專利名稱：電視畫(huà)面重疊系統(tǒng)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，例如寬屏幕顯示格式比的電視。它必須對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以實(shí)現(xiàn)各種顯示格式?，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(gè)和多個(gè)視頻信號(hào)源的方面受到限制。商業(yè)電視廣播臺(tái)傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)(實(shí)驗(yàn)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(lái)沒(méi)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(duì)寬顯示格式的信號(hào)源信號(hào)進(jìn)行顯示。電影“看起來(lái)”就應(yīng)該象電影，不應(yīng)該是其畫(huà)幅受到限制或畸變的版本。視頻源無(wú)論是當(dāng)例如用電視電影機(jī)將影片變換成電視，或者用電視中的處理器進(jìn)行變換時(shí)，其畫(huà)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(hào)，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(lái)許多問(wèn)題。要改變多信號(hào)源的顯示格式比，要從非同步但同時(shí)顯示的信號(hào)源產(chǎn)生出一致的定時(shí)信號(hào)，要在多信號(hào)源之間進(jìn)行切換以產(chǎn)生多圖象顯示，還要從壓縮的數(shù)據(jù)信號(hào)提供高清晰度的圖象，這些都屬于上述問(wèn)題的范圍。本發(fā)明的寬屏幕電視能解決所有這些問(wèn)題。按照本發(fā)明各種方案設(shè)計(jì)的寬屏幕電視能從相同或不同顯示格式比的單個(gè)和多個(gè)信號(hào)源提供高清晰度的單個(gè)和多個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(hào)的電視系統(tǒng)中加以實(shí)現(xiàn)。例如，標(biāo)準(zhǔn)的NTSC制視頻信號(hào)就是通過(guò)隔行掃描各視頻幀的順次各場(chǎng)進(jìn)行顯示的，各場(chǎng)則由大約15，734赫的基本或標(biāo)準(zhǔn)水平掃描頻率的掃描動(dòng)作形成的光柵產(chǎn)生的。視頻信號(hào)的基本掃描頻率有各種叫法fH，1fH和1H都是。1fH信號(hào)的實(shí)際頻率隨不同的視頻標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的電視系統(tǒng)。逐行掃描要求在被配用來(lái)掃描隔行掃描格式兩個(gè)場(chǎng)中的一個(gè)場(chǎng)的同樣的時(shí)間內(nèi)掃描各顯示幀。沒(méi)有閃爍的AA-BB顯示要求接連地掃描各場(chǎng)兩次。在各情況下，水平掃描頻率必須是標(biāo)準(zhǔn)水平頻率的2倍。這種逐行掃描或無(wú)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)約為31，468赫。
瞬時(shí)圖像顯示的重疊功能為顯示提供定時(shí)信號(hào)，以便在正確的時(shí)刻從大畫(huà)面到小畫(huà)面，再回到大畫(huà)面進(jìn)行切換。小畫(huà)面重疊的水平和垂直二者的定時(shí)對(duì)顯示小畫(huà)面是苛刻的。輔助視頻信息存儲(chǔ)在一個(gè)6比特、Y∶U∶V＝8∶1∶1的視頻RAM字段存儲(chǔ)器內(nèi)。該視頻RAM在多個(gè)存儲(chǔ)單元中保存兩個(gè)字段的視頻數(shù)據(jù)。每個(gè)存儲(chǔ)單元保存8比特?cái)?shù)據(jù)。在每個(gè)8比特存儲(chǔ)單元內(nèi)有一個(gè)6比特Y(亮度)樣值和兩個(gè)其它比特，這兩個(gè)其它比特保持快速切換數(shù)據(jù)或部分的U或V樣值?？蓪⒖焖偾袚Q值譯碼以指示哪種類型的字段被寫(xiě)入視頻RAM以作為上(奇)字段、下(偶)字段或無(wú)圖像(無(wú)效數(shù)據(jù))。字段在視頻RAM中占有空間位置，具有由水平和垂直地址限定的邊界。該邊界根據(jù)快速切換數(shù)據(jù)從無(wú)圖像到有效字段(反之亦然)的變化在這些地址處受到限定?？焖偾袚Q數(shù)據(jù)中的這些跳變限定了該圖像重疊的周邊?？梢岳斫猓丿B物體的圖像高寬比可以受到控制，而與重疊的格式顯示比本身(例如4×3或16×9)無(wú)關(guān)。在屏幕上重疊的位置將取決于主信號(hào)各場(chǎng)掃描開(kāi)始時(shí)該視頻RAM讀指針的起始位置。由于在該視頻RAM中存儲(chǔ)了兩個(gè)字段的數(shù)據(jù)，而整個(gè)視頻RAM在顯示周期期間被讀，因而在顯示掃描期間這兩個(gè)字段被讀出。從存儲(chǔ)器讀出以待顯示的字段取決于快速切換數(shù)據(jù)的譯碼和視頻RAM讀指針起始位置的設(shè)定。
如果被鎖定到主視頻源的顯示器正顯示主畫(huà)面的上字段，則對(duì)應(yīng)于輔助畫(huà)面的上字段的該視頻RAM的部分將從該視頻RAM中讀出，被轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)而被顯示，這似乎是符合邏輯的。這將在主與輔助視頻源之間所有可能的相位關(guān)系中大約有半數(shù)是可行的。由于讀視頻RAM總要比寫(xiě)視頻RAM快，因此在畫(huà)面重疊方式下對(duì)于壓縮畫(huà)面產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題。如果相同字段類型在相同時(shí)間被寫(xiě)和讀，則讀存儲(chǔ)器指針可能超過(guò)寫(xiě)指針。這將在小畫(huà)面的某處導(dǎo)致有50%機(jī)會(huì)的運(yùn)動(dòng)撕裂。為此，PIP電路總是讀相反字段類型(這種字段類型被寫(xiě)入可克服運(yùn)動(dòng)撕裂問(wèn)題)。如果正被讀的字段類型是與正被顯示的字段類型相反，則在該字段從存儲(chǔ)器里讀出時(shí)，通過(guò)刪掉該字段的頂行而使存在視頻RAM中的偶字段被反相。
將會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問(wèn)題是輔助視頻分量數(shù)據(jù)要被內(nèi)插和按不同顯示格式所要求的多個(gè)不同的比值進(jìn)行有選擇性地壓縮和擴(kuò)展。根據(jù)本發(fā)明的裝置，由于快速切換信息與視頻分量數(shù)據(jù)(Y、U、V)一起進(jìn)行內(nèi)插和擴(kuò)展，而與該數(shù)據(jù)如何壓縮和擴(kuò)展無(wú)關(guān)，因而該畫(huà)面重疊可保持一個(gè)正確的大小。其結(jié)果是小畫(huà)面保持正確的交錯(cuò)，而無(wú)運(yùn)動(dòng)撕裂。
本發(fā)明裝置的畫(huà)面重疊系統(tǒng)保證瞬時(shí)顯示的畫(huà)面重疊合適大小和合適的位移。該系統(tǒng)包括一個(gè)視頻存儲(chǔ)器和一個(gè)控制電路，以將視頻信號(hào)的信息寫(xiě)入和讀出該視頻存儲(chǔ)器，該信息與視頻數(shù)據(jù)和字段類型有關(guān)。一個(gè)讀電路與另一視頻信號(hào)顯示器同步地從視頻存儲(chǔ)器提供信息。一個(gè)內(nèi)插器有選擇性地壓縮和擴(kuò)展從讀電路讀出的信息。該字段型信息與視頻信息一起經(jīng)歷壓縮和擴(kuò)展。一個(gè)譯碼電路對(duì)該字段型信息譯碼，以識(shí)別第一和第二型字段和無(wú)有效視頻數(shù)據(jù)。一個(gè)復(fù)用器對(duì)瞬時(shí)顯示的視頻信號(hào)進(jìn)行組合，以響應(yīng)該譯碼電路工作。該讀電路可包括一個(gè)異步的行存儲(chǔ)器供視頻存儲(chǔ)器讀出的信息用，它具有一個(gè)寫(xiě)入端口，可與該視頻存儲(chǔ)器的讀出同步工作;和一個(gè)讀出端口，可與其它視頻信號(hào)的顯示同步地工作。


圖1(a)-1(i)用以說(shuō)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(gè)方面并且適宜按2fH進(jìn)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(huà)中畫(huà)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(hào)通路、輔助信號(hào)通路和輸出信號(hào)通路;
圖7和8是有助于說(shuō)明如圖1(d)所示的用畫(huà)幅十分受限制的信號(hào)產(chǎn)生的顯示格式的過(guò)程的定時(shí)圖;
圖9示出圖5畫(huà)中畫(huà)處理器的定時(shí)和控制部分的方框圖;
圖10詳細(xì)示出圖6輔助信號(hào)通路和輸出信號(hào)通路的方框圖;
圖11是圖5畫(huà)中畫(huà)處理器定時(shí)和控制部分的方框圖;
圖12示出用以產(chǎn)生1fH/2fH轉(zhuǎn)換器中內(nèi)部2fH信號(hào)的電路的方框圖;
圖13是圖2所示的偏轉(zhuǎn)電路的電路和方框的組合圖;
圖14是圖2所示的RGB接口的方框圖。
圖15示出用以解釋與畫(huà)中畫(huà)處理器相關(guān)聯(lián)的視頻RAM中存儲(chǔ)器映像的示意圖;
圖16示出在主與輔助視頻信號(hào)之間控制輸出切換的一個(gè)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(jì)實(shí)施的單個(gè)和多個(gè)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(shuō)明按本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)成寬屏幕電視的特定電路而舉出的例子。本發(fā)明的裝置在一些情況下除了下述具體電路以外都涉及顯示格式自身。為便于說(shuō)明和討論起見(jiàn)，視頻源或信號(hào)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(hào)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(jì)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(dāng)16×9顯示格式比圖象作為4×3顯示格式比信號(hào)傳輸時(shí)，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(shí)所看到的圖象要比整個(gè)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(hào)源加以變換，從而使其充斥4×3顯示格式畫(huà)面的垂直方向。但這樣就會(huì)有許多信息可能從左邊和或右邊畫(huà)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(kuò)展，但在水平方向不擴(kuò)展，這樣得出的圖象就會(huì)因垂直延伸而失真。這三種辦法都沒(méi)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(lái)，畫(huà)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(hào)中，這種圖象可通過(guò)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(wú)論信號(hào)源是主信號(hào)源、輔助信號(hào)源或是外部的RGB信號(hào)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(hào)。
圖1(c)示出了16×9顯示格式比的主信號(hào)，4×3顯示格式比的插圖即在該信號(hào)中顯示。若主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)都是16×9顯示格式比信號(hào)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(hào)和輔助視頻信號(hào)都用同大小的圖象顯示出來(lái)。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(hào)源而不致產(chǎn)生水平或垂直失真，信號(hào)必然在左側(cè)和/或右側(cè)受到畫(huà)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(huà)幅受限程度較小的圖象。水平擠壓使圖象中的實(shí)物垂直伸長(zhǎng)。本發(fā)明的寬屏幕電視能提供“畫(huà)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(gè)范圍的一個(gè)極端是最大程度的“畫(huà)幅受限制”與無(wú)“寬高比失真”相組合情況;另一個(gè)極端是無(wú)“畫(huà)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(hào)處理通路中對(duì)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(hào)產(chǎn)生的顯示圖象一樣大的整個(gè)信號(hào)處理過(guò)程復(fù)雜化。要解決這些復(fù)雜的問(wèn)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(shí)顯示出一個(gè)4×3顯示格式比的大圖象和三個(gè)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(shí)叫做POP，即畫(huà)外畫(huà)，而不是PIP(畫(huà)中畫(huà))。在這里，兩種顯示格式都采用PIP或畫(huà)中畫(huà)一詞。在寬屏幕電視設(shè)有兩個(gè)調(diào)諧器的場(chǎng)合，無(wú)論兩個(gè)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(jī)中)，就可以使各顯示圖象中的兩個(gè)圖象顯示出與信號(hào)源一致的實(shí)時(shí)動(dòng)作。其余的圖象可以以停幀格式顯示出來(lái)。不難理解，增設(shè)另外的調(diào)諧器和另外的輔助信號(hào)處理通路可以提供兩個(gè)以上的活動(dòng)圖象。應(yīng)該也不難理解，大圖象和三個(gè)小圖象的位置是可以對(duì)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(gè)4×3顯示格式比的圖象在中間，排成縱列的6個(gè)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(gè)調(diào)諧器的寬屏幕電視能提供兩個(gè)活動(dòng)的圖象。其余的11個(gè)圖象就以停幀的格式顯示。
圖1(i)示出了由12個(gè)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(gè)不同頻道的停幀。和前面一樣，活動(dòng)圖象的數(shù)目取決于可使用的調(diào)諧器和信號(hào)處理通路的數(shù)目。
圖1所示的各種不同格式只是舉例說(shuō)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(shí)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(hào)為10。寬屏幕電視10通常包括視頻信號(hào)輸入部分20、底盤(pán)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(dòng)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(jìn)行說(shuō)明而這樣做的，并不希望因此而限制了這些電路彼此的實(shí)際配置位置。
視頻信號(hào)輸入部分20用以接收來(lái)自不同視頻源的多個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)。各視頻信號(hào)可有選擇地加以切換，以便將它們作為主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)顯示。射頻開(kāi)關(guān)204有兩個(gè)天線輸入端ANT1和ANT2。這些分別是接收廣播天線的信號(hào)和電纜的信號(hào)的輸入端。射頻開(kāi)關(guān)204控制其中哪一個(gè)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(lái)自第一調(diào)諧器206的信號(hào)而產(chǎn)生的基帶視頻信號(hào)VIDEO OUT輸出后供給圖象開(kāi)關(guān)200和寬屏處理器30 TVI的輸入端。其它至視頻開(kāi)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(jī)、激光盤(pán)播放機(jī)、錄象播放機(jī)、電子游戲機(jī)等使用。視頻開(kāi)關(guān)200的輸出由底盤(pán)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(gè)輸入。
再參看圖3，開(kāi)關(guān)SW1寬屏處理器將TV1和SWITCHED VIDEO這兩個(gè)信號(hào)之一選擇作為SEL COMP OUT視頻信號(hào)，這是Y/C解碼器210的一個(gè)輸入信號(hào)。Y/C解碼器210可以是自適應(yīng)行梳狀濾波器。另外的兩個(gè)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(kāi)的亮度信號(hào)和色度信號(hào)組成。正如在一些自適當(dāng)行梳狀濾波器中那樣，可作為Y/C解碼器的一部分或作為分立開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)，它響應(yīng)于電視微處理器216以便選取一對(duì)亮度和色度信號(hào)作為分別命名為Y_M和C_IN的輸出。所選出的一對(duì)亮度和色度信號(hào)以后就作為主信號(hào)，并沿主信號(hào)通路進(jìn)行處理。信號(hào)名中包含有_M或_MN的信號(hào)名指的是主信號(hào)通路。寬屏處理器把色度信號(hào)C_IN重新引回單芯片，以便產(chǎn)生色差信號(hào)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(hào)在寬屏處理器中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便進(jìn)一步進(jìn)行信號(hào)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(hào)TV2。開(kāi)關(guān)SW2從TV2和SWITCHED VIDEO兩個(gè)信號(hào)之間選擇一個(gè)信號(hào)作為Y/C解碼器220的一個(gè)輸入。Y/C解碼器220可以是自適應(yīng)行梳狀濾波器。開(kāi)關(guān)SW3和SW4分別從Y/C解碼器220的亮度和色度輸出與來(lái)自外視頻源并分別命名為Y_EXT和C_EXT的亮度和色度信號(hào)之間選擇信號(hào)。Y_EXT和C_EXT信號(hào)對(duì)應(yīng)于S_VHS輸入S1。Y/C解碼器220和開(kāi)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(kāi)關(guān)SW3和SW4的輸出作為輔助信號(hào)并沿輔助信號(hào)通路進(jìn)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(hào)名的指的是輔助信號(hào)通路。所選取的色度輸出被轉(zhuǎn)換成色差信號(hào)U_A和V_A。Y_A、U_A和V_A信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便進(jìn)一步進(jìn)行信號(hào)處理。在主信號(hào)和輔助信號(hào)通路上對(duì)視頻信號(hào)源的切換設(shè)計(jì)使得對(duì)不同圖象顯示格式的各個(gè)不同部分的信號(hào)源選擇的管理過(guò)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(duì)應(yīng)于Y_M的復(fù)合同步信號(hào)COMPSYNC。水平和垂直同步分量H和V分別作為垂直遞減計(jì)數(shù)電路214的輸入。垂直遞減計(jì)數(shù)電路產(chǎn)生VERTICAL RESET(垂直復(fù)位)信號(hào)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(hào)INT VERT RST OUT加到RGB接口60。RGB接口中的一個(gè)開(kāi)關(guān)從內(nèi)垂直復(fù)位輸出信號(hào)與外RGB源的垂直同步分量之間選取信號(hào)。該開(kāi)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(hào)的水平和垂直同步信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成逐行掃描的非隔行掃描信號(hào)，例如那種各水平行顯示兩次或通過(guò)內(nèi)插同場(chǎng)的毗鄰水平行產(chǎn)生另一組水平行的信號(hào)。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(chǎng)或各幀之間檢測(cè)出的動(dòng)作程度(the level ofmovement)。轉(zhuǎn)換電路40與視頻RAM 420聯(lián)合工作。視頻RAM可用以存儲(chǔ)一幀的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)，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14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(hào)輸入部分選取以便供顯示用。外RGB信號(hào)可視為適宜供2fH掃描的寬顯示格式比信號(hào)。寬屏處理器將主信號(hào)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(hào)(fvm或fvext)。寬屏幕電視工作時(shí)，電視使用者就可以通過(guò)產(chǎn)生內(nèi)/外控制信號(hào)INT/EXT選取外RGB信號(hào)。但在沒(méi)有外RGB信號(hào)的情況下選取外RGB信號(hào)輸入時(shí)會(huì)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(méi)有該信號(hào)情況下選取外RGB輸入，RGB接口電路對(duì)外同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。WSP微處理器340還控制外RGB信號(hào)的彩色和色調(diào)。
寬屏處理器30包括畫(huà)中畫(huà)處理器320用以對(duì)輔助視頻信號(hào)進(jìn)行特殊的信號(hào)處理。畫(huà)中畫(huà)一詞有時(shí)縮寫(xiě)成PIP或pix-in-pix。門陣列300將主和輔助視頻信號(hào)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(shí)例所示。畫(huà)中畫(huà)電路320和門陣列300受寬屏微處理器(WSP μP))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(hào)線，供數(shù)據(jù)、時(shí)鐘信號(hào)、啟動(dòng)信號(hào)和復(fù)位信號(hào)用。寬屏處理器30還產(chǎn)生作為三級(jí)砂堡信號(hào)(three level sandcastle signal)的復(fù)合垂直消隱/復(fù)位信號(hào)。不然，垂直消隱和復(fù)位信號(hào)也可以作為單獨(dú)的信號(hào)分開(kāi)產(chǎn)生。復(fù)合消隱信號(hào)由視頻信號(hào)輸入部分供到RGB接口。
偏轉(zhuǎn)電路50(這在圖13中顯示得更詳細(xì))接收來(lái)自RGB接口60的垂直復(fù)位信號(hào)來(lái)自RGB接口60的經(jīng)選擇的2fH水平同步信號(hào)和來(lái)自寬屏處理器的另一些控制信號(hào)。在某些應(yīng)用中，垂直復(fù)位信號(hào)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(hào)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(gè)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(huà)中畫(huà)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)，這對(duì)1fH和2fH底盤(pán)是共同的。圖5更詳細(xì)地示出了構(gòu)成PIP電路301主要部分的畫(huà)中畫(huà)處理器320。圖6更詳細(xì)地示出了門陣列300。圖3所示構(gòu)成主信號(hào)通路和輔助信號(hào)通過(guò)各部分的一系列部件已詳細(xì)介紹過(guò)。
第二調(diào)諧器208與中頻級(jí)224以及聲頻級(jí)226連接。第二調(diào)諧器208還與WSP μP340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(hào)、選擇外RGB視頻源用的INT/EXT信號(hào)、和開(kāi)關(guān)SW1至SW6的控制信號(hào)。I/O部分還監(jiān)控來(lái)自RGB接口的EXT SYNC DET信號(hào)，從而保護(hù)偏轉(zhuǎn)電路和陰極射線管。模擬輸出部分340B通過(guò)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(hào)。
門陣列300負(fù)責(zé)把來(lái)自主信號(hào)和輔助信號(hào)通路的視頻信息組合起來(lái)以實(shí)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(shí)鐘脈沖信息。主視頻信號(hào)作為以Y_M、U_M和V_M命名的信號(hào)以模擬的形式和YUV格式供到寬屏處理器上。這些主信號(hào)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(hào)以一般名稱U和V表示，這些信號(hào)或者可分配給R-Y或B-Y信號(hào)或者可分配給I和Q信號(hào)。所取樣的亮度帶寬限制在8兆赫，這是因?yàn)橄到y(tǒng)的時(shí)鐘脈沖頻率為1024fH，這大約為16兆赫。由于寬度為I時(shí)U和V信號(hào)系限制在500千赫或1.5兆赫，所以對(duì)彩色分量數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣時(shí)可采用單個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)。模擬開(kāi)關(guān)或多路調(diào)制器344的選擇線UV_MUX是將系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖除以2得到的8兆赫信號(hào)。具有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)寬度的行啟動(dòng)脈沖SOL同步地使該信號(hào)在各水平視頻行開(kāi)始時(shí)復(fù)位到0。UV_MUX線于是在整個(gè)水平行內(nèi)的每個(gè)時(shí)鐘周期翻轉(zhuǎn)其狀態(tài)。由于行長(zhǎng)等于偶數(shù)個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，因而UV_MUX的狀態(tài)一經(jīng)啟動(dòng)會(huì)不中斷地始終進(jìn)行翻轉(zhuǎn)0，1，0，1，…。由于各模-數(shù)轉(zhuǎn)換器都有1個(gè)時(shí)鐘脈沖周期的時(shí)延，因而從模-數(shù)轉(zhuǎn)換器342和346出來(lái)的Y和UV數(shù)據(jù)流都進(jìn)行移位。為適應(yīng)這個(gè)數(shù)據(jù)移位，來(lái)自主信號(hào)處理通路304的內(nèi)插器控制349的時(shí)鐘脈沖選通信息也必須同樣地延遲。如果不使時(shí)鐘脈沖選通信息延遲，在被刪除時(shí)UV數(shù)據(jù)就不會(huì)正確成對(duì)。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楦鱑V對(duì)代表一個(gè)向量。將一個(gè)向量的U分量與另一向量的V分量配對(duì)而不引起彩色偏移是不可能的。相反，上一對(duì)的V樣品會(huì)連同現(xiàn)行的U樣品一齊被刪除。由于每對(duì)彩色分量(U，V)樣品有兩個(gè)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(jìn)制位數(shù)的不同抖顫調(diào)諧序列和涉及不同二進(jìn)制位數(shù)的不同成對(duì)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(gè)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(gè)行存儲(chǔ)器聯(lián)合工作的一些內(nèi)插器，各個(gè)行存儲(chǔ)器則可以是FIFO 356和358。內(nèi)插器和FIFO用以在必要時(shí)對(duì)主信號(hào)進(jìn)行再取樣。一個(gè)附加的內(nèi)插器可對(duì)輔助信號(hào)再取樣。門陣列中的時(shí)鐘脈沖和同步電路控制主信號(hào)和輔助信號(hào)兩者的數(shù)據(jù)管理過(guò)程，包括將它們組成具有Y_MX、U_MX和V_MX分量的單個(gè)輸出視頻信號(hào)。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(hào)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(hào)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(hào)Y_OUT_EXT/C_OUT-EXT。開(kāi)關(guān)SW5給編碼器227從門陣列選擇同步信號(hào)C_SYNC-MN，或從PIP電路選擇同步信號(hào)C_SYNC-AUX。開(kāi)關(guān)SW6從Y_M和C_SYNC_AUX二者之間選擇信號(hào)作為寬屏面板輸出端的同步信號(hào)。
水平同步電路部分詳細(xì)地示于圖12中相位比較器228是包括低通濾波器230、壓控振蕩器232、除法器234和電容器236在內(nèi)的鎖相環(huán)路的一部分。壓控振蕩器232工作頻率為32fH，響應(yīng)陶瓷諧振器或類似物238。該壓控振蕩器的輸出除以32，以向相位比較器228提供一個(gè)合適頻率的第二輸入信號(hào)。除法器234的輸出是1fHREF定時(shí)信號(hào)。32fHREF和1fHREF定時(shí)信號(hào)都提供給“除16計(jì)數(shù)器”400。2fH輸出送到脈寬電路402。由1fHREF信號(hào)預(yù)置除法器400確保該除法器與視頻信號(hào)輸入部分的鎖相環(huán)路同步工作。脈寬電路402確保2fHREF信號(hào)具有足夠的脈沖寬度以保證相位比較器404(例如是一個(gè)CA1391型比較器，它構(gòu)成包括低通濾波器406和2fH壓控振蕩器408在內(nèi)的第二鎖相環(huán)路的一部分)的正常工作。壓控振蕩器408產(chǎn)生內(nèi)部2fH定時(shí)信號(hào)，該信號(hào)用以驅(qū)動(dòng)被行進(jìn)掃描的顯示器。相位比較器404的另一輸入信號(hào)是2fH回掃脈沖或與其有關(guān)的定時(shí)信號(hào)。包括相位比較器404在內(nèi)的第二鎖相環(huán)路的應(yīng)用有利于確保每個(gè)2fH掃描周期在輸入信號(hào)的每個(gè)1fH周期內(nèi)是對(duì)稱的。否則該顯示器可呈現(xiàn)一個(gè)光柵分裂，例如其中半個(gè)視頻行向右移動(dòng)，而另外半個(gè)視頻行向左移動(dòng)。
圖13更詳細(xì)地示出了偏轉(zhuǎn)電路50。電路500用以根據(jù)實(shí)現(xiàn)不同的顯示格式所需要的合乎要求的垂直過(guò)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(fù)位信號(hào)周期性地給該電容器放電。在不進(jìn)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(gè)擴(kuò)展的4×3顯示格式比信號(hào)源充滿寬屏幕顯示器(如圖1a中所示)時(shí)所需要的垂直過(guò)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(hào)。豎向尺寸調(diào)節(jié)電路500與手動(dòng)豎向尺寸調(diào)節(jié)電路510無(wú)關(guān)，后者可以是一個(gè)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(dòng)電流。水平偏轉(zhuǎn)信號(hào)通過(guò)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14更詳細(xì)地示出了RGB接口電路60。最后要顯示的信號(hào)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(lái)自視頻信號(hào)輸入部分20的外RGB信號(hào)和復(fù)合消隱信號(hào)輸入到RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610中。外RGB信號(hào)的外2fH復(fù)合同步信號(hào)被用來(lái)作為外同步信號(hào)分離器600的輸入。選擇垂直同步信號(hào)是由開(kāi)關(guān)608來(lái)執(zhí)行。選擇水平同步信號(hào)是由開(kāi)關(guān)604來(lái)執(zhí)行。選擇視頻信號(hào)是由開(kāi)關(guān)606來(lái)執(zhí)行。各開(kāi)關(guān)604、606和608響應(yīng)WSP μP340所產(chǎn)生的內(nèi)/外控制信號(hào)。內(nèi)或外視頻源的選擇由使用者進(jìn)行。但若使用者無(wú)意中選擇外RGB源，當(dāng)未接有或未接通這種信號(hào)源時(shí)或如果外信號(hào)源失落時(shí)，則垂直光柵會(huì)消失，于是會(huì)給陰極射線管造成嚴(yán)重的損壞。因此外同步檢測(cè)器602檢測(cè)有否外同步信號(hào)存在。沒(méi)有這種信號(hào)時(shí)，就有一個(gè)開(kāi)關(guān)拒絕控制信號(hào)傳送到各開(kāi)關(guān)604、606和608上，以防在沒(méi)有信號(hào)時(shí)通過(guò)這些開(kāi)關(guān)選擇外RGB源。RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610還接收來(lái)自WSP μP340的色調(diào)和彩色控制信號(hào)。
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(shí)施，但在這里沒(méi)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(méi)有在2fH掃描頻率下顯示外部寬格式顯示比RGB信號(hào)的措施。寬屏處理器和1fH電路的畫(huà)中畫(huà)處理器極其相似。門陣列基本上相同，但沒(méi)有將全部輸入端和輸出端都用上。無(wú)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(xì)地示出了的圖3中所示的寬屏處理器30的細(xì)節(jié)，它對(duì)1fH和2fH底盤(pán)來(lái)說(shuō)都是相同的。Y_A、U_A和V_A信號(hào)為畫(huà)中畫(huà)處理器320的一個(gè)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(kuò)展和壓縮。圖1中部分示出的復(fù)合式顯示格式所體現(xiàn)的特殊效果是由畫(huà)中畫(huà)處理器320產(chǎn)生的，該處理器能接收來(lái)自清晰度處理電路370的經(jīng)清晰度處理的數(shù)據(jù)信號(hào)Y_RP、U_RP和V_RP。并不是任何時(shí)候都要使用清晰度處理，但在顯示格式已選好時(shí)就要使用。圖5更詳細(xì)地示出了畫(huà)中畫(huà)處理器320。畫(huà)中畫(huà)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(kāi)關(guān)(FSW)和總線部分326、定時(shí)和控制部分328以及數(shù)-模轉(zhuǎn)換部分330。圖11中更詳細(xì)地示出了定時(shí)和控制部分328。
畫(huà)中畫(huà)處理器320可采用湯姆遜消費(fèi)者電子設(shè)備公司研制的經(jīng)改進(jìn)的基本CPIP芯片的變型。這種基本的CPIP芯片已在題為“CTC140畫(huà)中畫(huà)(CPIP)技術(shù)訓(xùn)練手冊(cè)”的出版物中詳細(xì)描述，可以從印第安納州·印第納普里斯·湯母森消費(fèi)電子設(shè)備公司購(gòu)得。這種處理器能夠使其具有一系列特殊的特征或特殊的效果，下面舉幾個(gè)例子說(shuō)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。大小圖象可從同一個(gè)視頻信號(hào)產(chǎn)生，從不同的視頻信號(hào)產(chǎn)生，而且還可以互換或更換的。一般說(shuō)來(lái)，伴音信號(hào)總是切換成使其對(duì)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(diǎn)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(shí)，例如在圖1(d)所示的顯示格式中，大小圖象實(shí)際上是同一尺碼。
在單畫(huà)面方式下，例如在圖1(b)、1(e)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(huà)面按變焦方式放大。同時(shí)在變焦方式時(shí)，使用者可以搜索或掃調(diào)整個(gè)畫(huà)面，使屏面上的影象得以跨不同的圖象區(qū)移動(dòng)。在兩者的情況下，無(wú)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(shí)現(xiàn)選通顯示格式，這時(shí)視頻信號(hào)中的最后九個(gè)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(jì)的寬屏幕電視中所使用的畫(huà)中畫(huà)處理器與上述基本CPIP芯片本身的現(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(shí)際水平向擴(kuò)展達(dá)4/3倍，因而使插圖呈現(xiàn)出寬高比失真的現(xiàn)象。于是圖象中的實(shí)物可能會(huì)水平伸長(zhǎng)。若采用外增速電路，則不會(huì)有寬高比失真，但圖象會(huì)占不滿整個(gè)屏幕。
像在常規(guī)電視中使用的，以基本的CPIP芯片為基礎(chǔ)的現(xiàn)有的畫(huà)中畫(huà)處理器的特殊的方式工作，這種方法含有某些不希望的后果。輸入的視頻信號(hào)以640fH時(shí)鐘來(lái)取樣，該時(shí)鐘被鎖定到主視頻源的水平同步信號(hào)上。換句話說(shuō)，存儲(chǔ)在與CPIP芯片相關(guān)聯(lián)的視頻RAM中的數(shù)據(jù)不對(duì)輸入的輔助視頻源正交取樣。這是對(duì)字段同步化的基本的CPIP方法的基本限制。輸入取樣速率的非正交特性造成被取樣數(shù)據(jù)的歪斜誤差。這個(gè)限制的結(jié)果是視頻RAM與CPIP芯片一起使用，這必須使用同一個(gè)時(shí)鐘來(lái)寫(xiě)和讀數(shù)據(jù)。當(dāng)來(lái)自諸如視頻RAM350之類的視頻RAM的數(shù)據(jù)被顯示時(shí)，這種歪斜誤差可看作是沿該畫(huà)面的垂直邊沿的隨機(jī)跳動(dòng)，并通常被認(rèn)為是完全不能容許的。
本發(fā)明與基本CPIP芯片不同的另一種設(shè)計(jì)的畫(huà)中畫(huà)處理器320適宜將視頻數(shù)據(jù)不對(duì)稱壓縮成多個(gè)可加以選擇的顯示狀態(tài)中的一種狀態(tài)。在此工作方式下，各圖象在水平方向上按4∶1壓縮，在垂直方向上按3∶1壓縮。這種不對(duì)稱壓縮方式產(chǎn)生寬高比畸變的畫(huà)面，并存儲(chǔ)在一個(gè)視頻RAM中，畫(huà)面中的實(shí)物在水平方向受擠壓。但若這些畫(huà)面按一般方式讀出，例如在頻道掃描方式下對(duì)于16×9顯示格式比的屏幕的顯示出來(lái)，則畫(huà)面看起來(lái)正常。圖象充滿屏幕，且沒(méi)有圖象寬高比失真現(xiàn)象。按照本發(fā)明這方面的不對(duì)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11是畫(huà)中畫(huà)處理器(例如上述CPIP芯片經(jīng)改進(jìn)的一個(gè)品種)的定時(shí)和控制部分328的方框圖，以作為多個(gè)可選擇顯示方式中的一種。其余的顯示方式可提供不同大小的輔助畫(huà)面。水平和垂直的“十取幾”(decimation)電路中的每一個(gè)都包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器在WSP微處理器340的控制下為來(lái)自一個(gè)數(shù)值表的壓縮因數(shù)編程序。數(shù)值的范圍可以是1∶1、2∶1、3∶1等等。壓縮因數(shù)可以是對(duì)稱的、也可以是不對(duì)稱的，這取決于如何制定該表。壓縮比的控制也可在WSP微處理器340的控制下由全編程和通用的“十取幾”電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在全屏幕PIP狀態(tài)下，畫(huà)中畫(huà)處理器與自激振蕩器(free running oscillator)348相結(jié)合，將從一個(gè)解碼器(例如自適應(yīng)梳狀濾波器)取Y/C輸入，把信號(hào)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(hào)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(huà)中畫(huà)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(hào)(不同頻道)會(huì)有不相關(guān)的同步脈沖且會(huì)在時(shí)間上看上去是偶然的瞬間加以切換，因此從視頻信號(hào)輸入部分產(chǎn)生的水平和垂直同步脈沖會(huì)有許多不連續(xù)之處。因此取樣時(shí)鐘脈沖(和讀/寫(xiě)視頻RAM時(shí)鐘)由自激振蕩器確定。對(duì)于停幀和變焦方式，取樣時(shí)鐘會(huì)鎖定到輸入的視頻水平同步脈沖上，在這些特殊情況下，它與顯示時(shí)鐘脈沖頻率相同。
再參看圖4，來(lái)自畫(huà)中畫(huà)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(hào)可接到Y(jié)/C開(kāi)關(guān)(圖中未示出)，該開(kāi)關(guān)使再編碼后的Y/C分量可以代替主信號(hào)的Y/C分量。從這時(shí)起，經(jīng)PIP編碼的Y、U、V和同步信號(hào)成了底盤(pán)中其余部分的水平和垂直定時(shí)的基礎(chǔ)。這種工作方式適宜根據(jù)主信號(hào)通路中內(nèi)插器和FIFO的工作情況實(shí)施PIP的變焦顯示方式。
再參看圖5，畫(huà)中畫(huà)處理器320包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換部分322、輸入部分324、快速開(kāi)關(guān)FSW和總線控制部分326、定時(shí)和控制部分328和數(shù)-模轉(zhuǎn)換部分330。通常，畫(huà)中畫(huà)處理器320將視頻信號(hào)數(shù)字化成亮度(Y)和色差信號(hào)(U，V)，將所得結(jié)果進(jìn)行二次取樣并存儲(chǔ)在1兆位的視頻RAM350中，如上面所述的那樣。與畫(huà)中畫(huà)處理器320相關(guān)的視頻RAM350其存儲(chǔ)容量為1兆位，其容量不足以存儲(chǔ)帶8個(gè)二進(jìn)制位樣品的視頻數(shù)據(jù)的整個(gè)一場(chǎng)。增加存儲(chǔ)的容量必然花費(fèi)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(duì)于主信號(hào)的量化清晰度或帶寬，該主信號(hào)始終是按8位樣品進(jìn)行處理的。實(shí)際上的這種帶寬減小當(dāng)輔助顯示圖象較小時(shí)通常是不成問(wèn)題的，但若輔助顯示圖象較大時(shí)，例如與主顯示圖象一般大小時(shí)，就存在問(wèn)題。清晰度處理電路370可有選擇地實(shí)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(duì)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(shí)配置在視頻RAM350下游處，例如在門陣列的輔助信號(hào)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(duì)象素壓縮方案。為使各特種圖象顯示格式顯示出來(lái)的圖象達(dá)到最高的清晰度，可通過(guò)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。
亮度和色差信號(hào)按8.1∶1的六位Y、U、V方式存儲(chǔ)。就是說(shuō)，把各分量量化成六位樣品。每對(duì)色差樣品有八個(gè)亮度樣品。畫(huà)中畫(huà)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(hào)的640fH時(shí)鐘頻率來(lái)取樣的。在這種工作方式下，存儲(chǔ)在視頻RAM中的數(shù)據(jù)系正交取樣的。從畫(huà)中畫(huà)處理器視頻RAM350讀出數(shù)據(jù)時(shí)，是利用鎖定到輸入的輔助視頻信號(hào)上的同樣640fH時(shí)鐘脈沖而讀出的。但雖然這個(gè)數(shù)據(jù)是正交取樣并存儲(chǔ)起來(lái)，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(lái)正交顯示。主視頻和輔助視頻源只有在它們是來(lái)自同一視頻源的顯示信號(hào)時(shí)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(jìn)一步進(jìn)行處理。再參看圖4，來(lái)自視頻RAM4位輸出端口的8位數(shù)據(jù)塊是用兩個(gè)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(shí)鐘脈沖頻率從1280fH降到640fH。
通常，視頻顯示和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是與主視頻信號(hào)同步的。如上所述，必須對(duì)主視頻信號(hào)加速以使其充滿寬屏顯示器。必須使輔助視頻信號(hào)與第一視頻信號(hào)和視頻顯示器垂直同步。輔助視頻信號(hào)可在場(chǎng)存儲(chǔ)器中延遲幾分之一個(gè)場(chǎng)周期，然后在行存儲(chǔ)器中加以擴(kuò)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(chǎng)存儲(chǔ)器的視頻RAM350和用以擴(kuò)展信號(hào)的先進(jìn)先出(FIFO)行存儲(chǔ)器354來(lái)實(shí)現(xiàn)。FIFO354的規(guī)格為2048×8。FIFO的規(guī)格與認(rèn)為為避免讀/寫(xiě)指針沖突所必須的行最小存儲(chǔ)容量有關(guān)。讀/寫(xiě)指針發(fā)生沖突是在新數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)寫(xiě)入FIFO之前從FIFO讀出舊數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生的。讀/寫(xiě)指針發(fā)生沖突也會(huì)在舊數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)從FIFO讀出之前新數(shù)據(jù)改寫(xiě)存儲(chǔ)器時(shí)發(fā)生的。
來(lái)自視頻RAM350的8位DATA_PIP數(shù)據(jù)塊是以曾用來(lái)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣的同一個(gè)畫(huà)中畫(huà)處理器的640fH時(shí)鐘脈沖，(即鎖定到輔助信號(hào)而不是主信號(hào)上的640fH時(shí)鐘脈沖)寫(xiě)入2048×8 FIFO 354中的。FIFO 354是用1024fH的顯示時(shí)鐘脈沖讀取的，該時(shí)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(dú)立讀/寫(xiě)端口時(shí)鐘脈沖的多行存儲(chǔ)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(lái)。但由于讀/寫(xiě)時(shí)鐘脈沖具有非同步的性質(zhì)，因而確實(shí)需要采取各種步驟來(lái)避免讀/寫(xiě)指針發(fā)生沖突。
圖6中以方框圖的形式示出了門陣列300的主信號(hào)通路304、輔助信號(hào)通路306和輸出信號(hào)通路312。門陣列還包括時(shí)鐘脈沖/同步電路320和WSP μP解碼器310。WSP μP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(huà)中畫(huà)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(shuō)明本發(fā)明的設(shè)計(jì)。
門陣列是用以在必要時(shí)擴(kuò)展、壓縮主視頻頻道的視頻數(shù)據(jù)并限制其畫(huà)幅，以便實(shí)現(xiàn)不同的圖象顯示格式。亮度分量Y_MN存儲(chǔ)在先進(jìn)先出(FIFO)行存儲(chǔ)器356中，存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于亮度分量?jī)?nèi)插的性質(zhì)。經(jīng)組合的色度分量U/V-MN存儲(chǔ)在FIFO 358中。輔助信號(hào)亮度和色度分量Y_PIP、U_PIP和V_PIP由多路信號(hào)分離器355產(chǎn)生。亮度分量必要時(shí)在電路357中經(jīng)過(guò)清晰度處理，然后必要時(shí)由內(nèi)插器359加以擴(kuò)展，產(chǎn)生作為輸出的信號(hào)Y_AUX。
在某些情況下，輔助顯示會(huì)與主信號(hào)顯示一般大，如圖1(d)中的實(shí)例所示。與畫(huà)中畫(huà)處理器和視頻RAM350相關(guān)的存儲(chǔ)器局限性會(huì)使充滿這種大型顯示區(qū)所需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)或象素?cái)?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(hào)中以代替那些在數(shù)據(jù)壓縮或縮減過(guò)程中失去的象素。該晰度處理可以對(duì)應(yīng)于圖4所示的電路370所進(jìn)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。
輔助信號(hào)的內(nèi)插可在輔助信號(hào)通路306中進(jìn)行。該P(yáng)IP電路301控制一個(gè)6比特的Y、U、V、8∶1∶1字段存儲(chǔ)器、視頻RAM350，以存儲(chǔ)輸入的視頻數(shù)據(jù)。該視頻RAM350在多個(gè)存儲(chǔ)單元里保存2字段的視頻數(shù)據(jù)。每個(gè)存儲(chǔ)單元保存8比特?cái)?shù)據(jù)。在每個(gè)8比特存儲(chǔ)單元里有一個(gè)6比特Y(亮度)樣值(以640fH取樣的)和2個(gè)其它比特。這兩個(gè)其它比特保存快速切換數(shù)據(jù)(FSW_DAT)或部分的U或V樣值(以80fH取樣的)。該FSW_DAT值指示以下“哪種字段被寫(xiě)入視頻RAM”FSW_DAT＝0無(wú)畫(huà)面;
FSW_DAT＝1上(奇)字段;以及TSW_DAT＝2下(偶)字段。
該字段在視頻RAM內(nèi)占有空間位置，具有由水平和垂直地址限定的邊界，正如圖15中存儲(chǔ)器位置圖所建議的那樣。這些邊界根據(jù)快速切換數(shù)據(jù)從無(wú)畫(huà)面到有效字段(反之亦然)的變化在這些地址處得以限定。在快速切換數(shù)據(jù)中的這些跳變限定了該P(yáng)IP插入的周邊范圍，這還被稱為“PIP箱”或“PIP重疊”。可以理解，在PIP畫(huà)面中物體的圖像寬高比可以得到控制，這與PIP箱或重疊的格式顯示比(例如4×3或16×9)無(wú)關(guān)。在屏幕上PIP重疊的位置將取決于在主信號(hào)各場(chǎng)掃描起點(diǎn)處該視頻RAM的讀指針的起始地址。由于存儲(chǔ)在視頻RAM350內(nèi)的數(shù)據(jù)的字段是2個(gè)，并且在顯示周期期間，整個(gè)視頻RAM被讀，因此兩個(gè)字段在顯示掃描期間被讀出。PIP電路301將決定哪個(gè)字段要從該存儲(chǔ)器中讀出以通過(guò)使用快速切換數(shù)據(jù)來(lái)顯示;和讀指針的起始位置。如果鎖定在主視頻源的顯示器正顯示主畫(huà)面的上字段，則對(duì)應(yīng)于輔助畫(huà)面的上字段的視頻RAM的部分將從視頻RAM中被讀出并被轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)和被顯示，這看起來(lái)是符合邏輯的。
這對(duì)于主與輔助視頻源之間所有可能的相位關(guān)系大約一半是可行的。但是，由于在PIP方式下，對(duì)于壓縮畫(huà)面而言，讀視頻RAM總比寫(xiě)視頻RAM快些，這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題。如果在同一時(shí)間寫(xiě)入和讀出同一字段類型，則讀存儲(chǔ)器指針可能超前寫(xiě)指針，這將造成50%機(jī)會(huì)在小畫(huà)面的某些地方出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)撕裂。為此，PIP電路總是讀相反字段類型，該字段類型被寫(xiě)入可以克服運(yùn)動(dòng)撕裂問(wèn)題。如果正被讀字段類型是與正被顯示的字段類型相反，則在該字段從存儲(chǔ)器被讀出時(shí)，通過(guò)刪除該字段的頂行而使存在視頻RAM中的偶字段被反相。結(jié)果使小畫(huà)面保持正確的交錯(cuò)而無(wú)運(yùn)動(dòng)撕裂。這個(gè)場(chǎng)同步的最后的結(jié)果是CPIP芯片提供一個(gè)被稱為“PIP_FSW”的信號(hào)。這是重疊信號(hào)，PIP電路將它提供給一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)在主與輔助信道Y/C(亮度和已調(diào)制色度視頻信息)信號(hào)之間切換。
參照?qǐng)D4和10，輔助視頻輸入信號(hào)以640fH速率取樣并存入視頻RAM350內(nèi)。從視頻RAM350中讀出的輔助數(shù)據(jù)被指定為VRAM_OUT。PIP電路301還具有按水平和垂直方向上相等的整數(shù)因子非對(duì)稱地減小輔助畫(huà)面的能力。輔助信道數(shù)據(jù)由4比特鎖存器352A和352B、輔助FIFO 354、定時(shí)電路369和同步電路371進(jìn)行緩沖，并與主信道數(shù)字視頻同步。VRAM_OUT數(shù)據(jù)由信號(hào)分離器355存入Y(亮度)、U、V(彩色分量)和FSW_DAT(快速切換數(shù)據(jù))中。FSW_DAT指明“哪個(gè)字段型被寫(xiě)入視頻RAM。PIP_FSW信號(hào)直接從PIP電路接收并施加到輸出控制電路。這里決定從視頻RAM讀出的哪個(gè)字段將被顯示。最后，輔助信號(hào)視頻分量數(shù)據(jù)得到選擇，以通過(guò)圖6所示的三輸出復(fù)用器315、317、和319輸出到顯示器。代替在復(fù)合或Y/C接口處使用模擬開(kāi)關(guān)重疊PIP小畫(huà)面，WSP微處理器340數(shù)字式地執(zhí)行PIP重疊。
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(shí)鐘頻率。在此過(guò)程中，視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)8/5(即1024/640)的壓縮。這比正確顯示輔助頻道信號(hào)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(kuò)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 μP340。內(nèi)插器所需的擴(kuò)展量為5/6。擴(kuò)展系數(shù)X按下式確定X＝(640/1024)＊(4/3)＝5/6因此，不管小畫(huà)面由PIP處理器怎樣減小，通過(guò)設(shè)定內(nèi)插器359來(lái)執(zhí)行5/6擴(kuò)展(5個(gè)樣值入，6個(gè)樣值出)，使小畫(huà)面可以正確地以4×3格式在顯示器上顯示。
PIP_FSW數(shù)據(jù)未提供很好的方法用以翻譯CPIP VRAM的哪個(gè)字段應(yīng)該被顯示，因?yàn)镻IP視頻數(shù)據(jù)被水平光柵映像以保持正確的PIP寬高比的緣故。盡管PIP小畫(huà)面保持正確的交錯(cuò)，但PIP重疊區(qū)總是錯(cuò)誤的水平大小。只在PIP重疊大小正確的情況下，為了5/8擴(kuò)展而使用內(nèi)插器359，以得到16×9的小畫(huà)面。對(duì)于所有其它內(nèi)插器的設(shè)定而言，重疊箱將保持16×9，而插入畫(huà)面將在水平方向上變化。PIP_FSW信號(hào)缺少有關(guān)PIP重疊的正確水平方向大小的信息。視頻RAM數(shù)據(jù)被讀出后，PIP電路完成同步化示出法。因此，快速切換數(shù)據(jù)FSW_DAT(夾在視頻RAM數(shù)據(jù)流VRAM_OUT中)對(duì)應(yīng)于寫(xiě)入視頻RAM的字段型。盡管視頻RAM的視頻分量數(shù)據(jù)(Y、U、V)對(duì)于運(yùn)動(dòng)撕裂和正確交錯(cuò)已被校正，但FSW_DAT并沒(méi)被修改。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，PIP重疊箱就是正確的大小，因?yàn)镕SW_DAT信息與視頻分量數(shù)據(jù)(Y、U、V)一起被擴(kuò)展和被內(nèi)插。FSW_DAT含有正確尺寸的重疊區(qū)，然而，它并未指出哪個(gè)字段是顯示的正確字段。PIP_FSW和FSW_DAT可以一起使用以解決保持交錯(cuò)完整和正確的重疊大小的問(wèn)題。在正常操作中，由于CPIP芯片可用于4×3電視接收機(jī)中，因此視頻RAM中的字段的安排是任意的。字段在垂直方向上和水平方向上對(duì)齊，或根本不對(duì)齊。為了使寬屏處理器和CPIP芯片兼容工作，必須使PIP字段位置不在相同的垂直行上被存儲(chǔ)。換句話說(shuō)，PIP字段不可被編程序，以使相同的垂直地址用于上和下字段型。如圖15所示以垂直對(duì)齊的方式分別將PIP字段存入視頻RAM350內(nèi)的編程序是很方便的。
當(dāng)信號(hào)PIP_OVL起作用，亦即邏輯為H1時(shí)，該信號(hào)強(qiáng)迫輸出控制電路321顯示輔助數(shù)據(jù)。圖16示出用以產(chǎn)生PIP_OVL信號(hào)的電路方框圖。電路680包括一個(gè)J-K觸發(fā)器682，其Q輸出是復(fù)用器688的一個(gè)輸入。復(fù)用器688的輸出是D觸發(fā)器684的一個(gè)輸入。D觸發(fā)器684的Q輸出是復(fù)用器688的另一輸入和與門690的一個(gè)輸入。PIP_FSW和SOL(行起點(diǎn))信號(hào)分別輸入到觸發(fā)器682的J和K輸入端。異或門686有2個(gè)快速切換數(shù)據(jù)比特FSW_DATO和FSW_DAT1信號(hào)作為輸入。異或輸入邏輯值(1、0)和(0、1)分別指示有效字段的偶和奇。非邏輯異或值(0、0)和(1、1)指示無(wú)效視頻數(shù)據(jù)。從(0、1)或(1、0)中的任一個(gè)到(0、0)或(1、1)中的任一個(gè)的變化(相反亦然)指示限定PIP箱或重疊的邊界變化。異或門686的輸出是與門690的第二輸入。與門690的第三輸入是RD_EN_AX信號(hào)，這是對(duì)于輔助FIFO354的讀允許信號(hào)。與門690的輸出是PIP-OVL信號(hào)。電路680從PIP_FSW起作用的時(shí)刻到重疊區(qū)的實(shí)際允許時(shí)引入一行(字段行)延時(shí)。這說(shuō)明在視頻數(shù)據(jù)通路中FIFO 354在正被顯示的PIP視頻數(shù)據(jù)中也引入一字段行的延時(shí)。因此，盡管比通過(guò)PIP電路編程序晚一字段行，PIP重疊是與視頻數(shù)據(jù)完善的重疊。RD_EN_AX信號(hào)允許PIP只在有效的輔助FIFO數(shù)據(jù)已從FIFO 354中讀出時(shí)被重疊。這是必須的，因?yàn)镕IFO數(shù)據(jù)在讀出完畢之后方可被保持。這可能使PIP重疊邏輯電路確定在有效的PIP數(shù)據(jù)之外PIP重疊是有用的。允許與RD_EN_AX一起PIP重疊確保PIP數(shù)據(jù)是有效的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，小畫(huà)面輔助視頻的重疊或成箱被正確地處置和估計(jì)大小，這與輔助視頻如何被擴(kuò)展、壓縮或內(nèi)插無(wú)關(guān)。這為小畫(huà)面視頻源(4×3格式、16×9格式和很多其它格式)而工作。
色度分量U_PIP和V_PIP由電路367加以延遲，延遲時(shí)間的長(zhǎng)短取決于色度分量?jī)?nèi)插的性質(zhì)，產(chǎn)生作為輸出的信號(hào)U_AUX和V_AUX。主信號(hào)和輔助信號(hào)的各個(gè)Y、U和V分量通過(guò)控制允許FIFO 354、356和358讀出的啟動(dòng)信號(hào)在輸出信號(hào)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(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK、行啟動(dòng)信號(hào)SOL、H_COUNT信號(hào)、垂直消隱復(fù)位信號(hào)和快速開(kāi)關(guān)的來(lái)自畫(huà)中畫(huà)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(huà)中畫(huà)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。WSPμP340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(shí)鐘脈沖信號(hào)、啟動(dòng)信號(hào)和復(fù)位信號(hào)的線路。WSP μP340通過(guò)WSP μP解碼器310與門陣列的不同電路聯(lián)系。
有時(shí)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(jìn)行壓縮。在其它情況下，為進(jìn)行通常伴有垂直變焦的水平變焦，可以將視頻加以擴(kuò)展。高達(dá)33%的水平變焦操作可通過(guò)將壓縮減少到4/3以下實(shí)現(xiàn)。取樣內(nèi)插器用以對(duì)輸入的視頻重新計(jì)算至一個(gè)新象素的位置，因?yàn)榱炼纫曨l帶寬(對(duì)S-VHS格式來(lái)說(shuō)達(dá)到5.5兆赫)占奈奎斯特折疊頻率(Nyquist fold over frequency)(它對(duì)于1024fH時(shí)鐘脈沖來(lái)說(shuō)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(guò)主信號(hào)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(kuò)展情況重新計(jì)算樣品值。開(kāi)關(guān)或路由選擇器323和331的作用是變換主信號(hào)通路304相對(duì)于FIFO356和內(nèi)插器337的相對(duì)位置的布局。特別是，這些開(kāi)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(kuò)展的要求在內(nèi)插器337之前。開(kāi)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 μP340。應(yīng)該記住，在小畫(huà)面方式期間輔助視頻信號(hào)是為了被存儲(chǔ)在視頻RAM350中而加以壓縮的，只有在實(shí)用上才需要加以擴(kuò)展。因此在輔助的信號(hào)通路中不需要予以類似的轉(zhuǎn)接。
主信號(hào)通路詳細(xì)示于圖9中。開(kāi)關(guān)323由兩個(gè)復(fù)用器325和327來(lái)實(shí)施。開(kāi)關(guān)331由復(fù)用器333來(lái)實(shí)施。這三個(gè)復(fù)用器都響應(yīng)路由控制電路335(它自身響應(yīng)WSPμP340)。水平定時(shí)/同步電路339產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)來(lái)控制FIFO、鎖存器347和351以及復(fù)用器353的寫(xiě)和讀。時(shí)鐘信號(hào)CLK和行起點(diǎn)信號(hào)SOL是由時(shí)鐘/同步電路320產(chǎn)生的。模/數(shù)轉(zhuǎn)換控制電路369響應(yīng)Y_MN、WSPμP340和UV_MN的最高有效位。
內(nèi)插控制電路349產(chǎn)生中間像素位置值(K)、內(nèi)插器補(bǔ)償濾波器加權(quán)值(C)和亮度的時(shí)鐘選通信息CGY以及彩色分量的CGUV。正是時(shí)鐘選通信息中止(十取幾)或重復(fù)FIFO數(shù)據(jù)，以便為了壓縮奏效允許樣值在一些時(shí)鐘上不被寫(xiě)入，或者為了擴(kuò)展以允許一些樣值多次被讀出。
能夠使用FIFO執(zhí)行視頻壓縮和擴(kuò)展，例如，WR_EN_MN_Y信號(hào)允許數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO 356?？勺柚姑康谒膫€(gè)樣品被寫(xiě)入FIFO中。這就構(gòu)成4/3的壓縮。內(nèi)插器337的作用是重新計(jì)算被寫(xiě)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(kuò)展可按完全與壓縮相反的過(guò)程進(jìn)行。在壓縮的情況下，寫(xiě)啟動(dòng)信號(hào)附有以禁止脈沖形式出現(xiàn)的時(shí)鐘脈沖選通信息。擴(kuò)展數(shù)據(jù)時(shí)，該時(shí)鐘脈沖選通信息就加到讀啟動(dòng)信號(hào)上。這會(huì)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(guò)程中是跟隨FIFO356)的作用就是重新計(jì)算所取樣的數(shù)據(jù)，使其從參差不齊變平穩(wěn)。在擴(kuò)展的情況下，數(shù)據(jù)在從FIFO336中讀取和受時(shí)鐘同步而輸入內(nèi)插器337中時(shí)必須中止。這和壓縮的情況時(shí)不一樣，在壓縮情況下，數(shù)據(jù)是連續(xù)地與時(shí)鐘同步輸入內(nèi)插器337中的。在壓縮和擴(kuò)展兩種情況下，時(shí)鐘選通操作不難以同步的方式進(jìn)行，即諸事件可根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘1024fH的上升前沿發(fā)生。
亮度內(nèi)插的布局技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。時(shí)鐘選通操作(即數(shù)據(jù)十選幾或數(shù)據(jù)重復(fù))可以同步方式來(lái)執(zhí)行。如果可切換的視頻數(shù)據(jù)布局技術(shù)未用于互換內(nèi)插器和FIFO的位置，則讀或?qū)憰r(shí)鐘需要雙時(shí)鐘定時(shí)。以中止或重復(fù)該數(shù)據(jù)?！半p時(shí)鐘定時(shí)”這個(gè)詞是指兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在單時(shí)鐘周期里寫(xiě)入FIFO或在單一時(shí)鐘周期期間從FIFO讀出。由此得出的電路不能與系統(tǒng)時(shí)鐘同步操作，因?yàn)閷?xiě)或讀時(shí)鐘頻率必須是系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的兩倍。況且，可切換的布局技術(shù)只需一個(gè)內(nèi)插器和一個(gè)FIFO既執(zhí)行壓縮也執(zhí)行擴(kuò)展。如果這里描述的視頻切換裝置未被采用，則雙時(shí)鐘定時(shí)的情況只在使用兩個(gè)FIFO來(lái)完成壓縮和擴(kuò)展功能時(shí)才能避免。用于擴(kuò)展的一個(gè)FIFO必須放在內(nèi)插器之前，而用于壓縮的一個(gè)FIFO必須放在內(nèi)插器之后。
該寬屏幕處理器還具有控制垂直偏轉(zhuǎn)的能力，以執(zhí)行垂直變焦距功能。寬屏幕處理器的布局技術(shù)是輔助和主信道水平光柵映像(內(nèi)插)功能互相無(wú)關(guān)，與垂直變焦距(控制垂直偏轉(zhuǎn))無(wú)關(guān)。由于這種布局技術(shù)，主信道可在水平和垂直方向上都被擴(kuò)展，以保持正確寬高比的主信道變焦。然而，如果輔助信道內(nèi)插器的設(shè)定不變，則PIP(小畫(huà)面)將垂直而不水平變焦。因此，輔助信道內(nèi)插器能執(zhí)行較大的擴(kuò)展，以在垂直擴(kuò)展時(shí)保持PIP小畫(huà)面的正確的圖像寬高比。
這種處理的一個(gè)好的實(shí)例發(fā)生在主信道顯示16×9信箱材料的時(shí)候。主水平光柵映像被設(shè)置為1∶1(無(wú)擴(kuò)展也無(wú)壓縮)。垂直變焦33%(即擴(kuò)展4/3)以消除與信箱源材料有關(guān)的黑條。主信道圖像寬高比這時(shí)是正確的。對(duì)于4×3源材料無(wú)垂直變焦情況輔助信道正常設(shè)定為5/6。擴(kuò)展系數(shù)X的不同值由下式?jīng)Q定X(5/6)＊(3/4)＝5/8當(dāng)輔助信道內(nèi)插器359設(shè)定為5/8時(shí)，正確的小畫(huà)面圖像寬高比被保持，并且PIP內(nèi)的物體看起來(lái)無(wú)寬高比畸變。
供主和輔助信號(hào)的亮度分量用的內(nèi)插器可以是歪扭校正濾波器。如這里所述的，四點(diǎn)內(nèi)插器例如包括級(jí)聯(lián)式的一個(gè)兩點(diǎn)線性內(nèi)插器和一個(gè)相連接的濾波器和乘法器，以提供幅度和相位的補(bǔ)償。概括地說(shuō)，四個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)樣值被用來(lái)計(jì)算各內(nèi)插點(diǎn)。輸入信號(hào)施加在兩點(diǎn)線性內(nèi)插器上。傳給該輸入的延時(shí)與延時(shí)控制信號(hào)(K)的值成正比。延時(shí)信號(hào)的幅度和相位誤差由于應(yīng)用級(jí)聯(lián)的附加濾波器和乘法器得到的校正信號(hào)而得以減小。校正信號(hào)提供峰化，這可對(duì)所有K值均衡兩點(diǎn)線性內(nèi)插濾波器的頻率響應(yīng)。原來(lái)的四點(diǎn)內(nèi)插器與具有通常為fs/4通帶的信號(hào)一起使用是最佳化的，這里fs為數(shù)據(jù)取樣速率。
另外，根據(jù)共同申請(qǐng)中所描述的發(fā)明裝置，兩個(gè)信道可以使用兩級(jí)內(nèi)插處理。原來(lái)的可變內(nèi)插濾波器的頻率響應(yīng)可以通過(guò)使用這樣的兩級(jí)處理(稱為兩級(jí)內(nèi)插器)而得到改善。兩級(jí)內(nèi)插器可以包括一個(gè)具有固定系數(shù)的2n+4抽頭有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器和四點(diǎn)可變內(nèi)插器。這個(gè)FIR濾波器輸出在輸入像素樣值之間的中途空間定位。然后，F(xiàn)IR濾波器的輸出通過(guò)與原來(lái)的被顯示的數(shù)據(jù)樣值交錯(cuò)來(lái)進(jìn)行組合，以產(chǎn)生有效的2fs樣值速率。這對(duì)于FIR濾波器的通帶內(nèi)的頻率是一種有效的假設(shè)。其結(jié)果是原來(lái)的四點(diǎn)內(nèi)插器的有效通帶明顯地增加了。
時(shí)鐘脈沖/同步電路320′產(chǎn)生為操縱FIFO354、356和358所需要的讀、寫(xiě)和啟動(dòng)信號(hào)。啟動(dòng)主頻道和輔助頻道的FIFO，以便將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器，為的是存儲(chǔ)供以后的顯示所需要的各視頻行的那些部分。被寫(xiě)的數(shù)據(jù)是按需要而來(lái)自主頻道或輔助頻道中(而不是從兩個(gè)頻道中)，以便將來(lái)自同一視頻行或各顯示行上各信號(hào)源的數(shù)據(jù)組合起來(lái)。輔助頻道的FIFO354是用輔助視頻信號(hào)同步寫(xiě)入的，但是用主視頻信號(hào)從存儲(chǔ)器中同步讀出的。各主視頻信號(hào)分量是用主視頻信號(hào)同步寫(xiě)入FIFO356和358中，而用主視頻信號(hào)從存儲(chǔ)器中同步讀出的。讀取功能在主頻道與輔助頻道之間來(lái)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(huà)幅受限制的并排圖象之類的各種特殊效果是通過(guò)操縱行存儲(chǔ)器FIFO的讀/寫(xiě)啟動(dòng)控制信號(hào)進(jìn)行的。圖7和8示出了這種顯示格式的過(guò)程。在畫(huà)幅受限制的并排顯示圖象的情況下，輔助頻道的2048×8FIFO354的寫(xiě)啟動(dòng)控制信號(hào)(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%的象幅限制(約為67%有效圖象)和信號(hào)內(nèi)插擴(kuò)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(xiě)啟動(dòng)控制信號(hào)(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(huà)幅限制且由910×8FIFO在主頻道視頻上實(shí)現(xiàn)了4/3的壓縮比。
在各FIFO中，視頻數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)緩沖以便在特定的時(shí)間及時(shí)讀出。數(shù)據(jù)可從各FIFO讀出的有效時(shí)域取決于所選取的顯示格式。在所示的并排畫(huà)幅限制方式的實(shí)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(dòng)控制信號(hào)(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(kāi)始起頭，緊接著是視頻后肩(video back porch)。輔助頻道讀啟動(dòng)控制信號(hào)(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(hào)的下降邊緣開(kāi)始，以主頻道視頻前肩(video front porch)的開(kāi)始結(jié)束。應(yīng)該指出，寫(xiě)啟動(dòng)控制信號(hào)與它們各自的FIFO輸入數(shù)據(jù)(主或輔助)同步，讀啟動(dòng)控制信號(hào)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?yàn)樗梢允箖蓚€(gè)幾乎是全場(chǎng)的圖象以并排方式顯示。這種顯示對(duì)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(hào)都以4×3的格式表示。這當(dāng)然相當(dāng)于12×9。兩個(gè)4×3顯示格式比的NTSC制圖象可通過(guò)或?qū)D象的畫(huà)幅限制33%、或?qū)D象擠壓33%(同時(shí)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(ài)好而定，圖象畫(huà)幅限制相對(duì)寬高比失真的比例可以設(shè)定在0%與33%這兩個(gè)極限值之間。例如，兩個(gè)并排的圖象可以以16.7%受擠壓和16.7%的畫(huà)幅限制的形式顯示。
16×9顯示格式比顯示的水平顯示時(shí)間與4×3顯示格式比顯示的一樣，因?yàn)閮烧叩臉?biāo)稱行長(zhǎng)都是62.5微秒。因此要使NTSC制視頻信號(hào)保持正確的寬高比并且沒(méi)有失真，就必須采用一個(gè)等于4/3的增速系數(shù)。這個(gè)4/3的系數(shù)是作為兩種顯示格式的比值計(jì)算出來(lái)的4/3＝(16/9)/(4/3)按照本發(fā)明的各個(gè)方面，采用了可調(diào)節(jié)的內(nèi)插器來(lái)增速視頻信號(hào)。過(guò)去，曾使用過(guò)輸入端和輸出端的時(shí)鐘脈頻率不同的FIFO來(lái)履行同樣的功能。相比之下，如果在單個(gè)4×3顯示格式比的顯示器上顯示兩個(gè)NTSC制4×3顯示格式比的信號(hào)，各圖象必然失真或畫(huà)幅受到限制或兩者兼?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。
權(quán)利要求
1.一種顯示系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)視頻存儲(chǔ)器；用以將來(lái)自視頻信號(hào)的信息寫(xiě)入和讀出上述視頻存儲(chǔ)器的裝置，上述信息與視頻數(shù)據(jù)和字段型式有關(guān)；用以與另一視頻信號(hào)用的顯示器裝置同步地供應(yīng)來(lái)自上述視頻存儲(chǔ)器的上述信息的裝置；一個(gè)內(nèi)插器，用以對(duì)從上述行存儲(chǔ)器里讀出的上述信息有選擇性地壓縮和擴(kuò)展，上述字段型信息與上述視頻信息一起經(jīng)歷上述壓縮和擴(kuò)展；用以對(duì)上述字段型信息譯碼以識(shí)別第一和第二型字段和無(wú)有效視頻數(shù)據(jù)的裝置；用以復(fù)用同時(shí)顯示的上述視頻信號(hào)可響應(yīng)上述編碼裝置工作的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述供應(yīng)裝置包括一個(gè)行存儲(chǔ)器，供從上述視頻存儲(chǔ)器讀出的上述信息使用，它具有一個(gè)寫(xiě)入端口可與上述讀視頻存儲(chǔ)器同步地操作，和一個(gè)讀出端口可與另一視頻信號(hào)的顯示裝置同步地操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述行存儲(chǔ)器是異步的。
全文摘要
畫(huà)面重疊系統(tǒng)確保在同時(shí)顯示畫(huà)面的中畫(huà)面的重疊具有合適的尺寸和合適的位移。該系統(tǒng)包括一個(gè)視頻存儲(chǔ)器和一個(gè)控制電路以將來(lái)自視頻信號(hào)的信息寫(xiě)入和讀出該視頻存儲(chǔ)器，該信息與視頻數(shù)據(jù)和字段類型有關(guān)。讀出電路與另一視頻信號(hào)的顯示器同步地供應(yīng)來(lái)自視頻存儲(chǔ)器的信息。內(nèi)插器有選擇性地對(duì)從讀出電路讀出的信息壓縮和擴(kuò)展。譯碼電路譯出字段型信息。讀出電路可包括一個(gè)異步的行存儲(chǔ)器，供從視頻存儲(chǔ)器讀出的信息用。
文檔編號(hào)H04N7/00GK1057148SQ9110372
公開(kāi)日1991年12月18日 申請(qǐng)日期1991年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月1日
發(fā)明者納撒尼·H·埃爾索茲, 蒂莫·W·薩赫爾 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司