專利名稱：帶讀/寫指示字控制的場(chǎng)同步系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于非同步視頻信號(hào)的多圖象顯示的電視技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及寬屏幕顯示格式比的電視?，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(duì)寬顯示格式的信號(hào)源信號(hào)進(jìn)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(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許多問題。改變多信號(hào)源的顯示格式比、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)、在多個(gè)信號(hào)源之間進(jìn)行切換以產(chǎn)生多圖象顯示以及從壓縮的數(shù)據(jù)信號(hào)提供高清晰度的圖象，這些都屬于上述問題的范圍。本發(fā)明的寬屏幕電視能解決所有這些問題。本發(fā)明按照各種情況設(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。
當(dāng)輔助圖象是一幅小插象時(shí)，來自與主信號(hào)不精確同步的各種人為結(jié)果(artifacts)是可以容許的?？墒?，對(duì)于專門適用于寬屏幕電視的某些顯示格式，例如對(duì)兩個(gè)同樣大小并排的圖象來說，這類同步不精確以及人為結(jié)果是不能容許的。大尺寸的輔助圖象可以使這些令人計(jì)厭的人為結(jié)果變得顯著起來。通常，用于合成圖象顯示的視頻顯示及偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是與主視頻信號(hào)同步的。輔助視頻信號(hào)必須與主視頻信號(hào)及視頻顯示豎直同步。在較廉價(jià)的系統(tǒng)中，輔助視頻信號(hào)可以在場(chǎng)存儲(chǔ)器內(nèi)受到幾分之一場(chǎng)周期的延時(shí)，然后在行存儲(chǔ)器內(nèi)得以加速。在較昂貴又復(fù)雜的系統(tǒng)中，例如通常用于廣播等級(jí)播音室的系統(tǒng)中，四個(gè)場(chǎng)同步系統(tǒng)采用了四個(gè)雙端口非同步場(chǎng)存儲(chǔ)器。非同步存儲(chǔ)器，亦即是具有獨(dú)立的寫和讀時(shí)鐘端口的存儲(chǔ)器，通常比同步存儲(chǔ)器更昂貴。
根據(jù)本文中所述的本發(fā)明的各種裝置，可以獲得與四場(chǎng)系統(tǒng)的性能相似的某種程度的場(chǎng)同步，但這種場(chǎng)同步只采用一個(gè)作為場(chǎng)存儲(chǔ)器的同步視頻RAM以及一個(gè)先進(jìn)先出(FIFO)非同步多行存儲(chǔ)器。如果FIFO存儲(chǔ)器是一個(gè)五行存儲(chǔ)器，就可能遇到下列人為結(jié)果(1)每當(dāng)兩種信號(hào)領(lǐng)前(precess)通過視頻幀時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)分幀行偏移和一個(gè)場(chǎng)行偏移。(2)每當(dāng)主信號(hào)和輔助信號(hào)之間的領(lǐng)前率超過每幀兩行時(shí)，輔助頻道視頻信號(hào)在圖象底部會(huì)受到擾頻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種領(lǐng)先率在消費(fèi)者使用的電子場(chǎng)合中是大概不會(huì)出現(xiàn)的。本發(fā)明的成本與一個(gè)四場(chǎng)系統(tǒng)的成本之比大約為4∶1，而不會(huì)招致性能方面重大損失。FIFO存儲(chǔ)器的容量是與被認(rèn)為是避免讀/寫指示字沖突而相當(dāng)需要的最低行存儲(chǔ)量相關(guān)的。當(dāng)新的數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)被寫入FIFO存儲(chǔ)器之前而舊的數(shù)據(jù)從FIFO存儲(chǔ)器中被讀出的時(shí)候，會(huì)發(fā)生讀/寫指示字沖突。當(dāng)舊的數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)從FIFO存儲(chǔ)中被讀出之前而新的數(shù)據(jù)重寫存儲(chǔ)器時(shí)，也會(huì)發(fā)生讀/寫指示字沖突。本文中所用的FIFO存儲(chǔ)器的容量例如2048×8，是與大約五行相對(duì)應(yīng)的。
根據(jù)本發(fā)明的一種裝置，用于非同步視頻信號(hào)的場(chǎng)同步系統(tǒng)包括與第一視頻信號(hào)同步的視頻信號(hào)顯示器。第一視頻信號(hào)具有與其水平和豎直同步分量相對(duì)應(yīng)的第一行頻分量和第一場(chǎng)頻分量。具有同步讀和寫端口的場(chǎng)存儲(chǔ)器是為第二視頻信號(hào)而設(shè)置的。第二視頻信號(hào)具有與其水平同步分量相對(duì)應(yīng)的第二行頻分量。用于第二視頻信號(hào)的多行存儲(chǔ)器(FIFO)具有非同步的寫和讀端口以及可獨(dú)立復(fù)位的寫和讀指示字。必要時(shí)經(jīng)過二次采樣的第二視頻信號(hào)被貯存在場(chǎng)存儲(chǔ)器內(nèi)，而且是與第二行頻分量同步地寫入存儲(chǔ)器的。必要時(shí)經(jīng)過二次取樣的第二視頻信號(hào)與第二行頻分量同步地被寫入多行存儲(chǔ)器。因此，經(jīng)過二次取樣及與其自己的同步分量同步地貯存之后，對(duì)應(yīng)于第二視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)是完全正交的。必要時(shí)經(jīng)過二次取樣的第二視頻信號(hào)是與第一行頻分量同步地從多行存儲(chǔ)器中讀出的。取樣及延時(shí)電路控制寫和讀指示字的復(fù)位。通過以第二行頻分量對(duì)第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣而產(chǎn)生寫指示字復(fù)位信號(hào)。在第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后寫指示字被復(fù)位在第二視頻信號(hào)的一個(gè)行掃描周期之內(nèi)。通過以第一行頻分量對(duì)第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣而產(chǎn)生讀指示字復(fù)位信號(hào)。在第一視頻信號(hào)的每場(chǎng)開始后讀指示字被復(fù)位了第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)行周期，詳細(xì)地說，是在第一視頻信號(hào)的每場(chǎng)開始后第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)行周期，但不超過三個(gè)行周期。
來自視頻RAM的數(shù)據(jù)組以原先用來對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行取樣的同一時(shí)鐘脈沖而被寫入2048×8 FIFO存儲(chǔ)器，這種時(shí)鐘脈沖例如是鎖定于輔助信號(hào)，而不鎖定于主信號(hào)的640fH時(shí)鐘脈沖。用鎖定于主視頻頻道的水平同步分量的例如1024fH的顯示時(shí)鐘脈沖頻率去讀FIFO存儲(chǔ)器。采用具有獨(dú)立的讀和寫端口時(shí)鐘的多行存儲(chǔ)器(FIFO)能使原先以第一頻率正交地取樣的數(shù)據(jù)以第二頻率得以正交地顯示。把非同步FIFO存儲(chǔ)器用于輔助頻道并不能解決與視頻信號(hào)同步相關(guān)的所有問題。由于從輔助信道FIFO存儲(chǔ)器和寫數(shù)據(jù)是不同步的，就有可能出現(xiàn)讀/寫指示字的沖突。當(dāng)原先已經(jīng)讀過的舊數(shù)據(jù)被新寫入的數(shù)據(jù)代替以前而收到讀允許信號(hào)時(shí)，就會(huì)發(fā)生讀/寫指示字的沖突。此外，還必須保持隔行掃描的完整性。
為了避免輔助頻道FIFO存儲(chǔ)器的讀/寫指示字沖突，首先必須選擇足夠大的存儲(chǔ)器。為了顯示被象幅限制33%的正常顯示格式比的視頻信號(hào)，容量為2048×8的輔助FIFO存儲(chǔ)器例如根據(jù)82%的有效行掃描周期能貯存5.9行視頻數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一種裝置中認(rèn)識(shí)到可能不會(huì)遇到大于2行/場(chǎng)的領(lǐng)先率。因此，用于輔助頻道的5行FIFO存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能足以防止讀/寫指示字沖突。
由于主信號(hào)和輔助信號(hào)是不同步的，有讀指示字被復(fù)位時(shí)寫指示字所處的精確位置用會(huì)有些模糊。寫指示字超前讀指示字至少兩行是公知的?？墒?，如果輔助頻道水平同步頻率高于主頻道水平同步頻率，那么寫指示字就會(huì)領(lǐng)先超過第二行。對(duì)于領(lǐng)前率小于2行/場(chǎng)的不同信號(hào)，寫指示字提前的量可能例如為10字節(jié)。
這樣，對(duì)于含小于2行/場(chǎng)領(lǐng)前率的所有信號(hào)來說都可以避免指示字的沖突。通過適當(dāng)定時(shí)的讀和寫的復(fù)位信號(hào)可以將輔助頻道FIFO存儲(chǔ)器劃分成5個(gè)行部分。在這個(gè)方案中，讀和寫指示字是在各顯示場(chǎng)開始時(shí)彼此相隔至少2行而起始的。
如果FIFO存儲(chǔ)器不是完整的5行長(zhǎng)，系統(tǒng)就會(huì)犧牲從寫指示字至讀指示字的存儲(chǔ)間距。這就是不同的壓縮模式的情況。在16%壓縮例子的情況下，實(shí)際的FIFO存儲(chǔ)器長(zhǎng)度為4.7行長(zhǎng)。因此在寫指示字趕上讀指示字的情況下，場(chǎng)開始時(shí)的指示字之間仍然會(huì)有至少2.6行的存儲(chǔ)。在33%壓縮的情況下，實(shí)際的FIFO存儲(chǔ)器的長(zhǎng)度為4.0行長(zhǎng)。這對(duì)于高達(dá)2行/場(chǎng)的領(lǐng)前率來說不足以保證指示字的完整性。


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(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(hào)通路、輔助信號(hào)通路和輸出信號(hào)通路。
圖7和8是有助于說明如圖1(d)所示的用畫幅十分受限制的信號(hào)產(chǎn)生的顯示格式的過程的定時(shí)圖。
圖9是用以產(chǎn)生1fH至2fH轉(zhuǎn)換中的內(nèi)2fH信號(hào)的電路。
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是圖6中所示的輔助信號(hào)路徑的其中一部分的方框圖。
圖13是有助于說明避免讀/寫指示字沖突的五行FIFO行存儲(chǔ)器的示意圖。
圖14是實(shí)現(xiàn)門陣列的輔助路徑同步電路的簡(jiǎn)化電路的方框圖。
圖15是說明上/下場(chǎng)標(biāo)記與視頻幀的水平行對(duì)應(yīng)的定時(shí)圖。
圖16-18有助于說明保持隔行掃描完整性的方法，以同時(shí)顯示呈現(xiàn)相對(duì)領(lǐng)前的視頻信號(hào)。
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。為便于說明和討論起見，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，這通常被稱為字母盒格式(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顯示格式比的視頻能能全面顯示出來，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(hào)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(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。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(shí)物垂直伸長(zhǎng)。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(gè)范圍的一個(gè)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(gè)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(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(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(gè)調(diào)諧器的場(chǎng)合，無論兩個(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。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(jī)、激光盤播放機(jī)、錄象播放機(jī)、電子游戲機(jī)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，它們各由分開的亮度信號(hào)和色度信號(hào)組成。有一個(gè)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(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(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(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 VERTRST OUT加到RGB接口60。RGB接口中的一個(gè)開關(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和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)出的移動(dòng)電平(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(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(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產(chǎn)生內(nèi)/外控制信號(hào)INT/EXT選取外RGB信號(hào)。但在沒有外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包括畫中畫處理器320用以對(duì)輔助視頻信號(hào)進(jìn)行特殊的信號(hào)處理。畫中畫一詞有時(shí)縮寫成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(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(hào)、來自RGB接口60的經(jīng)選擇的2fH水平同步信號(hào)和來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)。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所示構(gòu)成主信號(hào)通路和輔助信號(hào)通過各部分的一系列部件已詳細(xì)介紹過。
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)、和開關(guān)SW1至SW6的控制信號(hào)。I/O部分還監(jiān)控來自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)把來自主信號(hào)和輔助信號(hào)通路的視頻信息組合起來以實(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(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，來自主信號(hào)處理通路304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(dithering)及去抖顫(dedithering)。此外還考慮涉及不同二進(jìn)制位數(shù)的不同抖顫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)。
圖9中更詳細(xì)地示出了水平同步電路的各個(gè)部分。相位補(bǔ)償器228是含有低通濾波器230，壓控振蕩器232，分頻器234以及電容器236的鎖相環(huán)的一部分。壓控振蕩器232響應(yīng)于陶瓷諧振器等238而以32fH工作。壓控振蕩器的輸出的頻率被除以32，以將適當(dāng)頻率的第二輸入信號(hào)提供給相位補(bǔ)償器228。除法器234的輸出是一種1fH基準(zhǔn)定時(shí)信號(hào)。32fH基準(zhǔn)定時(shí)信號(hào)和1fH基準(zhǔn)定時(shí)信號(hào)被輸送到一個(gè)除以16的計(jì)數(shù)器400。2fH的輸出被輸送到脈寬電路402。用1fH基準(zhǔn)信號(hào)預(yù)置除法器400保證了該分頻器與視頻信號(hào)輸入部分的鎖相環(huán)同步地工作。脈寬電路402確保2fH基準(zhǔn)信號(hào)有足夠的脈寬，以保證例如型號(hào)為CA1391的相位補(bǔ)償器404正常地工作，補(bǔ)償器404形成了包含低通濾波器406和2fH壓控振蕩器408的第二鎖相環(huán)的一部分。壓控振蕩器408產(chǎn)生用來驅(qū)動(dòng)逐行掃描顯示的內(nèi)2fH定時(shí)信號(hào)。相位補(bǔ)償器404的另一種輸入信號(hào)是2fH回掃脈沖或與之相關(guān)的定時(shí)信號(hào)。采用含有相位補(bǔ)償器404的第二鎖相環(huán)有助于保證各2fH掃描周期在輸入信號(hào)的各1fH周期內(nèi)對(duì)稱。否則，顯象可能會(huì)出現(xiàn)光柵分離，例如其中一半視頻行向右偏移，一半視頻行向左偏移。
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(shí)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(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)電流以便將圖象變換到顯示器上。水平偏轉(zhuǎn)信號(hào)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(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)是由開關(guān)608來執(zhí)行。選擇水平同步信號(hào)是由開關(guān)604來執(zhí)行。選擇視頻信號(hào)是由開關(guān)606來執(zhí)行。各開關(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。沒有這種信號(hào)時(shí)，就有一個(gè)開關(guān)拒絕控制信號(hào)傳送到各開關(guān)604、606和608上，以防在沒有信號(hào)時(shí)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 μP340的色調(diào)和彩色控制信號(hào)。
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(hào)為畫中畫處理器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(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(shí)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(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。從印地安納州的印地安納波里斯的湯姆遜消費(fèi)者電子設(shè)備公司可獲得的名為CTC 140畫中畫(CPIP)技術(shù)訓(xùn)練手冊(cè)的出版物中更充分地描述了基本CPIP芯片。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(gè)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。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。一般說來，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。
在單圖象顯示狀態(tài)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(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。
以如用于傳統(tǒng)電視的基本CPIP芯片為基礎(chǔ)的現(xiàn)有的畫中畫處理器是以具有某些不希望有的結(jié)果的特定方式工作的。輸入的視頻信號(hào)用鎖定于主視頻信號(hào)源的水平同步信號(hào)的640fH時(shí)鐘脈沖進(jìn)行取樣。換言之，貯存在與CPIP芯片相關(guān)的視頻RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)不是相對(duì)于輸入輔助視頻信號(hào)源正交地受到取樣的。這對(duì)于場(chǎng)同步的基本CPIP方法是一個(gè)主要的限制。輸入取樣率的非正交性質(zhì)導(dǎo)致被取樣數(shù)據(jù)的偏斜誤差。這種限制是與CPIP芯片配用、寫和讀數(shù)據(jù)必須同一時(shí)鐘脈沖的視頻RAM的結(jié)果。當(dāng)顯示來自視頻RAM(例如視頻RAM 350)的數(shù)據(jù)時(shí)，偏斜誤差看起來象是沿圖象豎直邊沿的無規(guī)則晃動(dòng)，通常被認(rèn)為是相當(dāng)有害的。
本發(fā)明與基本CPIP芯片不同的另一種設(shè)計(jì)的畫中畫處理器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)。在此工作狀態(tài)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。不對(duì)稱壓縮方式會(huì)產(chǎn)生寬高比失真的圖象，以貯存在視頻RAM內(nèi)。圖象中各實(shí)物沿水平方向受擠壓。但若這些圖象據(jù)按正常方式，例如以頻道掃描模式，用于16×9顯示格式比屏幕顯示，則圖象中的物體是正常的。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(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。
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(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(hào)(不同頻道)會(huì)有不相關(guān)的同步脈沖且似乎在任何時(shí)刻遲早會(huì)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/寫視頻RAM時(shí)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(shí)，取樣時(shí)鐘脈沖會(huì)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(shí)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(hào)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(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(shí)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(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RAM 350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(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)象素壓縮和抖顫及去抖顫的方案。令去抖顫電路在工作時(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)的不同抖顫及去抖顫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(hào)的亮度和色差信號(hào)按8∶1∶1的六位Y、U、V方式存儲(chǔ)。在形成畫中畫處理器一部分的視頻RAM內(nèi)。就是說，把各分量量化成六位取樣。每對(duì)色差取樣有八個(gè)亮度取樣。簡(jiǎn)言之，畫中畫處理器320是在某種模式下工作的，從而以640fH進(jìn)鐘頻率對(duì)輸入視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，而該時(shí)鐘頻率被渙定到輸入的輔助視頻同步信號(hào)。在這種模式下，貯存在視頻RAM 350內(nèi)的數(shù)據(jù)被正交地取樣。當(dāng)數(shù)據(jù)從畫中畫處理器視頻RAM 350中讀出時(shí)，是用鎖定到輸入的輔助視頻信號(hào)的同一640fH時(shí)鐘脈沖讀出的。然而，即使這種數(shù)據(jù)被正交地取樣和貯存，以及能正交地讀出，但是由于主視頻信號(hào)源和輔助視頻信號(hào)源的不同步性質(zhì)，這種數(shù)據(jù)不能直接從視頻RAM 350正交地加以顯示。主視頻信號(hào)源和輔助信號(hào)源只有在它們是來自同一視頻信號(hào)源的顯示信號(hào)的情況下才能望是同步的。
圖6中以方框圖的形式示出了主信號(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WSPμP解碼器310。WSPμP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(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。與畫中畫處理器和視頻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)據(jù)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可以是抖顫電路，電路357可以是去抖顫電路。
進(jìn)一步參閱圖12，輔助視頻輸入數(shù)據(jù)以640fH的頻率被取樣，且被貯存在視頻RAM內(nèi)。輔助數(shù)據(jù)從視頻RAM 350中讀出，并用VRAM_OUT表示。PIP電路301還有水平、豎直以及非對(duì)稱地把輔助圖象縮小相同的整數(shù)倍的能力。輔助頻道數(shù)據(jù)由4位鎖存器352A和352B，輔助FIFO存儲(chǔ)器354，定時(shí)電路369以及同步電路368，加以緩沖以及與主頻道數(shù)字視頻信號(hào)同步。VRAM_OUT數(shù)據(jù)由信號(hào)分離器355分成Y(亮度)，U，V(彩色分量)，以及FSW_DAT(快速切換數(shù)據(jù))。FSW_DAT表示哪種場(chǎng)型原先被寫入視頻RAM。PIP_FSW信號(hào)直接從PIP電路接收到，且加到輸出控制電路321，以確定從視頻RAM中讀出的哪個(gè)場(chǎng)要在小圖象模式期間加以顯示。
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。在此過程中，視頻信號(hào)經(jīng)過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)WSPμP340。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)短取決于亮度分量?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)、行啟動(dòng)信號(hào)、水平行計(jì)數(shù)信號(hào)、垂直消隱復(fù)位信號(hào)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。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格式來說達(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(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，這些開關(guān)選擇是否按圖象壓縮的要求而處在FIFO 356之前，或者FIFO 356是否按圖象擴(kuò)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 μP340。應(yīng)該記住，輔助視頻信號(hào)是為了被存儲(chǔ)在視頻RAM 350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。
舉例說，為了通過使用FIFO實(shí)行視頻壓縮，可阻止每第四個(gè)取樣被寫入FIFO 356中。這就構(gòu)成4/3的壓縮。內(nèi)插器337的作用是重新計(jì)算被寫入FIFO中的亮度取樣，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程進(jìn)行。在壓縮的情況下，寫啟動(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FIFO 356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FIFO 356)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。
輔助信號(hào)的內(nèi)插過程是在輔助信號(hào)通路306中進(jìn)行的。PIP電路301控制6位Y、U、V 8∶1∶1的存儲(chǔ)器、視頻RAM 350，以便存儲(chǔ)輸入的視頻數(shù)據(jù)。視頻RAM 350將視頻數(shù)據(jù)的兩場(chǎng)存儲(chǔ)在多個(gè)存儲(chǔ)單元中。各存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)8位數(shù)據(jù)。各8位存儲(chǔ)單元中有一個(gè)6位Y(亮度)取樣(以640fH取樣)和2個(gè)其它的二進(jìn)制位。這兩個(gè)其它的二進(jìn)制位用以存儲(chǔ)快速轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(FSW_DAT)或一個(gè)U或V取樣(以80fH下取樣)中的某個(gè)部分。FSW_DAT值表明寫入視頻RAM中的是哪種類型的場(chǎng)。由于數(shù)據(jù)的兩場(chǎng)存儲(chǔ)在視頻RAM 350中，且在顯示時(shí)間期間讀取整個(gè)視頻RAM350，因而兩場(chǎng)是在顯示掃描過程中讀取的。PIP電路301將確定要從存儲(chǔ)器中讀出哪一場(chǎng)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(dòng)作受破壞問題而寫入的類型相反的場(chǎng)。若正在讀取的場(chǎng)的類型與正在顯示的場(chǎng)類型相反，則通過從存儲(chǔ)器中讀出場(chǎng)時(shí)刪除場(chǎng)的頂行從而將存儲(chǔ)在視頻RAM中的偶數(shù)場(chǎng)倒過來。結(jié)果是小圖象保持正確的隔行掃描情況同時(shí)沒有動(dòng)作受破壞的現(xiàn)象存在。
時(shí)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(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(gè)頻道中)，以便將來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。輔助頻道的FIFO 354是用輔助視頻信號(hào)同步寫入的，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)同步寫入FIFO 356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回轉(zhuǎn)換的次數(shù)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(chǔ)器FIFO的讀/寫啟動(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程。在畫幅受限制的并排顯示圖象的情況下，輔助頻道的2048×8 FIFO 354的寫啟動(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 FIFO 356和358的寫啟動(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%的畫幅限制且由910×8 FIFO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910×8 FIFO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_EM_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(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制圖象可通過或?qū)D象的畫幅限制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。視乎使用者的愛好而定，圖象畫幅限制相對(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)插器來增速視頻信號(hào)。過去，曾使用過輸入端和輸出端的時(shí)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(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。
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，必須將主視頻信號(hào)增速使其充滿寬屏幕顯示器。輔助視頻信號(hào)必須與第一視頻信號(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)器中延遲幾分之一場(chǎng)周期，然后在行存儲(chǔ)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(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而實(shí)現(xiàn)的。
讀和寫時(shí)鐘脈沖的不同步性質(zhì)需要采取某些步驟以避免讀/寫指示字的沖突。當(dāng)新數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)被寫入FIFO存儲(chǔ)器之前而舊數(shù)據(jù)從FIFO存儲(chǔ)器中讀出時(shí)就可能發(fā)生讀/寫指示字的沖突。當(dāng)舊的數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)從FIFO存儲(chǔ)器中讀出之前而新的數(shù)據(jù)重寫存儲(chǔ)器時(shí)，也會(huì)發(fā)生讀/寫指示字的沖突。FIFO存儲(chǔ)器的容量是與被認(rèn)為是為避免讀/寫指示字的沖突而相當(dāng)需要的最低行存儲(chǔ)量相關(guān)的。結(jié)合圖12-18以更充分的說明一種為避免讀/寫指示字的沖突及保持隔行掃描完整性的場(chǎng)同步系統(tǒng)。
畫中畫處理器以這樣的方式工作，使得輔助視頻數(shù)據(jù)由鎖定于輸入的輔助視頻信號(hào)的水平同步分量的640fH時(shí)鐘脈沖加以取樣。這項(xiàng)操作能使正交取樣數(shù)據(jù)貯存在視頻RAM 350內(nèi)。數(shù)據(jù)必須以相同的640fH頻率讀出。由于主視頻信號(hào)源和輔助視頻信號(hào)源總體上的不同步性質(zhì)，數(shù)據(jù)是不能從視頻RAM不作修正地正交顯示的。為了便于輔助信號(hào)與主信號(hào)步同，在視頻RAM 350輸出后的輔助信號(hào)路徑上配置了含有獨(dú)立的寫和讀端口時(shí)鐘的行存儲(chǔ)器。
詳細(xì)地說，如圖12中所示，視頻RAM350的輸出是兩個(gè)4位鎖存器325A和352B中第一個(gè)的輸入。VRAM_OUT輸出信號(hào)呈4位數(shù)據(jù)組的形式。4位鎖存器被用來把輔助信號(hào)組重新組合成8位數(shù)據(jù)組。這些鎖存器還把數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率從1280fH減少至640fH。由用以對(duì)要存入視頻RAM 350的輔助視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣的同一640fH時(shí)鐘脈沖把8位數(shù)據(jù)組寫入FIFO存儲(chǔ)器354。FIFO存儲(chǔ)器354的容量為2048×8。用鎖定于主視頻信號(hào)水平同步分量的1024fH顯示時(shí)鐘脈沖從FIFO存儲(chǔ)器354中讀出8位數(shù)據(jù)組。這種采用含有獨(dú)立的讀和寫端口時(shí)鐘的多行存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)能使原先正交取樣的數(shù)據(jù)正交地顯示。8位數(shù)據(jù)由信號(hào)分離器355分成6位亮度及色差取樣。這些數(shù)據(jù)取樣于是可以按需要為所需的顯示格式比插值以及作為視頻數(shù)據(jù)輸出而寫入。
為了在輔助頻道FIFO存儲(chǔ)器內(nèi)避免讀/寫指示字沖突，首先必須選擇容量足夠大的存儲(chǔ)器。為了顯示被象幅限制33%的正常顯示格式比的視頻信號(hào)，容量為2048×8的輔助FIFO存儲(chǔ)器能貯存5.9行視頻數(shù)據(jù)，計(jì)算如下，式中N是相乘時(shí)的數(shù)目，L是每行的長(zhǎng)度根據(jù)82%的有效行長(zhǎng)度N＝(2/3)×(0.82)×(640)＝350L＝2048/350＝5.9本發(fā)明的一種情況認(rèn)識(shí)到大于2行/場(chǎng)的領(lǐng)前率是不大可能遇到的。因此，輔助頻道的5行FIFO存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠足以防止讀/寫指示字的沖突。
輔助頻道FIFO存儲(chǔ)器的用法可以如圖13所示地畫出。圖14中示出了由D型觸發(fā)器所組成的電路的簡(jiǎn)化方框圖，該電路用以產(chǎn)生控制輔助信號(hào)路徑中的FIFO存儲(chǔ)器354寫和讀的復(fù)位脈沖以及行延時(shí)(Z-1)。在新的主信號(hào)場(chǎng)開始時(shí)，使寫指示字復(fù)位至FIFO存儲(chǔ)器啟動(dòng)。這個(gè)復(fù)位脈沖用WR_RST_AX表示，它是由H_SYNC_AX取樣的V_SYNC的組合。換言之，WR_RST_AX是在發(fā)生于主信號(hào)的豎直同步脈沖之后的輔助視頻信號(hào)的第一水平同步脈沖處發(fā)生的。兩個(gè)主信號(hào)水平行以后，使讀指示字復(fù)位到FIFO存儲(chǔ)器354啟動(dòng)。這個(gè)復(fù)位脈沖用RS_RST_AX表示。換言之，RD_RST_AX是在發(fā)生于主信號(hào)的豎直同步脈沖之后的主視頻信號(hào)的第三個(gè)水平同步脈沖處發(fā)生的，或者再用另一種方式說，是在發(fā)生于WR_RST_AX脈沖之后的主信號(hào)的第二水平同步脈沖處發(fā)生的。
由于主信號(hào)和輔助信號(hào)是不同步的，有關(guān)讀指示字復(fù)位時(shí)寫指示字的精確就會(huì)有些模糊。寫指示字超前讀指示字至少兩行是公知的。然而，如果輔助頻道的水平同步頻率比主頻道的水平同步頻率高，那么寫指針會(huì)提前超過所示的2行標(biāo)記。這樣對(duì)于所有小于2行/場(chǎng)領(lǐng)前率的信號(hào)都能避免指示字的沖突。通過適當(dāng)定時(shí)的讀和寫復(fù)位信號(hào)把輔助頻道FIFO存儲(chǔ)器354分成5個(gè)行部分。在這種方案中，讀和寫指示字是在各顯示場(chǎng)開始時(shí)彼此相隔至少兩行而起始的。
如果FIFO存在器不是完整的5行長(zhǎng)，系統(tǒng)就會(huì)犧性從寫指示字至讀指示字的存儲(chǔ)間距。這就是不同的壓縮模式的情況，例如16%壓縮16%壓縮N＝(5/6)×(0.82)×640＝437L＝2048(5×437)＝4.7在這些情況下，F(xiàn)IFO存儲(chǔ)器證明不到5行長(zhǎng)。在16%的壓縮模式中，實(shí)際的FIFO存儲(chǔ)器長(zhǎng)度是4.7行。33%壓縮的N表達(dá)式中的(0.8)因數(shù)反映了CPIP芯片的工作極限。
由于FIFO存儲(chǔ)器的讀和寫復(fù)位相隔最少兩行有效視頻，所以總是以允許讀指示字趕上寫指示字為代價(jià)作出犧牲。此外，因?yàn)楫嬛挟嬏幚砥魇遣荒茉谝曨lRAM 350內(nèi)貯存超過512個(gè)視頻取樣，只有80%的視頻行被認(rèn)為是有效的。實(shí)際上，這仍然提供了良好的有效視頻行。在這些情況下，為了更多可觀看的圖象分量而犧牲了領(lǐng)前率。而且在輔助視頻信號(hào)中有更多的失真。在最壞情況下，在主視頻信號(hào)源和輔助視頻信號(hào)源之間可以允許多達(dá)每場(chǎng)一行的領(lǐng)前。這仍然超過大多數(shù)視頻源所需要的，而且是在那些預(yù)料最少用的特征模式中犧牲了領(lǐng)前率容限。
由FIFO存儲(chǔ)器的不同步讀和寫所引起的另一個(gè)問題是保持輔助頻道視頻隔行掃描的完整性的問題。由于顯示是鎖定于主頻道視頻信號(hào)的，正在顯示的目前場(chǎng)型，亦即是上或下場(chǎng)，將由主信號(hào)決定。存于視頻RAM 350內(nèi)且準(zhǔn)備在主頻道場(chǎng)開始時(shí)讀出的場(chǎng)型可能是或可能不是與被顯示場(chǎng)型相同的?？赡鼙仨毟淖円曨lRAM 350內(nèi)所存的輔助場(chǎng)型，以匹配主頻道顯示場(chǎng)型。
畫中畫處理器320和門陣列300把NTSC信號(hào)的262.5行場(chǎng)量化成263行上場(chǎng)(有做稱為奇數(shù)場(chǎng))和262行下場(chǎng)(有時(shí)叫做偶數(shù)場(chǎng))。這是由于豎直同步用表示水平同步的脈沖加以取樣。圖15中的示意圖說明了這種情況。上/下場(chǎng)型標(biāo)記用值1表示上場(chǎng)，值0表示下場(chǎng)。上場(chǎng)包括奇數(shù)行1至263。下場(chǎng)包括偶數(shù)行2至262。在圖16中，第一場(chǎng)型標(biāo)記U/L MAIN SIGNAL表示主視頻頻道的場(chǎng)型。信號(hào)HSYNC_AX表示輔助頻道各行的水平同步信號(hào)。
如各輔助頻道行被“正?！睂懭霑r(shí)，場(chǎng)型標(biāo)記U/L(A)表示貯存在輔助頻道視頻RAM 350內(nèi)的場(chǎng)型。術(shù)語正常在這里是用來指當(dāng)上場(chǎng)正被接收及譯碼時(shí)，奇數(shù)行1-263被寫入視頻RAM 350。在接收上場(chǎng)的過程中，如上場(chǎng)第一行不寫入視頻RAM350內(nèi)，則場(chǎng)型標(biāo)記U/L(B)表示貯存在視頻RAM 350內(nèi)的場(chǎng)型。而第一行實(shí)際上是跟蹤下場(chǎng)的最后一行(第262行)的。由于第2行將是該幀的第一顯示行，第3行將是第二顯示行，這就有效地把場(chǎng)型倒過來了。接收到的上場(chǎng)現(xiàn)在成為下場(chǎng)，反之亦然。在接收下場(chǎng)期間，如上場(chǎng)的最后一行加到視頻RAM 350，則場(chǎng)型標(biāo)記U/L(C)表示貯存于視頻RAM 350的場(chǎng)型。由于第263行將是第一顯示行，第1行將是第二顯示行，這就有效地把場(chǎng)型倒過來了。
模式B和C中行的加和減不會(huì)使輔助頻道的圖象劣化，國(guó)為這些顯示行是在豎直回掃或過掃描期間出現(xiàn)的。
圖18中示出了被顯示行的次序，其中實(shí)線表示上場(chǎng)行，虛線表示下場(chǎng)行。
隨著主頻道信號(hào)和輔助頻道信號(hào)領(lǐng)前，U/L MAIN SIGNAL會(huì)相對(duì)于輔助頻道U/L(A，B，C)場(chǎng)型標(biāo)記向左移或向右移。在圖中所示的位置上，因?yàn)榕卸ㄟ呇靥幱贏區(qū)內(nèi)，應(yīng)該用模式A把數(shù)據(jù)寫入視頻RAM 350內(nèi)。由于當(dāng)畫中畫處理器收到豎直同步信號(hào)時(shí)模式A是適當(dāng)?shù)?，它就?huì)把顯示所需要的同一場(chǎng)型寫入視頻RAM 350內(nèi)，以便與V_SYNC_MN(主頻道豎直同步信號(hào))一起開始就從視頻RAM 350中讀出。隨著信號(hào)的領(lǐng)前，模式將根據(jù)它們的相對(duì)位置而改變。有效的模式用圖象示于圖16的頂部以及示于圖17的圖表內(nèi)。模式B和C之間有重疊，因?yàn)榇蟛糠謺r(shí)間模式B是有效的，模式C也是有效的，反之亦然。這時(shí)于262行中除了2行外的所有行都是真實(shí)的。當(dāng)模式B和C兩者都有效時(shí)，可以采用模式B或C中的任何一個(gè)模式。這種選擇可以是任意的，或者是根據(jù)其它電路的考慮而作出的。
權(quán)利要求
1.一種同步系統(tǒng)，其特征在于包括與具有第一行頻分量和第一場(chǎng)頻分量的第一視頻信號(hào)同步的視頻顯示裝置；一個(gè)用于具有第二行頻分量的第二視頻信號(hào)的場(chǎng)存儲(chǔ)器；一個(gè)具有可獨(dú)立復(fù)位的寫和讀指示字的多行存儲(chǔ)器；與所述第二場(chǎng)頻分量同步工作、用以對(duì)所述第二視頻信號(hào)進(jìn)行二次取樣、把所述二次取樣的視頻信號(hào)分別讀入所述場(chǎng)存儲(chǔ)器及從該場(chǎng)存儲(chǔ)器讀出、以及把所述二次取樣的視頻寫入所述多行存儲(chǔ)器內(nèi)的裝置；與所述第一行頻分量同步工作、用以把所述二次取樣的視頻信號(hào)從所述多行存儲(chǔ)器中讀出的裝置；用以通過由所述第二行頻分量對(duì)所述第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣而使所述寫指示字復(fù)位的裝置；以及用以通過由所述第一行頻分量對(duì)所述第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣而使所述讀指示字復(fù)位的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述寫指示字復(fù)位直到所述第二視頻信號(hào)的一個(gè)掃描行周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)行掃描周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)但不超過三個(gè)行掃描周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，用以使所述寫和讀指示字復(fù)位的各所述裝置包括相應(yīng)的延時(shí)裝置，用以在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述寫指示字復(fù)位在所述第二視頻信號(hào)的一個(gè)行掃描周期以內(nèi)，以及在所述第一視頻信號(hào)的每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)行掃描周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，用以使所述寫和讀指示字復(fù)位的各所述裝置包括相應(yīng)的延時(shí)裝置，用以在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述寫指示字復(fù)位在所述第二視頻信號(hào)一個(gè)行掃描周期以內(nèi)，以及在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)但不超過三個(gè)行掃描周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，用以使所述寫和讀指示字復(fù)位的所述裝置包括相應(yīng)的延時(shí)裝置，用以對(duì)具有不超過每場(chǎng)兩行的領(lǐng)前率的所有信號(hào)避免讀/寫指示字的沖突。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，所述相應(yīng)的延時(shí)裝置在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述寫指示字復(fù)位在所述第二視頻信號(hào)的一個(gè)行掃描周期以內(nèi)，以及在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)行掃描周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，所述相應(yīng)的延時(shí)裝置在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述寫指示字復(fù)位在所述第二視頻信號(hào)的一個(gè)行掃描周期以內(nèi)，以及在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后使所述讀指示字復(fù)位所述第一視頻信號(hào)的至少兩個(gè)但不超過三個(gè)行掃描周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于包括用以避免讀/寫指示字沖突的延時(shí)裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述延時(shí)裝置包括第一單級(jí)D型鎖存裝置，其中所述第一場(chǎng)頻分量由所述第一行頻分量加上時(shí)鐘脈沖作為輸出;第二單級(jí)D型鎖存裝置，其中所述第一單級(jí)D型鎖存裝置的所述輸出由所述第二行頻分加上時(shí)鐘脈沖作為寫復(fù)位信號(hào);以及一個(gè)兩級(jí)D型鎖存裝置，其中所述第一單級(jí)D型鎖存裝置的所述輸出通過所述兩級(jí)D型鎖存裝置由所述第一行頻分量加上時(shí)鐘脈沖作為讀復(fù)位信號(hào)。
12.一種同步系統(tǒng)，其特征在于包括與具有第一水平同步分量和第一垂直同步分量的第一視頻信號(hào)同步的視頻信號(hào)顯示裝置;一個(gè)用于具有第二水平同步分量的第二視頻信號(hào)的多行存儲(chǔ)器，所述多行存儲(chǔ)器具有非同步的寫和讀端口以及可獨(dú)立復(fù)位的寫和讀指示字;用以與所述第二水平同步分量同步地產(chǎn)生為把所述第二視頻信號(hào)寫入所述多行存儲(chǔ)器的寫時(shí)鐘信號(hào)的裝置;用以與所述第一水平同步分量同步地為把所述第二視頻信號(hào)從所述多行存儲(chǔ)器讀出的讀時(shí)鐘信號(hào)的裝置;用以在所述第一視頻信號(hào)每場(chǎng)開始后在所述第二視頻信號(hào)行掃描周期的第一末端使所述寫指示字復(fù)位的裝置;以及用以在所述寫指示字的所述復(fù)位后在所述第一視頻信號(hào)行掃描周期的第二末端使所述讀指示字復(fù)位的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于還包括用以在把所述信號(hào)寫入所述多行存儲(chǔ)器之前貯存所述第二視頻信號(hào)的場(chǎng)存儲(chǔ)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于，所述場(chǎng)存儲(chǔ)器具有與所述第二水平同步分量同步地進(jìn)行時(shí)鐘脈沖的寫和讀端口。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于還包括在所述第二視頻信號(hào)被存入所述場(chǎng)存儲(chǔ)器之前與所述第二水平同步分量同步地對(duì)所述第二視頻信號(hào)進(jìn)行二次取樣的裝置。
全文摘要
一種用于非同步視頻信號(hào)的同步系統(tǒng)包括與具有第一行頻分量和第一場(chǎng)頻分量的第一視頻信號(hào)同步的視頻信號(hào)顯示裝置。具有第二行頻分量的第二視頻信號(hào)首先存在具有同步寫和讀端口的場(chǎng)存儲(chǔ)器內(nèi)。其后使第二視頻信號(hào)在具有非同步寫和讀端口以及可獨(dú)立復(fù)位的寫和讀指示字的多行存儲(chǔ)器內(nèi)加速。寫指示字由用第二行頻分量對(duì)第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣的電路復(fù)位。讀指示字由用第一行頻分量對(duì)第一場(chǎng)頻分量進(jìn)行取樣的電路復(fù)位。
文檔編號(hào)H04N5/45GK1057143SQ9110373
公開日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)明者納撒尼爾·H·埃爾索茲, 巴思·A·坎菲爾德 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司