專利名稱：圖象的不對稱壓縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及寬屏幕顯示格式比的電視。現(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，既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圖象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)生多圖象顯示，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。按照本發(fā)明各種方案設(shè)計的寬屏幕電視能從相同或不同顯示格式比的單個和多個信號源提供高清晰度的單個和多個圖象顯示，而且顯示格式比可加以選擇。
寬顯示格式比電視可在采取基本或標準水平掃描頻率及其倍數(shù)掃描頻率、并以隔行掃描和非隔行掃描的方式顯示視頻信號的電視系統(tǒng)中加以實現(xiàn)。例如，標準的NTSC制視頻信號就是通過隔行掃描各視頻幀的順次各場進行顯示的，各場則由大約15，734赫的基本或標準水平掃描頻率的掃描動作形成的光柵產(chǎn)生的。視頻信號的基本掃描頻率有各種叫法fH，1fH和1H都是。1fH信號的實際頻率隨不同的視頻標準而異。為提高電視設(shè)備的圖象質(zhì)量，目前已研制出以非隔行掃描的方式逐行顯示視頻信號的電視系統(tǒng)。逐行掃描要求在被配用來掃描隔行掃描格式兩個場中的一個場的同樣的時間內(nèi)掃描各顯示幀。沒有閃爍的AA-BB顯示要求接連地掃描各場兩次。在各情況下，水平掃描頻率必須是標準水平頻率的2倍。這種逐行掃描或無閃爍顯示的掃描頻率有各種不同的叫法2fH和2H。2fH的掃描頻率例如按美國標準約為31，468赫。
普通顯示格式比的電視設(shè)備可以裝備成能顯示例如來自兩個視頻源的多個圖象。所說的視頻源可以是電視機中的調(diào)諧器、盒式錄象機中的調(diào)諧器、電視攝象機等等。在通常叫做畫中畫(PIP)的顯示方式中，電視機的調(diào)諧器提供充滿大部分屏幕或顯示區(qū)的圖象，同時有一個輔助視頻源提供通常在大圖象的邊界范圍內(nèi)的小型插圖。

圖1(C)示出了寬屏幕電視機的PIP顯示方式。在許多情況下，插圖可以配置在一系列不同的位置。在寬屏幕電視設(shè)備中還可以采取另一種顯示方式，這種顯示方式叫做畫外畫(POP)顯示方式。在這種顯示方式中，好幾個輔助插圖可與主圖象處有共同的邊界范圍。圖1(f)示出了寬屏幕電視設(shè)備的POP顯示方式。另一種顯示方式通常叫做頻道掃描顯示方式，這種顯示方式是各個來自不同頻道源的許多小圖象以停幀剪輯畫面(freeze frame montage)的形式充滿屏幕。至少就畫幅方面來說，無所謂主圖象。圖1(i)示出了寬屏幕電視設(shè)備的頻道掃描顯示方式。
寬屏電視機水平掃描的持續(xù)時間與普通電視機的一樣。但寬屏電視中水平掃描的行程更長。這會使圖象水平拉長，在顯示出的圖象中產(chǎn)生影象寬高比顯著失真的現(xiàn)象。因此在顯示格式比例如為16∶9(也叫16×9)的寬屏幕電視機上顯示普通4×3顯示格式比的視頻信號時就會有問題。這些圖象顯示格式比可能會使圖象水平拉長或擴展為4/3倍。這是將顯示格式比為4×3的圖象以主圖象和輔助圖象的形式顯示(例如以PIP或POP的形式顯示)時的一個問題。按PIP和POP方式進行顯示時，甚至在主圖象系來自顯示格式比與電視機的顯示裝置相適應(yīng)的16×9的視頻源的情況下也會有這個問題。
現(xiàn)在可以利用數(shù)字電路(通常有時叫做畫中畫處理器)在普通電視機中實現(xiàn)PIP和頻道掃描顯示方式。這類畫中畫處理器有一種叫做CPIP芯片，這種芯片在美國印第安納洲的印第安納波利斯市湯姆遜消費者電子設(shè)備公司(Thomson Consumer Electronics Inc)有出售。該公司出的《CTC140畫中畫(CPIP)技術(shù)培訓手冊》中更全面地介紹了CPIP芯片的情況。這種畫中畫處理器不適宜在寬屏電視機中實現(xiàn)特殊顯示方式，例如PIP、POP和頻道掃描顯示方式。如果在寬屏幕電視機中不用外增速電路而顯示這種由畫中畫處理器從輔助視頻源處理出來的輔助圖象，單個或多個輔助圖象在幾何尺寸方面可能會產(chǎn)生上述失真。由于對尺寸較寬的顯象管的較寬的水平掃描動作，所以無論是直觀電視或者投影電視，顯示出來的輔助圖象都會在水平方向上擴展1/3。如果采用增速電路，則顯示出來的輔助圖象不會產(chǎn)生寬高比失真，但可能不會充滿整個屏幕或屏幕上在其它情況下可能分派給輔助顯示的部分。
本發(fā)明的方案設(shè)計是要提供一種寬屏幕電視機，它能履行目前普通電視機所能履行的特殊顯示方式，例如PIP和頻道掃描以及POP顯示方式。按照本發(fā)明在這方面的構(gòu)思，我們給寬屏電視機配備一個使視頻信號(例如輔助視頻信號)失真的信號處理器，通過這種失真從而使以后顯示的輔助圖象不會產(chǎn)生寬高比失真。前面所述的那種失真通常是用不對稱壓縮的方法獲得的。壓縮因數(shù)隨輔助視頻信號和寬屏幕電視機的相對顯示格式比而定。為在顯示格式比為16∶9的電視機上顯示顯示格式比為4∶3的輔助視頻信號，要將輔助視頻在水平方向上壓縮成4∶1，在垂直方向上壓縮成3∶1。在顯示格式比不同(例如為2∶1)的電視機中，水平壓縮因數(shù)會比垂直壓縮因數(shù)大1.5倍。不對稱壓縮產(chǎn)生幾何失真的圖象，然后將此圖象存儲在與畫中畫處理器有關(guān)的視頻存儲器中。按畫中畫處理器的正常操作方式讀出經(jīng)不對稱壓縮的輔助圖象時，無論顯示方式采取PIP、POP、頻道掃描或其它顯示方式，顯示出來的輔助圖象都不會產(chǎn)生寬高比失真并在尺寸上符合要求。通過掃描尺寸較寬的電視顯象管而實現(xiàn)的水平擴展精確地抵銷對視頻信號存入視頻存儲器之前進行的額外壓縮，即其不對稱部分被消除掉。
按本發(fā)明設(shè)計的電視機(例如寬屏幕電視機)包括具有第一寬高比的視頻顯示器。該顯示器例如可以是與直觀顯象管或與屏幕配用的投影顯象管。第一調(diào)諧器或插孔提供表示第一圖象的第一視頻信號。第二調(diào)諧器或插孔提供表示具有與第一顯示格式比不同的第二寬高比的第二圖象的第二視頻信號。第一信號處理電路將第二視頻信號數(shù)字化，并通過對數(shù)字化信號以不同的取樣率在水平和垂直方向上進行二次取樣使第二圖象不對稱失真。不對稱失真圖象經(jīng)二次取樣的視頻的各行在與第一視頻信號的各行部分組合之前，先由一個視頻存儲器存儲起來。第二信號處理電路將第一視頻信號中的視頻的各行部分與不對稱壓縮的第二圖象的視頻的各行組合，以便同時顯示第一和第二圖象，顯示出來的不對稱失真第二圖象沒有寬高比失真現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一種設(shè)計提供一種能給輔助圖象信號提供可選擇的水平和垂直壓縮因數(shù)的畫中畫處理器。這種畫中畫處理器可與各種不同顯示格式比的電視機配用，也可與其工作方式并非必需使用寬屏幕整個幅面的電視機配用。按照本發(fā)明這方面的不對稱壓縮可以用一個芯片而實現(xiàn)，也可以通過改變現(xiàn)行畫中畫處理芯片而實現(xiàn)。
按照本發(fā)明設(shè)計的視頻顯示器用的視頻信號處理器包括一個數(shù)字化電路和一個圖象寬高比的選擇性改變電路，數(shù)字化電路用以將限定具有一個格式顯示寬高比的圖象的視頻信號進行數(shù)字化，圖象寬高比的選擇性改變電路則用來分別以第一和第二因數(shù)有選擇地改變圖象的寬高比，從而控制圖象的寬高比失真情況。選擇性改變電路分別以第一和第二取樣率在水平方向和垂直方向上對數(shù)字化視頻信號進行二次取樣。輸出電路產(chǎn)生寬高比受控的圖象作為輸出供圖象顯示器顯示之用。存儲電路在上述輸出信號產(chǎn)生之前存儲寬高比受控的圖象的視頻行。多路調(diào)制電路將第二視頻信號中的各視頻行部分與寬高比受控的圖象的各視頻行組合起來以便將各圖象同時顯示出來。第一和第二因數(shù)例如由一個微處理器供到選擇性改變電路上。
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的細節(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)所示的用畫幅十分受限制的信號產(chǎn)生的顯示格式的過程的定時圖。
圖9是圖5的畫中畫處理器的定時和控制部分的方框圖。
圖10、圖11和圖12是圖9所示定時和控制部分的“十份中取幾份”(decimation)部分。
圖13是控制如圖10-12所示的十份中取幾份部分的數(shù)值表。
圖14是圖2所示的偏轉(zhuǎn)電路的電路和方框的組合圖。
圖15是圖2所示的RGB接口的方框圖。
圖16和17是分別用以控制水平和垂直壓縮比的、可全面編程的一般用途的十份中取幾份電路的方框圖。
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)明的各設(shè)計方案并不受這些規(guī)定的限制。
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)黑色條紋，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，從而使其充斥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限制掉。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)受到畫幅的限制。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、其畫幅受限程度較小的圖象。水平擠壓使圖象中的實物垂直伸長。本發(fā)明的寬屏幕電視能提供“畫幅受限制”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“畫幅受限制”與無“寬高比失真”相組合情況;另一個極端是無“畫幅受限制”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雜。要解決這些復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)一外地配置(例如盒式錄象機中)，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，大圖象和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、底盤或電視微處理器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、錄象播放機、電子游戲機等使用。視頻開關(guān)200的輸出由底盤或電視微處理器216控制，命名為SWI TCHED VI DEO(切換的視頻)。SWI TCHED VI DEO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SWI TCHED VI DEO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亮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相當于(R-Y)，V相當于(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SWI TCHED VI DEO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15中更詳細地示出的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2fH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包括的畫中畫處理器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。畫中畫電路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)的復合垂直消隱/復位信號。不然，垂直消隱和復位信號也可以作為單獨的信號分開產(chǎn)生。復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14中顯示得更詳細)接收來自RGB接口60的垂直復位信號、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的細節(jié)(例如PIP電路)，這對1fH和2fH底盤是共同的。圖5更詳細地示出了構(gòu)成PIP電路301主要部分的畫中畫處理器320。圖6更詳細地示出了門陣列300。圖3所示構(gòu)成主信號通路和輔助信號通過各部分的一系列部件已詳細介紹過。
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 μ P 340聯(lián)合工作。WSP μ P 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負責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YUV格式供到寬屏處理器上。這些主信號由圖4中更詳細示出的模-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)或多路調(diào)制器344的選擇線UV_MUX是將系統(tǒng)時鐘脈沖除以2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 μ P340可以選取一系列特定數(shù)據(jù)縮減和恢復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。
為提高顯示的清晰度最好以逐行掃描的格式顯示按另一種方式隔行掃描的圖象信號。這種轉(zhuǎn)換可按普通4×3顯示格式比顯示的現(xiàn)有技術(shù)進行。再參看圖2，寬屏幕電視10配備有1fH-2fH轉(zhuǎn)換器40用以產(chǎn)生將隔行掃描NTSC制顯示轉(zhuǎn)換成逐行掃描顯示所需要的定2信號。在逐行掃描顯示中，例如用視頻RAM 420存儲順次各場，從而順次各場的行可以及時相繼顯示，或加以內(nèi)插以形成新行。
圖14更詳細地示出了偏轉(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)光柵的豎向尺寸。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到能達到的最大值。這可能相當于當一個擴展的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。在光柵豎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)豎向尺寸控制電路所產(chǎn)生的例如為模擬形式的豎向尺寸調(diào)節(jié)信號。豎向尺寸調(diào)節(jié)電路500與手動豎向尺寸調(diào)節(jié)電路510無關(guān)，后者可以是一個電位器或背面板調(diào)節(jié)鈕。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)動電流以便將圖象變換到顯示器上。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15更詳細地示出了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信號和復合消隱信號輸入到RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610中。外RGB信號的外2fH復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 μ P340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，當未接有或未接通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 μ P340的色調(diào)和彩色控制信號。
本發(fā)明的寬屏幕電視可以不用2fH水平掃描而用1fH水平掃描加以實施，但在這里沒有示出1fH水平掃描的電路。1fH電路可能不需要1fH-2fH轉(zhuǎn)換器和RGB接口。因此沒有在2fH掃描頻率下顯示外部寬格式顯示比RGB信號的措施。寬屏處理器和1fH電路的畫中畫處理器極其相似。門陳列基本上相同，但沒有將全部輸入端和輸出端都用上。無論是以1fH掃描或以2fH掃描方式工作的電視，這里所述的各種提高清晰度的方案通常都適用。
圖4的方框圖更詳細地示出了的圖3中所示的寬屏處理器30的細節(jié)，它對1fH和2fH底盤來說都是相同的。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中部分示出的復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。圖9中更詳細地示出了定時和控制部分328。
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。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?；镜奶厥庑Ч侨鐖D1(c)中所示的那種在大圖象的一部分重疊有小圖象。應(yīng)該理解的是，基本的CPIP芯片過去是不能使其適應(yīng)寬屏幕電視，現(xiàn)在也不適宜與寬屏幕電視配用的。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。
在單圖象顯示狀態(tài)下，例如在圖1(b)、1(c)或1(f)所示的顯示狀態(tài)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放大。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顯示。幀的重復頻率可以從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16X9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。于是圖象中的實物可能會水平伸長。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。
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狀態(tài)中的一種狀態(tài)。水平尺寸的壓縮與垂直尺寸的壓縮不同。在此工作狀態(tài)的一個實例中，各圖象系在水平方向上按4∶1壓縮，在垂直方向上按3∶1壓縮。經(jīng)不對稱壓縮的視頻數(shù)據(jù)存儲在一個視頻RAM中，這個存儲器用作場存儲器，部分用以使輔助信號與主信號同步。如果按正常方式從視頻RAM將這些數(shù)據(jù)由普通的電視機讀出供顯示，則不對稱壓縮方式會產(chǎn)生寬高比失真的圖象。圖象中各實物看起來就象水平方向受擠壓似的。但若該數(shù)據(jù)按正常方式，由寬屏幕電視(特別是16×9顯示格式比屏幕的寬屏幕電視)讀出供顯示，則圖象中的物體看起來正常。圖象充滿屏幕，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。
圖9是畫中畫處理器(例如上述CPIP芯片經(jīng)改進的一個品種)的定時和控制部分328的方框圖，該部分包括十份中取幾份電路328C，用以進行不對稱壓縮。圖10-12中更詳細地示出了十份中取幾份電路328C。
圖10是進行水平壓縮的電路的方框圖。該電路采用由計數(shù)器850構(gòu)成的十份中取幾份電路，命名為MOD_N_CNTR1。在N輸入端的數(shù)值為水平N因數(shù)HOR_N_FACTOR。水平N因數(shù)涉及到輔助信號的視頻數(shù)據(jù)所代表的圖象為顯示成PIP或POP格式而在尺寸上縮小的程度，因而它也是對一行內(nèi)的各象素進行二次取樣的速率的量度。輸入到負荷值輸入端的數(shù)字值設(shè)定為“0”。波紋載出(ripple carry out)RCO輸出是一個水平行取樣啟動信號。圖11是進行垂直壓縮的電路的方框圖。該電路主要由命名為MOD_N_CNTR2、由計數(shù)器858構(gòu)成的十份中取幾份電路形成。在N輸入端的數(shù)字值為垂直N因數(shù)VERT_N_FACTOR。垂直N因數(shù)也涉及到輔助信號的視頻數(shù)據(jù)所代表的圖象為顯示成PIP或POP格式而在尺寸上縮小的程度，但在此情況下，它是選取多少水平行來進行二次取樣的量度。輸入到負荷值輸入端的數(shù)字值是通過基于垂直N因數(shù)的數(shù)字計算確定的。將垂直N因數(shù)加到“2”上，將得出的和數(shù)除以“2”，得出的商由上/下場型信號(upper/lower filed type signal)U/L_FIELD_TYPE進行選通，加到“2”中。計數(shù)器858的輸出是一個垂直行取樣啟動信號。
水平和垂直N因數(shù)由圖12中所示的電路859產(chǎn)生。輸入為N_FACTOR值，范圍從“0”到“7”。各N值對應(yīng)于各對水平和垂直壓縮比值，如圖13的表中所示。各N因數(shù)由WSP μ P340提供。電路859包括多路調(diào)制器862和864以及對“6”比較電路(compare to “6”circuit)860。至于“6”以外的各N因數(shù)，其水平和垂直壓縮比都是對稱的，這是因為各多路調(diào)制器輸入為“0”所致。當N因數(shù)為“6”時，各多路調(diào)制器的各“1”輸入系被選通而作為輸出。這些輸入使不對稱壓縮在水平方向上為4∶1，在垂直方向上為3∶1。
從圖中可以看出，各十份中取幾份電路中的各計數(shù)器是一些整數(shù)的十份中取幾份裝置。但如果水平壓縮因數(shù)為垂直壓縮因數(shù)的4/3倍，不一定要將這個處理過程局限于整數(shù)增量的圖象壓縮。不對稱壓縮也不限于用在顯示格式比為16×9的寬屏幕情況。例如若顯示格式比為2∶1，則水平壓縮因數(shù)應(yīng)為垂直壓縮因數(shù)的3/2倍。
寬屏電視也可以有需要用CPIP芯片來對稱壓縮輔助視頻數(shù)據(jù)的工作方式。一種這樣的工作方式可以叫做信箱工作方式，該工作方式是將垂直偏轉(zhuǎn)高度提高以適應(yīng)例如圖1(a)中所示的視頻源。對于16×9電影的4×3信箱源，垂直掃描量約為標準或正常垂直高度的掃描量的4/3。因此如果將光柵在垂直方向上對中，圖象大約有1/3實際上象幅受到限制，約1/6是在頂部，1/6是在底部。顯示格式比為4×3時，信箱信號的邊緣黑條約占圖象的1/3，大約1/6在頂部，1/6在底部。同時，寬屏幕顯示所需要的在水平方向更寬的偏轉(zhuǎn)使圖象水平拉長到大約4/3倍。寬屏幕顯示使圖象水平拉長的倍數(shù)與4/3垂直過掃描使圖象垂直拉長的倍數(shù)一樣。由于圖象的擴展實質(zhì)是對稱的，因而確保基本上不出現(xiàn)圖象寬高比失真現(xiàn)象。同時事實證明，圖象因垂直過掃描而在畫幅上受限制的各部分實質(zhì)上對應(yīng)于信箱信號的邊緣黑條。結(jié)果使傳統(tǒng)顯示格式比信號所產(chǎn)生的圖象充滿寬顯示格式比屏幕，圖象內(nèi)容實質(zhì)上完整無缺，而且實質(zhì)上沒有圖象寬高比失真現(xiàn)象。在這種情況下，由于垂直過掃描所引起的垂直擴展與寬屏幕水平偏轉(zhuǎn)掃描所引起的水平擴展按比例匹配，因而可借助CPIP芯片以對稱壓縮處理PIP或POP。
壓縮比的控制也可借助于完全可編程的一般用途十份中取幾份電路在WSP μ P340的控制下進行，如圖16和17中所示。水平壓縮因數(shù)由圖16中的電路產(chǎn)生，該電路包括加法結(jié)(summing juction)866、由8個“或”門構(gòu)成的陣列868和鎖存器870。當出現(xiàn)H_RESET時，陣列868八位輸出的每一位為H1。H_RESET信號低時，陣列868的輸出等于陣列的輸入，即為加法結(jié)866的輸出。垂直壓縮因數(shù)由圖17中的電路產(chǎn)生，該電路包括加法結(jié)872、多路調(diào)制器874和鎖存器876。各電路中，加法電路的載入(carry in)CI輸入受到固定邏輯高信號的電壓的約束。在每個電路中，加法電路的載出(carry out)C0輸出是相應(yīng)的取樣啟動信號。在圖17的電路中，多路調(diào)制器的1輸入受到邏輯信號低信號的地電位的約束。水平和垂直壓縮因數(shù)可由WSP μ P340提供。
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)的同步脈沖且會不考慮各信號源之間的同步情況加以切換，因此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348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和同步信號成了底盤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的變焦顯示方式。
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到最高的清晰度，可通過WSP μ P從一系列減少和恢復數(shù)據(jù)的方案中選取一種方案。
亮度和色差信號按8.1∶1的六位Y、U、V方式存儲。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。輸入來的視頻以鎖定到主視頻源的水平同步信號的640fH時鐘脈沖來取樣。換句話說，存儲在視頻RAM350中的數(shù)據(jù)不是相對于輸入來的輔助視頻源進行正交取樣的。這是場同步的基本CPIP方法的一個基本局限。輸入取樣率的這個非正交性質(zhì)使所取樣的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生非對稱誤差。上述局限性是由視頻RAM引起的，該存儲器必須使用同一個時鐘脈沖讀/寫數(shù)據(jù)。顯示來自視頻RAM350的數(shù)據(jù)時，不對稱誤差就在圖象的垂直邊緣上以不規(guī)則的不穩(wěn)定移動的形式出現(xiàn)，這通常被認為是很成問題的。
為解決這個問題，按照本發(fā)明是令畫中畫處理器320改用這樣的方式工作，其中輸入的視頻數(shù)據(jù)是以鎖定到輸入的輔助視頻同步信號的640fH時鐘頻率來取樣的。在這種工作方式下，存儲在視頻RAM中的數(shù)據(jù)系正交取樣的。從畫中畫處理器視頻RAM350讀出數(shù)據(jù)時，是利用鎖定到輸入的輔助視頻信號上的同樣640fH時鐘脈沖而讀出的。但雖然這個數(shù)據(jù)是正交取樣并存儲起來，而且能正交地讀取，可是由于主視頻和輔助視頻源非同步的性質(zhì)，使該數(shù)據(jù)不能直接從視頻RAM350中用來正交顯示。主視頻和輔助視頻源只有在它們是來自同一視頻源的顯示信號時才可以指望是同步的。
為了使輔助頻道(即從視頻RAM350的輸出數(shù)據(jù))與主頻道同步，需要進一步進行處理。再參看圖4，來自視頻RAM 4位輸出端口的8位數(shù)據(jù)塊是用兩個四位鎖存器352A和352B加以重新組合的。該四位鎖存器還使數(shù)據(jù)時鐘脈沖頻率從1280fH降到640fH。
通常是令視頻顯示和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)與主視頻信號同步的。如上所述，必須對主視頻信號加速以使其充滿寬屏顯示器。必須使輔助視頻信號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個場周期，然后在行存儲器中加以擴展。輔助視頻數(shù)據(jù)與主視頻數(shù)據(jù)的同步化利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來實現(xiàn)。FIFO354的規(guī)格為2048×8。FIFO的規(guī)格與認為為避免讀/寫指針沖突所必須的行最小存儲容量有關(guān)。讀/寫指針發(fā)生沖突是在新數(shù)據(jù)有機會寫入FIFO之前從FIFO讀出舊數(shù)據(jù)時發(fā)生的。讀/寫指針發(fā)生沖突也會在舊數(shù)據(jù)有機會從FIFO讀出之前新數(shù)據(jù)改寫存儲器時發(fā)生的。
來自視頻RAM350的8位DATA_PIP數(shù)據(jù)塊是以曾用來對視頻數(shù)據(jù)進行取樣的同一個畫中畫處理器的640fH時鐘脈沖，(即鎖定到輔助信號而不是主信號上的640fH時鐘脈沖)寫入2048×8 FIFO 354中的。FIFO 354是用1024fH的顯示時鐘脈沖讀取的，該時鐘脈沖系鎖定到主視頻頻道的水平同步分量上。由于采用具有獨立讀/寫端口時鐘脈沖的多行存儲器(FIFO)，因而允許將曾以第一速率正交取樣的數(shù)據(jù)以第二速率正交顯示出來。但由于讀/寫時鐘脈沖具有非同步的性質(zhì)，因而確實需要采取各種步驟來避免讀/寫指針發(fā)生沖突。
門陣列300是兩個寬屏處理器30和31公有的。圖6中以方框圖的形式示出了主信號通路304、輔助信號通路306和輸出信號通路312。門陣列還包括時鐘脈沖/同步電路320和WSP μ P解碼器310。WSP μ P解碼器310的數(shù)據(jù)和地址輸出線路(以WSP DATA表示)系加到上述各主電路和通路上，并加到畫中畫處理器320和清晰度處理電路370上的。應(yīng)該理解的是，某些電路是否被定成是門陣列的一部分，在很大程度上僅僅是為便于說明本發(fā)明的設(shè)計。
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)并限制其畫幅，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RAM 350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1024fH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)WSP μ P340。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CLK、行啟動信號SOL、H_COUNT信號、垂直消隱復位信號和快速開關(guān)的來自畫中畫處理器和WSPμP340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WSPμP340的控制。WSP μ P340借助于串行總線連接到TVμP216上，并響應(yīng)TVμP216。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、啟動信號和復位信號的線路。WSP μ P340通過WSP μ P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FIFO356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按壓縮的要求而處在FIFO356之前，或者FIFO356按擴展的要求在內(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 μ P340。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。這會使正在使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、V8∶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640fH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。快速轉(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的類型相反，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FIFO354、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FIFO354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FIFO356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)生諸如畫幅受限制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。在畫幅受限制的并排顯示圖象的情況下，輔助頻道的2048×8FIFO354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(預增速)的67%內(nèi)起作用，如圖7所示。這相當于大約33%的象幅限制(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 FIFO356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。這相當于大約33%的畫幅限制且由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。在所示的并排畫幅限制方式的實例中，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。這當然相當于12×9。兩個4×3顯示格式比的NTSC制圖象可通過或?qū)D象的畫幅限制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，圖象畫幅限制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%的畫幅限制的形式顯示。
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到限制或兩者兼?zhèn)?，其量達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，然后在行存儲器中增速。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和用以增速信號的先進先出(FIFO)行存儲器354而實現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種電視機，其特征在于包括視頻顯示裝置，其顯示格式寬高比為第一顯示格式寬高比；第一視頻信號接收裝置，用以接收表示第一圖象的第一視頻信號；第二視頻信號接收裝置，用以接收表示第二圖象的第二視頻信號，第二圖象的第二寬高比與所述第一寬高比不同；寬高比改變裝置，用以改變所述第二圖象的所述寬高比；和組合裝置，用以將所述第一圖象的一部分與所述經(jīng)改變的第二圖象的一部分進行組合，以便同時顯示所述第一和第二圖象部分。
2.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于還包括圖象存儲裝置，用以在所述經(jīng)改變的第二圖象與所述第一圖象組合之前存儲所述經(jīng)改變的第二圖象。
3.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述改變是對所述寬和高進行壓縮。
4.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述視頻顯示裝置的所述第一顯示格式比大于4∶3。
5.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述視頻顯示裝置的所述第一顯示格式比約為16∶9，所述第二顯示格式比約為4∶3。
6.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述視頻顯示裝置的所述第一顯示格式比約為16∶9，所述第二顯示格式比約為2∶1。
7.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述第二圖象在所述第一圖象中形成一個插圖。
8.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述第一和第二圖象的尺寸大致相當。
9.權(quán)利要求1的電視機，其特征在于，所述不對稱改變裝置包括數(shù)字化裝置，用以將所述第二視頻信號進行數(shù)字化;二次取樣裝置，用以分別在第一和第二取樣率下在水平方向和垂直方向上分別對所述第二視頻信號進行二次取樣;和二次樣品存儲裝置，用以存儲從所述第二視頻信號二次取樣得出的二次樣品。
10.一種視頻顯示系統(tǒng)，其特征在于，它包括視頻顯示裝置，其顯示格式寬高比為第一顯示格式寬高比;第一視頻信號接收裝置，所述第一視頻信號確定一個比所述第一顯示格式比小的第二顯示格式寬高比的圖象;不對稱壓縮裝置，用以對所述圖象的所述寬和高進行不對稱壓縮;和圖象映射裝置，用以將所述經(jīng)不對稱壓縮的圖象映射到所述顯示裝置上。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括所述經(jīng)不對稱壓縮圖象的存儲裝置。
12.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一顯示格式比約為16×9，所述第二顯示格式比約為4×3。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括組合及顯示裝置，用以將所述圖象與另一圖象進行組合以便將所述兩個圖象同時顯示在所述顯示裝置上。
14.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮裝置以大約4∶1的水平壓縮系數(shù)和大約3∶1的垂直壓縮系數(shù)壓縮所述圖象。
15.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖象形成處在另一個圖象內(nèi)的一個插圖。
16.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述不對稱壓縮裝置包括數(shù)字化裝置，用以將所述視頻信號進行數(shù)字化;二次取樣裝置，用以分別以第一和第二取樣率在水平和垂直方向上對所述視頻信號進行二次取樣;和二次樣品存儲裝置，用以存儲從所述視頻信號二次取樣得出的二次樣品。
17.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖象是來自一個以上的源的多個圖象的組合。
18.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖象是來自一個源的多個圖象的組合。
19.一種用于視頻顯示設(shè)備的視頻信號處理器，其特征在于包括數(shù)字化裝置，用以對確定具有一定顯示格式寬高比的圖象的視頻信號進行數(shù)字化;和圖象寬高改變裝置，用以有選擇地分別以第一和第二改變因數(shù)改變所述圖象的所述寬度和高度，從而控制所述圖象的寬高比失真;和圖象產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生所述寬高比受控的圖象作為輸出，以便由所述視頻顯示設(shè)備進行顯示。
20.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于還包括圖象存儲裝置，用以在產(chǎn)生所述輸出之前存儲所述寬高比受控的圖象。
21.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于，所述第一和第二因數(shù)彼此不同。
22.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于，所述第一和第二因數(shù)相同。
23.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于，所述圖象經(jīng)過不對稱壓縮。
24.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于，所述選擇性改變裝置包括二次取樣裝置，用以分別在所述第一和第二取樣率下在水平方向和垂直方向上對所述經(jīng)數(shù)字化的視頻信號進行二次取樣。
25.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于還包括組合裝置，用以將第二圖象的一部分與所述寬高比受控的圖象的一部分進行組合，以便同時顯示所述兩個圖象。
26.權(quán)利要求19的處理器，其特征在于還包括因數(shù)供應(yīng)裝置，用以將所述第一和第二因數(shù)供給所述改變裝置。
27.權(quán)利要求21的處理器，其特征在于，所述選擇性改變裝置包括二次取樣裝置，用以分別在所述第一和第二取樣率下在水平和垂直方向?qū)λ鼋?jīng)數(shù)字化的視頻信號進行二次取樣。
28.權(quán)利要求27的處理器，其特征在于，還包括組合裝置用以將第二圖象的一部分與所述寬高比受控的圖象的一部分進行組合以同時顯示所述圖象。
29.權(quán)利要求28的處理器，其特征在于，還包括因數(shù)供應(yīng)裝置，用以將所述第一和第二因數(shù)供給所述改變裝置。
全文摘要
一種寬屏電視機，具有第一格式顯示寬高比約為例如16×9的視頻顯示器。第一視頻信號確定第一圖象。第二視頻信號確定小于第一顯示格式比的第二顯示格式寬高比(例如約4×3)的第二圖象。第二圖象可在第一圖象中形成插圖。單圖象顯示本身可以由來自一個或多個圖象源的充滿屏幕的圖象組成。
文檔編號H04N7/00GK1057146SQ91103508
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)明者唐納德·H·威利斯, 巴思·A·坎菲爾德 申請人:湯姆森消費電子有限公司