DE69128784T2

DE69128784T2 - Chrominanz verarbeitungs- und synchronisationssystem

Info

Publication number: DE69128784T2
Application number: DE69128784T
Authority: DE
Inventors: Nathaniel Haluk Brownsburg In 46112 Ersoz; Karl Francis Indianapolis In 46201 Horlander; Eric Douglas Indianapolis In 46205 Romesburg; Timothy William Indianapolis In 46260 Saeger
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2011-05-31
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 bezieht sich auf das Gebiet von Fernsehgeräten, beispielsweise auf solche Fernsehgeräte, die einen Schirm mit Breitformat-Bildseitenverhältnis haben, die Video-Daten interpolieren müssen, um verschiedene Anzeigeformate auszuführen. Die meisten Fernsehgeräte haben heute ein Bildseitenverhältnis, dessen borizontale Breite zur vertikalen Höhe 4:3 beträgt. Ein Breitformat-Bildseitenverhältnis entspricht mehr dem Bildseitenverhältnis von Kinofilmen, z.B. 16:9. Die Erfindung ist sowohl bei Direktbetrachtungs-Fernsehempfängern als auch bei Projektions-Femsehempfängern anwendbar
Fernsehgeräte mit einem Bildseitenverhältnis von 4:3, oft auch als 4 X 3 bezeichnet, sind hinsichtlich der Möglichkeiten begrenzt, einzelne und mehrfache Videosignalguellen anzuzeigen. Die Fernsehsignal-Übertragungen von kommerziellen Sendern werden mit Ausnahme von experimentellem Material mit einem 4 X 3-Bildseitenverhältnis ausgestrahlt. Viele Betrachter finden das 4 X 3-Bildseitenverhältnis weniger ansprechend als das bei den Kinofilmen vorhandene Breitformat-Bildseitenverhältnis. Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis liefern nicht nur eine ansprechendere Anzeige, sondern sind auch in der Lage, Signalguellen mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis in einem entsprechenden Breitformat-Bildseitenverhältnis anzuzeigen. Kinofilme sehen wie Kinofilme aus und sind keine abgeschnittenen oder verzerrten Versionen davon. Die Videoouelle braucht nicht abgeschnitten zu werden, weder wenn sie vom Film in Video umgewandelt wird, beispielsweise mit einem Filmabtaster, noch durch Prozessoren in dem Fernsehgerät.
Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis sind auch für eine breite Vielzahl von Anzeigen von konventionellen und Breitformat-Anzeigesignalen geeignet wie auch von Kombinationen davon in Mehrfach-Bildanzeigen. Die Verwendung eines Schirms mit Breitformat-Bildseitenverhältnis bringt jedoch zahlreiche Probleme. Die Änderung des Bildseitenverhältnisses von Mehrfach-Signalquellen, die Erzeugung von widerspruchsfreien Zeitsteuersignalen von asynchronen aber gleichzeitig angezeigten Quellen, das Schalten zwischen Mehrfach-Quellen zur Erzeugung von Mehrfach-Bildanzeigen, und die Erzeugung von Bildern mit hoher Auflösung aus komprimierten Datensignalen sind allgemeine Kategorien solcher Probleme. Diese Probleme werden in einem Breitschirm-Fernsehgerät gemäß der Erfindung gelöst. Ein Breitschirm-Fernsehgerät gemäß verschiedenen Anordnungen der Erfindung ist in der Lage, Einzel- und Mehrfach-Bildanzeigen mit hoher Auflösung aus einzelnen und mehrfachen Quellen mit gleichen oder unterschiedlichen Bildseitenverhältnissen und mit auswählbaren Bildseitenverhältnissen zu liefern.
Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis können in Fernsehsystemen ausgeführt werden, die Videosignale sowohl mit Basis- oder Norm-Horizontal-Abtastraten und Vielfachen davon als auch mit Zeilensprung- und Nicht-Zeilensprungs- Abtastung anzeigen. NTSC-Norm-Videosignale werden beispielsweise durch Verschachtelung der aufeinanderfolgenden Halbbilder jedes Video-Vollbildes angezeigt, wobei jedes Halbbild durch eine Raster-Abtastoperation mit einer Basis- oder Norm-Horizontal-Abtastrate von etwa 15734 Hz erzeugt wird. Die Basis-Abtastrate für Videosignale wird auch mit fH, 1fH und 1H bezeichnet. Die tatsächliche Frequenz eines 1fH-Signals ändert sich gemäß den unterschiedlichen Video-Normen. Bei Anstrengungen zur Verbesserung der Bildqualität von Fernsehgeräten sind Systeme zur progressiven Anzeige von Videosignalen in einer nicht verschachtelten Weise entwickelt worden. Die progressive Abtastung erfordert, daß jedes angezeigte Vollbild in derselben Zeitperiode abgetastet werden muß, die der Abtastung eines von zwei Halbbildem bei dem Zeilensprung-Format zugeordnet ist. Flimmerfreie AA-BB-Anzeigen erfordern, daß jedes Halbbild nacheinander zweimal abgetastet wird. In jedem Fall muß die Horizontal-Abtastfrequenz zweimal so groß wie die Norm-Horizontal-Freouenz sein. Die Abtastrate für solche progressiv abgetastete oder flimmerfreie Anzeigen wird auch als 2fH und 2H bezeichnet. Eine 2fH-Abtastfrequenz gemäß den Normen in den Vereinigten Staaten beträgt beispielsweise 31468 Hz.
Es ist eine beträchtliche Signalverarbeitung des Haupt-Videosignals erforderlich, um viele der Bildseitenverhältnisse auszuführen, die insbesondere bei einem Breitschirm-Fernsehgerät geeignet sind. Die Video-Daten müssen je nach dem gewünschten Format wahlweise komprimiert und expandiert werden. In einem Fall ist es beispielsweise erforderlich, daß 4 X 3 NTSC-Videosignal um einen Faktor 4/3 zu komprimieren, um eine Verzerrung des Bildseitenverhältnisses des angezeigten Bildes zu verhindern. In einem anderen Fall kann das Videosignal beispielsweise expandiert werden, um horizontale Zoom-Operationen auszuführen, die normalerweise durch vertikalen Zoom begleitet werden. Horizontale Zoom-Operationen bis hinauf zu 33% können durch Verminderung der Kompressionen auf weniger als 4/3 erzielt werden. Es wird ein Abtast-Interpolator verwendet, um das ankommende Videosignal neu auf neue Pixelpositionen zu berechnen, weil die Luminanz-Video-Bandbreite bis hinauf zu 5,5 MHz für S-VHS-Format einen großen Prozentsatz der Nyquist-Faltung über der Frequenz besitzt, die 8 MHz für einen 1024fH-Systemtakt ist.
EP-A-D 162 501 offenbart eine Videosignal-Verarbeitungsanordnung mit einem Speicher und einem Interpolator zur Verarbeitung von Luminanzdaten, und einem Speicher und einem Interpolator zur Verarbeitung von Chrominanzdaten. Eine Steuerschaltung erzeugt Steuersignale, um die Positionen des Speichers und des Interpolators in Abhängigkeit davon, ob das Videosignal komprimiert oder expandiert werden muß, neu zu konfigurieren.
GB-A-2 073 536 offenbart eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung zum Expandieren oder Komprimieren eines Farbfernsehsignals in der Horizontal-Richtung. Jeder der drei Videosignalwege, die den Y-, U- und V-Signalkomponenten eines Farbfernsehsignals entsprechen, enthalten einen Speicher, einen Interpolator und einen Ausgangswähler. Eingangssignale werden in dem Speicher gespeichert. Ein Lese-Adressen-Generator steuert das Lesen aus dem Speicher und steuert den jeweiligen Interpolator, um die gewünschte Interpolation zu erzeugen.
Die Luminanzdaten für das Hauptsignal werden entlang eines Hauptsignalweges geleitet, der einen FIFO-Zeilenspeicher zum Komprimieren (Pausieren) und Expandieren (Wiederholen) der Daten und einen Interpolator zur Neuberechnung von Abtastwerten zum Glätten der Daten enthält. Die relativen Positionen des FIFO und des Interpolators sind jedoch für die Kompression anders als für die Expansion. Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 kehren Schalter oder Programmwähler die Topologie des Hauptsignalweges in bezug auf die relativen Positionen des FIFO und des Interpolators um, wodurch die Notwendigkeit für zwei Hauptsignalwege, die zwei FIFOs und zwei Interpolatoren benötigen, vermieden wird. Insbesondere wählen diese Schalter aus, ob der Interpolator dem FIFO vorangeht, was für die Kompression erforderlich ist, oder ob der FIFO dem Interpolator vorangeht, was für die Expansion erforderlich ist. Die Schalter können auf eine Programm-Steuerschaltung ansprechen, die selbst auf einen Mikroprozessor anspricht.
Eine Interpolator-Steuerschaltung erzeugt Pixel-Positionswerte, Interpolator-Kompensationsfilter-Wichtungs- und Takt- Tastungs-Informationen für die Luminanzdaten. Es ist die Takt- Tastungs-Information, die die FIFO-Daten pausieren läßt (dezimiert) oder wiederholt, damit bei einigen Takten Abtastungen nicht geschrieben werden, um eine Kompression zu bewirken, oder bei einigen Abtastungen mehrfach für eine Expansion gelesen werden. Um beispielsweise eine 4/3-Kompression zu verarbeiten, wobei 4/3 das Verhältnis der Zahl von Eingangs-Abtastungen zur Zahl von Ausgangs-Abtastun,gen darstellt, kann jede vierte Abtastung daran gehindert werden, in den FIFO eingeschrieben zu werden. Die durchschnittliche Neigung einer aus dem Luminanz- FIFO ausgelesenen Rampe ist 33% steiler als die entsprechende Eingangs-Rampe. Es sei ferner bemerkt, daß 33% weniger aktive Lesezeit erforderlich ist, um die Rampe auszulesen als zum Einschreiben der Daten erforderlich war. Dies bildet die 4/3- Kompression. Es ist die Funktion des Interpolators, die in den FIFO geschriebenen Luminanz-Abtastungen neu zu berechnen, so daß die aus dem FIFO ausgelesenen Daten glatt und nicht grob sind.
Espansionen können in der genau entgegengesetzten Weise wie Kompressionen ausgeführt werden. Im Falle von Kompressionen ist dem Schreib-Aulösesignal eine Takt-Tastungs-Information in Form von Sperrimpulsen zugeordnet. Zum Expandieren von Daten wird die Takt-Tastungs-Information dem Lese-Auslösesignal zugeführt. Dies läßt die Daten pausieren, wenn sie aus dem FIFO ausgelesen werden. Die Durchschnittsneigung einer aus dem Luminanz-FIFO ausgelesenen Rampe ist 33% flacher als die entsprechende Eingangsrampe für eine 4/3-Expansion oder Zoom. In diesem Fall ist es die Funktion des Interpolators, der dem FIFO folgt, die abgetasteten Daten nach der Expansion von grob in glatt neu zu berechnen. Im Expansionsfall müssen die Daten pausieren, wenn sie aus dem FIFO ausgelesen werden, und wenn sie in den Interpolator getaktet werden. Dies ist unterschiedlich gegenüber dem Kompressionsfall, bei dem die Daten kontinuierlich durch den Interpolator getaktet werden. In beiden Fällen (der Kompression und der Expansion) können die Takt-Tastungs-Operationen leicht in synchroner Weise ausgeführt werden, d.h. es können Ereignisse auftreten, die auf den ansteigenden Flanken des 1024fH-Systemtakts beruhen.
Es gibt eine Anzahl von Vorteilen in dieser Topologie für die Luminenz-Interpolation. Die Takt-Tastungs-Operationen, nämlich die Datendezimierung und die Datenwiederholung, können in synchroner Weise ausgeführt werden. Wenn eine umschaltbare Videodatenwegtopologie nicht verwendet würde, um die Positionen des Interpolators und des FIFO auszutauschen, müßten die Leseoder Schreibtakte doppelt getaktet werden, um die Daten pausieren zu lassen oder zu wiederholen. Der Begriff "doppelt getaktet" bedeutet, daß zwei Datenpunkte in den FIFO in einem einzelnen Taktzyklus geschrieben oder während eines einzelnen Taktzyklus aus dem FIFO gelesen werden müssen. Die resultierende Schaltung läßt sich nicht so ausführen, daß sie synchron mit dem Systemtakt arbeitet, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz doppelt so hoch sein muß wie die System-Taktfrequenz. Ferner erfordert eine schaltbare Topologie nur einen Interpolator und einen FIFO, um sowohl Kompressionen als auch Expansionen durchzuführen. Wenn die hier beschriebene Videoweg-Schaltanordnung nicht verwendet würde, kann die Doppel-Taktsituation nur durch Verwendung von zwei FIFO's vermieden werden, um sowohl Kompression als auch Expansion zu erzielen. Ein FIFO für Expansionen müßte vor dem Interpolator und ein FIFO für Kompressionen hinter dem Interpolator angeordnet werden.
Es ist möglich, das oben beschriebene Luminanzraster-Abbildungssystem für beide Farbkomponenten-Signale R-Y und B-Y, oder I und Q, die hier allgemein mit U und V bezeichnet werden, zu duplizieren. Dies würde jedoch übertrieben kompliziert für die Durchführung der Farbinterpolation sein, weil die Farbsignalkomponenten üblicherweise in der Bandbreite auf 500 kHz oder 1,5 MHz für breite 1-Systeme begrenzt sind. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wird hier ein einfacheres Farbkomponenten-Rasterabbildungssystem beschrieben, das parallel zu dem oben beschriebenen Luminanzraster-Abbildungssystem verwendet werden kann. Es wird eine volle NTSC-Farbraster-Abbildungsfunktionalität vorgesehen. Der UV-Signalweg ist gleich dem Y-Signalweg, mit Ausnahme, daß eine Verzögerungsanpassungs-Schaltung anstatt eines Interpolators verwendet wird. Die Verzögerungsschaltung hat genau dieselbe Zahl von Taktverzögerungen wie der Interpolator und hält die Y-, U-, V-Abtastausrichtung aufrecht.
Eine Schaltung zum Komprimieren und Expandieren von Video- Farbkomponentendaten umfaßt einen FIFO-Zeilenspeicher und eine Verzögerungs -Anpassungsschaltung. Eine Zeitsteuerschaltung erzeugt Steuersignale zum Schreiben von Daten in den Zeilenspeicher und zum Lesen von Daten aus dem Zeilenspeicher, um die Daten zu komprimieren und zu expandieren. Die Datenverzögerungsschaltung paßt die Daten, die in dem FIFO-Zeilenspeicher komprimiert oder expandiert werden an Luminanzdaten an, die in gleicher Weise komprimiert oder expandiert werden. Ein Schalt-Netzwerk errichtet wahlweise einen ersten Signalweg, in dem der Zeilenspeicher der Verzögerungs-Anpassungsschaltung vorangeht, um die Datenexpansion auszuführen, und einen zweiten Signalweg, in dem die Verzögerungs-Anpassungsschaltung dem Zeilenspeicher vorangeht, um die Datenkompression auszuführen. Das Schalt-Netzwerk wird gemäß ausgewählten Anzeigeformaten, die eine Kompression oder Expansion erfordern, beispielsweise durch einen Mikroprozessor, gesteuert.
Fig. 1(a) bis 1(i) sind nützlich zur Erläuterung verschiedener Anzeigeformate eines Breit-Bildschirm-Fernsehgerätes.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Breit-Bildschirm- Fernsehgerätes gemäß Aspekten dieser Erfindung, das für den Betrieb mit einer 2fH-Horizontal-Abtastung angepaßt ist.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des Breit-Bildschirm- Prozessors von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere Einzelheiten des Breit-Bildschirm-Prozessors von Fig. 3 zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 4 dargestellten Bild-in-Bild-Prozessors.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 4 dargestellten Gate-Anordnung und veranschaulicht die Haupt-, Hilfs- und Ausgangs-Signalwege.
Fig. 7 und 8 sind Zeitsteuer-Diagramme, die nützlich zur Erläuterung der Erzeugung des in Fig. 1(d) gezeigten Anzeigeformats sind, wobei voll abgeschnittene Signale verwendet werden.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Haupt-Signalweg von Fig. 6 in größeren Einzelheiten zeigt.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das den Hilfs-Signalweg von Fig. 6 in größeren Einzelheiten zeigt.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Zeitsteuer- und Steuerabschnitts des Bild-in-Bild-Prozessors von Fig. 5.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung des internen 2fH-Signals bei der Umwandlung von 1fH in 2fH
Fig. 13 ist eine mit Blöcken kombinierte Schaltung für die in Fig. 2 dargestellte Ablenkschaltung.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten RGB-Schnittstelle.
Fig. 15(a) bis 15(f) veranschaulichen Wellenformen, die nützlich zur Erläuterung der Analog/Digital-Umwandlung der Farbkomponenten des Haupt-Videosignals sind.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Topologie in der Gate-Anordnung für den Signalverarbeitungsweg der Farbkomponenten des Haupt-Videosignals.
Fig. 17(a) bis 17(b) veranschaulichen Wellenformen, die nützlich zur Erläuterung der Verschiebung von Luminanz- und Farbkomponenten in dem Haupt-Signalweg der Gate-Anordnung sind.
Die verschiedenen Teile von Fig. 1 veranschaulichen einige aber nicht alle verschiedenen Kombinationen von einzelnen und mehrfachen Bildanzeige-Formaten, die bei den verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen ausgeführt werden können. Die zur Veranschaulichung ausgewählten sollen die Beschreibung bestimmter Schaltungen erleichtern, die Breit-Bildschirm-Fernsehgeräte gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen umfassen. Aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung und der Erläuterung wird allgemein davon ausgegangen, daß eine Videoquelle oder ein Signal ein Bildseitenverhältnis mit Breite:Höhe von 4 X 3 hat, während ein Breit-Bildschirm-Bildseitenverhältnis für eine Videoquelle oder ein Signal ein Bildseitenverhältnis mit Breite:Höhe von 16 X 9 hat. Die erfindungegemäßen Anordnungen sind nicht auf diese Definitionen beschränkt.
Fig. 1(a) zeigt ein Fernsehgerät für direkte Betrachtung oder ein Projektionsgerät mit einem üblichen Bildseitenverhältnis von 4 X 3. Wenn ein Bild mit einen Seitenverhältnis von 16 X 9 als Signal mit einem Seitenverhältnis von 4 X 3 übertragen wird, erscheinen oben und unten schwarze Balken. Dies wird allgemein als Letterbox-Format bezeichnet. In diesem Fall ist das betrachtete Bild ziemlich schmal in bezug auf die gesamt verfügbare Anzeigefläche Alternativ wird die Quelle mit dem Bildseitenverhältnis 16 X 9 vor der Aussendung umgewandelt, so daß sie die vertikale Ausdehnung einer Betrachtungsfläche mit einem Seitenverhältnis von 4 X 3 ausfüllt. Es wird jedoch viel Information an der linken und/oder rechten Seite abgeschnitten. Als weitere Alternative kann das Letterbox-Bild vertikal aber nicht horizontal expandiert werden, wodurch das resultierende Bild eine Verzerrung durch vertikale Ausdehnung zeigt. Keine der drei Alternativen findet einen besonderen Anklang.
Fig. 1(b) zeigt einen 16 X 9-Schirm. Eine Videoquelle mit 16 X 9-Bildseitenverhältnis würde voll ohne Abschneiden und ohne Verzerrung angezeigt. Ein Letterbox-Bild mit einem 16 X 9-Bildseitenverhältnis, das selbst in einem Signal mit einem 4 X 3- Bildseitenverhältnis ist, kann progressiv durch Zeilenverdoppelung oder Zeilenhinzufügung abgetastet werden, um so eine größere Anzeige mit ausreichender vertikaler Auflösung vorzusehen. Ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß dieser Erfindung kann ein solches Signal mit einem 16 X 9-Bildseitenverhältnis anzeigen, ob es die Hauptquelle, die Hilfsquelle oder eine externe RGB-Quelle ist.
Fig. 1(c) veranschaulicht ein Hauptsignal mit 16 X 9-Bildseitenverhältnis, bei dem ein Einfügungsbild mit einem 4 X 3- Bildseitenverhältnis angezeigt wird. Wenn sowohl die Haupt- als auch die Hilfs-Videosignale Quellen mit 16 X 9-Bildseitenverhältnis sind, kann das Einfügungsbild auch ein 16 X 9-Bildseitenverhältnis haben. Das Einfügungsbild kann an vielen unterschiedlichen Positionen angezeigt werden.
Fig. 1(d) veranschaulicht ein Bildseitenverhältnis, bei dem Haupt- und Hilfs-Videosignale mit derselben Bildgröße angezeigt werden. Jeder Anzeigebereich hat ein Bildseitenverhältnis von 8 X 9, was natürlich unterschiedlich sowohl von 16 X 9 als auch von 4 X 3 ist. Um in einem solchen Anzeigebereich eine Quelle mit einem 4 X 3-Bildseitenverhältnis ohne horizontale oder vertikale Verzerrung zu zeigen, muß das Signal an der linken und rechten Seite abgeschnitten werden. Es kann mehr von dem Bild mit weniger Abschneiden gezeigt werden, wenn eine gewisse Verzerrung des Bildseitenverhältnisses durch horizontales Quetschen des Bildes toleriert wird. Horizontales Quetschen führt zu einer vertikalen Dehnung von Objekten in dem Bild. Ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß dieser Erfindung kann eine Mischung von Abschneiden und Verzerrung des Bildseitenverhältnisses von maximalem Abschneiden mit keiner Verzerrung des Bildseitenverhältnisses bis zu keinem Abschneiden mit maximaler Verzerrung des Bildseitenverhältnisses vorsehen.
Daten-Abtastbegrenzungen in dem Hilfs-Videosignal-Verarbeitungsweg komplizieren die Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung, das eine Größe hat, die gleich groß wie die Anzeige von dem Hauptsignal ist. Es können verschiedene Verfahren entwickelt werden, um diese Komplikationen zu überwinden.
Fig. 1(e) ist ein Bildseitenverhältnis, bei dem ein Bild mit einem Format von 4 X 3 in der Mitte eines Anzeigeschirms mit einem 16 X 9-Bildseitenverhältnis angezeigt wird. Dunkle Balken sind ander linken und rechten Seite ersichtlich.
Fig. 1(f) veranschaulicht ein Bildseitenverhältnis, bei dem ein großes Bild mit einem 4 X 3-Bildseitenverhältnis und drei kleinere Bilder mit 4 X 3-Bildseitenverhältnis gleichzeitig angezeigt werden. Ein kleineres Bild außerhalb des Umfangs des großen Bildes wird auch als POP bezeichnet, d.h. ein Bild-außerhalb-des-Bildes, anstatt ein PIP, ein Bild-in-Bild. Die Begriffe PIP oder Bild-in-Bild werden hier für beide Anzeigeformate verwendet. In den Fällen, in denen das Breit-Bildschirm-Fernsehgerät mit zwei Tunern versehen ist, entweder beide intern oder einer intern und einer extern, beispielsweise in einem Video-Kassettenrecorder, können beide angezeigten Bilder Bewegung in Echtzeit gemäß der Quelle anzeigen. Die verbleibenden Bilder können in Standbild-Format angezeigt werden. Es sei hervorgehoben, daß die Hinzufügung von weiteren Tunern und zusätzlichen Hilfs-Signalverarbeitungswegen für mehr als zwei bewegte Bilder sorgen kann. Es wird auch hervorgehoben, daß das große Bild einerseits und die drei kleinen Bilder andererseits in ihrer Position umgeschaltet werden können, was in Fig. 1(g) dargestellt ist.
Fig. 1(h) veranschaulicht eine Alternative, bei der das Bild mit 4 X 3-Bildseitenverhältnis zentriert ist und sechs kleinere Bilder mit 4 X 3-Bildseitenverhältnis in vertikalen Spalten an beiden Seiten angezeigt werden. Wie bei dem zuvor beschriebenen Format kann ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät, das mit zwei Tunern ausgerüstet ist, zwei sich bewegende Bilder vorsehen. Die verbleibenden elf Bilder können im Standbild-Format sein.
Fig. 1(i) zeigt ein Anzeigeformat mit einem Gitter von zwölf Bildern mit 4 X 3-Bildseitenverhältnis. Ein solches Anzeigeformat ist insbesondere als Kanal-Auswählanleitung geeignet, bei der jedes Bild wenigstens ein Standbild von einem anderen Kanal ist. Wie zuvor hängt die Zahl der sich bewegenden Bilder von der Zahl der verfügbaren Tuner und Signalverarbeitungswege ab.
Die verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Formate sind veranschaulichend und nicht begrenzend und können durch Breit-Bildschirm-Fernsehgeräte ausgeführt werden, die in den übrigen Zeichnungen dargestellt und in Einzelheiten nachfolgend beschrieben werden.
Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen, das mit einer 2fH-HOrizontal-Abtastung arbeitet, ist in Fig. 2 dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 umfaßt allgemein einen Videosignal-Eingangsabschnitt 20, einen TV-Mikroprozessor 216, einen Breit-Bildschirm-Prozessor 30, einen 1fH-in-2fH-Wandler 40, eine Ablenkschaltung 50, eine RGB-Schnittstelle 60, einen Wandler 240 von YUV in RGB, Bildröhren-Ansteuerschaltungen 242, Röhren 244 für unmittelbare Betrachtung oder Projektionsröhren und eine Stromversorgung 70. Die Gruppierung der verschiedenen Schaltungen in unterschiedliche funktionelle Blöcke erfolgt aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung und soll nicht die physikalische Position dieser Schaltungen relativ zueinander begrenzen.
Der Videosignal-Eingangsabschnitt 20 dient zum Empfang einer Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen ver verschiedenen Videoquellen. Die Videosignale können wahlweise für die Anzeige als Haupt- und Hilfs-Videosignale umgeschaltet werden. Ein HF- Schalter 204 hat zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese stellen Eingänge für Antennenempfang durch die Luft und Kabelempfang dar. Der HF-Schalter 204 steuert, welcher Antenneneingang einem ersten Tuner 206 und einem zweiten Tuner 208 zugeführt wird. Der Ausgang des ersten Tuners dient als Eingang zu einem Ein-Chip 202, der eine Anzahl von Funktionen ausführt, wie Abstimmung, Horizontal- und Vertikal-Ablenkung und Video-Steuerungen. Der dargestellte Ein-Chip ist der industriell gefertigte Typ TA7777. Das Basisband-Videosignal VIDEO OUT, das in dem Ein- Chip erzeugt wird und von dem Signal von dem ersten Tuner 206 herrührt, dient als Eingang sowohl zu dem Videoschalter 200 als auch zu dem TVI-Eingang des Breit-Bildschirm-Prozessors 30. Andere Basisband-Videoeingänge zum Videoschalter 200 sind mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese können für Videokameras, Laser-Plattenspieler, Video-Bandspieler, Videospiele und dergl. verwendet werden. Der Ausgang des Videoschalters 200, der durch den TV-Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist mit SWITCHED VIDEO bezeichnet. SWITCHED VIDEO ist ein weiterer Eingang zum Breit-Bildschirm-Prozessor 30.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 wählt ein Schalter SW1 in dem Breit-Bildschirm-Prozessor zwischen den Signalen TV1 und SWITCHED VIDEO als SEL-COMP-OUT-Videosignal, das den Eingang zu einem Y/C-Dekoder 210 bildet. Der Y/C-Dekoder 210 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgeführt werden. Zwei weitere Videoquellen S1 und S2 sind auch Eingänge zu dem Y/C-Dekoder 210. Die beiden Videoquellen S1 und S2 stellen unterschiedliche S-VHS- Quellen dar, und jede besteht aus getrennten Luminanz- und Chrominanzsignalen. Ein Schalter, der als Teil in den Y/C-Dekoder einbezogen sein kann wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder der als getrennter Schalter ausgeführt sein kann, spricht auf den TV-Mikroprozessor 216 an, um ein Paar von Luminanz- und Chrominanzsighalen als Ausgänge auszuwählen, die als Y_M bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Luminanz- und Chrominanzsignalen wird anschließend als Hauptsignal betrachtet und entlang eines Hauptsignalweges verarbeitet. Signalbezeichnungen _M oder _MN beziehen sich auf den Hauptsignalweg. Das Chrominanzsignal C_IN wird durch den Breit-Bildschirm-Prozessor zurück zu dem Ein-Chip geleitet, um Farbdifferenzsignale U_M und V_M zu erzeugen. In dieser Hinsicht ist U eine äquivalente Bezeichnung für (R-Y) und V ist eine äquivalente Bezeichnung für (B-Y). Die Y_M-, U_M- und V_M-Signale werden in dem Breit-Bildschirm-Prozessor für weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgewandelt.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breit- Bildschirm-Prozessors 30 definiert ist, erzeugt ein Basisband- Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den Signalen TV2 und SWITCHED VIDEO als Eingang zu einem Y/C-Dekoder 220. Der Y/C-Dekoder 220 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgeführt werden. Die Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen dem Luminanzund Chrominanzausgang des Y/C-Dekoders 220 und den Luminanz- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y_EXT bzw. C_EXT bezeichnet ist. Die Y_EXT- und C_EXT-Signale entsprechen dem S-VHS-Eingang S1. Der Y/C-Dekoder 220 und die Schalter SW3 ünd SW4 können wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern kombiniert werden. Der Ausgang der Schalter SW4 und SW4 wird anschließend als das Hilfssignal betrachtet und in einem Hilfs-Signalweg verarbeitet. Der ausgewählte Luminanzausgang ist mit Y_A bezeichnet. Signalbezeichnungen A, AX und _AUX beziehen sich auf den Hilfs-Signalweg. Das ausgewählte Chrominanzsignal wird in Farbdlfferenz-Signale U_A und V_A umgewandelt. Die Y_A-, U_ A- und V_A-Signale werden für weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgewandelt. Die Anordnung der Umschaltung der Videosignalquelle in dem Haupt- und Hilfs-Signalweg maximiert die Flexibilität bei der Handhabung der Quellenauswahl für die verschiedenen Teile der verschiedenen Bildanzeige-Formate.
Ein zusammengesetztes Synchronsignal COMP SYNC, das Y_M entspricht, wird von dem Breitschirm-Prozessor einer Synchronsignal-Abtrennschaltung 212 zugeführt. Die Horizontal- und Vertikal-Synchronkomponenten H bzw. V sind Eingänge für eine Vertikal -Abwärts-Zählschaltung 214. Die Vertikal -Abwärts-Zählschaltung erzeugt ein VERTIKAL-RESET-Signal, das dembreitschirm-Prozessor 30 zugeführt wird. Der Breitschirm-Prozessor erzeugt ein internes Vertikal-Rückstell-Ausgangssignal INT VERT RST OUT, das der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt wird. Ein Schalter in der RGB-Schnittstelle 60 wählt zwischen dem internen Vertikal-Rückstell-Ausgangssignal und der Vertikal-Synchronkomponente der externen RGB-Quelle. Der Ausgang dieses Schalters ist eine ausgewählte Vertikal-Synchron-Komponente SEL_VERT_SYNC, die der Ablenkschaltung 50 zugeführt wird. Horizontal- und Vertikal-Synchronsignale des Hilfs-Videosignals werden durch die Synchronsignal-Abtrennschaltung 250 in dem Breitschirm-Prozessor erzeugt.
Der 1fH-in-2fH-Wandler 40 ist verantwortlich für die Umwandlung von Zeilensprung-Videosignalen in progressiv abgetastete Nicht-Zeilensprung-Signale, beispielsweise eines, bei dem jede horizontale Zeile zweimal angezeigt wird, oder eine zusätzliche Gruppe von horizontalen Zeilen durch Interpolation von benachbarten horizontalen Zeilen desselben Halbbildes erzeugt wird. In einigen Fällen hängt die Verwendung einer vorhergehenden Zeile oder die Verwendung einer interpolierten Zeile von dem Bewegungspegel ab, der zwischen benachbarten Halbbildern oder Vollbildern festgestellt wird. Die Wandlerschaltung 40 arbeitet in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Der Video-RAM kann dazu verwendet werden, ein oder mehrere Halbbilder eines Vollbildes zu speichern, um die progressive Anzeige zu ermöglichen. Die umgewandelten Video-Daten wie die Y_2fH-, U_2fH- und V_2fH-Signale werden der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt.
Die in größeren Einzelheiten in Fig. 14 dargestellte RGB- Schnittstelle 60 ermöglicht die Auswahl der umgewandelten Video- Daten oder der externen RGB-Video-Daten zur Anzeige durch den Videosignal-Eingangsabschnitt. Von dem externen RGB-Signal wird angenommen, daß es ein Signal für Breitformat-Bildseitenverhältnis ist, das für eine 2fH-Abtastung angepaßt ist. Die Vertikal- Synchronkomponente des Hauptsignals wird der RGB-Schnittstelle durch den Breitschirm-Prozessor als INT VERT RST OUT zugeführt, wodurch es möglich ist, daß ein ausgewähltes Vertikal-Synchronsignal (fvm oder fvext) für die Ablenkschaltung 50 verfügbar ist. Der Betrieb des Breitschirm-Fernsehgerätes ermöglicht dem Benutzer die Auswahl eines externen RGB-Signals durch Erzeugung eines internen/externen Steuersignals INT/EXT. Die Auswahl eines externen RGB-Signaleingangs kann bei Fehlen eines solchen Signals jedoch zu einem vertikalen Zusammenbruch des Rasters führen und die Kathodenstrahlröhre oder die Projektionsröhren beschädigen. Daher stellt die RGB-Schnittstelle ein externes Synchronsignal fest, um sich über die Auswahl eines nicht vorhandenen RGB-Eingangs hinwegzusetzen. Der WSP-Mikroprozessor 340 sorgt auch für die Farb- und Farbtonsteuerung für das externe RGB-Signal.
Der Breitschirm-Prozessor 30 umfaßt einen Bild-in-Bild-Prozessor 320 für spezielle Signalverarbeitung des Hilfs-Videosignals. Der Begriff Bild-in-Bild wird auch abgekürzt als PIP- oder Pix-in-Pix bezeichnet. Eine Gate-Anordnung 300 kombiniert die Haupt- und Hilfs-Videosignal-Daten in einer breiten Vielfalt von Anzeigeformaten, die als Beispiele in den Fig. 1(b) bis 1(i) dargestellt sind. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 und die Gate- Anordnung 300 werden von dem Breitschirm-Mikroprozessor (WSP µp) 340 gesteuert. Der Mikroprozessor 340 spricht auf den TV-Mikroprozessor 216 über einen Serienbus an. Der Serienbus enthält vier Signalleitungen für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rückstellsignale. Der Breitschirm-Prozessor 30 erzeugt auch ein zusammengesetztes Vertikal-Austast/Rückstell-Signal als ein Dreipegel-Sandburg-Signal. Alternativ können das Vertikal-Austastsignal und die Rückstellsignale als getrennte Signale erzeugt werden. Ein zusammengesetztes Austastsignal wird der RGB- Schnittstelle durch den Videosignal-Eingangsabschnitt zugeführt.
Die in größeren Einzelheiten in Fig. 13 dargestellte Ablenkschaltung 50 empfängt ein vertikales Rückstellsignal von dem Breitschirm-Prozessor, ein ausgewähltes fH-Horizontal-Synchronsignal von der RGB-Schnittstelle 60 und zusätzliche Steuersignale von dem Breitschirm-Prozessor. Diese zusätzlichen Steuersignale beziehen sich auf horizontalen Phasenabgleich, Einstellung der vertikalen Größe und Einstellung der Ost-West-Kissenverzerrung. Die Ablenkschaltung 50 führt 2fH-Rücklaufimpulse dem Breitschirm-Prozessor 30, dem 1fH-in-2fH-Wandler 40 und dem YUV- in-RGB-Wandler 240 zu.
Die Betriebsspannungen für das gesamte Breitschirm-Fernsehgerät werden von einem Netzteil 70 erzeugt, das von einer Netz- Wechselspannungsquelle gespeist werden kann.
Der Breitschirm-Prozessor 30 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 3 dargestellt. Die prinzipiellen Komponenten des Breitschirm-Prozessors sind eine Gate-Anordnung 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-Ausgangs-Kodierer 227. Weitere Einzelheiten des Breitschirm-Prozessors, die für die 1fH- und 2fH- Schaltung gemeinsam sind, z.B. die PIP-Schaltung, sind in Fig. 4 dargestellt. Ein Bild-in-Bild-Prozessor 320, der einen bedeutsamen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist in größeren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt. Die Gate-Anordnung 300 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt. Eine Anzahl der in Fig. 3 dargestellten Komponenten, die Teile des Haupt- und Hilfs-Signalweges bilden, ist bereits in Einzelheiten beschrieben worden.
Dem zweiten Tuner ist eine ZF-Stufe 224 und eine Audio-Stufe 226 zugeordnet. Der zweite Tuner 208 arbeitet auch in Verbindung mit dem WSP µP 340. Der WSP µP 340 umfaßt einen Eingangs-Ausgangs-I/O-Abschnitt 340A und einen analogen Ausgangs-Abschnitt 3408. Der I/O-Abschnitt 340 liefert Farbton- und Farb-Steuersignale, das INT/EXT-Signal zur Wahl der externen RGB-Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1 bis SW6. Der I/O-Abschnitt überwacht auch das EXT SYNG DET-Signal von der RGB- Schnittstelle, um die Ablenkschaltung und die Kathodenstrahlröhre(n) zu schützen. Der analoge Ausgangs-Abschnitt 3408 liegert Steuersignale für die vertikale Größe, die Ost-West-Einstellung und die horizontale Phase über entsprechende Schnittstellen-Schaltungen 254, 256 und 258.
Die Gate-Anordnung 300 ist verantwortlich für die Kombination der Video-Information von den Haupt- und Hilfs-Signalwegen, um eine zusammengesetzte Breitschirm-Anzeige auszuführen, beispielsweise eine von denen, die in den verschiedenen Teilen von Fig. 1 dargestellt sind. Die Taktinformation für die Gate-Anordnung wird von einer Phasenregeischleife 374 geliefert, die in Verbindung mit einem Tiefpaßfilter 376 arbeitet. Das Haupt-Videosignal wird dem Breitschirm-Prozessor in analoger Form und im Y U V-Format als Signale zugeführt, die mit Y_M, U_M und V_M bezeichnet werden. Diese Haupt-Signale werden durch die Analog/Digital-Wandler 342 und 346 von analoger in digitale Form umgewandelt, was in Einzelheiten in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Farbkomponenten-Signale sind allgemein mit U und V bezeichnet, wobei diese Bezeichnungen entweder R-Y- oder B-Y-Signalen oder I- und Q-Signalen zugeordnet werden können. Die abgetastete Luminanz-Bandbreite ist auf 8 MHz beschränkt, weil die System-Taktrate 1024 fH ist, was etwa 16 MHz entspricht. Es kann ein einzelner Analog/Digital-Wandler und ein Analog-Schalter verwendet werden, um die Farbkomponenten-Daten abzutasten, weil die U- und V-Signale auf 500 kHz oder 1,5 MHz für breites I beschränkt sind. Das Zeilenauswahl-Signal UV_MUX für den analogen Schalter oder den Multiplexer 344 ist ein 8 MHz-Signal, das durch Teilen des Systemtaktes durch 2 abgeleitet wird. Ein einen Takt breiter Start des SOL-Zeilenimpulses stellt synchron dieses Signal am Beginn jeder horizontalen Videozeile auf null zurück. Das UV_MUX-Zeilensignal kippt dann in seinem Zustand bei jeder Taktperiode während der gesamten horizontalen Zeile hin und her. Da die Zeilenlänge eine gerade Zahl von Taktperioden ist, schaltet der Zustand von UV_MUX nach Auslösung ständig ohne Unterbrechung 0,1,0,1, ... um. Die Y- und UV-Datenströme aus den Analog/Digital-Wandlern 342 und 346 werden geschoben, weil die Analog/Digital-Wandler jeweils eine Verzögerung von einer Taktperiode haben. Um diese Datenverschiebung zu berücksichtigen, muß die Takt-Tastinformation von der Interpolatorsteuerung 349 des Haupt-Signalverarbeitungsweges 304 in gleicher Weise verzögert werden. Würde die Takt-Tastungsinformation nicht verzögert, würden die UV-Daten nicht richtig gepaart sein, wenn sie gelöscht werden. Dies ist wichtig, weil jedes UV-Paar einen Vektor darstellt. Ein U-Element von einem Vektor kann nicht mit einem V- Element von einem anderen Vektor ohne Verursachung einer Farbverschiebung gepaart werden. Statt dessen wird eine V-Abtastung von einem vorherigen Paar zusammen mit der gegenwärtigen U- Abtastung gelöscht. Dieses Verfahren des UV-Multiplexens wird mit 2:1:1 bezeichnet, da es zwei Luminanz-Abtastungen für jedes Paar von Farbkomponenten (UV) -Abtastungen gibt. Die Nyquist- Frequenz für U als auch V wird tatsächlich auf die Hälfte der Luminanz-Nyquist-Frequenz vermindert. Demzufolge ist die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des Analog/Digital-Wandlers für die Luminanz-Komponente 8 MHz, während die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des Analog/Digital-Wandlers für die Farbkomponenten 4 MHz ist.
Die PIP-Schaltung und/oder die Gate-Anordnung kann auch Mittel zur Verbesserung der Auflösung der Hilfs-Daten ungeachtet der Datenkompression enthalten. Es sind eine Reihe von Schemata zur Detenverminderung und Datenwiederherstellung einschließlich beispielsweise der Kompression gepaarter Pixel und Dithering und Dedithering entwickelt worden. Ferner werden unterschiedliche Dithering-Sequenzen mit unterschiedlichen Bit-Zahlen und unterschiedlichen Kompressionen gepaarter Pixel mit unterschiedlichen Bit-Zahlen in Betracht gezogen. Aus einer Zahl von bestimmten Daten-Verminderungs- und Daten-Wiederherstellungs-Schemata kann eines durch den WSP µP 340 ausgewählt werden, um die Auflösung des angezeigten Videosignals für jede Art von Bildanzeige-Format zu maximieren.
Die Gate-Anordnung enthält Interpolatoren, die in Verbindung mit Zeilenspeichern arbeiten, die als FIFO's 356 und 358 ausgebildet sein können. Der Interpolator und die FIFO's dienen gegebenenfalls zur erneuten Abtastung des Haupt-Signals. Ein zusätzlicher Interpolator kann das Hilfs-Signal erneut abtasten. Taktund Synchronisationsschaltungen in der Gate-Anordnung steuern die Daten-Manipulation sowohl der Haupt- als auch der Hilfs-Signale einschließlich deren Kombination in ein einzelnes Video- Ausgangssignal, das Y_MX-, U_MX- und V_MX-Komponenten hat. Diese Ausgangskomponenten werden durch Digital/Analog-Wandler 360, 362 und 364 in analoge Form umgewandelt. Die mit Y, U und V bezeichneten analogen Signale werden in dem 1fH-in-2fH-Wandler 40 zur Umwandlung in Nicht-Zeilensprung-Abtastung zugeführt. Die Signale Y, U und V werden auch durch den Kodierer 225 in Y/C-Format kodiert, um ein Breitformat-Ausgangssignal Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT zu definieren, das an Einbaubuchsen verfügbar ist. Ein Schalter SWS wählt ein Synchronisationssignal für den Kodierer 227, entweder C_SYNC_MN von der Gate-Anordnung oder C_SYNC_AUX von der PIP-Schaltung aus. Schalter SW6 wählt zwischen Y_M und C_SYNC_AUX als Synchronsignal für den Breitschirm- Buchsenausgang aus.
Teile der Horizontal-Synchronschaltung sind in größeren Einzelheiten in Fig. 12 dargestellt. Die Phasenvergleichsschaltung 228 ist Teil einer Phasenregeischleife einschließlich Tiefpaßfilter 230, spannungsgesteuertem Oszillator 232, Teiler 234 und Kondensator 236. Der spannungsgesteuerte Oszillator 232 arbeitet mit ³2fH in Abhängigkeit von einem keramischen Resonator 238 oder dergleichen. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators wird durch 32 geteilt, um an die Phasenvergleichsschaltung 228 ein zweites Eingangssignal mit geeigneter Frequenz zu liefern. Der Ausgang des Teilers 234 ist ein 1fH REF-Zeitsteuersignal. Die 32fH REF- und 1fH REF-Zeitsteuersignale werden einer durch 16 teilenden Zählschaltung 400 zugeführt. Ein 2fH-Ausgang wird einer Impulsbreiten-Schaltung 402 zugeführt. Die Vorein stellung des Teilers 400 durch das 1fH REF-Signal stellt sicher, daß der Teiler synchron mit der Phasenregelschleife des Videosignal-Eingangsabschnitts arbeitet. Die Impulsbreiten- Schaltung 402 stellt sicher, daß ein ²fH REF-Signal eine angemessene Impulsbreite hat, um den richtigen Betrieb der Phasenvergleichsschaltung 404 zu gewährleisten, die beispielsweise vom Typ CA1391 ist, und die Teil einer zweiten Phasenregelschleife bildet, die ein Tiefpaßfilter 406 und einen 2fH-spannungsgesteuerten Oszillator 408 enthält. Der spannungsgesteuerte Oszillator 408 erzeugt ein internes 2fH-Zeitsteuersignal, das zur Ansteuerung der progressiv abgetasteten Anzeige verwendet wird. Das andere Eingangssignal zur Phasenvergleichsschaltung 404 sind die 2fH-Rücklaufimpulse oder ein darauf bezogenes Zeitsteuersignal. Die Verwendung der zweiten Phasenregeischleife mit der Phasenvergleichsschaltung 404 ist nützlich, um sicherzustellen, daß jede 2fH-Abtastperiode symmetrisch innerhalb jeder 1fH-Periode des Eingangssignals ist. Andernfalls kann die Anzeige einen Rastersprung aufweisen, bei dem beispielsweise die Hälfte der Videozeilen nach rechts und die Hälfte der Videozeilen nach links verschoben ist.
Die Ablenkschaltung so ist in größeren Einzelheiten in Fig. 13 dargestellt. Eine Schaltung 500 dient zur Einstellung der vertikalen Größe des Rasters gemäß einer gewünschten Länge an vertikaler Überabtastung, die zur Ausführung verschiedener Anzeigeformate erforderlich ist. Wie schematisch dargestellt ist, liefert eine Konstant-Stromquelle 502 eine konstante Menge an Strom ITRAMP, die den Vertikal-Rampen-Kondensator 504 auflädt. Ein Transistor 506 liegt parallel zum Vertikal-Rampen-Kondensator und entlädt den Kondensator periodisch in Abhängigkeit von dem Vertikal-Rückstellsignal. Bei Fehlen einer Einstellung liefert der Strom IRAMP die maximal verfügbare vertikale Größe für das Raster. Dies kann dem Maß der vertikalen Überabtastung entsprechen, die benötigt wird, um die Breitschirm-Anzeige durch eine Signalquelle mit expandierten 4 X 3-Bildseiten-Format auszufüllen, wie in Fig. 1(a) dargestellt. Sollte weniger vertikale Rastergröße erforderlich sein, leitet eine einstellbare Stromquelle 508 eine veränderbare Strommenge IADJ von IRAMP ab, so daß der Vertikal-Rampen-Kondensator 504 sich langsamer auflädt und auf einen geringeren Spitzenwert. Die veränderbare Stromquelle 508 spricht auf ein Einstellsignal für die vertikale Größe an, das beispielsweise in analoger Form von einer Vertikal-Größe-Steuerschaltung erzeugt wird. Die vertikale Größeneinstellung 500 ist unabhängig von einer manuellen vertikalen Größeneinstellung 510, die durch ein Potentiometer oder einen Einstellknopf an der Rückwand durchgeführt werden kann. In jedem Fall empfangen die Vertikal-Ablenkspulen 512 einen Ansteuerstrom mit der richtigen Größe. Die Horizontal-Ablenkung wird durch eine Phaseneinstelischaltung 518, eine Ost-West-Kissenverzerrungs -Korrekturschaltung 514, eine 2fH-Phasenregelschleife 520 und eine Horizontal-Ausgangsschaltung 516 vorgesehen.
Die RGB-Schnittstellen-Schaltung 60 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 14 dargestellt. Das schließlich anzuzeigende Signal wird zwischen dem Ausgang des 1fH-in-2fH-Wandlers 40 und einem externen RGB-Eingang ausgewählt. Für Zwecke des hier beschriebenen Breitschirm-Fernsehempfängers wird von dem externen RGB-Eingang angenommen, daß er eine progressiv abgetastete Quelle mit Breitformat-Bildseitenverhältnis ist. Die externen RGB- Signale und ein zusammengesetztes Austastsignal von dem Videosignal-Eingangsabschnitt 20 werden als Eingänge einem RGB-in- YUV-Wandler 610 zugeführt. Das externe zusammengesetzte 2fH-Synchronsignal für das externe RGB-Signal dient als Eingang zu einer externen Synchronsignal-Abtrennschaltung 600. Die Auswahl des Vertikal-Synchronsignals wird durch einen Schalter 608 durchgeführt. Die Auswahl des Horizontal-Synchronsignals wird durch einen Schalter 604 ausgeführt. Die Auswahl des Videosignals wird durch einen Schalter 606 ausgeführt. Alle Schalter 604, 606 und 608 sprechen auf ein internes/externes Steuersignal an, das von dem WSP µP 340 erzeugt wird. Die Auswahl von internen oder externen Videoquellen erfolgt durch den Benutzer. Wenn jedoch ein Benutzer unabsichtlich eine externe RGB-Quelle auswählt, wenn eine solche Quelle weder angeschlossen noch abgestimmt ist, oder wenn die externe Quelle ausfällt, bricht das vertikale Raster zusammen, und es kann eine ernsthafte Beschädigung der Kathodenstrahlröhre(n) eintreten. Demzufolge prüft ein externer Synchrondetektor 602 das Vorhandensein eines externen Synchronsignals. Bei Fehlen eines solchen Signals wird den Schaltern 604, 606 und 608 ein Schalter-Übersteuerungs-Steuersignal zugeführt, um die Wahl der externen RGB-Quelle zu verhindem, wenn das Signal von dort nicht vorhanden ist. Der RGB-in- YUV-Wandler 610 empfängt ebenfalls Farbton- und Farb-Steuersignale von dem WSP µP 340.
Ein Breit-Bildschirm-Fernsehempfänger gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen kann mit einer 1fH-Horizontal-Abtastung anstelle einer 2fH-Horizontal-Abtastung ausgeführt werden, obwohl eine solche Schaltung nicht dargestellt ist. Eine 1fH-Schaltung würde nicht den 1fH-in-2fH-Konverter und die RGB-Schnittstelle erfordern. Demzufolge würde dort keine Anzeige eines externen RGB-Signals mit Breitformat-Anzeigeverhältnis mit einer 2fH-Abtastrate vorgesehen. Der Breitschirm-Prozessor und der Bild-in- Bild-Prozessor für eine 1fH-Schaltung würde sehr ähnlich sein. Die Gate-Anordnung könnte weitgehend identisch sein, obwohl nicht alle Eingänge und Ausgänge benutzt würden. Die hier beschriebenen verschiedenen Auflösungs-Verbesserungs-Schemata können allgemein ohne Rücksicht darauf angewendet werden, ob das Fernsehgerät mit einer 1fH- oder einer 2fH-Abtastung arbeitet.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere Einzelheiten des in Fig. 3 dargestellten Breitschirm-Prozessors 30 zeigt, die gleich für eine 1fH- und eine 2fH-Schaltung sein würden. Die Y_A-, U_A- und V_A-Signale dienen als Eingang zu dem Bild-in- Bild-Prozessor 320, der eine Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 enthalten kann. Der Breitschirm-Fernsehempfänger gemäß As pekten dieser Erfindung kann Videosignale expandieren und komprimieren. Die besonderen Effekte, die durch die verschiedenen teilweise in Fig. 1 veranschaulichten Anzeige-Formate verkörpert werden, werden durch den Bild-in-Bild-Prozessor 320 erzeugt, der in der Auflösung verarbeitete Datensignale Y_RP, U_RP und V_RP von der Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 empfangen kann. Die Auflösungs-Verarbeitung braucht nicht immer verwendet zu werden, aber bei ausgewählten Anzeige-Formaten. Der Bild-in- Bild-Prozessor 320 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt. Die prinzipiellen Bestandteile des Bild-in-Bild-Prozessors sind ein Analog/Digital-Wandler-Abschnitt 322, ein Eingangs-Abschnitt 324, ein schneller Schalter (FSW) und ein Bus- Abschnitt 326, ein Takt- und Steuerabschnitt 328 und ein Digital/Analog-Wandler-Abschnitt 330. Der Takt- und Steuerabschnitt 328 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 11 dargestellt.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 kann als verbesserte Variation eines Basis-CPIP-Chips ausgeführt sein, der von Thomson Consumer Electronics, Inc. entwickelt wurde. Der Basis-CPIP-Chip ist in größeren Einzelheiten in einer Veröffentlichung mit dem Titel beschrieben "The CTC 140 Picture in Picture (CPIP)", Technical Training Manual, erhältlich bei Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana. Eine Anzahl von besonderen Merkmalen oder besonderen Effekten ist möglich, von denen der folgende veranschaulichend ist. Der besondere grundsätzliche Effekt ist ein großes Bild, auf einem Teil von dem ein kleines Bild liegt, wie in Fig. 1(c) dargestellt. Das große und das kleine Bild können von demselben Videosignal, von unterschiedlichen Videosignalen stammen und können ausgetauscht werden. Generell wird das Audiosignal immer so geschaltet, daß es dem großen Bild entspricht. Das kleine Bild kann in jede Position auf dem Schirm bewegt werden oder kann schrittweise durch eine Anzahl von vorgegebenen Positionen bewegt werden. Ein Zoom-Merkmal vergrößert oder verkleinert die Größe des kleinen Bildes, beispielsweise auf eine aus einer Anzahl von voreingestellten Größen. An einem gewissen Punkt, beispielsweise bei dem in Fig. 1(d) gezeigten Anzeige-Format, haben das große und das kleine Bild tatsächlich dieselbe Größe.
Bei einem Betrieb mit einem einzelnen Bild, wie beispielsweise in Fig. 1(b), 1(e) und 1(f) dargestellt ist, kann ein Benutzer durch Zoom den Inhalt des einzelnen Bildes beispielsweise in Schritten von einem Verhältnis von 1,0:1 bis 5,0:1 verändern. Im Zoom-Betrieb dagegen kann der Benutzer durch den Bildinhalt suchen oder schwenken, wodurch es möglich ist, das Bild des Schirms über verschiedene Bereiche des Bildes zu bewegen. In jedem Fall kann sowohl das kleine Bild als auch das große Bild und das Zoom-Bild als Standbild (noch Bildformat) angezeigt werden. Diese Funktion ermöglicht ein Abtastformat, bei dem die letzten neun Vollbilder des Videosignals auf dem Schirm wiederholt werden können. Die Vollbild-Wiederholungsrate kann von dreißig Vollbildern pro Sekunde bis null Vollbilder pro Sekunde verändert werden.
Der bei dem Breitschirm-Fernsehempfänger verwendete Bild-in- Bild-Prozessor gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung unterscheidet sich von der vorhandenen Konfiguration des oben beschriebenen Basis-CPIP-Chips. Wenn der Basis-CPIP-Chip bei einem Fernsehempfänger mit 16 X 9-Schirm ohne eine Video-Beschleunigungsschaltung verwendet würde, würden die eingefügten Bilder eine Verzerrung des Seitenverhältnisses aufgrund der wirksamen 4 X 3-fachen Horizontal-Ausdehnung aufweisen, die von der Abtastung des breiteren 16 X 9-Schirms herrührt. Gegenstände des Bildes würden horizontal verlängert. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung verwendet würde, gäbe es keine Verzerrung des Seitenverhältnisses, jedoch würde das Bild nicht den ganzen Schirm ausfüllen.
Vorhandene Bild-in-Bild-Prozessoren, die auf dem Basis-CPIP- Chip beruhen und in üblichen Fernsehempfängern verwendet werden, werden in einer bestimmten Weise betrieben, die gewisse unerwünschte Konsequenzen hat. Das ankommende Videosignal wird mit einem 640fH-Takt abgetastet, der mit dem Horizontal-Synchronsignal der Haupt-Videoquelle verriegelt ist. In anderen Worten werden in dem dem CPIP-Chip zugeordneten Video-RAM gespeicherte Daten nicht orthogonal in bezug auf die ankommende Hilfs-Videoquelle abgetastet. Dies ist eine grundsätzliche Begrenzung für das Basis-CPIP-Verfahren der Halbbild-Synchronisation. Die nicht orthogonale Eigenschaft der Eingangs-Abtastrate führt zu Verschiebungsfehlern der abgetasteten Daten. Die Begrenzung ist ein Ergebnis des beim CPIP-Chip verwendeten Video-RAM, der denselben Takt zum Schreiben und Lesen von Daten verwenden muß. Wenn Daten aus dem Video-RAM, z.B. dem Video-RAM 350 angezeigt werden, sind die Verschiebungsfehler als sichtbares Flackern entlang vertikaler Ränder des Bildes wahrnehmbar und werden allgemein als ziemlich störend empfunden.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung ist im Gegensatz zum Basis-CPIP-Chip für asymmetrische Komprimierung der Video-Daten in einer aus einer Vielzahl von auswählbaren Anzeige-Betriebsarten eingerichtet. Bei dieser Betriebsart werden die Bilder 4:1 in der horizontalen Richtung und 3:1 in der vertikalen Richtung komprimiert. Diese asymmetrische Art von Kompression erzeugt hinsichtlich des Bild-Seitenverhältnisses verzerrte Bilder für die Speicherung in dem Video-RAM. Gegenstände in den Bildern sind horizontal gequetscht. Wenn diese Bilder jedoch normal ausgelesen werden, beispielsweise beim Kanal-Abtastbetrieb für eine Anzeige auf einem Schirm mit einem 16/9-Bild-Seitenverhältnis erscheinen die bilder richtig. Das Bild füllt den Schirm, und es ist keine Verzerrung des Bild- Seitenverhältnisses vorhanden. Die asymmetrische Kompressionsart gemäß diesem Aspekt der Erfindung macht es möglich, die speziellen Anzeige-Formate auf einem 16 X 9-Schirm ohne externe Beschleunigungsschaltung zu erzeugen.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Takt- und Steuerabschnittes 328 des Bild-in-Bild-Prozessors, beispielsweise eine modifizierte Version des oben beschriebenen CPIP-Chips, der eine Dezimierungsschaltung 328C enthält, um die asymmetrische Kompression als eine von einer Vielzahl von auswählbaren Anzeige- Betriebsarten auszuführen. Die übrigen Anzeige-Betriebsarten können Hilfsbilder mit unterschiedlicher Größe vorsehen. Jede der Horizontal- und Vertikal-Dezimierungsschaltungen umfaßt einen Zähler, der für einen Kompressionsfaktor aus einer Tabelle von Werten unter der Steuerung des WSP µP 340 programmiert wird. Der Bereich der Werte kann 1:1, 2:1, 3:1 usw. sein. Die Kompressionsfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, je nach dem, wie die Tabelle aufgebaut ist. Die Steuerung der Kompressionsverhältnisse kann auch durch voll programmierbare, Allzweck- Dezimierungsschaltungen unter der Steuerung des WSP µP 340 ausgeführt werden.
Bei Voll-Bildschirm-PIP-Betriebsarten nimmt der Bild-in- Bild-Prozessor in Verbindung mit einem freischwingenden Oszillator 348 den Y/C-Eingang von einem Dekoder, beispielsweise einem adaptiven Zeilenkammfilter, dekodiert das Signal in Y-, U, V- Farbkomponenten und erzeugt Horizontal- und Vertikal-Synchronimpulse. Diese Signale werden in dem Bild-in-Bild-Prozessor für die verschiedenen Voll-Bildschirm-Betriebsarten, wie z.B. Zoom, Standbild und Kanalabtastung verarbeitet. Während des Kanalabtastungs-Betriebs haben beispielsweise die Horizontal- und Vertikal-Synchronsignale, die von dem Videosignal-Eingangsabschnitt vorhanden sind, viele Diskontinuitäten, weil die abgetasteten Signale (verschiedene Kanäle) nicht bezogene Synchronimpulse haben und bei scheinbar willkürlichen zeitlichen Augenblicken gechaltet werden. Daher wird der Abtast-Takt (und der Lese- Schreib-Video-RAM-Takt) durch den freischwingenden Oszillator bestimmt. Für Standbild- und Zoom-Betriebsarten wird der Abtast- Takt mit dem ankommenden Video-Horizontal-Synchronsignal verriegelt, das in diesen speziellen Fällen dasselbe ist wie die Anzeige-Taktfrequenz.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 können die Y-, U-, V- und C_SYNC (zusammengesetzte Synchronsignale) Ausgänge von dem Bild-in-Bild-Prozessor in analoger Form erneut in Y/C-Komponenten durch die Kodierschaltung 336 kodiert werden, die in Verbindung mit einem 3,85 MHz-Oszillator 380 arbeitet. Dieses Y/C_PIP_ENC-Signal kann einem nicht dargestellten Y/C-Schalter zugeführt werden, der bewirkt, daß die wiederkodierten Y/C- Komponenten die Y/C-Komponenten des Haupt-Signals ersetzen. Von diesem Punkt an würden die PIP-kodierten Y-, U-, V- und Synchronsignale die Basis für die horizontale und vertikale Zeitsteuerung in dem übrigen Gerät sein. Diese Betriebsart ist für die Ausführung einer Zoom-Betriebsart für PIP geeignet, die auf dem Betrieb des Interpolators und der FIFOs in dem Haupt-Signalweg beruht.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 umfaßt der Bild-in- Bild-Prozessor 320 einen Analog/Digital-Wandler-Abschnitt 322, einen Eingangs-Abschnitt 324, einen schnellen Schalter FSW mit Bus-Steuerabschnitt 326, einen Takt- und Steuer-Abschnitt 328 und einen Digital/Analog-Wandler-Abschnitt 330. Im allgemeinen digitalisiert der Bild-in-Bild-Prozessor 320 das Videosignal in Luminanz- (Y) und Farbdifferenz-Signale (U, V), wobei die Ergebnisse unterabgetastet und in einem 1-Mega-Bit-Video-RAM 350 - wie zuvor erläutert - gespeichert werden. Der Video-RAM 350, der dem Bild-in-Bild-Prozessor 320 zugeordnet ist, hat eine Speicherkapazität von einem Mega-Bit, die nicht groß genug ist, um ein volles Halbbild aus Video-Daten mit 8-Bit-Abtastungen zu speichern. Eine erhöhte Speicherkapazität wird zu teuer und kann eine kompliziertere Handhabungsschaltung erfordern. Die kleinere Bit-Zahl pro Abtastung in dem Hilfs-Kanal stellt eine Verminderung in der Quantisierungs-Auflösung oder Bandbreite relativ zum Haupt-Signal dar, das völlig mit 8-Bit-Abtastungen verarbeitet wird. Diese wirksame Verminderung der Bandbreite ist üblicherweise kein Problem, wenn das angezeigte Hilfs-Bild verhältnismäßig klein ist, aber sie kann unangenehm werden, wenn das angezeigte Hufs-Bild größer ist und beispielsweise dieselbe Größe hat wie das angezeigte Haupt-Bild. Die Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 kann wahlweise ein oder mehrere Schemata zur Verbesserung der Quantisierungs-Auflösung oder der wirksamen Bandbreite der Hilfs-Videodaten ausführen. Eine Anzahl von Daten- Verminderungs- und Daten-Wiederherstellungs-Schemata ist entwickelt worden, einschließlich beispielsweise für gepaarte Pixelkompression und Dithering und Dedithering. Eine Dedithering- Schaltung würde betrieblich stromabwärts vom Video-RAM 350 angeordnet, beispielsweise im Hilfs-Signalweg der Gate-Anordnung, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert wird. Ferner werden unterschiedliche Dithering- und Dedithering-Sequenzen mit unterschiedlichen Bit-Zahlen und Kompressionen von Pixel-Paaren mit einer unterschiedlichen Bit-Zahl ins Auge gefaßt. Aus einer Anzahl von besonderen Datenverminderungs- und -wiederherstellungs-Schemata kann eines durch den WSP µP ausgewählt werden, um die Auflösung des angezeigten Videosignals in jeder Art von Bildanzeige-Format zu maximieren.
Die Luminanz- und Farb-Differenzsignale des Hilfs-Signals werden in einer 8:1:1 6-Bit Y-, U-, V-Art gespeichert. In anderen Worten wird jede Komponente in 6-Bit-Abtastungen quantisiert. Es gibt acht Luminanz-Abtastungen für jedes Paar von Farbdifferenz-Abtastungen. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 wird in einer Art betrieben, bei der ankommende Video-Daten mit einer 640fH-Taktrate abgetastet werden, die statt dessen mit dem ankommenden Hilfs-Video-Synchronsignal verriegelt wird. Bei dieser Betriebsart werden in dem Video-RAM 350 gespeicherte Daten orthogonal abgetastet. Wenn die Daten aus dem Bild-in-Bild-Prozessor-Video-RAM 350 ausgelesen werden, werden sie unter Verwendung desselben 640fH-Taktes ausgelesen, der mit dem ankommenden Hilfs-Videosignal verriegelt ist. Obwohl diese Daten jedoch sogar orthogonal abgetastet und gespeichert wurden und orthogonal ausgelesen werden können, können sie nicht orthogonal unmittelbar von dem Video-RAM 350 aufgrund der asynchronen Eigenschaft der Haupt- und Hilfs-Videoquellen angezeigt werden. Man könnte erwarten, daß die Haupt- und Hilfs-Videoquellen nur dann synchron sind, wenn sie Signale von derselben Videoquelle anzeigen.
Es ist eine weitere Verarbeitung erforderlich, um den Hilfs- Kanal, das ist der Ausgang von Daten aus dem Video-RAM 350 mit dem Haupt-Kanal zu synchronisieren. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 werden zwei 4-Bit-Latch-Vorrichtungen 352A und 352B verwendet, um die 8-Bit-Datenblöcke von dem Video-RAM-4-Bit-Ausgangsanschluß zu rekombinieren. Die 4-Bit-Latch-Vorrichtungen vermindern auch die Daten-Taktrate von 1280fH auf 640fH.
Generell wird das Video-Anzeige- und -Ablenksystem mit dem Haupt-Videosignal synchronisiert. Das Haupt-Videosignal muß, wie oben erläutert, beschleunigt werden, um die Breitschirm-Anzeige auszufüllen. Das Hilfs-Videosignal muß vertikal mit dem ersten Videosignal und der Video-Anzeige synchronisiert werden. Das Hilfs-Videosignal kann um einen Bruchteil einer Halbbild-Periode in einem Halbbild-Speicher verzögert und dann in einen Zeilenspeicher expandiert werden. Die Synchronisation der Hilfs-Videodaten mit den Haupt-Videodaten wird unter Verwendung des Video- RAM 350 als Halbbild-Speicher und einer Erst-ein-erst-aus(FIFO)-Zeilenspeichervorrichtung 354 zum Expandieren des Signals bewirkt. Die Größe des FIFO 354 ist 2048 X 8. Die Größe des FIFO ist auf die minimale Zeilenspeicher-Kapazität bezogen, von der man annimmt, daß sie vernünftigerweise notwendig ist, um Lese/Schreib-Zeigerkollisionen zu vermeiden. Lese/Schreib-Zeigerkollisionen treten auf, wenn alte Daten aus dem FIFO ausgelesen werden, bevor neue Daten eine Gelegenheit hatten, in den FIFO eingeschrieben zu werden. Lese/Schreib-Zeigerkollisionen treten auch auf, wenn neue Daten den Speicher überschreiben, bevor die alten Daten eine Gelegenheit hatten, aus dem FIFO ausgelesen zu werden.
Die 8-Bit-DATA_PIP-Datenblöcke von dem Video-RAM 350 werden in den 2048 X 8 FIFO 354 mit demselben Bild-in-Bild-Prozessor-640fH-Takt eingeschrieben, der zur Abtastung der Videodaten verwendet wurde, d.h. dem 640fH-Takt, der mit dem Hilfs-Signal verriegelt ist anstatt mit dem Haupt-Signal. Der FIFO 354 wird unter Verwendung des Anzeige-Taktes von 1024fH gelesen, der mit der Horizontal-Synchronkomponente des Haupt-Videokanals verriegelt ist. Die Verwendung eines Mehrfach-Zeilenspeichers (FIFO), der unabhängige Lese- und Schreib-Anschlußtakte hat, ermöglicht, daß Daten, die orthogonal mit einer ersten Rate abgetastet wurden, orthogonal mit einer zweiten Rate angezeigt werden. Die asynchrone Natur der Lese- und Schreib-Takte erfordert jedoch, daß Schritte unternommen werden, um Lese/Schreib-Zeigerkollisionen zu vermeiden.
Der Haupt-Signalweg 304, der Hilfs-Signalweg 306 und der Ausgangs-Signalweg 312 der Gate-Anordnung 300 sind in Fig. 6 als Blockschaltbild dargestellt. Die Gate-Anordnung umfaßt auch eine Takt/Synchron-Schaltung 320 und einen WSP µP-Dekoder 310. Datenund Adressen-Ausgangsleitungen des WSP µP-Dekoders 310, die als WSP DATA bezeichnet sind, werden jeder oben genannten Haupt- Schaltung und jedem Weg zugeführt, wie auch dem Bild-in-Bild- Prozessor 320 und der Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370. Es sei bemerkt, daß die Frage, ob bestimmte Schaltungen als Teil der Gate-Anordnung definiert werden oder nicht, im wesentlichen eine Frage der Bequemlichkeit zur Erleichterung der Erläuterung der erfindungsgemäßen Anordnungen ist.
Die Gate-Anordnung ist verantwortlich für das Expandieren, das Komprimieren und das Abschneiden von Videodaten des Haupt- Videokanals und gegebenenfalls zur Ausführung verschiedener Bildanzeige-Formate. Die Luminanzkomponente Y_MN wird in einen Erst-ein-erst-aus-(FIFO)-Zeilenspeicher 356 während einer Zeitdauer gespeichert, die von der Eigenschaft der Interpolation der Luminanzkomponente abhängt. Die kombinierten Chrominanzkomponenten U/V_MN werden im FIFO 358 gespeichert. Hilfs-Signal-Luminanz- und -Chrominanzkomponenten Y_PIP, U_PIP und V_PIP werden durch den Demultiplexer 355 erzeugt. Die Luminanzkomponente wird wie gewüncht einer Auflösungs-Verarbeitung in der Schaltung 337 unterworfen und in der notwendigen Weise durch den Interpolator 359 expandiert, wobei das Signal Y_AUX als Ausgang erzeugt wird.
In einigen Fällen ist die Hufs-Anzeige so groß wie die Haupt-Signalanzeige, wie beispielsweise in Fig. 1(d) dargestellt ist. Die mit dem Bild-in-Bild-Prozessor und dem Video-RAM 350 zusammenhängenden Speicherbegrenzungen können eine unzureichende Zahl von Datenpunkten oder Pixeln zum Ausfüllen eines so großen Anzeigebereichs erzeugen. In diesen Fällen kann die Auflösungs- Verarbeitungsschaltung 357 dazu verwendet werden, Pixel für das Hilfs-Videosignal wiederherzustellen, um die bei der Datenkompression oder -reduktion verlorenen Pixel zu ersetzen. Die Auflösungs-Verarbeitung kann der Auflösungs-Verarbeitung entsprechen, die die Schaltung 370 von Fig. 4 ausführt. Beispielsweise kann die Schaltung 370 eine Dithering-Schaltung und die Schaltung 357 eine Dedithering-Schaltung sein.
Die Hilfs-Video-Eingangsdaten werden mit einer 640fH-Rate abgetastet und im Video-RAM 350 gespeichert. Die aus dem Video- RAM 350 ausgelesenen Hufs-Daten sind mit VRAM_OUT bezeichnet. Die PIP-Schaltung 301 hat auch die Fähigkeit, das Hilfsbild durch gleiche ganzzahlige Faktoren horizontal und vertikal wie auch asymmetrisch zu reduzieren. Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 10 werden die Hilfs-Kanaldaten gepuffert und mit den digitalen Haupt-Kanaldaten durch die 4-Bit-Latch-Vorrichtungen 352A und 3528, dem Hilfs-FIFO 354, die Zeitsteuerschaltung 369 und die Synchronisationsschaltung 368 synchronisiert. Die VRAM_OUT- Daten werden in Y (Luminanz), U, V (Farbkomponenten), und FSW_DAT (schnelle Schalterdaten) durch den Demultiplexer 355 sortiert. FSW_DAT zeigt an, welcher Halbbild-Typ in den Video- RAM geschrieben wurde. Das PIP_FSW-Signal wird unmittelbar von der PIP-Schaltung empfangen und der Ausgangs-Steuerschaltung 321 zugeführt, um zu bestimmen, welches aus dem Video-RAM ausgelesene Halbbild während der Betriebsarten mit kleinem Bild angezeigt werden soll.
Der Hufs-Kanal wird mit einer 640fH-Rate abgetastet, während der Haupt-Kanal mit einer 1024fH-Rate abgetastet wird. Der Hilfs-Kanal-FIFO 354 wandelt die Daten von der Hilfs-Kanal-Abtastrate in die Haupt-Kanal-Taktrate um. Bei diesem Prozeß erfährt das Videosignal eine 8/5 (1024/640) Kompression. Dies ist mehr als die 4/3-Kompression, die erforderlich ist, um das Hilfs-Kanalsignal richtig anzuzeigen. Daher muß der Hilfs-Kanal durch den Interpolator 349 expandiert werden, um ein kleines 4 X 3-Bild richtig anzuzeigen. Der Interpolator 359 wird durch die Interpolator-Steuerschaltung 371 gesteuert, die selbst auf den- WSP µP 340 anspricht. Die erforderliche Interpolator-Expansionsmenge ist 5/6. Der Espansionsfaktor X wird wie folgt bestimmt:
X = (640/1024) * (4/3) = 5/6.
Die Chrominanzkomponenten U_PIP und V_PIP werden durch die Schaltung 357 für eine Zeitlänge verzögert, die von der Eigenschaft der Interpolation der Luminanzkomponente abhängt, wobei als Ausgänge Signale U_AUX und V_AUX erzeugt werden. Die entsprechenden Y-, U- und V-Komponenten der Haupt- und Hilfs-Signale werden in entsprechenden Multiplexern 315, 317 und 319 in dem Ausgangs-Signalweg 312 durch Steuerung der Lese-Auslösesignale der FIFO's 354, 356 und 358 kombiniert. Die Multiplexer 315, 317 und 319 sprechen auf die Ausgangs-Multiplexer-Steuerschaltung 321 an. Die Ausgangs-Multiplexer-Steuerschaltung 321 spricht auf das Taktsignal CLK, den Start des Zeilensignals SOL, das H-COUNT-Signal, das Vertikal-Austast-Rückstellsignal und den Ausgang des schnellen Schalters von dem Bild-in-Bild-Prozessor und des WSP µP 340 an. Die gemultiplexten Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_MX, U_MX und V_MX werden entsprechenden Digital/Analog-Wandlern 360, 362 bzw. 364 zugeführt. Den Digital/Analog-Wandlern sind Tiefpaßfilter 361, 363 und 365 nachgeschaltet, die in Fig. 4 dargestellt sind. Die verschiedenen Funktionen des Bild-in-Bild-Prozessors, der Gate-Anordnung und der Daten-Reduktionsschaltung werden durch den WSP µP 340 gesteuert. Der WSP µP 340 spricht auf den TV µP 216 an, der mit ihm durch einen seriellen Bus verbunden ist. Der serielle Bus kann ein 4- Leitungs-Bus - wie dargestellt - sein, der Leitungen für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rückstellsignale hat. Der WSP µP 340 kommuniziert mit den verschiedenen Schaltungen der Gate- Anordnung durch einen WSP µP-Dekoder 310.
In einem Fall ist es erforderlich, das 4 X 3 NTSC-Videosignal durch einen Faktor von 4/3 zu komprimieren, um eine Verzerrung des Bild-Seitenverhältnisses des angezeigten Bildes zu vermeiden. In dem anderen Fall kann das Videosignal expandiert werden, um horizontale Zoom-Operationen auszuführen, die üblicherweise von vertikalen Zoom-Operationen begleitet sind. Horizontale Zoom-Operationen bis zu 33% können durch Verminderung von Kompressionen auf weniger als 4/3 bewirkt werden. Es wird ein Abtast-Interpolator verwendet, um das ankommende Videosignal neu für neue Pixelpositionen zu berechnen, weil die Luminanz-Video- Bandbreite bis hinauf zu 5,5 MHz für S-VHS-Format einen großen Prozentsatz der Nyquist-Faltung über der Frequenz einnimmt, die 8 MHz für einen 1024fH-Takt ist.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, werden die Luminanzdaten Y_MN durch einen Interpolator 337 in den Haupt-Signalweg 304 geleitet, der Abtastwerte, die auf der Kompression oder der Expansion der Videosignale beruhen, neu berechnet. Die Funktion der Schalter oder der Wegewähler 323 und 331 besteht darin, die Topologie des Haupt-Signalweges 304 in bezug auf die relativen Positionen des FIFO 356 und des Interpolators 337 umzukehren. Insbesondere wählen diese Schalter aus, ob der Interpolator 337 dem FIFO 356 - wie für eine Bildkompression erforderlich - vorangeht, oder ob der FIFO 356 dem Interpolator 337 - wie für eine Bildexpansion erforderlich - vorangeht. Die Schalter 323 und 331 sprechen auf eine Weg-Steuerschaltung 335 an, die selbst auf den WSP µP 340 anspricht. Es sei daran erinnert, daß bei Betriebsarten mit kleinem Bild das Hilfs-Videosignal zur Speicherung in den Video- RAM 350 komprimiert wird, und eine Expansion nur aus praktischen Gründen notwendig ist. Demzufolge ist in dem Hilfs-Signalweg keine vergleichbare Umschaltung erforderlich.
Der Haupt-Signalweg ist in größeren Einzelheiten in Fig. 9 dargestellt. Der Schalter 323 wird durch zwei Multiplexer 325 und 327 ausgeführt. Der Schalter 331 wird durch einen Multiplexer 333 ausgeführt. Die drei Multiplexer sprechen auf die Programmsteuer-Schaltung 335 an, die selbst auf den WSP µP 340 anspricht. Eine Horizontal-Zeitsteuer/Synchronisationsschaltung 339 erzeugt Zeitsteuer-Signale, die das Schreiben und Lesen der FIFO¹5 wie auch der Latch-Vorrichtungen 347 und 351 und des Multiplexers 353 steuern. Das Taktsignal CLK und der Beginn des Zeilensignals SOL werden durch die Takt/Synchronschaltung 320 erzeugt. Eine Analog/Digital -Umwandlungs- Steuerschaltung 369 spricht auf Y_MN, den WSP µP 340 und das bedeutsamste Bit von UV_MN an.
Eine Interpolator-Steuerschaltung 349 erzeugt Zwischen-Pixel -Positionswerte (K), Interpolator-Kompensationsfilter-Wichtungs-(C) - und Takt-Tastungs-Informationen CGY für die Luminanzund CGUV für die Farbkomponenten. Es ist die Takt-Tastungs-Information, die die FIFO-Daten pausieren läßt (dezimiert) oder wiederholt, um zu erlauben, daß Abtastungen bei einigen Takten nicht geschrieben werden, um eine Kompression zu bewirken oder einige Abtastungen für die Expansion mehrmals gelesen werden. Die Durchschnittsneigung einer aus dem Luminanz-FIFO ausgelesenen Rampe würde 33% steiler sein als eine entsprechende Eingangs-Rampe. Ferner würde 33% weniger aktive Lesezeit zum Lesen der Rampe benötigt als zum Einschreiben der Daten. Dies bildet die 4/3-Kompression. Es ist die Funktion des Interpolators 337, die Luminanz-Abtastungen neu zu berechnen.
Expansionen können in genau der entgegengesetzten Weise wie Kompressionen ausgeführt werden. Im Fall von Kompressionen ist dem Schreib-Auslösesignal eine Takt-Tastungs-Information in Form von Sperrimpulsen zugeordnet. Zum Expandieren von Daten wird die Takt-Tastungs- Information,dem Lese-Auslösesignal zugeführt. Dies läßt die Daten pausieren, wenn sie aus dem FIFO 356 gelesen werden. In diesem Fall ist es die Funktion des Interpolators, der dem FIFO 356 folgt, die Abtast-Daten von grob zu glatt nach der Expansion neu zu berechnen. Im Expansionsfall müssen die Daten pausieren, während sie aus dem FIFO 356 gelesen werden und während sie in den Interpolator 337 getaktet werden. Dies ist gegenüber dem Kompressionsfall unterschiedlich, wo die Daten kontinuierlich durch den Interpolator 337 getaktet werden. In beiden Fällen, der Kompression und der Expansion, können die Takt- Tastungs-Operationen leicht in synchroner Weise durchgeführt werden, d.h. es können Ereignisse auftreten, die auf den ansteigenden Flanken des 1024fH-System-Takts beruhen.
Es gibt eine große Zahl von Vorteilen in dieser Topologie für die Luminanz-Interpolation. Die Takt-Tastungs-Operationen, nämlich die Daten-Dezimierung und die Daten-Wiederholung können in synchroner Weise durchgeführt werden. Wenn eine schaltbare Video-Daten-Topologie nicht benutzt würde, um die Positionen des Interpolators und des FIFO zu vertauschen, müßten die Lese- oder Schreib-Takte doppelt getaktet werden, um die Daten pausieren zu lassen oder zu wiederholen. Der Begriff "doppelt getaktet" bedeutet, daß zwei Datenpunkte in den FIFO in einem einzigen Takt- Zyklus geschrieben oder aus dem FIFO während eines einzigen Takt-Zyklus gelesen werden müssen. Die resultierende Schaltung kann nicht so ausgeführt werden, daß sie synchron mit dem System-Takt arbeitet, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz doppelt so hoch sein muß wie die System-Taktfrequenz. Ferner erfordert die schaltbare Topologie nur einen Interpolator und einen FIFO, um sowohl Kompressionen als auch Expansionen durchzuführen. Wenn die hier beschriebene Video-Schaltanordnung nicht benutzt würde, kann die Doppel-Taktungs-Situation nur durch Verwendung von zwei FIFO's vermieden werden, um die Funktionalität sowohl der Kompression als auch der Expansion zu erzielen. Für Expansionen müßte ein FIFO vor dem Interpolator und für Kompressionen ein FIFO hinter dem Interpolator angeordnet werden.
Ein alternativer UV-Signalweg 530 ist als Blockschaltbild in Fig. 16 dargestellt. Der Signalweg 530 ist der wählbaren Topobgie der Luminanz-Daten in dem Haupt-Signalweg 304 von Fig. 6 und 9 sehr ähnlich. Der bedeutsamste Unterschied ist die Verwendung einer Verzögerungs-Anpassungs-Schaltung 540 anstelle des Interpolators 337. Multiplexer 534, 536 und 538 ermöglichen dem UV_MN-Signal einem Weg zu folgen, in dem der FIFO 358 der Verzögerungs-Anpassungsschaltung 540 vorangeht, oder einem Weg, in dem die Verzögerungs-Anpassungsschaltung 540 dem FIFO 358 vorangeht. Die Multiplexer sprechen auf eine Programm-Steuerschaltung 532 an. Der Ausgang des Multiplexers 538 wird durch den Demultiplexer 353 in die U_OUT- und V_OUT-Signale getrennt.
Wenn das Interpolationssystem eine Video-Kompression ausführt, müssen Daten-Abtastungen gelöscht werden, bevor sie in den FIFO 358 geschrieben werden. Dies bedeutet ein Problem im Falle der gemultiplexten U/V-Daten. Wenn der UV-Datenstrom mit denselben Takt-Tastungs-Impulsen wie der Y-Datenstrom gelöscht würde, würde die UV-Sequenz nicht durchweg U, V, U, V ... usw. alternieren. Wenn beispielsweise eine U-Abtastung gelöscht würde, bevor sie in den FIFO 358 eingeschrieben wird, würde die Sequenz etwa sein U, V, U, , , U, V usw. Daher ist ein zweites Takt-Tastungs-Signal erforderlich. Dieses Signal wird CGUV ge nannt (oder _CGUV, wenn das Signal logisch invertiert ist). Dieses UV-Takt-Tastungs-Signal wird nur bei Kompressionen verwendet, tritt nur halb so oft wie die CGY-Impulse auf und löscht immer ein UV-Abtast-Paar. Ein Beispiel einer 8/5-Kompression ist unten aufgelistet:
In diesem Beispiel ist ersichtlich, wie sich das Takt-Tastungs-Schreibsignal für Y LCGY) und UV (_CGUV) unterscheiden. Wenn die _CGY- und _OGUV-Signale hoch sind, werden Abtastungen gelöscht. Es sei bemerkt, daß _CGUV immer bei einer U-Abtastung beginnt und bei einer V-Abtastung endet. Auf diese Weise wird ein UV-Paar zusammen gelöscht und vermeidet die Situation, bei der ein V von einem Paar zusammen mit einem U von dem nächsten Paar gelöscht wird. Ein Vergleich, wie die UV- und Y-Daten aus den FIFOs 358 bzw. 356 für eine 8:5-Kompression ausgelesen werden, ist in Fig. 17(a) bzw. 17(b) veranschaulicht. Man sieht, daß die UV-Daten sich bis zu einem Taktzyklus in bezug auf die Y-Daten verschieben. Dies ist die Folge davon, daß keine U/V-Indikator-Daten in den FIFO-Datenstrom hineingespeichert werden. Diese UV-Datenverschiebung verschlechtert die Farbkomponente geringfügig. Die Verschlechterung wird jedoch nie schlimmer als ein 4:1:1 gemultiplextes Farbkomponenten-System, das üblicherweise in hochwertigen Fernsehsystemen verwendet wird.
Die effektive UV-Nyquist-Frequenz wird wegen der UV-Paar-Dezimierung periodisch auf 2 MHz vermindert. Dies ist noch ausreichend, um "breite" I-Chrominanzquellen zu handhaben. Als Ergebnis behalten die Farbkomponenten-Signale eine sehr hohe Qualität selbst während der UV-Paar-Dezimierung.
Die Kompression der Video-Daten erfordert, daß die Takt- Tastungs-Schreibsignale zu den FIFOs 356 und 358 für Y- und UV- Signalwege unterschiedlich sind. Im wesentlichen müssen die U- und V-Abtastungen als Paare gelöscht werden, da, sobald eine Abtastung gelöscht wird, die Information über den Zustand dieser Abtastung (egal ob es eine U- oder eine V-Abtastung war) verloren ist. Wenn ein 9tes Bit beispielsweise dem FIFO 358 hinzugefügt würde, um die UV-Status-Information zu tragen, könnten einzelne U- oder V-Abtastungen gelöscht werden. Wenn die Daten aus dem FIFO 358 gelesen werden, könnte UV korrekt durch Interpretation des Zustandes des 9ten Bits sortiert werden. Da diese Sortierungs-Information unbeachtet bleibt, ist die Folge, daß die UV-Daten als Paar gelöscht werden müssen, so daß das Sortieren, das nach dem Lesen des UV-FIFO 358 erfolgt, sehr einfach werden kann.
Das Sortieren der dezimierten UV-Paare erfordert nur einen Ein-Bit-Zähler. Dieser Zähler wird synchron auf den U (Null) -Zustand bei dem Taktzyklus zurückgestellt, der das Lesen des FIFO 358 startet. Dieser Ein-Bit-Zähler wird durch das RD_EN_ MN-Signal ausgelöst, das das Lesen der Haupt-FIFOs 356 und 358 steuert. Beim Kompressions-Betrieb ist RD_EN_MN nach Beginn des Lesens kontinuierlich bis zum Ende des Lesens in jeder horizontalen Zeile hoch. Das resultierende Signal UV_EL_OUT ist ein alternierender U/V-Indikator, der die Auswahlzeile des Demultiplexers 353 ansteuert. Auf diese Weise werden UV-Datenabtastungen erfolgreich sortiert, nachdem sie aus dem FIFO 358 ausgelesen worden sind, selbst wenn die UV-Synchronisations-Information für späteren Aufruf während des Schreibens des FIFO 358 nicht gespeichert werden konnte.
Wenn Video-Expansionen ausgeführt werden, erfolgt das Schreiben der FIFOs 356 und 358 ununterbrochen vom Beginn des Schreibens bis zum Ende des Schreibens. Das Lesen der FIFOs wird unterbrochen, und Abtastwerte werden gehalten (wiederholt), wenn sie aus den FIFOs ausgelesen werden. Dieses Halten der Abtastung oder die Wiederholung wird durch eine Takt-Tastungs-Leseinformation ausgeführt, die Teil des RD_EN_MN-Signals ist und durch ihr Komplement _RD_EN_MN.
In dieser Situation sollte ein wichtiger Unterschied im Vergleich zu der Kompression festgehalten werden. Der Zustand der UV-Abtastung ist bekannt, wenn sie aus dem FIFO 358 gelesen wird. Die UV-Daten werden in den FIFO 358 kontinuierlich als alternierende U, V, U, V ... usw. eingeschrieben. Wenn daher die Daten aus dem FIFO 358 ausgelesen werden und pausieren, pausiert der Ein-Bit-Zähler, der das Signal UV_SEL_OUT erzeugt, um die Tatsache zu reflektieren, daß die FIFO-Daten gehalten worden sind. Dies sorgt für die genaue Sortierung des Demultiplexers 353.
Der Ein-Bit-Zäbler wird zur richtigen zeit unterbrochen, weil das RD_EN_MN-Signal dem Auslöse-Eingang des Ein-Bit-Zählers zugeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Pausieren des FIFO 358 das UV_SEL_OUT-Signal auch pausiert. Die Ausführung von Expansionen erfordert nicht, daß die Lese-Auslösesignale für die Y- und UV-FIFOs 356 und 358 getrennt sind, weil das Takt-Tastungs-Lesesignal CGUV für die UV-Daten nun identisch mit dem Takt-Tastungs-Lesesignal CGY für die Y-Daten ist. Die Ausführung von Expansionen erweist sich als leichter als die Ausführung von Kompressionen. Außerdem wird die Farbkomponenten- Nyquist-Frequenz während Expansionen nicht verschlechtert, und die 2:1:1-Signalqualität wird voll aufrechterhalten.
Die hier beschriebene gemultiplexte Farbkomponenten-Topologie hat eine Reihe von Vorteilen Das Verfahren ist wirksam und ideal dafür geeignet, in Verbindung mit einem Luminanz-Raster- Abbildungssystem mit breiter Bandbreite zu arbeiten. Die Kompliziertheit der Schaltung wird minimiert, während ein hohes Maß an chrominanzsignal-Qualität erhalten bleibt. Diese Vorteile ergeben sich teilweise aufgrund der folgenden Neuerungen. Die UV- Paare werden am Eingang zu dem UV-FIFO 358 gelöscht. Dies beseitigt die Notwendigkeit, eine Takt-Tastungs-Information durch den FIFO hindurchzuführen, was erfordern würde, daß der FIFO um ein weiteres Bit breiter ist als die tatsächliche UV-Daten-Präzision. Ein Verzögerungs-Anpassungs-Netzwert ersetzt einen UV-Interpolator, der in analoger Weise wie der Interpolator 337 arbeiten würde. Dies beseitigt eine sehr komplizierte mathematische Funktion. Da ferner die Gate-Anordnung in einer integrierten Schaltung verkörpert ist, werden etwa 2000 Gates eingespart. Schließlich wird die Signalqualität bei Kompressionen schlimmstenfalls niemals unter einen 4:1:1 (Y, U, V) Farbkanal verschlechtert und verbleibt bei Expansionen bei einer 2:1:1- Qualität.
Die Interpolation des Hilfs-Signals findet in dem Hilfs-Signalweg 306 statt. Die PIP-Schaltung 301 manipuliert einen 6-Bit Y, U, V, 8:1:1-Halbbild-Speicher, den Video-RAM 350, um ankommende Video-Daten zu speichern. Der Video-RAM 350 hält zwei Halbbilder von Video-Daten in einer Vielzahl von Speicherplätzen. Jeder Speicherplatz hält acht Daten-Bits. In jedem 8-Bit- Platz befindet sich eine 6-Bit Y-(Luminanz)-Abtastung (abgetastet mit 640fH) und zwei weitere Bits. Diese zwei weiteren Bits halten entweder Daten für einen schnellen Schalter (FSW_DAT) oder einen Teil einer U- oder V-Abtastung (abgetastet mit 80fH). Die FSW_DAT-Werte zeigen an, welche Art von Halbbild in den Video-RAM eingeschrieben wurde. Da in dem Video-RAM 350 die Daten von zwei Halbbildern gespeichert sind und der gesamte Video-RAM 350 während der Anzeigeperiode gelesen wird, werden beide Halbbilder während der Anzeige-Abtastung gelesen. Die PIP- Schaltung 201 bestimmt durch die Verwendung der Daten für den schnellen Schalter, welches anzuzeigende Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird. Die PIP-Schaltung liest immer den entgegengesetzten Halbbild-Typ aus, der geschrieben wird, um ein Bewegungs-Sprung-Problem zu überwinden. Wenn der gelesene Halbbild-Typ vom entgegengesetzten Typ ist als der angezeigte Typ, wird das in dem Video-RAM gespeicherte gerade Halbbild durch Löschung der oberen Zeile des Halbbildes invertiert, wenn das Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird. Im Ergebnis bleibt das kleine Bild im richtigen Zeilensprung ohne einen Bewegungssprung.
Die Takt-Synchronisations-Schaltung 320 erzeugt Lese-, Schreib- und Auslösesignale, die zum Betrieb der FIFOs 354, 356 und 358 benötigt werden. Die FIFOs für den Haupt- und Hilfs-Kanal werden zum Einschreiben von Daten in die Speicherung für jene Teile jeder Video-Zeile freigegeben, die für die anschließende Anzeige erforderlich ist. Daten werden aus dem Haupt- oder Hilfs-Kanal geschrieben, aber nicht von beiden, was notwendig ist, um Daten von jeder Quelle in derselben Video-Zeile oder denselben Video-Zeilen der Anzeige zu kombinieren. In dem FIFO 354 des Hilfs-Kanals wird synchron mit dem Hilfs-Videosignal eingeschrieben, aber aus dem Speicher synchron mit dem Haupt- Videosignal ausgelesen. Die Haupt-Videosignal-Komponenten werden in die FIFOs 356 und 358 synchron mit dem Haupt-Videosignal eingelesen, und sie werden aus dem Speicher synchron mit dem Haupt- Videosignal ausgelesen. Wie oft die Lesefunktion zwischen dem Haupt- und Hilfs-Kanal hin- und hergeschaltet wird, ist eine Funktion des jeweils gewählten besonderen Effektes.
Die Erzeugung von verschiedenen besonderen Effekten wie abgeschnittene Seite-an-Seite-Bilder, werden durch Manipulation der Lese- und Schreib-Auslöse-Steuersignale für die Zeilenspeicher-FIFOs bewirkt. Der Prozeß für dieses Anzeige-Format ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Im Fall von abgeschnittenen, Seite-an- Seite angezeigten Bildern wird das Schreib-Auslöse-Steuersignal (WR_EN_AX) für 2048 X 8 FIFO 354 des Hilfs-Kanals aktiv für (1/2) * (5/12) = 5/12 oder annähernd 41% der aktiven Anzeige- Zeilenperiode (nach Beschleunigung), oder 67% der aktiven Hilfs- Kanal-Zeilenperiode (vor Beschleunigung) wie in Fig. 7 dargestellt. Dies entspricht etwa 33% Abschneiden (annähernd 67% aktives Bild) und der Interpolator-Expansion des Signals um 5/6. In dem im oberen Teil von Fig. 8 dargestellten Haupt-Video-Kanal ist das Schreib-Auslöse-Steuersignal (WR_EN_MN_Y) für die 910 X 8 FIFOs 356 und 358 während (1/2) * (4/3) = 0,67 oder 67% der aktiven Anzeige-Zeilenperiode aktiv. Dies entspricht etwa 33% Abschneiden und einem im Haupt-Videokanal durch die 910 X 8 FI- FOS ausgeführten Kompressionsverhältnis von 4/3.
In jedem FIFO werden die Video-Daten gepuffert, um zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgelesen zu werden. Dieser aktive Zeitbereich, in dem die Daten aus jedem FIFO ausgelesen werden können, wird durch das gewählte Anzeige-Format bestimmt. Bei dem dargestellten Beispiel der Betriebsart mit abgeschnittenen Seite-an- Seite-Bildern wird das Haupt-Kanal-Videosignal in der linken Hälfte der Anzeige und das Hilfs-Kanal-Videosignal in der rechten Hälfte der Anzeige wiedergegeben. Die willkürlichen Videoteile der Wellenformen sind - wie dargestellt - für den Hauptund Hilfs-Kanal verschieden. Das Lese-Auslöse-Steuersignal (RD_EN_MN) der Haupt-Kanal 910 X 8 FIFOs ist während 50% der aktiven Anzeige-Zeilenperiode der Anzeige aktiv und beginnt mit dem Start des aktiven Videosignals unmittelbar nach der Video- Schwarzschulter. Das Hilfs-Kanal-Lese-Auslöse-Steuersignal (RD_EN_AX) wird während der anderen 50% der aktiven Anzeige-Zeilenperiode aktiv und beginnt mit der fallenden Flanke des RD_EN_MN-Signals und endet mit dem Beginn der vorderen Schwarzschulter des Haupt-Kanal-Videosignals. Es sei bemerkt, da,ß Schreib-Auslöse-Steuersignale synchron mit ihren entsprechenden FIFO-Eingangsdaten (Haupt- oder Hilfs-Kanal) sind, während die Lese-Auslöse-Steuersignale synchron mit dem Haupt-Kanal-Videosignal sind.
Das in Fig. 1(d) dargestellte Anzeige-Format ist insbesondere erwünscht, da es die Anzeige von zwei nahezu vollständigen Halbbildern in einem Format Seite-an-Seite ermöglicht. Die Anzeige ist insbesondere wirksam und geeignet fur eine Anzeige mit Breitformat-Bildseitenverhältnis, beispielsweise 16 X 9. Die meisten NTSC-Signale werden in einem 4 X 3-Format dargestellt, das natürlich 12 X 9 entspricht. NTSC-Bilder mit einem Bild-Seitenverhältnis von 4 X 3 können auf derselben Anzeige mit dem Bild-Seitenverhältnis von 16 X 9 dargestellt werden, entweder durch Abschneiden der Bilder um 33% oder Quetschen der Bilder um 33% und Einführung einer Verzerrung des Bild-Seitenverhältnisses. Je nach dem, was der Benutzer vorzieht, kann das Verhältnis von Abschneiden des Bildes zu Verzerrung des Bild-Seitenverhältnisses irgendwo zwischen den Grenzen von 0% und 33% festgelegt werden. Beispielsweise können zwei nebeneinander wiedergegebene Bilder 16,7% gequetscht und 16,7% abgeschnitten sein.
Die horizontale Anzeigezeit für eine Anzeige mit einem Bild- Seitenverhältnis von 16 X 9 ist dieselbe wie die Anzeige mit einem Bild-Seitenverhältnis von 4 X 3, weil beide eine nominelle Zeilenlänge von 62,5 Mikrosekunden haben. Daher muß ein NTSC-Videosignal um einen Faktor von 4/3 beschleunigt werden, um ein richtiges Bild-Seitenverhältnis ohne Verzerrung zu erhalten. Der 4/3-Faktor wird als Verhältnis der beiden Anzeige-Formate berechnet:
4/3 = (16/9) / (4/3).
Gemäß Aspekten dieser Erfindung werden veränderbare Interpolatoren verwendet, um die Videosignale zu beschleunigen. In der Vergangenheit sind FIFOs mit unterschiedlichen Taktraten an den Eingängen und Ausgängen verwendet worden, um eine ähnliche Funktion auszuführen. Wenn vergleichsweise zwei NTSC-Signale mit einem Bild-Seitenverhältnis von 4:3 auf einer einzigen Anzeige mit einem Bild-Seitenverhältnis von 4:3 wiedergegeben werden, muß jedes Bild um 50% verzerrt oder abgeschnitten werden, oder eine Kombination davon. Eine Beschleunigung vergleichbar zu der, die für eine Breitschirm-Anwendung benötigt wird, ist nicht erforderlich.

Claims

1.) Signalverarbeitungssystem zum Komprimieren und Expandieren eines Videosignals umfassend;

einen ersten Speicher (356);

Mittel (339) zur Erzeugung von Steuersignalen zum Einschreiben von Luminanz-Daten in den ersten Speicher (356) und zum Lesen von Luminanz-Daten aus dem ersten Speicher (356), um die Luminanz-Daten zu löschen und zu wiederholen, damit die Luminanz-Kompression bzw. -Expansion ausgeführt wird;

wenigstens einen Interpolator (337), der auf ein Takt- Steuersignal anspricht, um die Luminanz-Daten erneut abzutasten;

wobei der erste Speicher (356) und der wenigstens eine Interpolator (337) eine erste Verzögerung für die Fortpflanzung der Luminanzdaten einführen; und

ein erstes Schalt-Netzwert (323, 331) zur wahlweisen Errichtung eines ersten Luminanz-Datenweges, in dem der erste Speicher (356) dem wenigstens einen Interpolator (337) vorangeht, um die Luminanz-Daten-Wiederholung auszuführen, und eines zweiten Luminenz-Datenweges, in dem der wenigstens eine Interpolator (337) dem ersten Speicher (356) vorangeht, um die Luminanz -Daten-Löschung auszuführen;

gekennzeichnet durch:

einen zweiten Speicher (358);

wobei die Mittel (339) so ausgebildet sind, daß sie weitere Steuersignale erzeugen, um Chrominanz-Datensignale in den zweiten Speicher (358) einzuschreiben, und um Chrominanz- Datensignale aus dem zweiten Speicher (358) auszulesen, um die Chrominanz-Datensignale zu löschen und zu wiederholen, damit die Chrominanz-Kompression bzw. -Expansion ausgeführt wird, wobei der zweite Speicher (358) eine zweite Verzögerung in die Fortpflanzung der Chrominanz-Daten einführt und die zweite Verzögerung kürzer als die erste Verzögerung ist;

Verzögerungsmittel (540), die auf das Takt-Steuersignal ansprechen, um die Fortpflanzung der Chrominanz-Daten weiter zu verzögern, wobei die Luminanz- und Chrominanz-Daten erneut miteinander als Ausgänge des Signalverarbeitungssystems ausgerichtet werden, und

ein zweites Schalt-Netzwerk (534, 536, 538) zum wahlweisen Errichten eines ersten Chrominanz-Datenweges, in dem der zweite Speicher (358) den Verzögerungsmitteln (540) vorangeht, um die Chrominanz-Daten-Wiederholung auszuführen, und eines zweiten Chrominanz-Datenweges, in dem die Verzögerungsmittel (540) dem zweiten Speicher (358) vorausgehen, um die Chrominanz-Daten- Löschung auszuführen.