專利名稱：電視的垂直變焦和掃調(diào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有對多個非同步視頻信號的多畫面顯示的電視技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及具有寬顯示格式比屏幕的這種電視?，F(xiàn)在的大部分電視其顯示格式比(即水平寬度與垂直高度比)為4∶3。例如為16∶9的寬顯示格式比更接近電影的顯示格式比。本發(fā)明既適用于直觀式電視，也適用于投影電視。
顯示格式比為4∶3(常稱為4×3)的電視在顯示單個和多個視頻信號源的方面受到限制。商業(yè)電視廣播臺傳輸?shù)碾娨曅盘?實驗性資料例外)是用4×3顯示格式比播出的。許多電視觀眾都感到4×3顯示格式看起來沒有與電影相關(guān)的較寬的顯示格式比悅目。寬顯示格式的電視不僅顯示效果更為悅目，而且能以相應(yīng)的寬顯示格式對寬顯示格式的信號源信號進行顯示。電影“看起來”就應(yīng)該象電影，不應(yīng)該是其畫幅受到限制或畸變的版本。視頻源無論是當(dāng)例如用電視電影機將影片變換成電視，或者用電視中的處理器進行變換時，其畫幅都不應(yīng)受到限制。
寬顯示格式比電視還適用于各式各樣的顯示，即適用于普通的和寬顯示格式的信號，也適用于這兩種顯示格式在多畫面顯示形式下的組合顯示。但使用寬顯示比屏幕帶來許多問題。要改變多信號源的顯示格式比，要從非同步但同時顯示的信號源產(chǎn)生出一致的定時信號，要在多個信號源之間進行切換以產(chǎn)生多畫面顯示，還要從壓縮的數(shù)據(jù)信號提供高清晰度的圖象，這些都屬于上述問題的范圍。本發(fā)明的寬屏幕電視能解決所有這些問題。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，寬屏幕電視能從具有相同或不同顯示格式比的單個和多個非同步源提供高清晰度的單個和多個畫面顯示，而且顯示格式比可加以選擇。
現(xiàn)今消費者可購得的影像產(chǎn)品幾乎會全部都具有4×3的格式顯示比，然而影像制作的格式顯示比的變化范圍卻很寬。如果影像制作時采用的寬高比大于4×3，則要在消費者的電視機顯示之前進行寬高比變換，否則就會產(chǎn)生畫面畸變。寬高比變換的一種方法就是已知的“信箱投遞”法(letterboxing)。信箱投遞法在損失各場顯示行數(shù)目的條件下保持較多(或全部)的水平信息。按16×9格式產(chǎn)生的視頻源在其變換為4×3“信箱”(letterbox)格式時各場含有181行。各場中未被采用的多余行可被置為平的場黑(或灰)電平。較高的寬高比的源將按比例地每場含有較少行。
寬屏幕電視機(如下面將要舉例描述的)可具有格式顯示比為16×9。這就為具有較大靈活性的信箱格式顯示信號提供了一個機會。原先按16×9寬高比產(chǎn)生的信箱信號可被變焦(亦即被擴展)，以在垂直方向上填滿屏幕而不損失水平信息或畸變。自動信箱檢測器基于假設(shè)視頻信號不具有起作用的視頻信號，亦即基本上恒定的亮度值不高于閾值。另一種方法是，可通過計算視頻場中各行的兩個斜率來實現(xiàn)信箱檢測。第一個斜率(被指定為正斜率)是通過從當(dāng)前行的最大值減去前一行的最小值而產(chǎn)生的。第二個斜率(被指定為負(fù)斜率)是通過從前一行的最大值減去當(dāng)前行的最小值而產(chǎn)生的。這兩個斜率中的任一個斜率都可能具有正值或負(fù)值，這取決于場景的內(nèi)容，但兩個斜率都是負(fù)值時可以忽略不計。如果有一個斜率是超過可程序化的閾值的一個正值，則視頻被認(rèn)為是呈現(xiàn)在當(dāng)前行或在前一行上。微處理器可以使用這些寄存器數(shù)值來確定該視頻源是否為信箱格式。還有一種替代方法(在附圖中未示出)，其中自動信箱檢測器可以包括一個譯碼電路，用以對識別作為信箱格式的信號的信箱信號源載帶的信號或碼字進行譯碼。
自動信箱檢測器可形成垂直尺寸控制電路的一部分。該垂直尺寸控制電路包括一個信箱檢測器和一個垂直顯示控制電路。垂直消隱和垂直復(fù)位脈沖可作為分離信號或作為單一的三電平信號而被傳送。自動信箱檢測電路可自動地實施包括16×9格式顯示比信箱顯示的4×3格式顯示比信號的垂直變焦或擴展。當(dāng)該輸出信號變?yōu)槠鹱饔玫臅r，垂直偏轉(zhuǎn)高度增加4/3，這允許信箱信號的起作用的視頻部分填滿該寬屏幕而無圖像寬高比畸變失真。
根據(jù)本發(fā)明裝置，垂直顯示控制電路還控制過掃描光柵的哪部分將在屏幕上被顯示，這個特點稱為“垂直掃調(diào)”。如果垂直過掃描視頻信號不是用信箱格式，則常規(guī)視頻格式的畫面可被變焦(亦即被擴展)以模擬寬屏幕格式。在這種情況下，由4/3垂直過掃描所剪掉的畫面部分會含有起作用的視頻信息。需要在垂直方向上剪掉畫面的1/3。如果不加以進一步控制，頂部1/6和底部1/6總是會被剪切掉。然而，根據(jù)畫面內(nèi)容可要求畫面的頂部比底部要多剪掉一些為好，反者亦然。如果所有的活動都在地平面處，觀看者可能喜歡剪掉更多的天空就是一個例子。垂直掃調(diào)能力允許對變焦畫面的哪部分將要顯示和哪部分將要剪掉作出選擇。


圖1(a)-1(i)用以說明寬屏幕電視的不同顯示格式;
圖2是根據(jù)本發(fā)明各個方面并且適宜按2fH進行水平掃描工作的寬屏幕電視的方框圖;
圖3是圖2所示寬屏幕處理器的方框圖;
圖4的方框圖示出了圖3所示的寬屏幕處理器更詳細(xì)的細(xì)節(jié);
圖5是圖4所示的畫中畫處理器的方框圖;
圖6是圖4所示的門陣列的方框圖，示出了主信號通路、輔助信號通路和輸出信號通路;
圖7和8是有助于說明如圖1(d)所示的用完全被剪的信號產(chǎn)生的顯示格式的定時圖;
圖9示出用以在1fH/2fH轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生內(nèi)部2fH信號的電路方框圖;
圖10是圖2所示的偏轉(zhuǎn)電路的電路和方框的組合圖;
圖11是圖2所示的RGB接口的方框圖;
圖12示出含有自動信箱檢測器的垂直方向尺寸控制電路的方框圖;
圖13示出用以解釋實現(xiàn)垂直掃調(diào)的定時圖;
圖14(a)-14(c)示出解釋圖13定時圖所用的顯示格式圖。
圖1的各部分示出了可按本發(fā)明的各種不同設(shè)計實施的單個和多個圖象顯示格式的一些而不是全部的各種組合式。這里所選擇的都是為便于說明按本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)成寬屏幕電視的特定電路而舉出的例子。為便于說明和討論起見，視頻源或信號的傳統(tǒng)顯示格式寬高比通常假設(shè)為4×3，視頻源或信號的寬屏幕顯示格式寬高比則通常假設(shè)為16×9。本發(fā)明的方案不受這些定義的限制。
圖1(a)示出了一般顯示格式比為4×3的直觀或投影電視。當(dāng)16×9顯示格式比圖象作為4×3顯示格式比信號傳輸時，屏幕頂部和底部出現(xiàn)黑條，這通常被稱為信箱格式(letterbox format)。這時所看到的圖象要比整個可利用的顯示區(qū)小一些。不然，也可以在傳輸之前將16×9顯示格式比的信號源加以變換，從而使其充滿4×3顯示格式畫面的垂直方向。但這樣就會有許多信息可能從左邊和或右邊畫幅中被剪掉。作為另一種選擇，可以將信箱式的圖象在垂直方向擴展，但在水平方向不擴展，這樣得出的圖象就會因垂直延伸而出現(xiàn)失真。這三種辦法都沒有特別可取之處。
圖1(b)示出了16×9的屏幕。16×9顯示格式比的視頻源能全面顯示出來，畫幅既不受限制又不失真。16×9顯示格式比的信箱式圖象本身是在4×3顯示格式比的信號中，這種圖象可通過將行加大一倍或加行的方法逐行掃描，從而提供有足夠垂直清晰度的較大幅面顯示。無論信號源是主信號源、輔助信號源或是外部的RGB信號源，本發(fā)明的寬屏幕電視都能顯示這種16×9顯示格式比的信號。
圖1(c)示出了16×9顯示格式比的主信號，4×3顯示格式比的插圖即在該信號中顯示。若主視頻信號和輔助視頻信號都是16×9顯示格式比信號源，則插圖的顯示格式比也可以為16×9。插圖可顯示在許多的不同位置。
圖1(d)示出的顯示格式中主視頻信號和輔助視頻信號都用同大小的圖象顯示出來。各顯示區(qū)的顯示格式比都是8×9，這當(dāng)然和16×9及4×3的顯示格式比不同。為在這樣的顯示區(qū)顯示4×3顯示格式比的信號源而不致產(chǎn)生水平或垂直失真，信號必然在左側(cè)和/或右側(cè)被剪掉。如果容許寬高比由于圖象在水平方向上受擠壓而有些失真，則可以顯示出更多的、其畫幅受剪程度較小的圖象。水平擠壓使圖象中的客體垂直伸長。本發(fā)明的寬屏幕電視能提供“畫幅受剪”和“寬高比失真”這二者在下列組合范圍內(nèi)的任何一種組合情況，即，這個范圍的一個極端是最大程度的“畫幅受剪”與無“寬高比失真”相組合情況;另一個極端是無“畫幅受剪”與最大程度的“寬高比失真”相組合情況。
輔助視頻信號處理通路中對數(shù)據(jù)取樣的種種限制，使得產(chǎn)生的顯示圖象具有高清晰度并且圖象幅面與主視頻信號產(chǎn)生的顯示圖象一樣大的整個信號處理過程復(fù)雜化。要解決這些復(fù)雜的問題可以有各種不同的方法。
圖1(e)的顯示格式是在16×9顯示格式比的屏幕居中部位顯示出14×3顯示格式比的圖象。右側(cè)和左側(cè)的黑條很明顯。
圖1(f)示出的顯示格式同時顯示出一個4×3顯示格式比的大圖象和三個4×3顯示格式比的較小圖象。在大圖象周邊外有較小圖象的顯示格式有時叫做POP，即畫外畫，而不是PIP(畫中畫)。在這里，兩種顯示格式都采用PIP或畫中畫一詞。在寬屏幕電視設(shè)有兩個調(diào)諧器的場合，無論兩個調(diào)諧器都設(shè)在內(nèi)部或一內(nèi)一外(例如盒式錄象機中)地配置，就可以使各顯示圖象中的兩個圖象顯示出與信號源一致的實時動作。其余的圖象可以以停幀格式顯示出來。不難理解，增設(shè)另外的調(diào)諧器和另外的輔助信號處理通路可以提供兩個以上的活動圖象。應(yīng)該也不難理解，在一邊的大圖象和另一邊的三個小圖象的位置是可以對調(diào)的，如圖1(g)所示。
圖1(h)示出的另一種顯示格式是一個4×3顯示格式比的圖象在中間，排成縱列的6個4×3顯示格式比的較小圖象各在兩邊。和上述格式一樣，有兩個調(diào)諧器的寬屏幕電視能提供兩個活動的圖象。其余的11個圖象就以停幀的格式顯示。
圖1(i)示出了由12個4×3顯示格式比圖象組成的格子的顯示格式。這種顯示格式特別適合作為頻道選擇指南，其中各圖象至少是一個不同頻道的停幀。和前面一樣，活動圖象的數(shù)目取決于可使用的調(diào)諧器和信號處理通路的數(shù)目。
圖1所示的各種不同格式只是舉例說明而已，并不局限于這些，這些格式可按下面各附圖所示和下面即將詳細(xì)介紹的寬屏幕電視加以實施。
圖2示出了本發(fā)明適宜以2fH水平掃描方式工作的寬屏幕電視的方框圖，其總編號為10。寬屏幕電視10通常包括視頻信號輸入部分20、底板或電視微處理器216、寬屏處理器30、1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40、偏轉(zhuǎn)電路50、RGB接口60、YUV-RGB轉(zhuǎn)換器240、顯象管驅(qū)動器242、直觀或投影顯象管244和電源70。將各種電路分組成不同的功能方框是為了便于進行說明而這樣做的，并不希望因此而限制了這些電路彼此的實際配置位置。
視頻信號輸入部分20用以接收來自不同視頻源的多個復(fù)合視頻信號。各視頻信號可有選擇地加以切換，以便將它們作為主視頻信號和輔助視頻信號顯示。射頻開關(guān)204有兩個天線輸入端ANT1和ANT2。這些分別是接收廣播天線的信號和電纜的信號的輸入端。射頻開關(guān)204控制其中哪一個輸入被提供到第一調(diào)諧器206及第二調(diào)諧器208。第一調(diào)諧器206的輸出端即為單芯片202的輸入端，單芯片202履行與調(diào)諧、水平和垂直偏轉(zhuǎn)以及視頻控制有關(guān)的一系列功能。圖中所示的特定芯片在電子工業(yè)行業(yè)內(nèi)叫做TA7730型芯片。單芯片中起因于來自第一調(diào)諧器206的信號而產(chǎn)生的基帶視頻信號VIDEO OUT輸出后供給圖象開關(guān)200和寬屏處理器30 TVI的輸入端。其它至視頻開關(guān)200的基帶視頻輸入命名為AUX1和AUX2。它們可供電視攝影機、激光盤播放機、錄象帶播放機、電子游戲機等使用。視頻開關(guān)200的輸出由底板或電視微處理器216控制，命名為SWITCHED VIDEO(切換的視頻)。SWITCHED VIDEO是寬屏處理器30的另一個輸入。
再參看圖3。開關(guān)SW1寬屏處理器將TV1和SWITCHED VIDEO這兩個信號之一選擇作為SEL COMP OUT視頻信號，這是Y/C解碼器210的一個輸入信號。Y/C解碼器210可以是自適應(yīng)行梳狀濾波器。另外的兩個視頻源S1和S2也是Y/C解碼器210的輸入。S1和S2各表示不同的S-VHS源，它們各由分開的亮度信號和色度信號組成。有一個可作為Y/C解碼器的一部分(正象在某些自適應(yīng)行梳狀濾波器里那樣)或作為分立開關(guān)的開關(guān)，它響應(yīng)于電視微處理器216以便選取一對亮度和色度信號作為分別命名為Y_M和C_IN的輸出。所選出的一對亮度和色度信號以后就作為主信號，并沿主信號通路進行處理。信號名中包含有_M或_MN的信號名指的是主信號通路。寬屏處理器把色度信號C_IN重新引回單芯片，以便產(chǎn)生色差信號U_M和V_M。這里，U相當(dāng)于(R-Y)，V相當(dāng)于(B-Y)。Y_M，U_M和V_M信號在寬屏處理器中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便進一步進行信號處理。
第二調(diào)諧器208在功能上屬于寬屏處理器30的一部分，它產(chǎn)生基帶視頻信號TV2。開關(guān)SW2從TV2和SWITCHED VIDEO兩個信號之間選擇一個信號作為Y/C解碼器220的一個輸入。Y/C解碼器220可以是自適應(yīng)行梳狀濾波器。開關(guān)SW3和SW4分別從Y/C解碼器220的亮度和色度輸出與來自外視頻源并分別命名為Y_EXT和C_EXT的亮度和色度信號之間選擇信號。Y_EXT和C_EXT信號對應(yīng)于S_VHS輸入S1。Y/C解碼器220和開關(guān)SW3和SW4可以象在某些自適應(yīng)梳狀濾波器一樣結(jié)合在一起。以后就將開關(guān)SW3和SW4的輸出作為輔助信號并沿輔助信號通路進行處理。所選取的亮度輸出命名為Y_A。標(biāo)有_A，_AX和_AUX信號名的指的是輔助信號通路。所選取的色度輸出被轉(zhuǎn)換成色差信號U_A和V_A。Y_A、U_A和V_A信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便進一步進行信號處理。在主信號和輔助信號通路上對視頻信號源的切換設(shè)計使得對不同圖象顯示格式的各個不同部分的信號源選擇的管理過程達(dá)到最大的靈活性。
寬屏處理器給同步分離器212提供對應(yīng)于Y_M的復(fù)合同步信號COMP SYNC。水平和垂直同步分量H和V分別作為垂直遞減計數(shù)電路214的輸入。垂直遞減計數(shù)電路產(chǎn)生VERTICAL RESET(垂直復(fù)位)信號加到寬屏處理器30中。寬屏處理器產(chǎn)生內(nèi)垂直復(fù)位輸出信號INT VERT RST OUT加到RGB接口60。RGB接口中的一個開關(guān)從內(nèi)垂直復(fù)位輸出信號與外RGB源的垂直同步分量之間選取信號。該開關(guān)的輸出是引到偏轉(zhuǎn)電路50的經(jīng)選擇的垂直同步分量SEL_VERT_SYNC。輔助視頻信號的水平和垂直同步信號由寬屏處理器中的同步分離器250產(chǎn)生。
1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40用以將隔行掃描視頻信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描的非隔行掃描信號，例如那種各水平行顯示兩次或通過內(nèi)插同場的毗鄰水平行產(chǎn)生另一組水平行的信號。在某些情況下，使用上一行或使用內(nèi)插行取決于在毗鄰各場或各幀之間檢測出的動作程度(the level of movement)。轉(zhuǎn)換電路40與視頻RAM 420聯(lián)合工作。視頻RAM可用以存儲一幀的一個或多個場，以便能夠逐次顯示。經(jīng)轉(zhuǎn)換的視頻數(shù)據(jù)作為Y_2fH、U_2fH和V_2fH加到RGB接口60上。
在圖11中更詳細(xì)地示出的RGB接口60使得可以將經(jīng)轉(zhuǎn)換的視頻數(shù)據(jù)或外RGB視頻數(shù)據(jù)供視頻信號輸入部分選取以便供顯示用。外RGB信號可視為適宜供2f掃描的寬顯示格式比信號。寬屏處理器將主信號的垂直同步分量作為INT VERT RST OUT供到RGB接口，使偏轉(zhuǎn)電路50可獲得經(jīng)選取的垂直同步信號(fvm或fvext)。寬屏幕電視工作時，電視使用者就可以通過產(chǎn)生內(nèi)/外控制信號INT/EXT選取外RGB信號。但在沒有外RGB信號的情況下選取外RGB信號輸入時會使光柵在垂直方向上消失而且損壞陰極射線管或投影顯象管。因此為了不致在沒有該信號情況下選取外RGB輸入，RGB接口電路對外同步信號進行檢測。WSP微處理器340還控制外RGB信號的彩色和色調(diào)。
寬屏處理器30包括畫中畫處理器320用以對輔助視頻信號進行特殊的信號處理。畫中畫一詞有時縮寫成PIP或pix-in-pix。門陣列300將主和輔助視頻信號數(shù)據(jù)組合成各式各樣的顯示格式，如圖1(b)至1(i)的實例所示。畫中畫處理器320和門陣列300受寬屏微處理器(WSPμP)340的控制。微處理器340經(jīng)由串行總線而響應(yīng)電視微處理器216。串行總線包括四條信號線，供數(shù)據(jù)、時鐘信號、啟動信號和復(fù)位信號用。寬屏處理器30還產(chǎn)生作為三級砂堡信號(three level sandcastle signal)的復(fù)合垂直消隱/復(fù)位信號。不然，垂直消隱和復(fù)位信號也可以作為單獨的信號分開產(chǎn)生。復(fù)合消隱信號由視頻信號輸入部分供到RGB接口。
偏轉(zhuǎn)電路50(這在圖10中顯示得更詳細(xì))接收來自RGB接口60的垂直復(fù)位信號、來自RGB接口60的經(jīng)選擇的2fH水平同步信號和來自寬屏處理器的另一些控制信號。在某些應(yīng)用中，垂直復(fù)位信號可被定路線為從RGB接口60經(jīng)由寬屏處理器30而到達(dá)偏轉(zhuǎn)電路50。這些附加的控制信號與水平定相、垂直尺寸調(diào)整和東-西枕形畸變調(diào)整(east-west pin adjustment)有關(guān)。偏轉(zhuǎn)電路50將2fH回掃脈沖供到寬屏處理器30、1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40和YUV-RGB轉(zhuǎn)換器240上。
電源70由交流市電供電，產(chǎn)生整個寬屏幕電視的工作電壓。
圖3更詳細(xì)地示出了寬屏處理器30。寬屏處理器的主要部件有門陣列300、畫中畫電路301、模-數(shù)和數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、第二調(diào)諧器208、寬屏處理器微處理器340和寬屏輸出編碼器227。圖4示出了寬屏處理器更詳細(xì)的細(xì)節(jié)(例如PIP電路)。圖5更詳細(xì)地示出了構(gòu)成PIP電路301主要部分的畫中畫處理器320。圖6更詳細(xì)地示出了門陣列300。圖3所示的一系列部件已詳細(xì)介紹過。
第二調(diào)諧器208與中頻級224以及聲頻級226連接。第二調(diào)諧器208還與WSP μP 340聯(lián)合工作。WSP μP 340包括輸入輸出I/O部分340A和模擬輸出部分340B。I/O部分340A提供色調(diào)和彩色控制信號、選擇外RGB視頻源用的INT/EXT信號、和開關(guān)SW1至SW6的控制信號。I/O部分還監(jiān)控來自RGB接口的EXT SYNC DET信號，從而保護偏轉(zhuǎn)電路和陰極射線管。模擬輸出部分340B通過各接口電路254、256和258提供垂直尺寸、東西調(diào)整和水平相位的控制信號。
門陣列300負(fù)責(zé)把來自主信號和輔助信號通路的視頻信息組合起來以實現(xiàn)復(fù)合寬屏幕顯示，例如圖1各不同部分所示的顯示中的一種。鎖相環(huán)374與低通濾波器376聯(lián)合工作，提供門陣列的時鐘脈沖信息。主視頻信號作為以Y_M、U_M和V_M命名的信號以模擬的形式和Y U V格式供到寬屏處理器上。這些主信號由圖4中更詳細(xì)示出的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器342和346從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
彩色分量信號以一般名稱U和V表示，這些信號或者可分配給R-Y或B-Y信號或者可分配給I和Q信號。所取樣的亮度帶寬限制在8兆赫，這是因為系統(tǒng)的時鐘脈沖頻率為1024fH，這大約為16兆赫。由于寬度為I時U和V信號系限制在500千赫或1.5兆赫，所以對彩色分量數(shù)據(jù)進行取樣時可采用單個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個模擬開關(guān)。模擬開關(guān)或多 工 器344的選擇線UV_MUX是將系統(tǒng)時鐘脈沖除以2而得到的8兆赫信號。具有一個時鐘信號寬度的行啟動脈沖SOL同步地使該信號在各水平視頻行開始時復(fù)位到0。UV_MUX線于是在整個水平行內(nèi)的每個時鐘周期翻轉(zhuǎn)其狀態(tài)。由于行長等于偶數(shù)個時鐘脈沖周期，因而UV_MUX的狀態(tài)一經(jīng)啟動會不中斷地始終進行翻轉(zhuǎn)0，1，0，1，……。由于各模-數(shù)轉(zhuǎn)換器都有1個時鐘脈沖周期的時延，因而從模-數(shù)轉(zhuǎn)換器342和346出來的Y和UV數(shù)據(jù)流都進行移位。為適應(yīng)這個數(shù)據(jù)移位，來自主信號處理通路304的時鐘脈沖選通信息也必須同樣地延遲。如果不使時鐘脈沖選通信息延遲，在被刪除時UV數(shù)據(jù)就不會正確成對。這一點很重要，因為各UV對代表一個向量。將一個向量的U分量與另一向量的V分量配對而不引起彩色偏移是不可能的。相反，上一對的V樣品會連同現(xiàn)行的U樣品一齊被刪除。由于每對彩色分量(U，V)樣品有兩個亮度樣品，所以這種UV多路調(diào)制的方法叫做2∶1∶1調(diào)制法。這時就有效地使U和V兩者的奈奎斯特頻率降低為亮度奈奎斯特頻率的一半。因此對于亮度分量的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的奈奎斯特頻率為8兆赫，而對于彩色分量的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的奈奎斯特頻率為4兆赫。
PIP電路和/或門陣列還可包括盡管數(shù)據(jù)受壓縮也能提高輔助數(shù)據(jù)清晰度的裝置。迄今已研究出一系列數(shù)據(jù)縮減和數(shù)據(jù)恢復(fù)方案，包括例如成對象素壓縮和抖顫調(diào)諧(dithering)及去抖顫調(diào)諧(dedithering)。此外還考慮涉及不同二進制位數(shù)的不同抖顫調(diào)諧序列和涉及不同二進制位數(shù)的不同成對象素壓縮。WSP μP340可以選取一系列特定數(shù)據(jù)縮減和恢復(fù)方案中的一個方案以便使各特定種類的圖象顯示格式所顯示的圖象達(dá)到最高的清晰度。
門陣列包括與各個行存儲器聯(lián)合工作的一些內(nèi)插器，各個行存儲器則可以是FIFO 356和358。內(nèi)插器和FIFO用以在必要時對主信號進行再取樣。一個附加的內(nèi)插器可對輔助信號再取樣。門陣列中的時鐘脈沖和同步電路控制主信號和輔助信號兩者的數(shù)據(jù)管理過程，包括將它們組成具有Y_MX、U_MX和V_MX分量的單個輸出視頻信號。這些輸出分量由數(shù)-模轉(zhuǎn)換器360、362和364轉(zhuǎn)換成模擬形式。命名為Y、U和V的模擬形式的信號加到1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40上以便轉(zhuǎn)換成非隔行掃描方式。Y、U和V信號還由編碼器227編碼成Y/C格式以形成在面板插孔處可獲取的寬格式比輸出信號Y_OUT_EXT/C_OUT-EXT。開關(guān)SW5給編碼器227從門陣列選擇同步信號C_SYNC-MN，或從PIP電路選擇同步信號C_SYNC-AUX。開關(guān)SW6從Y_M和C_SYNC_AUX二者之間選擇信號作為寬屏面板輸出端的同步信號。
水平同步電路的部分詳細(xì)地示于圖9中。相位比較器228是鎖相環(huán)路的一部分，該環(huán)路包括低通濾波器230、壓控振蕩器232、除法器234和電容器236。壓控振蕩器232以32fH工作，響應(yīng)陶瓷諧振器或類似物238。壓控振蕩器的輸出除以32，以向相位比較器238提供適當(dāng)頻率的第二輸入信號。除法器234的輸出是1fHREF定時信號。32f REF和1fHREF定時信號都施加在除16計數(shù)器400上。2fH輸出供給脈寬電路402。由1fHREF信號預(yù)先設(shè)定除法器400，確保該除法器與視頻信號輸入部分的鎖相環(huán)路同步工作。脈寬電路402確保2fH-REF信號具有合適的脈寬，以保證相位比較器404的適當(dāng)工作，該比較器例如是CA 1391型的，它構(gòu)成第二鎖相環(huán)路的一部分，該環(huán)路包括低通濾波器406和2fH壓控振蕩器408。壓控振蕩器408產(chǎn)生一個內(nèi)部的2fH定時信號，可用以驅(qū)動接續(xù)的第二顯示。相位比較器404的另一個輸入信號是2fH回掃脈沖或與其有關(guān)的定時信號。第二鎖相環(huán)路包括相信比較器404，該環(huán)路的使用有利于確保各2f掃描周期在輸入信號的各1f周期內(nèi)是相稱的。否則，顯示會呈現(xiàn)光柵分裂，例如，其中視頻行有一半向右移而另一半向左移。
圖10更詳細(xì)地示出了偏轉(zhuǎn)電路50。電路500用以根據(jù)實現(xiàn)不同的顯示格式所需要的合乎要求的垂直過掃描量調(diào)節(jié)光柵的垂直方向尺寸。如示意圖所示，恒流源502提供恒量的電流IRAMP給垂直斜波電容器504充電。晶體管506與垂直斜波電容器并聯(lián)連接，根據(jù)垂直復(fù)位信號周期性地給該電容器放電。在不進行任何調(diào)節(jié)的情況下，電流IRAMP使光柵的垂直尺寸達(dá)到能達(dá)到的最大值。這可能相當(dāng)于當(dāng)一個擴展的4×3顯示格式比信號源充滿寬屏幕顯示器(如圖1a中所示)時所需要的垂直過掃描量。在光柵垂直方向尺寸要求較小的情況下，可調(diào)電流源508從IRAMP轉(zhuǎn)移其電流量可變化的電流IADJ，從而使垂直斜波電容器504以更慢的速度充電而且充電至較小峰值?？勺冸娏髟?08響應(yīng)圖12中所示的垂直方向尺寸控制電路1030所產(chǎn)生的例如為模擬形式的垂直方向尺寸調(diào)節(jié)信號。垂直方向尺寸調(diào)節(jié)電路500與手動垂直方向尺寸調(diào)節(jié)電路510無關(guān)，后者可以是由一個電位器或背面板調(diào)節(jié)鈕實施。在上述兩者中的任一種情況之下，垂直偏轉(zhuǎn)線圈512(都)接收適量的驅(qū)動電流。水平偏轉(zhuǎn)信號通過調(diào)相電路518、東-西枕形畸變校正電路514、2fH鎖相環(huán)520和水平輸出電路516提供。
圖11更詳細(xì)地示出了RGB接口電路60。最后要顯示的信號在1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40的輸出與外RGB的輸入兩者之間選擇。這里所述的寬屏幕電視其外RGB的輸入假設(shè)為寬格式顯示比的逐行掃描源。來自視頻信號輸入部分20的外RGB信號和復(fù)合消隱信號輸入到RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610中。外RGB信號的外2f復(fù)合同步信號被用來作為外同步信號分離器600的輸入。選擇垂直同步信號是由開關(guān)608來執(zhí)行。選擇水平同步信號是由開關(guān)604來執(zhí)行。選擇視頻信號是由開關(guān)606來執(zhí)行。各開關(guān)604、606和608響應(yīng)WSP μP 340所產(chǎn)生的內(nèi)/外控制信號。內(nèi)或外視頻源的選擇由使用者進行。但若使用者無意中選擇外RGB源，當(dāng)未接有或未接通在這種信號源時或如果外信號源失落時，則垂直光柵會消失，于是會給陰極射線管造成嚴(yán)重的損壞。因此外同步檢測器602檢測有否外同步信號存在。沒有這種信號時，就有一個開關(guān)拒絕控制信號傳送到各開關(guān)604、606和608上，以防在沒有信號時通過這些開關(guān)選擇外RGB源。RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610還接收來自WSP μP 340的色調(diào)和彩色控制信號。
圖4的方框圖更詳細(xì)地示出了的圖3中所示的寬屏處理器30的細(xì)節(jié)。Y_A、U_A和V_A信號為畫中畫處理器320的一個輸入，處理器320可以包括清晰度處理電路370。根據(jù)本發(fā)明這些方面的寬屏幕電視能將視頻加以擴展和壓縮。圖1中部分示出的各種復(fù)合式顯示格式所體現(xiàn)的特殊效果是由畫中畫處理器320產(chǎn)生的，該處理器能接收來自清晰度處理電路370的經(jīng)清晰度處理的數(shù)據(jù)信號Y_RP、U_RP和V_RP。并不是任何時候都要使用清晰度處理，但在顯示格式已選好時就要使用。圖5更詳細(xì)地示出了畫中畫處理器320。畫中畫處理器的主要部件有模-數(shù)轉(zhuǎn)換部分322、輸入部分324、快速開關(guān)(FSW)和總線部分326、定時和控制部分328以及數(shù)-模轉(zhuǎn)換部分330。
畫中畫處理器320可采用湯姆遜消費者電子設(shè)備公司研制的經(jīng)改進的基本CPIP芯片的變型。基本CPIP芯片在題為“CTC 140畫中畫(CPIP)技術(shù)訓(xùn)練手冊”的公開物中已詳細(xì)描述，它可從印第安納、印第安納波里斯、湯姆遜消費者電子設(shè)備公司購得。這種處理器可使其具有一系列特殊的特征或特殊的效果，下面舉幾個例子說明。基本的特殊效果是如圖1(c)中所示的那種在大圖象的一部分重疊有小圖象。大小圖象可從同一個視頻信號產(chǎn)生，從不同的視頻信號產(chǎn)生，而且還可以互換或更換的。一般說來，伴音信號總是切換成使其對應(yīng)于大圖象。小圖象可移到屏幕上的任何位置或逐步轉(zhuǎn)入一系列預(yù)定位置的。焦距可變的特點使得可以將小圖象放大和縮小到例如任一預(yù)定的尺碼。有時，例如在圖1(d)所示的顯示格式中，大小圖象實際上是同一尺碼。
在單圖象模式下，例如在圖1(b)、1(e)或1(f)所示的模式下，使用者可以例如逐步從1.0∶1至5.0∶1的比值將單圖象的畫面按變焦方式改變。同時在變焦方式時，使用者可以搜索或掃調(diào)整個畫面，使屏面上的影象得以跨不同的圖象區(qū)移動。在兩者的情況下，無論是小圖象、大圖象或變焦圖象都可以以停幀的方式(靜止圖象格式)顯示。這種功能可以實現(xiàn)選通顯示格式，這時視頻信號中的最后九個幀可以在屏幕上反復(fù)顯示。幀的重復(fù)頻率可以從30幀/秒改變到0幀/秒。
本發(fā)明另一種設(shè)計的寬屏幕電視中所使用的畫中畫處理器與上述基本CPIP芯片的現(xiàn)行結(jié)構(gòu)不同。若基本CPIP芯片與16×9屏幕的電視配用且不用視頻增速電路，則由于橫貫較寬的16×9屏幕掃描而致使實際水平向擴展達(dá)4/3倍，因而使插圖呈現(xiàn)出寬高比失真的現(xiàn)象。于是圖象中的客體可能會水平伸長。若采用外增速電路，則不會有寬高比失真，但圖象會占不滿整個屏幕。
現(xiàn)有的畫中畫處理器基于常規(guī)電視機中所使用的基本CPIP芯片，它以具有某些不希望的后果的特定方式工作。輸入視頻用640f時鐘取樣，該時鐘被鎖定在主視頻源的水平同步信號上。換句話說，存入與該CPIP芯片相連的視頻RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)并非相對輸入輔助視頻源正交取樣。這是對場同步的基本CPIP方法的基本限制。輸入取樣速率的非正交性質(zhì)導(dǎo)致取樣數(shù)據(jù)的扭誤差。這種限制是視頻RAM與CPIP芯片一起使用的結(jié)果。它們必須用同一時鐘寫和讀數(shù)據(jù)。當(dāng)來自視頻RAM例如是視頻RAM350的數(shù)據(jù)被顯示時，該整扭誤差可視為沿畫面垂直邊沿的隨機跳動，并且通常被認(rèn)為是完全不能接受的。
本發(fā)明與基本CPIP芯片不同的另一種設(shè)計的畫中畫處理器320適宜將視頻數(shù)據(jù)不對稱壓縮成多個可加以選擇的顯示模式中的一種模式。在此工作方式下，各畫面在水平方向上按4∶1壓縮，在垂直方向上按3∶1壓縮。經(jīng)不對稱方式產(chǎn)生寬高比失真畫面，存儲在一個視頻RAM中。圖象中各客體看起來就象水平方向受擠壓似的。但若該畫圖按正常方式讀出，例如在頻道掃描方式下對16×9顯示格式比屏幕來說，則畫面看起來正常。畫面充滿屏幕，且沒有圖象寬高比失真現(xiàn)象。按照本發(fā)明這方面的不對稱壓縮方式使得可以不用外增速電路而可以在16×9的屏幕上產(chǎn)生特殊的顯示格式。
在全屏幕PIP狀態(tài)下，畫中畫處理器與自激振蕩器(free running oscillator)348相結(jié)合，將從一個解碼器(例如自適應(yīng)梳狀濾波器)取Y/C輸入，把信號解碼成Y、U、V彩色分量，并產(chǎn)生水平和垂直同步脈沖。這些信號在用于諸如變焦、停幀和頻道掃描等各種全屏幕顯示方式的畫中畫處理器中處理。例如，在頻道掃描顯示方式期間，由于被取樣的信號(不同頻道)會有不相關(guān)的同步脈沖且會在表面上看來是隨機的時刻上加以轉(zhuǎn)接，因而從視頻信號輸入部分產(chǎn)生的水平和垂直同步脈沖會有許多不連續(xù)之處。因此，取樣時鐘脈沖(和讀/寫視頻RAM時鐘脈沖)由自激振蕩器確定。顯示方式為停幀和變焦方式時，取樣時鐘脈沖會鎖定到輸入視頻的水平同步脈沖上，在這些特殊情況下，這與顯示時鐘脈沖頻率相同。
再參看圖4，來自畫中畫處理器以模擬形式出現(xiàn)的Y、U、V和C_SYNC(復(fù)合同步)輸出可由編碼電路366再編碼成Y/C分量，編碼電路366系與3.58兆赫振蕩器380聯(lián)合工作的。該Y/C_PIP_ENC信號可接到Y(jié)/C開關(guān)(圖中未示出)，該開關(guān)使再編碼后的Y/C分量可以代替主信號的Y/C分量。從這時起，經(jīng)PIP編碼的Y、U、V和同步信號成了底板中其余部分的水平和垂直定時的基礎(chǔ)。這種工作方式適宜根據(jù)主信號通路中內(nèi)插器和FIFO的工作情況實施PIP的變焦方式。
再參看圖5。畫中畫處理器320包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換部分322、輸入部分324、快速開關(guān)FSW和總線控制部分326、定時和控制部分328和數(shù)-模轉(zhuǎn)換部分330。通常，畫中畫處理器320將視頻信號數(shù)字化成亮度(Y)和色差信號(U，V)，將所得結(jié)果進行二次取樣并存儲在1兆位的視頻RAM350中，如上面所述的那樣。與畫中畫處理器320相關(guān)的視頻RAM350其存儲容量為1兆位，其容量不足以存儲帶8個二進制位樣品的視頻數(shù)據(jù)的整個一場。增加存儲的容量必然花費大，而且需要更復(fù)雜的管理電路。減小輔助頻道中每單位樣品的位數(shù)意味著減少相對于主信號的量化清晰度或帶寬，該主信號始終是按8位樣品進行處理的。實際上的這種帶寬減小當(dāng)輔助顯示圖象較小時通常是不成問題的，但若輔助顯示圖象較大時，例如與主顯示圖象一般大小時，就存在問題。清晰度處理電路370可有選擇地實施提高輔助視頻數(shù)據(jù)量化清晰度或有效帶寬的一種或多種方案。迄今已研究出一系列縮減數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)的方案，包括例如成對象素壓縮和抖顫調(diào)諧及去抖顫調(diào)諧的方案。令去抖顫調(diào)諧電路在工作時配置在視頻RAM350下游處，例如在門陣列的輔助信號通路中，下面即將更詳細(xì)地介紹。此外還可以考慮涉及不同位數(shù)的不同抖顫調(diào)諧及去抖顫調(diào)諧序列和涉及不同位數(shù)的不同成對象素壓縮方案。為使各特種圖象顯示格式顯示出來的圖象達(dá)到最高的清晰度，可通過WSPμP從一系列減少和恢復(fù)數(shù)據(jù)的方案中選取一種方案。
輔助信號的亮度和色差信號按8∶1∶1的六位Y、U、V方式存儲在構(gòu)成畫中畫處理器部分的視頻RAM 350中。就是說，把各分量量化成六位樣品。每對色差樣品有八個亮度樣品。簡單地說，畫中畫處理器320以一種方式工作，借此，輸入視頻數(shù)據(jù)代之以使用鎖定到輸入輔助視頻同步信號的640f時鐘來取樣。在這種方式下，存入視頻RAM350的數(shù)據(jù)被正交取樣。當(dāng)數(shù)據(jù)從畫中畫處理器視頻RAM 350中被讀出時，它可使用鎖定到輸入輔助視頻信號上的同一個640fH時鐘來讀取。然而，盡管該數(shù)據(jù)被正交取樣和被存儲，并可正交地被讀出，但由于主和輔視頻源的不同步性質(zhì)，它不可能從視頻RAM 350直接被正交顯示。主與輔視頻源可期待僅在它們正顯示來自同一視頻源的信號的那個瞬間是同步的。
門陣列300的主信號通路304、輔助信號通路306和輸出信號通路312已示于圖6的方框圖中。這個門陣列包括一個時鐘/同步電路320'和一個WSP μP譯碼器310。WSP μP譯碼器310的數(shù)據(jù)和地址輸出線標(biāo)為WSP DATA提供給上述的每個主電路和通路以及給畫中畫處理器320和清淅度處理電路370?？梢岳斫?，把某些電路限定或不限定為門陣列的一部分對解釋本發(fā)明裝置都是很方便的事情。
門陣列是用以在必要時擴展、壓縮主視頻頻道的視頻數(shù)據(jù)并剪其畫幅，以便實現(xiàn)不同的圖象顯示格式。亮度分量Y_MN存儲在先進先出(FIFO)行存儲器356中，存儲時間的長短取決于亮度分量內(nèi)插的性質(zhì)。經(jīng)組合的色度分量U/V-MN存儲在FIFO 358中。輔助信號亮度和色度分量Y_PIP、U_PIP和V_PIP由多路信號分離器355產(chǎn)生。亮度分量必要時在電路357中經(jīng)過清晰度處理，然后必要時由內(nèi)插器359加以擴展，產(chǎn)生作為輸出的信號Y_AUX。
在某些情況下，輔助顯示會與主信號顯示一般大，如圖1(d)中的實例所示。與畫中畫處理器和視頻RAM350相關(guān)的存儲器局限性會使充滿這種大型顯示區(qū)所需要的數(shù)據(jù)點或象素數(shù)量不足。在這種情況下，可以用清晰度處理電路357將象素還原到輔助視頻信號中以代替那些在數(shù)據(jù)壓縮或縮減過程中失去的象素。該晰度處理可以對應(yīng)于圖4所示的電路370所進行的清晰度處理。例如，電路370可以是抖顫調(diào)諧電路，電路357可以是去抖顫調(diào)諧電路。
輔助頻道以640fH的速率取樣，主頻道則以1024f的速率取樣。輔助頻道FIFO 354將數(shù)據(jù)從輔助頻道取樣率轉(zhuǎn)換成主頻道時鐘頻率。在此過程中，視頻信號經(jīng)過8/5(即1024/640)的壓縮。這比正確顯示輔助頻道信號所需的4/3壓縮還多。因此輔助頻道必須借助于內(nèi)插器359加以擴展以便正確顯示4×3的小圖象。內(nèi)插器359由內(nèi)插器控制電路371控制，該電路本身響應(yīng)WSPμP 340。內(nèi)插器所需的擴展量為5/6。擴展系數(shù)X按下式確定X＝(640/1024)＊(4/3)＝5/6色度分量U_PIP和V_PIP由電路367加以延遲，延遲時間的長短取決于亮度分量內(nèi)插的性質(zhì)，產(chǎn)生作為輸出的信號U_AUX和V_AUX。主信號和輔助信號的各個Y、U和V分量通過控制允許FIFO 354、356和358讀出的啟動信號在輸出信號通路312的各多路調(diào)制器315、317和319中加以混合。多路調(diào)制器315、317和319響應(yīng)輸出多路調(diào)制器控制電路321。輸出多路調(diào)制器控制電路321響應(yīng)時鐘脈沖信號、行啟動信號、水平行計數(shù)信號、垂直消隱復(fù)位信號和快速開關(guān)的來自畫中畫處理器和WSP μP 340的輸出。經(jīng)多路調(diào)制的亮度和色度分量Y_MX、U_MX和V_MX分別加到相應(yīng)的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器360、362和364上。各數(shù)-模轉(zhuǎn)換器后面分別有低通濾波器361、363和365，如圖4中所示。畫中畫處理器、門陣列和數(shù)據(jù)減少電路的各種功能受WSPμP 340的控制。WSPμP 340借助于串行總線連接到TV μP 216上，并響應(yīng)TV μP 216。串行總線可以是如圖所示的四線總線，即具有數(shù)據(jù)、時鐘脈沖信號、啟動信號和復(fù)位信號的線路。WSP μP 340通過WSP μP解碼器310與門陣列的不同電路聯(lián)系。
有時為避免所顯示的圖象產(chǎn)生寬高比失真需要將4×3NTSC按4/3的壓縮系數(shù)進行壓縮。在其它情況下，為進行通常伴有垂直變焦的水平變焦，可以將視頻加以擴展。高達(dá)33%的水平變焦操作可通過將壓縮減少到4/3以下實現(xiàn)。取樣內(nèi)插器用以對輸入的視頻重新計算至一個新象素的位置，因為亮度視頻帶寬(對S-VHS格式來說達(dá)到5.5兆赫)占奈奎斯特折疊頻率(Nyquist fold over frequency)(它對于1024fH時鐘脈沖來說為8兆赫)的相當(dāng)大的百分比。
如圖6所示，亮度數(shù)據(jù)Y_MN是通過主信號通路304中的內(nèi)插器337取道的，內(nèi)插器337則根據(jù)視頻的壓縮或擴展情況重新計算樣品值。開關(guān)或路由選擇器323和331的作用是變換主信號通路304相對于FIFO 356和內(nèi)插器337的相對位置的布局。特別是，這些開關(guān)選擇或者內(nèi)插器337按圖像壓縮的要求而處在FIFO356之前，或者FIFO356按圖像擴展的要求在內(nèi)插器337之前。開關(guān)323和331響應(yīng)路由控制電路335，該電路本身則響應(yīng)WSP μP 340。應(yīng)該記住，輔助視頻信號是為了被存儲在視頻RAM350中而加以壓縮的，只有在實用上才需要加以擴展。因此在輔助的信號通路中不需要予以類似的轉(zhuǎn)接。
舉例說，為了通過使用FIFO實行視頻壓縮，可阻止每第四個樣品被寫入FIFO356中。這就構(gòu)成4/3的壓縮。內(nèi)插器337的作用是重新計算被寫入FIFO中的亮度樣品，使得從FIFO讀出的數(shù)據(jù)平穩(wěn)，而不是參差不齊。擴展可按完全與壓縮相反的過程進行。在壓縮的情況下，寫啟動信號附有以禁止脈沖形式出現(xiàn)的時鐘脈沖選通信息。擴展數(shù)據(jù)時，該時鐘脈沖選通信息就加到讀啟動信號上。這會使正在從FIFO356中讀取的數(shù)據(jù)中止。在此情況下，內(nèi)插器337(它在此過程中跟隨FIFO356)的作用就是重新計算所取樣的數(shù)據(jù)，使其從參差不齊變平穩(wěn)。在擴展的情況下，數(shù)據(jù)在從FIFO336中讀取和受時鐘同步而輸入內(nèi)插器337中時必須中止。這和壓縮的情況時不一樣，在壓縮情況下，數(shù)據(jù)是連續(xù)地與時鐘同步輸入內(nèi)插器337中的。在壓縮和擴展兩種情況下，時鐘選通操作不難以同步的方式進行，即諸事件可根據(jù)系統(tǒng)時鐘1024fH的上升前沿發(fā)生。
輔助信號的內(nèi)插過程是在輔助信號通路306中進行的。PIP電路301控制6位Y、U、V 8∶1∶1的存儲器、視頻RAM350，以便存儲輸入的視頻數(shù)據(jù)。視頻RAM350將視頻數(shù)據(jù)的兩場存儲在多個存儲單元中。各存儲單元存儲8位數(shù)據(jù)。各8位存儲單元中有一個6位Y(亮度)樣品(以640f取樣)和2個其它的二進制位。這兩個其它的二進制位用以存儲快速轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或一個U或V樣品(以80fH取樣)中的某個部分?？焖俎D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值表明寫入視頻RAM中的是哪種類型的場。由于數(shù)據(jù)的兩場存儲在視頻RAM350中，且在顯示時間期間讀取整個視頻RAM350，因而兩場是在顯示掃描過程中讀取的。PIP電路301將確定要從存儲器中讀出哪一場以通過使用快速轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)加以顯示。PIP電路總是讀取為解決動作受破壞問題而寫入的類型相反的場。若正在讀取的場的類型與正在顯示的場類型相反，則通過從存儲器中讀出場時刪除場的頂行從而將存儲在視頻RAM中的偶數(shù)場倒過來。結(jié)果是小圖象保持正確的隔行掃描情況同時沒有動作受破壞的現(xiàn)象存在。
時鐘脈沖/同步電路320'產(chǎn)生為操縱FIFO 354、356和358所需要的讀、寫和啟動信號。啟動主頻道和輔助頻道的FIFO，以便將數(shù)據(jù)寫入存儲器，為的是存儲供以后的顯示所需要的各視頻行的那些部分。被寫的數(shù)據(jù)是按需要而來自主頻道或輔助頻道中(而不是從兩個頻道中)，以便將來自同一視頻行或各顯示行上各信號源的數(shù)據(jù)組合起來。輔助頻道的FIFO 354是用輔助視頻信號同步寫入的，但是用主視頻信號從存儲器中同步讀出的。各主視頻信號分量是用主視頻信號同步寫入FIFO 356和358中，而用主視頻信號從存儲器中同步讀出的。讀取功能在主頻道與輔助頻道之間來回轉(zhuǎn)換的頻度是選取的某特定效果的函數(shù)。
產(chǎn)生諸如畫幅受剪的并排圖象之類的各種特殊效果是通過操縱行存儲器FIFO的讀/寫啟動控制信號進行的。圖7和8示出了這種顯示格式的過程。在畫幅受剪的并排顯示圖象的情況下，輔助頻道的2048×8FIFO 354的寫啟動控制信號(WR_EN_AX)在顯示有效行周期(后增速)的(1/2)＊(5/12)＝5/12或大約41%、或輔助頻道有效行周期(預(yù)增速)的67%內(nèi)起作用，如圖7所示。這相當(dāng)于大約33%的畫幅剪切(約為67%有效圖象)和信號內(nèi)插擴展5/6。在主視頻頻道中(示于圖8的上部分)910×8 FIFO 356和358的寫啟動控制信號(WR_EN_MN_Y)在顯示有效行周期的67%〔(1/2)＊(4/3)＝0.67〕內(nèi)起作用。這相當(dāng)于大約33%的畫幅剪切且由910×8FIFO在主頻道視頻上實現(xiàn)了4/3的壓縮比。
在各FIFO中，視頻數(shù)據(jù)是經(jīng)過緩沖以便在特定的時間及時讀出。數(shù)據(jù)可從各FIFO讀出的有效時域取決于所選取的顯示格式。在所示的并排畫幅受剪方式的實例中，主頻道視頻顯示處在顯示器的左半部，輔助頻道視頻顯示處在顯示器右半部。如圖所示，主頻道和輔助頻道波形的任意視頻部分不相同。主頻道910×8FIFO的讀啟動控制信號(RD_EN_MN)在顯示的顯示有效行周期的50%內(nèi)起作用，以有效視頻的開始起頭，緊接著是視頻后肩(video back porch)。輔助頻道讀啟動控制信號(RD_EN_AX)在顯示有效行周期的另外50%內(nèi)起作用，以RD_EN_MN信號的下降邊緣開始，以主頻道視頻前肩(video front porch)的開始結(jié)束。應(yīng)該指出，寫啟動控制信號與它們各自的FIFO輸入數(shù)據(jù)(主或輔助)同步，讀啟動控制信號則與主頻道視頻同步。
圖1(d)所示的顯示格式是我們所特別希望的，因為它可以使兩個幾乎是全場的圖象以并排方式顯示。這種顯示對寬顯示格式比的顯示例如16×9特別有效、特別合適。大多數(shù)NTSC制信號都以4×3的格式表示，這當(dāng)然相當(dāng)于12×9。兩個4×3顯示格式比的NTSC制圖象可通過或?qū)D象的畫幅剪掉33%、或?qū)D象擠壓33%(同時引入寬高比失真)而顯示在同一16×9顯示格式比顯示器上。視乎使用者的愛好而定，圖象畫幅剪切相對寬高比失真的比例可以設(shè)定在0%與33%這兩個極限值之間。例如，兩個并排的圖象可以以16.7%受擠壓和16.7%的畫幅剪切的形式顯示。
16×9顯示格式比顯示的水平顯示時間與4×3顯示格式比顯示的一樣，因為兩者的標(biāo)稱行長都是62.5微秒。因此要使NTSC制視頻信號保持正確的寬高比并且沒有失真，就必須采用一個等于4/3的增速系數(shù)。這個4/3的系數(shù)是作為兩種顯示格式的比值計算出來的4/3＝(16/9)/(4/3)按照本發(fā)明的各個方面，采用了可調(diào)節(jié)的內(nèi)插器來增速視頻信號。過去，曾使用過輸入端和輸出端的時鐘脈頻率不同的FIFO來履行同樣的功能。相比之下，如果在單個4×3顯示格式比的顯示器上顯示兩個NTSC制4×3顯示格式比的信號，各圖象必然失真或畫幅受剪切或兩者兼?zhèn)?，其量達(dá)50%。與寬屏幕所需用的類似的增速并不是必須的。
通常，視頻顯示和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是與主視頻信號同步的。如上所述，必須將主視頻信號增速使其充滿寬屏幕顯示器。輔助視頻信號必須與第一視頻信號和視頻顯示器垂直同步。輔助視頻信號可在場存儲器中延遲幾分之一場周期，然后在行存儲器中擴展。輔助視頻數(shù)據(jù)與主視頻數(shù)據(jù)的同步是通過采用作為場存儲器的視頻RAM350和用以擴展信號的先進先出(FIFO)行存儲器354而實現(xiàn)的。
然而，讀和寫時鐘的異步性質(zhì)需要從事避免讀/寫指標(biāo)(pointer)沖突的步驟。讀/寫指標(biāo)沖突發(fā)生在新數(shù)據(jù)有寫入FIFO的機會之前老數(shù)據(jù)從FIFO讀出的時候。讀/寫指標(biāo)沖突還發(fā)生在老數(shù)據(jù)有被讀出FIFO的機會之前新數(shù)據(jù)重寫讀存儲器的時候。FIFO的大小關(guān)系到合理的最小行存儲容量，以避免讀/寫指標(biāo)的沖突。
畫中畫處理器按這樣的方式工作，亦即，輔助視頻數(shù)據(jù)以鎖定到輸入輔助視頻信號的水平同步分量上的640fH時鐘進行取樣。這種操作允許正交取樣數(shù)據(jù)存入視頻RAM 350中。數(shù)據(jù)必須以同樣的640fH速率從視頻RAM中讀出。由于主與輔助視頻源的通常為不同步性質(zhì)，該數(shù)據(jù)不能沒有修改而由視頻RAM正交地顯示。為了使輔助信號的同步對主信號有利，將一個具有單獨的寫和讀端口時鐘的行存儲器設(shè)置在視頻RAM 350輸出端后面的輔助信號通路內(nèi)。
更具體地說，如圖4所示，視頻RAM 350的輸出是兩個4比特鎖存器352A和352B的第一個的輸入。VRMA-OUT輸出是4比特數(shù)據(jù)塊。4比特鎖存器被用來將輔助信號重新組合，返回去成為8比特數(shù)據(jù)塊。鎖存器還將數(shù)據(jù)時鐘速率從1280fH減少為640fH。將該8比特數(shù)據(jù)塊用640fH時鐘寫入FIFO，該時鐘即為用來對輔助視頻數(shù)據(jù)取樣以存儲在視頻RAM 350中的時鐘。FIFO 354的大小為2048×8。8比特數(shù)據(jù)塊由1024fH顯示時鐘從FIFO 354中讀出，該時鐘被鎖定在主視頻信號的水平同步分量上。使用具有獨立讀和寫端口時鐘的多行存儲器的基本配置允許正交取樣的數(shù)據(jù)被正交顯示。8比特數(shù)據(jù)塊被分離器355分為6比特亮度和色差樣品。該數(shù)據(jù)樣品然后按所需的格式顯示比進行內(nèi)插并作為視頻數(shù)據(jù)輸出被寫入。
由于來自輔助頻道的FIFO數(shù)據(jù)的讀和寫是不同步的，并且讀時鐘速率明顯地比寫時鐘速率快，因此有讀/寫指標(biāo)沖突的可能性。讀/寫指標(biāo)沖突發(fā)生在老數(shù)據(jù)(先前已讀出的)已由新寫數(shù)據(jù)代替之前、讀啟動信號被接收到的時候。為了避免讀/寫指標(biāo)在輔助頻道FIFO中沖突，首先必須選擇足夠大的存儲器。
顯示格式比寬的電視機的一個特殊的優(yōu)點是信箱信號可被擴展，以填滿顯示格式比寬的顯示屏幕，盡管此時需要內(nèi)插信號以提供附加的垂直清晰度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，自動信箱檢測電路已被設(shè)置，用以自動地進行4×3格式顯示比信號的擴展，該擴展包括16×9顯示格式比的信箱顯示。
為了增加信箱信號的垂直高度，增加顯示視頻的垂直掃描速率以消除該畫面的頂和底的黑色區(qū)域，或者至少大體上得到減小。自動信箱檢測器基于假設(shè)視頻信號具有不起作用的視頻信號，亦即不高于閾值的基本上恒定的亮度值。另一種方法是，可通過計算視頻場中各行的兩個斜率來實現(xiàn)信箱檢測。為了計算兩個斜率需要計算四個數(shù)值當(dāng)前行的最大和最小值，和前一行的最大和最小值。第一個斜率被指定為正斜率，是通過從當(dāng)前行的最大值減去前一行的最小值而產(chǎn)生的。第二個斜率被指定為負(fù)斜率，是通過從前一行的最大值減去當(dāng)前行的最小值而產(chǎn)生的。這兩個斜率中的任一個斜率都可能具有正值或負(fù)值，這取決于場景的內(nèi)容，但兩個斜率都是負(fù)值時可以忽略不顧。這是因為在一個時刻上只有一個斜率是負(fù)的，而具有正值的斜率的幅度總大于或等于具有負(fù)值的斜率的幅度。通過消除需要計算該斜率的絕對值的方法可簡化該電路。如果其中有一個斜率超過可程序化的閾值的一個正值，則視頻被認(rèn)為是呈現(xiàn)在當(dāng)前行或在前一行上。微處理器可以使用這些寄存器數(shù)值來確定該視頻源是否用信箱格式。
還有一種替代方法，在附圖中未示出，亦即，自動信箱檢測器可以包括一個譯碼電路，用以對識別作為信箱格式的信號的信箱信號源載帶的信號或碼字進行譯碼。
圖12示出一種自動信箱檢測器，該檢測器為垂直方向尺寸控制電路1030的一部分。該垂直方向尺寸控制電路包括一個信箱檢測器1032、一個垂直顯示控制電路1034以及一個三態(tài)輸出器件1036。另外，垂直消隱和垂直復(fù)位脈沖可作為分離信號被傳送。根據(jù)本發(fā)明的一個裝置，該自動信箱檢測電路可自動地實施包括16×9格式顯示比信箱顯示的4×3格式顯示比信號的垂直變焦或擴展。當(dāng)該輸出信號VERTICAL SIZE ADJ變?yōu)槠鹱饔玫臅r，垂直偏轉(zhuǎn)高度增加4/3(見圖10)，這允許信箱信號的起作用的視頻部分填滿該寬屏幕而無圖像寬高比畸變失真。
垂直顯示控制電路1034還控制過掃描光柵的哪部分將在屏幕上被顯示，這個特點稱為“垂直掃調(diào)”。如果垂直過掃描視頻信號不是用信箱格式，則常規(guī)顯示格式的畫面可被變焦(亦即擴展)以模仿寬屏幕格式。在這種情況下，由4/3垂直過掃描剪掉的畫面部分會含有起作用的視頻信息。需要在垂直方向上剪掉畫面的1/3。如果不加以進一步控制，頂部1/6和底部1/6通常會被剪切掉。然而，可根據(jù)畫面內(nèi)容要求畫面的頂部比底部要多剪掉些為好，反者亦然。如果所有的活動都在地平面處，觀看者可能喜歡剪掉更多的天空就是一個例子。垂直掃調(diào)能力允許對變焦畫面的哪部分將要顯示和哪部分將要剪掉作出選擇。
可參照圖13和14(a)-(c)解釋垂直掃調(diào)。三電平復(fù)合垂直消隱/復(fù)位信號示于圖13的上部。這些信號可單獨地被產(chǎn)生。垂直消隱脈沖在信號L_COUNT等于VRT_BLNKO時開始，在L_COUNT等于VRT_BLNKI時結(jié)束。垂直復(fù)位脈沖在L_COUNT等于VRT_PHASE是開始，持續(xù)10個水平行。L_COUNT是10比特計數(shù)器的輸出，用以相對于VSYNC_MN的前沿保持水平半行的跟蹤。VSYNC_MN是VDRV_MN的同步型態(tài)，它是提供給門陣列的主信號的同步分量。VRT_BLNKO和VERT_BLNKI是微處理器根據(jù)垂直掃調(diào)命令來提供的。VRT_PHASE使VERT_RST輸出的有關(guān)相位相對于COMP_SYNC輸出的垂直同步分量的前沿制定程序。COMP_SYNC輸出是J-K觸發(fā)器的輸出。該觸發(fā)器的狀態(tài)是通過對L_COUNT和H_COUNT輸出的譯碼而確定的。H_COUNT是水平位置計數(shù)器。L_COUNT計數(shù)器被用來使COMP_SYNC信號被切成為三段，這三段對應(yīng)于水平同步脈沖、均衡脈沖和垂直同步脈沖。
無過掃描(實際上是正常的6%過掃描)的垂直偏轉(zhuǎn)電流用虛線表示，如同是相應(yīng)的垂直消隱信號。無過掃描的垂直消隱脈沖的寬度為C。垂直同步脈沖與垂直復(fù)位脈沖同相。過掃描方式的垂直偏轉(zhuǎn)電流用實線表示，如同是相應(yīng)的垂直消隱脈沖，其脈沖寬度為D。
如果底部過掃描A等于頂部過掃描B，則顯示如圖14(a)所示。如果垂直復(fù)位脈沖被產(chǎn)生以延遲垂直同步脈沖，則底部過掃描A小于頂部過掃描B，得出圖14(b)的顯示。這是向下垂直調(diào)掃，顯示畫面的較低部分和消隱畫面頂部1/3。相反，如果垂直復(fù)位脈沖被產(chǎn)生，以使垂直同步脈沖領(lǐng)先，則底部過掃描A大于頂部過掃描B，得出圖14(c)的顯示。這是向上垂直調(diào)掃，顯示畫面的較上部分和消隱畫面底部1/3。垂直同步信號和垂直復(fù)位信號的相對相位由WSPμP340控制，以允許在過掃描方式工作期間進行垂直調(diào)掃?？梢岳斫猓^掃描光柵在垂直調(diào)掃期間在顯像管或屏幕上仍保持垂直方向定中心狀態(tài)或?qū)ΨQ狀態(tài)。正是消隱間隔可以相對于光柵的中心不對稱地垂直移動或定位，以在畫面頂部比底部多消隱一些畫面，反者亦然。
權(quán)利要求
1.一種顯示系統(tǒng)，其特征在于，它包括視頻顯示裝置；用以在視頻顯示裝置上映像出用具有同步分量的視頻信號所表達(dá)的可調(diào)整畫面顯示區(qū)的裝置；用以可選擇地加大與上述視頻顯示裝置有關(guān)的上述畫面顯示區(qū)的裝置；以及用以同相控制與上述同步分量有關(guān)的消隱間隔，以控制上述加大畫面區(qū)的哪一部分被顯示和哪一部分不被顯示的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述畫面顯示區(qū)在垂直方向上可調(diào)整，上述同步分量是垂直同步分量以及上述消隱間隔是一個垂直消隱區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述的視頻顯示裝置和表示在其中的上述畫面具有不同的格式顯示比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述的視頻顯示裝置和用上述視頻信號所表達(dá)的畫面具有不同的顯示格式比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述的視頻顯示裝置的上述格式顯示比比用上述視頻信號所表達(dá)的上述畫面的格式顯示比要寬些。
全文摘要
顯示系統(tǒng)控制垂直變焦和掃調(diào)。視頻顯示有第一格式顯示比，一個例如產(chǎn)生光柵的電路在該視頻顯示器上映像出在有垂直同步分量的視頻信號表達(dá)的可調(diào)畫面顯示區(qū)。在視頻信號表達(dá)的畫面有第二格式顯示比。一個例如通過控制垂直偏轉(zhuǎn)電流來控制光柵的垂直高度的垂直高度控制電路有選擇地加大與視頻顯示有關(guān)的畫面顯示區(qū)。掃調(diào)控制電路同相調(diào)整與垂直同步分量有關(guān)的垂直消隱間隔，以控制加大畫面區(qū)中哪部分顯示和哪部分不顯示。顯示格式比可相同或不同，后者例如視頻顯示為16×9，而畫面為4×3。
文檔編號H04N7/00GK1057141SQ9110373
公開日1991年12月18日 申請日期1991年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月1日
發(fā)明者恩里克·羅德里格斯-卡瓦佐斯, 羅伯特·D·阿爾特曼霍弗 申請人:湯姆森消費電子有限公司