DE4191157C2 - Zeilenspeicher mit Steuersystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Fernsehgeräte, z. B. diejenigen
Fernsehgeräte, die ein Breitbild (wide display format ratio screen) aufweisen, bei dem
Videodaten interpoliert werden müssen, um verschiedene Anzeigeformate zu realisieren. Die
meisten Fernseher haben heutzutage ein Bildformat - horizontale Breite zu vertikaler Höhe -
von 4 : 3. Ein Breitbildformat korrespondiert mehr mit dem Anzeigeformat von Filmen oder
Spielfilmen, z. B. 16 : 9. Die Erfindung ist dabei anwendbar auf bzw. verwendbar für
Fernseher mit Direkt-Anzeige und solche mit Projektions-Anzeige.
Fernseher, die ein Anzeigeformat von 4 : 3 haben, sind oft als 4×3 bezeichnet und sind begrenzt
in den Weisen, in denen einzelne und mehrfache Video-Signalquellen angezeigt werden
können. Fernsehsignal-Übertragungen von kommerziellen Sendeanstalten - mit Ausnahme von
Experimentiermaterial - werden in einem 4×3-Anzeigeformat ausgestrahlt. Für viele Betrachter
ist das 4×3-Format weniger anziehend als das breitere Format, das mit den
Spielfilmen assoziiert ist. Fernsehgeräte mit Breitformat-Anzeige (wide format display) stellen
nicht nur eine angenehmere Anzeige zur Verfügung, sondern sind auch in der Lage
Breitbildformat-Signalquellen in einem entsprechenden Breitbildformat anzuzeigen. Spielfilme
sehen dann aus wie Spielfilme, nicht wie beschnittene oder gestörte Versionen davon. Die
Video-Signalquelle braucht nicht gestutzt zu werden, nicht beim Konvertieren vom Film zum
Video - wie beispielsweise mit einer Fensehfilm-Erzeugungseinrichtung - oder durch
Prozessoren im Fernsehgerät.
Breitbild-Fernsehgeräte sind auch geeignet für eine Vielfalt von Anzeigen für beide
- konventionelle Signalformate und Breitbildsignalformate -, sowie als Kombination dieser in
Mehrbild-Anzeigen. Die Verwendung von Breitbildschirmen wirft jedoch eine Mehrzahl von
Problemen auf. Verändern der Bildformat-Verhältnisse von mehreren Signalquellen; Bilden
von konsistenten Zeitsignalen aus asynchronen jedoch gleichzeitig anzuzeigenden Quellen;
Umschalten zwischen mehreren Quellen um Mehrbild-Anzeigen zu ermöglichen sowie das
Bereitstellen von hochauflösenden Bildern aus komprimierten Datensignalen - dies sind
allgemeine Kategorien solcher Probleme. Solche Probleme werden mit einem Breitbild- oder
Breitschirm-Fernsehgerät gemäß der Erfindung gelöst. Ein Breitbild-Fernsehgerät in
verschiedenen erfinderischen Gestaltungen kann hohe Auflösung gewähren, kann Einzel- und
Mehrfachbilder anzeigen, dieses von Einzel- oder Mehrfach-Quellen mit ähnlichen oder
unterschiedlichen Formaten (Bildseitenverhältnissen) und hat wählbare Anzeige-Bildformate
(selectable display format).
Im übrigen ist es aus der US 46 23 922 bekannt, Videosignale mit
Hilfe von Speichern zeitlich zu komprimieren und zu expandieren.
Aufgabe der Erfindung ist es hier insbesondere, den erheblichen Signalverarbeitungs-
Aufwand des Haupt-Videosignals mit einem geringen Schaltungsaufwand zu erreichen. Dies
wird mit der technischen Lehre des Anspruchs 1 erreicht.
Fernsehgeräte mit Breitbildanzeige (wide display format ratio) können in Fernsehsystemen
implementiert werden, die Videosignale anzeigen, und zwar mit Basis- bzw. Standard-
Horizontal-Abtastraten und Vielfachen davon, jedoch auch in verschachtelter (interlaced) und
nicht verschachtelter (noninterlaced) Abtastweise. Standard-NTSC-Videosignale werden
beispielsweise durch Verschachteln (interlacing) der aufeinanderfolgenden Halbbilder (fields)
jedes Videobildes (video frame) angezeigt, wobei jedes Halbbild durch eine Raster-
Abtastoperation bei einer Basis- bzw. Standard-Horizontal-Abtastrate von etwa 15 734 Hz
erzeugt wird. Die Basis-Abtastrate für Videosignale wird oft mit fH, 1fH und 1H bezeichnet.
Die aktuelle Frequenz eines 1fH-Signals wird sich ändern entsprechend den verschiedenen
Video-Standardisierungen. In Übereinstimmung mit Bemühungen, die Bildqualität von
Fernsehgeräten zu verbessern, sind Systeme zur Anzeige von Videosignalen in fortschreitender
Weise (progressively) entwickelt worden, und zwar in einer nicht verschachtelten Art
(noninterlaced). Fortschreitendes Abtasten (progressive scanning) erfordert, daß jedes
angezeigte Bild (frame) in derselben Zeitspanne abgetastet werden muß, die zum Abtasten
eines der beiden Halbbilder des verschachtelten (interlaced) Formates gewährt wird.
Fehlerfreie AA-BB-Anzeigen erfordern, daß jedes Halbbild zweimal (aufeinanderfolgend)
abgetastet wird. In jedem Fall muß die Horizontal-Abtastfrequenz der doppelten Standard-
Horizontal-Frequenz entsprechen. Die Abtastrate für derart fortschreitend abgetastete oder
flickerfreie Anzeigen wird oft als 2fH und 2H bezeichnet. Eine 2fH-Abtastfrequenz
entsprechend den Standards (Normen) in den Vereinigten Staaten von Amerika (als Beispiel)
beträgt etwa 31 468 Hz.
Viele Anzeigeformate, die speziell auf ein Breitbild-Fernsehgerät zugeschnitten sind, erfordern
eine erhebliche Signalverarbeitung des Haupt-Videosignales. Die Videodaten müssen selektiv
komprimiert (compressed) und expandiert (expanded) werden, abhängig von dem gewünschten
Format. Beispielhaft ist es erforderlich, die 4×3-NTSC-Videodaten um einen Faktor 4/3 zu
komprimieren, um eine Bildformatverhältnis-Störung (aspect ratio distortion) des angezeigten
Bildes zu vermeiden. In einem anderen Beispiel kann das Videosignal expandiert werden, um
eine Horizontal-Zoom-Operation auszuführen, die gewöhnlich von einem vertikalen zoomen
begleitet ist. Das horizontale Zoomen bis zu 33% kann erreicht werden durch Reduzierung
der Kompression auf weniger als 4/3. Ein Abtast-Interpolator wird verwendet, um im
eingehenden Videosignal neue Pixelpositionen zu berechnen, weil die Luminanz-
Videobandbreite - bis zu 5,5 MHz für das S-VHS-Format - einen hohen Prozentsatz der
Nyquist-Faltenbildungsfrequenz (fold over frequency) belegt, die 8 MHz für 1024fH-Systemtakt
beträgt.
Die Luminanzdaten für das Hauptsignal werden längs eines Hauptsignal-Pfades geführt, der
einen FIFO-Zeilenspeicher - zur Kompression und Expansion der Daten - und einen
Interpolator - zum Neuberechnen der Abtastwerte, basierend auf der Kompression oder der
Expansion des Videosignals, um die Daten zu glätten - enthält. Dabei sind die relativen
Positionen des (im) FIFO und Interpolator jedoch für die Kompression und die Expansion
unterschiedlich. Gemäß der Erfindung werden Schalter oder Wegwähler (root selectors)
verwendet, die die Topologie des Haupt-Signalpfades mit Bezug auf die relativen Positionen
im FIFO und Interpolator umdrehen oder verändern, womit es nicht mehr notwendig ist, zwei
Hauptsignal-Pfade mit zwei FIFO-Einrichtungen und zwei Interpolatoren einzusetzen. Die
Schalter wählen insbesondere aus, ob der der Interpolator vor dem FIFO - wie für die
Kompression erforderlich - oder ob das FIFO vor dem Interpolator - wie für die Expansion
erforderlich - liegt. Die Schalter können abhängig von einem Wegsteuer-Signal sein, welches
seinerseits abhängig von einem Mikroprozessor ist.
Eine Interpolator-Steuerschaltung erzeugt Pixel-Positionswerte, Interpolator-
Kompensationsfilter-Gewichtungen und Takt-Ansteuerinformationen (clock gating) für die
Luminanzdaten. Es ist diese Takt-Ansteuerinformation, die die FIFO-Daten dezimiert
(verringert) oder wiederholt, um - zur Ausführung der Kompression - mehr Abtastwerte zu
schreiben, als zu lesen oder um - für die Expansion - mehr Abtastwerte zu lesen, als zu
schreiben. Um eine 4/3-Kompression auszuführen kann - beispielhaft - jeder vierte Abtastwert
nicht in den FIFO geschrieben werden. Die mittlere Steigerung einer Rampe, die aus dem
Luminanz-FIFO gelesen wird, ist 33% steiler, als die damit korrespondierende
Eingangsrampe. 33% weniger aktive Lesezeit wird also zum Lesen der Rampe gegenüber der
ihres Schreibens benötigt. Dies schafft eine 4/3-Kompression. Es ist die Funktionsweise des
Interpolators, die Luminanz-Abtastwerte neu zu berechnen, die in den FIFO geschrieben
werden, so daß die Daten, die aus dem FIFO gelesen werden, glatt statt zackig oder unruhig
sind.
Die Expansion kann in der der Kompression genau entgegengesetzten Weise ausgeführt
werden. Im Falle der Kompression ist im Schreib-Freigabesignal eine Takt-
Ansteuerinformation (Durchschalt- oder Gateinformation) beigefügt oder angefügt, und zwar
in der Form eines Sperr- oder Inhibit-Pulses. Zum Expandieren der Daten bezieht sich die
Takt-Gateinformation auf das Lese-Freigabesignal. Dies wird die Daten - wie vom FIFO
gerade gelesen - pausieren (abstoppen) lassen. Die mittlere Steigung einer Rampe, die aus dem
Luminanz-FIFO gelesen wird, ist 33% schwächer geneigt, als eine korrespondierende
Eingangsrampe für eine 4/3-Expansion oder Zoom (Vergrößerung). Für diesen Fall ist es die
Funktion des Interpolators, der dem FIFO folgt, die abgetasteten Daten von dem gezackten zu
einem weichen Zustand nach der Expansion neu zu berechnen (recalculation). In dem Falle der
Expansion müssen die Daten pausieren, während sie von dem FIFO gelesen werden und
während sie in den Interpolator eingeschrieben (getaktet) werden. Dies ist von dem
Kompressionsfall verschieden, wo die Daten kontinuierlich durch den Interpolator getaktet
werden. Für beide Fälle - die Kompression und die Expansion - kann die Takt-Gateoperation
in einer synchronen Weise einfach ausgeführt werden, d. h. Vorfälle (events) können
- basierend auf der Vorderflanke (rising edge) des 1024-fH-Systemtaktes - auftreten.
Eine Reihe von Vorteilen erwachsen aus dieser Topologie (Schaltkreisanordnung) für die
Luminanz-Interpolation. Die Takt-Gateinformation, namentlich die Datenreduktion
(Dezimation) und die Datenwiederholung (Repetition) können in einer synchronen Weise
ausgeführt werden. Wenn eine umschaltbare Videodaten-Topologie nicht verwendet würde,
um die Positionen im Interpolator und FIFO auszutauschen, müßten die Schreibtakte und
Lesetakte doppelt getaktet werden, um die Daten pausieren zu lassen oder zu wiederholen. Der
Begriff "doppelt getaktet" bedeutet, daß zwei Datenpunkte in den FIFO mit einem einzigen
Taktzyklus geschrieben werden müssen oder während eines einzigen Taktzyklusses aus dem
FIFO gelesen werden müssen. Die daraus resultierende Schaltung kann nicht synchron mit
dem Systemtakt arbeiten, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz der doppelten System-
Taktfrequenz entsprechen muß. Außerdem benötigt die schaltbare (umschaltbare) Topologie
nur einen Interpolator und einen FIFO, um sowohl die Kompression als auch die Expansion
auszuführen. Wenn die Video-Schaltereinrichtung, die hier vorgeschlagen wird, nicht
verwendet würde, kann das Doppeltakten nur vermieden werden, wenn zwei FIFOs verwendet
werden, um die Kompression und die Expansion zu erreichen. Ein FIFO - für die Expansion -
müßte vor den Interpolator und ein FIFO - für die Kompression - müßte nach dem Interpolator
vorgesehen werden.
Eine Bedingung für ordnungsgemäßen Betrieb liegt darin, daß die Anzahl von Daten-
Abtastwerten, die in den FIFO für jede Horizontalzeile geschrieben wird, genau derjenigen
Anzahl von Abtastwerten entspricht, die aus dem FIFO für diese Horizontalzeile gelesen
werden. Wenn dieselbe Anzahl von Abtastwerten nicht in den FIFO geschrieben werden, wie
auch aus dem FIFO gelesen werden, wird das Bild des Hauptkanales erheblich schräg liegen,
aufgrund des beim Schreiben oder Lesen vorgehenden - Zeilenpointers (line pointer
procession). Dieses Erfordernis wird von der Tatsache begründet, daß die Hauptkanal-FIFOs
einmal pro Halbbild rückgesetzt werden. Zuerst wird der Schreibpointer (write pointer), einem
Hauptsignal-Vertikal-Synchronpuls folgend, und dann eine Zeile später der Lesepointer (read
pointer) zurückgesetzt.
Eine verschiedene Anzahl von Taktzyklen kann erforderlich sein, um die Schreib- und
Lesepointer um dieselbe Zahl von Plätzen oder Positionen vorzurücken, dies aufgrund der
Tatsache, daß Expansion oder Kompression von Videodaten stattfindet. Da die Zahl der
Daten-Abtastwerte, die geschrieben werden, immer gleich der Anzahl der Daten-Abtastwerte
ist, die gelesen werden, - und dies unabhängig von der Betriebsweise - werden drei
Registerinhalte (register values) und zwei Steuersignale verwendet, um das Lese- und Schreib-
Freigabesignal für die FIFOs Haupt-Y und UV zu erzeugen. Zwei Registerwerte
WR_BEG_MN und RD_BEG_MN, die von einem Mikroprozessor abgegeben werden,
spezifizieren den Ort in der horizontalen Zeilenperiode, wo Lesen und Schreiben, in
Verbindung mit einem Horizontal-Pixelzählwert H_COUNT, beginnen sollen. Der Wert
H_COUNT ist ein 10-Bit-Zählwert, der dazu verwendet wird, den Pixelort (pixel location)
innerhalb der Zeilenperiode zu bestimmen. Der Zähler wird von einem Zeilen-Beginnsignal
SOL gelöscht. Das SOL-Signal ist einen einzelnen Taktpuls breit und wird verwendet zum
Initialisieren des Horizontal-Zählwerts H_COUNT auf einen Wert von Null am Beginn jeder
Zeile. Der SOL-Puls ist standardmäßig der Vorderflanke der Horizontal-Synchronkomponente
zugeordnet bzw. zu dieser ausgerichtet (aligned).
Ein dritter Registerwert LENGTH wird verwendet, um die oberen acht Bit des 10-Bit-Zählers
zu laden, um die Zahl von Abtastwerten zu bestimmen, die tatsächlich in den FIFO
geschrieben werden/wurden oder von dem FIFO gelesen werden/wurden. Die Bits des
Registerwertes werden invertiert und die beiden geringstwertigsten Bits (LSB) werden mit
logisch HI geladen (vorbestimmt), was _LENGTH-1 ergibt. Wenn (hier) der "_" vor ein
Signal gesetzt wird, bedeutet dies seine logische Invertierung (entsprechend dem Strich
oberhalb des Signalnamens). Wenn dementsprechend der Zähler überläuft, d. h. das ripple
carry (oberste Bit) auf HI geschaltet wird, wird die erwünschte Anzahl von Abtastwerten
geschrieben oder gelesen worden sein. Die tatsächliche Anzahl der Pixel-Abtastwerte, die
geschrieben oder gelesen wurde, ist aktuell LENGTH×4, weil das Register in die oberen acht
Bit des Zählers geladen (voreingestellt) wird. Dem Effekt des Taktgatens (clock gating) wird
durch Gaten des Zähler-Freigabesignals Rechnung getragen. Dadurch kann das Freigabesignal
für den Zähler auch als Freigabesignal für das FIFO dienen, womit sichergestellt wird, daß die
Anzahl von Abtastwerten, die geschrieben oder gelesen werden, immer LENGTH×4 ist, und
zwar unabhängig von der Betriebsweise.
Das Verständnis der Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele vertieft.
Fig. 1(a)-1(i) erläutern unterschiedliche Anzeigeformate in einem Breitbild-Fernsehgerät.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Breitbild-Fernsehgerätes als Ausführungsbeispiel der
Erfindung und geeignet zum Betrieb, mit einer Horizontal-Abtastfrequenz von 2fH.
Fig. 3 als Blockschaltbild des Breitbild-Prozessors gemäß Fig. 2.
Fig. 4 als Blockschaltbild mit weiteren Details des Breitbild-Prozessors nach Fig. 3.
Fig. 5 als Blockschaltbild des Bild-in-Bild-Prozessors (PIP) gemäß Fig. 4.
Fig. 6 als Blockschaltbild des gate arrays gemäß Fig. 4 mit den Haupt-, Hilfs- und
Ausgangs-Signalwegen.
Fig. 7 und Fig. 8 sind Zeitverläufe, die die Erzeugung des Anzeigeformats gemäß Fig. 1d
erläutern, wobei vollständig gekappte Signale verwendet werden.
Fig. 9 als Blockschaltbild mit dem Haupt-Signalweg von Fig. 6 in detaillierterer
Darstellung.
Fig. 10 als Blockschaltbild mit dem Hilfs-Signalweg von Fig. 6 in detaillierterer
Darstellung.
Fig. 11 als Blockschaltbild des Zeitgeber- und Steuer-Abschnitts des im Bild-im-Bild-Prozessors
(PIP) von Fig. 5.
Fig. 12 als Blockschaltbild eines Schaltkreises zum Erzeugen des internen 2fH-Signals mit
der 1fH zu 2fH-Konvertierung.
Fig. 13 als Kombinationsblock und Schaltdiagramm für die Ablenkschaltung gemäß Fig. 2.
Fig. 14 als Blockdiagramm des RGB-Interfaces (Schnittstelle) gemäß Fig. 2.
Fig. 15 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Video-Kompression.
Fig. 16 ist eine Signal-Darstellung zur Erläuterung der Video-Expansion.
Fig. 17 ist ein Blockschaltbild einer Zeilenspeicher-Steuereinrichtung.
Die verschiedenen Teile der Fig. 1 erläutern einige, jedoch nicht alle der verschiedenen
Kombinationsmöglichkeiten von Einzel- und Mehrfach-Bildanzeigeformaten, die gemäß
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen implementiert werden können. Die zur Illustration
ausgewählten Beispiele beabsichtigen die Vereinfachung der Beschreibung von bestimmten
Schaltkreisen, die in Breitbild-Fernsehgeräten gemäß der Erfindung vorgesehen sind. Die
Beispiele sind einige Male auf die Anzeigeformate selbst gerichtet, losgelöst von der speziell
zugrundeliegenden Schaltung. Zum Zwecke der Vereinfachung in Illustration und
Beschreibung wird angenommen, daß ein konventionelles Anzeigeformat (Bildseitenverhältnis)
von Breite zu Höhe in einem Videosignal oder von einer Video-Signalquelle allgemein 4×3 ist,
wohingegen ein Breitbild-Anzeigeformat mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe einer
Video-Signalquelle oder eines solchen Signales im allgemeinen als 16×9 bezeichnet ist. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf diese (vereinfachten) Definitionen beschränkt.
Fig. 1(a) zeigt einen Direktsicht- oder Projektions-Fernsehschirm mit einem herkömmlichen
Anzeigeformat(-Verhältnis) von 4×3. Wenn ein 16×9 Anzeigeformatbild als ein 4×3
Anzeigeformatverhältnis-Signal übertragen wird, erscheinen oben und unten schwarze Balken.
Dies wird gewöhnlich als Briefkastenformat (letterbox format) bezeichnet. In diesem Fall ist
das gezeigte Bild im Verhältnis mit der ganzen verfügbaren Anzeigefläche eher klein.
Alternativ wird die 16×9 Anzeigeformat-Quelle vor der Übertragung konvertiert, so daß sie
die vertikale Ausdehnung einer Bildfläche einer 4×3 Format-Anzeige ausfüllt. Es wird jedoch
viel Information von der linken und/oder rechten Seite abgeschnitten. Als weitere Alternative
kann das Briefkastenbild vertikal, jedoch nicht horizontal, vergrößert werden, wobei das sich
ergebende Bild durch die vertikale Vergrößerung eine Verzerrung zeigen wird. Keine der drei
Alternativen ist besonders ansprechend.
Fig. 1(b) zeigt einen 16×9 Bildschirm. Eine 16×9 Anzeigeformatverhältnis-Videoquelle
würde ohne Beschneidung und Verzerrung vollständig angezeigt. Ein 16×9 Anzeigenformat-
Briefkastenbild, das selbst ein 4×3 Anzeigenformat-Signal ist, kann fortschreitend durch
Zeilenverdopplung oder Zeilenaddition abgetastet werden, um eine größere Anzeige mit
ausreichender vertikaler Auflösung zur Verfügung zu stellen. Ein erfindungsgemäßes
Breitbild-Fernsehgerät kann ein derartiges 16×9 Anzeigeformat-Signal unabhängig davon
anzeigen, ob es von der Haupt-, Hilfs- oder einer externen RGB-Quelle kommt.
Fig. 1(c) zeigt ein 16×9 Anzeigeformat-Hauptsignal, bei dem ein eingesetztes 4×3
Anzeigeformat-Bild angezeigt wird. Wenn sowohl das Haupt- als auch das Hilfs-Videosignal
16×9 Anzeigeformat-Quellen sind, kann das eingesetzte Bild ebenfalls ein 16×9
Anzeigeformatverhältnis besitzen. Das eingesetzte Bild kann an vielen verschiedenen
Positionen angezeigt werden.
Fig. 1(d) zeigt ein Anzeigeformat, bei dem das Haupt- und das Hilfsvideosignal mit der
gleichen Bildgröße angezeigt werden. Jeder Anzeigebereich besitzt ein
Anzeigeformatverhältnis von 8×9, das natürlich sowohl von 16×9 als auch von 4×3
verschieden ist. Um eine 4×3 Anzeigeformat-Quelle in einem derartigen Anzeigebereich ohne
horizontale oder vertikale Verzerrung zu zeigen, muß das Signal auf der linken und/oder der
rechten Seite beschnitten werden. Es kann mit weniger Kappung (cropping) mehr vom Bild
gezeigt werden, wenn Aspektverhältnisverzerrung (aspect ratio distortion) durch horizontales
Quetschen (squeezing) des Bilds toleriert wird. Horizontales Quetschen ergibt eine vertikale
Vergrößerung der Gegenstände im Bild. Das erfindungsgemäße Breitbild-Fernsehgerät kann
jede Mischung aus Beschneidung und Aspektverhältnisverzerrung bereitstellen, von maximaler
Beschneidung mit keiner Aspektverhältnisverzerrung bis zu keiner Beschneidung mit
maximaler Aspektverhältnisverzerrung.
Beschränkungen im Abtasten der Daten im Hilfsvideosignal-Verarbeitungsweg komplizieren
die Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung, das so groß ist wie die Anzeige des
Hauptvideosignals. Verschiedene Verfahren zum Überwinden dieser Komplikationen können
entwickelt werden.
Fig. 1(e) ist ein Anzeigeformat, bei dem ein 4×3 Anzeigeformat-Bild in der Mitte eines 16×9
Anzeigformat-Bildschirms angezeigt wird. Dunkle Balken sind an der rechten und der linken
Seite zu sehen.
Fig. 1(f) stellt ein Anzeigeformat dar, bei dem ein großes 4×3 Anzeigeformat-Bild und drei
kleinere 4×3 Anzeigeformat-Bilder gleichzeitig angezeigt werden. Ein kleineres Bild außerhalb
der Begrenzungslinie des großen Bildes wird manchmal als Bild-am-Bild (picture-outside-picture
oder POP) bezeichnet, im Gegensatz zum Bild-im-Bild (picture-in-picture oder PIP).
Die Ausdrücke Bild-im-Bild oder PIP werden hier für beide Anzeigeformate verwendet. In
jenen Fällen, in denen ein Breitbild-Fernsehgerät mit zwei Tunern versehen ist, entweder
beide intern oder einer intern und einer extern, beispielsweise in einem
Videokassettenrekorder, können zwei der angezeigten Bilder Bewegung in Echtzeit in
Übereinstimmung mit der Quelle anzeigen. Die verbleibenden Bilder können im
Festrahmenformat (freeze frame format) angezeigt werden. Es wird auch deutlich, daß die
Hinzunahme von weiteren Tunern und zusätzlichen Hilfssignal-Verarbeitungswegen mehr als
zwei sich bewegende Bilder bereitstellen kann. Es ist ferner ersichtlich, daß einerseits das
große Bild und andererseits die drei kleinen Bilder in der Position verschoben werden können,
wie es in Fig. 1g gezeigt ist.
Fig. 1(h) zeigt eine Alternative, bei der das 4×3 Anzeigenformat-Bild zentriert ist, und sechs
kleinere 4×3 Anzeigenformat-Bilder in vertikalen Spalten auf jeder Seite angezeigt werden.
Wie im vorhergehend beschriebenen Format kann ein mit zwei Tunern ausgestattetes Breitbild-
Fernsehgerät zwei sich bewegende Bilder bereitstellen. Die verbleibenden elf Bilder werden im
Festrahmenformat sein.
Fig. 1(i) zeigt ein Anzeigenformat mit einem Gitter von zwölf 4×3 Anzeigenformat-Bildern.
Ein derartiges Anzeigenformat ist besonders geeignet für einen Kanalsuchführer, bei dem jedes
Bild mindestens ein Festrahmen von einem unterschiedlichen Kanal ist. Wie vorher hängt die
Anzahl der sich bewegenden Bilder von der Anzahl der verfügbaren Tuner und
Signalverarbeitungswege ab.
Die verschiedenen in Fig. 1 gezeigten Formate sind beispielhafter Art und nicht beschränkend,
und sie können durch die in den verbleibenden Zeichnungen gezeigten und nachstehend
detailliert beschriebenen Breitbild-Fernsehgeräte implementiert werden.
Ein Gesamtblockdiagramm für ein erfindungsgemäßes Breitbild-Fernsehgerät, das für eine 2fH
horizontale Abtastung angepaßt ist, wird in Fig. 2 gezeigt und allgemein mit dem
Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 weist im allgemeinen einen Videosignal-
Eingangsbereich 20, einen Chassis- oder TV-Mikroprozessor 216, einen Breitbild-Prozessor
30, einen 1fH zu 2H Konverter 40, eine Ablenkschaltung 50, ein RGB-Interface 60, einen
YUV zu RGB Konverter 240, Bildröhrentreiber (kine drivers) 242, Direktsicht- oder
Projektionsröhren (direct view or projection tubes) 244 und ein Netzteil 70 auf. Die
Gruppierung der verschiedenen Schaltkreise in verschiedene funktionelle Blöcke wird aus
Gründen der Einfachheit der Beschreibung vorgenommen und soll nicht die räumliche
Anordnung dieser Schaltkreise relativ zueinander einschränken.
Der Videosignal-Eingangsbereich 20 ist für den Empfang einer Vielzahl von
zusammengesetzten Videosignalen von verschiedenen Videoquellen adaptiert. Die
Videosignale können wahlweise für die Anzeige als Haupt- und Hilfsvideosignal umgeschaltete
werden. Ein RF-Schalter 204 besitzt zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese
repräsentieren Eingänge sowohl für Freiluft-Antennenempfang als auch für Kabelempfang.
Der RF-Schalter 204 steuert, welcher Antenneneingang einem ersten Tuner 206 und einem
zweiten Tuner 208 zugeführt wird. Der Ausgang des ersten Tuners 206 ist ein Eingang eines
Ein-Chips (one-chip) 202, der eine Reihe von Funktionen ausführt, die mit dem Tuning, der
horizontalen und vertikalen Ablenkung und den Videosteuerungen zusammenhängen. Der
gezeigte besondere Ein-Chip wird von der Industrie mit dem Typ TA7730 bezeichnet. Das
Basisband-Videosignal VIDEO OUT, das im Ein-Chip gebildet wird und aus dem Signal vom
ersten Tuner 206 resultiert, ist ein Eingangssignal sowohl für den Videoschalter 200 als auch
den TV1-Eingang des Breitbild-Prozessors 30. Weitere Basisband-Videoeingänge für den
Videoschalter 200 werden mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese können für Videocameras,
Laserplattenspieler (laser disc players), Videokassettenrekorder, Videospiele und dergleichen
verwendet werden. Der Ausgangs des Videoschalters 200, der vom Chassis- oder TV-
Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist mit SWITCHED VIDEO bezeichnet. SWITCHED
VIDEO ist ein weiterer Eingang für den Breitbildprozessor 30.
Gemäß Fig. 3 wählt ein Schalter SW1 des Breitbildprozessors zwischen TV1- und
SWITCHED VIDEO-Signalen ein SEL COMP OUT-Videosignal aus, das ein Eingang für
einen Y/C-Decoder 210 ist. Der Y/C-Decoder 210 kann als adaptiver Zeilenkammfilter
(adaptive line comb filter) implementiert werden. Zwei weitere Videoquellen S1 und S2 sind
ebenfalls Eingänge für den Y/C-Decoder 210. S1 und S2 repräsentieren verschiedene S-VHS-Quellen,
und jede besteht aus separaten Helligkeits- und -Chrominanzsignalen. Ein Schalter,
der als Teil des Y/C-Decoders, wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder als separater
Schalter implementiert sein kann, spricht auf den TV-Videoprozessor 216 an zum Auswählen
eines Paars von Helligkeits- und Chrominanzsignalen als Ausgangssignale an, die mit Y_M
bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Helligkeits- und Chrominanzsignalen
wird nachstehend als Hauptsignal betrachtet und wird entlang eines Hauptsignalwegs
verarbeitet. Signalbezeichnungen, die _M und _MN aufweisen, beziehen sich auf den
Hauptsignalweg. Das Chrominanzsignal C_IN wird vom Breitbildprozessor zum Ein-Chip
zurückgeleitet, um Farbdifferenzsignale (color difference signals) U_M und V_M zu
entwickeln. In diesem Zusammenhang ist U eine äquivalente Bezeichnung für (R-Y) und V ist
eine äquivalente Bezeichnung für (B-Y). Die Y_M-, U_M- und V_M-Signale werden im
Breitbildprozessor für die weitere Signalverarbeitung in eine digitale Form umgewandelt.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breitbildprozessors 30 definiert ist,
entwickelt ein Basisband-Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den TV2- und
SWITCHED VIDEO-Signalen als Eingang für einen Y/C-Decoder 220. Der Y/C-Decoder 220
kann als adaptiver Zeilenkammfilter implementiert werden. Die Schalter SW3 und SW4
wählen zwischen den Helligkeits- und Chrominanzausgängen des Y/C-Decoders 220 und den
Helligkeits- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y_EXT bzw.
C_EXT bezeichnet sind. Die Y_EXT- und C_EXT-Signale entsprechen dem S-VHS-Eingang
S1. Der Y/C-Decoder 220 und die Schalter SW3 und SW4 können, wie in einem adaptiven
Zeilenkammfilter, kombiniert werden. Der Ausgang der Schalter SW3 und SW4 wird
nachstehend als Hilfssignal betrachtet und wird entlang eines Hilfssignalwegs verarbeitet. Der
ausgewählte Helligkeitsausgang ist mit Y_A bezeichnet. Signalbezeichnungen, die _A, _AX
und _AUX aufweisen, beziehen sich auf den Hilfssignalweg. Die ausgewählte Chrominanz
wird in die Farbdifferenzsignale U_A und V_A umgewandelt. Die Y_A-, U_A- und V_A-
Signale werden für die weitere Signalverarbeitung in eine digitale Form umgewandelt. Die
Anordnung der Videosignalquellenumschaltung in den Haupt- und Hilfssignalwegen maximiert
die Flexibilität in der Handhabung der Quellenauswahl für die verschiedenen Teile der
verschiedenen Bildanzeigeformate.
Ein zusammengesetztes Synchronisierungssignal COMP SYNC, das Y_M entspricht, wird
durch den Breitbildprozessor einem Amplitudensieb (sync separator) 212 zugeführt. Die
horizontalen und vertikalen Synchronisierungskomponenten H bzw. V sind Eingänge für einen
vertikalen Frequenzteilerkreis (count down circuit) 214. Der vertikale Frequenzteilerkreis
entwickelt ein VERTICAL RESET-Signal, das in den Breitbildprozessor 30 geschickt wird.
Der Breitbildprozessor generiert ein internes vertikales Resetausgangssignal INT VERT RST
OUT, das an das RGB-Interface 60 geschickt wird. Ein Schalter im RGB-Interface 60 wählt
zwischen dem internen vertikalen Resetausgangssignal und der vertikalen
Synchronisierungskomponente der externen RGB-Quelle. Der Ausgang dieses Schalters ist
eine ausgewählte vertikale Synchronisierungskomponente SEL_VERT_SYNC, die an die
Ablenkschaltung 50 geschickt wird. Die horizontralen und vertikalen Synchronisierungssignale
des Hilfsvideosignals werden vom Amplitudensieb 250 im Breitbildprozessor entwickelt.
Der 1fH zu 2fH Konverter 40 ist für die Umwandlung alternierender (interlaced) Videosignale
in fortschreitend abgetastete nichtalternierende (noninterlaced) Signale verantwortlich,
beispielsweise eines, bei dem jede horizontale Zeile zweimal angezeigt wird, oder ein
zusätzlicher Satz horizontaler Zeilen durch Interpolieren benachbarter horizontaler Zeilen des
gleichen Feldes (Halbbildes) generiert wird. In einigen Fällen wird die Verwendung einer
vorhergehenden Zeile oder die Verwendung einer interpolierten Zeile vom Grad an Bewegung
abhängen, der zwischen benachbarten Bildern bzw. Halbbildern festgestellt wird. Der
Konverter-Schaltkreis 40 arbeitet in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Das Video-RAM
kann dazu verwendet werden, eines oder mehrere Felder eines Bildes oder Halbbildes zu
speichern, um eine fortlaufende Anzeige zu ermöglichen. Die konvertierten Videodaten, wie
Y_2fH-, U_2fH- und V_2fH-Signale, werden dem RGB-Interface 60 zugeführt.
Das RGB-Interface 60, das ausführlicher in Fig. 14 gezeigt ist, ermöglicht eine Auswahl der
konvertierten Videodaten oder externen RGB-Videodaten für die Anzeige durch den
Videoeingangssignalbereich. Das externe RGB-Signal ist angenommenermaßen ein für die
2fH-Anzeige angepaßtes Breitbildanzeigenformatsignal. Die vertikale
Synchronisierungskomponente des Hauptsignals wird dem RGB-Interface durch den
Breitbildprozessor als INT VERT RST OUT zugeführt, was es ermöglicht, daß ein
ausgewähltes vertikales sync (fVm oder fVext) für die Ablenkschaltung 50 verfügbar ist. Der
Betrieb des Breitbild-Fernsehgeräts ermöglicht die Auswahl eines externen RGB-Signals durch
den Benutzer, indem ein internes/externes Steuersignal INT/EXT generiert wird. Die Wahl
eines externen RGB-Signaleingangs kann jedoch in Abwesenheit eines derartigen Signals zu
einem vertikalen Zusammenbruch des Rasters und zur Beschädigung der
Kathodenstrahlröhre(n) oder Projektionsröhre(n) führen. Dementsprechend stellt der RGB-
Interfacekreis ein externes Synchronisierungssignal fest, um die Auswahl eines nichtvorhandenen
externen RGB-Eingangs zu verhindern. Der WSP-Mikroprozessor 340 stellt
ebenfalls Farb- und Farbtonsteuerungen (color and tint controls) für das externe RGB-Signal
bereit.
Der Breitbildprozessor 30 weist einen Bild-im-Bild-Prozessor 320 für die spezielle
Signalverarbeitung des Hilfsvideosignals auf. Der Ausdruck Bild-im-Bild wird manchmal mit
PIP oder pix-in-pix abgekürzt. Ein Gate-Array 300 kombiniert die Haupt- und
Hilfsvideosignaldaten in einer breiten Vielfalt von Anzeigeformaten, wie durch die Beispiele
der Fig. 1b bis 1i gezeigt wird. Der Bild-im-Bild-Prozessor 320 und das Gate-Array 300
werden von einem Breitbild-Mikroprozessor (WSP µP) 340 gesteuert. Der Mikroprozessor
340 spricht auf den TV-Mikroprozessor 216 über einen seriellen Bus an. Der serielle Bus weist
vier Signalleitungen auf, für Daten, Taktsignale, Freigabesignale (enable signals) und
Resetsignale. Der Breitbildprozessor 30 generiert auch ein zusammengesetztes vertikales
Dunkeltast-/Resetsignal (blanking/reset signal) als dreipegeliges Sandburgsignal (three level
sandcastle signal). Alternativ können das vertikale Dunkeltast- und Resetsignal als separate
Signale generiert werden. Ein zusammengesetztes Dunkeltastsignal wird vom
Videosignaleingangsbereich dem RGB-Interface zugeführt.
Die Ablenkschaltung 50, die detaillierter in Fig. 13 gezeigt ist, empfängt ein vertikales
Resetsignal vom Breitbildprozessor, ein ausgewähltes 2fH horizontales
Synchronisierungssignal vom RGB-Interface 60 und zusätzliche Steuersignale vom
Breitbildprozessor. Diese zusätzlichen Steuersignale betreffen die horizontale
Phaseneinstellung (horizontal phasing), die vertikale Größeneinstellung und die Ost-West-
Einstellung (east-west pin adjustment). Die Ablenkschaltung 50 liefert 2fH Rücklaufimpulse
(flyback pulses) an den Breitbildprozessor 30, den 1fH zu 2fH-Konverter 40 und den YUV zu
RGB-Konverter 240.
Die Betriebsspannungen für das gesamte Breitbild-Fernsehgerät werden von einem Netzteil 70
erzeugt, das von einem Vollnetzanschluß versorgt wird.
Der Breitbildprozessor 30 ist detaillierter in Fig. 3 gezeigt. Die Hauptbestandteile des
Breitbildprozessors sind ein Gate-Array 300, ein Bild-im-Bild-Kreis 301, Analog-Digital-
Konverter und Digital-Analog-Konverter, der zweite Tuner 208, ein Breitbildprozessor-
Mikroprozessor 340 und ein Breitbildausgangscodierer 227. Weitere Details des
Breitbildprozessors, die sowohl dem 1fH- als auch dem 2fH-Chassis gemeinsam sind,
beispielsweise der PIP-Kreis, sind in Fig. 4 gezeigt. Ein Bild-in-Bild-Prozessor 320, der
einen wesentlichen Bestandteil des PIP-Kreises 301 bildet, ist detaillierter in Fig. 5 gezeigt.
Das Gate-Array 300 ist detaillierter in Fig. 6 gezeigt. Eine Anzahl der in Fig. 3 gezeigten
Komponenten, die Teile der Haupt- und Hilfssignalwege bilden, sind bereits ausführlich
beschrieben worden.
Der zweite Tuner 208 besitzt mit ihm verbunden eine IF-Stufe (IF stage) 224 und eine
Niederfrequenzstufe (audio stage) 226. Der zweite Tuner 208 arbeitet ebenfalls in Verbindung
mit dem WSP µP 340. Der WSP µP 340 weist einen Eingangs-/Ausgangs-Bereich
(input/output I/O section) 340A und einen analogen Ausgangs-Bereich 340B auf. Der I/O-
Bereich 340A stellt Farb- und Farbton-Steuersignale, das INT/EXT-Signal für die Auswahl
der externen RGB-Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1 bis SW6 bereit. Der
I/O-Bereich überwacht auch das Signal EXT SYNC DET vom RGB-Interface, um die
Ablenkschaltung und die Kathodenstrahlröhre(n) zu schützen. Der analoge Ausgangsbereich
340B stellt Steuersignale für die vertikale Größe, Ost-West-Einstellung und horizontale
Phaseneinstellung durch entsprechende Interface-Schaltungen 254, 256 und 258 bereit.
Das Gate-Array 300 ist für die Kombination der Videoinformation von den Haupt- und
Hilfssignalwegen verantwortlich, um eine zusammengesetzte Breitbildanzeige zu
implementieren, beispielsweise eine derjenigen, die in den verschiedenen Teilen von Fig. 1
gezeigt sind. Taktinformation für das Gate-Array wird durch einen PLL-Kreis 374
bereitgestellt, der in Verbindung mit einem Tiefpaßfilter 376 arbeitet. Das Hauptvideosignal
wird dem Breitbildprozessor in analoger Form und YUV Format als mit Y_M, U_M und
V_M bezeichnete Signale zugeführt. Diese Hauptsignale werden durch Analog-Digital-
Konverter 342 und 346 von der analogen in die digitale Form umgewandelt, was ausführlich
in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Farbkomponentensignale werden mit den allgemeinen Bezeichnungen U und V bezeichnet,
die entweder R-Y- oder B-Y-Signalen oder I- und Q-Signalen zugewiesen werden können. Die
abgetastete Helligkeitsbandbreite (luminance bandwidth) ist auf 8 MHz begrenzt, weil die
Systemtaktrate 1024fH beträgt, was ungefähr 16 MHz ist. Ein einzelner Analog-Digital-
Konverter und ein Analogschalter können verwendet werden, um die Farbkomponentendaten
abzutasten, da die U- und V-Signale auf 500 kHz begrenzt sind, oder 1,5 MHz für Breitband-I
(wide I). Die Auswahlleitung UV_MUX für den Analogschalter oder Multiplexer 344 ist ein 8 MHz-Signal,
das durch Teilen des Systemtakts durch 2 abgeleitet wird. Ein ein Takt breiter
SOL-Impuls (start of line) setzt dieses Signal synchron am Beginn jeder horizontalen
Videozeile auf Null. Die UV_MUX-Leitung schaltet dann in jedem Taktzyklus in ihrem
Zustand (state) hin und her (toggle) - während der Horizontalzeile. Da die Zeilenlänge ein
gerades Vielfaches von Taktzyklen beträgt, wird der Zustand der UV_MUX-Leitung, wenn er
einmal initialisiert ist, folgerichtig ohne Unterbrechung hin- und herschalten: 0, 1, 0, 1, . . .
Die Y- und UV-Datenströme aus den Analog-Digital-Konvertern 342 und 346 werden
verschoben, da die Analog-Digital-Konverter jeweils einen Taktzyklus Verzögerung
aufweisen. Um diese Datenverschiebung in den Griff zu bekommen, muß die Takt-
Durchschalt-Information (clock gating information) von der Interpolatorsteuerung 349 des
Hauptsignal-Verarbeitungswegs 304 ähnlich verzögert werden. Wäre die Takt-Gateinformation
nicht verzögert, würden die UV-Daten nicht korrekt gapaart beim Löschen. Dies ist wichtig,
weil jedes UV-Paar einen Vektor repräsentiert. Ein U-Element eines Vektors kann nicht mit
einem V-Element eines anderen Vektors gepaart werden, ohne eine Farbverschiebung zu
verursachen. Statt dessen wird eine V-Abtastung eines vorhergehenden Paars zusammen mit
der gegenwärtigen U-Abtastung ausgelöscht. Dieses Verfahren des UV-Multiplexens wird als
2 : 1 : 1 bezeichnet, da es zwei Helligkeitsabtastungen für jedes Paar von
Farbkomponentenabtastungen (U, V) gibt. Die Nyquist-Frequenz sowohl für U als auch für V
wird effektiv auf die Hälfte der Helligkeits-Nyquist-Frequenz reduziert. Entsprechend beträgt
die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des Analog-Digital-Umsetzers für die
Helligkeitskomponente 8 MHz, während die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des Analog-
Digital-Umsetzers für die Farbkomponenten 4 MHz beträgt.
Der PIP-Kreis und/oder das Gate-Array können auch Mittel zum Verbessern der Auflösung
der Hilfsdaten trotz der Datenkompression aufweisen. Eine Anzahl von Datenreduktions- und
Datenwiederherstellungsverfahren sind entwickelt worden, einschließlich beispielsweise
paarweise Pixelkompression sowie Dithern und Dedithern. Außerdem werden verschiedene
Dithersequenzen mit Berücksichtigung von verschiedenen Anzahlen von Bits und paarweise
Pixelkompressionen mit Berücksichtigung von verschiedenen Anzahlen von Bits erwogen.
Eines der mehreren besonderen Datenreduktions- und -wiederherstellungsverfahren kann vom
WSP µP 340 ausgewählt werden, um die Auflösung des angezeigten Bilds für jede besondere
Art von Bildanzeigeformat zu maximieren.
Das Gate-Array weist Interpolatoren auf, die in Verbindung mit Zeilenspeichern arbeiten,
welche als FIFOs 356 und 358 implementiert sein können. Der Interpolator und die FIFOs
werden verwendet, um das Hauptsignal wie gewünscht nochmals abzutasten (resample). Ein
zusätzlicher Interpolator kann das Hilfssignal wieder abtasten. Takt- und
Synchronisierungsschaltkreise im Gate-Array steuern die Datenmanipulation sowohl des
Haupt- als auch des Hilfssignals, einschließlich der Kombination daraus zu einem einzigen
Videosignal mit Y_MX-, U_MX- und V_MX-Komponenten. Dies Ausgangskomponenten
werden von den Digital-Analog-Konvertern 360, 362 und 364 in die analoge Form
umgewandelt. Die mit Y, U und V bezeichneten Analogsignale werden dem 1fH zu 2fH
Konverter 40 zur Umwandlung in nichtalternierendes Abtasten (noninterlaced scanning)
zugeführt. Die Signale Y, U und V werden ebenfalls durch den Codierer 227 ins Y/C-Format
codiert, um ein an Einbaubuchsen verfügbares Breitformat-Ausgangssignal
Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT zu definieren. Der Schalter SW5 wählt ein
Synchronisierungssignal für den Codierer 227 entweder vom Gate-Array, C_SYNC_MN, oder
vom PIP-Kreis, C_SYNC_AUX. Der Schalter SW6 wählt zwischen Y_M und C_SYNC_AUX
als Synchronisierungssignal für den Breitbildschirm-Anzeigetafelausgang (wide screen panel
output).
Teile der horizontalen Synchronisierungsschaltung sind ausführlich in Fig. 12 gezeigt. Der
Phasenkomparator 228 ist Teil einer PLL mit einem Tiefpaßfilter (LPF) 230,
spannungsgesteuertem Oszillator (VCO) 232, Dividierer 234 und einer Kapazität 236. Der
spannungsgesteuerte Oszillator 232 arbeitet bei 32fH und spricht auf einen keramischen
Resonator oder dergleichen 238 an. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators wird
durch 32 geteilt, um dem Phasenkomparator 228 ein sauberes zweites Eingangsfrequenzsignal
zu liefern. Der Ausgang des Dividierers 234 ist ein 1fH REF-Zeitgebersignal. Die 32fH-REF
und 1fH-REF-Zeitgebersignal werden einem durch 16 teilenden Zähler (divide by 16 counter)
400 zugeführt. Ein 2fH-Ausgang wird einer Pulsbreitenschaltung (pulse width circuit) 402
zugeleitet. Die Voreinstellung des Dividierers 400 mit dem 1fH-REF-Signal gewährleistet, daß
der Dividierer synchron mit der PLL des Videosignaleingangsbereichs arbeitet. Die
Pulsbreitenschaltung 402 gewährleistet, daß ein 2fH-REF-Signal eine adäquate Impulsbreite
aufweist, um einen sauberen Betrieb des Phasenkomparators 404 zu gewährleisten,
beispielsweise vom Typ CA1391, der Teil einer zweiten PLL mit Tiefpaßfilter 406 und 2fH-
spannungsgesteuertem Oszillator 408 ist. Der spannungsgesteuerte Oszillator 408 erzeugt ein
internes 2fH-Zeitgebersignal, das zum Betreiben der fortschreitend abgetasteten Anzeige
benutzt wird. Das andere Eingangssignal zum Phasenkomparator 404 ist der 2fH-
Rücklaufimpuls oder ein darauf bezogenes Taktsignal. Die Verwendung der zweiten PLL mit
dem Phasenkomparator 404 dient der Sicherstellung, daß jede 2fH-Abtastperiode symmetrisch
innerhalb einer 1fH-Periode des Eingangssignals ist. Andernfalls kann die Anzeige eine
Rasteraufteilung ausführen, wobei beispielsweise die Hälfte der Bildzeilen nach rechts und die
Hälfte der Bildzeilen nach links verschoben sind.
Die Ablenkschaltung 50 ist detailliert in Fig. 13 gezeigt. Ein Schaltkreis 500 ist in
Übereinstimmung mit einem gewünschten Betrag an für die Implementierung von
verschiedenen Anzeigeformaten notwendiger vertikaler Überabtastung (vertikal overscan) zur
Justierung der vertikalen Größe des Rasters vorgesehen. Wie in Diagrammform erläutert, stellt
eine Konstantstromquelle 502 einen konstanten Betrag an Strom IRAMP bereit, der einen
vertikalen Rampenkondensator (vertical ramp capacitor) 504 lädt. Ein Transistor 506 ist
parallel zum vertikalen Rampenkondensator geschaltet und entlädt periodisch den auf das
vertikale Resetsignal ansprechenden Kondensator. In Abwesenheit jedweder Justierung stellt
der Strom IRAMP die maximal mögliche vertikale Größe für den Raster bereit. Dies könnte
dem Ausmaß an vertikaler Überabtastung entsprechen, das für das Füllen der Breitbildanzeige
durch eine expandierte 4×3 Anzeigeformatquelle benötigt wird, wie in Fig. 1a gezeigt ist. In
dem Ausmaß, in dem eine geringere vertikale Rastergröße erforderlich ist, leitet eine
einstellbare Stromquelle 508 einen variablen Betrag an Strom IADJ von IRAMP ab, so daß der
vertikale Rampenkondensator 504 langsamer und auf einen niedrigeren Maximalwert geladen
wird. Die einstellbare Stromquelle 508 spricht auf ein vertikales Größeneinstellungssignal an,
beispielsweise in analoger Form, das von einer vertikalen Größensteuerungsschaltung erzeugt
wird. Die vertikale Größeneinstellung 500 ist unabhängig von einer manuellen vertikalen
Größeneinstellung 510, die durch ein Potentiometer oder einen rückwärtigen Einstellknopf
implementiert werden kann. In jedem Fall empfängt(empfangen) die vertikale(n)
Ablenkspule(n) 512 einen Steuerstrom korrektor Größe. Die horizontale Ablenkung wird durch
die Phasenjustierschaltung 518, die Ost-West-Pin-Korrekturschaltung (East-West pin
correction circuit) 514, eine 2fH PLL 520 und eine Horizontalausgangsschaltung 516 erzeugt.
Die RGB-Interfaceschaltung 60 ist ausführlich in Fig. 14 gezeigt. Das Signal, das letztlich
angezeigt werden soll, wird zwischen dem Ausgang des 1fH zu 2fH-Konverters 40 und einem
externen RGB-Eingang ausgewählt. Für die Zwecke des hier beschriebenen Breitbild-
Fernsehens wird angenommen, daß der externe RGB-Eingang eine fortschreitend abgetastete
Breitformat-Anzeigequelle ist. Die externen RGB-Signale und ein zusammengesetztes
Dunkeltastsignal vom Videosignal-Eingangsbereich 20 sind Eingänge für einen RGB zu Y U V
Konverter 610. Das externe zusammengesetzte 2fH Synchronisierungssignal für das externe
RGB-Signal ist ein Eingang für einen externen Synchronisierungssignalseparator 600. Die
Auswahl des vertikalen Synchronisierungssignals wird durch den Schalter 608 implementiert.
Die Auswahl des horizontalen Synchronisierungssignals wird durch den Schalter 604
implementiert. Die Auswahl des Videosignals wird durch den Schalter 606 implementiert.
Jeder Schalter 604, 606 und 608 spricht auf ein vom WSP µP 340 erzeugtes
internes/externes Steuersignal an. Die Auswahl von internen oder externen Videoquellen ist
der Wahl des Benutzers überlassen. Wenn jedoch ein Benutzer versehentlich eine externe
RGB-Quelle wählt, wenn keine derartige Quelle angeschlossen oder angeschaltet ist,
oder
wenn die externe Quelle ausfällt, wird der externe Raster kollabieren, und die
Kathodenstrahlröhre(n) kann(können) ernsthaft beschädigt werden. Entsprechend überprüft ein
externer Synchronisierungsdetektor 602 die Anwesenheit eines externen
Synchronisierungssignals. In Abwesenheit eines derartigen Signals wird jedem der Schalter
604, 606 und 608 ein dem Schalter vorrangiges Steuersignal (switch override control signal)
übermittelt, um die Auswahl der externen RGB-Quelle zu verhindern, wenn deren Signal nicht
vorhanden ist. Der RGB zu YUV Konverter 610 empfängt auch Farbton- und
Farbsteuersignale vom WSP µP 340.
Ein erfindungsgemäßer Breitbild-Fernseher kann mit 1fH-Horizontalabtastung anstatt mit 2fH-
Horizontalabtastung implementiert werden, obwohl eine derartige Schaltung nicht dargestellt
ist. Eine 1fH-Schaltung würde keinen 1fH zu 2fH Konverter und kein RGB-Interface
erfordern. Entsprechend würde nicht vorgesehen sein, ein externes Breitformatanzeige-RGB-
Signal bei einer 2fH-Abtastrate anzuzeigen. Der Breitbildprozessor und der Bild-im-Bild-
Prozessor für eine 1fH-Schaltung würden sehr ähnlich sein. Der Gate-Array könnte im
wesentlichen identisch sein, obwohl nicht alle Eingänge und Ausgänge benutzt würden. Die
hier beschriebenen verschiedenen Verfahren zur Auflösungsverbesserung können im
allgemeinen ohne Rücksicht darauf angewendet werden, ob der Fernseher mit 1fH- oder 2fH-
Abtastung arbeitet.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das weitere Details des in Fig. 3 gezeigten
Breitbildprozessors 30 zeigt, der für ein 1fH- und ein 2fH-Chassis der gleiche wäre. Die Y_A,
U_A und V_A-Signale sind ein Eingang für den Bild-im-Bild-Prozessor 320, der eine
Auflösungsverarbeitungsschaltung (resolution processing circuit) 370 aufweisen kann. Der
Breitbild-Fernseher gemäß den Merkmalen dieser Erfindung kann Videosignale expandieren
und komprimieren. Die von den verschiedenen zusammengesetzten teilweise in Fig. 1
gezeigten Anzeigeformaten verkörperten Effekte werden vom Bild-im-Bild-Prozessor 320
erzeugt, der auflösungsverarbeitete Datensignale (resolution processed data signals) Y_RP,
U_RP und V_RP von der Auflösungsverarbeitungsschaltung 370 empfangen kann.
Auflösungsverarbeitung muß nicht zu jeder Zeit, jedoch während der ausgewählten
Anzeigeformate verwendet werden. Der Bild-im-Bild-Prozessor 320 ist detaillierter in Fig. 5
gezeigt. Die Hauptkomponenten des Bild-im-Bild-Prozessors sind ein Analog-Digital-
Konverter-Bereich 322, ein Eingangsbereich 324, ein schneller Schalter (fast switch FSW) und
ein Busbereich 326, ein Zeitgeber- und Steuerbereich 328 und ein Digital-Analog-Konverter-
Bereich 330. Der Zeitgeber- und Steuerbereich 328 ist ausführlicher in Fig. 11 gezeigt.
Der Bild-im-Bild-Prozessor 320 kann als verbesserte Variation eines von Thomson Consumer
Electronics, Inc. entwickelten Basis-CPIP-Chips ausgeführt sein. Der Basis-CPIP-Chip ist
besser in einer von Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana, erhältlichen,
mit "The CTC 140 Picture in Picture (CPIP) Technical Training Manual" betitelten
Publikation beschrieben. Eine Anzahl von speziellen Merkmalen oder speziellen Effekten sind
möglich, wobei das folgende anschaulich ist. Der grundlegende Spezialeffekt ist ein großes
Bild, das ein kleines, einen Teil davon überlappendes Bild besitzt, wie in Fig. 1c gezeigt ist.
Das große und das kleine Bild können vom selben Videosignal, von unterschiedlichen
Videosignalen stammen und können ausgetauscht oder hin- und hergeschoben (swapped)
werden. Im allgemeinen wird das Audiosignal umgeschaltet, um immer mit dem großen Bild zu
entsprechen. Das kleine Bild kann an jede Position auf dem Bildschirm bewegt werden oder
kann durch eine Reihe von festgelegten Positionen wandern. Eine Zoom-Funktion vergrößert
und verkleinert die Größe des kleinen Bildes auf beispielsweise jede Anzahl von vorgewählten
Größen. Manchmal sind das große und das kleine Bild in der Tat von gleicher Größe, wie
beispielsweise das in Fig. 1d gezeigte Anzeigeformat.
In einem Einzelbild-Modus, beispielsweise dem in den Fig. 1b, 1e oder 1f gezeigten, kann
ein Benutzer den Inhalt des Einzelbildes anzoomen, beispielsweise in Schritten von einem
Verhältnis von 1,0 : 1 bis 5,0 : 1. Während des Zoom-Modus kann ein Benutzer den Bildinhalt
absuchen oder nachschwenken und dem dargestellten Bild ermöglichen, über verschiedene
Bereiche des Bildes zu wandern. In jedem Fall kann entweder das kleine Bild oder das große
Bild oder das gezoomte Bild in Festrahmenformat (immer noch Bildformat) angezeigt werden.
Diese Funktion ermöglicht ein Strobe-Format, bei dem die letzten neun Videovollbilder auf
dem Bildschirm wiederholt werden können. Die Vollbild-Wiederholrate kann von 30 Bildern
pro Sekunde bis Null pro Sekunde verändert werden.
Der im Breitbild-Fernseher nach einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung verwendete
Bild-im-Bild-Prozessor unterscheidet sich von der gegenwärtigen Konfiguration des vorstehend
beschriebenen Basis-CPIP-Chips selbst. Wenn der Basis-CPIP-Chip in einem Fernseher mit
16×9-Bildschirm und ohne eine Videobeschleunigungsschaltung verwendet würde, hätten die
eingesetzten Bilder aufgrund der effektiv 4/3mal so großen, vom Abtasten des 16×9-
Bildschirm herrührenden horizontalen Expansion eine Aspektverhältnisverzerrung. Gegenstände
im Bild würden horizontal gedehnt. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung benutzt
würde, gäbe es keine Aspektverhältnisverzerrung, aber das Bild würde nicht den ganzen
Schirm ausfüllen.
Gewöhnliche, auf dem in herkömmlichen Fernsehgeräten verwendeten Basis-CPIP-Chip
basierende Bild-im-Bild-Prozessoren werden in einer besonderen Weise betrieben, die gewisse
unerwünschte Folgen haben. Das einlaufende Videosignal wird mit einem 640fH-Takt
abgetastet, der an das horizontale Synchronisierungssignal der Hauptvideoquelle gebunden ist.
In anderen Worten, im mit dem CPIP-Chip verbundenen Video-RAM gespeicherte Daten
werden nicht orthogonal im Verhältnis mit der einlaufenden Hilfsvideoquelle abgetastet. Dies
ist eine fundamentale Beschränkung des Basis-CPIP-Verfahrens der Feldsynchronisation. Die
nichtorthogonale Natur der Eingangsabtastrate führt zu Schräglauffehlern (skew errors) der
abgetasteten Daten. Die Beschränkung ist Ergebnis des mit dem CPIP-Chip verwendeten
Video-RAMs, das den gleichen Takt für das Schreiben und Lesen von Daten verwenden muß.
Wenn Daten vom Video-RAM wie beispielsweise Video-RAM 350 angezeigt werden, werden
die Schräglauffehler als Zufallsflackern (random jitter) entlang der vertikalen Ränder des
Bildes geschaffen und im allgemeinen als sehr störend empfunden.
Der erfindungsgemäße Bild-im-Bild-Prozessor 320 ist im Gegensatz zum Basis-CPIP-Chip für
asymmetrisches Komprimieren der Videodaten in einer Vielzahl von Anzeigearten angepaßt.
In dieser Betriebsart werden die Bilder 4 : 1 in horizontaler Richtung und 3 : 1 in vertikaler
Richtung komprimiert. Diese asymmetrische Art der Kompression erzeugt
aspektverhältnisverzerrte Bilder zum Speichern im Video-RAM. Gegenstände in den Bildern
werden horizontal getauscht. Wenn diese Bilder jedoch normal für die Anzeige eines 16×9-
Anzeigeformat-Bildschirms ausgelesen werden, beispielsweise im Kanalsuche-Modus,
erscheinen die Bilder korrekt. Das Bild füllt den Bildschirm, und es tritt keine
Aspektverhältnisverzerrung auf. Der Modus der asymmetrischen Kompression gemäß dieses
Aspekts der Erfindung ermöglicht es, die speziellen Anzeigeformate auf einem 16×9-
Bildschirm ohne externe Beschleunigungsverschaltung zu erzeugen.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm des Zeitgeber- und Steuer-Bereichs 328 des Bild-im-Bild-
Prozessors, beispielsweise eine modifizierte Version des vorstehend beschriebenen CPIP-
Chips, der eine Dezimierungsschaltung (decimation circuit) 328C zum Implementieren der
asymmetrischen Kompression als einer von vielen wählbaren Anzeigearten aufweist. Die
verbleibenden Anzeigearten können Hilfsbilder verschiedener Größen bereitstellen. Jede der
horizontalen und vertikalen Dezimierungsschaltungen enthält einen Zähler, der für einen
Kompressionsfaktor von einer Tabelle von Werten unter der Kontrolle des WSP µP 340
programmiert ist. Der Bereich von Werten kann 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 usw. sein. Die
Kompressionsfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, je nachdem, wie die
Tabelle aufgebaut ist. Die Steuerung der Kompressionsraten kann ebenfalls durch voll
programmierbare, allgemein verwendbare Dezimierungsschaltungen unter Kontrolle des WSP
µP 340 implementiert werden.
Bei Vollbildschirm-PIP-Betriebsarten nimmt der Bild-im-Bild-Prozessor in Verbindung mit
einem frei laufenden Oszillator 348 den Y/C-Eingang von einem Decoder, beispielsweise ein
adaptiver Zeilenkammfilter, decodiert das Signal in Y-, U- und V-Farbkomponenten und
erzeugt horizontale und vertikale sync-Impulse. Diese Signale werden im Bild-im-Bild-
Prozessor für die verschiedenen Vollbildschirm-Betriebsarten wie Zoom, Festrahmen und
Kanalsuche verarbeitet. Während der Kanalsuche-Betriebsart beispielsweise haben das vom
Videosignal-Eingangsbereich stammende horizontale und vertikale sync viele Diskontinuitäten,
weil die abgetasteten Signale (verschiedene Kanäle) nicht-korrelierte sync-Impulse besitzen,
und werden zu scheinbar zufälligen Zeiten umgeschaltet. Deshalb wird der Abtasttakt (und
Lese/Schreib-Video-RAM-Takt) vom frei laufenden Oszillator bestimmt. Für Festrahmen- und
Zoom-Betriebsarten wird der Abtasttakt an das einlaufende Video-horizontal-sync gekoppelt,
das in diesen speziellen Fällen das gleiche ist wie die Anzeigetaktfrequenz.
Gemäß Fig. 4 können Y-, U-, V- und C_SYNC-Ausgänge (composite sync) vom Bild-im-
Bild-Prozessor in analoger Form durch Codierschaltung 366 in Y/C-Komponenten
zurückcodiert werden, die in Verbindung mit einem 3,58 MHz-Oszillator 380 arbeitet. Dieses
Y/C_PIP_ENC-Signal kann mit einem nicht gezeigten Y/C-Schalter verbunden werden, der
ermöglicht, daß die zurückcodierten Y/C-Komponenten die Y/C-Komponenten des
Hauptsignals ersetzen. Von diesem Punkt an würden die PIP-codierten Y-, U-, V- und sync-
Signale die Basis für die horizontale und vertikale Zeitgebung im Rest des Chassis sein. Diese
Art des Betriebs ist angemessen zum Implementieren einer auf dem Betrieb des Interpolators
und der FIFOs im Hauptsignalweg basierenden Zoom-Betriebsart für den PIP.
Der Bild-im-Bild-Prozessor 320 weist gemäß Fig. 5 einen Analog-Digital-Konverter-Bereich
322, einen Eingangsbereich 324, einen schnellen Schalter FSW und einen Bussteuerbereich
326, einen Zeitgeber- und Steuer-Bereich 328 und einen Digital-Analog-Konverter-Bereich
330 auf. Im allgemeinen digitalisiert der Bild-im-Bild-Prozessor 320 das Videosignal in
Helligkeits-(Y) und Farbdifferenzsignale (U, V), tastet (subsampling) es weiter ab und
speichert die Resultate in einem 1 Megabit-Video-RAM 350 ab, wie oben beschrieben ist. Das
mit dem Bild-im-Bild-Prozessor 320 verbundene Video-RAM 350 hat eine Speicherkapazität
von 1 Megabit, die nicht groß genug ist, um ein volles Feld von Videodaten mit 8-Bit-
Abtastungen zu speichern. Erhöhte Speicherkapazität ist eher teuer und kann eine komplexere
Verschaltungstechnik erfordern. Die kleinere Anzahl von Bits pro Abtastung im Hilfskanal
stellt eine Reduktion in der Quantisierungsauflösung oder Bandbreite relativ zum Hauptsignal
dar, das durchgehend mit 8-Bit-Abtastungen verarbeitet wird. Diese effektive Reduktion der
Bandbreite ist gewöhnlich kein Problem, wenn das angezeigte Hilfsbild relativ klein ist, kann
aber problematisch sein, wenn das angezeigte Hilfsbild größer ist, beispielsweise die gleiche
Größe wie das angezeigte Hauptbild besitzt. Die Auflösungsverarbeitungsschaltung 370 kann
wahlweise ein oder mehrere Verfahren zur Steigerung der Quantisierungsauflösung oder
effektiven Bandbreite der Hilfsvideodaten implementieren. Eine Anzahl von
Datenreduzierungs-Datenwiederherstellungsverfahren sind entwickelt worden, so
beispielsweise paarweise Pixelkompression sowie Dithern und Dedithern. Ein Dedither-
Schaltkreis würde in Flußrichtung nach dem Video-RAM 350 angeordnet werden,
beispielsweise im Hilfssignalweg des Gate-Arrays, wie nachstehend ausführlicher beschrieben
wird. Darüber hinaus werden verschiedene Dither- und Dedithersequenzen entwickelt, die
verschiedene Anzahlen von Bits und verschiedene paarweise Pixelkompressionen bei einer
unterschiedlichen Anzahl von Bits betreffen. Eines aus einer Anzahl von besonderen
Datenreduktions- und wiederherstellungsverfahren kann vom WSP µP ausgewählt werden, um
die Auflösung des angezeigten Videosignals für jede besondere Art von Anzeigeformat zu
maximieren.
Die Helligkeits- und Farbdifferenzsignale werden in einer 8 : 1 : 1-sechs-Bit-(Y, U, V)-Form
abgespeichert. In anderen Worten, jede Komponente wird in Sechs-Bit-Abtastungen
quantisiert. Es gibt acht Helligkeitsabtastungen für jedes Paar von Farbdifferenzabtastungen.
Der Bild-Im-Bild-Prozessor 320 wird in einer Art betrieben, in der einlaufende Videodaten mit
einer 640fH-Taktrate abgetastet werden, die stattdessen an das einlaufende
Hilfsvideosynchronisierungssignal gebunden ist. In dieser Weise werden im Video-RAM
gespeicherte Daten orthogonal abgetastet. Wenn die Daten aus dem Bild-im-Bild-Prozessor-
Video-RAM 350 ausgelesen werden, werden sie unter Verwendung des gleichen an das
einlaufende Hilfsvideosignal gebundenen 640fH-Taktes gelesen. Selbst wenn diese Daten
jedoch orthogonal abgetastet und gespeichert wurden und orthogonal ausgelesen werden
können, können sie aufgrund der asynchronen Natur der Haupt- und Hilfsvideoquellen nicht
direkt aus dem Video-RAM 350 orthogonal angezeigt werden. Die Haupt- und
Hilfsvideoquellen könnten allenfalls in dem Fall synchron sein, wenn sie Signale von
derselben Videoquelle anzeigen.
Weitere Verarbeitung ist erforderlich, um den Hilfskanal, das heißt den Ausgang von Daten
vom Video-RAM 350, mit dem Hauptkanal zu synchronisieren. Wieder gemäß Fig. 4 werden
zwei Vier-Bit-Latch-Schaltungen 352A und 352B verwendet, um die 8-Bit-Datenblöcke vom
Video-RAM-4-Bit-Ausgangsport zu rekombinieren. Die Vier-Bit-Latch-Schaltungen reduzieren
ebenfalls die Datentaktrate von 1280fH auf 640fH.
Im allgemeinen ist das Bildanzeige- und Ablenkungssystem mit dem Hauptvideosignal
synchronisiert. Das Hauptvideosignal muß beschleunigt werden, wie obenstehend erklärt ist,
um die Breitbild-Anzeige zu füllen. Das Hilfsvideosignal muß mit dem ersten Videosignal und
der Videoanzeige vertikal synchronisiert sein. Das Hilfsvideosignal kann um einen Bruchteil
einer Feldperiode in einem Feldspeicher verzögert und dann in einem Zeilenspeicher
expandiert werden. Die Synchronisierung der Hilfssignaldaten mit Hauptvideodaten wird
durch Verwendung des Video-RAMs 350 als Feldspeicher und einem First-in-First-out-
Zeilenspeicher
(FIFO line memory device) 354 zum Expandieren der Daten ausgeführt. Die
Größe des FIFOs 354 beträgt 2048×8. Die Größe des FIFOs ist auf die kleinste
Zeilenspeicherkapazität bezogen, die vernünftigerweise nötig ist, um Lese-/Schreib-
Zeigerkollisionen (read/write pointer collisions) zu vermeiden. Lese-/Schreib-
Zeigerkollisionen treten auf, wenn alte Daten aus dem FIFO ausgelesen werden, bevor neue
Daten eine Gelegenheit haben, in den FIFO geschrieben zu werden. Lese-/Schreib-
Zeigerkollisionen treten ebenfalls auf, wenn neue Daten den Speicher überschreiben, bevor die
alten Daten eine Gelegenheit haben, aus dem FIFO ausgelesen zu werden.
Die 8-Bit-DATA_PIP-Datenblöcke vom Video-RAM 350 werden in der 2048×8 FIFO 354 mit
demselben Bild-im-Bild-Prozessor-640fH-Takt, der zum Abtasten der Videodaten verwendet
wurde, das heißt, der 640fH-Takt, der an das Hilfssignal anstatt an das Hauptsignal gekoppelt
ist. Der FIFO 354 wird unter Verwendung des Anzeigetakts von 1024fH, der an die
horizontale Synchronisierungskomponente des Hauptvideokanals gebunden ist, ausgelesen. Die
Verwendung eines Vielfach-Zeilenspeichers (FIFO), der unabhängige Lese- und
Schreibporttakte besitzt, ermöglicht es, zuerst mit einer ersten Rate orthogonal abgetastete
Daten mit einer zweiten Rate orthogonal anzuzeigen. Die asynchrone Natur der Lese- und
Schreibtakte erfordert jedoch, daß Schritte unternommen werden, um Lese-
/Schreibzeigerkollisionen zu vermeiden.
Der Hauptsignalweg 304, der Hilfssignalweg 306 und der Ausgangssignalweg 312 des Gate-
Arrays 300 sind in Blockdiagrammform in Fig. 6 gezeigt. Das Gate-Array weist auch eine
Takt-/Synchronisierungsschaltung (clocks/sync circuit) 320 und einen WSP µP Decoder 310
auf. Daten- und Adressenausgangsleitungen des WSP µP Decoders 310, die als WSP DATA
bezeichnet sind, werden jedem der vorstehend beschriebenen Hauptschaltkreise und -wege
ebenso wie dem Bild-im-Bild-Prozessor 320 und der Auflösungsverarbeitungsschaltung 370
zugeführt. Es wird klar werden, daß es hauptsächlich eine Frage der Einfachheit der
Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtungen ist, ob bestimmte Schaltkreise als zum
Gate-Array gehörig definiert werden oder nicht.
Das Gate-Array ist verantwortlich für das Expandieren, Komprimieren und Kappen von
Videodaten des Hauptvideokanals und nötigenfalls für das Implementieren verschiedener
Bildanzeigeformate. Die Helligkeitskomponente Y_MN wird in einem ersten First-in-first-out-
Zeilenspeicher (FIFO) 356 für eine Zeitspanne gespeichert, die von der Natur der
Interpolation der Helligkeitskomponente abhängt. Die kombinierten Chrominanzkomponenten
U/V_MN werden in FIFO 358 gespeichert. Hilfssignalhelligkeits- und -chrominanzkomponenten
Y_PIP, U_PIP und V_PIP werden von Demultiplexer 355
entwickelt. Die Helligkeitskomponente durchläuft eine Auflösungsverarbeitung, wie
gewünscht, in Schaltkreis 357, wird durch den Interpolator 359 wie notwendig expandiert und
erzeugt als Ausgang das Signal Y_AUX.
In einigen Fällen wird die Hilfsanzeige so groß wie die Hauptanzeige sein, wie beispielsweise
in Fig. 1d gezeigt ist. Die mit dem Bild-im-Bild-Prozessor und dem Video-RAM 350
verknüpften Speicherbeschränkungen können eine nicht ausreichende Anzahl von
Datenpunkten oder Pixels zum Füllen einer derartigen großen Anzeigefläche bereitstellen.
Unter diesen Umständen kann die Auflösungsverarbeitungsschaltung 357 dazu verwendet
werden, um dem Hilfsvideosignal Pixels wiederherzustellen und um jene während der
Datenkompression oder -reduktion verlorenen zu ersetzen. Die Auflösungsverarbeitung kann
der vom in Fig. 4 gezeigten Schaltkreis 370 ausgeführten Auflösungsverarbeitung
entsprechen. Schaltkreis 370 kann beispielsweise ein Ditherkreis und Schaltkreis 357 ein
Deditherkreis sein.
Die Hilfsvideoeingangsdaten werden mit einer 640fH-Rate abgetastet und im Video-RAM 350
gespeichert. Die vom Video-RAM 350 ausgelesenen Hilfsdaten sind mit VRAM_OUT
bezeichnet. Der PIP-Kreis 301 hat ebenfalls die Fähigkeit zur horizontalen und vertikalen
Reduzierung des Hilfsbildes um gleiche ganzzahlige Faktoren sowie die Fähigkeit zur
Reduzierung in asymmetrischer Weise. Gemäß Fig. 10 werden die Hilfskanaldaten gepuffert
und von den 4-Bit-Latch-Schaltungen 352A und 352B, dem Hilfs-FIFO 354, dem
Zeitgeberkreis 369 und der Synchronisierungsschaltung 368 mit dem Hauptkanaldigitalbild
synchronisiert. Die VRAM_OUT-Daten werden vom Demultiplexer 355 in Y (Helligkeit), U,
V (Farbkomponenten) und FSW_DAT (fast switch data) sortiert. FSW_DAT zeigt an, welcher
Feldtyp in das Video-RAM geschrieben wurde. Das PIP_FSW-Signal wird direkt vom PIP-
Kreis empfangen und auf den Ausgangssteuerkreis 321 gegeben, um zu bestimmen, welches
vom Video-RAM ausgelesene Feld während der Kleinbild-Betriebsarten anzuzeigen ist.
Der Hilfskanal wird mit einer 640fH-Rate abgetastet, während der Hauptkanal mit einer
1024fH-Rate abgetastet wird. Der Hilfskanal-FIFO 354 konvertiert die Daten von der
Hilfskanalabtastrate in die Hauptkanaltaktrate. Bei diesem Verfahren erfährt das Videosignal
eine Kompression um 8/5 (1024/640). Dies ist mehr als die 4/3-Kompression, die für eine
korrekte Anzeige des Hilfskanalsignals nötig ist. Deshalb muß der Hilfskanal vom Interpolator
359 expandiert werden, um ein kleines 4×3-Bild korrekt anzuzeigen. Der Interpolator 359 wird
vom Interpolatorsteuerkreis 371 gesteuert, der wiederum auf den WSP µP 340 anspricht. Der
erforderliche Betrag an Interpolatorexpansion beträgt 5/6. Der Expansionsfaktor X wird wie
folgt bestimmt:
X = (640/1024) * (4/3) = 5/6.
Die Chrominanz-Komponenten U_PIP und V_PIP werden vom Schaltkreis 367 um eine
Zeitspanne verzögert, die von der Natur der Interpolation der Helligkeitskomponente abhängt,
der Signale U_AUX und V_AUX als Ausgänge erzeugt. Die entsprechenden Y-, U- und V-
Komponenten der Haupt- und Hilfssignale werden in den jeweiligen Multiplexern 315, 317
und 319 im Ausgangssignalweg 312 kombiniert, indem die Lesefreigabesignale (read enable
signals) der FIFOs 354, 356 und 358 gesteuert werden. Die Multiplexer 315, 317 und 319
sprechen auf den Ausgangsmultiplexersteuerkreis 321 an. Der Ausgangsmultiplexersteuerkreis
321 spricht auf das Taktsignal CLK, den Start des Zeilensignals SOL, das H_COUNT-Signal,
das vertikale Dunkeltastresetsignal und den Ausgang des schnellen Schalters vom Bild-im-Bild-
Prozessor und WSP µP 340 an. Die gemultiplexten Helligkeits- und Chrominanzkomponenten
Y_MX, U_MX und V_MX werden jeweils den entsprechenden Digital-Analog-Konvertern
360, 362 und 364 zugeleitet. Den Digital-Analog-Konvertern folgen entsprechende
Tiefpaßfilter 361, 363 und 365, wie in Fig. 4 gezeigt. Die verschiedenen Funktionen des
Bild-im-Bild-Prozessors, des Gate-Arrays und der Datenreduktionsschaltung werden vom WSP
µP 340 gesteuert. Der WSP µP 340 spricht auf den TV µP 216 an, der über einen seriellen
Bus damit verbunden ist. Der serielle Bus kann ein Vier-Leitungs-Bus sein, wie gezeigt, mit
Leitungen für Daten, Taktsignale, Freigabesignale und Resetsignale. Der WSP µP 340
kommuniziert mit den verschiedenen Schaltkreisen des Gate-Arrays durch einen WSP µP
Decoder 310.
In einem Fall ist es notwendig, das 4×3-NTSC-Videosignal um einen Faktor von 4/3 zu
komprimieren, um Aspektverhältnisverzerrung des angezeigten Bilds zu verhindern.
Anderenfalls kann das Videosignal expandiert werden, um horizontale Zoomvorgänge
auszuführen, die gewöhnlich von vertikalem Zoomen begleitet wird. Horizontale
Zoomvorgänge bis zu 33% können durch Reduzierung der Kompressionen auf weniger als 4/3
erreicht werden. Ein Abtastinterpolator wird verwendet, um das einlaufende Videosignal für
neue Pixelpositionen neu zu berechnen, weil die Helligkeitsbandbreite, die für S-VHS-Format
bis zu 5,5 MHz beträgt, einen großen Prozentsatz der Nyquist-Umklappfrequenz (Nyquist fold
over frequency) belegt, die für einen 1024fH-Takt 8 MHz beträgt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die Helligkeitsdaten Y_MN durch einen Interpolator 337 im
Hauptsignalweg 304 geleitet, der auf der Kompression oder Expansion des Videosignals
basierende Abtastwerte erneut berechnet. Die Funktion der Schalter oder Wegwähler 323 und
311 ist, die Topologie des Hauptsignalwegs 304 im Verhältnis zu den relativen Positionen des
FIFOs 356 und des Interpolators 337 umzukehren. Diese Schalter wählen insbesondere, ob der
Interpolator 337 vor dem FIFO 356 liegt, wie für die Kompression erforderlich, oder ob der
FIFO 356 vor dem Interpolator 337 liegt, wie für die Expansion erforderlich. Die Schalter 323
und 331 sprechen auf einen Wegsteuerkreis 335 an, der wiederum auf den WSP µP 340
anspricht. Man wird sich daran erinnern, daß das Hilfsvideosignal während der Kleinbild-
Betriebsarten für das Speichern im Video-RAM 350 komprimiert wird und nur Expansion für
praktische Zwecke notwendig ist. Entsprechend ist kein vergleichbares Schalten im
Hilfssignalweg nötig.
Der Hauptsignalweg wird ausführlich in Fig. 9 gezeigt. Der Schalter 323 wird durch zwei
Multiplexer 325 und 327 implementiert. Der Schalter 331 wird durch Multiplexer 333
implementiert. Die drei Multiplexer sprechen auf den Wegsteuerkreis 335 an, der wiederum
auf den WSP µP 340 anspricht. Ein horizontaler Zeitgeber-/Synchronisierungskreis 339
erzeugt Zeitgebersignale, die das Schreiben und Lesen der FIFOs sowie der Latch-Schaltungen
347 und 351 und des Multiplexers 353 steuert. Das Taktsignal CLK und das Zeilenstartsignal
SOL werden durch den Takt-/Sync-Kreis 320 erzeugt. Eine Analog-Digital-Konverter-Einheit
369 spricht auf Y_MN, den WSP µP 340 und das höchstwertige Bit (most significant bit) von
UV_MN an.
Ein Interpolatorsteuerkreis 349 erzeugt Zwischenpixel-Positionswerte (K),
Interpolatorkompensationsfilter-Gewichtung (C) und Takttastinformation (clock gating
information) CGY für die Helligkeits- und CGUV für die Farbkomponenten. Es ist die
Takttastinformation, die die FIFO-Daten pausieren läßt bzw. dezimiert (pause bzw. decimate)
oder wiederholt, um Abtastungen nicht zu erlauben, bei einigen Takten zum Ausführen von
Kompression geschrieben zu werden oder einigen Abtastungen zum Ausführen von Expansion
mehrfach gelesen zu werden.
Solch eine Kompression wird in Fig. 15 erläutert. Die LUMA_RAMP_IN Zeile repräsentiert
Luminanzrampen-Videodaten, die in das FIFO geschrieben werden. Das WR_EN_MN_Y-
Signal ist aktiv "HI", was bedeutet, daß, wenn dieses Signal "HI" ist, die Daten in den FIFO
geschrieben werden. Jeder vierte Abtastwert wird gesperrt, also daran gehindert, in den FIFO
geschrieben zu werden. Das zackige (unruhige) Zeilensignal LUMA_RAMP_OUT
repräsentiert Luminanz-Rampendaten, wie sie aus dem FIFO gelesen würden, wenn die Daten
nicht zuerst interpoliert würden. Betont wird, daß die mittlere Steigung der Rampe, die aus
dem Luminanz-FIFO gelesen wird, 33% steiler ist, als die Eingangsrampe. Es wird auch
darauf hingewiesen, daß 33% weniger aktive Lesezeit erforderlich ist, um die Rampe zu
lesen, als es erforderlich war, die Daten zu schreiben. Dies stellt die 4/3-Kompression her. Es
ist die Funktion des Interpolators 337, die Helligkeitsabtastungen erneut zu berechnen, die
gerade in den FIFO geschrieben werden, so daß die aus dem FIFO ausgelesenen Daten eher
glatt als gezackt (unruhig) sind.
Expansionen können in der exakt gegenteiligen Weise wie Kompressionen ausgeführt werden.
Im Fall von Kompressionen besitzt das Schreibfreigabesignal (write enable signal)
Takttastinformation in Form von damit verknüpften Blockierimpulsen. Zum Expandieren von
Daten wird die Takttastinformation auf das Lesefreigabesignal (read enable signal) angewandt.
Dies läßt die Daten pausieren, wenn sie gerade vom FIFO 356 gelesen werden, wie Fig. 16
zeigt. Die LUMA_RAMP_IN-Zeile repräsentiert die Daten, bevor sie in den FIFO 356
geschrieben wurden, und die gezackte (unruhige) Zeile LUMA_RAMP_OUT repräsentiert die
Daten, wie sie aus dem FIFO 356 gelesen werden. In diesem Fall ist es die Funktion des
Interpolators, der dem FIFO 356 folgt, die abgetasteten Daten von gezahnt auf glatt - nach der
Expansion - neu zu berechnen. Im Expansionsfall müssen die Daten pausieren, während sie
gerade vom FIFO 356 gelesen werden und während sie gerade durch den Interpolator 337
getaktet werden. Dies ist verschieden vom Kompressionsfall, bei dem die Daten kontinuierlich
durch den Interpolator 337 getaktet werden. Für beide Fälle, - Kompression und Expansion -
können die Taktgatevorgänge einfach synchron ausgeführt werden, das heißt Ereignisse
können auf den Anstiegsflanken des Systemtakts 1024fH basierend auftreten.
Es gibt eine Reihe von Vorteilen in dieser Topologie für die Helligkeitsinterpolation. Die
Takttastvorgänge, nämlich Datendezimierung und Datenwiederholung, können in synchroner
Weise ausgeführt werden. Wenn nicht eine schaltbare Videodaten-Topologie verwendet würde,
um die Positionen des Interpolators und des FIFOs zu vertauschen, müßten die Lese- oder
Schreibtakte doppelt getaktet sein, um die Daten pausieren zu lassen oder zu wiederholen. Der
Ausdruck doppelt getaktet bedeutet, daß zwei Datenpunkte in einem einzigen Taktzyklus in
den FIFO geschrieben oder aus dem FIFO gelesen werden müssen. Die resultierende
Verschaltung kann nicht so gemacht werden, daß sie synchron mit dem Systemtakt arbeitet, da
die Schreib- oder Lesetaktfrequenz zwei Mal so hoch sein muß wie die Systemtaktfrequenz.
Darüber hinaus erfordert die schaltbare Topologie nur einen Interpolator und ein FIFO, um
sowohl Kompressionen als auch Expansionen auszuführen. Wenn die hier beschriebene
Videosignalschaltanordnung nicht verwendet würde, könnte die Situation der doppelten
Taktung nur durch Verwendung zweier FIFOs vermieden werden, um das Funktionieren von
sowohl Kompression als auch Expansion zu erreichen. Ein FIFO für Expansionen müßte vor
dem Interpolator und ein FIFO für Kompressionen müßte nach dem Interpolator angeordnet
werden (ihm nachgeschaltet werden).
Es ist schwer sicherzustellen, daß exakt die gleiche Anzahl von Abtastwerten in jedes FIFO
geschrieben werden, wie auch aus jedem FIFO gelesen werden. Die Taktgate-Schreibpulse für
Y und UV (CGY_WR und CGUV_WR) werden gleichzeitig aktiv, jedoch ist keines davon zu
derselben Zeit aktiv, zu der die Taktgate-Lesepulse (clock gate read pulses) für Y (CGY_RD)
aktiv sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann eine unterschiedliche Anzahl von
Taktzyklen für den Lese- und Schreibpointer erforderlich sein, um dieselbe Anzahl von
Plätzen oder Positionen vorzurücken, dieses aufgrund der Tatsache, daß Expansion und
Kompression von Videodaten stattfindet. Eine Schaltung zur Sicherstellung, daß dieselbe
Anzahl von Abtastwerten geschrieben werden, wie auch ausgelesen werden, ist im
Blockschaltbild der Fig. 17 dargestellt.
Fig. 17 erläutert eines von drei identischen Schaltkreisen, die zur Erzeugung der Schreib-
und Lese-Freigabesignale für die FIFOs der Y- und UV-Komponenten verwendet werden, sie
werden bezeichnet als: WR_EN_FIFO_Y (für den Fall 1), WR_EN_FIFO_UV (für den
zweiten Fall), RD_EN_FIFO_Y und RD_EN_FIFO_UV. Im Fall der Expansion erweisen sich
die beiden letztgenannten Signale als identisch und können mit der Bezeichnung
RD_EN_FIFO_Y_UV (für den Fall 3) bezeichnet werden. Die Schaltung 1100 wird für den
Fall 1 erläutert. Die Schaltung 1100 vergleicht WR_BEG_MN mit den oberen acht Bits von
H_COUNT im Komparator 1102. Der Wert H_COUNT ist ein zehn Bit-Zählerwert, der
verwendet wird, die Pixel-Position innerhalb der Zeilenperiode zu bestimmen. Der Zähler
wird von einem SOL-Signal (start off line) gelöscht. Das SOL-Signal ist einen Taktpuls breit
und wird verwendet zum Initialisieren des Horizontal-Zählers H_COUNT auf einen Wert von
Null zum Beginn jeder Zeile. Der SOL-Puls wird normalerweise mit der Vorderflanke der
Horizontal-Synchronkomponente zugeordnet sein (zu ihr ausgerichtet werden).
Der Ausgang des Komparators 1102 wird von der Schaltung 1118 verzögert und mit einer
invertierten - jedoch im übrigen unverzögerten - Version seiner selbst im NAND-Gatter 1104
verglichen. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 1104 - ein ein Taktpuls breites aktives
"LO"-Signal - ist der Lade-Eingang LDn des 10 Bit Längen-Zählers 1106 (length counter). Der
LDn-Eingang wird verwendet, um den Längen-Zähler 1106 als zehn Bit FIFO zu laden, und
zwar mit der ansteigenden Flanke des Systemtaktes. Die Bits des LENGTH-Signals werden
von dem Inverterchip 1110 invertiert. Der Wert LENGTH wird eingesetzt, um die oberen acht
Bit des 10 Bit-Zählers zu laden, um die Anzahl der Daten-Abtastwerte zu bestimmen, die
tatsächlich in den FIFO geschrieben worden sind. Das Ausgangssignal des Inverterchips 1110
wird den obersten Bits des Lade-Eingangs "LDIN" (LOAD) des Zählers 1106 zugeführt. Die
geringstwertigsten zwei Bits werden auf logisch "HI" gelegt. Der effektiv geladene Wert ist
_LENGTH-1. Um den Gesichtspunkt des -1 des _LENGTH-1 zu berücksichtigen, wird der
Zähler 1106 bei dem "ripple carry"-Signal (dem höchstwertigen Bit) RCO angehalten, das
ein Taktzyklus vor dem Nullwerten des Längen-Zählers 1106 auftritt. Die Taktgateinformation
(clock gating information) wird NOR-verknüpft mit dem "ripple carry"-Signal
RCO, und zwar im Gatter 1112. Dasselbe Freigabesignal wird von dem Gatter 1116 invertiert
und verwendet als Freigabesignal für das FIFO. Der FIFO-Speicher und der Zähler sind
deshalb exakt der gleichen Weise freigegeben, womit sichergestellt wird, daß dieselbe
Anzahl von Abtastwerten geschrieben wird. Im Fall 2 wird das Signal WR_BEG_MN auch
verglichen mit H_COUNT. Dagegen wird das CGUV_WR-Signal verwendet, um als
Ausgangssignal WR_EN_FIFO_UV zu erzeugen. Im Fall 3 wird RD_BEG_MN verglichen
mit H_COUNT und das CGY_RD-Signal verwendet, um als Ausgangssignal
RD_EN_FIFO_Y_UV zu erzeugen.
Die Interpolation des Hilfssignals findet im Hilfssignalweg 306 statt. Der PIP-Kreis 301
manipuliert einen 6-Bit-Y, U, V, 8 : 1 : 1-Feldspeicher (Halbbildspeicher) - Video-RAM 350 -
um einlaufende Videodaten zu speichern. Das Video-RAM 350 hält zwei Halbbilder von
Videodaten in einer Vielzahl von Speicherplätzen. Jeder Speicherplatz hält acht Bits an Daten.
In jedem 8-Bit-Platz gibt es ein 6-Bit-Y-Abtastwert (Helligkeit, bei 640fH abgetastet) und 2
weitere Bits. Diese zwei weiteren Bits enthalten entweder Schnellschalterdaten (fast switch
data, FSW_DAT) oder einen Teil einer U- oder V-Abtastung (bei 80fH abgetastet). Die
FSW_DAT-Werte zeigen an, welche Art von Halbbild ins Video-RAM geschrieben wurde. Da
es zwei im Video-RAM 350 gespeicherte Halbbild-Daten gibt und das ganze Video-RAM 350
während der Anzeigeperiode gelesen wird, werden beide Halbbilder während der
Anzeigeabtastung gelesen. Der PIP-Kreis 301 wird bestimmen, welches Halbbild aus dem
Speicher ausgelesen wird, um durch die Verwendung der Schnellschalterdaten angezeigt zu
werden. Der PIP-Kreis liegt immer den entgegengesetzten Halbbildtyp zu dem gerade
geschriebenen, um das Problem eines Bewegungsabbruchs (motion tear) zu überwinden. Wenn
der gerade gelesene Halbbildtyp der entgegengesetzte Typ zum gerade in Anzeige befindlichen
ist, dann wird das im Video-RAM gespeicherte gerade Halbbild durch Löschen der Kopfzeile
des Halbbildes invertiert, wenn das Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird. Das Ergebnis
ist, daß das kleine Bild eine korrekte Verzahnung ohne Bewegungsbruch aufrechterhält.
Der Takt-/Sync-Kreis 320 erzeugt Lese-, Schreib- und Freigabesignale, die für den Betrieb der
FIFOs 354, 356 und 358 benötigt werden. Die FIFOs für die Haupt- und Hilfskanäle werden
zum Schreiben von Daten in den Speicher für diejenigen Bereiche jeder Bildzeile freigegeben,
die für die nachfolgende Anzeige benötigt wird. Daten werden je nach Notwendigkeit von
einem der Haupt- oder Hilfskanäle, jedoch nicht von beiden geschrieben, um Daten von jeder
Quelle auf der gleichen Bildzeile oder -zeilen der Anzeige zu kombinieren. Der FIFO 354 des
Hilfskanals wird synchron mit dem Hilfsvideosignal geschrieben, wird jedoch vom Speicher
synchron mit dem Hauptvideosignal ausgelesen. Die Hauptvideosignalkomponenten werden in
die FIFOs 356 und 358 synchron mit dem Hauptvideosignal gelesen und werden vom Speicher
synchron mit dem Hauptvideosignal ausgelesen. Wie oft die Lesefunktion zwischen den
Haupt- und Hilfskanälen hin- und hergeschaltet wird, ist eine Funktion des speziellen
gewählten Effekts.
Die Erzeugung von verschiedenen speziellen Effekten wie beispielsweise gekappte Bilder
nebeneinander (side-by-side pictures) wird durch Manipulation der Lese- und
Schreibfreigabesteuersignale für die Zeilenspeicher-FIFOs ausgeführt. Das Verfahren für
dieses Anzeigeformat ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Im Fall gekappter nebeneinander
angezeigter Bilder ist das Schreibfreigabesteuersignal (WR_EN_AX) für den 2048×8-FIFO
354 des Hilfskanals für (1/2) * (5/12)=5/12 oder ungefähr 41% der aktiven
Anzeigezeilenperiode (nach dem Beschleunigen oder post speed up) oder 67% der aktiven
Hilfskanalzeilenperiode (vor dem Beschleunigen oder pre speed up), aktiv, wie in Fig. 7
gezeigt ist. Dies entspricht ungefähr 33% Kappung (ungefähr 67% aktives Bild) und der
Interpolatorexpansion des Signals um 5/6. Im Hauptvideokanal, der im oberen Teil von Fig. 8
gezeigt ist, ist das Schreibfreigabesteuersignal (WR_EN_MN_Y) für die 910×8-FIFOs 356
und 358 für (1/2) * (4/3)=0,67 oder 67% der aktiven Anzeigenzeilenperiode aktiv. Dies
entspricht ungefähr 33% Kappung und einem Kompressionsverhältnis von 4/3, das auf das
Hauptkanalvideosignal durch die 910×8-FIFOs ausgeübt wird.
In jedem der FIFOs werden die Videodaten gepuffert, um an einem bestimmten Punkt
rechtzeitig ausgelesen zu werden. Der aktive Zeitbereich, in der die Daten aus jedem FIFO
ausgelesen werden können, wird durch das gewählte Anzeigeformat bestimmt. Im Beispiel der
gezeigten Betriebsart der nebeneinander angezeigten Bilder wird das Hauptkanalbild auf der
linken Hälfte der Anzeige und das Hilfskanalbild auf der rechten Hälfte der Anzeige angezeigt.
Die beliebigen Bildbereiche der Wellenformen sind für die gezeigten Haupt- und Hilfskanäle
verschieden. Das Schreibfreigabesteuersignal (RD_EN_MN) des Hauptkanal-910×8-FIFOs ist
für 50% der aktiven Anzeigezeilenperiode der Anzeige aktiv, die mit dem Beginn des aktiven
Bilds beginnt und unmittelbar auf die Bildschwarzschulter (video back porch) folgt. Das
Hilfskanallesefreigabesignal (RD_EN_AX) ist für die restlichen 50% der aktiven
Anzeigezeilenperiode aktiv, die mit der Abfallkante des RD_EN_MN-Signals beginnt und mit
dem Beginn der Hauptkanal-Bildschwarzschulter endet. Es kann bemerkt werden, daß die
Schreibfreigabesteuersignale mit ihren entsprechenden FIFO-Eingangsdaten (Haupt- oder
Hilfs-) synchron sind, während die Lesefreigabesteuersignale mit dem Hauptkanalbild
synchron sind.
Das in Fig. 1(d) gezeigte Anzeigeformat ist besonders wünschenswert, da es ermöglicht,
zwei nahezu volle Feldbilder nebeneinander anzuzeigen. Die Anzeige ist besonders effektiv für
eine Breitformatverhältnisanzeige, beispielsweise 16×9. Die meisten NTSC-Signale sind in
einem 4×3-Format dargestellt, was natürlich 12×9 entspricht. Zwei 4×3-
Formatanzeigenverhältnis-NTSC-Bilder können auf derselben 16×9-Formatverhältnisanzeige
abgebildet werden, entweder durch Kappen der Bilder um 33% oder Stauchen der Bilder um
33% und Einführen von Aspektverhältnisverzerrung. Abhängig von der Benutzerpräferenz
kann das Verhältnis von Bildkappung zu Aspektverhältnisverzerrung im ganzen Bereich
zwischen den Grenzen von 0% und 33% gesetzt werden. Beispielsweise können zwei
nebeneinanderliegende Bilder als 16,7% gestaucht und 16,7% gekappt dargestellt werden.
Die horizontale Anzeigezeit für eine 16×9-Formatanzeigeformatverhältnis-Anzeige ist die
gleiche wie für eine 4×3-Formatanzeigeverhältnis-Anzeige, weil beide 62,5 Mikrosekunden
nominelle Zeilenlänge besitzen. Entsprechend muß ein NTSC-Videosignal um einen Faktor
4/3 beschleunigt werden, um ein korrektes Aspektverhältnis ohne Verzerrung zu erhalten. Der
4/3-Faktor wird als Verhältnis der zwei Anzeigeformate berechnet:
4/3 = (16/9)/(4/3).
4/3 = (16/9)/(4/3).
Variable Interpolatoren werden in Übereinstimmung mit Aspekten dieser Erfindung
verwendet, um die Videosignale zu beschleunigen. In der Vergangenheit sind FIFOs mit
verschiedenen Taktraten an den Eingängen und Ausgängen verwendet worden, um eine
ähnliche Funktion auszuführen. Durch Vergleich ist zu sehen, daß, wenn zwei NTSC-4×3-
Anzeigenformatverhältnissignale auf einer einzigen 4×3-Formatanzeige angezeigt werden,
jedes Bild um 50% verzerrt oder gekappt werden muß oder eine Kombination daraus. Eine mit
der für eine Breitbildanwendung vergleichbare Beschleunigung ist unnötig.
Claims (3)
1. Videosignal-Bearbeitungs- oder -Verarbeitungsschaltung
- - mit einem Zeilenspeicher für das Videosignal;
- - mit Mitteln zum Steuern des Schreibens und Lesens von Video-Abtastwerten in den und aus dem Zeilenspeicher, wobei eine unterschiedliche Anzahl von Daten-Abtastwerten pro Zeile während einer Expansion und Kompression des Videosignals gespeichert werden;
- - mit Mitteln zum Vergleichen eines ersten Wertes - der eine Position bzw. einen Ort (location) in der Horizontal-Zeilenperiode anzeigt, wo das Lesen oder das Schreiben des Zeilenspeichers beginnen soll - mit einem zweiten Wert, der den Pixelort bzw. die Pixelposition (pixel location) innerhalb jeder Zeilenperiode anzeigt;
- - mit Mitteln zum Speichern des Wertes der Anzahl von Daten-Abtastwerten, die in dem Zeilenspeicher gespeichert werden;
- - mit Mitteln zum Zählen der Anzahl von Daten-Abtastwerten, die tatsächlich in den Zeilenspeicher geschrieben oder aus dem Zeilenspeicher gelesen worden sind, wobei die Zählmittel einen Ausgang der Vergleichermittel als ersten Eingang haben und die Anzahl der Daten-Abtastwerte, die in dem Zeilenspeicher gespeichert wurden, als zweiten Eingang aufweisen.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der Mittel zum Glätten von - in dem Zeilenspeicher
komprimierten oder expandierten - Daten vorgesehen sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Zeilenspeicher eine FIFO-Einrichtung ist,
die unabhängig freigebbare Schreib- und Leseports (Zugänge) aufweist.
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