DE69127897T2

DE69127897T2 - Synchronisation nebeneinander eingeblendeter bilder

Info

Publication number: DE69127897T2
Application number: DE69127897T
Authority: DE
Inventors: Donald Henry Indianapolis In 46240 Willis
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2011-05-30
Also published as: PT97816B; US5285282A; DE4191166T; CN1057148A; MY115270A; WO1991019397A1; EP0532665B1; ES2134196T3; MY105289A; CA2082260A1; AU8084591A; JP3310667B2; PT97818B; EP0532653A4; KR100195360B1; PT97814B; JPH05507824A; CN1034460C; CN1057560A; PL167644B1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet von Fernsehgeräten, die Bilder von etwa gleicher Größe von verschiedenen Quellen nebeneinander darstellen können, und insbesondere derartige Fernsehgeräte, die einen Bildschirm mit einem breiten Wiedergabeformat aufweisen. Die meisten Fernsehgeräte haben heute ein Wiedergabeformat, horizontale Breite zu vertikaler Höhe, von 4:3. Ein breites Wiedergabeformat entspricht mehr dem Wiedergabeformat von Kinofilmen, zum Beispiel 16:9. Die Erfindung ist sowohl für Fernsehgeräte mit direkter Bildbetrachtung als auch für Projektionsfernsehgeräte anwendbar.
Ein Video-Wiedergabesystem, das Bilder von verschiedenen Quellen nebeneinander wiedergeben kann, ist beschrieben in der US-A-4 399 462.
Fernsehempfänger mit einem Wiedergabeformat von 4:3, häufig mit 4 X 3 bezeichnet, sind begrenzt in den Möglichkeiten, wie eine einzige oder mehrere Videosignalquellen dargestellt werden können. Fernsehsignal-Sendungen von kommerziellen Sendeanstalten werden, ausgenommen für Versuchszwecke, mit einem Wiedergabeformat von 4 X 3 gesendet. Viele Zuschauer finden das 4 X 3 Wiedergabeformat weniger angenehm als das breitere Wiedergabeformat bei Kinofilmen. Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat ergeben nicht nur eine angenehmere Wiedergabe, sondern sind in der Lage, Signale von Quellen mit einem breiten Wiedergabeformat in einem entsprechenden breiten Wiedergabeformat darzustellen. Kinofilme wirken wie Kinofilme und nicht als beschnittene oder verzerrte Versionen davon. Die Videoquelle braucht bei der Umsetzung von Kinofilm auf Video, zum Beispiel mit einem Filmabtaster oder mit Fernsehprozessoren, nicht beschnitten zu werden.
Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat sind ebenso geeignet für eine große Vielfalt von Wiedergabemöglichkeiten für sowohl konventionelle Signale als auch Signale mit breitem Wiedergabeformat, ebenso wie Kombinationen davon in Wiedergabeeinrichtungen mit mehrfachen Bildern. Jedoch bringt die Anwendung eines breiten Wiedergabeformates verschiedene Probleme. Die Änderung von Wiedergabeformaten von mehreren Signalquellen, die Erzeugung konsistenter Zeitsteuersignale von asynchronen, jedoch gleichzeitig wiedergegebenen Quellen, das Umschalten zwischen mehreren Quellen zur Erzeugung einer Wiedergabe mit mehreren Bildern und die Erzeugung hochauflösender Bilder von komprimierten Datensignalen stellen allgemeine Kategorien derartiger Probleme dar. Derartige Probleme werden in einem Fernsehgerät mit breitem Bildschirm gemäß der Erfindung vermieden. Ein Fernsehgerät mit einem breiten Bildschirm gemäß verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen ist in der Lage, hochauflösende, einfache und mehrfache Bilddarstellungen zu bilden, und zwar von einer einzigen Quelle und von mehreren Quellen, die ähnliche oder unterschiedliche Wiedergabeformate haben, und das mit wählbaren Wiedergabeformaten.
Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat können in Fernsehsystemen angewendet werden, die Videosignale mit Nenn- oder genormten Horizontalabtastraten und Mehrfachen davon darstellen, und zwar bei einer Abtastung mit und ohne Verschachtelung durch Zeilensprung. Genormte NTSC-Videosignale zum Beispiel werden wiedergegeben, indem die aufeinanderfolgenden Halbbilder jedes Videobildes im Zeilensprung ineinander verschachtelt sind, wobei jedes Halbbild durch einen Raster-Abtastvorgang mit einer Nenn- oder genormten Horizontalabtastrate von ungefähr 15.734 Hz erfolgt. Die Nenn-Abtastrate für Videosignale wird unterschiedlich bezeichnet mit fH, 1fH und 1H. Die jeweilige Frequenz eines 1fH Signals ändert sich mit den verschiedenen Videonormen. Entsprechend Bemühungen, die Bildqualität von Fernsehgeräten zu verbessern, wurden Systeme zur progressiven Darstellung von Videosignalen, also in einer nicht nach dem Zeilensprung verschachtelten Weise, entwickelt. Eine progressive Abtastung erfordert, daß jedes dargestellte Bild in derselben Zeitdauer abgetastet werden muß, die der Abtastung eines der zwei Halbbilder des verschachtelten Formates zugeordnet ist. Flimmerfreie AA-BB Wiedergabemittel erfordern, daß jedes Halbbild zweimal nacheinander abgetastet wird. In jedem Fall muß die horizontale Abtastfrequenz das Zweifache der genormten Horizontalfrequenz sein. Die Abtastrate für derartige progressiv abgetastete oder flimmerfreie Wiedergabemittel wird unterschiedlich mit 2fH und 2H bezeichnet. Eine 2fH Abtastfrequenz entsprechend den Normen in den Vereinigten Staaten beträgt zum Beispiel 31.468 Hz.
Fernsehgeräte mit konventionellen Abbildungsformaten können dafür ausgerüstet sein, mehrere Bilder darzustellen, zum Beispiel von zwei Videoquellen. Die Videoquellen können sein der Tuner in dem Fernsehgerät, ein Tuner in einem Videocassettenrecorder, eine Videokamera und andere. In einem Modus, der oft als Bild-in-Bild (PIP = picture in picture) bezeichnet wird, liefert der Tuner in dem Fernsehempfänger ein Bild, das den größten Teil des Schirms oder der Wiedergabefläche ausfüllt. Eine zusätzliche Videoquelle liefert ein kleines eingefügtes Bild, im allgemeinen innerhalb der Begrenzungen des größeren Bildes. Ein PIP-Wiedergabemodus in einem Fernsehgerät mit breitem Schirm ist in Fig. 1(c) dargestellt. In vielen Fällen kann das eingefügte Bild in einer Vielzahl von verschiedenen Lagen angeordnet sein. Ein anderer Wiedergabemodus wird oft als Kanalabtastung bezeichnet, bei der eine große Zahl von kleinen Bildern, jedes von einer unterschiedlichen Kanalquelle, den Schirm mit einem Standbild ausfüllt. Dabei besteht wenigstens hinsichtlich der Bildgröße kein Hauptbild. Ein Wiedergabemodus mit Kanalabtastung in einem Fernsehgerät mit breitem Schirm ist in Fig. 1(i) dargestellt. In Fernsehgeräten mit breitem Schirm sind noch andere Wiedergabemodi möglich. Einer davon wird als Bild-außerhalb-Bild (POP = pictureoutside-picture) bezeichnet. In diesem Modus können einige eingefügte zusätzliche Bilder mit einem Hauptbild eine gemeinsame Begrenzungskante bilden. Ein POP- Wiedergabemodus in einem Fernsehge rät mit breitem Schirm ist in Fig. 1(f) dargestellt. Ein anderer Modus, der insbesondere für ein Fernsehgerät mit breitem Schirm geeignet ist, besteht in nebeneinander eingeblendeten Bildern von etwa derselben Größe von verschiedenen Videoquellen, zum Beispiel zwei unterschiedlichen Kanälen. Dieser Modus ist für ein Fernsehgerät mit einem breiten Schirm in Fig. 1(d) für zwei 4:3 Videoquellen dargestellt. Es sei bemerkt, daß dieser Modus als ein spezieller Fall des POP-Modus angesehen werden kann.
Die horizontale Abtastung erfolgt während derselben Zeitdauer in einem Fernsehgerät mit breitem Schirm wie in einem konventionellen Fernsehgerät. Jedoch ist die Länge der horizontalen Abtastung in dem Fernsehgerät mit breitem Schirm größer. Dadurch wird das Bild horizontal gedehnt, wodurch eine nennenswerte Verzerrung des Wiedergabeverhältnisses der Bilder in dem dargestellten Bild erfolgt. Es können daher Probleme auftreten, wenn ein Videosignal mit einem konventionellen 4:3 Wiedergabeformat auf einem Fernsehgerät mit breitem Schirm dargestellt wird, zum Beispiel einem Schirm mit einem 16:9 Wiedergabeformat. Diese besonderen Wiedergabeformate würden in einer horizontalen Dehnung oder Ausdehnung um einen Faktor von 4/3 resultieren. Dies ist ein Problem für die Wiedergabe von Bildern mit einem 4:3 Wiedergabeformat als Hauptbild und eines zusätzlichen Bildes, wie zum Beispiel eines PIP oder POP. Dies ist auch ein Problem für PIP- und POP-Modi, selbst wenn das Hauptbild von einer Videoquelle stammt, die ein 16:9 Wiedergabeformat aufweist, das an die Wiedergabemittel des Fernsehgerätes angepaßt ist.
Es gibt bestimmte digitale Schaltungen, oftmals allgemein als Bild-in-Bild-Prozessoren bezeichnet, die eine Anwendung von PIP-Kanalabtastmodi in einem konventionellen Fernsehgerät ermöglichen. Ein derartiger Bild-In-Bild Prozessor wird mit CPIP-Chip bezeichnet und ist verfügbar von Thomson Consumer Electronics, Ing. Der CPIP-Chip ist näher beschrieben in einer Veröffentlichung mit dem Titel "The CTC 140 Picture in Picture (CPIP) Technical Training Manual", zu beziehen von Thomson Consumer Electronics, Ing. Indianapolis, Indiana. Derartige Bild-in-Bild Prozessoren sind nicht geeignet für die Durchführung spezieller Wiedergabemodi, wie PIP, POP und Kanalabtastung, in Fernsehgeräten mit breitem Schirm. Wenn ein durch einen derartigen Bild-in-Bild Prozessor von einer zusätzlichen Videoquelle geliefertes zusätzliches Bild auf einem Fernsehgerät mit einem breiten Schirm ohne eine externe Beschleunigungsschaltung dargestellt würde, wären das zusätzliche Bild oder die Bilder, wie oben beschrieben, geometrisch verzerrt. Das zusätzliche Bild würde aufgrund der breiteren horizontalen Abtastung der breiteren Bildröhre eine horizontale Dehnung um den Faktor 4/3 ergeben, sowohl bei direkter Betrachtung wie auch bei Projektion. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung verwendet würde, würde das zusätzliche Bild ohne Verzerrung des Wiedergabeverhältnisses erscheinen, würde jedoch den Schirm nicht ausfüllen, oder den Teil des Schirms ausfüllen, der für die zusätzliche Wiedergabe vorgesehen ist.
Ein Fernsehgerät mit breitem Schirm kann mit einem Signalprozessor für die Verzerrung eines Videosignals versehen werden, zum Beispiel eines zusätzlichen Videosignals, derart, daß bei einer darauffolgenden Wiedergabe das zusätzliche Bild keine Verzerrung des Wiedergabeformates bewirkt. Die Verzerrung kann als eine asymmetrische Kompression ausgebildet sein. Die Kompressionsfaktoren werden abhängig sein von den relativen Wiedergabeformat-Verhältnissen des zusätzlichen Videossignals und des Fernsehgerätes mit breitem Schirm. Um ein zusätzliches Videosignal mit einem 4:3 Wiedergabeformat auf einem Fernsehgerät mit einem 16:9 Wiedergabeformat darzustellen, wird das zusätzliche Bild horizontal um einen Faktor von 4:1 und vertikal um einen Faktor von 3:1 komprimiert. In einem Fernsehgerät mit einem anderen Wiedergabeformat, zum Beispiel 2:1, wäre der horizontale Kompressionsfaktor 1,5 mal größer als der vertikale Kompressionsfaktor. Die asymmetrische Kompression erzeugt geometrisch verzerrte Bilder, die in einem Videospeicher gespeichert werden können, der einem Bild-in-Bild-Prozessor zugeordnet ist. Wenn das asymmetrisch komprimierte zusätzliche Bild in Übereinstimmung mit der normalen Wirkungsweise des Bild-in-Bild-Prozessors aus dem Speicher gelesen wird, erfährt das zusätzliche Bild keine Verzerrung des Wiedergabeformates und hat für seine beabsichtigte Anwendung die richtige Größe, ob nun PIP, POP, Kanalabtastung oder anderes. Die durch die Abtastung in der breiten Fernsehröhre bewirkte horizontale Ausdehnung gleicht die besondere Kompression, das heißt den asymmetrischen Teil, der vor der Speicherung in dem Videospeicher erfolgt, aus.
Ein Video-Wiedergabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Ein Video-Wiedergabesystem für nebeneinander eingeblendete Bilder gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung enthält Analog/Digital-Wandler zum Quantisieren erster und zweiter Videosignale, die ein erstes beziehungsweise ein zweites Bild darstellen, mit zueinander höheren und niedrigeren Auflösungswerten für die Quantisierung. Die Analog/Digital-Wandler können mit verschiedenen Abtastraten arbeiten. Das mit der niedrigeren Abtastrate dargestellte Bild kann relativ zu dem anderen Bild als unterabgetastet erscheinen. Eine Video-Wiedergabeeinrichtung wird mit dem ersten Videosignal synchronisiert. Das zweite Videosignal wird mit dem ersten Videosignal synchronisiert. Eine Signal-Verarbeitungsschaltung modifiziert das erste und das zweite Videosignal so, daß sie das erste beziehungsweise das zweite Bild in geringeren Größen als die Videowiedergabeeinrichtung darstellen. Eine Multiplexschaltung kombiniert die bearbeiteten Videosignale für eine Wiedergabe der Bilder nebeneinander. Eine Schaltung zur Erhöhung der Auflösung der Quantisierung verbessert die erreichte Qualität des Videosignals, das den niedrigeren Wert der Auflösung für die Quantisierung aufweist. Die nebeneinander eingeblendeten Bilder können im wesentlichen ohne Verzerrung des Wiedergabeformates dargestellt werden, und zwar mit unterschiedlichen relativen Beträgen von Beschneidung und Verzerrung des Wiedergabeformats.
Ein Video-Wiedergabesystem zum Sychronisieren nebeneinander eingeblendeter Bilder gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung enthält eine erste Videosignalquelle eines ersten Bildes und eine zweite Videosignalquelle eines zweiten Bildes. Ein erster Signalprozessor beschleunigt das erste Videosignal. Eine Video-Wiedergabeeinheit wird mit dem ersten Videosignal synchronisiert. Das zweite Videosignal wird vertikal synchronisiert mit dem ersten Videosignal und der Video-Wiedergabeeinheit. Das zweite Videosignal wird in einem Bildspeicher um einen Bruchteil einer Halbbildperiode verzögert. Ein zweiter Signalprozessor beschleunigt das synchronisierte zweite Videosignal. Das erste und das zweite Videosignal werden für eine Wiedergabe der Bilder nebeneinander kombiniert. Das erste und das zweite Videosignal haben erste beziehungsweise zweite Wiedergabeformate, und die Video-Wiedergabeeinheit hat ein drittes Wiedergabeformat, das größer ist als das erste und das zweite Wiedergabeformat. Wenn das erste und das zweite Wiedergabeformat etwa 4:3 und das dritte Wiedergabeformat etwa 16:9 beträgt, können die nebeneinander eingeblendeten Bilder in einem Wiedergabeformat von etwa 8:9 wiedergegeben werden. Wenn jedes der Videosignale um einen Faktor von etwa 4/3 beschleunigt und horizontal um einen Faktor von etwa 1/3 beschnitten wird, wird jedes der nebeneinander eingeblendeten Bilder im wesentlichen ohne Verzerrung des Wiedergabeformats wiedergegeben.
Die Figuren 1(a) - 1(e) dienen zur Erklärung der unterschiedlichen Wiedergabeformate eines Fernsehgerätes mit breitem Schirm.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Fernsehgerätes mit breitem Schirm gemäß der Erfindung und für eine Wirkungsweise bei 2fH horizontaler Abtastung vorgesehen.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Prozessors für einen breiten Schirm, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Fernsehgerätes mit breitem Schirm gemäß der Erfindung und für eine Wirkungsweise bei 1fH Horizontalabtastung vorgesehen.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 4 dargestellten Prozessors für breiten Schirm.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild und zeigt weitere Details des Prozessors für breiten Schirm, der den Figuren 3 und 5 gemeinsam ist.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 6 dargestellten Bild-in-Bild-Prozessors.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 6 dargestellten Toranordnung und zeigt die Wege für das Haupt-, das zusätzliche und das Ausgangssignal.
Fig. 9 und 10 sind Zeitdiagramme zur Erklärung des in Fig. 1(d) erzeugten Wiedergabeformates mit Verwendung von vollständig beschnittenen Signalen.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild und zeigt den Haupt-Signalweg von Fig. 8 im Detail.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild und zeigt den zusätzlichen Signalweg von Fig. 8 im Detail.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild des Zeitsteuer- und Steuerbereiches des Bild-in-Bild- Prozessors von Fig. 7.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung des internen 2fH Signals in der Umsetzung von 1fH auf 2fH.
Fig. 15 ist eine Kombination von Blockschaltbild und Detailschaltbild für die in Fig. 2 dargestellte Ablenkschaltung.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten RGB-Verschachtelung.
Die verschiedenen Teile von Fig. 1 zeigen einige, aber nicht alle der verschiedenen Kombinationen von Wiedergabeformaten für ein einziges Bild und mehrere Bilder, die entsprechend verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen eingesetzt werden können. Die für die Darstellung Ausgewählten sollen die Beschreibung besonderer Schaltungen vereinfachen, die Fernsehgeräte mit breitem Schirm gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen enthalten. Zum Zwecke der Gefällichkeit in der Darstellung und Diskussion wird angenommen, daß ein bekanntes Wiedergabeformat von Breite zu Höhe für eine Videoquelle oder ein Signal im allgemeinen 4X3 beträgt, während ein breites Wiedergabeformat von Breite zu Höhe für eine Videoquelle oder ein Videosignal im allgemeinen 16X9 beträgt. Die erfindungsgemäßen Anordnungen sind nicht durch diese Bezeichnungen beschränkt.
Fig. 1(a) zeigt ein Fernsehgerät mit direkter Betrachtung oder Projektion mit einem konventionellen Wiedergabeformat von 4X3. Wenn ein 16X9 Wiedergabeformat übertragen wird, erscheinen aufgrund des 4X3 Wiedergabeformates schwarze Balken am oberen und unteren Ende. Dies wird allgemein als Letterbox-Format bezeichnet. In diesem Falle ist das betrachtete Bild relativ zu der gesamten verfügbaren Wiedergabefläche relativ klein. Alternativ wird die Quelle mit dem Wiedergabeformat 16X9 vor der Übertragung so umgesetzt, daß sie die vertikale Ausdehnung der Betrachtungsfläche des 4X3 Wiedergabeformats ausfüllt. Jedoch wird dadurch nennenswerte Information an der linken und/oder rechten Seite beschnitten. Als eine weitere Alternative kann das Letterbox-Bild vertikal, aber nicht horizontal gedehnt werden, wodurch das resultierende Bild durch die vertikale Verlängerung eine Verzerrung zeigt. keine der drei Alternativen ist besonders ansprechend.
Fig. 1(b) zeigt einen 16X9 Schirm. Eine Quelle für ein 16X9 Wiedergabeformat würde vollständig ohne Beschneidung und ohne Verzerrung wiedergegeben. Ein Letterbox-Bild mit einem 16X9 Wiedergabeformat, das selbst ein Signal mit einem 4X3 Wiedergabeformat ist, kann durch Zeilenverdoppelung oder Zeilenhinzufügung progressiv abgetastet werden, um auf diese Weise eine größere Wiedergabe mit einer ausreichenden vertikalen Auflösung zu bilden. Ein Fernsehempfänger mit einem breiten Schirm gemäß der Erfindung kann ein derartiges Signal mit einem 16X9 Wiedergabeformat wiedergeben, und zwar für die Hauptquelle, die zusätzliche Quelle oder eine externe RGB-Quelle.
Fig. 1(c) zeigt ein Hauptsignal mit einem 16X9 Wiedergabeformat, in dem ein eingefügtes Bild mit einem 4X3 Wiedergabeformat dargestellt wird. Wenn sowohl das Haupt- als auch das zusätzliche Videosignal Quellen mit einem 16X9 Wiedergabeformat sind, kann das eingefügte Bild ein 16X9 Wiedergabeformat aufweisen. Das eingefügte Bild kann in vielen verschiedenen Lagen dargestellt werden.
Fig. 1(d) zeit ein Wiedergabeformat, bei dem das Haupt- und das zusätzliche Videosignal mit derselben Bildgröße wiedergegeben werden. Jede Wiedergabefläche hat ein Wiedergabeformat von 8X9, das natürlich unterschiedlich ist, sowohl von 16X9 als auch von 4X3. Um auf einer derartigen Wiedergabefläche ein 4X3 Wiedergabeformat zu zeigen, und zwar ohne horizontale oder vertikale Verzerrung, muß das Signal an der linken und/oder rechten Seite beschnitten werden. Es kann von dem Bild mehr mit weniger Beschneidung gezeigt werden, wenn eine gewisse Verzerrung des Wiedergabeformates durch horizontale Stauchung des Bildes toleriert wird. Eine horizontale Stauchung resultiert in einer vertikalen Verlängerung der Gegenstände in dem Bild. Das Fernsehgerät mit einem breitem Schirm gemäß der Erfindung kann jede Mischung von Beschneidung und Verzerrung des Wiedergabeformats von maximaler Beschneidung ohne Verzerrung des Wiedergabeformates bis hin zu keiner Beschneidung mit maximaler Verzerrung des Wiedergabeformats bewirken.
Begrenzungen der Datenabtastung in der Verarbeitung des zusätzlichen Videosignals verkomplizieren die Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung, das die gleiche Größe aufweist wie die Wiedergabe durch das Haupt-Videosignal. Es können verschiedene Verfahren entwickelt werden, diese Komplikationen zu vermeiden.
Fig. 1(e) ist ein Wiedergabeformat, bei dem ein Bild mit einem 4X3 Vviedergabeformat in der Mitte eines Schirmes mit einem 16X9 Wiedergabeformat dargestellt wird. Schwarze Balken sind an der rechten und linken Seite zu erkennen.
Fig. 1(f) zeigt ein Wiedergabeformat, bei dem ein großes Bild mit einem 4X3 Wiedergabeformat und drei kleinere Bilder mit einem 4X3 Wiedergabeformat gleichzeitig wiedergegeben werden. Ein kleineres Bild außerhalb des Umfanges des großen Bildes wird manchmal als ein POP (picture-outside-picture) bezeichnet, das ist ein Bild außerhalb des Bildes, im Gegensatz zu einem PIP (picture-in-picture). Die Ausdrücke PIP oder Bild-in-Bild werden hier für beide Wiedergabeformate verwendet. In den Umständen, in denen das Fernsehgerät mit dem breiten Schirm mit zwei Tunern versehen ist, entweder beide intern oder einer intern und einer extern, zum Beispiel in einem Video-Kassettenrecorder, können zwei der dargestellten Bilder die Bewegung in Echtzeit in Übereinstimmung mit der Quelle wiedergeben. Die übrigen Bilder können als Standbilder wiedergegeben werden. Es sei bemerkt, daß die Hinzufügung von weiteren Tunern und zusätzlichen Verarbeitungswegen für ein zusätzliches Signal mehr als zwei bewegte Bilder liefern kann. Es sei auch bemerkt, daß das große Bild auf der einen Seite und die drei kleinen Bilder auf der anderen Seite in ihrer Lage umgeschaltet werden können, wie es in Fig. 1(g) gezeigt ist.
Fig. 1(h) zeigt eine Alternative, in der das Bild mit dem 4X3 Wiedergabeformat in der Mitte liegt und sechs kleinere Bilder mit einem 4X3 Wiedergabeformat in senkrechten Spalten an beiden Seiten wiedergegeben werden. Wie in dem oben beschriebenen Format, kann ein Fernsehgerät mit einem breiten Schirm, das mit zwei Tunern versehen ist, zwei bewegte Bilder liefern. Die verbleibenden elf Bilder sind dann in einem Format mit Standbild.
Fig. 1(i) zeigt ein Wiedergabeformat mit einem Gitter von zwölf Bildern mit einem 4X3 Wiedergabeformat. Ein derartiges Wiedergabeformat ist besonders geeignet für eine Kanalwahlführung, bei der jedes Bild wenigstens ein Standbild aus einem unterschiedlichen Kanal ist. Wie zuvor, ist die Zahl der bewegten Bilder abhängig von der Zahl der verfügbaren Tuner und der Signal-Verarbeitungswege.
Die verschiedenen in Fig. 1 gezeigten Formate dienen zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung und können in Fernsehgeräten mit breitem Schirm eingesetzt werden, die in den übrigen Zeichnungen gezeigt und im folgenden im Detail beschrieben werden.
Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein Fernsehgerät mit einem breiten Schirm gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen, das mit einer 2fH Horizontalabtastung arbeitet, ist in Fig. 2 gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 enthält im wesentlichen einen Videosignal-Eingangsbereich 20, einen Chassis- oder Fernseh- Mikroprozessor 216, einen Breitschirm-Prozessor 30, einen Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH, eine Ablenkschaltung 50, eine RGB-Schnittstelle 60, einen Umsetzer 240 von YUV auf RGB, Bildrohr-Treiber 242, Röhren 244 für Direktbetrachtung oder Projektion und eine Stromversorgung 70. Die Gruppierung verschiedener Schaltungen in unterschiedliche Funktionsblöcke erfolgt zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung und soll nicht als Begrenzung in der räumlichen Lage derartiger Schaltungen zueinander dienen.
Der Videosignal-Eingangsbereich 20 empfängt eine Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen von verschiedenen Videoquellen. Die Videosignale können wahlweise einzeln für die Wiedergabe als Haupt- und zus tzliche Videosignale umgeschaltet werden. Ein HF-Schalter 204 hat zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese stellen Eingänge dar, sowohl für Antennenempfang aus der Luft als auch für Kabelempfang. Der HF-Schalter 204 steuert, welcher Antenneneingang einem ersten Tuner 206 und einem zweiten Tuner 208 zugeführt wird. Der Ausgang des ersten Tuners 206 bildet einen Eingang für eine One-Chip-Einheit 202, die eine Zahl von Funktionen hinsichtlich Abstimmung, horizontaler und vertikaler Ablenkung und Videosteuerung ausübt. Die dargestellte besondere One-Chip-Einheit hat die industriebezeichnung Typ TA7777. Das Basisband-Videosignal VIDEO AUS, das in der One-Chip-Einheit gebildet wird und von dem Signal von dem ersten Tuner 206 stammt, bildet einen Eingang sowohl für den Videoschalter 200 als auch für den Eingang TV1 des Breitschirm-Prozessors 30. Weitere Basisband-Videoeingänge zu dem Videoschalter 200 sind mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese können verwendet werden für Videokameras, Laser-Plattenspieler, Video-Bandgeräte, Fernsehspiele und dergleichen. Der Ausgang des Videoschalters 200, der durch den Chassis- oder Fernseh-Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist bezeichnet mit GESCHALTETES VIDEO. Das GESCHALTETE VIDEO ist ein weiterer Eingang für den Breitschirm-Prozessor 30.
Weiter bezugnehmend auf Fig.3, wählt ein Schalter SW1 für den Breitschirm-Prozessor zwischen den Signalen TV1 und GESCHALTETES VIDEO aus. Daraus ergibt sich ein Signal SEL COMP AUS, das einen Eingang für einen Y/C-Decoder 210 bildet. Der YIC- Decoder 210 kann als ein adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Zwei weitere Videoquellen S1 und S2 bilden ebenfalls Eingänge für den Y/C-Decoder 210. Sowohl S1 als auch S2 stellen unterschiedliche S-VHS-Quellen dar, und jede besteht aus getrennten Luminanz- und Chrominanz-Signalen. Ein Schalter, der als Teil in dem Y/C-Decoder enthalten sein kann, wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder der als getrennter Schalter ausgebildet sein kann, reagiert auf den Fernseh-Mikroprozessor 216, um ein Paar von Luminanz- und Chrominanz-Signalen als Ausgänge auszuwählen, die mit Y_M bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Luminanz- und Chrominanz- Signalen wird im folgenden als das Hauptsignal angesehen und in einem Haupt- Signalweg verarbeitet. Signalbezeichnungen, die M oder _MN enthalten, beziehen sich auf den Haupt-Signalweg. Das Chrominanzsignal C_IN wird durch den Breitschirm- Prozessor zu der One-Chip-Einheit zurückgeführt, um Farbdifferenzsignale U_M und V_M zu bilden. Dabei ist U eine äquivalente Bezeichnung für (R-Y), und V ist eine äquivalente Bezeichnung für (B-Y) Die Signale Y_M, U_M und V_M werden in dem Breitschirm-Prozessor für die weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgesetzt.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breitschirm-Prozessors 30 definiert ist, liefert ein Basisband-Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den Signalen TV2 und GESCHALTETES VIDEO als einen Eingang zu einem YIC-Decoder 220. Der YIC- Decoder 220 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen den Luminanz- und Chrominanz-Ausgängen des Y/C-Decoders 220 und den Luminanz- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y_EXT bzw. C_EXT bezeichnet sind. Die Signale Y_EXT und C_EXT entsprechen dem S- VHS-Eingang S1. Der Y/C-Decoder 220 und die Schalter SW3 und SW4 können wie in einigen adaptiven Zeilenkammtiltern kombiniert sein. Der Ausgang der Schalter SW3 und 5W4 wird im folgenden als zusätzliches Signal angesehen und in einem zusätzlichen Signalweg verarbeitet. Der ausgewählte Luminanzausgang ist mit Y_A bezeichnet. Signalbezeichnungen, die A, AX und _AUX enthalten, beziehen sich auf den zusätzlichen Signalweg. Die ausgewählte Chrominanz wird in Farbdifferenzsignale U_A und V_A umgesetzt. Die Signale Y_A, U_A und V_A werden für die weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgesetzt. Die Anordnung der Umschaltung der Videosignalquellen in den Wegen für das Haupt- und das zusätzliche Signal maximiert die Flexibilität in der Ausführung der Quellenauswahl für verschiedene Teile der unterschiedlichen Bild-Wiedergabeformate.
Ein kombiniertes Synchronsignal COMP SYNC, das Y_M entspricht, wird durch den Breitschirm-Prozessor an eine Sync-Abtrennstufe 212 geliefert. Die horizontalen und vertikalen Synchronsignal-Komponenten H bzw. V bilden Eingänge für eine vertikale Countdown-Schaltung 214. Die vertikale Countdown-Schaltung erzeugt ein Signal VERTIKAL RESET, das dem Breitschirm-Prozessor 30 zugeführt wird. Der Breitschirm- Prozessor erzeugt ein internes vertikales Rücksetz-Ausgangssignal INT VERT RST OUT, das der RGB Schnittstelle 60 zugeführt wird. Ein Schalter in der RGB Schnittstelle 60 wählt zwischen dem internen vertikalten Rücksetz-Ausgangssignal und der vertikalen Synchronisierkomponente der externen RGB-Quelle. Der Ausgang dieses Schalters ist eine ausgewählte vertikale Synchronisierkomponente SEL_VERT_SYNC, die der Ablenkschaltung 50 zugeführt wird. Horizontale und vertikale Synchronsignale des zusätzlichen Videosignals werden durch die Sync-Abtrennstufe 250 in dem Breitbild- Prozessor gebildet.
Der Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH dient zur Umsetzung der verschachtelten Videosignale in progressiv abgetastete, nicht verschachtelte Signale, z.B. ein Umsetzer, in dem jede horizontale Zeile zweifach wiedergegeben oder ein zusätzlicher Satz von horizontalen Zeilen durch Interpolation benachbarter horizontaler Zeilen desselben Halbbildes erzeugt wird. In einigen Fällen ist die Anwendung einer vorangehenden Zeile oder die Anwendung einer interpolierten Zeile abhängig von dem Maß der Bewegung, die zwischen angrenzenden Halbbildern oder Bilder ermittelt wird. Die Umsetzschaltung 40 arbeitet in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Das Video-RAM kann dazu dienen, ein oder mehre Halbbilder eines Bildes zu speichern, um die progressive Wiedergabe zu ermöglichen. Die umgesetzten Videodaten wie die Signale Y_2fH, U_2fH und V_2fH werden der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt.
Die RGB Schnittstelle 60, die in Fig.16 im Detail dargestellt ist, ermöglicht die Auswahl der umgesetzten Videosignale oder der externen RGB-Videodaten für die Wiedergabe durch den Videosignal-Eingangsteil. Es wird angenommen, daß das externe RGB-Signal ein Signal für ein breites Wiedergabeformat für eine Abtastung mit 2fH ist. Die vertikale Synchronisierkomponente des Hauptsignals wird durch den Breitschirm-Prozessor als INT VERT RST OUT der RGB-Schnittstelle zugeführt und ermöglicht dadurch, daß ein ausgewähltes vertikales Synchronsignal (fVm oder fVext) für die Ablenkschaltung 50 verfügbar ist. Die Arbeitsweise des Fernsehgerätes mit breitem Schirm ermöglicht dem Benutzer die Auswahl eines externen RGB-Signals, indem ein Steuersignal INT/EXT für die Steuerung intern/extern erzeugt wird. Jedoch kann die Auswahl eines externen RGB- Singnaleingangs in der Abwesenheit eines derartigen Signals in einem vertikalen Zusammenbruch des Rasters resultieren und die Kathodenstrahlröhre oder die Projektionsröhren beschädigen. Daher detektiert die RGB-Schnittstellenschaltung ein externes Synchronsignal, um die Auswahl eines nicht existierenden externen RGB- Eingangs zu verhindern. Der WSP-Mikroprozessor 314 liefert außerdem Steuersignale für Farbe und Farbton für das externe RGB-Signal.
Der Breitschirm-Prozessor 30 enthält einen Bild-in-Bild-Prozessor 320 für eine spezielle Signalverarbeitung des zusätzlichen Videosignals. Der Ausdruck Bild-in-Bild wird gelegentlich als PIP oder pix-in-pix abgekürzt. Eine Toranordnung 300 kombiniert die Haupt- und die zusätzlichen Videosignaldaten in einer weiten Vielfalt von Wiedergabeformaten, wie durch die Beispiele von Fig.1(b) bis 1(i) dargestellt. Der Bildin-Bild-Prozessor 320 und die Toranordnung 300 stehen unter der Steuerung eines Breitschirm-Mikroprozessors (WSP µP) 340. Der Mikroprozessor 340 reagiert über einen Serienbus auf den TV-Mikroprozessor 216. Der Serienbus enthält vier Signalleitungen, für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rücksetz-Signale. Der Breitschirm-Prozessor 30 erzeugt außerdem ein kombiniertes vertikales Austast/Rücksetzsignal als ein Sandcastle-Signal mit drei Pegeln. Alternativ können die vertikalen Austast- und Rücksetz-Signale als getrennte Signale erzeugt werden. Ein kombiniertes Austastsignal wird von dem Videosignal-Eingangsbereich der RGB- Schnittstelle zugeführt.
Die Ablenkschaltung 50, die im Detail in Fig.15 dargestellt ist, empfängt ein vertikales Rücksetzsignal von dem Breitschirm-Prozessor, ein ausgewähltes horizontales Synchronsignal 2fH von der RGB-Schnittstelie 60 und zusätzliche Steuersignale von dem Breitschirm-Prozessor. Diese zusätzlichen Steuersignale beziehen sich auf die horizontale Phase, Einstellung der Vertikalgröße und die Einstellung der Ost-West- Kissenkorrektur. Die Ablenkschaltung 50 liefert Rücklaufimpulse 2fH an den Breitschirm- Prozessor 30, den Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH und den Umsetzer 240 von YUV auf RGB.
Betriebsspannungen für das gesamte Breitschirm-Fernsehgerät werden durch eine Stromversorgungsschaltung 70 erzeugt, die von einem Wechselspannungsnetz gespeist sein kann.
Der Breitschirm-Prozessor 30 ist im Detail in Fig.3 dargestellt. Die wichtigsten Teile des Breitschirm-Prozessors sind eine Toranordnung 300, eine Bild-in-Bild-Schaltung 301, Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler, der zweite Tuner 208, ein Breitschirm- Mikroprozessor 340 und ein Breitschirm-Ausgangskoder 227. Weitere Details des Breitschirm-Prozessors, die sowohl dem 1fH und dem 2fH Chassis gemeinsam sind, z.B. die PIP-Schaltung, sind in Fig.6 dargestellt. Ein Bild-in-Bild-Prozessor 320, der einen wesentlichen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist im Detail in Fig.7 dargestellt. Die Toranordnung 300 ist im Detail in Fig.8 gezeigt. Eine Zahl von in Fig.3 dargestellten Bauteilen, die Teile der Wege für das Haupt- und das zusätzliche Signal bilden, wurden bereits im Detail beschrieben.
Dem zweiten Tuner 208 sind eine ZF-Stufe 224 und eine Audiostufe 226 zugeordnet. Der zweite Tuner 208 arbeitet auch in Verbindung mit dem WSP µP 340. Der WSP µP 340 enthält einen Eingangläusgang I/O Bereich 340A und einen analogen Ausgangsbereich 3408. Der I/O Bereich 340A liefert Steuersignale für Farbton und Farbe, das Signal INT/EXT zur Auswahl der externen RGB-Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1 bis SW6. Der I/O-Bereich verwertet auch das Signal EXT SYNC DET von der RGB-Schnittstelle mit dem Zweck, die Ablenkschaltung und die Kathodenstrahiröhre(n) zu schützen. Der analoge Ausgangsbereich 340B liefert Steuersignale für die vertikale Größe, die Ost/West-Einstellung und die horizontale Phase über Schnittstellenschaltungen 254, 256 bzw. 258.
Die Toranordnung 300 dient dazu, die Videomformation aus den Haupt- und den zusätzlichen Signalwegen zu kombinieren, um eine kombinierte Breitschirm-Wiedergabe durchzuführen, z.B. eine derjenigen, die in den verschiedenen Teilen von Fig.1 dargestellt sind. Die Taktinformation der Toranordnung wird durch eine phasenverkoppelte Schleife 374 geliefert, die mit einem Tiefpaßfilter 376 zusammen arbeitet. Das Haupt- Videosignal wird in analoger Form und in YUV-Format als Signale, die bezeichnet sind mit Y_M, U_M und V_M, dem Breitschirm-Prozessor zugeführt. Diese Hauptsignale werden durch Analog/Digital-Wandler 342 und 346, die im Detail in Fig.4 dargestellt sind, von analoger Form in digitale Form umgesetzt.
Die Farkomponenten-Signale werden mit den allgemeinen Bezeichnungen U und V versehen, die sich entweder auf R-Y oder B-Y-Signale oder auf Signale 1 und Q beziehen. Die Bandbreite der getasteten Luminanz ist auf 8 MHz beschränkt, da die System- Taktrate 1024_H beträgt, was ungefähr 16 MHz sind. Es können ein einziger Analog/Digital-Wandler und ein analoger Schalter für die Abtastung der Farbkomponenten-Daten verwendet werden, da die Signale U und V auf 500 KHz oder auf 1,5 MHz für Breitschirm begrenzt sind. Die Auswähileitung UV_MUX für den analogen Schalter oder den Multiplexer 344 ist ein Signal mit 8 MHz, das durch Teilung des Systemtaktes durch 2 abgeleitet wird. Ein Impuls mit einem Takt für den Breitschirm-Start von Leitung SOL setzt zu Beginn jeder horizontalen Videozeile dieses Signal auf null. Die Leitung UV_MUX kippt dann den Zustand jedes Taktzyklus über die horizontale Zeile hin und her. Da die Zeilenlänge ein ganzzahliges Vielfaches der Taktperiode ist, wird der Zustand von UV_MUX, wenn er einmal ausgelöst ist, ohne Unterbrechung ständig zwischen 0, 1, 0, 1, ... hin- und herkippen. Die Datenströme für Y und UV aus den Analog/Digital-Wandlern 342 und 346 werden verschoben, da die Analog/Digital-Wandler je eine Verzögerung von einer Taktperiode aufweisen. Zur Anpassung an diese Datenverschiebung muß die Takt-Tastinformation von der Steuerschaltung 349 für den interpolator des Hauptsignal-Verarbeitungsweges 304 ähnlich verzögert werden. Würde die Tast-Taktinformation nicht verzögert, würden die Daten UV bei einer Unterdrückung nicht richtig zusammenpassen. Dies ist wichtig, weil jedes Paar UV einen Vektor darstellt. Ein Element U von einem Vektor kann nicht mit einen Element V von einem anderen Vektor gepaart werden, ohne eine Farbverschiebung zu erzeugen. Stattdessen wird eine V-Abtastung von einem vorangehenden Paar mit der laufenden U-Abtastung unterdrückt. Das Verfahren des UV-Multiplexing wird mit 2:1:1 bezeichnet, da es jeweils zwei Luminanzabtastungen für jedes Paar von Abtastungen der Farbkomponenten (U, V) gibt. Die Nyquist-Frequenz sowohl für U und V wird effektiv auf die Hälfte der Nyquist-Frequenz der Luminanz verringert. Daher beträgt die Nyquist-Frequenz der Ausgangsspannung des Analog/Digital-Wandlers für die Luminanzkomponente 8 MHz, während die Nyquist- Frequenz der Ausgangsspannung des Analog/Digital-Wandlers für die Farbkomponenten 4 MHz beträgt.
Die PIP-Schaitung und/oder die Toranordnung können auch Mittel enthalten, die ungeachtet der Datenkompression die Auflösung der zusätzlichen Daten erhöhen. Es wurde eine Reihe von Möglichkeiten für die Datenreduktion und die Datenrestauration entwickelt, enthaltend z.B. paarweise Kompression der Pixel und das Dithering und Dedithering. Darüberhinaus werden unterschiedliche Dithering-Sequenzen mit verschiedenen Zahlen von Bits und unterschiedlich gepaarte Pixelkomprimierungen mit unterschiedlichen Zahlen von Bits erwogen. Eines aus einer Zahl von besonderen Daten- Reduktions- und-Restaurations-Verfahren können durch den WSP µP 340 ausgewählt werden, um die Auflösung des dargestellten Videosignals für jede besondere Art des Bildwiedergabeformates zu maximieren.
Die Toranordnung enthält Interpolatoren, die in Verbindung mit den Zeilenspeichern arbeiten, die als FIFO's 356 und 358 ausgebildet sein können. Der Interpolator und die FIFO's dienen dazu, falls gewünscht, das Hauptsignal erneut abzutasten. Ein zusätzlicher interpolator kann das zusätzliche Signal erneut abtasten. Takt- und Synchronisier-Schaltungen in der Toranordnung steuern die Datenmanipulation sowohl der Haupt- als auch der zusätzlichen Signale, einschließlich deren Kombination, in ein einziges Ausgangs-Videosignal, das Komponenten Y_MX, U_MX und V_MX enthält. Diese Ausgangskomponenten werden durch Digital/Analog-Wandler 360, 362 und 364 in analoge Form umgesetzt. Die Signale in analoger Form, bezeichnet mit Y, U und V, werden für eine Umsetzung auf eine nicht verschachtelte Abtastung dem Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH zugeführt. Die Signale Y, U und V werden außerdem durch den Koder 227 in ein Y/C-Format kodiert, um ein Ausgangssignal Y_OUT_EXT/C-OUT_EXT zu bilden, das an den Paneelbuchsen verfügbar ist. Der Schalter SW5 wählt ein Synchronsignal für den Koder 227 entweder von der Toranordnung, C_SYNC_MN oder von der PIP-Schaltung, C_SYNC_AUX. Der Schalter SW6 wählt zwischen Y_M und C- SYNC-AUX als Synchronsignal für den Breitschirm-Paneel-Ausgang.
Teile der Horizontal-Synchronisierschaltung sind im Detail in Fig.14 dargestellt. Die Phasenvergleichsstufe 228 ist Teil einer phasenverkoppelten Schleife, die ein Tiefpaßfilter 230, einen spannungsgesteuerten Oszillator 232, einen Teiler 234 und einen Kondensator 236 enthält. Der spannungsgsteuerte Oszillator 232 arbeitet bei 32fH mit einem keramischen Resonator 238 oder dergleichen. Die Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillators wird durch 32 geteilt, um ein zweites Eingangssignal geeigneter Frequenz für die Phasenvergleichsstufe 228 zu liefern. Die Ausgangsspannung des Teilers 234 ist ein REF-Taktsignal mit 1fH Die Taktsignale mit 32fH REF und 1fH REF werden einem Zähler 400 zugeführt, der durch den Faktor 16 teilt. Eine Ausgangsspannung mit 2fH wird einer Impulsbreiten-Schaltung 402 zugeführt. Das Setzen des Teilers 400 durch das REF-Signal mit 1fH stellt sicher, daß der Teiler synchron mit der phasenverkoppelten Schleife des Eingangsbereiches für die Videosignale arbeitet. Die Impulsbreiten-Schaltung 402 stellt sicher, daß ein 2fH-REF- Signal eine ausreichende Impulsbreite aufweist, um ein einwandfreies Arbeiten der Phasenvergleichsstufe 404 sicherzustellen, z.B. ein Typ CA1391, der Teil einer zweiten phasenverkoppelten Schleife bildet, die ein Tiefpaßfilter 406 und den auf 2fH schwingenden spannungsgesteuerten Oszillator 408 enthält. Der spannungsgesteuerte Oszillator 408 erzeugt ein internes Taktsignal mit 2fH, das für die Ansteuerung der progressiv abgetasteten Wiedergabeeinheit verwendet wird. Das andere Eingangssignal für die Phasenvergleichsstufe 404 besteht aus Rücklaufimpulsen mit 2fH oder einem damit in Beziehung stehenden Taktsignal. Die Anwendung der zweiten phasenverkoppelten Schleife bei der Phasenvergleichsstufe 404 ist nützlich, um sicherzustellen, daß jede 2fH-Abtastperiode innerhalb jeder Periode 1fH des Eingangssignals symmetrisch ist. Anderenfalls könnte die Wiedergabeeinheit eine Bildaufspaltung auslösen, z.B. bei der die Hälfte der Videozeilen nach rechts verschoben und die Hälfte der Videozeilen nach links verschoben ist.
Die Ablenkschaltung so ist im Detail in Fig.15 dargestellt. Eine Schaltung 500 ist für die Einstellung der vertikalen Größe des Rasters entsprechend einem gewünschten Betrag von vertikaler Überabtastung vorgesehen, die für eine Durchführung unterschiedlicher Wiedergabeformate notwendig ist. Wie graphisch dargestellt, liefert eine Konstantstromquelle 502 einen konstanten Betrag eines Stromes IRAMP, der einen Kondensator 504 für einen vertikalen Sägezahn auflädt Ein Transistor 506 liegt parallel zu dem Kondensator für einen vertikalen Sägezahn und entlädt den Kondensator periodisch aufgrund des vertikalen Rücksetzsignals. Ohne irgendeine Einstellung liefert der Strom IRAMP die maximal verfügbare vertikale Größe für das Raster. Dies kann den Betrag an vertikaler Überabtastung entsprechen, die notwendig ist, um eine Wiedergabeeinheit mit einem breiten Schirm mit einer Signalquelle auszufüllen, die auf ein 4X3 Wiedergabeformat ausgedehnt ist, wie in Fig.1 (a) gezeigt. In dem Maße, wie eine geringere vertikale Rastergröße erforderlich ist, übernimmt eine einstellbare Stromquelle 508 einen veränderbaren Strombetrag IADJ von IRAMP, so daß sich der Kondensator 504 für einen vertikalen Sägezahn langsamer und auf einen geringeren Spitzenwert auflädt Die veränderbare Stromquelle 508 ist abhängig von einem Signal zur Einstellung der vertikalen Größe, z.B. in analoger Form, das durch eine Steuerschaltung für die vertikale Größe erzeugt wird. Die Einstelimittel 500 für die vertikale Größe sind abhängig von einem manuellen Einstellmittel 510 für die vertikale Größe, das als Potentiometer oder als Einstellknopf an der Rückwand ausgebildet sein kann. In jedem Fall empfängt bzw. empfangen die vertikalen Ablenkspule(n) einen Treiberstrom der richtigen Größe. Die Horizontalablenkung erfolgt durch eine Phaseneinstellschaltung 518, eine Korrekturschaltung 514 für das Ost/West-Kissen, eine phasenverkoppelte Schleife 520 mit 2fH und eine Horizontalausgangsschaltung 516.
Die RGB-Schnittstellenschaltung 60 ist im Detail in Fig.16 dargestellt. Das Signal, das letzlich wiedergegeben werden soll, wird zwischen dem Ausgang des Umsetzers 40 von 1fH auf 2fH und einem externen RGB-Eingang ausgewählt. Für Zwecke des hier beschriebenen Breitschirm-Fernsehgerätes wird angenommen, daß der externe RGB- Eingang eine Quelle mit einem breiten, progressiv abgetasteten Wiedergabeformat ist. Die externen RGB-Signale und ein zusammengesetztes Austastsignal von dem Videosignal-Eingangsbereich 20 bilden die Eingänge eines Umsetzers 610 von RGB auf YUV. Das externe zusammengesetzte Synchronsignal 2fH für das externe RGB-Signal bildet einen Eingang zu der externen Synchronsignal-Abtrennstufe 600. Die Abtrennung des Vertikalsynchronsignals ist in dem Schalter 608 enthalten. Die Abtrennung des Horizontalsynchronsignals ist in dem Schalter 604 enthalten. Die Abtrennung des Videosignals ist in dem Schalter 606 enthalten. Jeder der Schalter 604, 606 und 608 reagiert auf ein internes/externes Steuersignal, daß durch den WSP µP 340 erzeugt wird. Die Auswahl der internen oder der externen Videoquelle unterliegt dem Benutzer. Wenn jedoch der Benutzer versehentlich eine externe RGB-Quelle auswählt, wenn keine derartige Quelle angeschlossen oder eingeschaltet ist oder wenn die externe Quelle ausfällt, wird das Vertikalraster zusammenbrechen, und es kann eine ernsthafte Beschädigung der Kathodenstrahlröhre(n) erfolgen. Daher prüft ein externer Synchrondetetktor 602 die Anwesenheit eines externen Synchronsignals. Bei Abwesenheit eines derartigen Signals wird an jeden der Schalter 604, 606 und 608 ein Steuersignal für die Vorrangigkeit übertragen, um die Auswahl der externen RGB-Quelle zu verhindern, wenn von dieser Quelle kein Signal vorhanden ist. Der Umsetzer 610 von RGB auf YUV empfängt außerdem von dem WSP µP 340 Steuersignale für den Farbton und die Farbe.
Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein Breitschirm-Fernsehgerät gemäß den erfingungsgemäßen Anordnungen, das für einen Betrieb mit einer Horizontalabtastung mit 1fH vorgesehen ist, ist in Fig.4 dargestellt und allgemein mit der Ziffer 11 bezeichnet. Die Teile des Fernsehgerätes 11, die im wesentlichen einem Pendant in dem in Fig.2 dargestellten Fernsehgerät 10 entsprechen, sind mit derselben Bezugsziffer versehen. Das Fernsehgerät 11 enthält im wesentlichen einen Videosignal- Eingangsbereich 21, einen Chassis- oder Fernseh-Mikroprozessor 216, einen Breitschirm-Prozessor 31, eine Horizontalablenkschaltung 52, eine Vertikalablenkschaltung 56, Budröhrentreiberstufen 242, Röhren 244 für Direktbetrachtung oder Projektion und eine Stromversorgungsschaltung 70. Der Umsetzer von 1fH auf 2fH und die RGB-Schnittstellenschaltung werden nicht verwendet. Demgemäß ist die Wiedergabe eines externen RGB-Signals mit breitem Wiedergabeformat bei einer Abtastrate mit 2fH nicht vorgesehen. Die Gruppierung verschiedener Schaltungen in verschiedenen funktionellen Blöcken erfolgt zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung und soll nicht die räumliche Lage derartiger Schaltungen relativ zueinander einschränken.
Der Videosignal-Eingangsbereich 21 ist zum Empfang einer Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen von verschiedenen Videoquellen vorgesehen. Zwischen den Videosignalen kann wahlweise umgeschaltet werden, um sie als Hauptund als zusätzliche Videosignale wiederzugeben. Ein HF-Schalter 204 hat zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese bilden Eingänge sowohl für Antennenempfang aus der Luft als auch für Kabelempfang. Der HF-Schalter 204 steuert, welcher Antenneneingang einem ersten Tuner 206 und welcher einem zweiten Tuner 208 zugeführt wird. Der Ausgang des ersten Tuners 206 bildet einen Eingang zu ein einem One-Chip 203. Dieser erfüllt eine Zahl von Funktionen, die sich auf die Abstimmung, die horizontale und vertikale Ablenkung und Videosteuerungen beziehen. Der dargestellte besondere One-Chip trägt die industrielle Bezeichnung Typ PA8680. Das Basisband- Videosignal VIDEO AUS, das in dem One-Chip erzeugt wird und aus dem Signal von dem ersten Tuner 206 resultiert: bildet einen Eingang sowohl für den Videoschalter 200 als auch den Eingang TV1 des Breitschirm-Prozessors 31. Weitere Basisband- Videoeingänge zu dem Videoschalter 200 sind mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese können verwendet werden für Videokameras, Videorecorder und dergleichen. Der Ausgang des Videoschalters 200, der durch den Chassis- oder den Fernseh- Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist mit GESCHALTETES VIDEO bezeichnet. Das GESCHALTETE VIDEO bildet einen weiteren Eingang zu dem Breitschirm-Prozessor 31.
Weiter mit Bezug auf Fig.5 wählt ein Schalter SW1 für einen Breitschirm-Prozessor zwischen dem Signal TV1 und dem Signal GESCHALTETES VIDEO aus. Dadurch ergibt sich ein Videosignal SEL COMP AUS, das einen Eingang zu einem Y/C-Dekoder 210 bildet. Der Y/C-Dekoder 210 kann als ein adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Eine weitere Videoquelle S1 bildet auch einen Eingang für den Y/C-Dekoder 210. Die Quelle S1 stellt eine S-VHS-Quelie dar und besteht aus getrennten Luminanz- und Chrominanzsignalen. Ein Schalter, der als Teil in dem Y/C-Dekoder enthalten sein kann, wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder der als ein getrennter Schalter ausgebildet sein kann, reagiert auf den Fernseh-Mikroprozessor 216 zur Auswahl eines Paares von Luminanz- und Chrominanzsignal als Ausgangssignale, die mit Y_M und C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Luminanz- und Chrominanzsignal wird im folgenden als Hauptsignal bezeichnet und wird in einem Hauptsignalweg verarbeitet. Ein Dekoder/Demodulator in dem Breitschirm-Prozessor liefert Farbdifferenzsignale U_M und V_M. Die Signale Y_M, U_M und V_M werden für eine weitere Signalverarbeitung in der Toranordnung in dem Breitschirm-Prozessor in digitale Form umgewandelt.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breitschirm-Prozessors 31 bezeichnet wurde, liefert ein Basisband-Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen dem Signal TV2 und GESCHALTETES VIDEO als ein Eingangssignal zu einem Y/C-Dekoder 220. Der Y/C-Dekoder 220 kann als ein adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Die Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen den Luminanz- und Chrominanz-Ausgängen des Y/C-Dekoders 220, den Luminanz- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y_EXT/C_EXT und Y_M C_IN bezeichnet sind. Die Y_EXT/C_EXT- Signale entsprechen dem S-VH S-Eingang S1. Der Y/C-Dekoder 220 und die Schalter SW3 und SW4 können wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern kombiniert sein. Die Ausgangsspannung der Schalter SW3 und SW4 wird im folgenden als zusätzliches Signal bezeichnet und in einem zusätzlichen Signalweg verarbeitet. Das ausgewählte Luminanz-Ausgangssignal ist mit Y_A bezeichnet. Die ausgewählte Chrominanz wird in Farbdifferenzsignale U_A und V_A umgesetzt. Die Signale Y_A U_A und V_A werden für die weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgesetzt. Die Anordnung mit der Umschaltung zwischen den Videosignaiquellen in dem Haupt- und dem zusätzlichen Signalweg maximiert die Flexibilität bei der Quellenauswahl für die verschiedenen Teile der unterschiedlichen Bild-Wiedergabeformate.
Der Breitschirm-Prozessor 30 enthält einen Bild-in-Bild-Prozessor 320 für eine spezielle Signalbearbeitung des zusätzlichen Videosignals. Der Ausdruck Bild-in-Bild wird manchmal als PIP oder pix-in-pix abgekürzt. Eine Toranordnung 300 kombiniert die Haupt- und die zusätzlichen Videosignaldaten in einer breiten Vielfalt von Wiedergabeformaten, wie durch die Beispiele von Fig.1(b) bis 1(i) dargestellt. Der Bildin-Bild-Prozessor 320 und die Toranordnung 300 unterliegen der Steuerung durch einen Breitschirm-Mikroprozessor (WSP µP) 340. Der Mikroprozessor 340 reagiert über einen Serienbus auf den Fernseh-Mikroprozessor 216. Der Serienbus enthält vier Signalleitungen, für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rücksetzsigale. Der Breitschirm-Prozessor 30 erzeugt außerdem ein kombiniertes Vertikal- Austast/Rücksetz-Signal als ein Sandcastle-Signal mit drei Pegeln. Alternativ können die vertikalen Austast- und Rücksetzsignale als getrennte Signale erzeugt werden. Ein zusammengesetztes Austastsignal wird von dem Videosignal-Eingangsbereich der RGB- Schnittstellenschaltung zugeführt.
Die horizontalen und vertikalen Synchronisierkomponenten des Hauptsignals werden in einer Sync-Abtrennschaltung 286 gewonnen, die Teil eines Demodulators 288 bildet, der Teil des Breitschirm-Prozessors ist. Die horizontale Synchronisierkomponente bildet einen Eingang zu einer 1fH phasenverkoppelten Schleife 290. Horizontale und vertikale Synchronsignale des zusätzlichen Videosignals werden in dem Breitschirm-Prozessor 31 durch eine Sync-Abtrennschaltung 250 gewonnen. Eine horizontale Ablenkschaltung 52 arbeitet zusammen mit dem One-Chip und reagiert auf die Ost-West- Kissenkorrektureinstellung und Steuersignale für die Horizontalphase von dem WSP µP 340. Eine Vertikalablenkschaltung 56 reagiert auf eine Steuerschaltung 54 für die vertikale Größe. Die Steuerschaltung 54 für die vertikale Größe reagiert auf ein Steuersignal für die vertikale Größe von den WSP µP 340 und arbeitet in einer Weise, die ähnlich ist der Steuerung für die Vertikalgröße für das oben beschriebene Chassis mit 2fH.
Der Breitschirm-Prozessor 31 ist im Detail in Fig.5 dargestellt. Die hauptsächlichen Komponenten des Breitschirm-Prozessors sind eine Toranordnung 300, eine Bild-in-Bild- Schaltung 301, Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler, der zweite Tuner 208, ein Breitschirm-Prozessor-Mikroprozessor 340 und ein Breitschirm-Ausgangskoder 227. Weitere Details des Breitschirm-Prozessors, die gemeinsam sind für das Chassis mit 1fH und mit 2fH, z.B. die PIP-Schaltung, sind in Fig.6 dargestellt. Ein Bild-in-Bild-Prozessor 320, der einen wesentlichen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist im Detail in Fig.7 gezeigt. Die Toranordnung 300 ist im Detail in Fig.8 gezeigt. Eine Zahl von in Fig.3 dargestellten Komponenten, die Teile der Wege für das Haupt- und das zusätzliche Signal bilden, wurden bereits im Detail beschrieben. Eine Zahl von weiteren Komponenten wie der zweite Tuner 208, der WSP µP 340 und die Schnittstellen-Ausgänge, die Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler, die Toranordnung 300, die PIP-Schaltung 301 und die PLL 374 arbeiten im wesentlichen so, wie es in Verbindung mit Fig.3 beschrieben wurde. Derartige Details werden daher nicht wiederholt.
Das Haupt-Videosignal wird als mit Y_M und C_IN bezeichnete Signale dem Breitschirm-Prozessor in analoger Form zugeführt. Das Signal C_IN wird durch den Demodulator 288 in Farbdifferenzsignale U_M und V_M dekodiert. Die Haupt-Signale werden durch im Detail in Fig.6 dargestellte Analog/Digital-Wandler 342 und 346 von der analogen Form in digitale Form umgesetzt. Die zusätzlichen Videodaten befinden sich als mit Y_A U_A und V_A bezeichnete Signale in analoger Form und im Format YUV. In der PIP-Schaltung 301 werden diese zusätzlichen Signale in digitale Form umgesetzt, datenkomprimiert, zur Synchronisation mit dem Hauptsignal in einem Bildspeicher gespeichert und zur Kombination mit dem Hauptsignal der Toranordnung 300 zugeführt, wie es durch das ausgewählte Bildwiedergabeformat erforderlich ist, z.B. durch Multiplexing auf einer Basis von Zeile zu Zeile. Die Wirkungsweise der PIP- Schaltung wird in Verbindung mit Fig.6 näher beschrieben. Die PIP-Schaltung und/oder die Toranordnung können außerdem Mittel für die Erhöhung der Auflösung der zusätzlichen Daten enthalten, ungeachtet der Datenkompresssion. Die Signale in analoger Form, bezeichnet mit Y, U und V, werden einem Koder 227 zugeführt, um das Ausgangssignal Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT mit einem breiten Wiedergabeformat zu bilden, das in diesem Fall die Eingänge zu dem One-Chip 203 darstellt. Der Koder 227 empfängt nur das Signal C_SYNC_MN von der Toranordnung. Der Schalter SW5 wählt zwischen Y_M und dem Signal C_SYNC_AUX als Eingang zu den Analog/Digital- Wandlern aus. Das One-Chip erzeugt Signale mit dem Format YUV für die RGB-Matrix 241, die von den Signalen Y_OUT_EXT und C_OUT_EXT Signale mit RGB-Format an die Bildrohrtreiber 242 liefert.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild und zeigt weitere Details der Breitschirm-Prozessoren 30 und 31, die dem in den Fig.3 bzw. 5 dargestellten 1fH und 2fH Chassis gemeinsam sind. Die Signale Y_A U_A und V_A bilden einen Eingang zu dem Bild-in-Bild-Prozessor 320, der eine Schaltung 370 für die Behandlung der Auflösung enthalten kann. Das Breitschirm-Fernsehgerät gemäß der Erfindung kann das Videosignal expandieren und komprimieren. Die besonderen Wirkungen in den zum Teil in Fig.1 dargestellten kombinierten Wiedergabeformaten werden durch den Bild-in-Bild-Prozessor 320 erzeugt, der in der Auflösung behandelte Datensignale Y_RP U_RP und V_RP von der Schaltung 370 zur Bearbeitung der Auflösung empfangen kann. Die Bearbeitung der Auflösung muß nicht jederzeit angewendet werden, sondern während der ausgewählten Wiedergabeformate. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 ist im Detail in Fig.7 dargestellt. Die wichtigsten Komponenten des Bild-in-Bild-Prozessors sind ein Bereich 322 mit Analog/Digital-Wandlern, ein Eingangsbereich 324, ein schneller Schalter (FSW = fast switch), ein Busbereich 326, ein Bereich 328 zur Zeitsteuerung und Steuerung und ein Bereich 330 mit Digital/Analog-Wandlern. Der Bereich 328 für die Zeitsteuerung und die Steuerung ist im Detail in Fig.13 dargestellt.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 kann enthalten sein als Abwandlung des grundsätzlichen CPIP-Chip, der von Thomson Consumer Electonics, Inc entwickelt wurde. Es ist eine Zahl von speziellen Merkmalen oder speziellen Effekten möglich, wobei die folgenden nur zur Erläuterung dienen.
Der grundlegende spezielle Effekt ist ein großes Bild mit einem kleinen Bild, das einen Teil des großen Bildes überdeckt, wie es in Fig.1 (c) gezeigt ist. Das große und das kleine Bild können aus demselben Videosignal, verschiedenen Videosignalen resultieren und können ausgewechselt oder ausgetauscht werden. Allgemein gesprochen, ist das Audiosignal so geschaltet, daß es immer dem großen Bild entspricht. Das kleine Bild kann in jede Lage auf dem Schirm verschoben werden, oder kann über eine Vielzahl von vorbestimmten Lagen schrittweise bewegt werden. Eine Zoom-Maßnahme erhöht und verringert die Abmessung des kleinen Bildes, z.B. auf eine Anzahl von vorher festgesetzten Größen. An einem bestimmten Punkt, z.B. bei dem in Fig.1 (d) dargestellten Wiedergabeformat, haben das große und das kleine Bild in Wirklichkeit dieselbe Größe.
In einem Modus mit einem einzig Bild, z.B. dem in den Fig.1(b), 1(e) oder 1(f) gezeigten, kann der Benutzer das einzige Bild zoomen, z.B. in Schritten von einem Verhältnis von 1,0:1 bis 5,0:1. In dem Zoom-Modus kann der Benutzer den Bildinhalt untersuchen oder über diesen schwenken und es so ermöglichen, daß das Bild des Schirmes sich über verschiedene Bereiche des gesamten Bildes bewegt. In jedem Fall kann entweder das kleine Bild oder das große Bild oder das gezoomte Bild im Standbildformat wiedergegeben werden. Diese Funktion ermöglicht ein Markierformat, bei dem die letzten neun Bilder des Videosignals auf dem Schirm wiederholt werden können. Die Bild-Wiederholungsrate kann von 30 Bildern in der Sekunde auf null Bilder in der Sekunde geändert werden.
Der Bild-in-Bild-Prozessor, der in dem Breitschirm-Fernsehgerät gemäß einer andern erfindungsgemäßen Anordnung verwendet wird, unterscheidet sich von dem vorliegenden Aufbau des oben beschriebenen grundsätzlichen CPIP-Chip. Wenn das grundlegende CPIP-Chip in Zusammenhang mit einem Fernsehgerät mit einem 16X9 Bildschirm verwendet würde und ohne eine Video-Beschleunigungsschaltung, würden die eingefügten Bilder eine Verzerrung des Wiedergabeformats erleiden, und zwar aufgrund der wirksamen 4/3 horizontalen Zeitdehnung, die aus der Abtastung über den breiteren 16:9-Schirm resultiert. Gegenstände in dem Bild würden horizontal verlängert. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung angewendet würde, gäbe es keine Verzerrung des Wiedergabeformats, jedoch würde das Bild nicht den gesamten Schirm ausfüllen.
Existierende Bild-in-Bild-Prozessoren, die auf der Basis eines in konventionellen Fernsehgeräten verwendeten CPIP-Chip beruhen, werden in einer besonderen Weise betrieben, die bestimmte unerwünschte Folgen hat. Das ankommende Videosignal wird mit einem Takt mit 640fh abgetastet, der mit dem Horizontalsynchronsignal der Haupt-Videosignalquelle verkoppelt ist. In anderen Worten, die in dem dem CPIP-Chip zugeordneten Video-RAM gespeicherten Daten sind nicht orthogonal abgetastet bezüglich der ankommenden zusätzlichen Videoquelle. Dies ist eine grundlegende Einschränkung bei dem grundlegenden CPIP-Verfahren für die Bildsynchronisation. Die nichtorthogonale Art der Eingangsabtastrate resultiert in Verzerrungsfehlern der abgetasteten Daten. Die Begrenzung ist ein Ergebnis des mit dem CPIP-Chip verwendeten Video-RAM, der für das Schreiben und das Lesen der Daten denselben Takt verwenden muß. Wenn Daten von dem Video-RAM, wie dem Video-RAM 350, wiedergegeben werden, erscheinen die Verzerrungsfehler als zufallsbedingte Zeiffehler entlang vertikalen Kanten des Bildes und werden allgemein als beanstandenswert angesehen.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung und ungleich dem grundsätzlichen CPIP-Chip dient zur asymmetrischen Kompression der Videodaten in einer Vielzahl von auswählbaren Wiedergabemodi. In diesem Modus der Wirkung werden die Bilder in der Horizontalrichtung um 4:1 und in der Vertikalrichtung um 3:1 komprimiert. Dieser asymmetrische Modus der Kompression erzeugt in dem Wiedergabeformat verzerrte Bilder für die Speicherung in dem Video-RAM. Gegenstände in dem Bild werden horizontal gestaucht. Wenn jedoch diese Bilder zur Wiedergabe auf einem Schirm mit einem 16:9 Wiedergabeformat normal ausgelesen werden, wie z.B. in dem Kanal-Abtastmodus, erscheinen die Bilder richtig. Das Bild füllt den Schirm aus, und es besteht keine Verzerrung des Wiedergabeformats. Der Modus mit der asymmetrischen Kompression gemäß dieser Form der Erfindung macht es möglich, spezielle Wiedergabeformate auf einem 16X9 Schirm ohne eine externe Beschleunigungsschaltung darzustellen.
Fig.13 ist ein Blockschaltbild des Takt- und Steuerbereiches 328 des Bild-in-Bild- Prozessors, z.B. eine abgeänderte Version des oben beschriebenen CPIP-Chip, der eine Dezimierschaltung 328C zur Durchführung der asymmetrischen Kompression als eine einer Vielzahl von wählbaren Wiedergabemodi enthält. Die verbleibenden Wiedergabemodi können zusätzliche Bilder mit unterschiedlichen Größen liefern. Jede horizontale und vertikale Dezimierschaltung enthält einen Zähler, der von einer Wertetabelle unter Steuerung des WSP µP 340 für einen Kompresssionsfaktor programmiert wird. Der Wertebereich kann 1:1, 2:1, 3:1 usw. betragen. Die Kompressionsfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, abhängig davon, wie die Tabelle aufgebaut ist. Die Steuerung der Kompressionsverhältnisse kann auch durch vollständig programmierbare Dezimierschaltungen für einen bestimmten Zweck unter Steuerung durch den WSP µP340 erfolgen.
In PIP-Modi mit vollem Schirm wird der Bild-in-Bild-Prozessor in Verbindung mit einem freilaufenden Oszillator 348 eine Eingangsspannung Y/C von einem Dekoder empfangen, z.B. einem adaptiven Zeilenkammfilter, die Signale in Y, U, V Farbkomponenten dekodieren und horizontale und vertikale Synchronimpulse erzeugen. Diese Signale werden in dem Bild-in-Bild-Prozessor für verschiedene Modi mit vollem Schirm wie Zoom, Standbild und Kanalabtastung verarbeitet. Während des Modus mit Kanalabtastung zum Beispiel haben die von dem Videosignal-Eingangsbereich anwesenden horizontalen und vertikalen Synchronimpulse viele Ungleichmäßigkeiten, da die abgetasteten Signale (verschiedene Kanäle) nicht miteinander in Beziehung stehende Synchronimpulse aufweisen und zu anscheinend zufallsabhängigen Zeitpunkten geschaltet werden. Daher wird der Abtasttakt (und der Lese/Schreib-Video-RAM-Takt) durch den treilaufenden Oszillator bestimmt. Für Modi mit Standbild und Zoom wird der Abtasttakt mit dem ankommenden Video-Horizontalsynchronimpuls verkoppelt sein, der in diesen speziellen Fällen derselbe ist wie die Wiedergabe-Taktfrequenz.
Bezugnehmend wieder auf Fig.6, können die Ausgangssignale Y, U, V und C_SYNC (kombiniertes Sync) von dem Bild-in-Bild-Prozessor in analoger Form durch die Kodierschaltung 366, die mit einem 3,58 MHz Oszillator 380 zusammenarbeitet, in Y/C-Komponenten neu kodiert werden. Dieses Y/C_PIP_ENC-Signal kann einem nicht dargestellten Y/C-Schalter zugeführt werden, der es ermöglicht, neu kodierte Y/C- Komponenten anstelle der Y/C-Komponenten des Hauptsignals zu verwenden. Von diesem Punkt an wären die PIP-kodierten Y, U, V-Signale sowie die Synchronsignale die Basis für die horizontale und vertikale Zeitsteuerung in dem verbleibenden Teil des Chassis. Dieser Arbeitsmodus ist geeignet für die Durchführung eines Zoom-Modus für das PIP, basierend auf der Wirkungsweise des Interpolators und der FIFO's in dem Haupt-Signalweg.
In einem Modus mit mehreren Kanälen, z.B. dem in Fig.1(i) gezeigten, können zwölf Kanäle einer vorgegebenen Abtastliste in zwölf kleinen Bildern gleichzeitig wiedergegeben werden. Der Bild-in-Bild-Prozessor hat einen internen Takt, der durch einen 3,58 MHz Oszillator 348 bestimmt ist. Das ankommende zusätzliche Signal wird von analoger Form in digitale Form umgesetzt und entsprechend dem gewählten speziellen Effekt in ein Video-RAM 350 geladen. In den Ausführungsformen in dem oben beschriebenen Technical Training Manual ist der zusammengestellte spezielle Effekt vor der Kombination mit den Videodaten des Hauptsignals wieder in eine analoge Form in dem Bild-in-Bild-Prozessor rückumgesetzt. Jedoch in den hier beschriebenen Fernsehgeräten mit Breitschirm und teilweise aufgrund der Begrenzungen in der Zahl von verschiedenen Taktfrequenzen, die durchführbar sind, sind die zusätzlichen Daten ein direkter Ausgang von dem Video-RAM 350, ohne weitere Bearbeitung durch den Bild-in-Bild-Prozessor 320. Eine Minimierung der Zahl von Taktsignalen verringert in vorteilhafter Weise die Interferenz von Hochfrequenzen in der Schaltung der Fernsehgeräte.
Weiter bezugnehmend auf Fig.7, enthält der Bild-in-Bild-Prozessor 320 einen Bereich 322 für eine Analog/Digital-Umsetzung, einen Eingangsbereich 324, einen schnellen Schalter FSW und einen Bussteuerbereich 326, einen Takt- und Steuerbereich 328 und einen Bereich 330 für eine Digital/Analog-Umsetzung. im allgemeinen digitalisiert der Bild-in-Bild-Prozessor 320 das Videosignal in Luminanz (Y) und Farbdifferenzsignale (U, V), wobei, wie oben beschrieben, die Ergebnisse in einem 1 Megabit Video-RAM 350 unterabgetastet und gespeichert werden. Der dem Bild-in-Bild-Prozessor 320 zugeordnete RAM 350 hat eine Speicherkapazität von 1 Megabit, die nicht groß genug ist, um ein vollständiges Halbbild der Videodaten mit 8-bit-Abtastungen zu speichern. Eine erhöhte Speicherkapazität wird meist teuer und kann eine komplexere Schaltungsausführung erfordern. Die geringere Zahl von Bits je Abtastung in dem zusätzlichen Kanal bedeutet eine Verringerung in der Quantisierauflösung oder Bandbreite, relativ zu dem Hauptsignal, das durchgehend mit 8-Bit-Abtastungen verarbeitet wird. Diese wirksame Verringerung der Bandbreite ist gewöhnlich kein Problem, wenn das zusätzliche wiedergegebene Bild relativ klein ist, kann aber lästig werden, wenn das zusätzliche dargestellte Bild größer ist, z.B. die gleiche Größe hat wie das wiedergegebene Hauptbild. Die Verarbeitungsschaltung 370 für die Auflösung kann wahlweise eine oder mehrere Maßnahmen zur Erhöhung der Quantisierungsauflösung oder der wirksamen Bandbreite der zusätzlichen Videodaten enthalten. Es wurde eine Zahl von Datenreduktions- und Daten restaurationsmaßnahmen entwickelt, enthaltend z.B. eine Pixelkompression und Dithering und Dedithering. Eine Dedithering-Schaltung wäre in ihrer Wirkung flußabwärts zu dem Video-RAM 350 angeordnet, z.B. in dem Weg des zusätzlichen Signals der Toranordnung, wie später im Detail beschrieben wird. Darüberhinaus werden verschiedenen Dithering- und Dedithering-Sequenzen mit verschiedenen Zahlen von Bits und verschieden gepaarten Pixelkompressionen mit verschiedenen Bitzahlen in Erwägung gezogen. Eine einer Zahl von besonderen Daten- Reduktions- und-Restaurationsmaßnahmen kann von dem WSP µP abgeleitet werden, um die Auflösung des wiedergegebenen Videosignals für jede besondere Art von Wiedergabeformat zu maximieren.
Die Luminanz- und Farbdifferenzsignale werden in einer Form 8:1:1 sechs-Bit Y, U, V gespeichert. In anderen Worten, jede Komponente wird in sechs-Bit-Abtastungen quantisiert. Es bestehen acht Luminanzabtastungen für jedes Paar von Farbdifferenzabtastungen. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 arbeitet in einem Modus, bei dem die ankommenden Videodaten mit einer 640fh Taktrate abgetastet werden, die stattdessen mit dem Synchronsignal des ankommenden zusätzlichen Videosignals verkoppelt ist. In diesem Modus werden die in dem Video-RAM gespeicherten Daten orthogonal abgetastet. Wenn die Daten aus dem Bild-in-Bild-Video-Prozessor RAM 350 gelesen werden, so werden sie gelesen unter Verwendung desselben 640fh Taktes, der mit dem ankommenden zusätzlichen Videosignal verkoppelt ist. Jedoch, selbst wenn diese Daten orthogonal abgetastet und gespeichert wurden und orthogonal gelesen werden können, können sie nicht direkt orthogonal von dem Video-RAM 350 wiedergegeben werden, und zwar aufgrund der asychronen Art der Quellen für das Haupt- und das zusätzliche Videosignal. Die Quellen für das Haupt- und das zusätzliche Videosignal können nur in dem Teil als synchron angenommen werden, wenn sie Signale von derselben Videoquelle wiedergeben.
Eine weitere Bearbeitung ist erforderlich, um den zusätzlichen Kanal, das ist der Datenausgang von dem Video-RAM 350, auf den Hauptkanal zu synchronisieren. Bezugnehmend wieder auf Fig.6, werden zwei Vier-Bit-Halteschaltungen 352A und 352B verwendet, um die 8-Bit-Datenblöcke von dem 4-Bit-Ausgangsanschluß des Video-RAM wieder zu kombinieren. Die Vier-Bit-Halteschaltungen reduzieren außerdem die Datentaktrate von 1280fH, auf 640fH.
Im allgemeinen ist das Video-Wiedergabe- und Ablenksystem mit dem Haupt- Videosignal synchronisiert. Das Haupt-Videosignal muß beschleunigt werden, wie oben erläutert, um die Wiedergabeeinheit mit Breitschirm auszufüllen. Das zusätzliche Videosignal muß mit dem ersten Videosignal und der Videowiedergabeeinheit vertikal synchronisiert werden. Das zusätzliche Videosignal kann in einem Bildspeicher um einen Bruchteil einer Halbbildperiode verzögert und dann in einem Zeilenspeicher expandiert werden. Die Synchronisation der zusätzlichen Videodaten mit den Haupt-Videodaten erfolgt unter Verwendung des Video-RAM 350 als Bildspeicher und einer First-In-First- Out (FIFO)-Zeilenspeichereinheit 354 zur Expandierung des Signals. Die Größe des FIFO 354 beträgt 2048 X 8. Die Größe des FIFO steht in Beziehung zu der minimalen Zeilenspeicherkapazität, die vernünftigerweise als notwendig erachtet wird, um Kollisionen zwischen den Lese/Schreib-Adressen zu vermeiden. Kollisionen zwischen den Lese/Schreib-Adressen treten auf, wenn alte Daten aus dem FIFO gelesen werden, bevor neue Daten die Möglichkeit haben, in den FIFO geschrieben zu werden. Kollisionen zwischen den Lese/Schreib-Adressen treten auch dann auf, wenn neue Daten den Speicher überschreiben, bevor die alten Daten die Möglichkeit haben, aus dem FIFO gelesen zu werden.
Die 8-Bit-DATA_PIP-Datenblöcke von dem Video-RAM 350 werden mit demselben Bildin-Bild-Prozessor 640fH Takt in den 2048 x FIFO 354 gelesen, der benutzt wurde für die Abtastung der Videodaten, das ist der 640fH Takt, der mit dem zusätzlichen Signal und nicht mit dem Hauptsignal verkoppelt ist. Der FIFO 354 wird unter Verwendung des Wiedergabetakts von 1024fH gelesen, der mit der Horizontalsynch ronsignal-Komponente des Haupt-Videokanals verkoppelt ist. Die Anwendung eines mehrfachen Zeilenspeichers (FIFO), der unabhängige Lese- und Schreibtaktanschlüsse aufweist, macht es möglich, daß Daten, die bei einer ersten Rate orthogonal abgetastet wurden, bei einer zweiten Rate wiedergegeben werden. Die asynchrone Art der Lese- und Schreibtakte jedoch erfordert, daß Schritte unternommen werden, Kollisionen zwischen den Lese/Schreib-Adressen zu vermeiden.
Die Toranordnung 300 ist den beiden Breitbild-Prozessoren 30 und 31 gemeinsam. Der Haupt-Singalweg 304, der Signalweg 306 des zusätzlichen Signals und der Ausgangssignalweg 312 sind in dem Blockschaltbild von Fig.8 dargestellt. Die Toranordnung enthält außerdem eine Takt-Synchronisierschaltung 320 und einen WSP µP Dekoder 310. Ausgangsleitungen für Daten und Adressen des WSP µP Dekoders 310, bezeichnet mit WSP DATA, werden jedem der oben bezeichneten Haupt- Schaltungen und -Wege zugeführt, ebenso dem Bild-in-Bild-Prozessor 320 und der Schaltung 370 zur Bearbeitung der Auflösung. Es sei bemerkt, daß die Frage, ob bestimmte Schaltungen als Teil der Toranordnung bezeichnet werden oder nicht, im wesentlichen eine Frage der Bequemlichkeit ist, um die Erklärung der erfindungsgemäßen Anordnungen zu erleichtern.
Die Toranordnung dient zum Expandieren, Komprimieren und Beschneiden der Videodaten des Kanals für das Haupt-Videosignal und, sofern notwendig, um verschiedene Wiedergabeformate einzuführen. Die Luminanzkomponente Y_MN wird in einem First-In-First-Out (FIFO)- Zeilenspeicher 356 für eine Zeitdauer gespeichert, die abhängig ist von der Art der interpolation der Luminanzkomponente. Die kombinierten Chrominanzkomponenten UN_MN werden in dem FIFO 358 gespeichert. Die zusätzlichen Signal-Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_PIP U_PIP und V_PIP werden durch den Dernultiplexer 355 gebildet. Die Luminanzkomponente unterliegt, falls erwünscht, einer Auflösungsbehandlung in der Schaltung 357 und wird, wenn notwendig, durch den interpolator 359 expandiert, der als Ausgang Signale Y_AUX erzeugt.
In manchen Fällen wird die zusätzliche Wiedergabe genauso groß sein wie die Wiedergabe des Hauptsignals, wie es z.B. in Fig.1(d) gezeigt ist. Die mit dem Bild-in- Bild-Prozessor und dem Video-RAM 350 zusammenhängenden Speicherbegrenzungen können eine ungenügende Zahl von Datenpunkten oder Pixeln bewirken, um eine derart große Wiedergabefläche auszufüllen. In diesen Fällen kann die Auflösungs- Behandlungsschaltung 357 dazu verwendet werden, für das zusätzliche Videosignal Pixel zu restaurieren und damit diejenigen zu ersetzen, die bei der Datenkompression oder Datenreduktion verlorengegangen sind. Die Auflösungsbearbeitung kann derjenigen Auflösungsbearbeitung entsprechen, die durch die in Fig.6 dargestellte Schaltung 370 vorgenommen wurde. Z.B. kann die Schaltung 370 eine Dithering-Schaltung und die Schaltung 357 eine Dedithering-Schaltung sein.
Die zusätzlichen Videoeingangsdaten werden mit einer Rate von 640fH abgetastet und in dem Video-RAM 350 gespeichert. Die aus dem Video-RAM 350 gelesenen zusätzlichen Daten sind mit VRAM OUT bezeichnet. Die PIP-Schaltung 301 ist außerdem in der Lage, das zusätzliche Bild um gleiche ganzzahlige Faktoren horizontal und vertikal und auch asymmetrisch zu reduzieren. Mit weiterer Bezugnahme auf Fig.12, werden die zusätzlichen Kanaldaten zwischengespeichert und durch die 4-Bit- Halteschaltungen 352A und 352B, den zusätzlichen FIFO 354, die Taktschaltung 369 und die Synchonisierschaltung 368 zwischengespeichert und mit dem digitalen Videosignal des Hauptkanals synchronisiert. Die VRAM OUT Daten werden durch den Demultiplexer 355 sortiert in Y (Luminanz), U, V (Farbkomponenten) und FSW_DAT (Daten mit schnellem Schalter). Das FSW_DAT zeigt an, welcher Halbbildtyp in das Video-RAM geschrieben wurde. Das Signal PIP_FSW wird direkt von der PIP-Schaltung empfangen und der Ausgangs-Steuerschaltung 321 zugeführt, um zu bestimmen, welches aus dem Video-RAM gelesene Halbbild während der Modi mit kleinem Bild dargestellt werden soll.
Der zusätzliche Kanal wird mit einer Rate von 640fH abgetastet, während der Hauptkanal mit einer Rate von 1024fH abgetastet wird. Der zusätzliche Kanal-FIFO 354 setzt die Daten von der Abtastrate des zusätzlichen Kanals in die Taktrate des Hauptkanals um. In diesem Vorgang unterliegt das Videosignal einer Kompression von 8/5 (1024/640). Dies ist mehr als die 4/3 Kompression, die notwendig ist, das Signal des zusätzlichen Kanals richtig wiederzugeben. Daher muß der zusätzliche Kanal durch den Interpolator 359 expandiert werden, um ein kleines 4X3 Bild richtig wiederzugeben. Der Interpolator 359 wird durch die Interpolator-Steuerschaltung 371 gesteuert, die selbst auf den WSP µP 340 anspricht. Der Betrag der erforderlichen Interpolatorexpansion beträgt 5/6. Der Expansionsfaktor X ist wie folgt bestimmt:
X = (640/1024) * (4/3) = 5/6
Die Chrominanzkomponenten U_PIP und V_PIP werden durch die Schaltung 367 um eine Zeitdauer verzögert, die von der Eigenschaft der Interpolation der Luminanzkomponente abhängig ist, die als Ausgangssignale die Signale U_AUX und V_AUX erzeugt. Die entsprechenden Komponenten Y, U und V des Haupt- und des zusätzlichen Signals werden in dem Weg 312 des Ausgangssignals in Multiplexern 315, 317 bzw. 319 kombiniert, indem die Lese-Freigabesignale der FLFO's 354, 356 und 358 gesteuert werden. Die Multiplexer 315, 317 und 319 sprechen auf den Ausgang der Multipiexer-Steuerschaltung 321 an. Die Steuerschaltung 321 für den Ausgang- Multiplexer spricht an auf das Taktsignal CLK, den Start des Zeilensignals SOL, das Signal H_COUNT, das vertikale Austast-Rücksetzsignal und die Ausgangsspannung des schnellen Schalters von dem Bild-in-Bild-Prozessor und dem WSP µP 340. Die gemultiplexten Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_MX, U_MX und V_MX werden Digital/Analog-Wandlern 360, 362 bzw. 364 zugeführt. Auf die Digital/Analog- Wandler folgen Tiefpaßfilter 361, 363 bzw 365, die in Fig.6 dargestellt sind. Die verschiedenen Funktionen des Bild-in-Bild-Prozessors, die Toranordnung und die Datenreduktionsschaltung werden durch den WSP µP 340 gesteuert. Der WSP µP 340 reagiert auf den TV µP 216, der damit über einen Serienbus verbunden ist. Der Serienbus kann, wie dargestellt, ein Bus mit vier Leitungen sein, enthaltend Datenleitungen, Taktsignale, Freigabesignale und Rücksetzsignale Der WSP µP 340 kommuniziert mit den verschiedenen Schaltungen der Toranordnung über einen WSP µP Dekoder 310.
In dem einem Fall ist es notwendig, das 4:3 NTSC-Videosignal um einen Faktor von 4/3 zu komprimieren, um eine Verzerrung des Wiedergabeformats des dargestellten Bildes zu vermeiden. In dem anderen Fall kann das Videosignal expandiert werden, um horizontale Zoomvorgänge durchzuführen, die im allgemeinen von einem vertikalen Zoornvorgang begleitet sind. Es können horizontale Zoomvorgänge bis zu 33 % erreicht werden, indem die Kompression auf weniger als 4/3 verringert wird. Es wird ein Abtast-Interpolator verwendet, um das ankommende Videosignal auf neue Pixellagen neu zu berechnen, da die Bandbreite des Luminanz-Videosignals, bis zu 5.5 MHz für das S-VHS-Format, einen großen Prozentsatz der Nyquist-Spiegelfrequenz einnimmt, die für einen Takt von 1024fH 8 MHz beträgt.
Wie in Fig.8 dargestellt, werden die Luminanzdaten Y_MN über einen Interpolator 337 in dem Haupt-Signalweg 304 weitergeleitet, der Abtastwerte neu berechnet, die auf der Kompression oder der Expansion des Videosignals beruhen. Die Funktion der Schalter der Leitweg-Wähler 323 und 331 besteht darin, die Topologie des Haupt- Signalweges 304 bezüglich den relativen Lagen des FIFO 356 und des interpolator 337 umzukehren. Insbesondere wählen diese Schalter, ob der Interpolator 337 dem FIFO 356 vorausgeht, wie es für eine Kompression notwendig ist, oder ob der FIFO 356 dem Interpolator 337 vorausgeht, wie es für eine Expansion erforderlich ist. Die Schalter 323 und 331 reagieren auf eine Leitweg-Steuerschaltung 335, die selbst wiederum auf den WSP µP 340 reagiert. Es sei daran erinnert, das während Modi mit einem kleinen Bild das zusätzliche Videosignal für eine Speicherung in dem Video-RAM 350 komprimiert wird, und daß eine Expansion nur für praktische Zwecke notwendig ist. Daher ist keine vergleichbare Umschaltung in dem zusätzlichen Signalweg erforderlich.
Der Haupt-Signalweg ist im Detail in Fig.11 dargestellt. Der Schalter 323 wird durchzwei Multiplexer 325 und 327 gebildet. Der Schalter 331 wird durch einen Multiplexer 333 gebildet. Die drei Multiplexer reagieren auf die Leitweg-Steuerschaltung 335, die selbst auf den WSP µP 340 reagiert. Eine horizontale Takt-Synchronisierschaltung 339 erzeugt Taktsignale, die das Schreiben und das Lesen der FLFO's steuern, ebenso Halteschaltungen 347 und 351 und einen Multiplexer 353. Das Tatksignal CLK und der Start des Zeilensignals SOL werden durch die Takt/Sync-Schaltung 320 erzeugt. Eine Steuerschaltung 369 für die Analog/Digital-Umsetzung reagiert auf Y_MN, den WSP µP 340 und das Bit höchster Bedeutung (most significant bit) von UV_MN.
Eine Interpolator-Steuerschaltung 349 erzeugt Zwischenwerte für die Pixellage (K), eine lnterpolatorkompensation für die Filterwichtung (C) und eine Takt-Tastinformation CGY für die Luminanz und ein CGUV für die Farbkomponenten. Es ist die Takt- Tastinformation, die die FIFO-Daten unterbricht (dezimiert) oder wiederholt, um zu ermöglichen, daß Abtastwerte bei einigen Takten nicht geschrieben werden, um eine Kompression zu bewirken, oder einige Abtastwerte für eine Expansion mehrfach gelesen werden.
Es ist möglich, Videokompressionen und Videoexpansionen durch die Anwendung eines FIFO zu bewirken. Z.B. ermöglicht ein Signal WR_EN_MN_Y, daß Daten in den FIFO 356 geschrieben werden. Jeder vierte Abtastwert kann darin gehindert werden, in den FIFO geschrieben zu werden. Das stellt eine 4/3 Kompression dar. Es ist die Aufgabe des lnterpolators 337, die Luminanzabtastwerte neu zu berechnen, die in den FIFO geschrieben werden, so daß die aus dem FIFO gelesenen Daten glatt und nicht zerhackt sind. Expansionen können in genau der entgegengesetzten Weise wie die Kompressionen durchgeführt werden. Im Falle von Kompressionen sind dem Schreib-Freigabesignal Takt-Tastinformationen in Form von Sperrimpulsen zugeordnet. Für die Expandierung der Daten wird die Takt-Tast-Information für das Lese-Freigabesignal angewendet. Dies wird die Daten mit Unterbrechungen versehen, wenn sie aus dem FIFO 356 gelesen werden. In diesem Fall ist es die Aufgabe des Interpolators 337, der in diesem Vorgang dem FIFO 356 folgt, die abgetasteten Daten von einer zerhackten in eine glatte Form umzurechnen. Im Falle der Expansion müssen die Daten pausieren, während sie aus dem FIFO 356 gelesen werden und während sie in den Interpolator 337 eingetaktet werden. Das ist unterschiedlich von dem Fall der Kompression, wo die Daten kontinuierlich durch den interpolator getaktet werden. Für beide Fälle, Kompression und Expansion, können die Takt-Tast-Vorgänge auf einfache Weise in einer synchrönen Art durchgeführt werden, d.h., die Vorgänge können erfolgen basierend auf den ansteigenden Kanten des Systemtaktes 1024fH.
Es besteht eine Anzahl von Vorteilen in dieser Topologie für die Luminanzinterpolation. Die Takt-Tast-Vorgänge, nämlich die Datendezimierung und die Datenwiederholung, können in einer synchronen Weise durchgeführt werden. Wenn eine schaltbare Videodaten-Topologie nicht angewendet würde, um die Lagen des Interpolators und des FIFO zu vertauschen, müßten die Schreib- oder Lesetakte den doppelten Takt aufweisen, um die Daten zu unterbrechen oder zu wiederholen. Der Ausdruck doppelter Takt bedeutet, daß zwei Datenpunkte in einer einzigen Taktperiode in den FIFO geschrieben oder während einer einzigen Taktperiode aus dem FIFO gelesen werden müssen. Die resultierende Schaltung kann nicht so ausgebildet sein, daß sie synchron mit dem Systemtakt arbeitet, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz zweimal so groß sein muß wie die Systemtakt-Frequenz. Darüberhinaus benötigt die umschaltbare Topologie nur einen Interpolator und ein FIFO, um sowohl die Kompressionen als auch die Expansionen durchzuführen. Wenn die hier beschriebene Anordnung zur Videoumschaltung nicht angewendet würde, kann die Situation mit dem doppelten Takten nur durch die Verwendung von zwei FIFO's vermieden werden, um die Funktionalität der Kompression und der Expansion zu erreichen. Ein FIFO für Expansionen müßte vor dem Interpolator, und ein FIFO für Kompression müßte hinter dem interpolator angeordnet sein.
Die Interpolation des zusätzlichen Signals erfolgt in dem Weg 306 für das zusätzliche Signal. Die PIP-Schaltung 301 bedient einen 6-Bit Y, U,V 8:1:1 Halbbildspeicher, Video- RAM 350, um die ankommenden Videodaten zu speichern. Das Video-RAM 350 enthält zwei Halbbilder der Videodaten in einer Vielzahl von Speicherstellen. Jede Speicherstelle enthält 8 Datenbits. in jeder 8-Bit-Speicherstelle befinden sich ein 6-Bit Y (Luminanz) Abtastwert (abgetastet mit 640fH) und zwei weitere Bits. Diese zwei weiteren Bitsenthalten entweder Daten für schnelle Schalter (FSW_DAT) oder Teile eines U oder V Abtastwertes (abgetastet mit 80fH). Die FSW_DAT Werte zeigen an, welcher Halbbildtyp in das Video-RAM eingeschrieben wurde. Da zwei Halbbilder mit in dem Video-RAM 350 gespeicherten Daten vorliegen und das gesamte Video-RAM 350 während der Wiedergabezeit gelesen wird, werden beide Halbbilder während der Wiedergabeabtastung gelesen. Die PIP-Schaltung 301 wird bestimmen, welches Halbbild durch die Anwendung der Daten für den schnellen Schalter für die Wiedergabe aus dem Speicher gelesen wird. Die PIP-Schaltung liest immer den Halbbildtyp, der entgegengesetzt ist zu dem, der geschrieben wird, um ein Problem der Bewegungsunterbrechung zu vermeiden. Wenn der gelesene Halbbildtyp der entgegengesetzte Typ ist von dem, der wiedergegeben wird, dann wird das in dem Video-RAM gespeicherte geradzahlige Halbbild invertiert, indem die obere Zeile des Hallbbildes beseitigt wird, wenn das Halbbild aus dem Speicher gelesen wird. Das Ergebnis ist, daß das kleine Bild eine richtige Verschachtelung ohne eine Bewegungsverzerrung beibehält.
Die Takt/Sync-Schaltung 320 erzeugt Lese-Schreib- und Freigabesignale, die für die Arbeit der FIFO's 354, 356 und 358 benötigt werden. Die FIFO's für die Haupt- und zusätzlichen Kanäle werden für das Schreiben der Daten in die Speicher für jene Teile jedes Videosignals freigegeben, die für die folgende Wiedergabe benötigt werden. Die Daten werden aus einem der Haupt- oder zusätzlichen Kanäle geschrieben, aber nicht aus beiden, wie es notwendig ist, um Daten von jeder Quelle auf derselben Videoleitung oder Leitungen der Wiedergabeeinheit zu kombinieren. Der FIFO 354 des zusätzlichen Kanals wird synchron mit dem zusätzlichen Videosignal geschrieben, wird jedoch synchron mit dem Haupt-Videosignal aus dem Speicher ausgelesen. Die Komponenten des Haupt-Videosignals werden synchron mit dem Haupt-Videosignal in die FIFO's 356 und 358 gelesen und synchron mit dem Haupt-Videosignal aus dem Speicher gelesen. Wie oft diese Lesefunktion zwischen dem Haupt- und dem zusätzlichen Kanal zurück und vorwärts geschaltet wird, ist abhängig von dem gewählten besonderen speziellen Effekt.
Die Erzeugung verschiedener spezieller Effekte wie beschnittener, nebeneinander eingeblendeter Bilder, wird erreicht durch Manipulation der Freigabe-Steuersignale für das Lesen oder Schreiben für die Zeilenspeicher-FIFO's. Der Vorgang für dieses Wiedergabeformat ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. im Falle von beschnittenen, nebeneinander wiedergegebenen Bildern ist das Schreib-Freigabesteuersignal (WR_EN_AX) für das 2048 X 8 FIFO 354 des zusätzlichen Kanals für (1/2)*(5/12) = 5/12 oder etwa 41 % der aktiven Zeilenperiode der Wiedergabe (nach der Beschleunigung) oder 67% der aktiven Zeilenperiode, vor der Beschleunigung (aktiv), wie in Fig.7 dargestellt. Das entspricht etwa 33 % Beschneidung (ungefähr 67 % aktives Bild) und der Interpolator-Expansion des Signals um 5/6. In dem Haupt- Videokanal, der in dem oberen Teil von Fig.8 dargestellt ist, ist das Steuersignal für die Schreibfreigabe (WR_ENMN_Y) für die 910 X 8 FIFO's 356 und 358 für (1/2)*(4/3) = 0,67 oder 67 % der für die Wiedergabe aktiven Zeilendauer aktiv. Das entspricht ungefähr einer Beschneidung von 33 % und einem Kompressionsverhältnis von 4/3, das in dem Haupt-Videokanal durch die 910 x 8 FIFO's gebildet wird.
In jedem der FIFO's werden die Daten zwischengespeichert, um in einem bestimmten Zeitpunkt ausgelesen zu werden. Der aktive Zeitbereich, in dem die Daten aus jedem der FIFO ausgelesen werden können, ist durch das gewählte Wiedergabeformat bestimmt. In dem Beispiel des dargestellten Modus mit Einblendung nebeneinander und Beschneidung wird das Videosignal des Hauptkanals auf der linken Hälfte der Wiedergabefläche und das Videosignal des zusätzlichen Kanals auf der rechten Hälfte der Wiedergabefläche dargestellt. Die willkürlichen Videoteile der Kurvenverläufe sind für den Hautpkanal und den zusätzlichen Kanal verschieden, wie dargestellt. Das Steuersignal (RD_EN_MN) für die Schreibfreigabe der Hauptkanal 910 x 8 FIFO's ist für 50 % der aktiven Zeilendauer der Wiedergabe aktiv, beginnend mit dem Start des aktiven Videosignals, unmittelbar folgend auf die hintere Schwarzschulter des Videosignals. Das Steuersignal (RD EN_AX) für die Lesefreigabe des zusätzlichen Kanals ist aktiv für die anderen 50 % der aktiven Zeilenzeit für die Wiedergabe, beginnend mit der abfallenden Flanke des Signals RD_EN_MN, und endet mit dem Beginn der vorderen Schwarzschulter des Videosignals des Hauptkanals. Es sei bemerkt, daß die Steuersignale für die Schreibfreigabe synchron sind mit ihren entsprechenden FIFO-Eingangangsdaten (Haupt oder zusätzlich), während die Steuersignale für die Lesefreigabe synchron sind mit dem Videosignal des Hauptkanals.
Das in Fig.1(d) gezeigte Wiedergabeformat ist besonders wünschenswert, da es möglich macht, zwei nahezu vollständige Bilder in einem Format nebeneinander wiederzugeben. Die Wiedergabe ist besonders effektiv und geeignet für eine Wiedergabe mit breitem Wiedergabeformat, z.B. 16 X 9. Die meisten NTSC-Signale werden in einem 4X3 Format dargestellt, das natürlich dem Format 12X9 entspricht, Zwei NTSC-Bilder mit einem 4X3 Wiedergabeformat können auf derselben Wiedergabefläche mit einem 16X9 Wiedergabeformat dargestellt werden, entweder durch Beschneidung der Bilder um 33 % oder durch Stauchung der Bilder um 33 % und Einführung einer Verzerrung des Wiedergabeverhältnisses. Abhängig davon, was der Benutzer bevorzugt, kann das Verhältnis zwischen Bildbeschneidung und Verzerrung des Wiedergabeverhältnisses auf einen Wert irgendwo zwischen den Grenzen von 0% und 33 % festgesetzt werden. Als Beispiel können zwei Bilder nebeneinander mit 16,7 % Stauchung und 16,7 % Beschneidung dargestellt werden.
Die Wirkungsweise kann in Ausdrücken allgemeiner Verhältnisse von Beschleunigung und Beschneidung beschrieben werden. Von den Video-Wiedergabemitteln kann angenommen werden, daß sie ein Wiedergabeformat mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von M:N haben. Von der ersten Videosignalquelle kann angenommen werden, daß sie ein Wiedergabeformat von A:B hat, und von der zweiten Videosignalquelle kann angenommen werden, daß sie ein Wiedergabeformat von C:D hat. Das erste Videosignal kann wahlweise durch einen Faktor in einem ersten Bereich von ungefähr 1 bis (M/N + A/B) beschleunigt werden und wahlweise horizontal um einen Faktor in einem zweiten Bereich von ungefähr 0 bis [(M/N + A/B) - 1] beschnitten werden. Das zweite Videosignal kann wahlweise um einen Faktor in einem dritten Bereich von ungefähr 1 bis (M/N + C/D) beschleunigt und wahlweise horizontal um einen Faktor in einem vierten Bereich von ungefähr 0 bis [(M/N + C/D) - 1] beschnitten werden.
Die horizontale Wiedergabezeit für ein 16 X 9 Wiedergabeformat ist dieselbe wie für ein 4 X 3 Wiedergabeformat, weil beide eine Nenn-Zeilenlänge von 62,5 µs aufweisen. Daher muß ein NTSC-Videosignal um einen Faktor von 4/3 beschleunigt werden, um ein richtiges Wiedergabeverhältnis ohne Verzerrung zu sichern. Der Faktor 4/3 wird berechnet als Verhältnis der beiden Wiedergabeformate:
4/3 = (16/9)/(4/3)
Es werden verschiedene Interpolatoren gemäß Merkmalen der Erfindung angewendet, um die Videosignale zu beschleunigen. In der Vergangenheit wurden FIFO's mit unterschiedlichen Taktraten an den Eingängen und an den Ausgängen verwendet, um eine ähnliche Funktion durchzuführen. Vergleichsweise, wenn zwei NTSC-Signale mit einem 4 X 3 Wiedergabeformat auf einem einzigen Wiedergabemittel mit einem 4 X 3 Wiedergabeformat dargestellt werden, muß jedes Bild verzerrt oder beschnitten sein oder eine Kombination davon um 50 %. Eine Beschleunigung vergleichbar mit der, die für eine Breitschirm-Anwendung benötigt wird, ist nicht erforderlich.

Claims

1. Video-Wiedergabesystem, enthaltend:

eine erste Quelle (ANT1, ANT2, AUX1, AUX2) eines ersten Videosignals (Y_MN), das ein erstes Bild darstellt;

erste Signal-Verarbeitungsmittel (304) zur Beschleunigung des ersten Videosignals;

eine zweite Quelle (ANT1, ANT2, AUX1, AUX2) eines zweiten Videosignals (Y_AUX), das ein zweites Bild darstellt;

Video-Wiedergabemittel (244), die mit dem ersten und mit dem zweiten Videosignal synchronisiert sind;

zweite Signal-Verarbeitungsmittel (306) zum Beschleunigen des zweiten Videosignals; und

Mittel (312) zum Kombinieren des ersten und des zweiten bearbeiteten Videosignals für eine Wiedergabe des ersten und des zweiten Bildes nebeneinander, wobei die nebeneinander wiedergegebenen Bilder annähernd gleiche Größen aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß

das erste und das zweite Bild erste bzw. zweite Wiedergabeformate (z.B. 4:3) aufweisen, daß die Video-Wiedergabemittel (244) eine Wiedergabefläche mit einem dritten Wiedergabeformat (z.B. 16:9) aufweisen, das größer ist als jedes der ersten und zweiten Wiedergabeformate;

daß die ersten Signal-Verarbeitungsmittel (304) so ausgebildet sind, daß sie das erste Videosignal durch Verringerung des ersten Wiedergabeformats beschneiden;

die zweiten Signal-Verarbeitungsmittel (306) so ausgebildet sind, daß sie das zweite Videosignal durch Verringerung des zweiten Wiedergabeformats beschneiden; und

jedes der ersten und zweiten Bilder bei der Wiedergabe durch die ersten bzw. zweiten Signalverarbeitungsmittelin in der Bildgröße und dem Wiedergabeformat gesteuert sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander wiedergegebenen Bilder im wesentlichen keine Verzerrung des Wiedergabeformats erleiden.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Wiedergabeformat je etwa 4:3 betragen und das dritte Wiedergabeformat ungefähr 16:9 beträgt und daß die nebeneinander wiedergegebenen Bilder je in einem Wiedergabeformat von ungefähr 8:9 dargestellt werden.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Videosignale um einen Faktor von annähernd 4/3 beschleunigt und horizontal im Wiedergabeformat um einen Faktor von annähernd 1/3 verringert wird, wobei jedes der nebeneinander wiedergegebenen Bilder in einem Wiedergabeformat von etwa 8:9 dargestellt wird.

5. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Video-Wiedergabemittel ein Wiedergabeformat mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von M:N aufweisen, daß das erste Wiedergabeformat A:B und das zweite Wiedergabeformat CD beträgt;

daß die ersten Signal-Verarbeitungsmittel das erste Videosignal um einen Faktor in einem Bereich von ungefähr 1 bis (M/N + NB) beschleunigen und wahlweise das erste Wiedergabeformat horizontal um einen Faktor in einem zweiten Bereich von annähernd 0 bis [(M/N + A/B) - 1] verringern; und

die zweiten Signal-Verarbeitungsrnittel das zweite Videosignal um einen Faktor in einem dritten Bereich von annähernd 1 bis (M/N + C/D) beschleunigen und wahlweise das zweite Wiedergabeformat horizontal um einen Faktor in einem vierten Bereich von annährend 0 bis [(M(N + C/D) - 1) verringern.

6. System nach Anspwch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der dritte Bereich etwa bei 1 bis 4/3 und der zweite und der vierte Bereich etwa bei 0 bis 1/3 liegen.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines (304) von den ersten und zweiten Signalverarbeitungsmitteln Mittel (354, 337) Komprimieren, Speichern und Expandieren eines Bildes aufweisen.

8. System nach Anspruch 7,

bei dem die Mittel zum Komprimieren, Speichern und Expandieren gekennzeichnet sind durch:

Mittel (320) zum Abtasten des Bildes;

einen Speicher (356) zum Speichern des abgetasteten Bildes; und Mittel (337) zum Vergrößern des gespeicherten Bildes durch Interpolation auf eine Größe, die größer ist als das gespeicherte, aber kleiner als das abgetastete Bild.

9. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombiniermittel (312) gemultiplexte Videozeilen erzeugen, wobei jede gemultiplexte Zeile eine wahlweise beschleunigte und in der Länge verringerte Videozeile von jeder der Videosignalquellen (ANT1, ANT2, AUX1, AUX2) aufweist.

10. System nach Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten und zweiten Wiedergabeformate auf annähernd die Hälfte der Breite von der des breiten Wiedergabeformats der Video-Wiedergabemittel (244) verringert wird.