色是黑色和白色的平均色。深红区是加上去以便使黑色与红色区之间的过渡平滑的中间颜色区。深红色是黑色与红色的平均色。上面说过，加上中间颜色使字幕字符看起来平滑的作法是本技术领域的公知技术。
本发明介绍了一种彩色内插系统。在详细说明该系统的线路之前，有必要说明一下内插法的功能部件。彩色内插功能部件便于显示镶边平滑的字幕，并增加可同时显示的颜色的数目。即使在高解象力的工作模式（即640象素/行而不是320象素/行）下，对角线方向上彩色的平滑过渡也只能采用各中间颜色产生。上面在谈到图1时即谈到了中间颜色的应用。内插功能部件是为产生两种调色板（palette）颜色之间的中间颜色而设的。在高解象力工作模式下，OSD只用2二进制位/象素就能产生并很好地确定出三种独立颜色和三种中间颜色。在较低解象力工作模式下，OSD只用4二进制位/象素就能产生并很好地确定15种独立颜色和105种中间颜色。通常，中间颜色的数目等于独立颜色每次取两种的子集进行组合得出的总数。就是说，中间颜色的数目等于2N-1C2（其中N为表示独立颜色在调色板上的位置的二进制位，组合C是通过每次取两种独立颜色形成的）。举例说，若调色板的颜色数目是16个，则N等于4，中间颜色的数目等于15C2，或105[即，15！/（13！×2！）]。
按惯例，采用2二进制位/行的彩色变换系统将四种颜色中的某一特定颜色表示为各象素0至3的其中一种颜色。相比之下，本发明的设备将位组合1至3表示为特定的独立颜色，保留代码“0”作为叫做内插运算符的特定运算符。本系统的工作如下。在输入的二进制位流中，象素序例111意为将排成一行的三个象素加上存储在调制板位置1的颜色。序列102表示将排成一行的三个象素，第一个象素加上存储在调色板位置1的颜色，第二个象素加上存储在调色板位置1与2各颜色之间的中间颜色，第三个象素则加上存储在调色板位置2的颜色。
存储在调色板位置1和2的颜色的平均色是通过分别求出RGB（红、绿、蓝）各彩色分量的平均色得出的。若颜色1为（r2，g2，b2），颜色2为（r2，g2，b2），则内插的颜色为[（r1+r2）/2，（g1+g2）/2，（b1+b2）/2]。图4示出了求出颜色分量中间颜色的线路，下面将详细说明该线路。
这里也将序例101、202和303加以限定，这样做还是有用的。象素序列101使第一象素上成颜色1，第二象素上成颜色1和颜色2的平均色，第三象素加上颜色1。图1示出了应用这种性能的一个实例，其中在两个白色区之间绘有阴影条135（而不是从白到黑的过渡）。象素序列202使第一象素加上颜色2，第二象素上成颜色2与3的平均色，第三象素上面则加上颜色2。象素序列303使第一象素加上颜色3，第二象素加上颜色2和颜色3的平均色，第三象素加上颜色3。图6示出了限定特定序列101、202和303的线路，下面将详细说明该线路。
体现本发明的电视接收机如图2中所示。参看图2，电视接收机有一个射频输入端200，该输入端接收射频（RF）信号，并将这些信号加到调谐装置202上。调谐装置202在调谐器控制器204的控制下选择特定的射频信号，并将其加以放大，调谐器控制器204则经导线203将调谐电压提供给调谐装置202，并经用宽双头箭头203′表示的信号线路将波段转换信号提供给调谐装置202。
调谐装置202将所收到的射频信号转换成中频（IF）信号，并将中频输出信号提供给视频（VIF）和声频（SIF）放大器和检波器单元230。VIF/SIF放大器和检波器单元230将加到其输入端上的中频信号加以放大，并检出包含在其中的视频和声频信息。所检出的视频信息加到视频处理器单元255的一个输入端上。视频处理器单元255的另一个输入端接屏幕上显示和图形处理电路240。所检出的声频信号在加到扬声装置236之前，先加到声频处理器235上加以处理并放大。
调谐器控制器204根据系统控制微计算机（μC）210供来的控制信号产生调谐电压和波段转换信号。这里所使用的“微计算机”、控制器和“微处理器”等术语都是等效的。这里还应该指出，微计算机210的控制功能可由积分电路，特别是特殊用途的积分电路（即“定做的芯片”）来执行，而这里所使用的“控制器”一词也包括这类器件。微计算机210接收使用者引发的来自红外（IR）接收器222和来自装在电视接收机本身上面的“本机”键盘220的指令。IR接收器222接收遥控发信器225发送的信号。微计算机210包括中央处理单元（CPU）212和程序存储器（ROM）214，且将与各频道有关的数据存入随机存取存储器（RAM）216中。RAM216可以装在微处理器210内部或外部，可以是易失性的或非易失性的存储器。“RAM”一词也包括电可擦可编程只读存储器（EEPROM）217。熟悉本技术领域的技术人员都知道，当采用易失性存储器时，最好是采用适当形式的备用电源，以便在关断电视接收机时可以保留其所存储的内容。
微计算机210还包括定时器218，下面将说明该定时器的工作情况。微计算机（或控制器）210根据使用者从本机键盘220和从红外（IR）接收器222输入的控制信号产生控制信号，用以使调谐器控制单元204控制调谐器202而选择特定的射频信号。
调谐器202产生中频信号，并将其加到由视频中频（VIF）放大级、AFT（自动频率调谐）电路、射频检波器和声频中频（SIF）放大级组成的处理单元230。处理单元230产生第一基带复合视频信号（TV）和伴音载波信号。伴音载波信号加到声频信号处理器单元235上。处理器单元235包括一个声频检波器，可能还包括一个立体声解码器。声频信号处理器单元235产生第一基带声频信号，并将其加到扬声器单元236上。来自外部信号源的第二基带复合视频信号和第二基带声频信号可以加到VIDEO IN和AUDIO IN端子上。
第一和第二基带视频信号（TV）耦合到视频处理器单元255（具有一个选择电路，图中未示出）上。在控制器210的控制下，屏幕上显示处理器240产生字符信号和图形信号，并将它们加到视频信号处理器255的第二输入端上，以便加入到被处理的视频信号中。电可擦可编程只读存储器（EEPROM217）耦合到控制器210上，作为非易失性存储元件供存储自动编程频道数据和使用者输入的频道数据之用。
在视频信号处理器单元255输出端的已处理视频信号加到显象管激励放大器256进行放大，然后加到彩色显象管装置258的电子枪显示出来。在视频信号处理单元255输出端的已处理的视频信号也加到同步信号分离器单元260上，以便将水平和垂直激励信号分离开来再加到偏转单元270上。偏转单元270的输出信号加到显象管装置258的偏转线圈上供控制电子束的偏转。到此为止所介绍的电视接收机，除OSD和图形处理器240之外，是众所周知的，例如美国印第安纳州，印第安纳波利斯市Thomson Consumer Electronics公司制造的RCA CTC.140彩色电视机就是这种电视机。
OSD和图形处理器240包括屏幕上显示（OSD）单元240a、RAM2406、ROM240c和CPU240d。图3中以方框图的形式更详细地示出了OSD和图形处理器240的一部分。晶体控制振荡器300将28兆赫的时钟信号加到同步时钟和时钟信号发生电路310上。同步时钟和时钟信号发生电路310接收来自图2的同步信号分离电路260的垂直消隐（VER BLK）和水平消隐（HOR BLK）信号，并将定时信号提供给水平位置调节单元315、垂直位置调节单元320、系统定时单元345、彩色旋转和方式选择单元325、光栅变换（map）单元330、字符变换（map）单元335和场参数单元340。
水平位置调节单元315产生左边限和右边限的定时信号和起动字符定时的定时信号。垂直位置调节单元320产生顶部边限和底部边限的定时信号，和供起动显示页面定时的定时信号。系统定时单元345接收来自水平位置调节单元315的HCLK信号、来自垂直位置调节单元320的VOLK信号，并给屏幕上显示（OSD）提供列、行、栏和其它的定时。彩色旋转和方式选择单元325应用来自视频缓冲单元375的视频信息产生供几种不同工作方式（例如，图形工作方式、电文广播工作方式、图文工作方式和320/640象素扫描工作方式）用的象素信息。光栅变换单元330产生待显示的现有单元的光栅变换地址。字符变换单元335应用现有单元和行信息产生字符地址。场参数单元340产生各场参数的RAM（随机存取存储器）地址。
光栅变换单元330、字符变换单元335和场参数单元340给地址多路转换器单元380提供信号，地址多路转换器单元380则选择待放到存储器地址总线上的地址。上述各单元与外部电路之间在数据上的联系是经本技术领域中叫做IM总线的数据总线进行的。IM总线371将数据经IM总线接口单元370传送到外部电路。微计算机逻辑单元385用作存储器管理机构，它使系统能访问RAM的64千字节以上。
彩色多路转换器和边限控制单元350接收来自水平位置调节单元315的左边限（LM）、右边限（RM）和起始字符（SC）信号，接收来自垂直位置调节单元320的列间隔（RS）、顶部边限（TM）、底部边限（BM）、起始页面（SP）、垂直卷动（VS）和边限彩色（MC）等信号，并接收来自彩色旋转和方式选择单元325的字符颜色信号。彩色多路转换器和边限控制单元350确保象素信息的输出，从而使其显示在各边限所界定的区域内。四位调色板地址信号[象素彩色（PC）]供到彩色调色板单元355上。彩色调色板单元355是个16种颜色的存储器，包括16个寄存器，各寄存器存储表示特定颜色的16位字（即5位红色信息、5位绿色信息、5位蓝色信息，1位OSD/视频透明度信息）。象素彩色信号所寻址的特定16位字加到内插单元360，下面将详细说明单元360。16位彩色信号从内插单元360输出加到数/模转换器单元365，由单元365将数字数据转换成模拟形式，以便最后显示在显象管258上。
图4、5和6以简化的形式示出了图3的内插单元360中所包含的有关线路。应该指出，这时也可以显示出顺次内插的各颜色。就是说，xOOy意为将第一象素加上包含在调色板位置“x”的颜色，第二和第三象素加上颜色x和y的平均色，第四象素加上颜色y。一般说来，xO…Oy（其中O…O为n个O）意为象素1加上颜色x，象素n+2加上颜色y，象素2至n+1加上颜色x和y的平均色。为简化这些代码的计算机可读性，将各运算符串用“波兰表示法”而不用“中缀表示法”表示。因此，象素序列xOy实际写成xyO;xOOy写成xyOO;xOOOy写成xyOOO。这样，计算机能即刻获取各平均色，而且只需要提前预备好一个象素即可。显示字幕时，颜色1为背景，颜色2为边限或衰减阴影，颜色3为前景。
图4中示出了求平均色的电路。从图中可以看到三条完全相同的并联通路，每种颜色分量一条通路。为简便起见，这里只介绍红色分量的通路。LATCH LEFT是图5总编号为540的线路在检测出内插运算符“O”时产生的信号。LATCH LEFT信号促使出现在总线400R上的彩色信号强度值被锁存入红色锁存器410R中。出现在总线400R上的下一个彩色信号强度值，则加到该锁存入红色锁存器410R的值中，同时由相加再除以2单元420R对该相加的结果进行二进制除法（即向右进一位）。同一颜色分量的两个信号强度的平均值加到选择（即多路转换器）单元430R。选择信号ZERO NEXT CENTER当中心象素用内插运算符“O”表示时选择颜色锁存器440输出值的平均值。
翻看图5。通过与一个恒定的硬连线二进制数三比较，比较器510检测出内插运算符“O”，比较器515检测出101、202和303序列，比较器520检测出303序列。总编号为530的逻辑电路产生输出启动信号OE1、OE2和OE3，这些信号加到图6的线路。
上面说过，图6解决了表示特殊情况101、202和303的问题。输出启动信号OE1只有在情况303下是真实的，它迫使恒定值2经传输门电路加到调色板地址中。这样，303三个象素组的第二象素就会加上颜色2和3的平均色。输出启动信号OE2除中心象素都是“O”且左右两个象素颜色相同（例如101和202）的情况之外都是真实的。在该情况下，我们要使中心象素加上左边象素和左边象素加1的平均色（即在101的情况加上1和2的平均色，在202的情况加上2和3的平均色）。这是用加法器615和用输出启动信号OE3选通的锁存器620实现的。所有其它情况由借助于输出启动信号OE2选通的锁存器625处理。
这里使用的“电视”和“电视接收机”包括具有显示装置（通常叫做电视机）、视频监示器和摄象录象机的电视接收机，以及不带显示装置的电视接收机，例如盒式磁带录象机。