CN1057560A - 偏斜的抖颤序列 - Google Patents

Abstract

抖颤或抖颤/去抖颤的视频信号的可觉察质量 某些情况下可由偏斜抖颤序列改进。抖颤序列不论 是1位或2位序列，在某一行上连续重复，但不同行 上有相移。抖颤方法本身原因，两个偏斜序列在显示 时对抑制人为因素特有利。一和二象素的逐场偏斜， 其中一场所有行有相同相位，下一场所有行相对第一 场偏斜一或二象素。2位抖颤信号上的逐场偏斜对 于停象工作得最好。一象素偏斜对2位抖颤特别有 利，如果信号要经去抖颤；若信号不经去抖颤，二象素 偏斜最有利。

Description

本发明涉及电视技术领域，这类电视能并排显示来自不同的信号源可以比较图象质量、尺寸基本相同的图象，特别是涉及宽屏幕显示格式比的电视。现在的大部分电视其显示格式比（即水平宽度与垂直高度比）为4∶3。例如16∶9的宽显示格式比更接近电影的显示格式比。本发明既适用于直观式电视，也适用于投影电视。

显示格式比为4∶3（常称为4×3）的电视在显示单个和多个视频信号源的方面受到限制。商业电视广播台传输的电视信号（实验性资料例外）是用4×3显示格式比播出的。许多电视观众都感到4×3显示格式看起来没有与电影相关的较宽的显示格式比悦目。宽显示格式的电视不仅显示效果更为悦目，而且能以相应的宽显示格式对宽显示格式的信号源信号进行显示。电影“看起来”就应该象电影，不应该是其画幅受到限制或畸变的版本。视频源无论是当例如用电视电影机将影片变换成电视，或者用电视中的处理器进行变换时，其画幅都不应受到限制。

宽显示格式比电视还适用于各式各样的显示，既适用于普通的和宽显示格式的信号，也适用于这两种显示格式在多图象显示形式下的组合显示。但使用宽显示比屏幕带来许多问题。要改变多信号源的显示格式比，要从非同步但同时显示的信号源产生出一致的定时信号，要在多个信号源之间进行切换以产生多图象显示，还要从压缩的数据信号提供高清晰度的图象，这些都属于上述问题的范围。按照本发明各种方案设计的宽屏幕电视能从具有相同或不同显示格式比的单个和多个信号源提供高清晰度的单个和多个图象显示。本发明特别旨在从压缩数据信号提供请晰变高的图象，而且显示格式比可以选择，本发明的目的是从压缩数据信号提供清晰度的图象。

普通显示格式比的电视设备可以装备成能显示例如来自两个视频源的多个图象。所说的视频源可以是电视机中的调谐器、盒式磁带录象机中的调谐器、电视摄象机等等。在通常叫做画中画（PIP）的显示方式中，电视机的调谐器提供充满大部分屏幕或显示区的图象，同时有一个辅助视频源提供通常在大图象的边界范围内的小型插象。图1（C）示出了宽屏幕电视机的PIP显示方式。在许多情况下，插象可以配置在一系列不同的位置。另一种显示方式通常称之为频道扫描，其中大量的各自来自不同频道源的小图象充满停帧剪辑中的屏幕。至少以尺寸而论，不存在主图象。图1（i）示出了宽屏幕电视设备中的频道扫描显示方式。在宽屏幕电视设备中还可以采取其它一些显示方式，一种显示方式叫做“象外象”（POP）显示方式。在这种显示方式中，好几个辅助插象可与主图象分享共同的边界。图1（f）示出了宽屏幕电视设备的POP显示方式。另一种特别适用于宽屏幕电视的方式是来自不同视频源，例如两个不同频道的尺寸基本相同的并排图象。图1（d）说明两种4∶3视频源的宽屏幕电视方式。以后将会理解，这种方式可以认为是POP方式的一种特殊情况。

非同步视频信号的同步常常要求其中一种信号的连续场存储在一个或一个以上的场存储器中。对存储器空间的限制可以强加一个将存储信号的数据压缩的要求，以便能在容量有限制的场存储器中存储，或者要求以比其它视频信号低的取样率将数据取样。这样就能在图象被显示时，特别是如果存储的图象较一般小的PIP或POP大时，导致存储的视频信号较低的量化清晰度。在上述并排的图象方式中，主、辅视频信号都并排地尺寸相等地显示出来，辅助图象中的较低量化清晰度即使从两个图象的偶然的比较中也能明显地表现出来。根据本发明的诸装置，来自不同视频源的图象，即使其中的一种信号具有较低的量化清晰度，也可以例如在一宽屏幕电视上并排地以基本上可以比较的图象质量加以显示。

根据本发明的进一步的诸装置，多个清晰度加强的诸方案中之一可以在不同情况下选择最佳的图象质量。这些方案包括抖颤、抖颤和去抖颤、抖颤序列的偏斜以及成对象素的置换和再现。目的为节省数字视频信号位的抖颤技术已由例如Willis的美国专利USP4，594，726叙述过。一般说来，这些方案试图在宽频带信号中为每个取样节省一位，或在宽频带视频信号所进行的窄带信号中为每个取样节省数个位。

根据本发明装置中的抖颤技术，它能在宽频带视频信号中为每个取样节省两个位。根据这种装置，有一抖颤信号被加到n位视频信号中。加法器应包括一限幅器以避免溢出。相加后使取样截断。截断时只要除去两位最小有效位就可以了。抖颤值一般是小的正整数，这些正整数易于使信号的直流量增加。截断往往会减少直流量，而且实际上通常研究抖颤信号用这种减少抵消这种增加。能在二次取样信号中提供有效改进的抖颤信号是一个两种频率的抖颤，其中的较高频率有较大的幅度。根据本发明的一种装置，该抖颤信号可以由任一种数值为0，1，2，3的重复序列以在该序列中的任一次序加以规定。一种这样抖颤序列为：

0，2，1，3，0，2，1，3，……等等。

这种抖颤序列是其它两个序列之和，即：

0，2，0，2，0，2，0，2，……等等;以及

0，0，1，1，0，0，1，1，……等等。

抖颤的选择，例如0，2，1，3，0，2，3，……等等，依据的结论是较高频率的抖颤比起较低频率的抖颤来没有那么引人注意。

看起来四分之一频率的分量较诸二分之一频率的分量一般是比较不适宜的，尽管四分之一频率的分量的幅度只有二分之一频率幅度的一半。因此，可以选择去抖颤方案仅抑制四分之一频率的分量。该去抖颤电路的第一信号通路是供延迟的幅度匹配用的。第二信号通路包括反相带通滤波器和限幅器的组合。该倒相带通滤波器可取消当被加到延迟和幅度匹配的原信号时通带中心处的频率。该限幅器则保证只取消抖颤大小的幅度。这种去抖颤装置对于抖颤信号的二分之一取样频率分量是没有影响的。二分之一频率信号分量的幅度小，而且是在信号的尼奎斯特极限值内，因此，二分之一频率信号分量具有足够低的可见度以避免引起问题。

在某些情况下，通过将抖颤序列偏斜可以改进抖颤的或抖颤/去抖颤视频信号的可觉察的质量。抖颤序列，不论它是1位或是2位序列，在一已知行中连续地重复，但在不同行中相位是移动的。可能有许多可以应用的偏斜方案。两列偏斜序列特别有利于抑制由于抖颤过程本身所引起的显示中的人为因素。一和二象素的、场对场偏斜是这样的，即其中一个场的所有行都具有相同的相位，而下一场的所有行相对于第一场而言偏移了一或两个象素。场对场在2位抖颤信号上的偏斜对停帧图象工作得最好。在现场电视（live  video）进行期间，某些行结构是可以看得见的，此时有移动的平面。如果信号要经去抖颤，一象素偏斜对2位抖颤是特别有利的，但如信号不经去抖颤，则目前宁可选用二象素偏斜。信号是否应该去抖颤，要视显示格式而定。

图1（a）-1（i）用以说明宽屏幕电视的不同显示格式。

图2是根据本发明各个方面并且适宜按2f_H进行水平扫描工作的宽屏幕电视的方框图。

图3是图2所示宽屏幕处理器的方框图。

图4的方框图示出了图3所示的宽屏幕处理器更详细的细节。

图5是图4所示的画中画处理器的方框图。

图6是图4所示的门阵列的方框图，示出了主信号通路、辅助信号通路和输出信号通路。

图7和8是有助于说明如图1（d）所示的用画幅十分受限制的信号产生的显示格式的过程的定时图。

图9是图6主信号通路更详细的方框图。

图10是图6辅助信号通路的更详细的方框图。

图11是图5“象中象”处理器的定时和控制部分的方框图。

图12是在1f_H到2f_H置换中产生2f_H内信号的电路方框图。

图13是图2所示的偏转电路的电路示意图和组合方框图。

图14是图2所示的RGB接口方框图。

图15和16分别为1位抖颤和去抖颤电路的方框图，用以实施图4和10的清晰度处理电路。

图17和18分别是2位抖颤和去抖颤电路的方框图，用以实施图4和图10的清晰度处理电路。

图19是一个表格，它有助于解释供图15-18中所示的电路加强操作用的偏斜方案。

图20是一个表格，它有助于解释供图4和10的清晰度处理电路用的另一可采用的方法。

图1的各部分示出了可按本发明的各种不同设计实施的单个和多个图象显示格式的一些而不是全部的各种组合式。这里所选择的都是为便于说明按本发明的设计构成宽屏幕电视的特定电路而举出的例子。为便于说明和讨论起见，视频源或信号的传统显示格式宽高比通常假设为4×3，视频源或信号的宽屏幕显示格式宽高比则通常假设为16×9。

图1（a）示出了一般显示格式比为4×3的直观或投影电视。当16×9显示格式比图象作为4×3显示格式比信号传输时，屏幕顶部和底部出现黑色条纹，这通常被称为信箱格式（letterbox  format）。这时所看到的图象要比整个可利用的显示区小一些。不然，也可以在传输之前将16×9显示格式比的信号源加以变换，从而使其充斥4×3显示格式画面的垂直方向。但这样就会有许多信息可能从左边和或右边画幅中被限制掉。作为另一种选择，可以将信箱式的图象在垂直方向扩展，但在水平方向不扩展，这样得出的图象就会因垂直延伸而失真。这三种办法都没有特别可取之处。

图1（b）示出了16×9的屏幕。16×9显示格式比视频源能全面显示出来，画幅既不受限制又不失真。16×9显示格式比的信箱式图象本身是在4×3显示格式比的信号中，这种图象可通过将行加大一倍或加行的方法逐行扫描，从而提供有足够垂直清晰度的较大幅面显示。无论信号源是主信号源、辅助信号源或是外部的RGB信号源，本发明的宽屏幕电视都能显示这种16×9显示格式比的信号。

图1（c）示出了16×9显示格式比的主信号。4×3显示格式比的插图即在该信号中显示。若主视频信号和辅助视频信号都是16×9显示格式比信号源，则插图的显示格式比也可以为16×9。插图可显示在许多的不同位置。

图1（d）示出的显示格式中主视频信号和辅助视频信号都用同大小的图象显示出来。各显示区的显示格式比都是8×9，这当然和16×9及4×3的显示格式比不同。为在这样的显示区显示4×3显示格式比的信号源而不致产生水平或垂直失真，信号必然在左侧和/或右侧受到画幅的限制。如果容许宽高比由于图象在水平方向上受挤压而有些失真，则可以显示出更多的、其画幅受限程度较小的图象。水平挤压使图象中的实物垂直伸长。本发明的宽屏幕电视能提供“画幅受限制”和“宽高比失真”这二者在下列组合范围内的任何一种组合情况，即，这个范围的一个极端是：最大程度的“画幅受限制”与无“宽高比失真”相组合情况;另一个极端是：无“画幅受限制”与最大程度的“宽高比失真”相组合情况。

辅助视频信号处理通路中对数据取样的种种限制，使得产生的显示图象具有高清晰度并且图象幅面与主视频信号产生的显示图象一样大的整个信号处理过程复杂化。要解决这些复杂的问题可以有各种不同的方法。

图1（e）的显示格式是在16×9显示格式比的屏幕居中部位显示出14×3显示格式比的图象。右侧和左侧的黑条很明显。

图1（f）示出的显示格式同时显示出一个4×3显示格式比的大图象和三个4×3显示格式比的较小图象。在大图象周边外有较小图象的显示格式有时叫做POP，即画外画，而不是PIP（画中画）。在这里，两种显示格式都采用PIP或画中画一词。在宽屏幕电视设有两个调谐器的场合，无论两个调谐器都设在内部或一内一外地配置（例如盒式磁带录象机中），就可以使各显示图象中的两个图象显示出与信号源一致的实时动作。其余的图象可以以停帧格式显示出来。不难理解，增设另外的调谐器和另外的辅助信号处理通路可以提供两个以上的活动图象。应该也不难理解，大图象和三个小图象的位置是可以对调的，如图1（g）所示。

图1（h）示出的另一种显示格式是：一个4×3显示格式比的图象在中间，排成纵列的6个4×3显示格式比的较小图象各在两边。和上述格式一样，有两个调谐器的宽屏幕电视能提供两个活动的图象。其余的11个图象就以停帧的格式显示。

图1（i）示出了由12个4×3显示格式比图象组成的格子的显示格式。这种显示格式特别适合作为频道选择指南，其中各图象至少是一个不同频道的停帧。和前面一样，活动图象的数目取决于可使用的调谐器和信号处理通路的数目。

图1所示的各种不同格式只是举例说明而已，并不局限于这些，这些格式可按下面各附图所示和下面即将详细介绍的宽屏幕电视加以实施。

图2示出了本发明适宜以2f_H水平扫描方式工作的宽屏幕电视的方框图，其总编号为10。宽屏幕电视10通常包括视频信号输入部分20、底盘或电视微处理器216、宽屏处理器30、1f_H-2f_H转换器40、偏转电路50、RGB接口60、YUV-RGB转换器240、显象管驱动器242、直观或投影显象管244和电源70。将各种电路分组成不同的功能方框是为了便于进行说明而这样做的，并不希望因此而限制了这些电路彼此的实际配置位置。

视频信号输入部分20用以接收来自不同视频源的多个复合视频信号。各视频信号可有选择地加以切换，以便将它们作为主视频信号和辅助视频信号显示。射频开关204有两个天线输入端ANT1和ANT2。这些分别是接收广播天线的信号和电缆的信号的输入端。射频开关204控制其中哪一个输入被提供到第一调谐器206及第二调谐器208。第一调谐器206的输出端即为单芯片202的输入端，单芯片202履行与调谐、水平和垂直偏转以及视频控制有关的一系列功能。图中所示的特定芯片在电子工业行业内叫做TA7730型芯片。单芯片中起因于来自第一调谐器206的信号而产生的基带视频信号VIDEO  OUT输出后供给图象开关200和宽屏处理器30  TVI的输入端。其它至视频开关200的基带视频输入命名为AUX1和AUX2。它们可供电视摄影机、激光盘播放机、录象播放机、电子游戏机等使用。视频开关200的输出由底盘或电视微处理器216控制，命名为SWITCHED  VIDEO（切换的视频）。SWITCHED  VIDEO是宽屏处理器30的另一个输入。

再参看图3。开关SW1宽屏处理器将TV1和SWITCHED  VIDEO这两个信号之一选择作为SEL  COMP  OUT视频信号，这是Y/C解码器210的一个输入信号。Y/C解码器210可以是自适应行梳状滤波器。另外的两个视频源S1和S2也是Y/C解码器210的输入。S1和S2各表示不同的S-VHS源，它们各由分开的亮度信号和色度信号组成。有一个可作为Y/C解码器的一部分，如在某些自适应行梳状滤波器，或作为分立开关的开关，它响应于电视微处理器216以便选取一对亮度和色度信号作为分别命名为Y_M和C_IN的输出。所选出的一对亮度和色度信号以后就作为主信号，并沿主信号通路进行处理。信号名中包含有_M或_MN的信号名指的是主信号通路。宽屏处理器把亮度信号C_IN重新引回单芯片，以便产生色差信号U_M和V_M。这里，U相当于（R-Y），V相当于（B-Y）。Y_M，U_M和V_M信号在宽屏处理器中被转换成数字形式以便进一步进行信号处理。

第二调谐器208在功能上属于宽屏处理器30的一部分，它产生基带视频信号TV2。开关SW2从TV2和SWITCHED  VIDEO两个信号之间选择一个信号作为Y/C解码器220的一个输入。Y/C解码器220可以是自适应行梳状滤波器。开关SW3和SW4分别从Y/C解码器220的亮度和色度输出与来自外视频源并分别命名为Y_EXT和C_EXT的亮度和色度信号之间选择信号。Y_EXT和C_EXT信号对应于S_VHS输入S1。Y/C解码器220和开关SW3和SW4可以象在某些自适应行梳状滤波器一样结合在一起。以后就将开关SW3和SW4的输出作为辅助信号并沿辅助信号通路进行处理。所选取的亮度输出命名为Y_A。标有_A，_AX和_AUX信号名的指的是辅助信号通路。所选取的色度输出被转换成色差信号U_A和V_A。Y_A、U_A和V_A信号被转换成数字形式以便进一步进行信号处理。在主信号和辅助信号通路上对视频信号源的切换设计使得对不同图象显示格式的各个不同部分的信号源选择的管理过程达到最大的灵活性。

宽屏处理器给同步分离器212提供对应于Y_M的复合同步信号COMP  SYNC。水平和垂直同步分量H和V分别作为垂直递减计数电路214的输入。垂直递减计数电路产生VERTICAL  RESET（垂直复位）信号加到宽屏处理器30中。宽屏处理器产生内垂直复位输出信号INT  VERT  RST  OUT加到RGB接口60。RGB接口中的一个开关从内垂直复位输出信号与外RGB源的垂直同步分量之间选取信号。该开关的输出是引到偏转电路50的经选择的垂直同步分量SEL_VERT_SYNC。辅助视频信号的水平和垂直同步信号由宽屏处理器中的同步分离器250产生。

1f_H-2f_H转换器40用以将隔行扫描视频信号转换成逐行扫描的非隔行扫描信号，例如那种各水平行显示两次或通过内插同场的毗邻水平行产生另一组水平行的信号。在某些情况下，使用上一行或使用内插行取决于在毗邻各场或各帧之间检测出的移动电平（the level of movement）。转换电路40与视频RAM 420联合工作。视频RAM可用以存储一帧的一个或多个场，以便能够逐行显示。经转换的视频数据作为Y_2f、U_2f和V_2f加到RGB接口60上。

在图14中更详细地示出的RGB接口60使得可以将经转换的视频数据或外RGB视频数据供视频信号输入部分选取以便供显示用。外RGB信号可视为适宜供2f扫描的宽显示格式比信号。宽屏处理器将主信号的垂直同步分量作为INT  VERT  RST  OUT供到RGB接口，使偏转电路50可获得经选取的垂直同步信号（fvm或fvext）。宽屏幕电视工作时，电视使用者就可以通过产生内/外控制信号INT/EXT选取外RGB信号。但在没有外RGB信号的情况下选取外RGB信号输入时会使光栅在垂直方向上消失而且损坏阴极射线管或投影显象管。因此为了不致在没有该信号情况下选取外RGB输入，RGB接口电路对外同步信号进行检测。WSP微处理器340还控制外RGB信号的彩色和色调。

宽屏处理器30包括画中画处理器320用以对辅助视频信号进行特殊的信号处理。画中画一词有时缩写成PIP或pix-in-pix。门阵列300将主和辅助视频信号数据组合成各式各样的显示格式，如图1（b）至1（i）的实例所示。画中画处理器320和门阵列300受宽屏微处理器（WSPμP））340的控制。微处理器340经由串行总线而响应电视微处理器216。串行总线包括四条信号线，供数据、时钟信号、启动信号和复位信号用。宽屏处理器30还产生作为三级砂堡信号（three  level  sandcastle  signal）的复合垂直消隐/复位信号。不然，垂直消隐和复位信号也可以作为单独的信号分开产生。复合消隐信号由视频信号输入部分供到RGB接口。

偏转电路50（这在图13中显示得更详细）接收来自RGB接口60的垂直复位信号、来自RGB接口60的经选择的2f_H水平同步信号和来自宽屏处理器的另一些控制信号。在某些应用中，垂直复位信号可被定路线为：从RGB接口60经由宽屏处理器30而到达偏转电路50。这些附加的控制信号与水平定相、垂直尺寸调整和东-西枕形畸变调整（east-west pin adjustment）有关。偏转电路50将2f_H回扫脉冲供到宽屏处理器30、1f_H-2f_H转换器40和YUV-RGB转换器240上。

电源70由交流市电供电，产生整个宽屏幕电视的工作电压。

图3更详细地示出了宽屏处理器30。宽屏处理器的主要部件有门阵列300、画中画电路301、模-数和数-模转换器、第二调谐器208、宽屏处理器微处理器340和宽屏输出编码器227。图4示出了宽屏处理器更详细的细节（例如PIP电路），这对1f_H和2f_H底盘是共同的。图5更详细地示出了构成PIP电路301主要部分的画中画处理器320。图6更详细地示出了门阵列300。图3所示构成主信号通路和辅助信号通过各部分的一系列部件已详细介绍过。

第二调谐器208与中频级224以及声频级226连接。第二调谐器208还与WSP  μP  340联合工作。WSP  μP  340包括输入输出I/O部分340A和模拟输出部分340B。I/O部分340A提供色调和彩色控制信号、选择外RGB视频源用的INT/EXT信号、和开关SW1至SW6的控制信号。I/O部分还监控来自RGB接口的EXT  SYNC  DET信号，从而保护偏转电路和阴极射线管。模拟输出部分340B通过各接口电路254、256和258提供垂直尺寸、东西调整和水平相位的控制信号。

门阵列300负责把来自主信号和辅助信号通路的视频信息组合起来以实现复合宽屏幕显示，例如图1各不同部分所示的显示中的一种。锁相环374与低通滤波器376联合工作，提供门阵列的时钟脉冲信息。主视频信号作为以Y_M、U_M和V_M命名的信号以模拟的形式和YUV格式供到宽屏处理器上。这些主信号由图4中更详细示出的模-数转换器342和346从模拟形式转换成数字形式。

彩色分量信号以一般名称U和V表示，这些信号或者可分配给R-Y或B-Y信号或者可分配给I和Q信号。所取样的亮度带宽限制在8兆赫，这是因为***的时钟脉冲频率为1024f_H，这大约为16兆赫。由于宽度为I时U和V信号系限制在500千赫或1.5兆赫，所以对彩色分量数据进行取样时可采用单个模-数转换器和一个模拟开关。模拟开关或多路转换器344的选择线UV_MUX是将***时钟脉冲除以2得到的8兆赫信号。具有一个时钟信号宽度的行启动脉冲SOL同步地使该信号在各水平视频行开始时复位到0。UV_MUX线于是在整个水平行内的每个时钟周期翻转其状态。由于行长等于偶数个时钟脉冲周期，因而UV_MUX的状态一经启动会不中断地始终进行翻转：0，1，0，1，…。由于各模-数转换器都有1个时钟脉冲周期的延时，因而从模-数转换器342和346出来的Y和UV数据流都进行移位。为适应这个数据移位，来自主信号处理通路304内插器控制器349的时钟脉冲选通信息也必须同样地延迟。如果不使时钟脉冲选通信息延迟，在被删除时UV数据就不会正确成对。这一点很重要，因为各UV对代表一个向量。将一个向量的U分量与另一向量的V分量配对而不引起彩色偏移是不可能的。相反，上一对的V样品会连同现行的U样品一齐被删除。由于每对彩色分量（U，V）样品有两个亮度样品，所以这种UV多路调制的方法叫做2∶1∶1调制法。这时就有效地使U和V两者的奈奎斯特频率降低为亮度奈奎斯特频率的一半。因此对于亮度分量的模-数转换器输出的奈奎斯特频率为8兆赫，而对于彩色分量的模-数转换器输出的奈奎斯特频率为4兆赫。

PIP电路和/或门阵列还可包括尽管数据受压缩也能提高辅助数据清晰度的装置。迄今已研究出一系列数据缩减和数据恢复方案，包括例如成对象素压缩和抖颤（dithering）及去抖颤（dedithering）。此外还考虑涉及不同二进制位数的不同抖颤序列和涉及不同二进制位数的不同成对象素压缩。WSP  μP  340可以选取一系列特定数据缩减和恢复方案中的一个方案以便使各特定种类的图象显示格式所显示的图象达到最高的清晰度。这些方案结合图15-20加以详细解释。

门阵列包括与各个行存储器联合工作的一些内插器，各个行存储器则可以是FIFO 356和358。内插器和FIFO用以在必要时对主信号进行再取样。一个附加的内插器可对辅助信号再取样。门阵列中的时钟脉冲和同步电路控制主信号和辅助信号两者的数据管理过程，包括将它们组合成具有Y_MX、U_MX和V_MX分量的单个输出视频信号。这些输出分量由数-模转换器360、362和364转换成模拟形式。命名为Y、U和V的模拟形式的信号加到1f_H-2f_H转换器40上以便转换成非隔行扫描方式。Y、U和V信号还由编码器227编码成Y/C格式以形成在面板插孔处可获取的宽格式比输出信号Y_OUT_EXT/C_OUT-EXT。开关SW5给编码器227从门阵列选择同步信号C_SYNC-MN，或从PIP电路选择同步信号C_SYNC-AUX。开关SW6从Y_M和C_SYNC_AUX二者之间选择信号作为宽屏面板输出端的同步信号。

图12中更详细地示出水平同步电路的部分。相位比较器228是锁相环的一部分，后者包括低通滤波器230、电压控制振荡器232，分频器234和电容器236。电压控制振荡器232响应陶瓷谐振器或其类似物238而以32f_H工作。电压控制振荡器的输出被1∶32分频以向相位比较器228提供一适合频率的第二输入信号。分频器234的输出是1f_HREF定时信号。32f_HREF和1f_HREF定时信号被加到除以16的计数器400。2f_H输出则加到脉冲宽度电路402。由1f_HREF信号预置的除法器400保证除法器和视频信号输入部分的锁相环同步地工作。脉冲宽度电路402保证2f_HREF信号会有一足够的脉冲宽度以保证相位比较器404，例如CA1391型的正常操作，这种比较器形成第二锁相环的部分，第二锁相环包括低通滤波器406和2f_H电压控制振荡器408。电压控制振荡器408产生一个2f_H的内定时信号，用以驱动逐行扫描显示。加到相位比较器404的另一输一信号为2f_H回扫脉冲或与回扫脉冲有关的定时信号。包括相位比较器404的第二锁相环的使用有助于保证每个2f_H扫描周期在输入信号的每个1f_H周期内是对称的。否则，显示可能呈现出光栅***，例如，其中的视频行的一半向右移动，而视频行的另一半向左移动。

图13更详细地示出了偏转电路50。电路500用以根据实现不同的显示格式所需要的合乎要求的垂直过扫描量调节光栅的竖向尺寸。如示意图所示，恒流源502提供恒量的电流I_RAMP给垂直斜波电容器504充电。晶体管506与垂直斜波电容器并联连接，根据垂直复位信号周期性地给该电容器放电。在不进行任何调节的情况下，电流I_RAMP使光栅的垂直尺寸达到能达到的最大值。这可能相当于当一个扩展的4×3显示格式比信号源充满宽屏幕显示器（如图1a中所示）时所需要的垂直过扫描量。在光栅竖向尺寸要求较小的情况下，可调电流源508从I_RAMP转移其电流量可变化的电流I_ADJ，从而使垂直斜波电容器504以更慢的速度充电而且充电至较小峰值。可变电流源508响应竖向尺寸控制电路所产生的例如为模拟形式的竖向尺寸调节信号。竖向尺寸调节电路500独立于手动竖向尺寸调节电路510，后者可以是一个电位器或背面板调节钮。在上述两者中的任一种情况之下，垂直偏转线圈512都接收适量的驱动电流。水平偏转信号通过调相电路518、东-西枕形畸变校正电路514、2f_H锁相环520和水平输出电路516提供。

图14更详细地示出了RGB接口电路60。最后要显示的信号在1f_H-2f_H转换器40的输出与外RGB输入两者之间选择。这里所述的宽屏幕电视其外RGB的输入假设为宽格式显示比的逐行扫描源。来自视频信号输入部分20的外RGB信号和复合消隐信号输入到RGB-YUV转换器610中。外RGB信号的外2f_H复合同步信号被用来作为外同步信号分离器600的输入。选择垂直同步信号是由开关608来执行。选择水平同步信号由开关604来执行。选择视频信号是由开关606来执行。各开关604、606和608响应WSP μP 340所产生的内/外控制信号。内或外视频源的选择由使用者进行。但若使用者无意中选择外RGB源，当未接有或未接通这种信号源或如果外信号源失落时，则垂直光栅会消失，于是会给阴极射线管造成严重的损坏。因此外同步检测器602检测有否外同步信号存在。没有这种信号时，就有一个开关超驰控制信号传送到各开关604、606和608上，以防在没有信号时通过这些开关选择外RGB源。RGB-YUV转换器610还接收来自WSP μP340的色调和彩色控制信号。

本发明的宽屏幕电视可以不用2f_H水平扫描而用1f_H水平扫描加以实施，但在这里没有示出1f_H水平扫描的电路。1f_H电路可能不需要1f_H-2f_H转换器和RGB接口。因此没有在2f_H扫描频率下显示外部宽格式显示比RGB信号的措施。宽屏处理器和1f_H电路的画中画处理器极其相似。门阵列基本上相同，但没有将全部输入端和输出端都用上。无论是以1f_H扫描或以2f_H扫描方式工作的电视，这里所述的各种提高清晰度的方案通常都适用。

图4的方框图更详细地示出了的图3中所示的宽屏处理器30的细节，它对1f_H和2f_H底盘来说都是相同的。Y_A、U_A和V_A信号为画中画处理器320的输入，处理器320可以包括清晰度处理电路370。根据本发明这些方面的宽屏幕电视能将视频加以扩展和压缩。图1中部分示出的复合显示格式所体现的特殊效果是由画中画处理器320产生的，该处理器能接收来自清晰度处理电路370的经清晰度处理的数据信号Y_RP、U_RP和V_RP。并不是任何时候都要使用清晰度处理，但在显示格式已选好时就要使用。图5更详细地示出了画中画处理器320。画中画处理器的主要部件有模-数转换部分322、输入部分320、快速开关（FSW）和总线部分326、定时和控制部分328以及数-模转换部分330。图11中更详细地示出了定时和控制部分328。

画中画处理器320可采用汤姆逊消费者电子设备公司研制的经改进的基本CPIP芯片的变型。这种基本的CPIP芯片在题为CTC140“象中象”（CPIP）技术训练手册（可从印地安纳州印地安纳波里斯的汤姆逊消费者电子设备公司得到）有更全面的说明。这种处理器可使其具有一系列特殊的特征或特殊的效果，下面举几个例子说明。基本的特殊效果是如图1（c）中所示的那种在大图象的一部分重叠有小图象。大小图象可从同一个视频信号产生，从不同的视频信号产生，而且还可以互换或更换的。一般说来，伴音信号总是切换成使其对应于大图象。小图象可移到屏幕上的任何位置或逐步转入一系列预定位置的。焦距可变的特点使得可以将小图象放大和缩小到例如任一预定的尺码。有时，例如在图1（d）所示的显示格式中，大小图象实际上是同一尺码。

在单图象显示状态下，例如在图1（b）、1（e）或1（f）所示的显示状态下，使用者可以例如逐步从1.0∶1至5.0∶1的比值将单图象的画面按变焦方式放大。同时在变焦方式时，使用者可以搜索或扫调整个画面，使屏面上的影象得以跨过不同的图象区移动。在两者的情况下，无论是小图象、大图象或变焦图象都可以以停帧的方式（静止图象格式）显示。这种功能可以实现选通显示格式，这时视频信号中的最后九个帧可以在屏幕上反复显示。帧的重复频率可以从30帧/秒改变到0帧/秒。

本发明另一种设计的宽屏幕电视中所使用的画中画处理器与上述基本CPIP芯片的现行结构不同。若基本CPIP芯片与16X9屏幕的电视配用且不用视频增速电路，则由于横贯较宽的16×9屏幕扫描而致使实际水平方向扩展达4/3倍，因而使插图呈现出宽高比失真的现象。于是图象中的实物可能会水平伸长。若采用外增速电路，则不会有宽高比失真，但图象会占不满整个屏幕。

根据使用在传统电视机的基本CPIP芯片上的现有“象中象”处理器是按具有某些不希望的结果的特殊方式来工作的。输入的视频是用被锁到主视频源的水平同步信号的640f_H时钟来取样的。换而言之，对于输入的辅助视频源来说，在与CPIP芯片有关的视频RAM中存储的数据并不是正交取样的。这对场同步的基本CPIP方法是个重要的限制。输入取样率的非正交性质导致被取样数据的偏斜误差。该限制是使用CPIP芯片的视频RAM的一个结果，这个芯片必须使用相同的时钟来写入和读出数据。来自视频RAM，例如视频RAM 350的数据被显示时，偏斜误差被看作是沿图象垂直边缘的无规则跳动，而且一般被认为是很不好的。

本发明与基本CPIP芯片不同的另一种设计的画中画处理器320适宜将视频数据不对称压缩成多个可加以选择的显示状态中的一种状态。水平尺寸的压缩与垂直尺寸的压缩不同。在此工作状态的一个实例中，各图象系在水平方向上按4∶1压缩，在垂直方向上按3∶1压缩。这种不对称的压缩方式产生宽高比失真的图象存储在一个视频RAM中。图象中各实物看起来就象系在水平方向受挤压似的。但若该图象如按正常频道扫描方式读出以显示16×9格式显示比屏幕，则图象看起来是正确的。图象充满屏幕，且没有图象宽高比失真现象。按照本发明这方面的不对称压缩方式使得可以不用外增速电路而可以在16×9的屏幕上产生特殊的显示格式。

图11是“象中象”处理器，例如上述的CPIP芯片的变型，的定时和控制部328的方框图，这种处理器包括一个十分数电路328C，用以实施不对称压缩，作为多个可选择显示方式中的一种方式。剩余的显示方式可以提供不同尺寸的辅助图象。每一个水平和垂直十分数电路包括一个计数器，为对来自WSPμP  340的控制下的一张数值格的压缩因数进行编程。数值范围可以是1∶1，2∶1，3∶1等等。压缩因数可以是对称的或是非对称的，这要根据表格是如何建立起来的而定。压缩比的控制，在WSPμP340的控制下，也能够由完全可编程的通用十分数电路加以实施。

在全屏幕PIP状态下，画中画处理器与自激振荡器（free  running  oscillator）348相结合，将从一个解码器（例如自适应行梳状滤波器）取Y/C输入，把信号解码成Y、U、V彩色分量，并产生水平和垂直同步脉冲。这些信号在用于诸如变焦、停帧和频道扫描等各种全屏幕显示方式的画中画处理器中处理。例如，在频道扫描显示方式期间，由于被取样的信号（不同频道）会有不相关的同步脉冲且看来随时会加以切换，因此从视频信号输入部分产生的水平和垂直同步脉冲会有许多不连续之处。因此取样时钟脉冲（和读/写视频RAM时钟脉冲）由自激振荡器348确定。显示方式为停帧和变焦方式时，取样时钟脉冲会锁定到输入视频的水平同步脉冲上，在这些特殊情况下，这与显示时钟脉冲频率相同。

再参看图4，来自画中画处理器以模拟形式出现的Y、U、V和C_SYNC（复合同步）输出可由编码电路366再编码成Y/C分量，编码电路366系与3.58兆赫振荡器380联合工作的。该Y/C_PIP_ENC信号可接到Y/C开关（图中未示出），该开关使再编码后的Y/C分量可以代替主信号的Y/C分量。从这时起，经PIP编码的Y、U、V和同步信号成了底盘中其余部分的水平和垂直定时的基础。这种工作方式适宜根据主信号通路中内插器和FIFO的工作情况实施PIP的变焦显示方式。

在一种多频道方式中，如图1（i）所示的方式，可以同时在十二个小图象中显示预定扫描单中的十二个频道。“象中象”处理机具有一内部时钟以响应3.58兆赫的振荡器348。输入的辅助信号由模拟形式转换为数字形式，并为响应所选择的特殊效应而被加载到视频RRAM  350，在上述技术训练手册中的实施例中，汇编过的特殊效果在与主信号视频数据结合之前于“象中象”处理器中转换回模拟形式。然而，在这里所说明的宽屏幕电路机中，部分由于对可行的不同时钟频率的数目的限制，辅助数据是视频RAM  350的直接输出，而不需要用“象中象”处理器320作进一步处理。尽量减少时钟信号的数目有利于降低电视机电路组中的射频干扰。

再参看图5。画中画处理器320包括模-数转换部分322、输入部分324、快速开关FSW和总线控制部分326、定时和控制部分328和数-模转换部分330。通常，画中画处理器320将视频信号数字化成亮度（Y）和色差信号（U，V），将所得结果进行二次取样并存储在1兆位的视频RAM350中，如上面所述的那样。与画中画处理器320相关的视频RAM350其存储容量为1兆位，其容量不足以存储带8个二进制位样品的视频数据的整个一场。增加存储的容量必然花费大，而且需要更复杂的管理电路。减小辅助频道中每单位样品的位数意味着减少相对于主信号的量化清晰度或带宽，该主信号始终是按8位样品进行处理的。实际上的这种带宽减小当辅助显示图象较小时通常是不成问题的，但若辅助显示图象较大时，例如与主显示图象一般大小时，就存在问题。清晰度处理电路370可有选择地实施提高辅助视频数据量化清晰度或有效带宽的一种或多种方案。迄今已研究出一系列缩减数据和数据恢复的方案，包括例如成对象素压缩和抖颤及去抖颤的方案。令去抖颤电路在工作时配置在视频RAM350下游处，例如在门阵列的辅助信号通路中，下面即将更详细地介绍。此外还可以考虑涉及不同位数的不同抖颤及去抖颤序列和涉及不同位数的不同成对象素压缩方案。为使各特种图象显示格式显示出来的图象达到最高的清晰度，可通过WSPμP从一系列减少和恢复数据的方案中选取一种方案。

亮度和色差信号按8.1∶1的六位Y、U、V方式存储。就是说，把各分量量化成六位样品。每对色差样品有八个亮度样品。“象中象”处理器320以一种这样的方式工作，从而输入的视频数据与以前不同的是以锁定到输入辅助视频同步信号的640f_H时钟频率来取样。在这种方式中存储在视频RAM的数据是正交取样的。当数据是从“象中象”处理器视频RAM 350读出时，它是采用锁定到输入辅助视频信号的相同的640f时钟读出的。然而，尽管这个数据是以正交取样和存储的，并且也能正交地读出来，但由于主和辅助视频源的不同性质，数据是不能直接由视频RAM 350正交地显示出来。只有在主和辅助视频源从相同的视频源显示信号的时候，才可以期望它们同步。

为了使辅助频道（即从视频RAM350的输出数据）与主频道同步，需要进一步进行处理。再参看图4，来自视频RAM4位输出端口的8位数据块是用两个四位锁存器352A和352B加以重新组合的。该四位锁存器还使数据时钟脉冲频率从1280f_H降到640f_H。

通常是令视频显示和偏转***与主视频信号同步的。如上所述，必须对主视频信号加速以使其充满宽屏显示器。必须使辅助视频信号与第一视频信号和视频显示器垂直同步。辅助视频信号可在场存储器中延迟几分之一个场周期，然后在行存储器中加以扩展。辅助视频数据与主视频数据的同步化利用作为场存储器的视频RAM350和用以扩展信号的先进先出（FIFO）行存储器354来实现。FIFO354的规格为2048×8。FIFO的规格与认为是避免读/写指针冲突所必须的行最小存储容量有关。读/写指针发生冲突是在新数据有机会写入FIFO之前从FIFO读出旧数据时发生的。读/写指针发生冲突也会在旧数据有机会从FIFO读出之前新数据改写存储器时发生的。

来自视频RAM350的8位DATA_PIP数据块是以曾用来对视频数据进行取样的同一个画中画处理器的640f_H时钟脉冲，（即锁定到辅助信号而不是主信号上的640f_H时钟脉冲）写入2048×8 FIFO 354中的。FIFO 354是用1024f_H的显示时钟脉冲读取的，该时钟脉冲系锁定到主视频频道的水平同步分量上。由于采用具有独立读/写端口时钟脉冲的多行存储器（FIFO），因而允许将曾以第一速率正交取样的数据以第二速率正交显示出来。但由于读/写时钟脉冲具有非同步的性质，因而确实需要采取各种步骤来避免读/写指针发生冲突。

门阵列300是两个宽屏处理器30和31公有的。图6中以方框图的形式示出了主信号通路304、辅助信号通路306和输出信号通路312。门阵列还包括时钟脉冲/同步电路320′和WSPμP解码器310。WSPμP解码器310的数据和地址输出线路（以WSP  DATA表示）系加到上述各主电路和通路上，并加到画中画处理器320和清晰度处理电路370上的。应该理解的是，某些电路是否被定成是门阵列的一部分，在很大程度上仅仅是为便于说明本发明的设计。

门阵列是用以在必要时扩展、压缩主视频频道的视频数据并限制其画幅，以便实现不同的图象显示格式。亮度分量Y_MN存储在先进先出（FIFO）行存储器356中，存储时间的长短取决于亮度分量内插的性质。经组合的色度分量U/V-MN存储在FIFO  358中。辅助信号亮度和色度分量Y_PIP、U_PIP和V_PIP由多路信号分离器355产生。亮度分量必要时在电路357中经过清晰度处理，然后必要时由内插器359加以扩展，产生作为输出的信号Y_AUX。

在某些情况下，辅助显示会与主信号显示一般大，如图1（d）中的实例所示。与画中画处理器和视频RAM350相关的存储器局限性会使充满这种大型显示区所需要的数据点或象素数量不足。在这些情况下，可以用清晰度处理电路357将象素还原到辅助视频信号中以代替那些在数据压缩或缩减过程中失去的象素。该晰度处理可以对应于图4所示的电路370所进行的清晰度处理。例如，电路370可以是抖颤电路，电路357可以是去抖谐电路。

辅助视频输入数据是以640f_H取样的，并被存储在视频RAM350中。从视频RAM350中读出的辅助数据用VRAM_OUT表示。PIP电路301也有能力在水平方向和垂直方向以及非对称地以相等的整数因子缩小辅助图象。再参看图10，辅助频道数据是通过4位锁存器352A和253B、辅助FIFO 354、定时电路369和同步电路368得以缓冲和与主频道数字视频同步的。RAM.OUT数据由多路信号分离器355分类成Y（亮度）、U、V（彩色分量）和FSW.DAT（快速切换数据）。FSW_DAT指出那种类型的场型被写入视频RAM。PIP_FSW信号直接从PIP电路接收并被加到输出控制电路321，以确定在小图象方式期间哪个从视频RAM读出的场要被显示出来。

辅助频道以640f_H的速率取样，主频道则以1024f_H的速率取样。辅助频道FIFO 354将数据从辅助频道取样率转换成主频道时钟频率。在此过程中，视频信号经过8/5（即1024/640）的压缩。这比正确显示辅助频道信号所需的4/3压缩还多。因此辅助频道必须借助于内插器359加以扩展以便正确显示4×3的小图象。内插器359由内插器控制电路371控制，该电路本身响应WSPμP340。内插器所需的扩展量为5/6。扩展系数X按下式确定：

X＝（640/1024）＊（4/3）＝5/6

色度分量U_PIP和V_PIP由电路367加以延迟，延迟时间的长短取决于亮度分量内插的性质，产生作为输出的信号U_AUX和V_AUX。主信号和辅助信号的各个Y、U和V分量通过控制允许FIFO  354、356和358读出的启动信号在输出信号通路312的各多路转换器315、317和319中加以混合。多路转换器315、317和319响应输出多路转换器控制电路321。输出多路转换器控制电路321响应时钟脉冲信号CLK、行启动信号SOL、H_COUNT信号、垂直消隐复位信号和快速开关的来自画中画处理器和WSPμP340的输出。经多路调制的亮度和色度分量Y_MX、U_MX和V_MX分别加到相应的数-模转换器360、362和364上。各数-模转换器后面分别有低通滤波器361、363和365，如图4中所示。画中画处理器、门阵列和数据减少电路的各种功能受WSPμP340的控制。WSPμP340借助于串行总线连接到TVμP216上，并响应TVμP216。串行总线可以是如图所示的四线总线，即具有数据、时钟脉冲信号、启动信号和复位信号的线路。WSPμP  340通过WSP  μP解码器310与门阵列的不同电路联系。

在一种情况下，为避免所显示的图象产生宽高比失真需要将4×3NTSC视频按4/3的系数进行压缩。在另一种情况下，为进行通常伴有垂直变焦的水平变焦，可以将视频加以扩展。高达33%的水平变焦操作可通过将压缩减少到4/3以下实现。取样内插器用以对输入的视频重新计算至一个新象素的位置，因为亮度视频带宽（对S-VHS格式来说达到5.5兆赫）占奈奎斯特折叠频率（Nyquist  fold  over  frequency）（它对于1024f时钟脉冲来说为8兆赫）的相当大的百分比。

如图6所示，亮度数据Y_MN是通过主信号通路304中的内插器337取道的，内插器337则根据视频的压缩或扩展情况重新计算样品值。开关或路由选择器323和331的作用是变换主信号通路304相对于FIFO356和内插器337的相对位置的布局。特别是，这些开关选择：或者内插器337按压缩的要求而处在FIFO356之前，或者FIFO356按扩展的要求在内插器337之前。开关323和331响应路由控制电路335，该电路本身则响应WSPμP340。应该记住，在小图象方式期间，辅助视频信号是为了被存储在视频RAM350中而加以压缩的，只有在实用上才需要加以扩展。因此在辅助的信号通路中不需要予以类似的切换。

在图9中，更详细地示出主信号通路。开关323是由两个多路转换器325和327实现的。开关331则由多路转换器333实现。这三个多路转换器都响应路由控制电路335，而后者本身则响应WSPμP340。水平定时/同步电路339产生定时信号以控制诸FIFO的写和读、以及控制锁存器347和351、多路转换器353。时钟信号CLK和行信号SOL的开始是由时钟/同步电路320产生的。模拟-数字转换控制电路369响应Y_MN、WSPμP  340和UV_MN的最高有效位。

内插控制电路349产生中间象素位置值（K）、内插补偿滤波器加权（C）和时钟选通信息亮度分量CGY及彩色分量CGUV。正是时钟选通信息使FIFO暂停（取十分之一）或重复，为实现压缩让样品不在某些时钟上被写入，或为了扩展某些样品而多次被读出。

通过使用FIFO可以完成视频的压缩和扩展。例如，WR_EN_MN_Y信号可以使数据写入FIFO356。每第四个样品可以被禁止写入FIFO。这样就组成一个4/3压缩。内插器337的功能正是要再计算正被写入FIFO的亮度样品，以便从FIFO读出的数据是平滑的而不是参差不齐的。扩展可以用和压缩正好相反的方式进行。在压缩情况下，写启动信号其上附属有禁止脉冲形式的时钟选通信息。为了扩展数据，时钟选通信息被加到读启动信号。当数据正由FIFO356读出时，这样做会使数据暂停下来。在这种情况下，正是这个过程期间跟随FIFO356的内插器337的功能是重新计算由参差不齐到平滑的取样数据。在扩展情况下，正从FIFO356读出的和正加时钟脉冲到内插器337的数据必须暂停下来。这和数据通过内插器337连续地加上时钟脉冲的压缩情况是不同的。对于这两种情况，即压缩和扩展，时钟选通操作可以容易用同步方式加以完成，亦即，这些事项可以根据***时钟1024f的上升沿而出现。

亮度内插的这种拓扑结构有许多优点。时钟选通操作，即数据的取十分数和数据的重复可以按同步方式实现。如果不使用可转换的视频数据拓扑结构以互换内插器和FIFO的位置，读出和写入时钟就会需要使用双重时钟脉冲以使数据暂停或重复。双重时钟脉冲这个术语指的是两个数据点必须在单一时钟同期中写入FIFO，或在一个时钟周期期间从FIFO读出来。所得的电路不能和***时钟同步操作，因为写入或读出的时钟频率必须是***时钟频率的两倍。此外，可切换的拓扑结构是需要一个内插器和一个FIFO就可以完成压缩和扩展。如果不使用这里叙述的视频切换装置，则只能使用两个FIFO才可以避免双重时钟脉冲的情况，以完成压缩和扩展这两个功能状态。一个供扩展用的FIFO需要被放在内插器之前，一个供压缩用的FIFO则需要被放在内插器之后。

辅助信号的内插过程是在辅助信号通路306中进行的。PIP电路301控制6位Y、U、V8∶1∶1的存储器、视频RAM350，以便存储输入的视频数据。视频RAM350将视频数据的两场存储在多个存储单元中。各存储单元存储8位数据。各8位存储单元中有一个6位Y（亮度）样品（以640f_H取样）和2个其它的二进制位。这两个其它的二进制位用以存储快速切换数据FSW_DAT或部分U或V样品（以80f_H取样）中的某个部分。FSW_DAT值表明写入视频RAM中的是哪种场型的场。由于数据的两场存储在视频RAM350中，且在显示时间期间读取整个视频RAM350，因而两场是在显示扫描过程中读取的。PIP电路301将确定要从存储器中读出哪一场以通过使用快速切换数据加以显示。PIP电路总是读取为解决动作受破坏问题而写入的相反的场型。若正在读取的场型与正在显示的场型相反，则通过从存储器中读出场时通过删除场的顶行从而将存储在视频RAM中的偶数场倒过来。结果是小图象保持正确的隔行扫描情况同时没有动作受破坏的现象存在。

时钟脉冲/同步电路320产生为操作FIFO354、356和358所需要的读、写和启动信号。启动主频道和辅助频道的FIFO，以便将数据写入存储器，为的是存储供以后的显示所需要的各视频行的那些部分。被写的数据是按需要而来自主频道或辅助频道中（而不是从两个频道中），以便将来自各信号源的数据在同一视频行或各显示行上组合起来。辅助频道的FIFO354是与辅助视频信号同步写入的，但是与主视频信号从存储器中同步读出的。各主视频信号分量是与主视频信号同步写入FIFO356和358中，而与主视频信号从存储器中同步读出的。读取功能在主频道与辅助频道之间来回转换的频度是选取的某特定效果的函数。

产生诸如画幅受限制的并排图象之类的各种特殊效果是通过操纵行存储器FIFO的读/写启动控制信号而产生的。图7和8示出了这种显示格式的过程。在画幅受限制的并排显示图象的情况下，辅助频道的2048×8FIFO354的写启动控制信号（WR_EN_AX）在显示有效行扫描周期（后增速）的（1/2）＊（5/12）＝5/12即大约41%、或辅助频道有效行扫描周期（预增速）的67%内起作用，如图7所示。这相当于大约33%的象幅限制（约为67%有效图象）和信号内插扩展5/6。在主视频频道中（示于图8的上部分）910×8  FIFO356和358的写启动控制信号（WR_EN_MN_Y）在显示有效行扫描周期的67%〔（1/2）＊（4/3）＝0.67〕内起作用。这相当于大约33%的画幅限制且由910×8FIFO在主频道视频上实现了4/3的压缩比。

在各FIFO中，视频数据是经过缓冲以便在特定的时间及时读出。数据可从各FIFO读出的有效时域取决于所选取的显示格式。在所示的并排画幅限制方式的实例中，主频道视频显示处在显示器的左半部，辅助频道视频显示处在显示器右半部。如图所示，主频道和辅助频道波形的任意视频部分不相同。主频道910×8FIFO的读启动控制信号（RD_EN_MN）在显示的显示有效行扫描周期的50%内起作用，以有效视频的开始起头，紧接着是视频后沿（video  back  porch）。辅助频道读启动控制信号（RD_EM_AX）在显示有效行扫描周期的另外50%内起作用，以RD_EN_MN信号的下降边缘开始，以主频道视频前沿（video  front  porch）的开始结束。应该指出，写启动控制信号与它们各自的FIFO输入数据（主或辅助）同步，读启动控制信号则与主频道视频同步。

图1（d）所示的显示格式是特别理想的，因为它可以使两个几乎是全场的图象以并排方式显示。这种显示对宽显示格式比的显示例如16×9特别有效、特别合适。大多数NTSC制信号都以4×3的格式表示。这当然相当于12×9。两个4×3显示格式比的NTSC制图象可通过或将图象的画幅限制33%、或将图象挤压33%（同时引入宽高比失真）而显示在同一16×9显示格式比显示器上。视乎使用者的爱好而定，图象画幅限制相对宽高比失真的比例可以设定在0%与33%这两个极限值之间。例如，两个并排的图象可以以16.7%受挤压和16.7%的画幅限制的形式显示。

这种操作可以用加速和象幅限制的通用比例加以叙述。视频显示装置可以被认为是具有宽对高比为M∶N的显示格式比，第一视频信号源可以被认为是具有A∶B的显示格式比，而第二视频信号源可以被认为是具有C∶D的显示格式比。第一视频信号可以选择使用一个在大约为1至（M/N÷A/B）的第一范围中的因数加速，并可以选择使用一个在大约为0至〔（M/N÷A/B）-1〕的第二范围中的因数限制水平象幅。第二视频信号可以选择使用一个在大约为1至（M/N÷C/D）的第三范围中的因数加速，并可以选择使用一个在大约为0至〔（M/N÷C/D）-1〕的第四范围中限制水平象幅。

16×9显示格式比显示的水平显示时间与4×3显示格式比显示的一样，因为两者的标称行长都是62.5微秒。因此要使NTSC制视频信号保持正确的宽高比并且没有失真，就必须采用一个等于4/3的增速系数。这个4/3的系数是作为两种显示格式的比值计算出来的：

4/3＝（16/9）/（4/3）

按照本发明的各个方面，采用了可调节的内插器来增速视频信号。过去，曾使用过输入端和输出端的时钟脉频率不同的FIFO来履行同样的功能。相比之下，如果在单个4×3显示格式比的显示器上显示两个NTSC制4×3显示格式比的信号，各图象必然失真或画幅受到限制或两者兼备，其量达50%。与宽屏幕所需用的类似的增速并不是必须的。

根据本发明的各种装置，可以用交替的方法完成数据的减缩或压缩和数据的复原或扩展。按照一种交替方法，辅助信号由清晰度处理电路370产生“抖颤”，由清晰度处理电路357“去抖颤”。清晰度处理电路370也可以认为是一种数据减缩电路，而清晰度处理电路357也可以认为是一种数据复原电路。抖颤处理是一种方法，其中的一个n位信号其上加有m位抖颤序列，这之后，m位最低有效位就被截除。图15和16分别示一个1位抖颤电路和相应的1位去抖颤电路。图17和18则分别示出一种2位抖颤电路和相应的2位去抖颤电路。

参看图15和16，加法电路372将n位信号和1位抖颤序列结合起。一种有利的1位抖颤序列为01010101等等。在将该抖颤序列加到1位信号后，由电路374将最低有效位截除。然后，n-1位抖颤信号是由象中象组件320、锁存器352A和325B以及FIFO  354处理的。PIP解码电路306B的其后输出是一个n-1位抖颤电路。在数据复原电路357中，n-1位抖颤信号被加到加法电路802和与门电路804的一个输入端。与门电路804的另一个输入端上的信号屏蔽去抖颤信号的最低有效位。与门电路804的输出被直接加到异或门电路808的一个输入端，作为要加到异或门电路808的另一个输入端之前，由电路806延迟一个时钟或一个象素。异门电路808的输出端是与门电路801的一个输入端和Y内插器359的输入端，该输入端形成去抖颤信号的新的最低有效位。与门电路810的另一输入端是这样的一个信号，它具有与被加到加法结372的抖颤信号相同的抖颤序列和相同的相位。与门810的输出是加法电路802的减号输入端。加法电路802的输出与异或门电路808输出端所提供的附加位结合起来作为Y内插器359的一个输入提供一个n位的去抖颤信号。

参看图17，图中的一个2位抖颤电路370′包括一个加法电路376，它将一n位信号和一2位抖颤序列结合起来。根据本发明的一个装置，抖颤信号可以由任一重复的序列数0，1，2，3以任一次序在这序列里加以规定。这种规定包括下列表1所列的序列。

表1

0123  1023  2013  3012

0132  1032  2031  3021

0213  1230  2103  3120

0231  1203  2130  3102

0312  1302  2301  3201

0321  1320  2310  3210

图17说明的一种特别有利的2位抖颤序列是02130213等等。加法电路376的输出的n位信号两个最低有效位被电路378所截除。此时，n-2位抖颤信号由象中象处理器320、锁存器352A和352B、FIFO及PIP解码电路318加以处理。

虽然四分之一频率分量的幅度只有二分之一频率分量的一半，但似乎四分之一频率分量较二分之一频率分量通常更加不受欢迎。因此，可以选择消除抖颤方案仅去抑制四分之一频率分量。去抖颤电路的第一信号通路是为了延迟和幅度匹配。第二信号通路包括反相带通滤波器和限幅器的组合。该反相带通滤波器当被加到延迟和幅度匹配原信号时，将带通的中心处的频率删去。限幅器保证只有抖颤大小的幅度会被删去。这种去抖颤的装置对抖颤信号的二分之一取样频率分量没有作用。二分之一频率信号分量的幅度足够低而频率足够高，以便具有足够低的能见度以避免引起问题。

图18示出这样一种去抖颤电路306D′。在PIP解码电路306B的输出端处的n-2位信号作为一个输入被加到二时钟或二象素延迟电路822、二时钟或二象素延迟电路814和加法电路812。延迟电路814的输出端是加法电路812的减号输入，其输出是一个n-1位信号。n-1位抖颤信号是限幅器816的输入端。在这种情况下的限幅器的输出值被限制到[-1，0，1]，这是一的绝对值。限幅电路816的输出端是一个2位信号，作为一个输入被加到二时钟或二象素延迟电路818和加到加法电路820的一个减号输入端。延迟电路818和加法电路820形成一个带通滤波器，它在中心频率一即1/4的取样率一处的增益为2。2位信号是一个二进制补码信号。加法电路820的输出是一个3位信号，它是加法电路826的一个减号输入。822延迟电路的n-2位输出是乘法器824的一个输入。乘法器824的输出是一个n位信号，其中的二个最低有效位等于0。二个最低有效位（和某些校正）的值是由电路826中相加提供的。加法电路826的输出是一个n位部分抖颤信号，它是Y内插器359的一个输入。

去抖颤的视频信号的清晰度或感觉的质量，在某些情况下可用偏斜的抖颤序列加以改进。抖颤序列，不论它是一个一位的或二位的序列，都在一已知行中连续重复，但在不同行则有相位的移动。可能有许多可以实行的偏斜方案。由于抖颤本身的特性，二偏斜序列在显示中对抑制人为因素特别有利。这些偏斜序列在图19中示出。一和二象素的逐场偏斜是指那些偏斜，其中一个场的所有行具有相同的相位，而下一场的所有行对第一场来说是偏斜一或二个象素。2位抖颤信号上的逐场偏斜在停象时工作优良。某些行结构可在现场视频广播时看出来，此时有平面在移动。一象素偏斜特别有利于2位抖颤，如果信号被去抖颤的话，但如信号并不加以去抖颤，则二象素偏斜是目前优先选用的。信号是否应该加以去抖颤，视显示格式而定。

另一种供数据减缩的抖颤的方法是配对的象素压缩，这将在参看图20时加以解释。图20的上部描述了这一个场，该场包括行1，2，3等等。每一行的象素以字母表示。以“P”表示的名象素将以保留，而以“R”表示的各象素则予置换。永久的和被置换的象素逐行偏斜一个象素。换句话说，在奇数行中，被置换的象素是第2、4、6等的象素。在偶数行中，被置换的象素是第1，3，5等等的象素。这两个基本的取舍选择是为每个被置换的象素进行1位数码或2位数码的代替。数据的位是从可以将永久象素规定的位数取出的。可以将永久象素规定的位数受到视频处理器的存储容量限制。在这种情况下，CPIP芯片和视频RAM 30对每个象素平均有4位的限制。如果用1位数码代替每一象素，则有7位可供每一个永久象素利用。同理，如果用2位数码代替每一个被置换的象素，则可以利用6位以描述每个永久象素。在这两种情况下，每一对的连续象素（即一永久的和一被置换的），总共需要8位。每一对总共需要的8位平均每个象素只要4位。数据减缩是在6∶4到7∶4的范围。置换序列例示在一部分的场中，这个场包括三个连续行：n-1，n，n+1。要置换的象素以R₁，R₂，R₃，R₄和R₅标明。要保留的象素用A，B，C和D标明。

根据1位编码方案，如果置换象素的值比起两侧的象素的平均值来更接近其上的象素的话，则将用一个零代替置换象素。例如，在图20中，如果象素R₃的值比起象素A的值来更接近象素B和C的平均值的话，象素R₃的1位置换码将会是零。否则，1位置换码将会是1。当数据重建起来时，如果1位数码是0，则象素R^′ ₃在数值上等于象素B和C的平均值，如果1位数码等于1，则象素R^′ ₃的值将和象素A的值相同。

2位数码的置换和重建也作了解释。就象素R₃而言，如果R的值在数值上最接近象素A的话，2位置换码等于0。如果R₃的值在数值上最接近A和B的平均值的话，2位置换码等于1。如果R₃的值在数值上最接近A和C的平均值的话，2位置换码等于2。如果R₃的值在数值上最接近B和C的平均值的话，2位置换码等于3。重建序列也遵守置换序列的做法。如果2位数码等于0，则象素R^′ ₃的值等于A的值。如果2位数码等于1，象素R^′ ₃的值等于A和B的平均值。如果2位数码等于2，象素R^′ ₃的值等于象素A和C的平均值。如果2位数码等于3，则象素R^′ ₃的值等于象素B和C的平均值。

因为永久象素是以多1位清晰度来描述的，1位数码是有利的。2位数码的优点在于被置换的象素是以更高的清晰度度来描述的。在只有两行值的基础上来计算时，例如n-1和n，或n和n+1在尽量减少所需行的存储量方面是有利的。另一方面，如果数值D包括在计算中就可能产生更精确的置换序列，但要付出需要另一行视频存储容量的代值。成对的象素压缩能够特别有效地提供良好的水平和垂直的清晰度;在某些情况下，比使用抖颤和去抖颤更好。另一方面，对角线过渡段的清晰度一般没有使用抖颤和去抖颤时好。

根据本发明的一个装置，可以获得许多的数据减缩和数据复原方案，例如包括成对的象素压缩、抖颤及去抖颤。此外，也可以利用含有不同位数的不同抖颤序列和含有不同位数的不同配对象素压缩。可以用WSPμP选择特殊的数据减缩和复原方案，以对每一特殊种类的视频显示格式有最大的显示视频的清晰度。

Claims (12)

1、一种抖颤***，其特征在于包括：

结合装置，用以将量化视频信号与抖颤信号结合起来；

截除装置，用以从所述抖颤的视频信号截除二进制位；以及

偏斜装置，用以偏斜所述抖颤信号。

2、根据权利要求1的***，其特征在于所述抖颤信号是逐行偏斜的。

3、根据权利要求1的***，其特征在于所述抖颤信号是逐场偏斜的。

4、根据权利要求1的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜一个象素。

5、根据权利要求1的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜二个象素。

6、根据权利要求1的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜至少二个象素。

7、根据权利要求2的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜一个象素。

8、根据权利要求2的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜二个象素。

9、根据权利要求2的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜至少二个象素。

10、根据权利要求3的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜一个象素。

11、根据权利要求3的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜二个象素。

12、根据权利要求3的***，其特征在于所述抖颤信号偏斜至少二个象素。

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