專利名稱：同步并列畫面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠并列顯示不同來(lái)源且幅面大致相等的多個(gè)畫面的電視技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及屏幕顯示格式比寬的這種電視機(jī)。現(xiàn)在的大部分電視機(jī)的顯示格式比(即水平寬度/垂直高度)為4∶3。有一種寬顯示格式比更接近電影的顯示格式比例如16∶9。本發(fā)明既可用于直觀式電視機(jī)，也可用于投影電視。
顯示格式比為4∶3(常稱為4×3)的電視機(jī)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)廣播電臺(tái)傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)(除實(shí)驗(yàn)性資料外)都用4×3顯示格式比播出。許多觀眾都感到4×3顯示格式不如電影所伴隨的較寬的顯示格式悅目。寬顯示格式比的電視機(jī)不僅顯示效果更為悅目，而且能夠按相應(yīng)的寬顯示格式來(lái)顯示寬顯示格式的信號(hào)源。多個(gè)影片“看起來(lái)”就象電影，而不是其被限幅或畸變的型態(tài)。當(dāng)視頻源例如用電視電影機(jī)或者用電視機(jī)中的處理器將影片變換成視頻時(shí)，都不需限幅。
寬顯示格式比的電視機(jī)還適用于各式各樣的顯示，既適用于常規(guī)的也適用于寬顯示格式的信號(hào)，而且還適用于這兩種顯示格式在多畫面顯示形式下的組合顯示。但使用寬顯示比屏幕帶來(lái)許多問(wèn)題，要變換多信號(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)，要在多個(gè)信號(hào)源之間進(jìn)行切換以產(chǎn)生多畫面的顯示，還要從壓縮的數(shù)據(jù)信號(hào)提供高清晰度的畫面，這些都是一般性的問(wèn)題。本發(fā)明的寬屏幕電視能解決這些問(wèn)題。按照本發(fā)明各種方案設(shè)計(jì)的寬屏幕電視機(jī)能從相同或不同顯示格式比的單個(gè)和多個(gè)源提供高清晰度的單個(gè)和多個(gè)畫面的顯示，而且顯示格式比可加以選擇。
寬顯示格式比的電視可在采取基本或標(biāo)準(zhǔn)水平掃描速率及其倍數(shù)、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視頻信號(hào)就是通過(guò)隔行掃描各視頻幀的連續(xù)場(chǎng)進(jìn)行顯示的，各場(chǎng)則由大約15，734Hz的基本或標(biāo)準(zhǔn)水平掃描速率的光柵掃描操作產(chǎn)生的。視頻信號(hào)的基本掃描速率有各種各樣的叫法fH、1fH和1H。1fH信號(hào)的實(shí)際頻率隨不同的視頻標(biāo)準(zhǔn)而異。為努力改善電視設(shè)備的畫面質(zhì)量，業(yè)已研制出以非隔行掃描方式逐行顯示視頻信號(hào)的電視系統(tǒng)。逐行掃描要求在為掃描隔行掃描格式兩場(chǎng)中的一場(chǎng)而分配的同一時(shí)間段內(nèi)掃描各顯示幀。沒(méi)有閃爍的AA-BB顯示要求各場(chǎng)接連地掃描兩次。在各次情況下，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)閃爍顯示的掃描速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31，468Hz。
常規(guī)的顯示格式比的電視設(shè)備可配備成能顯示多個(gè)畫面，例如來(lái)自兩個(gè)視頻源的畫面。視頻源可以是電視機(jī)中的調(diào)諧器、盒式錄像機(jī)中的調(diào)諧器、攝像機(jī)等等。在通常叫做畫中畫(PIP)的方式下，電視機(jī)的調(diào)諧器提供充滿大部分屏幕或顯示區(qū)的畫面，同時(shí)有一個(gè)輔助視頻源提供通常在大畫面的邊界內(nèi)的小插圖。

圖1(C)示出了寬屏幕電視機(jī)的PIP顯示方式。在許多情況下，可將插圖在很多不同的位置上定位。另一種顯示方式通常叫做頻道掃描顯示方式，這種顯示方式是把各個(gè)來(lái)自不同頻道源的許多小畫面以停幀剪輯(freeze frame montage)的形式布滿屏幕。至少就畫幅來(lái)說(shuō)，沒(méi)有主畫面。圖1(i)示出了寬屏幕電視設(shè)備的頻道掃描顯示方式。在寬屏幕電視設(shè)備中還可以采取其他的顯示方式，有一種顯示方式叫做畫外畫(POP)顯示方式。在這種顯示方式下，好幾個(gè)輔助插圖可與主畫面一起分享共同的邊界范圍。圖1(f)示出了寬屏幕電視設(shè)備的POP顯示方式。特別適用于寬屏幕電視的另一種方式是來(lái)自不同視頻源(例如來(lái)自兩個(gè)不同頻道的)的、幅面基本相同的并列畫面。在圖1(d)中列舉出兩個(gè)4∶3視頻源的寬屏幕電視來(lái)說(shuō)明這種方式。可以理解為這種方式可以看作為POP方式的特殊情形。
寬屏電視機(jī)水平掃描的持續(xù)時(shí)間與常規(guī)的電視機(jī)的一樣。但寬屏電視機(jī)中水平掃描的行程更長(zhǎng)。這會(huì)使畫面在水平方向上拉長(zhǎng)，在顯示出的畫面中產(chǎn)生影象寬高比顯著的畸變。因此在諸如顯示格式比為16∶9的寬屏幕電視機(jī)上顯示常規(guī)的4∶3顯示格式比的視頻信號(hào)時(shí)就會(huì)有問(wèn)題。這些特定的顯示格式比可能導(dǎo)致水平拉長(zhǎng)或擴(kuò)展為4/3倍。這是將顯示格式比為4∶3的畫面作為主畫面和輔助畫面(例如以PIP或POP的形式顯示)時(shí)的一個(gè)問(wèn)題。對(duì)于PIP和POP方式而言，即使在主畫面來(lái)自顯示格式比為16∶9的視頻源、并與電視機(jī)的顯示裝置相匹配的情況下也會(huì)有這個(gè)問(wèn)題。
現(xiàn)在可以購(gòu)得某些數(shù)字電路通常叫做畫中畫處理器，它在常規(guī)的電視機(jī)中實(shí)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，可從美國(guó)印第安納洲的印第安納波利斯市湯姆遜消費(fèi)者電子設(shè)備公司(Thomson Consumer Electronics Inc)購(gòu)得。該公司出的《CTC140畫中畫(CPIP)技術(shù)培訓(xùn)手冊(cè)》中全面地介紹了CPIP芯片。這種畫中畫處理器不適宜在寬屏幕電視機(jī)中實(shí)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(jī)中沒(méi)有外部加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(lái)的輔助畫面，單個(gè)或多個(gè)輔助畫面會(huì)產(chǎn)生上述的幾何畸變。由于較寬畫面的顯像管的較寬的水平掃描動(dòng)作無(wú)論是直觀電視或者投影電視顯示出來(lái)的輔助畫面都會(huì)在水平方向上按4/3擴(kuò)展。如果采用外加速電路，則顯示出來(lái)的輔助畫面不會(huì)產(chǎn)生寬高比畸變，但可能不會(huì)充滿整個(gè)屏幕或屏幕上在其它情況下可能分派給輔助顯示的部分。
寬屏幕電視機(jī)可配備一個(gè)使視頻信號(hào)(例如輔助視頻信號(hào))失真的信號(hào)處理器，以使后來(lái)顯示的輔助畫面不會(huì)產(chǎn)生圖象寬高比畸變。那種畸變可用不對(duì)稱壓縮的方法獲得的。壓縮因數(shù)取決于輔助視頻信號(hào)和寬屏幕電視機(jī)的相對(duì)顯示格式比而定。為在顯示格式比為16∶9的電視機(jī)上顯示出顯示格式比為4∶3的輔助視頻信號(hào)，要將輔助畫面在水平方向上按4∶1壓縮，在垂直方向上按3∶1壓縮。在顯示格式比不同(例如為2∶1)的電視機(jī)中，水平壓縮因數(shù)會(huì)比垂直壓縮因數(shù)大1.5倍。不對(duì)稱壓縮產(chǎn)生幾何畸變的畫面，然后將其存儲(chǔ)在與畫中畫處理器相關(guān)聯(lián)的視頻存儲(chǔ)器中。按畫中畫處理器的正常操作方式從存儲(chǔ)器中讀出經(jīng)不對(duì)稱壓縮的輔助畫面時(shí)，無(wú)論顯示方式采取PIP、POP、頻道掃描或其它顯示方式，由此得出的輔助顯示都不會(huì)產(chǎn)生寬高比畸變并在尺寸上符合要求。通過(guò)掃描尺寸較寬的電視顯像管而實(shí)現(xiàn)的水平擴(kuò)展精確地抵消對(duì)視頻信號(hào)存入視頻存儲(chǔ)器之前進(jìn)行的額外壓縮，即其不對(duì)稱部分被消除掉。
根據(jù)本發(fā)明方案的并列畫面的視頻顯示系統(tǒng)，包括多個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，以彼此相對(duì)的較高和較低的量化分辨率電平，將分別代表第一和第二畫面的第一和第二視頻信號(hào)進(jìn)行量化。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器能以不同的取樣率工作。在較低取樣率信號(hào)中代表的畫面相對(duì)于其他的畫面可能有被次取樣的外形。視頻顯示是與第一視頻信號(hào)同步。第二視頻信號(hào)則與第一視頻信號(hào)同步。信號(hào)處理電路修改第一和第二視頻信號(hào)以分別表示在較視頻顯示器小的幅面上的第一和第二視頻。為了并列顯示上述畫面，復(fù)用電路將處理過(guò)的視頻信號(hào)進(jìn)行組合，量化清晰度提高電路改善帶有低電平量化清晰度的視頻信號(hào)的感覺(jué)質(zhì)量。并列的畫面可以在沒(méi)有圖象寬高比畸變和具有不同的相對(duì)數(shù)量的剪切量和圖象寬高比畸變量的情況下顯示。
根據(jù)本發(fā)明的方案的用以同步并列畫面的視頻顯示系統(tǒng)，包括第一畫面的第一視頻信號(hào)源和第二畫面的第二視頻信號(hào)源。第一信號(hào)處理器使該第一視頻信號(hào)加速。視頻顯示是與第一視頻信號(hào)同步。第二視頻信號(hào)與第一視頻信號(hào)和視頻顯示垂直同步。該第二視頻信號(hào)在場(chǎng)存儲(chǔ)器中被延遲不到一場(chǎng)周期。第二信號(hào)處理器使同步的第二視頻信號(hào)加速。第一和第二視頻信號(hào)相組合，以并列顯示該畫面。第一和第二視頻信號(hào)分別具有第一和第二顯示格式比，而視頻顯示具有大于各第一和第二顯示格式比的第三顯示格式比。若第一和第二顯示格式比各約為4∶3，而第三顯示格式比約為16∶9，則各并列畫面能以約為8∶9的格式顯示比顯示。如果各視頻信號(hào)按大約4/3來(lái)加速并接大約1/3來(lái)在水平方向剪切，則各并列畫面大體上沒(méi)有寬高比畸變地顯示。
圖1(a)-1(i)用以說(shuō)明寬屏幕電視機(jī)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機(jī)的方框圖;
圖3示出圖2所示寬屏幕處理器的方框圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明各方面制造且適宜在1fH水平掃描下工作的寬屏電視機(jī)的方框圖;
圖5是圖4所示寬屏處理器的方框圖;
圖6示出圖3和圖5共同使用的寬屏幕處理器詳細(xì)的方框圖;
圖7示出圖6所示的畫中畫處理器的方框圖。
圖8示出圖6所示的門陣列的方框圖，并示出主信號(hào)通路、輔助信號(hào)通路和輸出信號(hào)通路;
圖9和10示出有利于說(shuō)明如圖1(d)所示的用充分剪切削的信號(hào)顯示格式產(chǎn)生過(guò)程的定時(shí)圖;
圖11詳細(xì)示出圖8的主信號(hào)通路的方框圖;
圖12詳細(xì)示出圖8的輔助信號(hào)通路的方框圖;
圖13示出圖7的畫中畫處理器的定時(shí)和控制部分的方框圖;
圖14示出用以產(chǎn)生在1fH/2fH轉(zhuǎn)換中的內(nèi)部2fH信號(hào)的電路方框圖。
圖15示出圖2所示的偏轉(zhuǎn)電路的電路方框的組合圖。
圖16示出圖2所示的RGB接口的方框圖。
圖1的各部分示出了可按本發(fā)明的各種不同方案實(shí)施的單個(gè)和多個(gè)畫面顯示格式的一些而不是全部的各種組合。這里所選擇的都是為便于說(shuō)明按本發(fā)明的方案構(gòu)成寬屏幕電視的特定電路而舉出的例子。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被認(rèn)為是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。
圖1(a)示出了傳統(tǒng)的顯示格式比為4×3的直觀或投影電視。當(dāng)16×9顯示格式比的畫面作為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。這時(shí)所看到的畫面要比整個(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，從而使其在垂直方向填滿4×3格式顯示幅面。但這樣就會(huì)有許多信息可能從左邊和/或右邊被剪切掉。作為另一種選擇，可以將信箱式的畫面在垂直方向上擴(kuò)展，但在水平方向上不擴(kuò)展，這樣得出的畫面就會(huì)因垂直方面延長(zhǎng)而產(chǎn)生畸變。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被全面顯示出來(lái)，而不被剪切也沒(méi)有畸變。16×9顯示格式比的信箱式畫面本身是在4×3顯示格式比的信號(hào)中，這種畫面可通過(guò)行加倍或加行的方法逐行掃描，以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)源還是外部的RGB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)，其中一幅4×3顯示格式比的插圖也被顯示。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)示出一種顯示格式，其中主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)都用相同幅面的畫面顯示出來(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)里顯示4×3顯示格式比的信號(hào)源而不致產(chǎn)生水平或垂直畸變，信號(hào)必然在左側(cè)和/或右側(cè)被剪切。如果容許寬高比由于畫面在水平方向上受擠壓而有些畸變，則可以顯示出更多的、其畫幅受較少剪切的畫面。水平擠壓使畫面中的物體在垂直方向上拉長(zhǎng)。本發(fā)明的寬屏幕電視能提供“剪切”和“寬高比畸變”這二者從最大程度的“剪切”與無(wú)“寬高比畸變”到無(wú)“剪切”與最大程度的“寬高比畸變”的任何一種組合情況。
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，對(duì)于產(chǎn)生高清晰度而畫面的幅面象主視頻信號(hào)產(chǎn)生的顯示畫面一樣大的問(wèn)題變得復(fù)雜化。為了克服這些復(fù)雜化現(xiàn)以研究出了各種不同的方法。
圖1(e)示出一種顯示格式，在16×9顯示格式比的屏幕居中部位顯示出一幅4×3顯示格式比的畫面。右側(cè)和左側(cè)上的黑條可明顯看到。
圖1(f)示出一種顯示格式，同時(shí)顯示出一個(gè)4×3顯示格式比的較大畫面和三個(gè)4×3顯示格式比的較小畫面。在大畫面周邊外有較小畫面的顯示格式有時(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(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)被顯示畫面顯示出與信號(hào)源一致的實(shí)時(shí)動(dòng)作。其余的畫面可以按停幀格式顯示?？梢岳斫猓鲈O(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)的畫面。還可以理解，大畫面和三個(gè)小畫面的位置是可以對(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顯示格式比的畫在中間，兩個(gè)縱列的、每個(gè)縱列有6個(gè)4×3顯示格式比的較小畫面排在兩邊每一側(cè)上。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)的畫面。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顯示格式比畫面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，其中各畫面至少是一個(gè)來(lái)自一個(gè)不同頻道的停幀。和前面一樣，正活動(dòng)的畫面的數(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被詳細(xì)描述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機(jī)的方框圖，其總編號(hào)為10。寬屏幕電視機(jī)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、寬屏幕處理器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、顯像管驅(qū)動(dòng)器242、直觀或投影顯像管244和電源70。將各種電路分組成不同的功能塊是為了便于描述，并不希望因此而限制了這些電路相互的物理位置。
視頻信號(hào)輸入部分20適合用以接收來(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。射頻開關(guān)204有兩個(gè)天線輸入端天線1和天線2。這些分別是接收廣播天線接收和電纜接收的輸入端。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(圖3)。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)的很多功能。圖中所示的特定的單芯片在工業(yè)上叫做TA7730型芯片。單芯片中起因來(lái)于自第一調(diào)諧器206的信號(hào)而產(chǎn)生的基帶視頻信號(hào)(VIDEO OUT)輸出以供給到視頻開關(guān)200和寬屏幕處理器30 TVI的輸入端。其它輸入到視頻開關(guān)200的基帶視頻輸入為AUX1和AUX2。它們可供攝像機(jī)、激光唱盤播放機(jī)、錄像帶播放機(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，指定為(已切換的視頻)(SWITCHED VIDEO)。已切換的視頻是寬屏幕處理器30的另一個(gè)輸入。
再參看圖3。開關(guān)SW1寬屏幕處理器將TV1和已切換的視頻這兩個(gè)信號(hào)之一選擇作為選定輸出(SEL COMP OUT)視頻信號(hào)，這是Y/C譯碼器210的一個(gè)輸入信號(hào)。Y/C譯碼器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譯碼器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譯碼器(如某些自適應(yīng)行梳狀濾波器)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，以選取一對(duì)亮度和色度信號(hào)分別作為Y_M和C_IN的輸出。所選出的一對(duì)亮度和亮度信號(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)名是指主信號(hào)通路。寬屏幕處理器把亮度信號(hào)C_IN重新引回單芯片，以產(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)在寬屏幕處理器中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便在下一步進(jìn)行信號(hào)處理。
第二調(diào)諧器208在功能上屬于寬屏幕處理器30的一部，它產(chǎn)生基帶視頻信號(hào)TV2。開關(guān)SW2從TV2和已切換的視頻兩個(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譯碼器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譯碼器220的亮度和色度輸出與來(lái)自外視頻源的亮度和色度信號(hào)分別稱為Y_EXT和C_EXT或Y_M和C_IN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譯碼器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。此后就將開關(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。所選取的亮度輸出稱為Y_A。標(biāo)有_A、_AX和_AUX信號(hào)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)(COMP SYNC)。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)生垂直復(fù)位(VERTCAL RESET)信號(hào)直接加到寬屏幕處理器30中。寬屏幕處理器產(chǎn)生內(nèi)垂直復(fù)位輸出信號(hào)(INT VERT RST OUT)并直接加到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)的輸出是經(jīng)選擇的垂直同步分量(SEL_VERT_SYNC)直接引到偏轉(zhuǎn)電路50。輔助視頻信號(hào)的水平和垂直同步信號(hào)由寬屏幕處理器中的垂直/水平同步譯碼器或同步分離器250(圖3)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 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)一幀中的一場(chǎng)或多個(gè)場(chǎng)，以便能夠逐行顯示。經(jīng)轉(zhuǎn)換的視頻數(shù)據(jù)為Y_2fH、U_2fH和V_2fH加到RGB接口60上。
在圖16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)。寬屏幕處理器將主信號(hào)的垂直同步分量作為內(nèi)垂直復(fù)位輸出供到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fvexc)。寬屏幕電視工作允許使用者就可以通過(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像管。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還提供用以控制外RGB信號(hào)的彩色控制和色調(diào)控制。
寬屏幕處理器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?！爱嬛挟嫛币辉~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受寬屏幕微處理器(WSPμP)340的控制。微處理器340經(jīng)串行TV總線響應(yīng)TV微處理器(TVμP)216。串行TV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。寬屏幕處理器30還產(chǎn)生復(fù)合垂直消隱/復(fù)位信號(hào)作為三電平砂堡信號(hào)(three level sandcastle signal)。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(詳細(xì)示于圖15中)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的選定的2f水平同步信號(hào)和來(lái)自寬屏幕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)的中由可以從RGB60接口經(jīng)過(guò)寬屏幕處理器30來(lái)。這些附加的控制信號(hào)涉及水平定相位、垂直尺寸調(diào)整和東-西枕形畸變調(diào)整(east-west pin adjustment)。偏轉(zhuǎn)電路50將2fH回掃脈沖供到寬屏幕處理器30、將1fH/2fH轉(zhuǎn)換器40、以及YUV/RGB轉(zhuǎn)換器240上。
由交流市電供電的電源70產(chǎn)生整個(gè)寬屏幕電視的工作電壓。
圖3示出了寬屏幕處理器30的細(xì)節(jié)。寬屏幕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、寬屏幕處理器微處理器(WSPμP)340和寬屏幕輸出Y/C編碼器227。圖6示出了寬屏幕處理器更詳細(xì)的細(xì)節(jié)(例如PIP電路)，這對(duì)1f和2f底盤是共用的。圖7示出了構(gòu)成PIP電路301主要部分的畫中畫處理器320的細(xì)節(jié)。圖8示出了門陣列300的細(xì)節(jié)。圖3所示構(gòu)成主信號(hào)通路和輔助信號(hào)通路各部分的一系列部件，這些都已詳細(xì)描述過(guò)了。
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 μP340一起工作。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)、用以選擇外RGB視頻源用的內(nèi)/外(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(lái)自RGB接口的外同步檢測(cè)(EXT SYNC DET)信號(hào)，以保護(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376一起工作，提供門陣列的時(shí)鐘脈沖信息。主視頻信號(hào)作為Y_M、U_M和V_M信號(hào)以模擬的形式和YUV格式供到寬屏幕處理器上。這些主信號(hào)由圖6中更詳細(xì)示出的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)342和346從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
彩色分量信號(hào)通常用U和V表示，這些信號(hào)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8MHz，這是因?yàn)橄到y(tǒng)時(shí)鐘頻率為1024fH，這大約為16MHz。由于寬度為I時(shí)U和V信號(hào)限制在500KHz或1.5MHz，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)或復(fù)用器344的選擇線UV_MUX是將系統(tǒng)時(shí)鐘除以2得到的8MHz信號(hào)。具有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)寬度的行開始脈沖(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)鐘周期，因而UV_MUX的狀態(tài)一經(jīng)初始化就會(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242和346都有1個(gè)時(shí)鐘周期的時(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的時(shí)鐘選通信息也必須同樣地延遲。如果時(shí)鐘選通信息不延遲，在UV數(shù)據(jù)被刪除時(shí)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。在不引起彩色偏移的情況下，一個(gè)向量的U分量不能與另一向量的V分量配對(duì)。相反，前一對(duì)的V樣品會(huì)連同當(dāng)前的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復(fù)用的方法叫做2∶1∶1。這時(shí)就有效地使U和V兩者的奈奎斯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)換器輸出的奈奎斯頻率為8MHz，而對(duì)于彩色分量的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的奈奎斯頻率為4MHz。
畫中畫電路和/或門陣列還可包括用以在數(shù)據(jù)被壓縮的情況下也能提高輔助數(shù)據(jù)清晰度的裝置。迄今已研究出很多數(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比特個(gè)數(shù)的不同抖顫調(diào)諧序列和涉及不同比特個(gè)數(shù)的不同成對(duì)象素壓縮。WSP μP340可以選取很多特定數(shù)據(jù)縮減和恢復(fù)方案中的一個(gè)方案，以使各特定種類的畫面顯示格式所顯示的視頻達(dá)到最高的清晰度。
門陣列包括與各個(gè)行存儲(chǔ)器一起工作的一些內(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(D/A)轉(zhuǎn)換器360、362和364轉(zhuǎn)換成模擬形式。稱為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，以限定的寬格式比輸出信號(hào)Y_OUT_EXT/C_OUT-EXT在面板插孔處可獲取。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)作為寬屏幕面板輸出的同步信號(hào)。
圖14示出水平同步電路的各部分的細(xì)節(jié)。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)的一部分。壓控振蕩器232響應(yīng)陶瓷諧振器或類似的器件238，以32fH工作。壓控振蕩器的輸出被除以32，以向相位比較器228提供一合適頻率第二輸入信號(hào)。除波器234的輸出為1fHREF定時(shí)信號(hào)。32fHREF和1fHREF定時(shí)信號(hào)施加至除16計(jì)數(shù)器400上。2fH輸出被加到脈寬電路402上。由1fHREF預(yù)置的除法器400保證該除法器與視頻信號(hào)輸入部分的鎖相環(huán)同步地工作。脈寬電路402保證2fH-REF將有一個(gè)適當(dāng)?shù)拿}寬，以保證例如CA1391型的相位比較器404適當(dāng)?shù)墓ぷ?，該相位比較器404形成包括低通濾波器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)生內(nèi)2fH定時(shí)信號(hào)，該定時(shí)信號(hào)用以驅(qū)動(dòng)逐行掃描顯示。輸入至相位比較器404的其他輸入信號(hào)是2fH回掃脈沖或與其有關(guān)的定時(shí)信號(hào)。采用包括相位比較器404的第二鎖相環(huán)，有利于保證在輸入信號(hào)的每個(gè)1fH周期內(nèi)各2fH掃描周期是對(duì)稱的。否則，顯示會(huì)出現(xiàn)屏面撕裂，例如其中一半視頻行移至右面，而另一半視頻行移至左面。
圖15示出偏轉(zhuǎn)電路50的細(xì)節(jié)。設(shè)置電路500用以根據(jù)實(shí)現(xiàn)不同的顯示格式所需要的垂直過(guò)掃描量調(diào)節(jié)光柵的垂直方向尺寸。如示意圖所示，恒流源502提供恒量的電流I斜坡給垂直斜波電容器504充電。晶體管506與垂直斜波電容器并聯(lián)連接，響應(yīng)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I斜坡使光柵的垂直方向尺寸達(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。在所要求的光柵垂直方向尺寸較小的情況下，可調(diào)電流源508從I斜坡把可變的電流量I調(diào)整從I斜坡轉(zhuǎn)移開，從而使垂直斜波電容器504緩慢充電到較小峰值。可調(diào)電流源508響應(yīng)垂直尺寸控制電路所產(chǎn)生的例如為模擬形式的垂直尺寸調(diào)整信號(hào)。垂直尺寸調(diào)整電路500與手動(dòng)垂直尺寸調(diào)整電路510無(wú)關(guān)，后者可以是一個(gè)電位器或后面板調(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)由相位調(diào)整電路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16更詳細(xì)地示出了RGB接口電路60的細(xì)節(jié)。最后被顯示的信號(hào)在1fH/2fH轉(zhuǎn)換器40的輸出與外RGB的輸入兩者之間選擇。對(duì)于這里所描述的寬屏幕電視而言，假設(shè)外RGB的輸入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的復(fù)合消隱信號(hào)和外RGB信號(hào)輸入到RGB-YUV轉(zhuǎn)換器610。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。垂直同步信號(hào)的選擇由開關(guān)608執(zhí)行。選擇水平同步信號(hào)是由開關(guān)604來(lái)執(zhí)行。選擇視頻信號(hào)是由開關(guān)606來(lái)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(wú)意中選擇外RGB源，當(dāng)未接有或未調(diào)諧在這種信號(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)“開關(guān)拒絕控制”信號(hào)傳送到各開關(guān)604、606和608上，以在沒(méi)有這種信號(hào)時(shí)防止選擇外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)。
根據(jù)本發(fā)明的方案且適宜在1fH水平掃描操作的寬屏幕電視機(jī)的總方框圖示于圖4，且總標(biāo)號(hào)為11。大體上對(duì)應(yīng)于圖2中所示的電視機(jī)10中的電視機(jī)11的那些部件使用相同的標(biāo)號(hào)。電視機(jī)11通常包括視頻信號(hào)輸入部分21、底盤或TV微處理器(μP)216、寬屏幕處理器31、水平偏轉(zhuǎn)電路52、垂直偏轉(zhuǎn)電路56、RGB矩陣變換電路241、顯像管驅(qū)動(dòng)器242、垂直或投影顯像管244和一電源70。這里沒(méi)用1fH/2fH轉(zhuǎn)換器和RGB接口，因此如就沒(méi)有用于以2fH掃描速率顯示外寬格式顯示比RGB信號(hào)的設(shè)備。將各此電路分為不同的功能塊，目的是為了便于描述，并不是限制這些電路相互間相對(duì)的特理位置。
視頻信號(hào)輸入部分21自適應(yīng)接收來(lái)自不同視頻源的多個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)。視頻信號(hào)可以有選擇地被切換以作為主視頻信號(hào)和輔助視頻信號(hào)來(lái)顯示。射頻開關(guān)204有兩個(gè)天線輸入端天線1和天線2。它們代表停播天線接收和電纜接收。射頻開關(guān)204控制哪一個(gè)天線輸入被加到第一調(diào)諧器206和第二調(diào)諧器208。第一調(diào)諧器206的輸出是單芯片203的輸入，該芯片203執(zhí)行有關(guān)調(diào)諧、水平和垂直偏轉(zhuǎn)以及視頻控制的多種功能。所示的特定單芯片是工業(yè)上叫做TA8680型芯片。在單芯片中產(chǎn)生且由于來(lái)自第一調(diào)諧器206的信號(hào)產(chǎn)生的基帶視頻信號(hào)(VIDEO OUT)是一輸入至視頻開關(guān)200和寬屏幕處理器31的TV1兩者的輸入端輸入信號(hào)。其他輸入至視頻開關(guān)200的基帶視頻輸入信號(hào)為AUX1和AUX2。這些輸入端可用于攝像機(jī)、錄像機(jī)或類似的裝置。由底盤或TVμ216控制的視頻開關(guān)200的輸出為已切換的視頻(SWITCHED VIDEO)。它是寬屏幕處理器31的另一個(gè)輸入。
再參閱圖5，寬屏幕處理器的開關(guān)SW1在信號(hào)TV1和已切換視頻兩者之間選擇，出“選定復(fù)合輸出”(SEL COMP OUT)視頻信號(hào)，作為Y/C譯碼器210的一個(gè)輸入。該Y/C譯碼器210可以實(shí)施為一個(gè)自適應(yīng)行梳狀濾波器。另一個(gè)視頻源S1也是Y/C譯碼器210的輸入。源S1表示一個(gè)S-VHS源，且包括分離的亮度信號(hào)和色度信號(hào)。一個(gè)開關(guān)可以作為Y/C譯碼器210(如某些自適應(yīng)行梳狀濾波器)的一部分，或?qū)嵤橐粋€(gè)分立開關(guān)，它響應(yīng)TVμ216以選取一對(duì)亮度和色度信號(hào)分別作為Y_M和C_IN的輸出。所選出的這一對(duì)亮度和色度信號(hào)然后就作為主信號(hào)沿主信號(hào)通路進(jìn)行處理。寬屏幕處理器內(nèi)的譯碼器/解調(diào)器產(chǎn)生色差信號(hào)U_M和V_M。Y_M、U_M和V_M信號(hào)在寬屏幕處理器中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，以便在門陣列300中作下一步信號(hào)處理。
第二調(diào)諧器208在功能上被限定為寬屏幕處理器30的一部分，它產(chǎn)生基帶視頻信號(hào)TV2。開關(guān)SW2在TV2和已切換視頻兩信號(hào)之間選擇一個(gè)信號(hào)作為Y/C譯碼器220的輸入。Y/C譯碼器220可實(shí)施為一個(gè)自適應(yīng)行梳狀濾波器。開關(guān)SW3和SW4分別從Y/C譯碼器220的亮度和色度輸出與來(lái)自外視頻源的亮度信號(hào)Y_EXT和色度信號(hào)C_EXT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譯碼器220和開關(guān)SW3和SW4可以象在某些自適應(yīng)梳狀濾波器一樣相組合。此后將開關(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)字形式以便下一步信號(hào)處理。在主信號(hào)和輔助信號(hào)通路上對(duì)視頻信號(hào)源的切換的安排使得對(duì)不同畫面顯示格式的各個(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。
寬屏幕處理器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?！爱嬛挟嫛币辉~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受寬屏幕微處理器WSP μP340的控制。WSP μP 340經(jīng)由串行TV總線而響應(yīng)TVμP 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。寬屏幕處理器30還產(chǎn)生復(fù)合垂直消隱/復(fù)位信號(hào)作為三電平砂堡信號(hào)(three level sandcastle signal)。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。
主信號(hào)的水平和垂直同步分量在同步分離器286中產(chǎn)生，該分離器286形成解調(diào)器288的部分，而解調(diào)器288形成寬屏幕處理器的部分。水平同步分量是1fH鎖相環(huán)290的輸入。輔助圖象信號(hào)的水平和垂直同步信號(hào)是通過(guò)寬屏幕處理器31中的同步分離器250形成的。水平偏轉(zhuǎn)電路52響應(yīng)來(lái)自WSP μP 340的東/西枕形畸變調(diào)整和水平相位控制信號(hào)與單芯片一起工作。垂直偏轉(zhuǎn)電路56響應(yīng)垂直尺寸控制電路54。垂直尺寸控制電路54響應(yīng)來(lái)自WSP μP 340的垂直尺寸控制信號(hào)，而以類似于上述2fH底盤的垂直尺寸控制的方式工作。
圖5示出了寬屏幕處理器31的細(xì)節(jié)。寬屏幕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、寬屏幕處理器微處理器WSP μP 340和寬屏輸出編碼器227。圖6示出了寬屏幕處理器更詳細(xì)的細(xì)節(jié)，該處理器對(duì)1fH和2fH底盤(例如畫中畫電路)是共用的。圖7更詳細(xì)地示出了畫中畫電路301主要部分的畫中畫處理器320。圖8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)通路各部分的一系列部件已詳細(xì)介紹過(guò)。一些其他的部件例如第二調(diào)諧器208、WSP μP 340和接口輸出端、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、門陣列300、畫中畫電路301及鎖相環(huán)374大體上按圖3所說(shuō)明的工作，而那些細(xì)節(jié)不再重復(fù)。
主視頻信號(hào)Y_M和C_IN以模擬方式供給寬屏幕處理器。信號(hào)C_IN由解調(diào)器288解碼成色差信號(hào)U_M和V_M。主信號(hào)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器342和346(詳細(xì)地示于圖6中)從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。輔助視頻數(shù)據(jù)也以模擬方式及YUV格式作為Y_A、U_A和V_A的信號(hào)。在畫中畫電路301中，這些輔助信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式、被數(shù)據(jù)壓縮、與主信號(hào)同步地存儲(chǔ)場(chǎng)存儲(chǔ)器內(nèi)，且提供給門陣列300以便按照選定的畫面顯示格式(例如在行到行的基礎(chǔ)上復(fù)用)的要求與主信號(hào)相組合。畫中畫電路的操作可結(jié)合圖6作更全面的說(shuō)明。畫中畫電路和/或門陣列也可包括用以在數(shù)據(jù)壓縮的情況下也能提高輔助數(shù)據(jù)的清晰度的裝置。模擬形式信號(hào)Y、U和V供給編碼器227，以限定寬格式比輸出信號(hào)Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT，如果是這樣，這些信號(hào)被輸入至單芯片203(圖4)。編碼器227只接收來(lái)自門陣列的C_SYNC_MN信號(hào)。開關(guān)SW5在Y_M和C_SYNC_AUX之間選擇出作為輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)。單芯片203產(chǎn)生RGB矩陣241用的YUV格式信號(hào)，該RGB矩陣241將來(lái)自Y_OUT_EXT和C_OUT_EXT信號(hào)的RGB格式信號(hào)供給顯像管驅(qū)動(dòng)器242。
圖6的方框圖更詳細(xì)地示出了分別在圖3和圖5中所示的對(duì)1fH和2fH底盤共用的寬屏處理器30和31的細(xì)節(jié)。Y_A、U_A和V_A信號(hào)為畫中畫處理器320的輸入，處理器320可以包括清晰度處理電路370。根據(jù)本發(fā)明很多方面，寬屏幕電視機(jī)能將視頻加以擴(kuò)展和壓縮。圖1中部分示出的各種復(fù)合顯示格式所體現(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(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7示出了畫中畫處理器320的細(xì)節(jié)。畫中畫處理器的主要部件有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器部分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。圖13示出了定時(shí)和控制部分328的細(xì)節(jié)。
畫中畫處理器320可被看作是湯姆遜消費(fèi)者電子設(shè)備公司研制的基本CPIP芯片的變種。這種處理器可使其具有很多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)中所示的那種在一個(gè)大畫面的已具有重疊在其上一部分的一個(gè)小畫面。這種大小畫面可從同一個(gè)視頻信號(hào)產(chǎn)生，也可從不同的視頻信號(hào)產(chǎn)生，還可以互換或更換。一般說(shuō)來(lái)，伴音信號(hào)總是切換成使其對(duì)應(yīng)于大畫面。小畫面可移到屏幕上的任何位置或逐步轉(zhuǎn)入很多預(yù)定位置上。變焦距的特性使得小畫面放大和縮小到例如任一預(yù)定的幅面。有時(shí)，例如在圖1(d)所示的顯示格式中，大小畫面實(shí)際上是同一尺碼。
在單畫面方式下，例如在圖1(b)、1(e)或1(f)所示的顯示的，使用者可以例如逐步從1.0∶1至5.0∶1的比值將單畫面的內(nèi)容變焦。而在變焦方式下，使用者可以搜索或掃調(diào)整個(gè)畫面內(nèi)容，使屏面上的影象得以跨不同的畫面區(qū)移動(dòng)。在兩者的情況下，無(wú)論是小畫面、還是大畫面或是變焦畫面都可以以停幀的方式(靜止畫面格式)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。幀重復(fù)率可以從30幀/秒改變到0幀/秒。
本發(fā)明另一方案的寬屏幕電視機(jī)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屏幕的電視機(jī)配用而不用視頻增速電路的話，則由于橫貫較寬的16×9屏幕掃描而致使實(shí)際水平方向擴(kuò)展4/3倍，因而使插圖呈現(xiàn)出寬高比畸變。于是畫面中的實(shí)物可能在水平方向拉長(zhǎng)。若采用外增速電路，則不會(huì)有寬高比畸變，但畫面會(huì)占不滿整個(gè)屏幕。
以基本CPIP芯片為基礎(chǔ)的現(xiàn)有的畫中畫處理器，像在常規(guī)電視機(jī)里應(yīng)用一樣，以特定的方式工作，有一此不良后果。輸入視頻以鎖定在主視頻源的水平同步信號(hào)上的640fH時(shí)鐘取樣。換言之，存儲(chǔ)在與CPIP芯片相聯(lián)的視頻RAM中的數(shù)據(jù)，不是相對(duì)于輸入輔助視頻源進(jìn)行正交取樣。這是場(chǎng)同步的基本CPIP方法上的主要局限性。輸入取樣率的非正交性質(zhì)導(dǎo)致取樣數(shù)據(jù)的歪斜誤差。該局限性是視頻RAM與CPIP芯片一起使用的結(jié)果，該芯片必須采用相同的用以寫和讀數(shù)據(jù)的時(shí)鐘。當(dāng)來(lái)自視頻RAM(例如視頻RAM350)的數(shù)據(jù)被顯示時(shí)，歪斜誤差可從沿畫面的垂直邊緣的隨機(jī)跳動(dòng)看得出來(lái)，且通常被認(rèn)為是完全不能接受的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，畫中畫處理320與基本CPIP芯片不同，可自適應(yīng)地按照多個(gè)可選擇的顯示方式中的一種對(duì)視頻數(shù)據(jù)不對(duì)稱壓縮。在這種方式的操作中，各畫面在水平方向上按4∶1壓縮，在垂直方向上按3∶1壓縮。為了在視頻RAM內(nèi)存儲(chǔ)所做的這種不對(duì)稱壓縮方式會(huì)產(chǎn)生寬高比畸變的畫面。該畫面中的各實(shí)物在水平方向被擠壓。但若這些畫面正常地例如頻道掃描方式被讀出以供16×9顯示格式比屏幕顯示，則畫面看起來(lái)正常。畫面充滿屏幕，且沒(méi)有寬高比畸變。按照本發(fā)明這方面的不對(duì)稱壓縮方式使得在不用外增速電路的情況下在16×9的屏幕上產(chǎn)生特殊的顯示格式成為可能。
圖13是畫中畫處理器(例如上述CPIP芯片的一種改型)的定時(shí)和控制部分328的方框圖，該部分包括“十中取幾”(decimation)電路328C，用以按照多個(gè)可選擇的顯示方式中的一個(gè)進(jìn)行不對(duì)稱壓縮。其余的顯示方式可以提供不同幅面的輔助畫面。各水平和垂直“十中取幾”電路都包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器在WSP μP340的控制下對(duì)于來(lái)自數(shù)值表的壓縮因數(shù)進(jìn)行編程序。數(shù)值的范圍可以是1∶1、2∶1和3∶1等等。壓縮因數(shù)可以是對(duì)稱的或不對(duì)稱的，取決于該表怎樣編排。壓縮比的控制也可按完全可編程的、通用的“十中取幾”電路在WSP μP340的控制下工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在全屏幕畫中畫方式下，畫中畫處理器與自激振蕩器348(圖6)相結(jié)合，將從一個(gè)譯碼器(例如自適應(yīng)梳狀濾波器)取Y/C輸入，將該信號(hào)譯碼成為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)在畫中畫處理器中處理以適合于諸如變焦、停幀和頻道掃描等各種全屏幕顯示方式。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)的同步脈沖而且會(huì)在隨機(jī)的瞬間及時(shí)加以切換，因此從視頻信號(hào)輸入部分提供的水平和垂直同步會(huì)有許多不連續(xù)之處。因此取樣時(shí)鐘和讀/寫視頻RAM時(shí)鐘由自激振蕩器348來(lái)確定。在停幀和變焦方式下，取樣時(shí)鐘脈沖會(huì)鎖定到輸入視頻的水平同步上，在這些特殊情況下，其與顯示時(shí)鐘頻率相同。
再參看圖6，來(lái)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)輸出由編碼電路366再編碼成為Y/C分量，編碼電路366與3.58MHz振蕩器380聯(lián)合工作。該Y/C_PIP_ENC信號(hào)可接到Y(jié)/C開關(guān)上(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。
在例如圖1(i)所示的多頻道方式下，預(yù)定的掃描表中的十二個(gè)頻道可以由十二個(gè)小畫面同時(shí)顯示。畫中畫處理器具有響應(yīng)3.58MHz振蕩器348的一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘。輸入輔助信號(hào)從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，且響應(yīng)選定的特殊用而被裝入視頻RAM350內(nèi)。在上述技術(shù)訓(xùn)練手冊(cè)的實(shí)施例中，編碼的特殊作用是在與主信號(hào)視頻數(shù)據(jù)組合之前在其中畫處理器里被轉(zhuǎn)換回到模擬形式。但在這里所述的寬屏電視機(jī)中，且部分由于可用的不同的時(shí)鐘頻率數(shù)目的限制，輔助數(shù)據(jù)不由畫中畫處理器320進(jìn)一步處理，而直接從視頻RAM350輸出。時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目的減少有利于在電視機(jī)的電路中可減小射頻干擾。
再參看圖7。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)字化成為亮度(Y)和色差信號(hào)(U，V)，將所得結(jié)果進(jìn)行次取樣并存儲(chǔ)在1兆比特的視頻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(chǔ)容量為1兆比特，其容量大得足以存儲(chǔ)帶8比特樣品的視頻數(shù)據(jù)的一整場(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。輔助頻道中每單位樣品的較少的比特個(gè)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比特樣品進(jìn)行處理的。實(shí)際上帶寬的減小在輔助顯示的畫面較小時(shí)通常是不成問(wèn)題，但若輔助顯示畫面較大時(shí)，例如與主顯示畫面的幅面相同時(shí)，就有問(wèn)題。清晰度處理電路370(圖6)可有選擇地實(shí)施用以提高輔助視頻數(shù)據(jù)量化清晰度或有效帶寬的一種或多種方案。業(yè)已研究出很多數(shù)據(jù)縮減和數(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。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)地描述。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的六比特Y、U、V方式存儲(chǔ)。也就是說(shuō)，把各分量量化成六比特樣品。每對(duì)色差樣品有八個(gè)亮度樣品。為此，畫中畫處理器320按照這樣的方式工作，亦即輸入的視頻數(shù)據(jù)是以鎖定到輸入的輔助視頻同步信號(hào)上的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。當(dāng)從畫中畫處理器的視頻RAM350讀數(shù)據(jù)時(shí)，該數(shù)據(jù)是利用鎖定到輸入的輔助視頻信號(hào)上的同一個(gè)640fH時(shí)鐘而讀出的。然而，盡管這個(gè)數(shù)據(jù)是正交取樣并被存儲(chǔ)的，而且還能正交地被讀出，由于主和輔助視頻源的非同步性質(zhì)，使該數(shù)據(jù)也不能從視頻RAM350直接正交地顯示。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輸出的數(shù)據(jù))與主頻道同步，需要進(jìn)行下一步處理。再參看圖6，兩個(gè)四比特鎖存器352A和352B用以重新組合來(lái)自視頻RAM4比特輸出端的8比特?cái)?shù)據(jù)塊。該四比特鎖存器還使數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率從1280fH降到640fH。
通常，令視頻顯示和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)與主視頻信號(hào)同步。如上所述，必須對(duì)主視頻信號(hào)加速，以充滿寬屏幕顯示器。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)器中延遲不到一個(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)展該信號(hào)的先進(jìn)先出(FIFO)行存儲(chǔ)器354來(lái)實(shí)現(xiàn)。FIFO354的大小為2048×8。FIFO的大小與為避免讀/寫指針沖突而被認(rèn)為是合理需要的最小的行存儲(chǔ)容量有關(guān)。讀/寫指針沖突發(fā)生在新數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)寫入FIFO之前從FIFO讀出舊數(shù)據(jù)的時(shí)候。讀/寫指針發(fā)生沖突還發(fā)生在舊數(shù)據(jù)有機(jī)會(huì)從FIFO被讀出之前新數(shù)據(jù)改寫存儲(chǔ)器的時(shí)候。
來(lái)自視頻RAM350的8比特DATA_PIP數(shù)據(jù)塊以曾用來(lái)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣的同一個(gè)畫中畫處理器的640fH時(shí)鐘(即鎖定到輔助信號(hào)而不是主信號(hào)上的)寫入2048×8 FIFO 354中。FIF 354使用1024fH的顯示時(shí)鐘來(lái)讀取，該時(shí)鐘系鎖定到主視頻頻道的水平同步分量上。使用具有獨(dú)立讀/寫端口時(shí)鐘的多行存儲(chǔ)器(FIFO)就能使曾以第一速率正交取樣的數(shù)據(jù)以第二速率正交地被顯示。然而，讀/寫時(shí)鐘脈沖的非同步性質(zhì)要求采取措施來(lái)避免讀/寫指針的沖突。
門陣列300由兩個(gè)寬屏幕處理器30和31共用的。圖8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/同步電路320′和WSPμP譯碼器310。WSPμP譯碼器310的數(shù)據(jù)和地址輸出線(以WSP數(shù)據(jù)表示)施加到上述各主電路和主通路上，還加到畫中畫處理器320和清晰度處理電路370上的。應(yīng)該理解的是，是否把一些電路作為還是不作為門陣列的一部分，主要考慮到解釋本發(fā)明方案的便利。
門陣列用以在必要時(shí)擴(kuò)展、壓縮和剪切主視頻頻道的視頻數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)不同的畫面顯示格式。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)插的情況。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由去復(fù)用器355得出。必要時(shí)亮度分量在清晰度處理電路357中經(jīng)過(guò)清晰度處理，然后在必要時(shí)由內(nèi)插器359將其擴(kuò)展，產(chǎn)生信號(hào)Y_AUX作為輸出。
在某些情況下，輔助信號(hào)顯示與主信號(hào)顯示一樣大，圖1(d)所示的就是一個(gè)例子。與畫中畫處理器和視頻RAM350有關(guān)的存儲(chǔ)限制會(huì)使提供的用以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將象素還給輔助視頻信號(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6所示的清晰度處理電路370所進(jìn)行的清晰度處理。例如，清晰度處理電路370可以是抖顫調(diào)諧電路，而清晰度處理電路357可以是去抖顫調(diào)諧電路。
輔助視頻輸入數(shù)據(jù)以640fH速率被取樣，并被存儲(chǔ)在視頻RAM350中。輔助數(shù)據(jù)從視頻RAM350里讀出，在圖中標(biāo)作VRAM_OUT。畫中畫電路301也具有接相等的整數(shù)因數(shù)在水平和垂直方向上以及不對(duì)稱地減小輔助畫面的能力。再參閱圖12，輔助頻道數(shù)據(jù)由4比特鎖存器352A和352B、輔助FIFO354、定時(shí)電路369以及同步電路368被緩沖并與主頻道的數(shù)字視頻同步。VRAM_OUT數(shù)據(jù)由去復(fù)用器355分成為Y(亮度)、U、V(彩色分量)和FSW_DAT(快速切換數(shù)據(jù))。FSW_DAT表明哪種場(chǎng)型式被寫入視頻RAM。PIP_FSW信號(hào)直接從畫中畫電路接收，且施加在輸出控制電路321上，以確定在小畫面方式其間從視頻RAM讀出的哪一場(chǎng)將被顯示出來(lái)。
輔助頻道以640fH的速率被取樣，主頻道則以1024fH的速率被取樣。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來(lái)擴(kuò)展，以便正確顯示4×3的小畫面。內(nèi)插器359由內(nèi)插器控制電路371控制，后者本身響應(yīng)WSPμP340。所需的內(nèi)插器擴(kuò)展量為5/6。擴(kuò)展因數(shù)X按下式確定
X＝(640/1024)＊(4/3)＝5/6色度分量U_PIP和V_PIP由延遲電路367(圖8)加以延遲，延遲時(shí)間的長(zhǎng)短取決于亮度分量?jī)?nèi)插的情況，產(chǎn)生信號(hào)U_AUX和V_AUX作為輸出。主和輔助信號(hào)的各個(gè)Y、U和V分量借助于控制FIFO 354、356和358的讀允許信號(hào)在輸出信號(hào)通路312內(nèi)的各多路調(diào)制器315、317和319中加以組合。復(fù)用器315、317和319響應(yīng)輸出復(fù)用器控制電路321。輸出復(fù)用器控制電路321響應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)CLK、行信號(hào)開始SOL、H_COUNT信號(hào)、垂直消隱復(fù)位信號(hào)和來(lái)自畫中畫處理器快速切換和WSPμP340的輸出。經(jīng)復(fù)用的亮度和色度分量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)換器后面分別設(shè)有低通濾波器361、363和365，如圖6中所示。畫中畫處理器、門陣列和數(shù)據(jù)縮減電路的各種功能受WSPμP340的控制。WSPμP340借助于串行TV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)線、時(shí)鐘信號(hào)線、允許信號(hào)線和復(fù)位信號(hào)線。WSP μP340通過(guò)WSP μP譯碼器310與門陣列的各電路通訊。
有一種情況是為避免所顯示的畫面產(chǎn)生寬高比畸變必須將4×3NTSC視頻按4/3系數(shù)壓縮。在其它情況下，視頻被擴(kuò)展以執(zhí)行通常伴有垂直變焦的水平變焦操作。高達(dá)33%的水平變焦操作可借助將壓縮量減少到4/3以下來(lái)實(shí)現(xiàn)。樣值內(nèi)插器用以對(duì)輸入到一個(gè)新象素的位置的視頻重新計(jì)算，因?yàn)榱炼纫曨l帶寬(對(duì)S-VHS格式來(lái)說(shuō)達(dá)到5.5MHz)占奈奎斯特折返頻率(Nyquist fold over frequency)(它對(duì)于1024f時(shí)鐘來(lái)說(shuō)為8MHz)的相當(dāng)大的百分比。
如圖8所示，亮度數(shù)據(jù)Y_MN是由主信號(hào)通路304中的內(nèi)插器337定路由，內(nèi)插器337則根據(jù)視頻的壓縮或擴(kuò)展情況重新計(jì)算樣值。兩個(gè)開關(guān)或路由選擇器323和331的作用是相對(duì)于FIFO356和內(nèi)插器337的相對(duì)位置顛倒主信號(hào)通路304的布局。特別是，這兩個(gè)開關(guān)選擇是按壓縮的要求內(nèi)插器337處在FIFO356之前，還是按擴(kuò)展的要求FIFO356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，在小畫面方式期間，輔助視頻信號(hào)是為了存儲(chǔ)在視頻RAM350中而被壓縮的，只有為了實(shí)際應(yīng)用上才需要擴(kuò)展。為此，在輔助的信號(hào)通路中就不需要進(jìn)行類似的切換。
圖11中示出了主信號(hào)通路的細(xì)節(jié)。開關(guān)323可由兩個(gè)復(fù)用器325和327實(shí)現(xiàn)。開關(guān)331可由復(fù)用器實(shí)現(xiàn)。這三個(gè)復(fù)用器部響應(yīng)路由控制電路335，該電路335本身響應(yīng)WSP μP340。水平定時(shí)/同步電路339產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)，控制各FIFO、鎖存器347與351和復(fù)用器353的寫與讀。時(shí)鐘信號(hào)CLK和行信號(hào)的開始是SOL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、WSP μP340和UV_MN的最高有效位。
內(nèi)插器控制電路349產(chǎn)生中間象素位置值(K)、內(nèi)插器補(bǔ)償濾波器加權(quán)(C)和亮度的時(shí)鐘選通信息CGY以及彩色分量的選通信息CGUV。時(shí)鐘選通信息間歇(十取一)或重復(fù)該FIFO數(shù)據(jù)，以便為了壓縮而在某些時(shí)鐘脈沖時(shí)允許樣值不被寫入，或?yàn)榱藬U(kuò)展而允許某些樣值多次讀出。
通過(guò)使用FIFO能夠執(zhí)行視頻壓縮和擴(kuò)展。例如，WR_EN_MN_Y信號(hào)能使數(shù)據(jù)寫入FIFO356中。可阻止每第四個(gè)樣品不致寫入FIFO356中。這就構(gòu)成4/3的壓縮。內(nèi)插器337的作用是重新計(jì)算被寫入該FIFO中的亮度樣值，使得從該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，寫允許信號(hào)附有以禁止脈沖形式出現(xiàn)的時(shí)鐘選通信息。為了擴(kuò)展數(shù)據(jù)就把該時(shí)鐘脈沖選通信息加到讀允許信號(hào)上。這會(huì)在從FIFO356中正讀取數(shù)據(jù)時(shí)使該數(shù)據(jù)間歇。在此情況下，內(nèi)插器337(在此過(guò)程中它在FIFO356后面)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，在數(shù)據(jù)從FIFO356中讀出和被時(shí)鐘定時(shí)時(shí)該數(shù)據(jù)必須間歇進(jìn)入內(nèi)插器337。這與壓縮的情況時(shí)不同，在壓縮情況下，數(shù)據(jù)被連續(xù)地按時(shí)鐘定時(shí)通過(guò)內(nèi)插器337。在壓縮和擴(kuò)展兩種情況下，時(shí)鐘選通操作以同步的方式很容易執(zhí)行，亦即，各情況可根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘1024f的上升沿發(fā)生。
在亮度內(nèi)插的這種技術(shù)部局有很多優(yōu)點(diǎn)。時(shí)鐘選通操作(即，數(shù)據(jù)“十取幾”和數(shù)據(jù)重復(fù))可以同步方式進(jìn)行。如果可切換視頻數(shù)據(jù)的技術(shù)布局不采用內(nèi)插器和FIFO的位置對(duì)調(diào)，則讀時(shí)鐘或?qū)憰r(shí)鐘需要雙定時(shí)，以間歇或重復(fù)數(shù)據(jù)。“雙定時(shí)”這個(gè)詞意味著兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)必須在單時(shí)鐘周期內(nèi)寫入FIFO，或在單時(shí)鐘周期期間從FIFO讀出。這樣得出的電路不能與系統(tǒng)時(shí)鐘同步地工作，因?yàn)閷懟蜃x時(shí)鐘頻率必須是系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的兩倍。而且，可切換的技術(shù)布局只需要一個(gè)內(nèi)插器和一個(gè)FIFO，就可執(zhí)行壓縮和擴(kuò)展。如果不采用這里所述的視頻切換的安排，只要通過(guò)使用兩個(gè)FIFO以完成壓縮和擴(kuò)展兩種功能，也能避免雙定時(shí)情況。用于擴(kuò)展的一個(gè)FIFO必須放在內(nèi)插器的前面，而用于壓縮的的一個(gè)FIFO必須放在內(nèi)插器的后面。
輔助信號(hào)的內(nèi)插發(fā)生在輔助信號(hào)通路306內(nèi)。畫中畫電路301控制6比特Y、U、V 8∶1∶1場(chǎng)存儲(chǔ)器、視頻RAM350，以存儲(chǔ)輸入的視頻數(shù)據(jù)。視頻RAM350將兩場(chǎng)的視頻數(shù)據(jù)保存在多個(gè)存儲(chǔ)單元中。各存儲(chǔ)單元保存8比特?cái)?shù)據(jù)。各8比特存儲(chǔ)單元中有一個(gè)6比特Y(亮度)樣值(以640fH取樣)和2個(gè)其它比特。這兩個(gè)其它的比特保存儲(chǔ)快速切換數(shù)據(jù)(FSW_DAT)或U或V樣值(以80fH取樣)中的一個(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RAM350中，且在顯示周期期間讀取整個(gè)視頻RAM350，因而兩場(chǎng)是在顯示掃描期間讀出的。畫中畫電路301將確定要從存儲(chǔ)器中讀出哪一場(chǎng)以通過(guò)使用快速轉(zhuǎn)切數(shù)據(jù)加以顯示。畫中畫電路總是讀取被寫入場(chǎng)型相反的場(chǎng)以克服運(yùn)動(dòng)撕裂的問(wèn)題。若正在讀取的場(chǎng)型與正在顯示的場(chǎng)型相反，則借助于在從存儲(chǔ)器中讀出該場(chǎng)時(shí)刪除該場(chǎng)的頂行而將存儲(chǔ)在視頻RAM中的偶數(shù)場(chǎng)倒過(guò)來(lái)。結(jié)果是小畫面保持正確的交錯(cuò)而沒(méi)有動(dòng)作撕裂的現(xiàn)象。
時(shí)鐘脈沖/同步電路320′產(chǎn)生操作FIFO354、356和358所需要的讀、寫和允許信號(hào)。主頻道和輔助頻道的FIFO被允許將數(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。按需要把來(lái)自主頻道或輔助頻道中(而不是從兩個(gè)頻道中)數(shù)據(jù)被寫入以便按同一視頻行或多行顯示將各信號(hào)源的數(shù)據(jù)組合起來(lái)。輔助頻道的FIFO354與輔助視頻信號(hào)同步地被寫入，但存儲(chǔ)器的讀出要與主視頻信號(hào)同步。各主視頻信號(hào)分量是用主視頻信號(hào)同步寫入FIFO356和358中，而從存儲(chǔ)器中讀出要與主視頻信號(hào)同步。讀功能經(jīng)常在主頻道與輔助頻道之間來(lái)回切換的頻度是被選取的特定效果的函數(shù)。
產(chǎn)生諸如對(duì)并排畫面的畫幅限制之類的各種特殊效果是通過(guò)操縱行存儲(chǔ)器FIFO的讀/寫允許控制信號(hào)進(jìn)行的。圖9和10示出了這種顯示格式的過(guò)程。在并排顯示畫面的畫幅受限制的情況下，輔助頻道的2048×8 FIFO354的寫允許控制信號(hào)(WR_EN_AX)在顯示起作用的行周期(后增速)的(1/2)＊(5/12)＝5/12或大約41%、或輔助頻道起作用的周期(預(yù)增速)的67%起作用，如圖9所示。這相當(dāng)于大約33%的象幅限制(約為67%起作用的畫面)和信號(hào)內(nèi)插擴(kuò)展5/6。在主視頻頻道中(示于圖10的上部分)910×8 FIFO356和358的寫允許控制信號(hào)(WR_EN_MN_Y)對(duì)于顯示起作用行周期的(1/2)＊(4/3)＝0.67或67%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)被過(guò)緩沖，以便在特定的點(diǎn)上及時(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，主頻道視頻在顯示器的左半部上顯示，輔助頻道視頻在顯示器右半部上顯示。如圖所示，主頻道和輔助頻道波形的任意的視頻部分都是不同的。主頻道910×8 FIFO的讀允許控制信號(hào)(RD_EN_MN)在顯示的顯示起作用的行周期的50%內(nèi)起作用，從起作用視頻的開頭開始，緊接著是視頻的消隱后沿(video back porch)。輔助頻道讀允許控制信號(hào)(RD_EM_AX)在顯示起作用行周期的另外50%內(nèi)起作用，從RD_EN_MN信號(hào)的下降沿開始，以主頻道視頻前沿(video front porch)的開頭來(lái)結(jié)束。應(yīng)該指出，寫允許控制信號(hào)與它們各自的FIFO輸入數(shù)據(jù)(主或輔助)同步，讀允許控制信號(hào)則與主頻道視頻同步。
圖1(d)所示的顯示格式是大家都特別希望的，因?yàn)樗梢允箖蓚€(gè)幾乎是全場(chǎng)的畫面以并列方式顯示。這種顯示對(duì)寬顯示格式比的顯示例如16×9特別有效、特別適合。大多數(shù)NTSC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畫面可通過(guò)將其畫面的限幅33%、或?qū)D象擠壓33%(同時(shí)引入寬高比畸變)而顯示在同一個(gè)16×9顯示格式比顯示器上。由使用者的愛(ài)好而定，畫面畫幅限制相對(duì)寬高比畸變的比例關(guān)系可以設(shè)定在0%與33%這兩個(gè)極限值之間。例如，兩個(gè)并排的畫面可以以16.7%受擠壓和16.7%的剪切的形式顯示。
這種操作可以按照增速和剪切的總比例關(guān)系來(lái)說(shuō)明。視頻顯示裝置可被認(rèn)為具有寬高比為M∶N的顯示格式比，第一視頻信號(hào)源可被認(rèn)為具有A∶B的顯示格式比，而第二視頻信源可被認(rèn)為具有C∶D的顯示格式比。第一視頻信號(hào)可按約為1至(M/N÷A/B)的第一范圍內(nèi)的一系數(shù)選擇地增速，且按約為0至〔(M/N÷A/B)-1〕的第二范圍內(nèi)的一系數(shù)選擇地水平剪切。第二視頻信號(hào)可按約為1至(M/N÷C/D)第三范圍內(nèi)的一系數(shù)增速，并按約0至〔(M/N÷C/D)-1〕的第四范圍內(nèi)的一系數(shù)選擇地水平剪切。
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)閮烧叨季哂?2.5微秒的標(biāo)稱行長(zhǎng)度。因此NTSC制視頻信號(hào)要保持正確的寬高比并且沒(méi)有畸變，就必須采用按4/3來(lái)增速。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，在輸入端和輸出端處使用過(guò)具有不同時(shí)鐘脈頻率的FIFO來(lái)執(zhí)行同樣的功能。相比之下，如果在單一的4×3顯示格式比的顯示器上顯示兩個(gè)NTSC 4×3顯示格式比的信號(hào)，各畫面必然畸變或限幅或兩者兼?zhèn)洌淞窟_(dá)50%。與寬屏幕所需用的類似的增速是不需的。
權(quán)利要求
1.一種圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于，它包括第一畫面的一個(gè)第一視頻信號(hào)源；第一信號(hào)處理裝置，用以增速上述第一視頻信號(hào)；第二畫面的一個(gè)第二視頻信號(hào)源；視頻顯示裝置，與上述第一視頻信號(hào)同步；用以將上述第二視頻信號(hào)與上述第一視頻信號(hào)和所述視頻顯示裝置垂直同步的裝置；第二信號(hào)處理裝置，用以增速上述第二視頻信號(hào)；為使上述諸畫面并列顯示而組合上述第一和第二經(jīng)處理過(guò)的視頻信號(hào)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二視頻信號(hào)分別具有第一和第二顯示格式比，而所述圖象顯示裝置具有第三顯示格式比，第三顯示格式比大于上述各第一和第二顯示格式比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二顯示格式比各約為4∶3，所述第三顯示格式比為16∶9，以及所述并列畫面各以約為8∶9的格式顯示比來(lái)顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述第一和第二信號(hào)處理裝置都包括用以分別減小上述第一和第二視頻信號(hào)的畫面畫幅的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理裝置中的一個(gè)包括用以對(duì)畫面限幅的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理裝置中的一個(gè)包括用以壓縮、存儲(chǔ)和擴(kuò)展畫面的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用以壓縮、存儲(chǔ)和擴(kuò)展的裝置包括用以對(duì)所述畫面次取樣的裝置;一個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)上述經(jīng)次取樣的畫面;以及用以借助內(nèi)插來(lái)將上述被存儲(chǔ)的畫面放大的裝置，放大后的幅面比存儲(chǔ)的畫面大、但比次取樣的畫面小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各所述視頻信號(hào)按約為4/3的系數(shù)增速和按約為1/3的系數(shù)水平限幅，各所述并列畫面以約為8∶9的格式顯示比來(lái)顯示而無(wú)寬高比畸變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，用以同步所述第二視頻信號(hào)的裝置包括用以將所述第二視頻信號(hào)延遲不到一個(gè)場(chǎng)周期的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述延遲裝置包括一個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖象顯示裝置具有寬高為M∶N的顯示格式比，所述第一視頻信號(hào)源具有A∶B的顯示格式比，所述第一信號(hào)處理裝置按約為1至(M/N÷A/B)的第一范圍內(nèi)的系數(shù)有選擇地增速所述第一視頻信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號(hào)處理裝置按約為0至[(M/N÷A/B)-1]的第一范圍內(nèi)的系數(shù)有選擇地將所述第一視頻信號(hào)水平限幅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻顯示裝置具有寬高為M∶N的顯示格式比，所述第一視頻信號(hào)源具有A∶B的顯示格式比，所述第一信號(hào)處理裝置按約為0至[(M/N÷A/B)-1]的范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地將所述第一視頻信號(hào)水平限幅。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻顯示裝置具有寬高為M∶N的顯示格式比，所述第二視頻信號(hào)源具有C∶D的顯示格式比，所述第二信號(hào)處理裝置按約為1至(M/N÷C/D)的第一范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地增速所述第二視頻信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二信號(hào)處理裝置按約為0至[(M/N÷C/D)-1]的第二范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地將所述第二視頻信號(hào)水平限幅。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻顯示裝置具有寬高比為M∶N的顯示格式比，所述第二視頻信號(hào)源具有C∶D的顯示格式比，所述第二信號(hào)處理裝置按約為0至[(M/N÷C/D)-1]的范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地將所述第二視頻信號(hào)水平限幅。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述視頻顯示裝置具有寬高比為M∶N的顯示格式比，所述第一視頻信號(hào)源具有A∶B的顯示格式比，以及所述第二視頻信號(hào)源具有C∶D的顯示格式比;所述第一信號(hào)處理裝置按約為1至(M/N÷A/B)的第一范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地增速所述第一視頻信號(hào)，和按約為0至[(M/N÷A/B)-1]的第二范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地將所述第一視頻信號(hào)水平限幅;以及所述第二信號(hào)處理裝置按約為1至(M/N÷C/D)的第三范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地增速所述第二視頻信號(hào)，和按約為0至[(M/N÷C/D)-1]的第四范圍內(nèi)的一個(gè)系數(shù)有選擇地將所述第二視頻信號(hào)水平限幅。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第三范圍約為1至4/3，而所述第二和第四范圍約為0至1/3。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述組合裝置產(chǎn)生被復(fù)用的視頻行，各被復(fù)用行包括來(lái)自各所述視頻信號(hào)源的有選擇地被增速的和被限幅的視頻行。
全文摘要
視頻顯示系統(tǒng)包括第一畫面的第一視頻信號(hào)源和第二畫面的第二視頻信號(hào)源；第一信號(hào)處理器增速第一視頻信號(hào)；視頻顯示器與第一視頻信號(hào)同步，第一與第二視頻信號(hào)和視頻顯示器垂直同步，第二視頻信號(hào)在場(chǎng)存儲(chǔ)器內(nèi)被延遲不到一場(chǎng)周期；第二信號(hào)處理器增速已同步的第二視頻信號(hào)。為并列顯示畫面而組合第一和第二視頻信號(hào)。第一和第二視頻信號(hào)分別有第一和第二顯示格式比及視頻顯示有第三顯示格式比。并列畫面顯示無(wú)寬高比畸變。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1057142SQ9110373
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)明者唐納德·H·威利斯 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司