DE69130610T2

DE69130610T2 - Seite an seite fernsehbilder

Info

Publication number: DE69130610T2
Application number: DE69130610T
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: 1999-05-06
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 der Fernsehgeräte mit der Möglichkeit zur Wiedergabe von Bildern mit etwa gleicher Größe von verschiedenen Quellen nebeneinander oder Seite an Seite und insbesondere solche Fernsehgeräte mit einem Schirm mit einem breiten Wiedergabeformat. Die meisten heutigen Fernsehgeräte haben ein Wiedergabeformat, horizontale Breite zu vertikaler Höhe, von 4 : 3. Ein breites Wiedergabeformat entspricht mehr dem Wiedergabeformat von Kinobildern, zum Beispiel 16 : 9. Die Erfindung ist sowohl für Fernsehgeräte mit direkter Bildbetrachtung als auch für Projektionsfernsehgeräte anwendbar.
Fernsehgeräte mit einem Wiedergabeformat von 4 : 3, oft auch mit 4 · 3 bezeichnet, sind in den Möglichkeiten begrenzt, in denen eine einzige Videosignalquelle und mehrere Videosignalquellen wiedergegeben werden können. Fernsehsignalsendungen von kommerziellen Sendeanstalten werden, ausgenommen für Versuchszwecke, mit einem Wiedergabeformat von 4 · 3 gesendet. Viele Zuschauer empfinden das 4 · 3 Wiedergabeformat weniger ansprechend als das breitere Wiedergabeformat bei Kinofilmen. Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat bieten nicht nur eine angenehmere Wiedergabe, sondern sind auch geeignet, Signalquellen mit einem breiten Wiedergabeformat in einem entsprechenden breiten Bildformat darzustellen. Kinofilme sehen dann aus wie Kinofilme und nicht wie beschnittene oder verzerrte Versionen davon. Die Videoquelle muß nicht beschnitten werden, weder bei der Umsetzung von Film in Video, zum Beispiel mit einem Lichtpunktabtaster, noch durch Fernsehsignal-Prozessoren.
Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat sind auch für eine weite Vielfalt von Wiedergabemöglichkeiten geeignet, sowohl für konventionelle Signale als auch für Signale mit einem breiten Wiedergabeformat, ebenso bei Kombinationen davon bei der Wiedergabe von mehreren Bildern. Jedoch beinhaltet die Anwendung eines Schirmes mit breitem Wiedergabeformat zahlreiche Probleme. Änderungen der Wiedergabeformate einer Vielzahl von Signalquellen, die Gewinnung von konsistenten Taktsignalen von asynchronen, jedoch gleichzeitig wiedergegebenen Quellen, die Umschaltung zwischen mehreren Quellen für die Wiedergabe von mehreren Bildern und die Erzeugung von Bildern mit hoher Auflösung aus komprimierten Datensignalen stellen allgemeine Kategorien derartiger Probleme dar. Derartige Probleme werden in einem Fernsehgerät mit einem breiten Schirm gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst. Ein Fernsehgerät mit einem breiten Schirm gemäß verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen ist in der Lage, eine hohe Auflösung, Wiedergabe eines einzigen Bildes und mehrerer Bilder, von einer einzigen Quelle oder von mehreren Quellen mit ähnlichen oder verschiedenen Wiedergabeformaten und mit wählbaren Wiedergabeformaten zu ermöglichen.
Fernsehgeräte mit einem breiten Wiedergabeformat können bei Fernsehsystemen eingesetzt werden, die die Videosignale bei Basis- oder Standard-Horizontalabtastraten und Vielfachen davon wiedergeben, sowohl bei einer verschachtelten als auch bei einer nicht-verschachtelten Abtastung. Standard-NTSC-Videosignale zum Beispiel werden durch eine Verschachtelung der aufeinanderfolgenden Halbbilder jedes Videobildes wiedergegeben, wobei jedes Halbbild durch einen Rasterablenkvorgang bei einer Basis- oder Standard-Horizontalabtastrate von ungefähr 15.734 Hz erzeugt wird. Die Basis-Abtastrate für Videosignale wird unterschiedlich auch mit fH, 1fH, und 1 H bezeichnet. Die jeweilige wirkliche Frequenz eines Signals 1fH wird sich entsprechend den verschiedenen Videostandards ändern. Im Zusammenhang mit Bemühungen, die Bildqualität von Fernsehgeräten zu verbessern, wurden Systeme entwickelt, die Videosignale progressiv, in einer nicht-verschachtelten Weise wiedergeben. Die progressive Abtastung erfordert, daß jedes wiedergegebene Vollbild in demselben Zeitraum abgetastet werden muß, der der Abtastung eines der beiden Halbbilder des verschachtelten Formats zugeteilt ist. Flimmerfreie AA-BB- Wiedergabeeinheiten erfordern, daß jedes Halbbild zweimal abgetastet wird. In jedem Fall muß die horizontale Abtastfrequenz gleich dem Zweifachen der Standard- Horizontalfrequenz sein. Die Abtastrate für derartige progressiv abgetastete oder flimmerfreie Wiedergabeeinheiten wird unterschiedlich mit 2fH und 2H bezeichnet. Eine Abtastfrequenz 2fH entsprechend den Standards in den Vereinigten Staaten beträgt zum Beispiel etwa 31.468 Hz.
Fernsehgeräte mit konventionellen Wiedergabeformaten können mehrere Bilder wiedergeben, zum Beispiel von zwei Videoquellen. Die Videoquellen können sein der Tuner in dem Fernsehgerät, ein Tuner in einem Videokasettenrekorder, eine Videokamara und andere Einheiten. In einem Modus, der häufig als Bild-in-Bild (PIP = picture-in-picture) bezeichnet wird, liefert der Tuner in dem Fernsehgerät ein Bild, das den größten Teil des Bildschirms oder der Wiedergabefläche ausfüllt, und eine zusätzliche Videoquelle liefert ein kleines eingefügtes Bild, im allgemeinen innerhalb der Begrenzungen des größeren Bildes. Ein PIP-Wiedergabemodus in einem Breitschirm-Fernsehgerät ist in Fig. 1 (c) dargestellt. In vielen Fällen kann das eingefügte Bild bei einer Anzahl von verschiedenen Stellen liegen. Ein anderer Wiedergabemodus wird oft als Kanalabtastung bezeichnet, wobei eine große Anzahl an kleinen Bildern, jedes von einer anderen Kanalquelle, den Bildschirm in Form eingefrorener Bilder ausfüllt. Dabei gibt es, zumindest hinsichtlich der Größe, kein Hauptbild. Ein Wiedergabemodus mit Kanalabtastung in einem Breitschirm-Fernsehgerät ist in Fig. 1 (i) dargestellt. In einem Breitschirm-Fernsehgerät sind weitere Wiedergabemodi möglich. Einer davon wird als Bild-außerhalb-Bild (POP = picture outside picture) bezeichnet. In diesem Modus können mehrere eingefügte zusätzliche Bilder eine gemeinsame Grenze mit einem Hauptbild bilden. Ein POP-Wiedergabemodus in einem Breitschirm-Fernsehgerät ist in Fig. 1 (f) dargestellt. Ein anderer Modus, der besonders für ein Breitschirm-Fernsehgerät geeignet ist, besteht in Bildern mit etwa der gleichen Größe nebeneinander oder Seite an Seite von verschiedenen Videoquellen, zum Beispiel zwei verschiedenen Kanälen. Dieser Modus ist für ein Breitschirm- Fernsehgerät in Fig. 1 (d) für zwei 4 : 3 Videoquellen dargestellt. Es sei erwähnt, daß dieser Modus als ein Spezialfall des POP-Modus angesehen werden kann.
Die Horizontalabtastung erfolgt in einem Breitschirm-Fernsehgerät in derselben Zeit wie in einem konventionellen Fernsehgerät. Jedoch ist die räumliche Länge der Horizontalabtastung in einem Breitschirm-Fernsehgerät größer. Dadurch wird das Bild horizontal gedehnt, wodurch eine nennenswerte Verzerrung des Längenverhältnisses (Verhältnis von Breite zu Höhe des auf dem Bildschirm dargestellten Bildes) der Bilder in der wiedergegebenen Bildfläche entsteht. Es können daher Probleme auftreten, wenn ein Videosignal mit einem konventionellen 4 : 3 Wiedergabeformat auf einem Breitschirm-Fernsehgerät wiedergegeben wird, zum Beispiel einem solchen, mit einem 16 : 9 Wiedergabeformat. Diese besonderen Wiedergabeformate würden eine horizontale Dehnung oder Längung um einen Faktor von 4/3 bewirken. Das ist ein Problem bei der Wiedergabe von Bildern mit einem 4 : 3 Wiedergabeformat als ein Hauptbild und als ein zusätzliches Bild, wie ein PIP oder POP. Das ist auch ein Problem für Modi mit PIP und POP, selbst wenn das Hauptbild von einer Videoquelle mit einem 16 : 9 Wiedergabeformat kommt, das an die Wiedergabemittel des Fernsehgerätes angepaßt ist.
Bestimmte digitale Schaltungen, manchmal allgemein bezeichnet als Bild-in-Bild- Prozessoren, sind verfügbar, die in einem konventionellen Fernsehgerät Modi mit PIP und Kanalabtastung durchführen können. Ein derartiger Bild-in-Bild-Prozessor ist als ein CPIP-Chip ausgebildet und verfügbar von Thomson Consumer Electronics, Inc. Der CPIP-Chip ist näher beschrieben in einer Veröffentlichung mit dem Titel "The CTC 140 Picture in Picture (CPIP)", Technical Training Manual, verfügbar von Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana. Derartige Bild-in-Bild- Prozessoren sind nicht geeignet für die Ausführung spezieller Wiedergabemodi, wie PIP, POP und Kanalabtastung, in Breitschirm-Fernsehgeräten. Wenn ein zusätzliches Bild, das durch einen derartigen Bild-in-Bild-Prozessor von einer zusätzlichen Videoquelle gewonnen wird, auf einem Breitschirm-Fernsehgerät ohne externe Beschleunigungsschaltungen wiedergegeben werden soll, würde das zusätzliche Bild oder Bilder geometrisch verzerrt, wie oben beschrieben. Das zusätzliche Bild würde eine horizontale Ausdehnung oder Längung um einen Faktor von 4/3 erfahren, aufgrund der breiteren Horizontalabtastung der breiteren Bildröhre, sowohl bei einer direkten Betrachtung als auch bei Projektion. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung verwendet würde, würde das zusätzliche Bild ohne Verzerrung des Längenverhältnisses erscheinen, würde aber den Bildschirm nicht ausfüllen oder den Teil des Bildschirms ausfüllen, der sonst für die zusätzliche Wiedergabe vorgesehen ist.
Ein Breitschirm-Fernsehgerät kann mit einem Signalprozessor versehen sein, um ein Videosignal, zum Beispiel ein zusätzliches Videosignal, so zu verzerren, daß bei der folgenden Wiedergabe das zusätzliche Bild keine Verzerrung des Längenverhältnisses des Bildes aufweist. Die Verzerrung kann als eine asymmetrische Komprimierung ausgeführt werden. Die Komprimierfaktoren sind abhängig von den relativen Wiedergabeformaten des zusätzlichen Videosignals sowie von dem Breitschirm- Fernsehgerät. Für eine Wiedergabe eines zusätzlichen Videosignals mit einem 4 : 3 Wiedergabeformat auf einem Fernsehgerät mit einem 16 : 9 Wiedergabeformat wird das zusätzliche Bild horizontal um einen Faktor von 4 : 1 komprimiert und vertikal um einen Faktor von 3 : 1 komprimiert. In einem Fernsehgerät mit einem anderen Wiedergabeformat, zum Beispiel 2 : 1, wäre der horizontale Komprimierfaktor 1,5 mal größer als der vertikale Komprimierfaktor. Die asymmetrische Komprimierung erzeugt geometrisch verzerrte Bilder, die dann in einem einem Bild-in-Bild-Prozessor zugeordneten Videospeicher gespeichert werden können. Wenn das asymmetrisch komprimierte zusätzliche Bild aus dem Speicher entsprechend der normalen Betriebsweise des Bild-in-Bild-Prozessors ausgelesen wird, hat die resultierende zusätzliche Wiedergabe keine Verzerrung des Längenverhältnisses und seine richtige Größe für den beabsichtigten Zweck, ob nun PIP, POP, Kanalabtastung oder anderes. Die horizontale Ausdehnung oder Längung durch die Abtastung in der breiten Fernsehröhre gleicht genau die besondere Komprimierung aus, das ist der asymmetrische Teil, die vor der Speicherung in dem Bildspeicher erfolgt ist.
Die US-A-4 878 117 zeigt eine Videosignal-Mischeinheit zur Wiedergabe von ersten und zweiten Datensignalen auf einer CRT-Wiedergabeeinheit, die durch einen ersten Pixeltakt und ein erstes Synchronsignal gesteuert wird. Ein Untersystem-Fenster ist enthalten, das die Hauptwiedergabe des Untersystem-Signals (oder des zweiten Datensignals) verhindert. Die Bildauflösungen des Hauptbildes und des Unterbildes können verschieden sein. Es sind jedoch keine Mittel zur Verbesserung der Quantisierauflösung gezeigt oder angeregt.
Die US-A-4 399 462 zeigt ein analoges System zur Überlagerung von zwei Bildern auf einem Bildschirm mit Speichermitteln zum Speichern der beiden Videosignale und Rückgewinnungsmittel zur Wiedergabe der Signale bei einer höheren Frequenz. Ein maximaler Informationsinhalt der beiden Signale auf Kosten der Horizontalverzerrung wird dabei aufrechterhalten. Die Bildauflösungen können für die beiden Videosignale unterschiedlich sein.
Die US-A-4 654 695 beschreibt eine Wiedergabeeinheit für Bild-in-Bild mit Mitteln zum Verringern der Anzahl der das Videosignal darstellenden Bits einer Haupt- und einer zusätzlichen Videoquelle, um ein Bild mit verringerter Abmessung zu erzeugen. Eine Unterabtastungs- und Synchronisierschaltung ist enthalten, die selektiv den Informationsinhalt der Luminanz- und der Chrominanzkomponente des zusätzlichen Signals in einer Weise verringert, die die Qualität des wiedergegebenen Bildes nicht ernsthaft beeinflußt.
Die Erfindung betrifft Videosysteme gemäß den beigefügten Ansprüchen 1 und 10. Es wird ein Video-Wiedergabesystem mit Bildern nebeneinander oder Seite an Seite beschrieben, das Analog/Digital-Konverter zum Quantisieren des ersten und des zweiten Videosignals enthält, die das erste bzw. das zweite Bild darstellen, und zwar mit höheren und niedrigeren Werten der Quantisierungsauflösung relativ zueinander. Die Analog/Digital-Konverter können mit unterschiedlichen Abtastraten arbeiten. Das Bild des Signals mit der niedrigeren Abtastrate kann relativ zu dem anderen Bild ein Aussehen haben, als wäre es unterabgetastet. Eine Video-Wiedergabeeinheit wird mit dem ersten Videosignal synchronisiert. Das zweite Videosignal wird mit dem ersten Videosignal synchronisiert. Eine Signalverarbeitungsschaltung modifiziert das erste und das zweite Videosignal, um das erste bzw. das zweite Bild mit kleineren Abmessungen als denen der Videowiedergabeeinheit darzustellen. Eine Multiplexschaltung kombiniert die verarbeiteten Videosignale für eine Wiedergabe der Bilder nebeneinander oder Seite an Seite. Eine Schaltung zur Verbesserung der Quantisierauflösung verbessert die erhaltene Qualität des Videosignals mit dem niedrigeren Wert der Quantisierauflösung. Die Bilder nebeneinander oder Seite an Seite können im wesentlichen ohne Verzerrung des Wiedergabeformats wiedergegeben werden, sowohl mit unterschiedlichen relativen Beträgen der Beschneidung und der Verzerrung des Wiedergabeformats.
Die Fig. 1 (a) - 1 (i) dienen zur Erläuterung der verschiedenen Formate eines Breitschirm-Fernsehgerätes.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Breitschirm-Fernsehgerätes gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung für einen Betrieb mit einer 2fH Horizontalabtastung.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 2 dargestellten Breitschirm-Prozessors.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Breitschirm-Fernsehgeräts gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung für einen Betrieb bei 1fH-Abtastung.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 4 dargestellten Breitschirm-Fernsehgeräts.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild und zeigt weitere Details des für die Fig. 3 und 5 gemeinsamen Breitschirm-Prozessors.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 6 dargestellten Bild-in-Bild-Prozessors.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 6 gezeigten Toranordnung und zeigt die Wege für das Haupt-, das zusätzliche und das Ausgangssignal.
Fig. 9 und 10 sind Diagramme zur Erläuterung der Erzeugung des in Fig. 1 (d) dargestellten Wiedergabeformats unter Verwendung von vollständig beschnittenen Signalen.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild und zeigt den Hauptsignalweg von Fig. 8 mehr im Detail.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild und zeigt den Weg des zusätzlichen Signals mehr im Detail.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild und zeigt den Zeittakt- und Steuerbereich des Bild-in- Bild-Prozessors von Fig. 7.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erzeugen des internen 2fH Signals in der Umsetzung von 1fH auf 2fH.
Fig. 15 ist eine Kombination eines Blockschaltbildes mit einem detaillierten Schaltbild für die in Fig. 2 dargestellte Ablenkschaltung.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten RGB-Schnittstelle.
Die verschiedenen Teile von Fig. 1 zeigen einige, aber nicht alle der verschiedenen Kombinationen von Wiedergabeformaten mit einem Bild oder mit mehreren Bildern, die gemäß verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen ausgeführt werden können. Die für die Darstellung ausgewählten Teile sollen die Beschreibung besonderer Schaltungen erleichtern, die Breitschirm-Fernsehgeräte gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen enthalten. Zum Zwecke der Erleichterung der Darstellung und der Diskussion wird ein konventionelles Wiedergabeformat mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe für eine Videoquelle oder ein Signal allgemein mit 4 · 3 angenommen, während ein Breitschirm-Wiedergabeformat mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe für eine Videoquelle oder ein Signal allgemein mit 16 · 9 angenommen wird. Die erfindungsgemäßen Anordnungen sind durch diese Bezeichnungen nicht beschränkt.
Fig. 1 (a) zeigt ein Fernsehgerät, mit direkter Betrachtung oder mit Projektion, das ein konventionelles Wiedergabeformat von 4 · 3 aufweist. Wenn ein Bild mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat in Form eines Signals mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat gesendet wird, erscheinen schwarze Balken am oberen und unteren Rand. Das wird allgemein als sogenanntes "Letterboxformat" bezeichnet. In diesem Fall ist das betrachtete Bild ziemlich klein relativ zu der gesamten verfügbaren Wiedergabefläche. Alternativ wird die Quelle für das 16 · 9 Wiedergabeformat vor der Übertragung so umgesetzt, daß sie die vertikale Ausdehnung einer Betrachtungsfläche des 4 · 3 Wiedergabeformats ausfüllt. Jedoch wird dann nennenswerte Information an der linken undl oder rechten Seite abgeschnitten. Als eine weitere Alternative kann das Letterbox-Bild vertikal, aber nicht horizontal gedehnt werden, wodurch das resultierende Bild eine Verzerrung durch Längung in vertikaler Richtung aufweist. Keine der drei Alternativen ist besonders ansprechend.
Fig. 1 (b) zeigt einen 16 · 9 Schirm. Eine Videoquelle mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat würde vollständig wiedergegeben, und zwar ohne Beschneidung und ohne Verzerrung. Ein Letterbox-Bild mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat, das selbst innerhalb eines Signals mit einem 4/3 Wiedergabeformat angeordnet ist, kann durch Zeilenverdoppelung oder Hinzufügung von Zeilen progressiv abgetastet werden, um auf diese Weise eine größere Wiedergabefläche mit ausreichender vertikaler Auflösung zu erzielen. Ein Fernsehgerät mit einem breiten Schirm gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein derartiges Signal mit einem 16 : 9 Wiedergabeformat wiedergeben, und zwar für die Hauptquelle, die zusätzliche Quelle oder eine externe RGB-Quelle.
Fig. 1 (c) zeigt ein Hauptsignal mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat, in dem ein eingefügtes Bild mit einem 4 : 3 Wiedergabeformat dargestellt wird. Wenn sowohl das Hauptvideosignal als auch das zusätzliche Videosignal von Quellen mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat stammen, kann das eingefügte Bild auch ein 16 · 9 Wiedergabeformat aufweisen. Das eingefügte Bild kann in vielen verschiedenen Lagen dargestellt werden.
Fig. 1 (d) zeigt ein Wiedergabeformat, bei dem das Haupt- und das zusätzliche Videosignal mit derselben Bildgröße dargestellt werden. Jede Wiedergabefläche hat ein Wiedergabeformat 8 · 9, das natürlich unterschiedlich ist sowohl von 16 · 9 als auch von 4 · 3. Um eine Quelle mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat ohne horizontale oder vertikale Verzerrung auf einer derartigen Wiedergabefläche darzustellen, muß das Signal an der linken und/oder rechten Seite beschnitten werden. Es kann ein größerer Teil des Bildes mit geringerer Beschneidung wiedergegeben werden, wenn eine geringe Verzerrung des Wiedergabeformats durch horizontales Stauchen des Bildes toleriert wird. Eine horizontale Stauchung resultiert in einer vertikalen Verlängerung der Objekte in dem Bild. Das Fernsehgerät mit einem breiten Schirm gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede Mischung von Beschneidung und Verzerrung des Wiedergabeformats von maximaler Beschneidung ohne Verzerrung des Wiedergabeformats bis zu keiner Beschneidung mit maximaler Verzerrung des Wiedergabeformats ermöglichen.
Beschränkungen in der Datenabtastung in dem Verarbeitungsweg für das zusätzliche Videosignal verkomplizieren die Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung, das in der Abmessung so groß ist wie die Wiedergabe mit dem Haupt- Videosignal. Es können verschiedene Verfahren zur Überwindung dieser Komplikationen entwickelt werden.
Fig. 1 (e) ist ein Wiedergabeformat, bei dem ein Bild mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat in der Mitte eines Schirmes mit einem 16 · 9 Wiedergabeformat dargestellt wird. Dunkle Balken sind an der rechten und an der linken Seite ersichtlich.
Fig. 1 (f) zeigt ein Wiedergabeformat, bei dem ein großes Bild mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat und drei kleinere Bilder je mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat gleichzeitig dargestellt werden. Ein kleineres Bild außerhalb des Umfangs des großen Bildes wird manchmal als POP, das heißt als picture outside-picture, bezeichnet, im Gegensatz zu einem PIP, einem sogenannten picture-in-picture (Bild-in-Bild). Die Ausdrücke PIP oder Bild-in-Bild (picture-in-picture) werden hier für beide Wiedergabeformate verwendet. In den Fällen, in denen das Fernsehgerät mit dem breiten Schirm mit zwei Tunern ausgerüstet ist, entweder beide intern oder einer intern und einer extern, zum Beispiel in einem Videokassettenrekorder, können zwei der dargestellten Bilder die Bewegung in Echtzeit in Übereinstimmung mit der Quelle darstellen. Die übrigen Bilder können in einem Standbild-Format dargestellt werden. Es sei noch bemerkt, daß die Hinzufügung von weiteren Tunern und zusätzlichen Verarbeitungswegen für ein zusätzliches Signal mehr als zwei bewegte Bilder ermöglicht. Es sei auch bemerkt, daß das große Bild einerseits und die drei kleinen Bilder andererseits in ihrer Lage umgeschaltet werden können, wie in Fig. 1 (g) dargestellt ist.
Fig. 1 (h) zeigt eine Alternative, bei der das Bild mit dem 4 : 3 Wiedergabeformat in der Mitte liegt und sechs kleinere Bilder mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat in senkrechten Spalten auf jeder Seite dargestellt werden. Wie bei dem zuvor beschriebenen Format kann ein mit zwei Tunern versehenes Fernsehgerät mit breitem Schirm zwei bewegte Bilder liefern. Die übrigen elf Bilder verbleiben dabei im Standbild-Format.
Fig. 1 (i) zeigt ein Wiedergabeformat mit einem Raster von zwölf Bildern mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat. Ein derartiges Wiedergabeformat ist besonders geeignet für eine Kanalwahlführung, bei der jedes Bild wenigstens ein Standbild von einem unterschiedlichen Kanal ist. Wie zuvor, hängt die Zahl der bewegten Bilder von der Zahl von verfügbaren Tunern und Signalverarbeitungswegen ab.
Die verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Formate dienen zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung und können bei Fernsehgeräten mit breitem Schirm eingesetzt werden, wie sie in den übrigen Zeichnungen gezeigt sind und im Detail im folgenden beschrieben werden.
Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein Fernsehgerät mit breitem Schirm gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen, vorgesehen für einen Betrieb mit 2fH Horizontalabtastung, ist in Fig. 2 dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 enthält im wesentlichen einen Videosignal-Eingangsbereich 20, einen Chassis-oder Fernseh-Mikroprozessor 216, einen Prozessor 30 für einen breiten Schirm, einen Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH, eine Ablenkschaltung 50, eine RGB-Schnittstelle 60, einen Umsetzer 240 von YUV auf RGB, Bildrohrtreiber 242, Bildröhren 244 für direkte Betrachtung oder Projektion und eine Stromversorgungsschaltung 70. Die Gruppierung verschiedener Schaltungen in unterschiedliche funktionale Blöcke erfolgt zur Erleichterung der Beschreibung und soll die räumliche Lage dieser Schaltungen zueinander nicht einschränken.
Der Eingangsbereich 20 für Videosignale empfängt eine Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen von unterschiedlichen Videoquellen. Die Videosignale können wahlweise für eine Wiedergabe als Hauptsignal oder als zusätzliche Videosignale umgeschaltet werden. Ein HF-Schalter 204 enthält zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese stellen Eingänge dar für einen Antennenempfang aus der Luft und 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 ist ein Eingang zu einer one-chip-Schaltung 202, die eine Anzahl von Funktionen bezüglich Abstimmung, horizontale und vertikale Ablenkung und Videosteuerungen ausführt. Das Basisband-Videosignal VIDEO AUS, das in der onechip-Einheit erzeugt wird und von dem Signal von dem ersten Tuner 206 resultiert, bildet einen Eingang für den Videoschalter 200 und den Eingang TV1 des Breitschirmprozessors 30. Weitere Basisband-Videoeingänge zu dem Videoschalter 200 sind mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese können für Videokameras, Laserplattenspieler, Videobandspieler, Videospiele und dergleichen verwendet werden. Der Ausgang des Videoschalters 200, der durch den Chassis-oder Fernseh-Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist mit GESCHALTETES VIDEO bezeichnet. Das GESCHALTETE VIDEO bildet einen weiteren Eingang zu dem Breitschirmprozessor 30.
Weder bezugnehmend auf Fig. 3, wählt ein Schalter SW1 des Breitschirmprozessors zwischen den Signalen TV1 und GESCHALTETES VIDEO aus. Dadurch ergibt sich ein Videosignal SEL COMP AUS, das ein Eingangssignal zu einem Y/C Dekoder 210 bildet. Der Y/C Dekoder 210 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Zwei weitere Videoquellen 51 und 52 bilden außerdem Eingänge zu dem Y/C Dekoder 210. Jede der Quellen 51 und 52 stellt verschiedene S-VHS Quellen dar, und jede besteht aus getrennten Luminanz- und Chrominanzsignalen. Ein Schalter, der als Teil des Y/C Dekoders ausgeführt sein kann, wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder der als ein getrennter Schalter ausgeführt sein kann, reagiert auf den Fernseh-Mikroprozessor 216 zur Auswahl eines Paares von Luminanzsignal und Chrominanzsignal als Ausgangssignale, die mit Y_M bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Luminanzsignal und Chrominanzsignal wird im folgenden als das Hauptsignal angesehen und in einem Hauptsignalweg verarbeitet. Signalbezeichnungen mit_M oder_MN beziehen sich auf den Hauptsignalweg. Das Chrominanzsignal C_IN wird durch den Breitschirmprozessor zu der one-chip-Einheit zurückgeführt, um die Farbdifferenzsignale U_M und V_M zu bilden. In dieser Beziehung 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 Breitschirmprozessor für die weitere Signalverarbeitung in digitale Form umgesetzt.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breitschirmprozessors 30 definiert ist, erzeugt ein Basisband-Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den Signalen TV2 und GESCHALTETES VIDEO und bildet dadurch ein Eingangssignal für einen Y/C Dekoder 220. Der Y/C Dekoder 220 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgebildet sein. Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen den Luminanz- und Chrominanzausgängen des Y/C Dekoders 220 und den Luminanz- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, bezeichnet mit Y_EXT bzw. C_EXT. Die Signale Y_EXT und C_EXT entsprechen dem S-VHS Eingangssignal 51. Der Y/C Dekoder 220 sowie die Schalter SW3 und SW4 können, wie in einigen adaptiven Kammfiltern, kombiniert sein. Die Ausgangsspannung der Schalter SW3 und SW4 wird im folgenden als zusätzliches Signal angesehen und in einem zusätzlichen Signalweg verarbeitet. Das ausgewählte Luminanz-Ausgangssignal wird 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 Signalbearbeitung in digitale Form umgesetzt. Die Anordnung der Umschaltung der Videosignalquelle in dem Haupt- und zusätzlichen Signalweg maximiert die Flexibilität in der Durchführung der Quellenauswahl für die verschiedenen Teile der unterschiedlichen Bildwiedergabeformate.
Ein kombiniertes Synchronsignal COMP SYNC, das Y_M entspricht, wird durch den Breitschirmprozessor einer Synchronsignal-Abtrennstufe 212 zugeführt. Die hori zontalen und vertikalen Synchronisierkomponenten H bzw. V bilden Eingangssignale zu einer vertikalen Abwärtszählschaltung 214. Die vertikale Abwärtszählschaltung liefert ein Signal VERTIKAL RÜCKSETZ, das in den Breitschirmprozessor 30 geführt wird. Der Breitschirmprozessor 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 vertikalen Rücksetz-Ausgangssignal und der vertikalen Synchronisierkomponente der externen RGB-Quelle. Die Ausgangsspannung 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 Synchronsignal-Abtrennstufe 250 in den Breitschirmprozessor geliefert.
Der Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH dient dazu, die nach dem Zeilensprung verschachtelten Videosignale in progressiv abgetastete, nicht verschachtelte Signale umzusetzen, zum Beispiel in ein solches Signal, bei dem jede horizontale Zeile zweimal wiedergegeben wird, oder ein zusätzlicher Satz von horizontalen Zeilen durch Interpolation angrenzender horizontaler Zeilen desselben Halbbildes erzeugt wird. In manchen Fällen ist die Verwendung einer vorangehenden Zeile oder die Verwendung einer interpolierten Zeile abhängig von dem Betrag an Bewegung, die zwischen benachbarten Halbbildern oder Vollbildern ermittelt wird. Die Umsetzschaltung 40 arbeitet in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Das Video- RAM kann dazu benutzt werden, ein Halbbild oder mehrere Halbbilder eines Vollbildes zu speichern, um die progressive Wiedergabe zu ermöglichen. Die umgesetzten Videodaten Y_2fH, U_2fH und V_2fH werden der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt.
Die RGB-Schnittstelle 60, die mehr im Detail in Fig. 16 dargestellt ist, ermöglicht die Auswahl der umgesetzten Videodaten oder der externen RGB-Videodaten für die Wiedergabe durch den Videosignal-Eingangsbereich. Es wird angenommen, daß das externe RGB-Signal ein Signal mit einem breiten Wiedergabeformat für eine 2fH- Abtastung ist. Die vertikale Synchronisierkomponente des Hauptsignals wird durch den Breitschirmprozessor als INT VERT RST OUT der RGB-Schnittstelle zugeführt und ermöglicht, daß ein ausgewähltes vertikales 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 Steuersignals INT/EXT für intern/extern. Jedoch kann in der Abwesenheit eines solchen Signals die Auswahl eines externen RGB-Eingangssignals in einem Zusammenbruch des vertikalen Rasters und einer Beschädigung der Kathodenstrahlröhre oder der Projektionsröhren resultieren. Daher detektiert die RGB-Schnittstelle ein externes Synchronsignal, um die Auswahl eines nicht existierenden externen RGB-Eingangssignals zu umgehen. Der WSP-Mikroprozessor 340 liefert außerdem Farbsättigungs- und Farbton-Steuerspannungen für das externe RGB-Signal.
Der Breitschirmprozessor 30 enthält einen Prozessor 320 für Bild-in-Bild für eine besondere Signalbearbeitung des zusätzlichen Videosignals. Der Ausdruck Bild-in-Bild wird manchmal abgekürzt als PIP oder pix-in-pix. Ein Gate Array (Toranordnung) 300 kombiniert das Haupt- und das zusätzliche Videosignal in einer weiten Vielfalt von Wiedergabeformaten, wie durch die Beispiele von Fig. 1 (b) bis 1 (i) dargestellt. Der Prozessor 320 für Bild-in-Bild und das Gate Array 300 werden durch einen Breitschirm-Mikroprozessor (WSP uP) 340 gesteuert. Der Mikroprozessor 340 reagiert über einen Serienbus auf den Fernseh-Mikroprozessor 216. Der Serienbus enthält vier Signalleitungen, für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rücksetzsignale. Der Breitschirmprozessor 30 erzeugt auch ein kombiniertes vertikales Austast/Rücksetz-Signal in der Form eines sogenannten Sandcastle-Signals mit drei Pegeln. Alternativ können die vertikalen Austast- und Rücksetzsignale als getrennte Signale erzeugt werden. Ein kombiniertes Austastsignal wird durch den Videosignal- Eingangsbereich der RGB-Schnittstelle zugeführt.
Die Ablenkschaltung 50, die in Fig. 15 im Detail dargestellt ist, empfängt ein vertikales Rücksetzsignal von dem Breitschirmprozessor, ein ausgewähltes 2fH horizontales Synchronsignal von der RGB-Schnittstelle 60 und zusätzliche Steuersignale von dem Breitschirmprozessor. Diese zusätzlichen Steuersignale beziehen sich auf die horizontale Phase, die Einstellung der Vertikalgröße und die Einstellung der Ost- West-Kissenkorrektur. Die Ablenkschaltung 50 liefert 2fH Rücklaufimpulse an den Breitschirmprozessor 30, den Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH und den Umsetzer 240 von YUV auf RGB.
Betriebsspannungen für das gesamte Breitschirm-Fernsehgerät werden durch die Stromversorgungsschaltung 70 erzeugt, die durch ein Wechselspannungsnetz mit Energie versorgt sein kann.
Der Breitschirmprozessor 30 ist mehr im Detail in Fig. 3 dargestellt. Die wichtigsten Bauteile des Breitschirm-Prozessors sind ein Gate Array 300, eine Schaltung 301 für Bild-in-Bild, Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler, der zweite Tuner 208, ein Breitschirm-Prozessor-Mikroprozessor 340 und ein Breitschirm-Ausgangskoder 227. Weitere Details des Breitschirmprozessors, die dem 1fH und dem 2fH Chassis gemeinsam sind, z. B. die PIP-Schaltung, sind in Fig. 6 dargestellt. Ein Prozessor 320 für Bild-in-Bild, der einen wichtigen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist mehr im Detail in Fig. 7 dargestellt. Das Gate Array 300 ist mehr im Detail in Fig. 8 dargestellt. Eine Anzahl von in Fig. 3 dargestellten Bauteilen, die Teile der Wege für das Hauptsignal und das zusätzliche Signal bilden, wurde bereits im Detail beschrieben.
Dem zweiten Tuner 208 sind eine ZF-Stufe 224 und eine Audio-Stufe 226 zugeordnet. Der zweite Tuner 208 arbeitet auch in Verbindung mit dem WSP uP 340. Der WSP uP 340 enthält einen Eingangs/Ausgangs- I/O-Bereich 340A und einen analogen Ausgangsbereich 340B. Der I/O- Bereich 340A liefert Steuersignale für Farbton und Farbsättigung, das Signal INT/EXT zur Auswahl der externen RGB-Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1 bis SW6. Der Bereich I/O liefert auch das Signal EXT SYNC DET von der RGB-Schnittstelle zum Schutz der Ablenkschaltung und der Kathodenstrahlröhre(n). Der analoge Ausgangsbereich 340B liefert über jeweilige Schnittstellenschaltungen 254, 256 bzw. 258 Steuersignale für die vertikale Größe, die Ost/West-Einstellung und die horizontale Phase.
Das Gate Array 300 dient dazu, die Videoinformationen von dem Haupt- und dem zusätzlichen Signalweg zu kombinieren, um eine kombinierte Wiedergabe mit breitem Schirm zu bewerkstelligen, zum Beispiel eine derjenigen, die in den verschiedenen Teilen von Fig. 1 dargestellt sind. Die Taktinformation für das Gate Array wird von der phasenverkoppelten Schleife 374 geliefert, die in Verbindung mit einem Tiefpaßflter 376 arbeitet. Das Hauptvideosignal wird dem Breitschirmprozessor in ana loger Form und im Y U V Format als Signale geliefert, die mit Y_M, U_M und V_M bezeichnet sind. Diese Hauptsignale werden durch Analog/Digital-Konverter 342 und 346, die im Detail in Fig. 4 dargestellt sind, von analoger Form in digitale Form umgesetzt.
Die Farbkomponenten-Signale sind mit den allgemeinen Bezeichnungen U und V versehen, die entweder Signale R-Y oder B-Y oder Signale I und Q darstellen können. Die abgetastete Luminanz-Bandbreite ist auf 8 MHz begrenzt, da die System- Taktrate 1024fH beträgt, was etwa gleich 16 MHz ist. Es können ein einziger Ana- Iog/Digital-Konverter und ein analoger Schalter verwendet werden, um die Farbkomponenten-Daten abzutasten, da die Signale U und V auf 500 kHz oder auf 1,5 MHz für breiten Schirm begrenzt sind. Die Auswählleitung UV_MUX für den analogen Schalter oder Multiplexer 344 führt ein 8 MHz-Signal, das durch Teilung des Systemtaktes durch 2 gewonnen wird. Ein Impuls mit einem Takt für den Beginn des Breitbandes der Leitung SOL setzt dieses Signal synchron zu Beginn jeder horizontalen Videozeile auf null. Die Zeile UV_MUX kippt dann die horizontale Zeile hindurch bei jedem Taktzyklus in ihrem Zustand um. Da die Zeilenlänge eine ganzzahlige Vielzahl von Taktperioden ist, wird der Zustand des UV_MUX, wenn er einmal ausgelöst ist, ohne Unterbrechung ständig zwischen 0, 1, 0, 1, ... umkippen. Die Datenströme für Y und UV aus den Analog/Digital-Konvertern 342 und 346 werden verschoben, da die Analog/Digital-Konvertern jeder eine Verzögerung von 1 Taktperiode aufweisen. Zur Anpassung an diese Datenverschiebung muß die Takt-Tast- Information von dem Verarbeitungsweg 304 für das Hauptsignal ähnlich verzögert werden. Würde die Takt-Tast-Information nicht verzögert, wären die UV-Daten bei ihrer Unterdrückung nicht richtig zueinander gepaart. Dies ist wichtig, weil jedes UV- Paar einen Vektor darstellt. Ein Element U von einem Vektor kann nicht mit einem Element V eines anderen Vektors gepaart werden, ohne eine Farbverschiebung zu verursachen. Stattdessen würde ein Abtastwert V von einem vorangehenden Paar zusammen mit der laufenden Abtastung U unterdrückt. Dieses Verfahren des UV- Multiplexing wird mit 2 : 1 : 1 bezeichnet, da es für jedes Paar von Abtastwerten für die Farbkomponenten (U, V) zwei Luminanz-Abtastwerte gibt. Die Nyquist-Frequenz sowohl für U als auch für V wird effektiv auf die Hälfte der Luminanz-Nyquist-Frequenz verringert. Daher beträgt die Nyquist-Frequenz der Ausgangsspannung des Ana lag/Digital-Konverters für die Luminanz-Komponente 8 MHz, während die Nyquist- Frequenz der Ausgangsspannung des Analog/Digital-Konverters für die Farbkomponenten 4 MHz beträgt.
Die PIP-Schaltung und/oder das Gate Array können auch Mittel zur Erhöhung der Auflösung der zusätzlichen Daten enthalten, und zwar ungeachtet der Datenkomprimierung. Es wurde eine Vielzahl von Schemata für eine Datenreduktion und Datenrestauration entwickelt, enthaltend zum Beispiel gepaarte Pixel-Komprimierung und Dithering und Dedithering. Außerdem werden verschiedene Dithering-Folgen mit unterschiedlichen Anzahlen von Bits und unterschiedlichen Komprimierfaktoren für gepaarte Pixel mit unterschiedlichen Anzahlen von Pixeln in Betracht gezogen. Eine aus einer Vielzahl von Möglichkeiten für eine besondere Datenreduktion und Datenrestauration kann durch den WSP_UP 340 ausgewählt werden, um für jede besondere Art des Bildwiedergabeformats eine maximale Auflösung für das wiedergegebene Bild zu erzielen.
Das Gate Array 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 werden dazu benutzt, das Hauptsignal wie gewünscht erneut abzutasten. Ein zusätzlicher Interpolator kann das zusätzliche Signal erneut abtasten. Takt- und Synchronisierschaltungen in dem Gate Array steuern die Datenmanipulation sowohl des Hauptsignals als auch der zusätzlichen Signale einschließlich deren Kombination zu einem einzigen Ausgangsvideosignal mit den Komponenten Y_MX, U_MX und V_MX. Diese Ausgangskomponenten werden durch Digital/Analog-Konverter 360, 362 und 364 in analoge Form umgesetzt. Die Signale in analoger Form, bezeichnet mit Y, U und V, werden dem Umsetzer 40 von 1fH auf 2fH für eine Umsetzung auf die nicht nach dem Zeilensprung verschachtelte Abtastung 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 für ein breites Wiedergabeformat zu bilden. Der Schalter SW5 wählt ein Synchronsignal für den Koder 227 entweder von dem Gate Array, C_SYNC_MN, oder von der PIP-Schaltung, C_SYNC_AUX. Der Schalter SW6 wählt als Synchronsignal für den Breitschirm-Ausgang zwischen Y_M und C_SYNC_AUX.
Teile der horizontalen Synchronisierschaltung sind mehr im Detail in Fig. 14 dargestellt. Die Phasenvergleichsstufe 228 ist Teil einer phasenverkoppelten Schleife mit einem Tiefpaßfilter 230, einem spannungsgesteuerten Oszillator 232, einem Teiler 243 und einem Kondensator 236. Der spannungsgesteuerte Oszillator 232 arbeitet mit einem keramischen Resonator 238 oder dergleichen bei 32fH. Die Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillators wird durch 32 geteilt, um ein zweites Eingangssignal geeigneter Frequenz für die Phasenvergleichsstufe 228 zu bilden. Die Ausgangsspannung des Teilers 234 ist ein 1fH REF Taktsignal. Die Taktsignale 32fH REF und 1fH REF werden einem durch 16 teilenden Zähler 400 zugeführt. Eine 2fH Ausgangsspannung wird einer Impulsbreiten-Schaltung 402 zugeführt. Die Voreinstellung des Teilers 400 durch das Signal 1fH REF stellt sicher, daß der Teiler synchron mit der phasenverkoppelten Schleife des Eingangsbereiches für die Videosignale arbeitet. Die Impulsbreiten-Schaltung 402 stellt sicher, daß ein Signal 2fH-REF eine richtige Impulsbreite hat, um ein geeignetes Arbeiten der Phasenvergleichsstufe 404, zum Beispiel vom Typ CA1391, zu gewährleisten, die Teil einer zweiten phasenverkoppelten Schleife mit einem Tiefpaßfilter 406 und einem mit 2fH schwingenden spannungsgesteuerten Oszillator 408 bildet. Der spannungsgesteuerte Oszillator 408 erzeugt ein internes 2fH-Taktsignal, das zur Steuerung der progressiv abgetasteten Wiedergabeeinheit dient. Das andere Eingangssignal zu der Phasenvergleichsstufe 404 sind die 2fH-Rücklaufimpulse oder ein damit in Beziehung stehendes Taktsignal. Die Anwendung der zweiten phasenverkoppelten Schleife mit der Phasenvergleichsstufe 404 ist dafür nützlich, sicherzustellen, daß jede 2fH-Abtastperiode symmetrisch innerhalb jeder Periode 1fH des Eingangssignals liegt. Anderenfalls könnte die Wiedergabeeinheit eine Aufspaltung des Rasters auslösen, zum Beispiel bei der die Hälfte der Videozeilen nach rechts und die andere Hälfte der Videozeilen nach links verschoben ist.
Die Ablenkschaltung 50 ist im Detail in Fig. 15 dargestellt. Es ist eine Schaltung 500 vorgesehen für die Einstellung der vertikalen Größe des Rasters in Übereinstimmung mit einem gewünschten Maß an vertikaler Überabtastung, die notwendig ist, um verschiedene Wiedergabeformate durchzuführen. Wie schematisch dargestellt, liefert eine Konstantstromquelle 502 einen konstanten Betrag eines Stromes IRAMP, der einen Kondensator 504 für einen vertikalen Sägezahn auflädt. Ein Transistor 506 ist parallel zu dem Kondensator für den vertikalen Sägezahn geschaltet und entlädt den Kondensator periodisch aufgrund des vertikalen Rücksetzsignals. Ohne jede Einstellung bewirkt der Strom IRAMP die maximal verfügbare vertikale Größe für das Raster. Diese könnte dem Maß an vertikaler Überabtastung entsprechen, die notwendig ist, um den breiten Wiedergabeschirm durch eine Signalquelle mit einem ausgedehnten 4 · 3 Wiedergabeformat auszufüllen, wie in Fig. 1 (a) dargestellt. In dem Maße, wie eine geringere Größe des vertikalen Rasters gefordert wird, leitet eine einstellbare Stromquelle 508 einen veränderbaren Betrag des Stromes IADJ von dem Strom IRAMP ab, so daß sich der Kondensator 504 für den vertikalen Sägezahn langsamer und auf einen kleineren Spitzenwert auflädt. Eine variable Stromquelle 508 reagiert auf ein Einstellsignal für die vertikale Größe, zum Beispiel in analoger Form, das durch eine Steuerschaltung für die vertikale Größe erzeugt wird. Die Einstellmittel 500 für die vertikale Größe sind unabhängig von einem manuellen Einstellmittel 510 für die vertikale Größe, das durch ein Potentiometer oder einen Einstellknopf an der Rückseite des Gehäuses gebildet sein kann. In jedem Falle erhält die Ablenkspule 512 oder erhalten die Ablenkspulen 512 Steuerströme geeigneter Größe. Für die Horizontalablenkung sind eine Phaseneinstellschaltung 518, eine Ost/West-Kissenkorrekturschaltung 514, eine 2fH phasenverkoppelte Schleife 520 und eine Horizontalausgangsschaltung 516 vorgesehen.
Die RGB-Schnittstellenschaltung 60 ist mehr im Detail in Fig. 16 dargestellt. Das letztlich wiederzugebende Signal wird zwischen dem Ausgang des Umsetzers 40 von 1fH auf 2fH und einem externen RGB-Eingang gewählt. Für die Zwecke des hier beschriebenen Breitschirm-Fernsehgerätes wird angenommen, daß der externe RGB- Eingang eine progressiv abgetastete Quelle mit einem breiten Wiedergabeformat ist. Die externen RGB-Signale und ein zusammengesetztes Austastsignal von dem Eingangsbereich 20 für die Videosignale bilden Eingangsspannungen für einen Umsetzer 610 von RGB auf Y U V. Das externe zusammengesetzte Synchronsignal 2fH für das externe RGB-Signal bildet eine Eingangsspannung für eine externe Synchronsignal-Abtrennstufe 600. Die Abtrennung des vertikalen Synchronsignals erfolgt durch einen Schalter 608. Die Abtrennung des horizontalen Synchronsignals erfolgt durch einen Schalter 604. Die Abtrennung des Videosignals erfolgt durch einen Schalter 606. Jeder der Schalter 604, 606 und 608 reagiert auf ein Steuersignal intern/extern, das durch den WSP uP 340 erzeugt wird. Die Auswahl zwischen der internen oder der externen Videoquelle unterliegt dem Benutzer. Wenn jedoch ein Benutzer unbeabsichtigt eine externe RGB-Quelle auswählt, wenn eine derartige Quelle nicht angeschlossen oder nicht eingeschaltet ist oder wenn die externe Quelle ausfällt, würde das Vertikalraster zusammenbrechen, und es könnte daraus eine ernsthafte Beschädigung der Kathodenstrahlröhre(n) resultieren. Daher überprüft ein externer Synchrondetektor 602 die Anwesenheit eines externen Synchronsignals. In der Abwesenheit eines derartigen Signals wird ein Schalter-Sperrsignal an jeden der Schalter 604, 606 und 608 übertragen, um eine Auswahl der externen RGB-Quelle zu verhindern, wenn von dieser kein Signal vorhanden ist. Der Umsetzer 610 von RGB auf YUV empfängt außerdem Steuersignale für Farbton und Farbsättigung von dem WSP uP 340.
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, eine RGB-Matrix 241, Bildröhrentreiberstufen 242, Röhren 244 für Direktbetrachtung oder Projektion und eine Stromversorgungsschaltung 70. Der Umsetzer von 1fH auf 2fH und die RGB-Schnittstelle 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. Zwi schen den Videosignalen kann wahlweise umgeschaltet werden, um sie als Haupt- und 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 TA8680. 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 VLDEO 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 51 bildet auch einen Eingang für den Y/C- Dekoder 210. Die Quelle 51 stellt eine S-VHS-Quelle 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 bzw. 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 dem Gate Array 300 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_EXTIC EXT-Signale entsprechen dem S-VHS-Eingang 51. 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 Videosignalquellen 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 301 für eine spezielle Signalbearbeitung des zusätzlichen Videosignals. Der Ausdruck Bild-in-Bild wird manchmal als PIP oder pix-in-pix abgekürzt. Ein Gate Array (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 Bild-in-Bild-Prozessor 320 und das Gate Array 300 unterliegen der Steuerung durch einen Breitschirm-Mikroprozessor (WSP uP) 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-Schnittstelle 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 uP 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 uP 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-Konverter, der zweite Tuner 208, ein Breitschirm-Prozessor-Mikroprozessör 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 uP 340 und die Schnittstellen-Ausgänge, die Analog/Digital- und Digital/Analog-Konverter, 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-Konverter 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 Datenkomprimierung. 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-Konvertern 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-Konvertern, 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-Konvertern. 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 tatsächlich 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 Vollbild-Wiederholungsrate kann von 30 Bildern in der Sekunde auf null Vollbilder 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 16 · 9 Bildschirm verwendet würde und ohne eine Video-Beschleunigungsschaltung, würden die eingefügten Bilder eine Verzerrung des Wiedergabeformats erleiden, und zwar aufgrund der wirksamen 4/3-fachen 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 Zeitfehler entlang vertikalen Kanten des Bildes und werden allgemein als ziemlich beanstandenswert angesehen.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung und ungleich dem grundsätzlichen CPIP-Chip dient zur asymmetrischen Komprimierung der Videodaten in einer Vielzahl von auswählbaren Wiedergabemodi. In diesem Betriebs-Modus werden die Bilder in der Horizontalrichtung um 4 : 1 und in der Vertikalrichtung um 3 : 1 komprimiert. Dieser asymmetrische Modus der Komprimierung 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 Komprimierung gemäß diesem Aspekt der Erfindung macht es möglich, spezielle Wiedergabeformate auf einem 16 · 9 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 Komprimierung 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 uP 340 für einen Komprimierfaktor programmiert wird. Der Wertebereich kann 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 usw. betragen. Die Komprimierfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, abhängig davon, wie die Tabelle aufgebaut ist. Die Steuerung der Komprimierverhältnisse kann auch durch vollständig programmierbare Dezimierschaltungen für einen bestimmten Zweck unter Steuerung durch den WSP uP340 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 Ungleichmäßigkei ten, 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 freilaufenden 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 Betriebsmodus 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 Störung durch 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-Konvertierung, 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 Datenrestaurationsmaßnahmen entwickelt, enthaltend z. B. eine Pixelkomprimierung und Dithering und Dedithering. Eine Dedithering-Schaltung wäre in ihrer Wirkung hinter 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 Pixelkomprimierungen mit verschiedenen Bitzahlen in Erwägung gezogen. Eine einer Zahl von besonderen Daten-Reduktions- und - Restaurationsmaßnahmen kann von dem WSP uP 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 Fall als synchron angenommen werden, wenn sie Signale von derselben Videoquelle wiedergeben.
Eine weitere Verarbeitung 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-Zwischenspeicher (Latches) 352A und 352B verwendet, um die 8-Bit-Datenblöcke von dem 4-Bit- Ausgangsanschluß des Video-RAM wieder zu kombinieren. Die Vier-Bit- Zwischenspeicher 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 Halbbild speicher und einer First-In-First-Out (FIFO)-Zeilenspeichereinheit 354 zum Expandieren des Signals. Die Größe des FIFO 354 beträgt 2048 · 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 Bild- in-Bild-Prozessor 640fH Takt in den 2048 · 8 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 Horizontalsynchronsignal-Komponente des Haupt-Videokanals verkoppelt ist. Die Anwendung mehrerer Zeilenspeicher (FIFO), die unabhängige Lese- und Schreibtaktanschlüsse aufweisen, 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-Signalweg 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 341 und einen WSP uP Dekoder 310. Ausgangsleitungen für Daten und Adressen des WSP uP 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 durchzuführen. 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 U/V_MN werden in dem FIFO 358 gespeichert. Die zusätzlichen Signal-Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_PIP, U_PIP und V_PIP werden durch den Demultiplexer 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 ein Signal 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-Zwischenspeicher 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 Komprimierung von 8/5 (1024/640). Dies ist mehr als die 4/3 Komprimierung, die notwendig ist, das Signal des zusätzlichen Kanals richtig wiederzugeben. Daher muß der zusätzliche Kanal durch den Interpolator 359 expandiert werden, um ein kleines 4 · 3 Bild richtig wiederzugeben. Der Interpolator 359 wird durch die Interpolator-Steuerschaltung 371 gesteuert, die selbst auf den WSP uP 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 FIFO's 354, 356 und 358 gesteuert werden. Die Multiplexer 315, 317 und 319 sprechen auf den Ausgang der Multiplexer-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 uP 340. Die gemultiplexten Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_MX, U_MX und V_MX werden Digital/Analog-Konvertern 360, 362 bzw. 364 zugeführt. Auf die Digi tal/Analog-Konverter 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 uP 340 gesteuert. Der WSP uP 340 reagiert auf den TV uP 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 uP 340 kommuniziert mit den verschiedenen Schaltungen der Toranordnung über einen WSP uP 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 Zoomvorgang begleitet sind. Es können horizontale Zoomvorgänge bis zu 33 % erreicht werden, indem die Komprimierung 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 Komprimierung 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 Interpolators 337 umzukehren. Insbesondere wählen diese Schalter, ob der Interpolator 337 dem FIFO 356 vorausgeht, wie es für eine Komprimierung 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 uP 340 reagiert. Es sei daran erinnert, daß 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 durch zwei 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 uP 340 reagiert. Eine horizontale Takt-Synchronisierschaltung 339 erzeugt Taktsignale, die das Schreiben und das Lesen der FIFO's steuern, ebenso Zwischenspeicher 347 und 351 und einen Multiplexer 353. Das Tatksignal CLK und der Start des Zeilensignals SOL werden durch die TaktlSync-Schaltung 341 erzeugt. Eine Steuerschaltung 369 für die Analog/Digital-Konvertierung reagiert auf Y_MN, den WSP uP 340 und das höchstwertige Bit (most significant bit) von UV_MN.
Eine Interpolator-Steuerschaltung 349 erzeugt Zwischenwerte für die Pixellage (K), eine Interpolatorkompensation 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 Komprimierung zu bewirken, oder einige Abtastwerte für eine Expansion mehrfach gelesen werden.
Es ist möglich, Videokomprimierungen 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 Komprimierung dar. Es ist die Aufgabe des Interpolators 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 Komprimierungen durchgeführt werden. Im Falle von Komprimierungen 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 verwendet. Dies wird die Daten mit Unter brechungen 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 Komprimierung, wo die Daten kontinuierlich durch den Interpolator getaktet werden. Für beide Fälle, Komprimierung und Expansion, können die Takt-Tast-Vorgänge auf einfache Weise in einer synchronen Art durchgeführt werden, d. h., die Vorgänge können erfolgen basierend auf den ansteigenden Kanten des Systemtaktes von 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 Komprimierungen 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 Komprimierung und der Expansion zu erreichen. Ein FIFO für Expansionen müßte vor dem Interpolator, und ein FIFO für Komprimierung 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, ein 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 Bits enthalten 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 (WREN AX) für das 2048 · 8 FIFO 354 des zusätzlichen Kanals für (1/2) · (4/3) = 0,67 oder etwa 67% der aktiven Zeilenperiode des zusätzlichen Kanals (vor der Beschleunigung) aktiv, wie in Fig. 7 dargestellt. Das entspricht etwa 33% Beschneidung (ungefähr 67% aktives Bild) und einem Komprimierverhältnis von 4/3 in dem Videosignal des zusätzlichen Kanals. In dem Haupt-Videokanal, der in dem oberen Teil von Fig. 8 dargestellt ist, ist das Steuersignal für die Schreibfreigabe (WREN MN Y) für die 910 · 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 Komprimierverhältnis von 4/3, das in dem Haupt- Videokanal durch die 910 · 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 · 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 endend 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 · 9. Die meisten NTSC-Signale werden in einem 4 · 3 Format dargestellt, das natürlich dem Format 12 · 9 entspricht, Zwei NTSC-Bilder mit einem 4 · 3 Wiedergabeformat können auf derselben Wiedergabefläche mit einem 16 · 9 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 + CID) 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 · 9 Wiedergabeformat ist dieselbe wie für ein 4 · 3 Wiedergabeformat, weil beide eine Nenn-Zeilenlänge von 62,5 us 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 Aspekten 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 · 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. Videosystem, enthaltend:

eine erste Signalquelle für ein erstes digitales Videosignal (zum Beispiel Y_MN), das ein erstes Bild darstellt,

eine zweite Signalquelle für ein zweites digitales Videosignal (zum Beispiel VRAM_OUT), das ein zweites Bild darstellt,

Video-Wiedergabemittel (244),

Mittel (350) zum Synchronisieren des zweiten digitalen Videosignals mit dem ersten digitalen Videosignal und den Video-Wiedergabemitteln und

Mittel (312) zum Kombinieren des ersten und des zweiten digitalen Videosignals für eine simultane Wiedergabe des ersten und des zweiten Bildes auf den Video- Wiedergabemitteln,

wobei das erste (zum Beispiel Y MN) und das zweite (zum Beispiel VRAM_OUT) digitale Videosignal höhere und niedrigere Werte für die Quantisierauflösung relativ zueinander haben,

gekennzeichnet durch:

Mittel (356, 354) zum Ändern des ersten und des zweiten digitalen Videosignals zum Ändern der Größe des ersten und des zweiten Bildes, wobei die Änderungsmittel das Wiedergabeformat für den Inhalt des ersten und des zweiten Bildes steuern, um die geometrische Verzerrung der Inhalte wählbar zu steuern,

Mittel (370; 357) zum Verbessern der Quantisierauflösung des einen (zum Beispiel VRAM_OUT) des ersten und des zweiten digitalen Videosignals, das den niedrigeren Wert der Quantisierauflösung hat, und

wobei die in der Größe geänderten Videosignale für eine Wiedergabe des ersten und des zweiten Bildes nebeneinander kombiniert werden, das erste und das zweite Bild auf den Video-Wiedergabemitteln etwa gleiche Größe haben, ungeachtet der höheren und niedrigeren Werte der Quantisierauflösung.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Video- Wiedergabemittel (244) ein breites Wiedergabeformat von Breite zu Höhe haben (zum Beispiel 16 : 9).

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Bild ein bestimmtes Wiedergabeformat von Breite zu Höhe (zum Beispiel 4 : 3) haben und das erste und das zweite Bild mit einem Wiedergabeformat wiedergegeben werden, das kleiner ist als das bestimmte Wiedergabeformat.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (356, 354) zum Ändern des ersten und des zweiten Videosignals (Y_MN, VRAM_OUT) selektiv das erste und das zweite digitale Videosignal beschneiden, um dadurch die kleineren Wiedergabeformate zu bilden.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (356, 354) zum Ändern des ersten und des zweiten digitalen Videosignals (Y_MN, VRAM_OUT) wahlweise das erste und das zweite digitale Videosignal komprimieren, um das Wiedergabeformat der Bilder bei ihrer Wiedergabe zu erhalten.

6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Videosignal (zum Beispiel Y_MN) mit dem höheren Wert der Quantisierauflösung mehr Bits je Pixel (zum Beispiel 8Bit/Pixel) hat als das digitale Videosignal (zum Beispiel VRAM_OUT) mit dem niedrigeren Wert der Quantisierauflösung (zum Beispiel 6-Bit/Pixel).

7. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Videosignal (zum Beispiel Y_MN) mit dem höheren Wert der Quantisierauflösung mit einer schnelleren Abtastrate als das digitale Videosignal (zum Beispiel VRAM_OUT) mit dem niedrigeren Wert der Quantisierauflösung digitalisiert wird.

8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (370; 357) zum Verbessern der erkennbaren Quantisierauflösung Mittel (370) enthalten zum Dithering des einen (zum Beispiel VRAM_OUT) des ersten und des zweiten digitalen Videosignals, das den niedrigeren Wert der Quantisierauflösung hat.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (370; 357) zum Verbessern der erkennbaren Quantisierauflösung Mittel (357) für ein Dithering des geditherten Signals (zum Beispiel VRAM_OUT) des ersten und des zweiten digitalen Videosignals enthalten.

10. Videosystem, enthaltend:

Mittel (342, 246) zum Quantisieren einer ersten Videosignalquelle (zum Beispiel Y_MN), das ein erstes Bild bei einem ersten Auflösungswert darstellt, Mittel (322) zum Quantisieren eines zweiten Videosignals (zum Beispiel VRAM_OUT), das ein zweites Bild bei einem zweiten Auflösungswert darstellt, der niedriger ist als der erste Auflösungswert,

Video-Wiedergabemittel (244),

Mittel (350) zum Synchronisieren des ersten und des zweiten Videsignals und der Video-Wiedergabemittel miteinander,

gekennzeichnet durch

Mittel (370, 357) zum Verbessern der Quantisierauflösung des zweiten Auflösungswertes des zweiten quantisierten Signals (zum Beispiel VRAM_OUT),

Mittel(356, 354) zum Ändern der Größe des ersten und des zweiten quantisierten Videosignals, die das erste und das zweite Bild darstellen, und

Mittel (312) zum Kombinieren des modifizierten Videosignals der ersten Größe mit dem ersten Wert der Quantisierauflösung und dem modifizierten Videosignal der zweiten Größe mit dem verbesserten Wert der Quantisierauflösung für eine Wiedergabe der Bilder auf der Video-Wiedergabeeinheit nebeneinander.