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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von
Fernsehgeräten, und insbesondere auf solche Fernsehgeräte, die einen Schirm
mit Breitformat-Bildseitenverhältnis haben. Die meisten
Fernsehgeräte haben heute in Bildseitenverhältnis, dessen horizontale
Breite zur vertikalen Höhe 4 : 3 beträgt. Ein Breitformat-
Bildseitenverhältnis entspricht mehr dem Bildseitenverhältnis
von Kinofilmen, z. B. 16 : 9. Die Erfindung ist sowohl bei
Direktbetrachtungs-Fernsehgeräten als auch bei Projektions-
Fernsehgeräten anwendbar.
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Fernsehgeräte mit einem Bildseitenverhältnis von 4 : 3, oft
auch als 4 · 3 bezeichnet, sind hinsichtlich der Möglichkeiten
begrenzt, einzelne und mehrfache Videosignalquellen anzuzeigen.
Die Fernsehsignal-Übertragungen von kommerziellen Sendern werden
mit Ausnahme von experimentellem Material mit einem 4 · 3-
Bildseitenverhältnis ausgestrahlt. Viele Betrachter finden das 4
X 3-Bildseitenverhältnis weniger ansprechend als das bei den
Kinofilmen vorhandene Breitformat-Bildseitenverhältnis.
Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis liefern nicht
nur eine ansprechendere Anzeige, sondern sie sind auch in der
Lage, Signalquellen mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis
in einem entsprechenden Breitformat-Bildseitenverhältnis
anzu
zeigen. Kinofilme sehen wie Kinofilme aus und sind keine
abgeschnittenen oder verzerrten Versionen davon. Die Videoquelle
braucht nicht abgeschnitten zu werden, weder wenn sie vom Film
in Video umgewandelt wird, beispielsweise mit einem
Filmabtaster, noch durch Prozessoren in dem Fernsehgerät.
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Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis
sind auch für eine breite Vielzahl von Anzeigen von
konventionellen und Breitformat-Anzeigesignalen geeignet, wie auch von
Kombinationen davon in Mehrfach-Bildanzeigen. Die Verwendung
eines Schirms mit Breitformat-Bildseitenverhältnis bringt jedoch
zahlreiche Probleme. Die Änderung des Bildseitenverhältnisses
von Mehrfach-Signalquellen, die Erzeugung von widerspruchsfreien
Zeitsteuersignalen von asynchronen aber gleichzeitig angezeigten
Quellen, das Schalten zwischen Mehrfach-Quellen zur Erzeugung
von Mehrfach-Bildanzeigen, und die Erzeugung von Bildern mit
hoher Auflösung aus komprimierten Datensignalen sind allgemeine
Kategorien solcher Probleme. Diese Probleme werden in einem
Breitschirm-Fernsehgerät gemäß der Erfindung gelöst. Ein
Breitschirm-Fernsehgerät gemäß verschiedenen erfindungsgemäßen
Anordnungen ist in der Lage, Einzel- und Mehrfach-Bildanzeigen mit
hoher Auflösung aus einzelnen und mehrfachen asynchronen Quellen
mit gleichen oder unterschiedlichen Bildseitenverhältnissen und
mit auswählbaren Bildseitenverhältnissen zu liefern.
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Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis
können in Fernsehsystemen ausgeführt werden, die Videosignale
sowohl mit Basis- oder Norm-Horizontal-Abtastraten und
Vielfachen davon wiedergeben, als auch sowohl durch Zeilensprung- oder
Nicht-Zeilensprung-Abtastung. Norm-NTSC-Videosignale werden
beispielsweise durch Verschachtelung der aufeinanderfolgenden
Halb
bilder jedes Video-Vollbildes angezeigt, wobei jedes Halbbild
durch eine Raster-Abtastoperation mit einer Basis- oder Norm-
Horizontal-Abtastrate von etwa 15.734 Hz erzeugt wird. Die
Basis-Abtastrate für Videosignale wird auch als fH, 1fH und 1H
bezeichnet. Die tatsächliche Frequenz eines 1fH-Signals ändert sich
entsprechend den unterschiedlichen Video-Normen. Bei Bemühungen
zur Verbesserung der Bildqualität von Fernsehgeräten sind
Systeme zur progressiven Anzeige der Videosignale in einer nicht
verschachtelten Art entwickelt worden. Eine progressive Abtastung
erfordert, daß jedes angezeigte Vollbild in derselben
Zeitperiode abgetastet werden muß, die zur Abtastung eines oder der
beiden Halbbilder des Zeilensprung-Formats verfügbar ist.
Flackerfreie AA-BB-Anzeigen erfordern, daß jedes Halbbild nacheinander
zweimal abgetastet wird. In jedem Fall muß die Horizontal-
Abtastfrequenz zweimal so groß sein wie die Norm-Horizontal-
Frequenz. Die Abtastrate für solche progressiv abgetastete oder
flackerfreie Anzeigen wird unterschiedlich mit 2fH und 2H
bezeichnet. Eine 2fH-Abtastfrequenz gemäß den Normen in den
Vereinigten Staaten ist beispielsweise 31.468 Hz.
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Die Bild-in-Bild-Verarbeitung ist ein Merkmal, bei dem zwei
Fernsehsignale gleichzeitig auf einer Anzeigevorrichtung
angezeigt werden. Das Haupt- oder große Bild füllt den größten Teil
des Bildschirms aus, während das Hilfs- oder kleine Bild in das
große Bild oder nahe dem großen Bild eingeblendet wird. Wenn
beide Signalquellen und die Anzeige das gleiche
Bildseitenverhältnis haben, z. B. 4 · 3, kann das kleine Bild in der Größe
durch denselben ganzzahligen Skalierungsfaktor horizontal und
vertikal reduziert werden. Ein solches System ist in EP-A-0 229
526 beschrieben.
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Wenn das kleine Bild ein Bildseitenverhältnis hat, das sich
von dem Bildseitenverhältnis des großen Bildes und der Anzeige
unterscheidet, dann erfordert das Einblenden des kleinen Bildes
in die Anzeige, daß das kleine Bild unterschiedlich in der
horizontalen Richtung als in der vertikalen Richtung komprimiert
wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn versucht wird, eine
kleine 4 · 3-Bildsignalquelle auf einer 16 · 9-Anzeige
anzuzeigen. Wenn die 4 · 3-Quelle in das große Bild in gleicher Weise
in eine 16 · 9-Anzeige eingeblendet würde wie in die 4 · 3-
Anzeige, d. h. mit gleicher Größenverminderung sowohl in
horizontaler als auch in vertikaler Richtung, würde die resultierende
kleine Bildgröße und Gegenstände innerhalb des kleinen Bildes
33% breiter als normal erscheinen. In anderen Worten würde das
Bildseitenverhältnis des kleinen Bildes um 33% verzerrt.
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Ein Interpolator zur Änderung der Bildgröße ist in US-A-
4,282,546 beschrieben.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich,
diese Verzerrung des Bildseitenverhältnisses durch Verwendung eines
Interpolators in dem das Hilfssignal verarbeitenden Video-
Datenweg zu korrigieren. Der Interpolator kann dazu verwendet
werden, das kleine Bild richtig anzuzeigen, indem das kleine
Bild um 33% in der horizontalen Richtung komprimiert wird. Dies
führt zu einem kleinen 4 · 3-Bild, das das in dem Bild
erscheinende richtige Bildseitenverhältnis von Gegenständen hat.
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Ein Bildeinblendesystem gemäß dieser erfindungsgemäßen
Anordnung stellt das richtige Bildseitenverhältnis von.
Bildeinblendungen sicher.
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Ein erfindungsgemäßes Anzeigesystem ist in Anspruch 1
definiert.
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Das System umfaßt einen Videospeicher und eine
Steuerschaltung zum Schreiben und Lesen von Informationen aus einem
Videosignal in den Video-Speicher hinein bzw. aus diesem heraus,
wobei sich die Informationen auf Video-Daten beziehen. Eine
Leseschaltung liefert Informationen von dem Video-Speicher synchron
mit einer Anzeige für ein anderes Videosignal. Ein Interpolator
komprimiert und expandiert wahlweise die von der Leseschaltung
gelesenen Informationen unabhängig von irgendeiner anderen
Verarbeitung, die die Video-Daten vertikal komprimieren oder
expandieren könnte. Ein Multiplexer kombiniert die Videosignale für
gleichzeitige Anzeige. Die Leseschaltung kann einen asynchronen
Zeilenspeicher für die aus dem Video-Speicher gelesenen
Informationen, der einen synchron mit dem Lesen des Video-Speichers
betreibbaren Schreibanschluß hat, und einen Leseanschluß, der
synchron mit der Anzeige des anderen Videosignals betreibbar ist,
umfassen.
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Fig. 1(a)-1(i) sind nützlich zur Erläuterung
verschiedener Anzeige-Formate eines Breit-
Bilsschirm-Fernsehgerätes.
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Breit-
Bildschirm-Fernsehgerätes gemäß Aspekten
dieser Erfindung, das für den Betrieb mit
einer 2fH-Horizontal-Abtastung angepaßt
ist.
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Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des Breit-
Bildschirm-Prozessors von Fig. 2.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere
Einzelheiten des Breit-Bildschirm-Prozessors
von Fig. 3 zeigt.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 4
dargestellten Bild-in-Bild-Prozessors.
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Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 4
dargestellten Gate-Anordnung und
veranschaulicht die Haupt-, Hilfs- und Ausgangs-
Signalwege.
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Fig. 7 und 8 sind Zeitsteuer-Diagramme, die nützlich
zur Erläuterung der Erzeugung des in Fig.
1(d) gezeigten Anzeige-Formats sind, wobei
voll abgeschnittene Signale verwendet
werden.
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Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Haupt-
Signalweg von Fig. 6 in größeren
Einzelheiten zeigt.
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Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das den Hilfs-
Signalweg von Fig. 6 in größeren
Einzelheiten zeigt.
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Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Zeitsteuer- und
Steuerabschnittes des Bild-in-Bild-
Prozessors von Fig. 5.
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Fig. 12 ist ein Blockschaltbild für die Erzeugung
des internen 2fH-Signals bei der Umwandlung
von 1fH in 2fH.
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Fig. 13 ist eine mit Blöcken kombinierte Schaltung
für die in Fig. 2 dargestellte
Ablenkschaltung.
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Fig. 14 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2
dargestellten RGB-Schnittstelle.
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Fig. 15 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung der
Speicher-Abbildung in dem dem Bild-in-Bild-
Prozessor zugeordneten Video-RAM nützlich
ist.
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Fig. 16 ist ein Blockschaltbild zur Steuerung der
Ausgangs-Umschaltung zwischen Haupt- und
Hilfs-Videosignalen.
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Die verschiedenen Teile von Fig. 1 veranschaulichen einige,
aber nicht alle verschiedenen Kombinationen von einzelnen und
mehrfachen Bildanzeige-Formaten, die bei den verschiedenen
erfindungsgemäßen Anordnungen ausgeführt werden können. Die zur
Veranschaulichung ausgewählten sollen die Beschreibung
bestimmter Schaltungen erleichtern, die Breit-Bildschirm-Fernsehgeräte
gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen umfassen. Die
erfin
dungsgemäßen Anordnungen sind in einigen Fällen auf die Anzeige-
Formate selbst gerichtet, abgesehen von der spezifischen
grundlegenden Schaltung. Aus Gründen der Vereinfachung der
Darstellung und der Erläuterung wird allgemein davon ausgegangen, daß
eine Videoquelle oder ein Signal ein Bildseitenverhältnis von
Breite zu Höhe von 4 · 3 hat, während ein
Breit-Bildschirm-Bildseitenverhältnis für eine Videoquelle oder ein Signal ein
Bildseitenverhältnis mit Breite zu Höhe von 16 · 9 hat. Die
erfindungsgemäßen Anordnungen sind nicht auf diese Definitionen
beschränkt.
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Fig. 1(a) zeigt ein Fernsehgerät für direkte Betrachtung
oder ein Projektionsgerät mit einem üblichen
Bildseitenverhältnis von 4 · 3. Wenn ein Bild mit einem Seitenverhältnis von 16 ·
9 als Signal mit einem Seitenverhältnis von 4 · 3 übertragen
wird, erscheinen oben und unten schwarze Balken. Dies wird
allgemein als Letterbox-Format bezeichnet. In diesem Fall ist das
betrachtete Bild ziemlich schmal in bezug auf die gesamt
verfügbare Anzeigefläche. Alternativ wird die Quelle mit dem
Bildseitenverhältnis 16 · 9 vor der Aussendung umgewandelt, so daß sie
die vertikale Ausdehnung einer Betrachtungsfläche mit einem
Seitenverhältnis von 4 · 3 ausfüllt. Es wird jedoch viel
Information an der linken und/oder rechten Seite abgeschnitten. Als
weitere Alternative kann das Letterbox-Bild vertikal aber nicht
horizontal expandiert werden, wodurch das resultierende Bild
eine Verzerrung durch vertikale Ausdehnung zeigt. Keine der drei
Alternativen findet einen besonderen Anklang.
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Fig. 1(b) zeigt einen 16 · 9 Schirm. Eine Videoquelle mit 16
· 9 Bildseitenverhältnis würde voll ohne Abschneiden und ohne
Verzerrung angezeigt. Ein Letterbox-Bild mit einem 16 · 9
Bild
seitenverhältnis, das selbst in einem Signal mit einem 4 · 3
Bildseitenverhältnis ist, kann progressiv durch
Zeilenverdoppelung oder Zeilenhinzufügung abgetastet werden, um so eine
größere Anzeige mit ausreichender vertikaler Auflösung vorzusehen.
Ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß dieser Erfindung kann
ein solches Signal mit einem 16 · 9 Bildseitenverhältnis
anzeigen, ob es die Haupt-Quelle, die Hilfs-Quelle oder eine
externe RGB-Quelle ist.
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Fig. 1(c) veranschaulicht ein Haupt-Signal mit 16 · 9
Bildseitenverhältnis, bei dem ein Einfügungsbild mit einem 4 · 3
Bildseitenverhältnis angezeigt wird. Wenn sowohl die Haupt- als
auch die Hilfs-Videosignale Quellen mit 16 · 9
Bildseitenverhältnis sind, kann das Einfügungsbild auch ein 16 · 9
Bildseitenverhältnis haben. Das Einfügungsbild kann an vielen
unterschiedlichen Positionen angezeigt werden.
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Fig. 1(d) veranschaulicht ein Bildseitenverhältnis, bei dem
Haupt- und Hilfs-Videosignale mit derselben Bildgröße angezeigt
werden. Jeder Anzeigebereich hat ein Bildseitenverhältnis von 8
x 9, was natürlich unterschiedlich sowohl von 16 · 9 als auch
von 4 · 3 ist. Um in einem solchen Anzeigebereich eine Quelle
mit einem 4 · 3 Bildseitenverhältnis ohne horizontale oder
vertikale Verzerrung zu zeigen, muß das Signal an der linken und
rechten Seite abgeschnitten werden. Es kann mehr von dem Bild
mit weniger Abschneiden gezeigt werden, wenn eine gewisse
Verzerrung des Bildseitenverhältnisses durch horizontales Quetschen
des Bildes toleriert wird. Horizontales Quetschen führt zu einer
vertikalen Dehnung von Objekten in dem Bild. Ein
Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß dieser Erfindung kann eine Mischung
von Abschneiden und Verzerrung des Bildseitenverhältnisses von
maximalem Abschneiden mit keiner Verzerrung des
Bildseitenverhältnisses bis zu keinem Abschneiden mit maximaler Verzerrung
des Bildseitenverhältnisses vorsehen.
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Daten-Abtastbegrenzungen in dem
Hilfs-Videosignal-Verarbeitungsweg komplizieren die Erzeugung eines Bildes mit hoher
Auflösung, das eine Größe hat, die gleich groß wie die Anzeige von
dem Haupt-Videosignal ist. Es können verschiedene Verfahren
entwickelt werden, um diese Komplikationen zu überwinden.
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Fig. 1(e) ist ein Bildseitenverhältnis, bei dem ein Bild mit
einem Format von 4 · 3 in der Mitte eines Anzeigeschirms mit
einem 16 · 9 Bildseitenverhältnis angezeigt wird. Dunkle Balken
sind an der linken und rechten Seite ersichtlich.
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Fig. 1(f) veranschaulicht ein Bildseitenverhältnis, bei dem
ein großes Bild mit einem 4 · 3 Bildseitenverhältnis und drei
kleinere Bilder mit 4 · 3 Bildseitenverhältnis gleichzeitig
angezeigt werden. Ein kleineres Bild außerhalb des Umfangs des
großen Bildes wird auch als POP bezeichnet, d. h. ein
Bild-außerhalb-des-Bildes, anstatt ein PIP, ein Bild-in-Bild. Die Begriffe
PIP oder Bild-in-Bild werden hier für beide Anzeige-Formate
verwendet. In den Fällen, in denen das
Breit-Bildschirm-Fernsehgerät mit zwei Tunern versehen ist, entweder beide intern oder
einer extern, beispielsweise in einem Video-Kassettenrecorder,
können beide angezeigten Bilder Bewegung in Echtzeit gemäß der
Quelle anzeigen. Die verbleibenden Bilder können im Standbild-
Format angezeigt werden. Es sei hervorgehoben, daß die
Hinzufügung von weiteren Tunern und zusätzlichen
Hilfs-Signal-Verarbeitungswegen für mehr als zwei bewegte Bilder sorgen kann. Es wird
auch hervorgehoben, daß das große Bild einerseits und die drei
kleinen Bilder andererseits in ihrer Position umgeschaltet
werden können, was in Fig. 1(g) dargestellt ist.
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Fig. 1(h) veranschaulicht eine Alternative, bei der das Bild
mit 4 · 3 Bildseitenverhältnis zentriert ist und sechs kleinere
Bilder mit 4 · 3 Bildseitenverhältnis in vertikalen Spalten an
beiden Seiten angezeigt werden. Wie bei dem zuvor beschriebenen
Format kann ein Breit-Bildschirm-Fernsehgerät, das mit zwei
Tunern ausgerüstet ist, zwei sich bewegende Bilder vorsehen. Die
verbleibenden elf Bilder können im Standbild-Format sein.
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Fig. 1(i) zeigt ein Anzeige-Format mit einem Gitter von
zwölf Bildern mit 4 · 3 Bildseitenverhältnis. Ein solches
Anzeige-Format ist insbesondere als Kanal-Auswählanleitung
geeignet, bei der jedes Bild wenigstens ein Standbild von einem
anderen Kanal ist. Wie zuvor hängt die Zahl der sich bewegenden
Bilder von der Zahl der verfügbaren Tuner und
Signal-Verarbeitungswege ab.
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Die verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Formate sind
veranschaulichend und nicht begrenzend und können durch
Breit-Bildschirm-Fernsehgeräte ausgeführt werden, die in den übrigen
Zeichnungen dargestellt und in Einzelheiten nachfolgend
beschrieben werden.
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Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein
Breit-Bildschirm-Fernsehgerät gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen, das mit einer
2fH-Horizontal-Abtastung arbeitet, ist in Fig. 2 dargestellt und
allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 umfaßt allgemein
einen Videosignal-Eingangsabschnitt 20, einen TV-Mikroprozessor
216, einen Breit-Bildschirm-Prozessor 30, einen
1fH-in-2fH-Wand
ler 40, eine Ablenkschaltung 50, eine RGB-Schnittstelle 60,
einen Wandler 240 von YUV in RGB, Bildröhren-Ansteuerschaltungen
242, Röhren 244 für unmittelbare Betrachtung oder
Projektionsröhren, und eine Stromversorgung 70. Die Gruppierung der
verschiedenen Schaltungen in unterschiedliche funktionelle Blöcke
erfolgt aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung und soll
nicht die physikalische Position dieser Schaltungen relativ
zueinander begrenzen.
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Der Videosignal-Eingangsabschnitt 20 dient zum Empfang einer
Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen von verschiedenen
Videoquellen. Die Videosignale können wahlweise für die Anzeige
als Haupt- und Hilfs-Videosignale umgeschaltet werden. Ein HF-
Schalter 204 hat zwei Antenneneingänge ANT1 und ANT2. Diese
stellen Eingänge für Antennenempfang durch die Luft und
Kabelempfang dar. Der HF-Schalter 204 steuert, welcher
Antenneneingang einem ersten Tuner 206 und einem zweiten Tuner 208
zugeführt wird. Der Ausgang des ersten Tuners 206 dient als Eingang
zu einem Ein-Chip 202, der eine Anzahl von Funktionen ausführt,
wie Abstimmung, Horizontal- und Vertikal-Ablenkung und Video-
Steuerungen. Der dargestellte besondere Ein-Chip, ist der
industriell bezeichnete Typ TA7730. Das Basisband-Videosignal VIDEO
OUT, das in dem Ein-Chip erzeugt wird und von dem Signal von dem
ersten Tuner 206 herrührt, dient als Eingang sowohl zu dem
Video-Schalter 200 als auch zu dem TV1-Eingang des Breit-
Bildschirm-Prozessors 30. Andere Basisband-Video-Eingänge zum
Video-Schalter 200 sind mit AUX1 und AUX2 bezeichnet. Diese
können für Video-Kameras, Laser-Plattenspieler, Video-Bandspieler,
Video-Spiele und dergleichen verwendet werden. Der Ausgang des
Video-Schalters 200, der durch den TV-Mikroprozessor 216
gesteu
ert wird, ist mit SWITCHED VIDEO bezeichnet. SWITCHED VIDEO ist
ein weiterer Eingang zum Breit-Bildschirm-Prozessor 30.
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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 wählt ein Schalter SW1
in dem Breit-Bildschirm-Prozessor zwischen den Signalen TV1 und
SWITCHED VIDEO als SEL-COMP-OUT-Videosignal, das den Eingang zu
einem Y/C-Dekoder 210 bildet. Der Y/C-Dekoder 210 kann als
adaptives Zeilen-Kammfilter ausgeführt werden. Zwei weitere
Videoquellen 51 und 52 sind auch Eingänge zu dem Y/C-Dekoder 210. Die
beiden Videoquellen 51 und 52 stellen unterschiedliche S-VHS-
Quellen dar, und jede besteht aus getrennten Luminanz- und
Chrominanzsignalen. Ein Schalter, der als Teil in den Y/C-Dekoder
einbezogen sein kann, wie in einigen adaptiven
Zeilen-Kammfiltern, oder der als getrennter Schalter ausgeführt sein kann,
spricht auf den TV-Mikroprozessor 216 an, um ein Paar von
Luminanz- und Chrominanzsignalen als Ausgänge auszuwählen, die als
Y_M bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von
Luminanz- und Chrominanzsignalen wird anschließend als Haupt-Signal
betrachtet und entlang eines Haupt-Signalweges verarbeitet.
Signalbezeichnungen_M und_MN beziehen sich auf den
Haupt-Signalweg. Das Chrominanzsignal C_IN wird durch den Breit-Bildschirm-
Prozessor zurück zu dem Ein-Chip geleitet, um
Farbdifferenz-Signale U_M und V_M zu erzeugen. In dieser Hinsicht ist U eine
äquivalente Bezeichnung für (R-Y) und V ist eine äquivalente
Bezeichnung für (B-Y). Die Y_M-, U_M- und V_M-Signale werden in
dem Breit-Bildschirm-Prozessor für weitere Signalverarbeitung in
digitale Form umgewandelt.
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Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des
Breitschirm-Prozessors 30 definiert ist, erzeugt ein
Basisband-Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den Signalen TV2 und
SWITCHED VIDEO als Eingang zu einem Y/C-Dekoder 220. Der
Y/C-Dekoder 220 kann als adaptives Zeilen-Kammfilter ausgeführt
werden. Die Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen dem Luminanz- und
Chrominanz-Ausgang des Y/C-Dekoders 220 und den Luminanz- und
Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y_EXT
bzw. C_EXT bezeichnet ist. Die Y_EXT- und C_EXT-Signale
entsprechen dem S-VHS-Eingang 51. Der Y/C-Dekoder 220 und die Schalter
SW3 und SW4 können wie in einigen adaptiven Zeilen-Kammfiltern
kombiniert werden. Der Ausgang der Schalter SW3 und SW4 wird
anschließend als das Hilfs-Signal betrachtet und in einem Hilfs-
Signalweg verarbeitet. Der ausgewählte Luminanz-Ausgang ist mit
Y_A bezeichnet. Signalbezeichnungen _A, _AX und _AUX beziehen
sich auf den Hilfs-Signalweg. Das ausgewählte Chrominanzsignal
wird in Farbdifferenz-Signale U_A und V_A umgewandelt. Die Y_A-,
U_A- und V_A-Signale werden für weitere Signalverarbeitung in
digitale Form umgewandelt. Die Anordnung der Umschaltung der
Video-Signalquelle in dem Haupt- und Hilfs-Signalweg maximiert die
Flexibilität bei der Handhabung der Quellenauswahl für die
verschiedenen Teile der verschiedenen Bildanzeige-Formate.
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Ein zusammengesetztes Synchronsignal COMP SYNC, das Y_M
entspricht, wird von dem Breitschirm-Prozessor einer
Synchronsignal-Abtrennschaltung 212 zugeführt. Die Horizontal- und
Vertikal-Synchronkomponenten H bzw. V sind Eingänge für eine
Vertikal-Abwärts-Zählschaltung 214. Die
Vertikal-Abwärts-Zählschaltung erzeugt ein VERTIKAL-RESET-Signal, das dem
Breitschirm-Prozessor 30 zugeführt wird. Der Breitschirm-Prozessor erzeugt ein
internes Vertikal-Rückstell-Ausgangssignal INT VERT RST OUT, das
der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt wird. Ein Schalter in der
RGB-Schnittstelle 60 wählt zwischen dem internen
Vertikal-Rückstell-Ausgangssignal und der Vertikal-Synchronkomponente der
ex
ternen RGB-Quelle. Der Ausgang dieses Schalters ist eine
ausgewählte Vertikal-Synchron-Komponente SEL_VERT_SYNC, die der
Ablenkschaltung 50 zugeführt wird. Horizontal- und
Vertikal-Synchronsignale des Hilfs-Videosignals werden durch die
Synchronsignal-Abtrennschaltung 250 in dem Breitschirm-Prozessor erzeugt.
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Der 1fH-in-2fH-Wandler 40 ist verantwortlich für die
Umwandlung von Zeilensprung-Videosignalen in progressiv abgetastete
Nicht-Zeilensprung-Signale, beispielsweise eines, bei dem jede
horizontale Zeile zweimal angezeigt wird, oder bei dem eine
zusätzliche Gruppe von horizontalen Zeilen durch Interpolation von
benachbarten horizontalen Zeilen desselben Halbbildes erzeugt
wird. In einigen Fällen hängt die Verwendung einer
vorhergehenden Zeile oder die Verwendung einer interpolierten Zeile von dem
Bewegungspegel ab, der zwischen benachbarten Halbbildern oder
Vollbildern festgestellt wird. Die Wandlerschaltung 40 arbeitet
in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Der Video-RAM kann dazu
verwendet werden, ein oder mehrere Halbbilder eines Vollbildes
zu speichern, um die progressive Anzeige zu ermöglichen. Die
umgewandelten Video-Daten wie die Y_2fH-, U_2fK- und V_2fH-Signale
Merden der RGB-Schnittstelle 60 zugeführt.
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Die in größeren Einzelheiten in Fig. 14 dargestellte RGB-
Schnittstelle 60 ermöglicht die Auswahl der umgewandelten Video-
Daten oder externen RGB-Video-Daten zur Anzeige durch den
Videosignal-Eingangsabschnitt. Von dem externen RGB-Signal wird
angenommen, daß es ein Signal für Breitformat-Bildseitenverhältnis
ist, das für eine 2fH-Abtastung angepaßt ist. Die
Vertikal-Synchronkomponente des Haupt-Signals wird der RGB-Schnittstelle
durch den Breitschirm-Prozessor als INT VERT RST OUT zugeführt,
wodurch es möglich ist, daß ein ausgewählter
Vertikal-Synchron
signal (fvm oder fvext) für die Ablenkschaltung 50 verfügbar
ist. Der Betrieb des Breitschirm-Fernsehgerätes ermöglicht dem
Benutzer die Auswahl eines externen RGB-Signals durch Erzeugung
eines internen/externen Steuersignals INT/EXT. Die Auswahl eines
externen RGB-Signaleingangs kann bei Fehlen eines solchen
Signals jedoch zu einem vertikalen Zusammenbruch des Rasters
führen und die Kathodenstrahlröhre oder die Projektionsröhren
beschädigen. Daher stellt die RGB-Schnittstelle ein externes
Synchronsignal fest, um sich über die Auswahl eines nicht
vorhandenen RGB-Eingangs hinwegzusetzen. Der WSP-Mikroprozessor 340
sorgt auch für die Farb- und Farbtonsteuerung für das externe
RGB-Signal.
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Der Breitschirm-Prozessor 30 umfaßt einen
Bild-in-Bild-Prozessor 320 für spezielle Signalverarbeitung des
Hilfs-Videosignals. Der Begriff Bild-in-Bild wird auch abgekürzt als PIP oder
Pix-in-Pix bezeichnet. Eine Gate-Anordnung 300 komprimiert die
Haupt- und Hilfs-Videosignal-Dateri in einer breiten Vielfalt von
Anzeige-Formaten, die als Beispiele in den Fig. 1(b) bis 1(i)
dargestellt sind. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 und die Gate-
Anordnung 300 werden von dem Breitschirm-Mikroprozessor (WSP uP)
340 gesteuert. Der Mikroprozessor 340 spricht auf den
TV-Mikroprozessor 216 über einen Serien-Bus an. Der Serien-Bus enthält
vier Signalleitungen für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und
Rückstellsignale. Der Breitschirm-Prozessor 30 erzeugt auch ein
zusammengesetztes Vertikal-Austast-Rückstellsignal als ein Drei-
Pegel-Sandburg-Signal. Alternativ können das
Vertikal-Austastsignal und die Rückstellsignale als getrennte Signale erzeugt
werden. Ein zusammengesetztes Austastsignal wird der
RGB-Schnittstelle durch den Videosignal-Eingangsabschnitt zugeführt.
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Die in größeren Einzelheiten in Fig. 13 dargestellte
Ablenkschaltung 50 empfängt ein vertikales Rückstellsignal von dem
Breitschirm-Prozessor, ein ausgewähltes
2fH-Horizontal-Synchronsignal von der RGB-Schnittstelle 60 und zusätzliche
Steuersignale von dem Breitschirm-Prozessor. Diese zusätzlichen
Steuersignale beziehen sich auf horizontalen Phasenabgleich,
Einstellung der vertikalen Größe und Einstellung der
Ost-West-Kissenverzerrung. Die Ablenkschaltung 50 führt 2fH-Rücklaufimpulse dem
Breitschirm-Prozessor 30, dem 1fH-in-2fH-Wandler 40 und dem
YUVin-RGB-Wandler 240 zu.
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ie Betriebsspannungen für das gesamte
Breitschirm-Fernsehgerät werden von einem Netzteil 70 erzeugt, das von einer Netz-
Wechselspannungsquelle gespeist werden kann.
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Der Breitschirm-Prozessor 30 ist in größeren Einzelheiten in
Fig. 3 dargestellt. Die prinzipiellen Komponenten des
Breitschirm-Prozessors sind eine Gate-Anordnung 300, eine Bild-in-
Bild-Schaltung 301, Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler,
der zweite Tuner 208, ein Breitschirm-Prozessor-Mikroprozessor
340 und ein Breitschirm-Ausgangs-Kodierer 227. Weitere
Einzelheiten des Breitschirm-Prozessors, die gemeinsam mit den 1fH-
und 2fH-Platten sind, z. B. die PIP-Schaltung, sind in Fig. 4
dargestellt. Ein Bild-in-Bild-Prozessor 320, der einen
bedeutsamen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist in größeren
Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt. Die Gate-Anordnung 300 ist in
größeren Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt. Eine Anzahl der in
Fig. 3 dargestellten Komponenten, die Teile der Haupt- und
Hilfs-Signalwege bilden, ist bereits in Einzelheiten beschrieben
worden.
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Dem zweiten Tuner 208 ist 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 uF 340 umfaßt einen
Eingangs-Ausgangs-I/O-Abschnitt 340A und einen analogen Ausgangs-
Abschnitt 340B. Der I/O-Abschnitt 340A liefert Farbton- und
Farb-Steuersignale, das INT/EXT-Signal zur Wahl der externen
RGB-Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1 bis SW6.
Der I/O-Abschnitt überwacht auch das EXT SYNC DET-Signal von der
RGB-Schnittstelle, um die Ablenkschaltung und die
Kathodenstrahlröhre(n) zu schützen. Der analoge Ausgangs-Abschnitt 340B
liefert Steuersignale für die vertikale Größe, die
Ost-West-Einstellung und die horizontale Phase über entsprechende
Schnittstellen-Schaltungen 254, 256 und 258.
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Die Gate-Anordnung 300 ist verantwortlich für die
Kombination der Video-Information von den Haupt- und Hilfs-Signalwegen,
um eine zusammengesetzte Breitschirm-Anzeige auszuführen,
beispielsweise eine von denen, die in den verschiedenen Teilen von
Fig. 1 dargestellt sind. Die Taktinformation für die
Gate-Anordnung wird von einer Phasenregelschleife 374 geliefert, die in
Verbindung mit einem Tiefpaßfilter 376 arbeitet. Das
Haupt-Videosignal wird dem Breitschirm-Prozessor in analoger Form und im
Y U V-Format als Signale zugeführt, die mit Y_M, U_M und V_M
bezeichnet sind. Diese Haupt-Signale werden durch die
Analog/Digital-Wandler 342 und 346 von analoger in digitale Form
umgewandelt, was in Einzelheiten in Fig. 4 dargestellt ist.
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Die Farbkomponenten-Signale sind allgemein mit U und V
bezeichnet, wobei diese Bezeichnungen entweder R-Y- oder
B-Y-Signalen oder I- und Q-Signalen zugeordnet werden können. Die
abgetastete Luminanz-Bandbreite ist auf 8 MHz beschränkt, weil die
System-Taktrate
1024fF ist, was etwa 16 MHz entspricht. Es kann
ein einzelner Analog/Digital-Wandler und ein Analog-Schalter
verwendet werden, um die Farbkomponenten-Daten abzutasten, weil
die U- und V-Signale auf 500 kFz, oder 1,5 MHz für breites I,
beschränkt sind. Das Zeilen-Auswahl-Signal UV MUX für den
analogen Schalter oder den Multiplexer 344 ist ein 8 MHz-Signal, das
durch Teilen des Systemtaktes durch 2 abgeleitet wird. Ein einen
Takt breiter Start des SOL-Zeilenimpulses stellt synchron dieses
Signal am Beginn jeder horizontalen Video-Zeile auf 0 zurück.
Die UV_MUX-Zeile kippt dann in ihrem Zustand bei jeder
Taktperiode während der gesamten horizontalen Zeile hin und her. Da die
Zeilenlänge eine gerade Zahl von Taktperioden ist, schaltet der
Zustand von UV_MUX nach Auslösung ständig ohne Unterbrechung 0,
1, 0, 1... um. Die Y- und UV-Datenströme aus den
Analog/Digital-Wandlern 342 und 346 werden geschoben, weil die
Analog/Digital-Wandler jeweils eine Verzögerung von einer Taktperiode
haben. Um diese Datenverschiebung zu berücksichtigen, muß die
Takt-Tastinformation von der Interpolator-Steuerung 349 von dem
Haupt-Signalverarbeitungsweg in gleicher Weise verzögert werden.
Würde die Takt-Tastinformation nicht verzögert, würden die UV-
Daten nicht richtig gepaart sein, wenn sie gelöscht werden. Dies
ist wichtig, weil jedes UV-Paar einen Vektor darstellt. Ein U-
Element von einem Vektor kann nicht mit einem V-Element von
einem anderen Vektor ohne Verursachung einer Farbverschiebung
gepaart werden. Statt dessen wird eine V-Abtastung von einem
vorherigen Paar zusammen mit der gegenwärtigen U-Abtastung
gelöscht. Dieses Verfahren des UV-Multiplexens wird mit 2 : 1 : 1
bezeichnet, da es zwei Luminanz-Abtastungen für jedes Paar von
Farbkomponenten-(U, V)-Abtastungen gibt. Die Nyguist-Frequenz
für U als auch V wird tatsächlich auf die Hälfte der Luminanz-
Nyquist-Frequenz vermindert. Demzufolge ist die Nyquist-Frequenz
des Ausgangs des Analog/Digital-Wandlers für die
Luminanzkomponente 8 MHz, während die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des
Analog/Digital-Wandlers für die Farbkomponenten 4 MHz ist.
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Die PIP-Schaltung und/oder die Gate-Anordnung kann auch
Mittel zur Verbesserung der Auflösung der Hilfs-Daten ungeachtet
der Datenkompression enthalten. Es sind eine Reihe von Schemata
zur Daten-Verminderung und Daten-Wiederherstellung
einschließlich beispielsweise der Kompression gepaarter Pixel und
Dithering und Dedithering entwickelt worden. Ferner werden
unterschiedliche Dithering-Sequenzen mit unterschiedlichen Bit-Zahlen
und unterschiedlichen Kompressionen gepaarter Pixel mit
unterschiedlichen Bit-Zahlen in Betracht gezogen. Aus einer Anzahl
von bestimmten Datenverminderungs- und
Daten-Wiederherstellungs-Schemata kann eines durch den WSP uP 340 ausgewählt
werden, um die Auflösung des angezeigten Videosignals für jede Art
von Bildanzeige-Format zu maximieren.
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Die Gate-Anordnung enthält Interpolatoren, die in Verbindung
mit Zeilenspeichern arbeiten, die als FIFOs 356 und 358
ausgebildet sein können. Der Interpolator und die FIFOs dienen
gegebenenfalls zur erneuten Abtastung des Haupt-Signals. Ein
zusätzlicher Interpolator kann das Hilfs-Signal erneut abtasten. Takt-
und Synchronisations-Schaltungen in der Gate-Anordnung steuern
die Daten-Manipulation sowohl der Haupt- als auch der
Hilfs-Signale einschließlich deren Kombination in ein einzelnes Video-
Ausgangssignal, das Y_MX-, U_MX- und V_MX-Komponenten hat. Diese
Ausgangs-Komponenten werden durch Digital/Analog-Wandler 360,
362 und 364 in analoge Form umgewandelt. Die mit Y, U und V
bezeichneten analogen Signale werden dem 1fH-in-2fH-Wandler 40 zur
Umwandlung in Nicht-Zeilensprung-Abtastung zugeführt. Die
Si
gnale Y, U und V werden auch durch den Kodierer 227 in
Y/C-Format kodiert, um ein Breitformat-Ausgangssignal
Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT zu definieren, das an Einbaubuchsen
verfügbar ist. Ein Schalter SW5 wählt ein Synchronsignal für den
Kodierer 227, entweder C SYNC MN von der Gate-Anordnung oder
C_SYNC_AUX von der PIP-Schaltung aus. Schalter SW6 wählt
zwischen Y_M und C_SYNC_AUX als Synchronsignal für den Breitschirm-
Buchsen-Ausgang aus.
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Die Gate-Anordnung enthält Interpolatoren in Verbindung mit
Zeilenspeichern, die als FIFOs 356 und 358 ausgeführt sein
können. Der Interpolator und die FIFOs dienen dazu, das Haupt-
Signal in der gewünschten Weise zu komprimieren und zu
expandieren. Ein zusätzlicher Interpolator kann ferner das Hilfs-Signal
komprimieren und expandieren. Takt- und
Synchronisationsschaltungen in der Gate-Anordnung steuern die Daten-Manipulation
sowohl der Haupt- als auch der Hilfs-Signale einschließlich deren
Kombination in ein einzelnes Video-Ausgangssignal, das Y_MX-,
U_MX- und V_MX-Komponenten hat. Diese Ausgangs-Komponenten
werden durch Digital/Analog-Wandler 360, 362, 364 in analoge Form
umgewandelt. Die mit Y, U und V bezeichneten analogen Signale
werden dem 1fH-in-2fH-Wandler 40 zur Umwandlung in Nicht-
Zeilensprung-Abtastung zugeführt. Die signale Y, U und V werden
auch durch den Kodierer 227 in Y/C-Format kodiert, um ein
Ausgangssignal Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT mit
Breitformat-Bildseitenverhältnis zu definieren, das an Einbaubuchsen verfügbar ist. Ein
Schalter SW5 wählt ein Synchronsignal für den Kodierer 227,
entweder C_SYNC_MB von der Gate-Anordnung oder C_SYNC_AUX von der
PIP-Schaltung aus. Schalter SW6 wählt zwischen Y_M und
C_SYNC_AUX als Synchronsignal für den Breitschirm-Buchsen-
Ausgang aus.
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Teile der Horizontal-Synchronschaltung sind in größeren
Einzelheiten in Fig. 12 dargestellt. Die Phasenvergleichsschaltung
228 ist Teil einer Phasenregelschleife einschließlich
Tiefpaßfilter 230, spannungsgesteuertem Oszillator 232, Teiler 234 und
Kondensator 236. Der spannungsgesteuerte Oszillator 232 arbeitet
mit 32fF in Abhängigkeit von einem keramischen Resonator 238
oder dergl. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators
wird durch 32 geteilt, um an die Phasenvergleichsschaltung 228
ein zweites Eingangssignal mit geeigneter Frequenz zu liefern.
Der Ausgang des Teilers 234 ist ein 1fF REF-Zeitsteuersignal.
Die 32fF REF- und 1fF REF-Zeitsteuersignale werden einer dürch
16 teilenden Zählschaltung 400 zugeführt. Ein 2fH-Ausgang wird
einer Impulsbreiten-Schaltung 402 zugeführt. Die Voreinstellung
des Teilers 400 durch das 1fH REF-Signal stellt sicher, daß der
Teiler synchron mit der Phasenregelschleife des
Videosignal-Eingangs-Abschnitts arbeitet. Die Impulsbreiten-Schaltung 402
stellt sicher, daß ein 2fH REF-Signal eine angemessene
Impulsbreite hat, um den richtigen Betrieb der
Phasenvergleichsschaltung 404 zu gewährleisten, die beispielsweise vom Typ CA1391
ist, und die Teil einer zweiten Phasenregelschleife bildet, die
ein Tiefpaßfilter 406 und einen 2fH-spannungsgesteuerten
Oszillator 408 enthält. Der spannungsgesteuerte Oszillator 408
erzeugt ein internes 2fH-Zeitsteuersignal, das zur Ansteuerung der
progressiv abgetasteten Anzeige verwendet wird. Das andere
Eingangssignal zur Phasenvergleichsschaltung 404 sind die
2fg-Rücklaufimpulse oder ein darauf bezogenes Zeitsteuersignal. Die
Verwendung der zweiten Phasenregelschleife mit der
Phasenvergleichsschaltung 404 ist nützlich, um sicherzustellen, daß jede
2fH-Abtastperiode symmetrisch innerhalb jeder 1fH-Periode des
Eingangssignals ist. Andernfalls kann die Anzeige einen
Rastersprung aufweisen, bei dem beispielsweise eine Hälfte der Video-
Zeilen nach rechts und die andere Hälfte der Video-Zeilen nach
links verschoben ist.
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Die Ablenkschaltung 50 ist in größeren Einzelheiten in Fig.
13 dargestellt. Eine Schaltung 500 dient zur Einstellung der
vertikalen Größe des Rasters gemäß einer gewünschten Menge an
vertikaler Überabtastung, die zur Ausführung verschiedener
Anzeige-Formate erforderlich ist. Wie schematisch dargestellt ist
liefert eine Konstant-Stromquelle 502 eine konstante Menge an
Strom IRAMP, die den Vertikal-Rampen-Kondensator 504 auflädt.
Ein Transistor 506 liegt parallel zum
Vertikal-Rampen-Kondensator und entlädt den Kondensator periodisch in Abhängigkeit von
dem Vertikal-Rückstellsignal. Bei Fehlen einer Einstellung
liefert der Strom IRAMP die maximal verfügbare vertikale Größe für
das Raster. Dies kann dem Maß der vertikalen Überabtastung
entsprechen, die benötigt wird, um die Breitschirm-Anzeige durch
eine Signalquelle mit expandiertem 4 · 3 Bildseiten-Format
auszufüllen, wie in Fig. 1(a) dargestellt. Sollte weniger vertikale
Rastergröße erforderlich sein, leitet eine einstellbare
Stromquelle 508 eine veränderbare Strommenge IADJ von IRAMP ab, so
daß der Vertikal-Rampen-Kondensator 504 sich langsamer auflädt
und auf einen geringeren Spitzenwert. Die veränderbare
Stromquelle 508 spricht auf ein Einstellsignal für die vertikale
Größe an, das beispielsweise in analoger Form von einer
Steuerschaltung für die vertikale Größe erzeugt wird. Die vertikale
Größeneinstellung 500 ist unabhängig von einer manuellen
vertikalen Größeneinstellung 510, die durch ein Potentiometer oder
einen Einstellknopf an der Rückwand durchgeführt werden kann. In
jedem Fall empfangen die Vertikal-Ablenkspulen 512 einen
An
steuer-Strom mit der richtigen Größe. Die Horizontal-Ablenkung
wird durch eine Phaseneinstell-Schaltung 518, eine
Ost-West-Kissenverzerrungs-Korrekturschaltung 514, eine
2fH-Phasenregelschleife 520 und eine Horizontal-Ausgangsschaltung 516
vorgesehen.
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Die RGB-Schnittstellen-Schaltung 60 ist in größeren
Einzelheiten in Fig. 14 dargestellt. Das schließlich anzuzeigende
Signal wird zwischen dem Ausgang des 1fH-in-2fH-Wandlers 40 und
einem externen RGB-Eingang ausgewählt. Für Zwecke des hier
beschriebenen Breitschirm-Fernsehempfängers wird von dem externen
RGB-Eingang angenommen, daß er eine progressiv abgetastete
Quelle mit Bteitformat-Bildseitenverhältnis ist. Die externen RGB-
Signale und ein zusammengesetztes Austast-Signal von dem
Videosignal-Eingangs-Abschnitt 20 werden als Eingänge einem
RGBin-YUV-Wandler 610 zugeführt. Das externe zusammengesetzte 2fH-
Synchronsignal für das externe RGB-Signal dient als Eingang zu
einer externen Synchronsignal-Abtrennschaltung 600. Die Auswahl
des Vertikal-Synchronsignals wird durch einen Schalter 608
durchgeführt. Die Auswahl des Horizontal-Synchronsignals wird
durch einen Schalter 604 ausgeführt. Die Auswahl des
Videosignals wird durch einen Schalter 606 ausgeführt. Alle Schalter
604, 606 und 608 sprechen auf ein internes/externes Steuersignal
an, das von dem WSP uP 340 erzeugt wird. Die Auswahl von
internen oder externen Videoquellen erfolgt durch den Benutzer. Wenn
jedoch ein Benutzer unabsichtlich eine externe RGB-Quelle
auswählt, wenn eine solche Quelle weder angeschlossen noch
eingeschaltet ist, oder wenn die externe Quelle ausfällt, bricht das
vertikale Raster zusammen, und es kann eine ernsthafte
Beschädigung der Kathodenstrahlröhre(n) eintreten. Demzufolge prüft ein
externer Synchrondetektor 602 das Vorhandensein eines externen
Synchronsignals. Bei Fehlen eines solchen Signals wird den
Schaltern 604, 606 und 608 ein
Schalter-Übersteuerungs-Steuersignal zugeführt, um die Wahl der externen RGB-Quelle zu
verhindern, wenn das Signal von dort nicht vorhanden ist. Der RGB-in-
YUV-Wandler 610 empfängt ebenfalls Farbton- und
Farbsteuersignale von dem WSP uP 340.
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Ein Breitschirm-Fernsehgerät gemäß den erfindungsgemäßen
Anordnungen kann mit einer lfH-Horizontal-Abtastung anstatt einer
2fH-Horizontal-Abtastung ausgeführt werden, obwohl eine solche
Schaltung nicht dargestellt ist. Eine 1fH-Schaltung würde keinen
1fH-in-2fH-Wandler und nicht die KGB-Schnittstelle benötigen.
Demzufolge würde keine Vorsorge dafür getroffen, um ein externes
KGB-Signal mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis mit einer
2fpj-Abtastrate anzuzeigen. Der Breitschirm-Prozessor und der
Bild-in-Bild-Prozessor für eine 1fH-Schaltung würden sehr
ähnlich sein. Die Gate-Anordnung könnte im wesentlichen identisch
sein, obwohl nicht alle Eingänge und Ausgänge benutzt würden.
Die hier beschriebenen unterschiedlichen Schemata zur
Auflösungsverbesserung können allgemein ohne Rücksicht darauf
angewendet werden, ob das Fernsehgerät mit einer 1fH- oder einer
2fH-Abtastung arbeitet.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere Einzelheiten des
in Fig. 3 dargestellten Breitschirm-Prozessors 30 zeigt, die für
die 1fpH- und 2fH-Platten gemeinsam sind. Die Y_A-, U_A- und V_A-
Signale dienen als Eingang zu dem Bild-in-Bild-Prozessor 320,
der eine Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 enthalten kann.
Der Breitschirm-Fernsehempfänger gemäß Aspekten dieser Erfindung
kann Videosignale expandieren und komprimieren. Die besonderen
Effekte, die durch die verschiedenen teilweise in Fig. 1
veran
schaulichten Anzeige-Formate verkörpert werden, werden durch den
Bild-in-Bild-Prozessor 320 erzeugt, der in der Auflösung
verarbeitete Datensignale Y_RP, U_RP und V_RP von der
Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 empfangen kann. Die
Auflösungs-Verarbeitung braucht nicht ständig verwendet zu werden, aber bei
ausgewählten Anzeige-Formaten. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 ist
in größeren Einzelheiten in. Fig. 5 dargestellt. Die
prinzipiellen Bestandteile des Bild-in-Bild-Prozessors sind ein
Analog/Digital-Wandler-Abschnitt 322, ein Eingangs-Abschnitt 324,
ein schneller Schalter (FSW) und Bus-Abschnitt 326, ein Takt-
und Steuerabschnitt 328 und ein Digital/Analog-Wandler-Abschnitt
330. Der Takt- und Steuerabschnitt 328 ist in größeren
Einzelheiten in Fig. 11 dargestellt.
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Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 kann als verbesserte
Variation eines Basis-CPIP-Chips ausgeführt sein, der von Thomson
Consumer Electronics, Inc., entwickelt wurde. Der Basis-CPIP-
Chip ist in größeren Einzelheiten in einer Veröffentlichung mit
dem Titel beschrieben "The CTC 140 Picture in Picture (CPIP)",
Technical Training Manual, erhältlich bei Thomson Consumer
Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana. Eine Anzahl von besonderen
Merkmalen oder besonderen Effekten ist möglich, von denen der
folgende veranschaulichend ist. Der besondere grundsätzliche
Effekt ist ein großes Bild, auf einem Teil von dem ein kleines
Bild eingeblendet ist, wie in Fig. 1(c) dargestellt. Das große
und das kleine Bild können von demselben Videosignal, von
unterschiedlichen Videosignalen stammen, und sie können ausgetauscht
werden. Generell wird das Audiosignal immer so geschaltet, daß
es dem großen Bild entspricht. Das kleine Bild kann in jede
Position auf dem Schirm bewegt werden oder kann schrittweise durch
eine Anzahl von vorgegebenen Positionen bewegt werden. Ein Zoom-
Merkmal vergrößert oder verkleinert die Größe des kleinen
Bildes, beispielsweise auf eine aus einer Anzahl von
voreingestellten Größen. An einem gewissen Punkt, beispielsweise bei dem in
Fig. 1(d) gezeigten Anzeige-Format haben das große und das
kleine Bild tatsächlich dieselbe Größe.
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Bei einem Betrieb mit einem einzelnen Bild, wie
beispielsweise in Fig. 1 (b), 1 (e) und 1 (f) dargestellt ist, kann ein
Benutzer durch Zoom den Inhalt des einzelnen Bildes beispielsweise
in Schritten von einem Verhältnis von 1,0 : 1 bis 5,0 : 1 verändern.
Im Zoom-Betrieb dagegen kann der Benutzer durch den Bildinhalt
suchen oder schwenken, wodurch es möglich ist, das Bild auf dem
Schirm über verschiedene Bereiche des Bildes zu bewegen. In
jedem Fall kann sowohl das kleine Bild als auch das große Bild
oder das Zoom-Bild als Standbild (noch Bildformat) angezeigt
werden. Diese Funktion ermöglicht ein Abtast-Format, bei dem die
letzten neun Vollbilder des Videosignals auf dem Schirm
wiederholt werden können. Die Wiederholungsrate kann von dreißig
Vollbildern pro Sekunde bis auf null Vollbilder pro Sekunde
verändert werden.
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Der bei dem Breitschirm-Fernsehempfänger verwendete Bild-in-
Bild-Prozessor gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung
unterscheidet sich von der vorhandenen Konfiguration des oben
beschriebenen Basis-CPIP-Chips. Wenn der Basis-CPIP-Chip bei
einem Fernsehempfänger mit 16 · 9 Schirm ohne eine
Video-Beschleunigungsschaltung verwendet würde, würden die eingefügten Bilder
eine Verzerrung des Seitenverhältnisses aufgrund der wirksamen 4
X 3-fachen Horizontal-Expansion aufweisen, die von der Abtastung
des breiteren 16 · 9 Schirms herrührt. Gegenstände des Bildes
würden horizontal verlängert. Wenn eine externe
Beschleu
nigungsschaltung verwendet würde, gäbe es keine Verzerrung des
Bildseitenverhältnisses, jedoch würde das Bild nicht den ganzen
Schirm ausfüllen.
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Vorhandene Bild-in-Bild-Prozessoren, die auf dem Basis-CPIP-
Chip beruhen und in üblichen Fernsehempfängern verwendet werden,
werden in einer bestimmten Weise betrieben, die gewisse
unerwünschte Konsequenzen hat. Das ankommende Videosignal wird mit
einem 640fH-Takt abgetastet, der mit dem
Horizontal-Synchronsignal der Haupt-Videoquelle verriegelt ist. In anderen Worten
werden in dem dem CPIP-Chip zugeordneten Video-RAM gespeicherte
Daten nicht orthogonal in bezug auf die ankommende
Hilfs-Videoquelle abgetastet. Dies ist eine grundsätzliche Begrenzung für
das Basis-CPIP-Verfahren der Halbbild-Synchronisation. Die
nicht-orthogonale Eigenschaft der Eingangs-Abtastrate führt zu
Verschiebungsfehlern der abgetasteten Daten. Die Begrenzung ist
ein Ergebnis des beim CPIP-Chip verwendeten Video-RAM, der
denselben Takt zum Schreiben und Lesen von Daten verwenden muß.
Wenn Daten aus dem Video-RAM, z. B. dem Video-RAM 350, angezeigt
werden, sind die Verschiebungsfehler als willkürliches Flackern
entlang vertikaler Ränder des Bildes wahrnehmbar und werden
allgemein als ziemlich störend empfunden.
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Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 gemäß einer erfindungsgemäßen
Anordnung ist im Gegensatz zum Basis-CPIP-Chip für asymmetrische
Kompression der Video-Daten in einer aus einer Vielzahl von
Anzeige-Betriebsarten eingerichtet. Bei dieser Betriebsart werden
die Bilder 4 : 1 in der horizontalen Richtung und 3 : 1 in der
vertikalen Richtung komprimiert. Diese asymmetrische Art von
Kompression erzeugt hinsichtlich des Bild-Seitenverhältnisses
verzerrte Bilder für die Speicherung in dem Video-RAM. Gegenstände
in den Bildern sind horizontal gequetscht. Wenn diese Bilder
jedoch normal ausgelesen werden, beispielsweise beim Kanal-
Abtastbetrieb für eine Anzeige von einem Schirm mit einem 16 ·
9-Bild-Seitenverhältnis erscheinen die Bilder richtig. Das Bild
füllt den Schirm, und es ist keine Verzerrung des
Bild-Seitenverhältnisses vorhanden. Die asymmetrische Kompressionsart
gemäß diesem Aspekt der Erfindung macht es möglich, die
speziellen Anzeige-Formate auf einem 16 · 9 Schirm ohne externe
Beschleunigungsschaltung zu erzeugen.
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Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Takt- und
Steuer-Abschnitts 328 des Bild-in-Bild-Prozessors, beispielsweise eine
modifizierte Version des oben beschriebenen CPIP-Chips, die eine
Dezimierungsschaltung 328C zur Ausführung der asymmetrischen
Kompression als eine aus einer Vielzahl von auswählbaren
Anzeige-Betriebsarten enthält. Die verbleibenden
Anzeige-Betriebsarten können Hilfs-Bilder mit unterschiedlicher Größe vorsehen.
Jede der Horizontal- und Vertikal-Dezimierungsschaltungen umfaßt
einen Zähler, der für einen Kompressionsfaktor aus einer Tabelle
von Werten unter Steuerung des WSP uP 340 programmiert ist. Der
Bereich der Werte kann 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 usw. sein. Die
Kompressionsfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, je nach
dem, wie die Tabelle aufgebaut ist. Die Steuerung der
Kompressionsverhältnisse kann auch durch voll programmierbare Allzweck-
Dezimierungsschaltungen unter der Steuerung des WSP uP 340
erfolgen.
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In PIP-Betriebsarten mit vollem Schirm enthältder Bild-in-
Bild-Prozessor in Verbindung mit einem frei schwingenden
Oszillator 348 den Y/C-Eingang von einem Dekoder, beispielsweise
einem adaptiven Zeilen-Kammfilter, dekodiert das Signal in Y-, U-,
V-Farbkomponenten und erzeugt Horizontal- und
Vertikal-Symchronimpulse. Diese Signale werden in dem Bild-in-Bild-Prozessor
für die verschiedenen Betriebsarten mit vollem Schirm, zum
Beispiel Zoom, Standbild und Kanal-Abtastung verarbeitet. Während
des Kanal-Abtastungsbetriebs haben beispielsweise die von dem
Videosignal-Eingangs-Abschnitt kommenden Horizontal- und
Vertikal-Synchronimpulse zahlreiche Diskontinuitäten, weil die
abgetasteten Signale (unterschiedliche Kanäle) nicht bezogene
Synchron-Impulse haben und in scheinbar willkürlichen zeitlichen
Augenblicken geschaltet werden. Daher wird der Abtast-Takt (und
der Lese/Schreib-Video-RAM-Takt) durch den frei schwingenden
Oszillator bestimmt. Für Standbild- und Zoom-Betriebsarten wird
der Abtast-Takt mit dem ankommenden
Video-Horizontal-Synchronsignal verriegelt, das in diesen besonderen Fällen gleich der
Anzeige-Taktfrequenz ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 können die Y-, U-, V-
und C_SYNC (zusammengesetzte Synchronsignale) Ausgänge von dem
Bild-in-Bild-Prozessor in analoger Form erneut in
Y/C-Komponenten durch die Kodierschaltung 366 kodiert werden, die in
Verbindung mit einem 3,85 MHz-Oszillator 380 arbeitet. Dieses Y/C-
_PIP_ENC-Signal kann einem nicht dargestellten Y/C-Schalter
zugeführt werden, der bewirkt, daß die wiederverschlüsselten Y/C-
Komponenten die Y/C-Komponenten des Haupt-Signals ersetzen. Von
diesem Punkt an würden die PIP-kodierten Y-, U-, V- und
Synchronsignale die Basis für die horizontale und vertikale
Zeitsteuerung in dem übrigen Gerät sein. Diese Betriebsart ist für
die Ausführung einer Zoom-Betriebsart für PIP geeignet, die auf
dem Betrieb des Interpolators und der FIFOs in dem
Haupt-Signalweg beruhen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 umfaßt der Bild-in-
Bild-Prozessor 320 einen Analog/Digital-Wandler-Abschnitt 322,
einen Eingangs-Abschnitt 324, einen schnellen Schalter FSW mit
Bus-Steuerabschnitt 326, einen Takt- und Steuer-Abschnitt 328
und einen Digital/Analog-Wandler-Abschnitt 330. Im allgemeinen
digitalisiert der Bild-in-Bild-Prozessor 320 das Videosignal in
Luminanz- (Y) - und Farbdifferenz-Signale (U, V), wobei die
Ergebnisse unterabgetastet und in einem Ein-Mega-Bit-Video-RAM 350 -
wie zuvor erläutert - gespeichert werden. Der Video-RAM 350, der
dem Bild-in-Bild-Prozessor 320 zugeordnet ist, hat eine
Speicherkapazität von einem Mega-Bit, die nicht groß genug ist, um
ein volles Halbbild aus Video-Daten mit 8-Bit-Abtastungen zu
speichern. Eine erhöhte Speicherkapazität wird zu teuer und kann
eine kompliziertere Handhabungsschaltung erfordern. Die kleinere
Bit-Zahl pro Abtastung in dem Hilfs-Kanal stellt eine
Verminderung in der Quantisierungs-Auflösung oder Bandbreite relativ zum
Haupt-Signal dar, das völlig mit 8-Bit-Abtastungen verarbeitet
wird. Diese wirksame Verminderung der Bandbreite ist
üblicherweise kein Problem, wenn das angezeigte Hilfs-Bild
verhältnismäßig klein ist, aber sie kann unangenehm werden, wenn das
angezeigte Hilfs-Bild größer ist und beispielsweise dieselbe Größe
hat wie das angezeigte Haupt-Bild. Die
Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370 kann wahlweise ein oder mehrere Schemata zur
Verbesserung der Quantisierungs-Auflösung oder der wirksamen
Bandbreite der Hilfs-Video-Daten ausführen. Eine Anzahl von Daten-
Verminderungs- und Daten-wiederherstellungs-Schemata ist
entwickelt worden, einschließlich beispielsweise für gepaarte
Pixelkompression und Dithering und Dedithering. Eine Dedithering-
Schaltung würde betrieblich stromabwärts vom Video-RAM 350
angeordnet, beispielsweise im Hilfs-Signalweg der Gate-Anordnung,
die nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert wird. Ferner
werden unterschiedliche Dithering- und Dedithering-Sequenzen mit
unterschiedlichen Bit-Zahlen und Kompressionen von Pixel-Paaren
mit einer unterschiedlichen Bit-Zahl ins Auge gefaßt. Aus einer
Anzahl von besonderen Datenverminderungs- und
Wiederherstellungs-Schemata kann eines durch den WSP uP ausgewählt werden, um
die Auflösung des angezeigten Videosignals für jede Art von
Bildanzeige-Format zu maximieren.
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Die Luminanz- und Farbdifferenzsignale des Hilfs-Signals
werden in einer 8 : 1 : 1 6-Bit Y-, U-, V-Art gespeichert. In
anderen Worten wird jede Komponente in 6-Bit-Abtastungen
quantisiert. Es gibt acht Luminanz-Abtastungen für jedes Paar von
Farbdifferenz-Abtastungen. Kurz gesagt wird der Bild-in-Bild-
Prozessor 320 in einer Art betrieben, bei der ankommende Video-
Daten mit einer 640fH-Taktrate abgetastet werden, die statt
dessen mit dem ankommenden Hilfs-Video-Synchronsignal verriegelt
wird. Bei dieser Betriebsart werden in dem Video-RAM 350
gespeicherte Daten orthogonal abgetastet: Wenn die Daten aus dem
Bild-in-Bild-Prozessor-Video-RAM 350 ausgelesen werden, müssen
sie auch unter Verwendung desselben 640fH-Taktes ausgelesen
werden, der mit dem ankommenden Hilfs-Videosignal verriegelt ist,
um die orthogonale Beziehung aufrechtzuerhalten. Obwohl diese
Daten jedoch sogar orthogonal abgetastet und gespeichert wurden
und orthogonal ausgelesen werden können, können sie nicht
orthogonal unmittelbar von dem Video-RAM 350 aufgrund der
asynchronen Eigenschaft der Haupt- und Hilfs-Videoquellen angezeigt
werden. Man könnte erwarten, daß die Haupt- und Hilfs-Videoquellen
nur dann synchron sind, wenn sie Signale von derselben
Videoquelle anzeigen.
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Eine weitere Verarbeitung ist erforderlich, um den
Hilfs-Kanal, das sind die Ausgangsdaten von dem Video-RAM 350, mit dem
Haupt-Kanal zu synchronisieren. Gemäß Fig. 4 werden zwei 4-Bit-
Latch-Vorrichtungen 352A und 352B verwendet, um die
8-Bit-Datenblöcke von dem Video-RAM-4-Bit-Ausgangsanschluß zu
rekombinieren. Die 4-Bit-Latch-Vorrichtungen vermindern ferner die Daten-
Taktrate von 1280fH auf 640fH.
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Allgemein wird das Video-Anzeige- und Ablenksystem mit dem
Haupt-Videosignal synchronisiert. Das Haupt-Videosignal muß, wie
oben erläutert, beschleunigt werden, um die Breitschirm-Anzeige
auszufüllen. Das Hilfs-Videosignal muß vertikal mit dem ersten
Videosignal und der Videoanzeige synchronisiert werden. Das
Hilfs-Videosignal kann um einen Bruchteil einer Halbbild-Periode
in einem Halbbild-Speicher verzögert und dann in einem
Zeilenspeicher expandiert werden. Die Synchronisation der Hilfs-Video-
Daten mit den Haupt-Video-Daten wird durch Verwendung des RAM
350 als Halbbild-Speicher und einer Erst-Ein-Erst-Aus-(FIFO)-
Zeilenspeichervorrichtung 354 zum Expendieren des Signals
bewirkt. Die Größe des FIFO 354 beträgt 2048 · 8. Die Größe des
FIFO ist auf die minimale Zeilenspeicher-Kapazität bezogen, die
als vernünftigerweise notwendig angesehen wird, um Lese/Schreib-
Zeigerkollisionen zu vermeiden. Lese/Schreib-Zeigerkollisionen
treten auf, wenn alte Daten aus dem FIFO ausgelesen werden,
bevor neue Daten Gelegenheit hatten, in den FIFO eingeschrieben zu
werden. Lese/Schreib-Zeigerkollisionen treten auch auf, wenn
neue Daten den Speicher überschreiben, bevor die alten Daten
eine Gelegenheit hatten, aus dem FIFO ausgelesen zu werden.
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Die 8-Bit-DATA_PIP-Datenblöcke vom Video-RAM 350 werden in
den 2048 · 8-FIFO 354 mit demselben 640fH-Takt des Bild-in-Bild-
Prozessors eingeschrieben, der zur Abtastung der Videodaten
benutzt wurde, d. h. dem 640fH-Takt, der mit dem Hilfs-Signal
anstatt mit dem Haupt-Signal verriegelt ist. Der FIFO 354 wird
unter Verwendung des Anzeigetaktes von 1024fH gelesen, der mit der
Horizontal-Synchronkomponente des Haupt-Videokanals verriegelt
ist. Die Verwendung eines Mehrzeilen-Speichers (FIFO), der
unabhängige Lese- und Schreib-Anschlußtakte hat, ermöglicht, daß
Daten, die orthogonal mit einer ersten Rate abgetastet wurden,
orthogonal mit einer zweiten Rate angezeigt werden. Die asynchrone
Eigenschaft der Lese- und Schreibtakte erfordert jedoch, daß
Schritte unternommen werden, um Lese/Schreib-Zeigerkollisionen
zu vermeiden.
-
Der Haupt-Signalweg 304, der Hilfs-Signalweg 306 und der
Ausgangs-Signalweg 312 der Gate-Anordnung 300 sind in Fig. 6 als
Blockschaltbild dargestellt. Die Gate-Anordnung umfaßt auch eine
Takt/Synchron-Schaltung 320 und einen WSP uP-Dekoder 310. Daten
und Adressen-Ausgangsleitungen des WSP MP-Dekoders 310, die als
WSP DATA bezeichnet sind, werden jeder oben genannten Haupt-
Schaltung und jedem Weg zugeführt, wie auch dem Bild-in-Bild-
Prozessor 320 und der Auflösungs-Verarbeitungsschaltung 370. Es
sei bemerkt, daß die Frage, ob bestimmte Schaltungen als Teil
der Gate-Anordnung definiert werden oder nicht, im wesentlichen
eine Frage der Bequemlichkeit zur Erleichterung der Erläuterung
der erfindungsgemäßen Anordnungen ist.
-
Die Gate-Anordnung ist verantwortlich für das Expandieren,
das Komprimieren und das Abschneiden von Video-Daten des Haupt-
Videokanals und gegebenenfalls zur Ausführung verschiedener
Bildanzeige-Formate. Die Luminanzkomponente Y_MN wird in einem
First-In-First-Out-(FIFO)-Zeilenspeicher 356 während einer
Zeit
dauer gespeichert, die von der Eigenschaft der Interpolation der
Luminanzkomponente abhängt. Die kombinierten
Chrominanzkomponenten U/V_MN werden im FIFO 358 gespeichert.
Hilfs-Signal-Luminanz- und Chrominanzkomponenten Y_PIP, U_PIP und V_PIP werden
durch den Demultiplexer 355 erzeugt. Die Luminanzkomponente wird
wie gewünscht einer Auflösungs-Verarbeitung in der Schaltung 337
unterworfen und in der notwendigen Weise durch den Interpolator
359 expandiert, wobei das Signal Y_AUX als Ausgang erzeugt wird.
In einigen Fällen ist die Hilfs-Anzeige so groß wie die
Haupt-Signalanzeige, wie beispielsweise in Fig. 1(d) dargestellt
ist. Die mit dem Bild-in-Bild-Prozessor und dem Video-RAM 350
zusammenhängenden Speicherbegrenzungen können eine unzureichende
Zahl von Datenpunkten oder Pixeln zum Ausfüllen eines so großen
Anzeigebereichs erzeugen. In diesen Fällen kann die Auflösungs-
Verarbeitungsschaltung 357 dazu verwendet werden, Pixel für das
Hilfs-Videosignal wiederherzustellen, um die bei der
Datenkompression oder reduktion verlorenen Pixel zu ersetzen. Die
Auflösungs-Verarbeitung kann der Auflösungs-Verarbeitung
entsprechen, die die Schaltung 370 von Fig. 4 ausführt. Beispielsweise
kann die Schaltung 370 eine Dithering-Schaltung und die
Schaltung 357 eine Dedithering-Schaltung sein.
-
Die Interpolation des Hilfs-Signals kann in dem Hilfs-
Signalweg 306 stattfinden. Die PIP-Schaltung 301 manipuliert
einen 6-Bit-Y-, U-, V-8 : 1 : 1-Halbbild-Speicher, den Video-RAM 350,
um ankommende Video-Daten zu speichern. Der Video-RAM hält die
Video-Daten zweier Halbbilder in einer Vielzahl von
Speicherplätzen. Jeder Speicherplatz hält acht Daten-Bits. In jedem 8-
Bit-Platz gibt es eine 6-Bit-Y-(Luminanz)-Abtastung (abgetastet
mit 640 fH und und zwei weitere Bits. Diese zwei weiteren Bits
halten entweder Schnelle-Schalter-Daten-(FSW DAT) oder einen
Teil einer U- oder V-Abtastung (abgetastet mit 80 fH). Die
FSW_DAT-Werte zeigen wie folgt an, welche Art von Halbbild in
den Video-RAM geschrieben wurde:
-
FSW_DAT = 0 : kein Bild
-
FSW_DAT = 1 : oberes (ungerades Halbbild; und
-
FSW_DAT = 2 : unteres (gerades Halbbild.
-
Diese Halbbilder besetzen räumliche Positionen innerhalb des
Video-RAM, deren Grenzen durch horizontale und vertikale Adressen
definiert werden, wie von dem Speicher-Positions-Diagramm in
Fig. 15 vorgeschlagen wird. Die Begrenzung wird bei jenen
Adressen durch eine Änderung in den Schnellen-Schalter-Daten von
keinem Bild zu gültigem Halbbild und umgekehrt definiert. Diese
Übergänge in den Schnellen-Schalter-Daten definieren die
Umgrenzung der PIP-Einfügung, die auch als PIP-Box oder PIP-
Einblendung bezeichnet wird. Es sei hervorgehoben, daß das
Bildseitenverhältnis von Gegenständen in dem PLP-Bild unabhängig vom
Anzeige-Bildseitenverhältnis der PIP-Box oder der Einblendung
gesteuert werden kann, z. B. 4 · 3 oder 16 · 9. Die Position der
PIP-Einblendung auf dem Schirm wird durch die Start-Adresse des
Lesezeigers des Video-RAM beim Start der Abtastung für jedes
Halbbild des Hauptsignals bestimmt. Da in dem Video-RAM 350
Daten von zwei Halbbildern gespeichert sind und der gesamte Video-
RAM 350 während der Anzeigeperiode gelesen wird, werden beide
Halbbilder während der Anzeige-Abtastung gelesen. Die PIP-
Schaltung 301 bestimmt durch die Verwendung der Schnellen-
Schalter-Daten und der Start-Position des Lesezeigers, welches
Halbbild für die Anzeige aus dem Speicher ausgelesen wird. Es
könnte logisch erscheinen, daß für den Fall, daß die Anzeige,
die mit der Haupt-Video-Quelle verriegelt ist, das obere
Halbbild des Hauptbildes anzeigt, dann der Teil des Video-RAM, der
dem oberen Halbbild des Hilfs-Bildes entspricht, aus dem Video-
RAM ausgelesen, in analoge Daten umgewandelt und angezeigt
würde.
-
Dies würde für etwa die Hälfte aller möglichen
Phasenbeziehungen zwischen der Haupt- und Hilfs-Video-Quelle funktionieren.
Es ergibt sich ein Problem, weil das Lesen des Video-RAM stets
schneller als das Schreiben in den Video-RAM bei komprimierten
Bildern in der PIP-Betriebsart erfolgt. Der Lese-Speicherzeiger
kann den Schreibzeiger überholen, wenn derselbe Halbbild-Typ zur
gleichen Zeit geschrieben und gelesen würde. Dies würde zu einer
50%-Chance eines Bewegungssprungs irgendwo in dem kleinen Bild
führen. Demzufolge liest die PIP-Schaltung immer den
entgegengesetzten Halbbild-Typ, der geschrieben wird, um das Problem des
Bewegungssprunges zu überwinden. Wenn der gelesene Halbbild-Typ
entgegengesetzt zu dem angezeigten Typ ist, dann wird das in dem
Video-RAM gespeicherte gerade Halbbild durch Löschen der oberen
Zeile des Halbbildes invertiert, wenn das Halbbild aus dem
Speicher gelesen wird. Dies führt dazu, daß das kleine Bild richtig
ohne einen Bewegungssprung verschachtelt bleibt. Das Endergebnis
dieser Halbbild-Synchronisation besteht darin, daß der CPIP-Chip
ein Signal liefert, das PIP_FSW genannt wird. Dies ist das
Einblendsignal, das die PIP-Schaltung an einen analogen Schalter
liefert, der zwischen den Haupt- und Hilfs-Kanal-Y/C-(Luminanz
und modulierte Chrominanz-Video-Information) umschaltet.
-
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 10 werden die Hilfs-Video-
Eingangsdaten mit einer 640 fH-Rate abgetastet und im Video-RAM
350 gespeichert. Die aus dem Video-RAM 350 ausgelesenen Hilfs-
Daten sind mit VRAM OUT bezeichnet. Die PIP-Schaltung 301 ist
auch in der Lage, das Hilfs-Bild um gleiche ganzzahlige Faktoren
horizontal und vertikal als auch asymmetrisch zu reduzieren. Die
Hilfs-Kanal-Daten werden gepuffert und durch die 4-Bit-Latch-
Vorrichtungen 352A und 352B, den Hilfs-FIFO 354, die
Zeitsteuerschaltung 369 und die Synchronisationsschaltung 371 mit den
digitalen Haupt-Kanal-Videosignalen synchronisiert. Die VRAM_OUT-
Daten werden in Y (Luminanz), U, V (Farbkomponenten), und
FSW_DAT (Schnelle-Schalter-Daten) durch den Demultiplexer 355
sortiert. Die FSW_DAT-Daten zeigen an, welcher Halbbild-Typ in
den Video-RAM geschrieben wurde. Das PIP_FSW-Signal wird
unmittelbar von der PIP-Schaltung empfangen und der Ausgangs-
Steuerschaltung zugeführt. Hier wird die Entscheidung getroffen,
welches aus dem Video-RAM ausgelesene Halbbild angezeigt werden
soll. Schließlich werden die Hilfs-Kanal-Video-Komponenten-Daten
für den Ausgang zur Anzeige durch drei in Fig. 6 dargestellte
Ausgangs-Multiplexer 315, 317 und 319 ausgewählt. Anstelle der
Einblendung des kleinen PIP-Bildes unter Verwendung eines
analogen Schalters an einer zusammengesetzten oder Y/C-Schnittstelle
führt der WSP up 340 die PIP-Einblendung digital durch.
-
Der Hilfs-Kanal wird mit einer 640 fH-Rate abgetastet,
während der Haupt-Kanal mit einer 1024 dH-Rate abgetastet wird. Der
Hilfs-Kanal-FIFO 354 (2048 · 8) wandelt die Daten von der Hilfs-
Kanal-Abtastrate in die Haupt-Kanal-Taktrate um. Bei diesem
Prozeß erfährt das Videosignal eine 8/5 (1024/640) Kompression.
Dies ist mehr als die 4/3-Kompression, die notwendig ist, um das
Hilfs-Kanalsignal richtig anzuzeigen. Daher muß der Hilfs-Kanal
durch den Interpolator expandiert werden, um korrekt ein kleines
4 · 3-Bild anzuzeigen. Die Größe der erforderlichen
Interpolator-Expansion ist 5/6. Der Expansionsfaktor X wird wie folgt
bestimmt:
-
X = (640/1024) · (4/3) = 5/6.
-
Daher kann das kleine Bild unabhängig davon, wie das kleine Bild
durch den PIP-Prozessor reduziert wird, richtig im 4 · 3-Format
auf der Anzeige angezeigt werden, indem der Interpolator 359 so
eingestellt wird, daß er eine 5/6-Expansion durchführt (5
Abtastungen ein, 6 Abtastungen aus).
-
Die PIP_FSW-Daten sehen ein Verfahren vor, das für die
Interpretation, welches Halbbild des CPIP VRAM angezeigt werden
sollte, nicht gut genug ist, weil die PIP-Video-Daten einem
horizontalen Raster zugeordnet sind, um ein korrektes PIP-
Bildseitenverhältnis zu erhalten. Obwohl das kleine PIP-Bild die
korrekte Verschachtelung beibehalten würde, würde der PIP-
Einblendbereich allgemein die falsche horizontale Größe haben.
Der einzige Fall, in dem die Größe der PIP-Einblendung richtig
sein würde, würde für eine 5/8-Expansion unter Verwendung des
Interpolators 359 zutreffen, was zu einem kleinen 16 · 9-Bild
führen würde. Für alle anderen Interpolator-Einstellungen würde
der Einblend-Kasten 16 · 9 bleiben, während das eingefügte Bild
sich horizontal ändern würde. Dem PIP FSW-Signal fehlt eine
Information hinsichtlich der genauen horizontalen Größe der PIP-
Einblendung. Die Video-RAM-Daten werden gelesen, bevor die PIP-
Schaltung den Synchronisations-Algorithmus vollendet. Somit
entsprechen die Schnellen-Schalter-Daten FSW DAT, die in den Video-
RAM-Datenstrom VRAM_OUT eingebettet sind, dem in den Video-RAM
eingeschriebenen Halbbild-Typ. Die Video-RAM-Video-Komponenten-
Daten (Y, U, V) sind hinsichtlich eines Bewegungssprunges und
einer korrekten Verschachtelung korrigiert worden, aber die
FSW DAT-Daten sind nicht modifiziert worden.
-
Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung hat der
PIP-Einblendungskasten die richtige Größe, weil die FSW DAT-Informationen
zusammen mit den Video-Komponenten-Daten (Y, U, V) expandiert
und interpoliert werden. Die FSW_DAT_Daten enthalten die
richtige Größe des Einblendbereiches, jedoch geben sie nicht an,
welches Halbbild das richtige Halbbild für die Anzeige ist. Die
PIP_FSW- und FSW_DAT-Daten können gemeinsam dazu benutzt werden,
das Problem der Beibehaltung der Verschachtelungsintegrität und
der richtigen Einblendgröße zu lösen. Wenn im Normalbetrieb der
CPIP-Chip in 4 · 3-Fernsehempfängern verwendet wird, ist die
Halbbild-Plazierung in dem Video-RAM willkürlich. Die Halbbilder
können vertikal, horizontal oder überhaupt nicht ausgerichtet
sein. Um die Arbeit des Breitschirm-Prozessors und des CPIP-
Chips kompatibel zu machen, ist es notwendig, daß die PiP-
Halbbildorte nicht auf denselben vertikalen Zeilen gespeichert
werden. In anderen worten dürfen die PIP-Halbbilder nicht so
programmiert werden, daß dieselben vertikalen Adressen sowohl
für die oberen als auch für die unteren Halbbild-Typen verwendet
werden. In Programmierungs-Hinsicht ist es bequem, die PIP-
Halbbilder in dem Vieo-RAM 350 in einer vertikal ausgerichteten
Weise zu speichern, wie in Fig. 15 dargestellt.
-
Ein Signal PIP_OVL zwingt die Ausgangs-Steuerschaltung 321
Hilfs-Daten anzuzeigen, wenn das Signal aktiv ist, d. h. logisch
HI. Ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung des
PIP_OVL-Signals ist in Fig. 16 dargestellt. Die Schaltung 680
umfaßt einen J-K-Flip-Flop 682, dessen Ausgang Q einen Eingang
zum Multiplexer 688 bildet. Der Multiplexer 688 bildet den
Eingang zu einem Flip-Flop 684 vom D-Typ, dessen Ausgang Q den
anderen Eingang zum Multiplexer 688 und einen Eingang zum UND-Tor
690 bildet. Die Signale PIP_FSW und SOL (Zeilenstart) sind
jeweils die Eingänge J und K zum Flip-Flop 682. Einem Exklusiv-
ODER-Tor 686 werden die beiden Schnellen-Schalter-Daten-Bits
FSW_DAT0 und FSW_DAT1 als Eingangssignale zugeführt. Werte von
(1,0) und (0,1), die logische Exklusiv-Eingänge sind, zeigen ein
gültiges gerades bzw. ungerades Halbbild an. Werte von (0,0) und
(1,1), die nicht logisch exklusiv sind, zeigen keine gültigen
Video-Daten an. Ein Übergang von entweder (0,1) oder (1,0) zu
entweder (0,0) oder (1,1), oder umgekehrt zeigt einen
Grenzübergang an, der die PIP-Box oder Einblendung definiert. Der Ausgang
des Exklusiv-ODER-Tors 686 bildet den zweiten Eingang zum UND-
Tor 690. Der dritte Eingang des UND-Tors 690 ist das Signal
RD_EN_AX, das Lese-Auslösesignal für den Hilfs-FIFO 354. Der
Ausgang des UND-Tors 690 ist das PIP-OVL-Signal. Die Schaltung
680 führt eine Verzögerung von einer Zeile (Halbbild-Zeile) von
der Zeit ein, wenn PIP FSW für die tatsächliche Freigabe des
Einblendebereichs aktiv wird. Dem wird in dem Video-Datenweg
Rechnung getragen, da der FIFO 354 ebenfalls eine Verzögerung
von einer Halbbild-Zeile in den angezeigten PIP-Video-Daten
einführt. Daher wird die PIP-Einblendung vollkommen mit den Video-
Daten eingeblendet, obwohl sie eine Halbbild-Zeile später als
durch die PIP-Schaltung programmiert ist. Das RD_EN_AX-Signal
erlaubt, daß das PIP nur eingeblendet wird, wenn gültige Hilfs-
FIFO-Daten aus dem FIFO 354 ausgelesen worden sind. Dies ist
erforderlich, weil FIFO-Daten gehalten werden können, nachdem das
Lesen beendet worden ist. Dies kann bewirken, daß die PIP-
Einblendelogik bestimmt, daß die PIP-Einblendung außerhalb der
gültigen PIP-Daten aktiv ist. Die Freigabe der PIP-Einblendung
mit RD_EN_AX stellt sicher, daß die PIP-Daten gültig sind. Gemäß
den erfindungsgemäßen Anordnungen wird die Einblendung oder der
Kasten für das Hilfs-Videosignal für das kleine Bild richtig
plaziert und in der Größe unabhängig davon bemessen, wie das
Hilfs-Videosignal expandiert, komprimiert oder interpoliert
worden ist. Dies funktioniert auch bei Video-Quellen für das kleine
Bild, die vom 4 · 3-Format, 16 · 9-Format oder vielen anderen
Formaten sind.
-
Die Chrominanzkomponenten U_PIP und V_PIP werden durch die
Schaltung 367 für eine Zeitlänge verzögert, die von der
Eigenschaft der Interpolation der Luminanzkomponente abhängt, wobei
als Ausgänge Signale U_AUX und V_AUX erzeugt werden. Die
entsprechenden Y-, U- und V-Komponenten der Haupt- und Hilfs-
Signale werden in entsprechenden Multiplexern 315, 317 und 319
in dem Ausgangssignalweg 312 durch Steuerung der Lese-
Auslösesignale der FIFOs 354, 356 und 358 kombiniert. Die
Multiplexer 315, 317 und 319 sprechen auf die Ausgangs-Multiplexer-
Steuerschaltung 321 an. Die Ausgangs-Multiplixer-Steuerschaltung
321 spricht auf ein Taktsignal CLK, das Zeilenstart-Signal SOL,
das H COUNT-Signal, das Vertikal-Austast-Rückstellsignal und den
Ausgang des schnellen Schalters von dem Bild-in-Bild-Prozessor
und dem WSP uP 340 an. Die gemultiplexten Luminanz- und
Chrominanzkomponenten Y_MX, U_MX und V_MX werden entsprechenden
Digital/Analog-Wandlern 360, 362 bzw. 364 zugeführt. Den
Digital/Analog-Wandlern sind Tiefpaßfilter 361, 363 bzw. 365
nachgeschaltet, die in Fig. 4 dargestellt sind. Die verschiedenen
Funktionen des Bild-in-Bild-Prozessors, der Gate-Anordnung und
der Daten-Reduktionsschaltung werden durch den WSP uP 340
gesteuert. Der WSP uP 340 spricht auf den TV uP 216 an, der mit
ihm durch einen seriellen Bus verbunden ist. Der serielle Bus
kann ein 4-Leitungs-Bus - wie dargestellt - sein, der Leitungen
für Taktsignale, Auslösesignale und Rückstellsignale hat. Der
WSP uP 340 kommuniziert mit den verschiedenen Schaltungen der
Gate-Anordnung durch einen WSP uP-Decoder 310.
-
In einem Fall ist es erforderlich, das 4 · 3 NTSC-
Videosignal durch einen Faktor von 4/3 zu komprimieren, um eine
Verzerrung des Bildseitenverhältnisses des angezeigten Bildes zu
vermeiden. In dem anderen Fall kann das Videosignal expandiert
werden, um horizontale Zoom-Operationen auszuführen, die
üblicherweise von vertikalen Zoom-Operationen begleitet sind.
Horizontale Zoom-Operationen bis zu 33% können durch Verminderung
von Kompressionen auf weniger als 4/3 bewirkt werden. Es wird
ein Abtast-Interpolator verwendet, um das ankommende Videosignal
neu für neue Pixelpositionen zu berechnen, weil die Luminanz-
Video-Bandbreite bis hinauf zu 5,5 MHz für S-VHS-Format einen
großen Prozentsatz der Nyquist-Faltung über der Frequenz
einnimmt, die 8 MHz für einen 1024fH-Takt ist.
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Wie in Fig. 6 dargestellt ist, werden die Luminanz-Daten
Y_MN durch einen Interpolator 337 in dem Haupt-Signalweg 304
geleitet, der Abtastwerte, die auf der Kompression oder Expansion
der Videosignale beruhen, neu berechnet. Die Funktion der
Schalter oder der Wegewähler 323 und 331 besteht darin, die Topologie
des Haupt-Signalweges 304 in bezug auf die relativen Positionen
des FIFO 356 und des Interpolators 337 umzukehren. Insbesondere
wählen diese Schalter aus, ob der Interpolator 337 dem FIFO 356
- wie für eine Bildkompression erforderlich - vorangeht, oder ob
der FIFO 356 dem Interpolator 337 - wie für eine Bildexpansion
erforderlich - vorangeht. Die Schalter 323 und 331 sprechen auf
eine Weg-Steuerschaltung 335 an, die selbst auf den WSP uP 340
anspricht. Es sei daran erinnert, daß bei Betriebsarten mit
kleinem Bild das Hilfs-Videosignal zur Speicherung in dem Video-
RAM 350 komprimiert wird, und eine Expansion nur aus praktischen
Gründen notwendig ist. Demzufolge ist in dem Hilfs-Signalweg
keine vergleichbare Umschaltung erforderlich.
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Der Haupt-Signalweg ist in größeren Einzelheiten in Fig. 9
dargestellt. Der Schalter 323 ist durch zwei Multiplexer 325 und
327 ausgeführt. Der Schalter 331 ist durch Multiplexer 333
ausgeführt. Die drei Multiplexer sprechen auf die Weg-
Steuerschaltung 335 an, die selbst auf den WSP uP 340 anspricht.
Eine Horizontal-Takt/Synchronisationsschaltung 339 erzeugt
Taktsignale, die das Schreiben und Lesen der FIFOs wie auch die
Latch-Vorrichtungen 347 und 351 und den Multiplexer 353 steuern.
Das Taktsignal CLK und der Start des Zeilensignals SOL werden
durch die Takt/Synchronisationsschaltung 320 erzeugt. Eine
Analog/Digital-Wandlungs-Steuerschaltung 369 spricht auf Y_MN, den
WSP p2 340 und das bedeutsamste Bit von UV_MN an.
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Eine Interpolator-Steuerschaltung 349 erzeugt Zwischen-
Pixel-Positionswerte (K), die Interpolator-Kompensationsfilter-
Wichtung C sowie die Takt-Tast-Information CGY für die Luminanz-
und CGUV für die Farbkomponenten. Es ist die Takt-Tast-
Information, die die FIFO-Daten pausieren läßt (dezimiert) oder
wiederholt, damit Abtastungen bei einigen Takten nicht
geschrieben werden, um eine Kompression zu bewirken oder einige
Abtastungen für die Expansion mehrfach gelesen werden.
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Es ist möglich, die Video-Kompressionen und -Expansionen
durch die Verwendung eines FIFO durchzuführen. Beispielsweise
löst ein WR_EN_MN_Y-Signal das Einschreiben von Daten in den FI-
FO 356 aus. Jede vierte Abtastung kann für das Einschreiben in
den FIFO gesperrt werden. Hierdurch wird eine 4/3 Kompression
gebildet. Es ist die Funktion des Interpolators 337, die in den
FIFO geschriebenen Luminanz-Abtastungen neu zu berechnen, so daß
die aus dem FIFO gelesenen Daten glatt und nicht gezackt sind.
-
Expansionen können in genau entgegengesetzter Weise wie
Kompressionen durchgeführt werden. Im Falle von Kompressionen ist dem
Schreib-Auslösesignal eine Takt-Steuer-Införmation in Form von
Sperrimpulsen zugeordnet. Zum Expandieren von Daten wird die
Takt-Tast-Information dem Lese-Auslösesignal zugeführt. Dies
läßt die Daten pausieren, wenn sie aus dem FIFO 356 ausgelesen
werden. In diesem Fall ist es die Funktion des Interpolators,
der dem FIFO 350 bei diesem Prozeß folgt, die abgetasteten Daten
von gezackt zu glatt neu zu berechnen. Im Expansionsfall müssen
die Daten pausieren, während sie aus dem FIFO ausgelesen werden,
und während sie in den Interpolator 337 getaktet werden. Dies
ist anders als beim Kompressionsfall, wo die Daten
kontinuierlich durch den Interpolator 337 getaktet werden. In beiden
Fällen, der Kompression und der Expansion, können die Takt-Steuer-
Operationen leicht synchron durchgeführt werden, d. h. es können
Ereignisse auftreten, die auf den ansteigenden Flanken des
System-Takts 1024fH beruhen.
-
Es gibt eine Reihe von Vorteilen in dieser Topologie für
Luminanz-Interpolation. Die Takt-Tast-Operationen, nämlich die
Daten-Dezimierung und die Daten-Wiederholung können in einer
synchronen Weise durchgeführt werden. Wenn eine schaltbare Video-
Daten-Topologie nicht benutzt wird, um die Positionen des
Interpolators und des FIFO auszutauschen, müssen die Lese- oder
Schreibtakte doppelt getaktet werden, um die Daten pausieren zu
lassen oder zu wiederholen. Der Begriff doppelt getaktet
bedeutet, daß zwei Datenpunkte in einem einzigen Taktzyklus in den
FIFO geschrieben oder während eines einzigen Taktzyklus aus dem
FIFO gelesen werden müssen. Die sich daraus ergebende Schaltung
kann nicht so ausgebildet werden, daß sie synchron mit dem
Systemtakt arbeitet, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz
dop
pelt so hoch wie die System-Taktfrequenz sein muß. Ferner
erfordert die schaltbare Topologie nur einen Interpolator und einen
FIFO, um wowohl Kompressionen als auch Expansionen
durchzuführen. Wenn die hier beschriebene Video-Schaltanordnung nicht
benutzt wird, kann die Doppel-Takt-Situation nur durch Verwendung
von zwei FIFOs vermieden werden, um die Funktionalität von
sowohl Kompression als auch Expansion zu erzielen. Ein FIFO für
Expansionen müßte vor dem Interpolator und ein FIFO für
Kompressionen hinter dem Interpolator angeordnet werden.
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Der Breitschirm-Prozessor ist auch in der Lage, die
Vertikal-Ablenkung zu steuern, um eine vertikale Zoom-Funktion
auszuführen. Die Topologie des Breitschirm-Prozessors ist so, daß
horizontale Hilfs- als auch Haupt-Kanal-Raster-Abbildungs-
(Interpolation)-Funktionen unabhängig voneinander sind und
unabhängig von vertikalem Zoom (der die Vertikal-Ablenkung
manipuliert). Wegen dieser Topologie kann der Haupt-Kanal sowohl
horizontal als auch vertikal expandiert werden, um beim Haupt-Kanal-
Zoom ein richtiges Bild-Seitenverhältnis zu erhalten. Wenn
jedoch die Hilfs-Kanal-Interpolator-Einstellungen geändert werden,
erfolgt beim PIP (kleines Bild) der Zoom vertikal aber nicht
horizontal. Daher kann der Hilfs-Kanal-Interpolator so ausgeführt
werden, daß er größere Expansionen durchführt, um ein richtiges
Bild-Seitenverhältnis des kleinen PIP-Bildes zu erhalten, wenn
vertikal eine Expansion erfolgt.
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Ein gutes Beispiel dieses Prozesses tritt auf, wenn der
Haupt-Kanal ein 16 · 9 Letterbox-Material anzeigt. Die Haupt-
Horizontal-Raster-Abbildung wird auf 1 : 1 eingestellt (keine
Expansion, keine Kompression). Vertikal erfolgt ein Zoom von 33%
(d. h. eine Expansion um 4/3), um die schwarzen Balken zu
besei
tigen, die dem Letterbox-Quellen-Material zugeordnet sind. Das
Bild-Seitenverhältnis des Haupt-Kanals ist nun richtig. Die
nominale Hilfs-Kanal-Einstellung für 4 · 3 Quellen-Material ohne
vertikalen Zoom ist 5/6. Ein unterschiedlicher Wert für den
Expansionsfaktor X wird wie folgt bestimmt:
-
X = (5/6) · (3/4) = 5/8
-
Wenn der Hilfs-Kanal-Interpolator 359 auf 5/8 eingestellt wird,
erthält man das richtige Bild-Seitenverhältnis für das kleine
Bild, und die Objekte innerhalb des PIP erscheinen ohne
Verzerrung des Bild-Seitenverhältnisses.
-
Die Interpolatoren für die Luminanzkomponenten der Haupt-
und Hilf 5- Signale können Verschiebungs-Korrekturfilter sein. Ein
Vierpunkt-Interpolator - wie darin beschrieben - umfaßt
beispielsweise einen linearen Zweipunkt-Interpolator und ein
zugeordnetes Filter mit einem in Kaskade geschalteten Vervielfacher,
um eine Amplituden- und Phasenkompensation vorzusehen. Insgesamt
werden vier benachbarte Daten-Abtastungen verwendet, um jeden
interpolierten Punkt zu berechnen. Das Eingangssignal wird dem
linearen Zweipunkt-Interpolator zugeführt. Die dem Eingang
mitgeteilte Verzögerung ist proportional zu dem Wert eines
Verzögerungs-Steuerungs-Signals (K). Die Amplituden- und Phasenfehler
des verzögerten Signals werden durch die Anwendung eines
Korrektursignals minimiert, das durch ein zusätzliches, mit einem
Vervielfacher in Kaskade geschalteten Filter gewonnen wird. Dieses
Korrektursignal sorgt für eine Spitzenwertbildung, die dem
Frequenzverlauf des linearen Zweipunkt-Interpolationsfilters für
alle Werte von (K) entzerrt. Der ursprüngliche Vierpunkt-
Interpolator wird für die Verwendung mit Signalen optimiert, die
einen Durchlaßbereich von fs/4 haben, worin fs die Daten-
Abtastrate ist.
-
Alternativ und gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen, die in
parallelen Anmeldungen beschrieben sind, können beide Kanäle
verwenden, was als zweistufiger interpolativer Prozeß bezeichnet
wird. Der Frequenzverlauf des ursprünglichen variablen
Interpolationsfilters kann durch Verwendung eines solchen zweistufigen
Prozesses verbessert werden, der nachfolgend als Zwei-Stufen-
Interpolator bezeichne t wird. Ein Zwei-Stufen-Interpolator kann
einen 2n+4 Anzapfungs-FIR-Filter (FIR = Filter mit endlichem
Impuls-Ansprechverhalten) mit festen Koeffizienten und einem
veränderbaren Vierpunkt-Interpolator umfassen. Der FIR-
Filterausgang befindet sich räumlich zwischen den Eingangs-
Pixel-Abtastungen. Der Ausgang des FIR-Filters wird dann durch
Verschachtelung mit den ursprünglichen Daten-Abtastungen, die
verzögert werden, kombiniert, um eine wirksame 2fs-Abtastrate
hervorzubringen. Dies ist eine gültige Annahme für Frequenzen in
dem Durchlaßbereich des FIR-Filters. Das Ergebnis besteht darin,
daß der wirksame Durchlaßbereich des ursprünglichen Vierpunkt-
Interpolators beträchtlich erhöht wird.
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Die Takt/Synchronisationsschaltung 320 erzeugt Lese-,
Schreib- und Auslösesignale, die zum Betrieb der FIFOs 354, 356
und 358 benötigt werden. Die FIFOs für den Haupt- und Hilfs-
Kanal werden ausgelöst, um Daten in die Speicherung für
diejenigen Teile jeder Video-Zeile einzuschreiben, die für die
anschließende Anzeige erforderlich ist. Daten werden von dem
Haupt- oder Hilfs-Kanal, aber nicht von beiden eingeschrieben,
wie es notwendig ist, um Daten von jeder Quelle in derselben
Video-Zeile oder denselben Video-Zeilen der Anzeige zu
kombinieren. Der FIFO 354 des Hilfs-Kanals wird synchron mit dem Hilfs-
Videosignal geschrieben, aber synchron mit dem Haupt-Videosignal
ausgelesen. Die Haupt-Videosignal-Komponenten werden in die FI-
FOs 356 und 358 synchron mit dem Haupt-Videosignal
eingeschrieben, und sie werden aus dem Speicher synchron mit dem Haupt-
Videosignal ausgelesen. Wie oft die Lesefunktion zwischen dem
Haupt- und Hilfs-Kanal hin- und hergeschaltet wird, ist eine
Funktion des jeweils gewählten besonderen Effektes.
-
Die Erzeugung von unterschiedlichen speziellen Effekten,
z. B. abgeschnittenen Seite-an-Seite-Bildern, wird durch
Manipulation der Lese- und Schreib-Auslöse-Steuersignale für die
Zeilenspeicher-FIFOs bewirkt. Der Prozeß für dieses Anzeige-Format
ist in Fig. 7 und 8 veranschaulicht. Im Fall von
abgeschnittenen, Seite-an-Seite angezeigten Bildern wird das Schreib-
Auslöse-Steuersignal (WR_EN_AX) für den 2048 · 8 FIFO 354 des
Hilfs-Kanals aktiv für (1/2)·(5/12) = 5/12 oder annähernd 41% der
aktiven Anzeige-Zeilenperiode (nach Beschleunigeng) oder 67% der
aktiven Hilfs-Kanal-Zeilenperiode (vor Beschleunigung) wie in
Fig. 7 dargestellt. Dies entspricht etwa 33% Abschneiden
(annähernd 67% aktives Bild) und einer Interpolator-Expansion des
Signals um 5/6. In dem im oberen Teil von Fig. 8 dargestellten
Haupt-Video-Kanal ist das Schreib-Auslöse-Steuersignal
(WR_EN_MN_Y) für die 910 · 8 FIFOs 356 und 358 während
(1/2)*(4/3) = 0,67 oder 67% der aktiven Anzeige-Zeilenperiode
aktiv. Dies entspricht etwa 33% Abschneiden und einem im Haupt-
Video-Kanal durch die 910 X 8 FIFOs ausgeführten
Kompressionsverhältnis von 4/3.
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In jedem FIFO werden die Video-Daten gepuffert, um zu einem
bestimmten Zeitpunkt ausgelesen zu werden. Dieser aktive
Zeitbereich, in dem die Daten aus jedem FIFO ausgelesen werden können,
wird durch das gewählte Anzeige-Format bestimmt. Bei dem
darge
stellten Beispiel der Betriebsart mit abgeschnittenen Seite-an-
Seite-Bildern wird das Haupt-Kanal-Videosignal in der linken
Hälfte der Anzeige und das Hilfs-Kanal-Videosignal in der
rechten Hälfte der Anzeige wiedergegeben. Die willkürlichen Video-
Teile der Wellenformen sind - wie dargestellt - für den Haupt-
und Hilfs-Kanal verschieden. Das Lese-Auslöse-Steuersignal
(RD_EN_MN) der Haupt-Kanal 900 · 8 FIFOs ist während 50% der
aktiven Anzeige-Zeilenperiode der Anzeige aktiv und beginnt mit
dem Start des aktiven Videosignals unmittelbar nach der Video-
Schwarzschulter. Das Hilfs-Kanal-Lese-Auslöse-Steuersignal
(RD_EN_AX) wird während der anderen 50% der aktiven Anzeige-
Zeilenperiode aktiv und beginnt mit der fallenden Flanke des
RD_EN_MN-Signals und endet mit dem Beginn der vorderen
Schwarzschulter des Haupt-Kanal-Videosignals. Es sei bemerkt, daß
Schreib-Auslöse-Steuersignale synchron mit ihren entsprechenden
FIFO-Eingangsdaten (Haupt- oder Hilfs-Kanal) sind, während die
Lese-Auslöse-Steuersignale synchron mit dem Haupt-Kanal-
Videosignal sind.
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Das in Fig. 1(d) dargestellte Anzeige-Format ist
insbesondere erwünscht, da es die Anzeige von zwei nahezu vollständigen
Halbbildern in einem Format Seite-an-Seite ermöglicht. Die
Anzeige ist insbesondere wirksam und geeignet für eine Anzeige mit
Breitformat-Bildseitenverhältnis, beispielsweise 16 · 9. Die
meisten NTSC-Signale werden in einem 4 · 3-Format angeboten, das
natürlich 12 · 9 entspricht. NTSC-Bilder mit einem Bild-
Seitenverhältnis von 4 · 3 können auf derselben Anzeige mit dem
Bild-Seitenverhältnis von 16 · 9 dargestellt werden, entweder
durch Abschneiden der Bilder um 33% oder Quetschen der Bilder um
33% und Einführung einer Verzerrung des Bild-
Seitenverhältnisses. Je nach dem, was der Benutzer vorzieht,
kann das Verhältnis von Abschneiden des Bildes zu Verzerrung des
Bild-Seitenverhältnisses irgendwo zwischen den Grenzen von 0%
und 33% festgelegt werden. Beispielsweise können zwei
nebeneinander wiedergegebene Bilder 16,7% gequetscht und 16,7%
abgeschnitten sein.
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Die horizontale Anzeigezeit für eine Anzeige mit einem Bild-
Seitenverhältnis von 16 · 9 ist dieselbe wie die Anzeige mit
einem Bild-Seitenverhältnis von 4 · 3, weil beide eine nominelle
Zeilenlänge von 62,5 Mikrosekunden haben. Daher muß ein NTSC-
Videosignal um einen Faktor von 4/3 beschleunigt werden, um ein
richtiges Bild-Seitenverhältnis ohne Verzerrung zu erhalten. Der
4/3-Faktor wird als Verhältnis der beiden Anzeige-Formate
berechnet:
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4/3 = (16/9) / (4/3).
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Gemäß Aspekten dieser Erfindung werden veränderbare
Interpolatoren verwendet, um die Videosignale zu beschleunigen. In der
Vergangenheit sind FIFOs mit unterschiedlichen Taktraten an den
Eingängen und Ausgängen verwendet worden, um eine ähnliche
Funktion auszuführen. Wenn vergleichsweise zwei NTSC-Signale mit
einem Bild-Seitenverhältnis von 4 : 3 auf einer einzigen Anzeige mit
einem Bild-Seitenverhältnis von 4 : 3 wiedergegeben werden, muß
jedes Bild um 50% verzerrt oder abgeschnitten werden, oder eine
Kombination davon. Eine Beschleunigung vergleichbar zu der, die
für eine Breitschirm-Anwendung benötigt wird, ist nicht
erforderlich.