DE69132349T2

DE69132349T2 - Bildüberlagerungssystem für fernsehen

Info

Publication number: DE69132349T2
Application number: DE69132349T
Authority: DE
Inventors: Haluk Erzos; William Saeger
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2011-05-31
Also published as: PT97816B; US5285282A; DE4191166T; CN1057148A; MY115270A; WO1991019397A1; EP0532665B1; ES2134196T3; MY105289A; CA2082260A1; AU8084591A; JP3310667B2; PT97818B; EP0532653A4; KR100195360B1; PT97814B; JPH05507824A; CN1034460C; CN1057560A; PL167644B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Fernsehgeräten, beispielsweise auf solche Fernsehgeräte, die einen Schirm mit Breitformat-Bildseitenverhältnis haben, die Video-Daten interpolieren müssen, um verschiedene Anzeigeformate ausführen zu können. Die meisten Fernsehgeräte haben heute ein 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-Fernsehempfängern als auch bei Projektions-Fernsehempfängern anwendbar.
Fernsehgeräte mit einem Bildseitenverhältnis von 4 : 3, oft auch als 4 · 3 bezeichnet, sind hinsichtlich der Möglichkeiten begrenzt, einzelne und mehrfache Video-Signalquellen 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 von Film in Video umgewandelt wird, beispielsweise mit einem Filmabtaster, noch durch Prozessoren in dem Fernsehgerät.
Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis sind auch für eine breite Vielzahl von Anzeigen von konventionellen und Breitformat-Anzeigesignalen geeignet wie auch von Kombinationen davon in Mehrfach-Bildanzeigen. Die Verwendung eines Schirms mit Breitformat-Bildseitenverhältnis bringt jedoch zahlreiche Probleme. Die Änderung des Bildseitenverhältnisses von Mehrfach-Signalquellen, die Erzeugung von widerspruchsfreien Zeitsteuersignalen von asynchronen aber gleichzeitig angezeigten Quellen, das Schalten zwischen Mehrfach-Quellen zur Erzeugung von Mehrfach-Bildanzeigen, und die Erzeugung von Bildern mit hoher Auflösung aus komprimierten Datensignalen sind allgemeine Kategorien solcher Probleme. Diese Probleme werden in einem Breitschirm-Fernsehgerät gemäß der Erfindung gelöst. Ein Breitschirm-Fernsehgerät gemäß den verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen ist in der Lage, Einzel- und Mehrfach-Bildanzeigen mit hoher Auflösung aus einzelnen und mehrfachen Quellen mit gleichen oder unterschiedlichen Bildseitenverhältnissen und mit auswählbaren Bildseitenverhältnissen zu liefern.
Fernsehgeräte mit einem Breitformat-Bildseitenverhältnis können in Fernsehsystemen ausgeführt werden, die Videosignale sowohl mit Basis- oder Norm-Horizontal-Abtastraten und Vielfachen davon anzeigen, wie auch durch Zeilensprung- und Nicht- Zeilensprung-Abtastung. NTSC-Norm-Videosignale werden beispielsweise durch Verschachteln der aufeinanderfolgenden Halbbilder 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 bei unterschiedlichen Video-Normen. Bei Bestrebungen zur Verbesserung der Bildqualität von Fernsehgeräten sind Systeme zur progressiven Anzeige von Videosignalen in einer nicht verschachtelten Art entwickelt worden. Die progressive Abtastung erfordert, daß jedes angezeigte Vollbild in derselben Zeitperiode abgetastet werden muß, die der Abtastung von einem der beiden Halbbilder des Zeilensprung-Formats zugeordnet ist. Flimmerfreie AA-BB-Anzeigen erfordern, daß jedes Halbbild nacheinander zweimal abgetastet wifd. In jedem Fall muß die Horizontal-Abtastfrequenz zweimal so groß wie die Norm-Horizontalfrequenz sein. Die Abtastrate für solche progressiv abgetasteten oder flimmerfreien Anzeigen wird auch mit 2fH und 2H bezeichnet. Eine 2fH-Abtastfrequenz gemäß der Norm in den Vereinigten Staaten ist beispielsweise etwa 31.468 Hz.
Die Überdeckungs-Funktion bei einer gleichzeitigen Bildanzeige liefert Zeitsteuersignale für die Anzeige, um zur richtigen Zeit von dem großen Bild auf das kleine Bild und zurück auf das große Bild umzuschalten. Sowohl die horizontale als auch die vertikale Zeitsteuerung der Überdeckung durch das kleine Bild sind kritisch, um das kleine Bild anzuzeigen. Die Hilfs-Video- Information wird in einem 6-Bit-Y-, U-, V-, 8 : 1 : 1-Videosignal RAM-Halbbildspeicher gespeichert. Der Video-RAM speichert zwei Halbbilder von Video-Daten in einer Vielzahl von Speicherplätzen. Jeder Speicherplatz hält acht Daten-Bits. In jedem 8-Bit- Speicherplatz gibt es eine 6-Bit-Y-(Luminanz)-Abtastung und zwei weitere Bits. Diese zwei weiteren Bits halten entweder Daten eines schnellen Schalters oder einen Teil einer U- oder V- Abtastung. Die Werte des schnellen Schalters können dekodiert werden, um anzuzeigen, welcher Halbbildtyp in den Video-RAM entweder als ein oberes (ungeradzahliges) Halbbild, unteres (geradzahliges) Halbbild oder kein Bild (ungültige Daten) eingeschrieben wurde. Die Halbbilder besetzen räumliche Positionen innerhalb des Video-RAM, deren Grenzen durch horizontale und vertikale Adressen definiert werden. Die Begrenzung wird an jenen Adressen durch eine Änderung in den Daten des schnellen Schalters von keinem Bild bis zu einem gültigen Halbbild und umgekehrt definiert. Diese Übergänge in den Daten des schnellen Schalters definieren die äußere Begrenzung der Bildüberdeckung. Es sei bemerkt, daß das Bildseitenverhältnis von Gegenständen in der Überdeckung unabhängig von dem Anzeigeformat der Überdeckung selbst gesteuert werden kann, z. B. 4 · 3 oder 16 · 9. Die Position der Überdeckung auf dem Bildschirm wird durch die Start- Adresse des Lese-Zeigers des Video-RAM beim Beginn der Abtastung für jedes Halbbild in dem Hauptsignal bestimmt. Da in dem Video- RAM die Daten von zwei Halbbildern gespeichert sind und der gesamte Video-RAM während der Anzeige-Periode gelesen wird, werden beide Halbbilder während der Anzeige-Abtastung gelesen. Das Halbbild, das aus dem Speicher für die Anzeige gelesen wird, wird durch die Kodierung der Daten des schnellen Schalters und Festlegung der Start-Position des Lese-Zeigers des Video-RAM bestimmt.
Es könnte logisch sein, daß die mit der Haupt-Videoquelle verriegelte Anzeige, wenn sie das obere Halbbild des Hauptbildes anzeigt, dann der Teil des Video-RAM, der dem oberen Halbbild des Hilfsbildes entspricht, aus dem Video-RAM ausgelesen, in analoge Daten umgewandelt und angezeigt würde. Dies würde für etwa die Hälfte aller möglichen Phasenbeziehungen zwischen den Haupt- und Hilfs-Videoquellen gut funktionieren. Ein Problem ergibt sich jedoch, weil das Lesen des Video-RAM stets schneller erfolgt als das Schreiben des Video-RAM für komprimierte Bilder bei dem Bild-Überdeckungsbetrieb. Der Lese-Speicher-Zeiger kann den Schreib-Zeiger überholen, wenn derselbe Halbbild-Typ zur gleichen Zeit geschrieben und gelesen würde. Dies würde zu 50% irgendwo in dem kleinen Bild zu einem Bewegungssprung führen können. Demzufolge liest die PIP-Schaltung immer den entgegengesetzten Halbbild-Typ zu dem aus, der geschrieben wird, um das Bewegungssprung-Problem zu überwinden. Wenn der gelesene Halbbild-Typ vom entgegengesetzten Typ wie der angezeigte Typ ist, dann wird das in dem Video-RAM gespeicherte geradzahlige Halbbild durch Löschen der obersten Zeile des Halbbildes invertiert, wenn das Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird.
Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß die Hilfs- Video-Komponenten interpoliert, wahlweise in einer Vielzahl von unterschiedlichen Verhältnissen komprimiert und expandiert werden, wie es die verschiedenen Anzeigeformate erfordern. Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung behält die Bildüberdeckung eine richtige Größe bei, weil die Informationen des schnellen Schalters zusammen mit den Video-Komponenten-Daten (Y, U, V) unabhängig davon, wie die Daten komprimiert oder expandiert werden, expandiert und interpoliert werden. Im Ergebnis behält das kleine Bild die richtige Verschachtelung ohne einen Bewegungssprung bei.
Ein Bild-Überdeckungssystem gemäß dieser erfindungsgemäßen Anordnung, das in den Ansprüchen 1 und 4 ausgeführt ist, stellt die richtige Größe und Plazierung von Bildüberdeckungen bei gleichzeitigen Anzeigen sicher.
Fig. 1(a)-1(i) sind nützlich zur Erläuterung verschiedener Anzeigeformate eines Breit- Bildschirm-Fernsehgerätes.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Breit- Bildschirm-Fernsehgerätes gemäß Aspekten dieser Erfindung, das für den Betrieb mit einer 2fH-Horizöntal-Abtastung angepaßt ist.
Fig. 3 ist ein Bolckschaltbild des Breit- Bildschirm-Prozessors von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere Einzelheiten des Breit-Bildschirm-Prozessors von Fig. 3 zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 4 dargestellten Bild-in-Bild-Prozessors.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 4 dargestellten Gate-Anordnung und veranschaulicht die Haupt-Hilfs- und Ausgangs- Signalwege.
Fig. 7 und 8 sind Zeitsteuer-Diagramme, die nützlich zur Erläuterung der Erzeugung des in Fig. 1(d) gezeigten Anzeigeformats sind, wobei voll abgeschnittene Signale verwendet werden.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Haupt- Signalweg von Fig. 6 in größeren Einzelheiten zeigt.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das den Hilfs- Signalweg und den Ausgangs-Signalweg von Fig. 6 in größeren Einzelheiten zeigt.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Takt- und Steuerabschnitts in dem Bild-in-Bild-Prozessor von Fig. 5.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung des internen 2fH-Signals in der 1fH- zur 2fH-Umwandlung.
Fig. 13 ist eine zum Teil als Blockschaltbild ausgeführte Schaltung für die in Fig. 2 dargestellte Ablenkschaltung.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten RGB-Schnittstelle.
Fig. 15 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung der Speicher-Abbildung in dem dem Bild-in-Bild- Prozessor zugeordneten Video-RAM nützlich ist.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Steuerung der Ausgangs-Umschaltung zwischen Haupt- und Hilfs-Videosignalen.
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 erfindungsgemäßen Anordnungen sind in einigen Fällen, abgesehen von einer besonderen Überdeckungsschaltung, auf die Anzeige-Formate selbst gerichtet. Aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung und der Erläuterung wird allgemein davon ausgegangen, daß eine Videoquelle oder ein Signal ein übliches Bildseitenverhältnis mit Breite zu Höhe von 4 · 3 hat, während ein Breit-Bildschirm- Bildseitenverhältnis für eine Videoquelle oder ein Signal ein Bildseitenverhältnis mit Breite zu Höhe mit 16 · 9 hat. Die erfindungsgemäßen Anordnungen sind nicht durch diese Definitionen beschränkt.
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 klein 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.
Fig. 1(b) zeigt einen 16 · 9-Schirm. Eine Videoquelle mit 16 X 9-Bildseitenverhältnis würde voll ohne Abschneiden und ohne Verzerrung angezeigt. Ein Letterbox-Bild mit einem 16 · 9- Bildseitenverhältnis, 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, egal ob es die Hauptquelle, die Hilfsquelle oder eine externe RGB-Quelle ist.
Fig. 1(c) veranschaulicht ein Hauptsignal 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.
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/oder 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 jede Mischung von Abschneiden und Verzerrung des Bildseitenverhältnisses von maximalem Abschneiden mit keiner Verzerrung des Bildseitenverhältnisses bis zu keinem Abschneiden mit maximaler Verzerrung des Bildseitenverhältnisses vorsehen.
Daten-Abtastbegrenzungen in dem Hilfs-Videosignal- Verarbeitungsweg komplizieren die Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung, das eine Größe hat, die gleich groß wie die Anzeige von dem Haupt-Videosignal ist. Es können verschiedene Verfahren entwickelt werden, um diese Komplikationen zu überwinden.
Fig. 1(e) ist ein Anzeige-Format, bei dem ein Bild mit einem Format von 4 · 3 in der Mitte eines Anzeigeschirms mit einem 16 X 9-Bildseitenverhältnis angezeigt wird. Dunkle Balken sind an der linken und rechten Seite ersichtlich.
Fig. 1(f) veranschaulicht ein Anzeige-Format, 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, gegenüber einem PIP, einem Bild-in-Bild. Die Begriffe PIP oder Bild-in-Bild werden hier für beide Anzeigeformate verwendet. In den Fällen, in denen das Breit- Bildschirm-Fernsehgerät mit zwei Tunern versehen ist, entweder beide intern oder einer intern und einer extern, beispielsweise in einem Video-Kassettenrecorder, können zwei der angezeigten Bilder Bewegung in der 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 Hilfssignal-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.
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.
Fig. 1(i) zeigt ein Anzeigeformat mit einem Gitter von zwölf Bildern mit 4 · 3-Bildseitenverhältnis. Ein solches Anzeigeformat ist insbesondere als Kanal-Auswählanleitung geeignet, wobei 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.
Die verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Formate sind veranschaulichend und nicht begrenzend und können durch Breit- Bildschirm-Fernsehgeräte ausgeführt werden, die in den übrigen Zeichnungen dargestellt und in Einzelheiten nachfolgend beschrieben werden.
Ein Gesamt-Blockschaltbild für ein Breit-Bildschirm- Fernsehgerät gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen, das mit einer 2fH-Horizontal-Abtastung arbeitet, ist in Fig. 2 dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fernsehgerät 10 umfaßt allgemein einen Videosignal-Eingangsabschnitt 20, einen TV- Mikroprozessor 216, einen Breit-Bildschirm-Prozessor 30, einen 1fE-in-2fH-Wandler 40, eine Ablenkschaltung 50, eine RGB- Schnittstelle 60, einen Wandler 240 von YUV in RGB, Bildröhren- Ansteuer-Schaltungen 242, Röhren 244 für unmittelbare Betrachtung oder Projektionsröhren, und eine Stromversorgung 70. Die Gruppierung der verschiedenen Schaltungen in unterschiedliche funktionelle Blöcke erfolgt aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung und soll nicht die physikalische Position dieser Schaltungen relativ zueinander begrenzen.
Der Videosignal-Eingangsabschnitt 20 dient zum Empfang einer Vielzahl von zusammengesetzten Videosignalen von verschiedenen Videoquellen. Die Videosignale können wahlweise für die Anzeige als Haupt- und Hilfs-Videosignale umgeschaltet werden. Ein HF- Schalter 204 hat zwei Antennen-Eingänge ANT1 und ANT2. Diese stellen Eingänge für Antennenempfang durch die Luft und Kabelempfang dar. Der HF-Schalter 204 steuert, welcher Antennen- Eingang 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 Ein-Chip ist der industriell gefertigte 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 dergl. verwendet werden. Der Ausgang des Video-Schalters 200, der durch den TV-Mikroprozessor 216 gesteuert wird, ist mit SWITCHED VIDEO bezeichnet. SWITCHED VIDEO ist ein weiterer Eingang zum Breit- Bildschirm-Prozessor 30.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 wählt ein Schalter SW1 in dem Breit-Bildschirm-Prozessor zwischen den Signalen TV1 und SWITCHED VIDEO als SEL-COMP-OUT-Videosignal, das den Eingang zu einem Y/C-Dekoder 210 bildet. Der Y/C-Dekoder 210 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgeführt werden. Zwei weitere Videoquellen 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 dem Y/C-Dekoder einbezogen sein kann, wie in einigen adaptiven Zeilenkammfiltern, oder der als getrennter Schalter ausgeführt sein kann, spricht auf den TV-Mikroprozessor 216 an, um ein Paar von Luminanz- und Chrominanzsignalen als Ausgänge auszuwählen, die als Y_M bzw. C_IN bezeichnet sind. Das ausgewählte Paar von Luminanz- und Chrominanzsignalen wird anschließend als Hauptsignal betrachtet und entlang eines Hauptsignalweges verarbeitet. Signalbezeichnungen N oder MN beziehen sich auf den Hauptsignal weg. 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.
Der zweite Tuner 208, der funktionell als Teil des Breit- Schirm-Prozessors 30 definiert ist, erzeugt ein Basisband- Videosignal TV2. Ein Schalter SW2 wählt zwischen den Signalen TV2 und SWITCHED VIDEO als Eingang zu einem Y/C-Dekoder 220. Der Y/C-Dekoder 220 kann als adaptives Zeilenkammfilter ausgeführt werden. Die Schalter SW3 und SW4 wählen zwischen dem Luminanz- und Chrominanzausgang des Y/C-Dekoders 220 und den Luminanz- und Chrominanzsignalen einer externen Videoquelle, die mit Y EXT bzw. C_EXT bezeichnet ist. Die Y EXT- und C EXT-Signale entsprechen dem S-VHS-Eingang S1. Der Y/C-Dekoder 220 und die Schalter SW3 und SW4 können wie bei einigen adaptiven Zeilenkammfiltern kombiniert werden. Der Ausgang der Schalter SW3 und SW4 wird anschließend als das Hilfssignal betrachtet und in einem Hilfssignalweg verarbeitet. Der ausgewählte Luminanz-Ausgang ist mit Y_A bezeichnet. Signalbezeichnungen _A, _AX und _AUX beziehen sich auf den Hilfssignalweg. Das ausgewählte Chrominanzsignal wird in Farbdifferenzsignale 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 Videosignal- Quelle in dem Haupt- und Hilfs-Signalweg maximiert die Flexibilität bei der Handhabung der Quellenauswahl für die verschiedenen Teile der verschiedenen Bildanzeige-Formate.
Ein zusammengesetztes Synchronsignal COMP SYNC, das Y_M entspricht, wird von dem Breitschirm-Prozessor einer Synchronsignal-Abtrennschaltung 212 zugeführt. Die Horizontal- und Vertikal-Synchronkomponenten H bzw. V sind Eingänge für einer Vertikal-Abwärts-Zählschaltung 214. Die Vertikal-Abwärts- Zählschaltung erzeugt ein VERTICAL-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 der RGB-Schnittstelle 60 wählt zwischen dem internen Vertikal-Rückstell-Ausgangssignal und der Vertikal-Synchron- Komponente der externen RGB-Quelle. Der Ausgang dieses Schalters ist eine ausgewählte Vertikal-Synchron-Komponente SEL VERTSYNC, die der Ablenkschaltung 50 zugeführt wird. Horizontal- und Vertikal-Synchronsignale des Hilfs-Videosignals werden durch die Synchronsignal-Abtrennschaltung 250 in dem Breitschirm-Prozessor erzeugt.
Der 1fH-in-2fH-Wandler 40 ist verantwortlich für die Umwandlung von Zeilensprung-Videosignalen in progressiv abgetastete Nicht-Zeilensprung-Signale, beispielsweise eines, bei dem jede horizontale Zeile zweimal angezeigt oder eine zusätzliche Gruppe von horizontalen Zeilen durch Interpolation von benachbarten horizontalen Zeilen desselben Halbbildes erzeugt wird. In einigen Fällen hängt die Verwendung einer vorhergehenden Zeile oder die Verwendung einer interpolierten Zeile von dem Bewegungspegel ab, der zwischen benachbarten Halbbildern oder Vollbildern festgestellt wird. Die Wandlerschaltung 40 arbeitet in Verbindung mit einem Video-RAM 420. Der Video-RAM kann dazu verwendet werden, ein oder mehrere Halbbilder eines Vollbildes zu speichern, um die progressive Anzeige zu ermöglichen. Die umgewandelten Video- Daten wie die Y_2fH-, U_2fH und V_2fH-Signale werden der RGB- Schnittstelle 60 zugeführt.
Die in größeren Einzelheiten in Fig. 14 dargestellte RGB- Schnittstelle 60 ermöglicht die Auswahl der umgewandelten Video- Daten oder der externen RGB-Video-Daten zur Anzeige durch den Videosignal-Eingangsabschnitt. Von dem externen RGB-Signal wird angenommen, daß es ein Signal für Breitformat- Bildseitenverhältnis ist, das für eine 2fH-Abtastung angepaßt ist. Die Vertikal-Synchronkomponente des Hauptsignals wird der RGB-Schnittstelle durch den Breitschirm-Prozessor als INT VERT RST OUT zugeführt, wodurch es möglich ist, daß ein ausgewähltes Vertikal-Synchronsignal (fvm oder fvext) für die Ablenkschaltung 50 verfügbar ist. Der Betrieb des Breitschirm-Fernsehgerätes ermöglicht dem Benutzer die Auswahl eines externen RGB-Signals durch Erzeugung eines internen/externen Steuersignals INT/EXT. Die Auswahl eines externen RGB-Signaleingangs kann bei Fehlen eines solchen Signals jedoch zu einem vertikalen Zusammenbruch des Rasters führen und die Kathodenstrahlröhre oder die Projektionsröhren beschädigen. Daher stellt die RGB-Schnittstellen- Schaltung ein externes Synchronsignal fest, um sich über die Auswahl eines nicht vorhandenen RGB-Eingangs hinwegzusetzen. Der WSP-Mikroprozessor 340 sorgt auch für die Farb- und Farbtonsteuerung für das externe RGB-Signal.
Der Breitschirm-Prozessor 30 umfaßt einen Bild-in-Bild- Prozessor 320 für spezielle Signalverarbeitung des Hilfs- Videosignals. Der Begriff Bild-in-Bild wird auch abgekürut als PIP oder Pix-in-Pix bezeichnet. Eine Gate-Anordnung 300 kombiniert die Haupt- und Hilfs-Videosignal-Daten in einer breiten Vielfalt von Anzeigeformaten, die als Beispiele in den Fig. 1(b) -1(1) 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, Auslösesignäle 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.
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 YUV-in-RGB-Wandler 240 zu.
Die Betriebsspannungen für das gesamte Breitschirm- Fernsehgerät werden an einem Netzteil 70 erzeugt, das von einer Netz-Wechselstromquelle gespeist werden kann.
Der Breitschirm-Prozessor 30 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 3 dargestellt. Die prinzipiellen Komponenten des Breitschirm-Prozessors sind eine Gate-Anordnung 300, eine Bild-in- Bild-Schaltung 301, Analog/Digital- und Digital/Analaog-Wandler, der zweite Tuner 208, ein Breitschirm-Prozessor-Mikroprozessor 340 und ein Breitschirm-Ausgangskodierer 227. Weitere Einzelheiten des Breitschirm-Prozessors, die gemeinsam bei der 1fH- und der 2fH-Anordnung sind, z. B. die PIP-Schaltung, sind in Fig. 4 dargestellt. Ein -Bild-in-Bild-Prozessor 320, der einen bedeutsamen Teil der PIP-Schaltung 301 bildet, ist in größeren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt. Die Gate-Anordnung 300 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt. Eine Anzahl der in Fig. 3 dargestellten Komponenten, die Teile des Haupt- und Hilfs-Signalwegs bilden, ist bereits in Einzelheiten beschrieben worden.
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 350. Der WSP uP 340 umfaßt einen Eingangs-Ausgangs-I/O-Abschnitt 340A und einen analogen Ausgangsabschnitt 340B. Der I/O-Abschnitt 340 liefert Farbton- und Farb- Steuersignale, das INT/EXT-Signal zur Wahl der externen RGB- Videoquelle und Steuersignale für die Schalter SW1-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.
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 phasenverkoppelten Schleife 374 geliefert, die in Verbindung mit einem Tiefpaßfilter 376 arbeitet. Das Haüpt-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 Hauptsignale werden durch die Analog/Digital-Wandler 342 und 346 von analoger in digitale Form umgewandelt, was in Einzelheiten in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Farbkomponenten-Signale sind allgemein mit U und V bezeichnet, wobei diese Bezeichnungen entweder R-Y- oder B-Y- Signälen oder I- und Q-Signalen zugeördnet werden können. Die abgetastete Luminanz-Bandbreite ist auf 8 Mhz beschränkt, weil die System-Taktrate 1024fH ist, was etwa 16 MHz entspricht. Es kann ein einzelner Analog/Digital-Wandler und ein Analog- Schalter verwendet werden, um die Farbkomponenten-Daten abzutasten, weil die U- und V-Signale auf 500 kHz oder 1,5 MHz für breites I beschränkt sind. Das Zeilenauswahl-Signal UV MUX für den analogen Schalter oder den Multiplexer 344 ist ein 8 MHz- Signal, das durch Teilen des Systemtaktes durch 2 abgeleitet - wird. Ein einen Takt breiter Start des SOL-Zeilenimpulses stellt synchron dieses Signal am Beginn jeder horizontalen Videozeile auf null zurück. Das UV MUX-Signal kippt dann in seinen 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 V 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- Steuerschaltung 349 des Haupt-Signalverarbeitungswegs 304 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-(UV)-Abtastungen gibt. Die Nyquist-Frequenz für U als auch V wird tatsächlich auf die Hälfte der Luminanz-Nyquist-Frequenz vermindert. Demzufolge ist die Nyquist-Frequenz des Ausgangs des Analog/Digital- Wandlers für die Luminanz-Komponente 8 MHz, während die Nyquist- Frequenz des Ausgangs des Analog/Digital-Wandlers für die Farbkomponenten 4 MHz ist.
Die PIP-Schaltung und/oder die Gate-Anordnung kann auch Mittel zur Verbesserung der Auflösung der Hilfs-Daten ungeachtet der Datenkompression enthalten. Es ist eine Reihe von Schemata zur Daten-Verminderung und Daten-Wiederherstellung einschließlich beispielsweise der Kompression gepaarter Pixel mit Dithering und Dedithering entwickelt worden. Ferner werden unterschiedliche Dithering-Sequenzen mit unterschiedlichen Bit-Zahlen und unterschiedliche Kompressionen gepaarter Pixel mit unterschiedlichen Bit-Zahlen in Betracht gezogen. Aus einer Zahl von bestimmten Daten-Verminderungs- und Daten-Wiederherstellungs- Schemata kann eines durch den WSP uP 340 ausgewählt werden, um die Auflösung des angezeigten Videosignals für jede Art von Bildanzeige-Format zu maximieren.
Die Gate-Anordnung enthält Interpolatoren, die in Verbindung mit Zeilenspeichern arbeiten, die als FIFO's 356 und 358 ausgebildet sein können. Der Interpolator und die FIFO's dienen gegebenenfalls zur erneuten Abtastung des Hauptsignals. Ein zusätzlicher Interpolator kann das Hilfssignal 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 Ausgangskomponenten 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 Signale 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 Synchronisationssignal für den Kodierer 227, entweder C_SYNC_MN von der Gate-Anordnung oder C_SYNC_AUX von der PIP- Schaltung aus. Der Schalter SW6 wählt zwischen Y_M und C_SYNC_AUX als Synchronsignal für den Breitschirm-Buchsenausgang aus.
Teile der Horizontal-Synchronschaltung sind in größeren Einzelheiten in Fig. 12 dargestellt. Die Phasenvergleichs-Schaltung 228 ist Teil einer phasenverkoppelten Schleife einschließlich Tiefpaßfilter, spannungsgesteuertem Oszillator 232, Teiler 234 und Kondensator 236. Der spannungsgesteuerte Oszillator 232 arbeitet mit 32fH in Abhängigkeit von einem keramischen Resonator 238 oder dergl. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators wird durch 32 geteilt, um an die Phasenvergleichs-Schaltung 228 ein zweites Eingangssignal mit geeigneter Frequenz zu liefern.
Der Ausgang des Teilers 234 ist ein 1fH-REF-Zeitsteuersignal. Die 32fH REF- und 1fH REF-Zeitsteuersignale werden einer durch 16 teilenden Zählschaltung 400 zugeführt. Ein 2fH-Ausgang wird einer Impulsbreiten-Schaltung 402 zugeführt. Die Voreinstellung des Teilers 400 durch das 1fH REF-Signal stellt sicher, daß der Teiler synchron mit der phasenverkoppelten Schleife des Videosignal-Eingangsabschnitts arbeitet. Die Impulsbreiten-Schaltung 402 stellt sicher, daß ein 2fH REF-Signal eine angemessene Impulsbreite hat, um den richtigen Betrieb der Phasenvergleichs- Schaltung 404 zu gewährleisten, die beispielsweise vom Typ CA1391 ist, und die Teil einer zweiten phasenverkoppelten Schleife bildet, die ein Tiefpaßfilter 406 und einen 2fHspannungsgesteuerten 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 Phasenvergleichs-Schaltung 404 sind die 2fH-Rücklaufimpulse oder ein darauf bezogenes Zeitsteuersignal. Die Verwendung der zweiten phasenverkoppelten Schleife mit der Phasenvergleichs-Schaltung 404 ist nützlich, um sicherzustellen, daß jede 2fH-Abtastperiode symmetrisch innerhalb jeder 1fH-Periode des Eingangssignals ist. Andernfalls kann die Anzeige einen Rastersprung aufweisen, bei dem beispielsweise die Hälfte der Videozeilen nach rechts und die Hälfte der Videozeilen nach links verschoben ist.
Die Ablenkschaltung 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 Mente 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 I~P 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 ein einstellbare Stromquelle 508 eine veränderbare Strommenge IADJ von TIP ab, so daß der Vertikal-Rampen-Kondensator 504 sich langsamer auflädt und auf einen geringeren Spitzenwert. Die veränderbare Stromquelle 508 spricht auf ein Einstellsignal für die vertikale Größe an, das beispielsweise in analoger Form von einer Vertikal-Größen- Steuerschaltung erzeugt wird. Die vertikale Größeneinstellung 500 ist unabhängig von einer manuellen vertikalen Größeneinstellung 510, die durch ein Potentiometer oder einen Einstellknopf an der Rückwand durchgeführt werden kann. In jedem Fall empfangen die Vertikal-Ablenkspulen 512 einen Ansteuerstrom mit der richtigen Größe. Die Horizontal-Ablenkung wird durch eine Phasen-Einstellschaltung 518, eine Ost-West-Kissenverzerrungs- Korrekturschaltung 524, eine 2fH-phasenverkoppelte Schleife 520 und eine Horizontal-Ausgangsschaltung 516 vorgesehen.
Die RGB-Schnittstellen-Schaltung 60 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 14 dargestellt. Das schließlich anzuzeigende Signal wird zwischen dem Ausgang des 1fH-in-2fH-Wandlers 40 und einem externen RGB-Eingang ausgewählt. Für Zwecke des hier beschriebenen Breitschirm-Fernsehempfängers wird von dem externen RGB-Eingang angenommen, daß er eine progressiv abgetastete Quel le mit Breitformat-Bildseitenverhältnis ist. Die externen RGB- Signale und ein zusammengesetztes Austastsignal von dem Videosignal-Eingangsabschnitt 20 werden als Eingänge einem RGB-in-YUV- Wandler 510 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 ernsthalfte Beschädigung der Kathodenstrahlröhre(n) eintreten. Demzufolge prüft ein externer Synchron-Detektor 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.
Ein Breitschirm-Fernsehempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einer 1fH-Horizontal-Abtastung anstelle einer 2fH-Horizontal-Abtastung ausgeführt werden, obwohl eine solche Schaltung nicht dargestellt ist. Eine 1fH-Schaltung würde nicht den 1fH-in-2fH-Wandler und die RGB-Schnittstelle erfordern. Dem zufolge müßte nicht dafür gesorgt werden, daß ein externes RGB- Signal mit Breitformat-Bildseitenverhältnis mit einer 2fH- Abtastrate angezeigt wird. Der Breitschirm-Prozessor und der Bild-in-Bild-Prozessor einer 1fH-Schaltung würden sehr ähnlich sein. Die Gate-Anordnung könnte etwa identisch sein, obwohl nicht alle Eingänge und Ausgänge benutzt würden. Die verschiedenen hier beschriebenen Schemata zur Verbesserung der Auflösung können allgemein unabhängig davon angewendet werden, ob das Fernsehgerät mit einer 1fH- oder 2fH-Abtastung arbeitet.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das weitere Einzelheiten des in Fig. 3 dargestellten Breitschirm-Prozessors 30 zeigt, die gleich für ein 1fH- und 2fH-Gerät wären. 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 veranschaulichten zusammengesetzten 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 ein Bus-Abschnitt 326, ein Takt- und Steuerabschnitt 328 und ein Digital/Analog-Wandler-Abschnitt 330. Der Takt- und Steuerabschnitt 328 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 11 dargestellt.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 kann als verbesserte Variation eines Basis-CPIP-Chips ausgeführt sein, der von Thomson Consumer Electronics, Inc., entwickelt wurde. Der Basis-CPIP-Chip ist in größeren Einzelheiten in einer Veröffentlichung mit dem Titel beschrieben: The CTC 140 Picture in Picture (CPIP) Technical Training Manual, erhältlich bei Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana. Eine Anzahl von besonderen Merkmalen oder besonderen Effekten ist möglich, von denen der folgende veranschaulicht ist. Der besondere grundsätzliche Effekt ist ein großes Bild, auf einem Teil von dem ein kleines Bild liegt, wie in Fig. 1(c) dargestellt. Das große und das kleine Bild können von demselben Videosignal, von unterschiedlichen Videosignalen stammen, und 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 oder schrittweise durch eine Anzahl von vorgegebenen Positionen bewegt werden. Ein Zoom-Merkmal vergrößert oder verkleinert die Größe des kleinen Bildes, beispielsweise auf eine aus einer Anzahl von voreingestellten Größen. An einem gewissen Punkt, beispielsweise bei dem in Fig. 1(d) gezeigten Anzeige-Format haben das große und das kleine Bild tatsächlich dieselbe Größe.
Bei einem Betrieb mit einem einzelnen Bild, wie beispielsweise in Fig. 1(b), 1(e) oder 1(f) dargestellt ist, kann ein Benuzter 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 kann der Benutzer durch den Bildinhalt suchen oder schwenken, wodurch es möglich ist, die Wiedergabe auf dem Schirm über verschiedene Bereiche des Bildes zu bewegen. In je dem Fall kann sowohl das kleine Bild als auch das große Bild und das Zoom-Bild als Standbild (noch Bildformat) angezeigt werden. Diese Funktion ermöglicht ein Abtast-Format, bei dem die letzten neun Vollbilder des Videosignals auf dem Schirm wiederholt werden können. Die Wiederholungs-Rate kann von 30 Vollbildern pro Sekunde bis 0 Bilder pro Sekunde verändert werden.
Der bei dem Breitschirm-Fernsehempfänger verwendete Bild-in- Bild-Prozessor gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung unterscheidet sich von der vorhandenen Konfiguration des Basis- CPIP-Chips wie oben beschrieben. 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 4/3-fachen Horizontal-Expansion aufweisen, die von der Abtastung des breiteren 16 · 9-Schirms herrührt. Gegenstände des Bildes würden horizontal verlängert. Wenn eine externe Beschleunigungsschaltung verwendet würde, gäbe es keine Verzerrung des Seitenverhältnisses, jedoch würde das Bild nicht den ganzen Schirm ausfüllen.
Vorhandene Bild-in-Bild-Prozessoren, die auf dem Basis-CPIP- Chip beruhen und in üblichen Fernsehempfängern verwendet werden, werden in einer bestimmten Weise betrieben, die gewisse unerwünschte Konsequenzen hat. Das ankommende Videosignal wird mit einem 640fH-Takt abgetastet, der mit dem Horizontal- Synchronsignal der Haupt-Videoquelle verkoppelt 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 willkürliche Zeitfehler entlang vertikaler Ränder des Bildes wahrnehmbar und werden allgemein als ziemlich störend empfunden.
Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung ist im Gegensatz zum Basis-CPIP-Chip für asymmetrische Kompression der Video-Daten in einer aus einer Vielzahl von auswählbaren Anzeige-Betriebsarten eingerichtet. Bei dieser Betriebsart werden die Bilder 4 : 1 in der horizontalen Richtung und 3 : 1 in der vertikalen Richtung komprimiert. Diese asymmetrische Art von Kompression erzeugt hinsichtlich des Bild- Seitenverhältnisses verzerrte Bilder für die Speicherung in dem Video-RAM. Gegenstände in den Bildern sind horizontal gequetscht. Wenn diese Bilder jedoch normal ausgelesen werden, beispielsweise beim Kanal-Abtastbetrieb für eine Anzeige auf einem Schirm mit 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.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Takt- und Steuerabschnitts 328 des Bild-in-Bild-Prozessors, beispielsweise eine modifizierte Version des oben beschriebenen CPIP-Chips, die eine Dezimierungsschaltung 328C enthält, um die asymmetrische Kom pression als eine aus einer Vielzahl von auswählbaren Anzeige- Betriebsarten auszuführen. Die verbleibenden Anzeige- Betriebsarten können Hilfsbilder mit unterschiedlicher Größe erzeugen. Jede horizontale und vertikale Dezimierungsschaltung umfaßt einen Zähler, der für einen Kompressionsfaktor aus einer Tabelle von Werten unter der Steuerung des WSP uP 340 programmiert wird. Der Bereich der Werte kann 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 usw. sein. Die Kompressionsfaktoren können symmetrisch oder asymmetrisch sein, je nach dem, wie die Tabelle beschaffen ist. Die Steuerung der Kompressionsverhältnisse kann auch durch voll programmierbare Allzweck-Dezimierungsschaltungen ünter der Steuerung des WSP uP 340 ausgeführt werden.
In PIP-Betriebsarten mit vollem Schirm nimmt der Bild-in- Bild-Prozessor in Verbindung mit einem frei schwingenden Oszillator 348 den YjC-Eingang von einem Dekoder, beispielsweise einem adaptiven Zeilen-Kammfilter, dekodiert das Signal in Y-, U-, V-Farbkomponenten und erzeugt Horizontal- und Vertikal- Synchronimpulse. Diese Signalen werden in dem Bild-in-Bild- Prozessor für die verschiedenen Betriebsarten mit vollem Schirm z. B. Zoom, Standbild und Kanal-Abtastung verarbeitet. Während des Kanal-Abtastungsbetriebs haben beispielsweise die von dem Videosignal-Eingangsabschnitt 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 verkoppelt, das in diesen besonderen Fällen gleich der Anzeige-Taktfrequenz ist.
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 3,58 MHz-Oszillator 380 arbeitet. Dieses Y/C_PIP_ENC-Signal kann einem nicht dargestellten Y/C-Schalter zugeführt werden, der bewirkt, daß die neu kodierten 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 FIFO's in dem Haupt- Signalweg beruht.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 umfaßt der Bild-in- Bild-Prozessor 320 einen Analog/Digital-Wandler-Abschnitt 322, einen Eingangsabschnitt 324, einen schnellen Schalter FSW mit Bus-Steuerabschnitt 326, einen Takt- und Steuerabschnitt 328 und einen Digital/Analog-Wandler-Abschnitt 330. Im allgemeinen digitalisiert der Bild-in-Bild-Prozessor 320 das Videosignal in Luminanz-(Y)- und Farbdiffernz-Signale (U, V), wobei die Ergebnisse unterabgetastet und in einem 1-Mega-Bit-Video-RAM 350 - wie zuvor erläutert - gespeichert werden. Der Video-RAM 350, der dem Bild-in-Bild-Prozessor 320 zugeordnet ist, hat eine Speicherkapazität von 1-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 kompli ziertere 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 Pixel- Kompression und Dithering und Dedithering. Eine Dedithering- Schaltung würde betrieblich stromabwärts vom Video-RAM 350 angeordnet, beispielsweise im Hilfs-Signalweg der Gate-Anordnung, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert wird. Ferner werden unterschiedliche Dithering- und Dedithering-Sequenzen mit unterschiedlichen Bit-Zahlen und Kompressionen von Pixel-Paaren mit einer unterschiedlichen Bit-Zahl ins Auge gefaßt. Aus einer Anzahl von besonderen Daten-Verminderungs- 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.
Die Luminanz- und Farb-Differenzsignale werden in einer 8 : 1 : 1 6-Bit Y-, U-, V-Art gespeichert. In anderen Worten wird jede Komponente in 6-Bit-Abtastungen quantisiert. Es gibt acht Luminanz-Abtastungen für jedes Paar von Farbdifferenz- Abtastungen. Der Bild-in-Bild-Prozessor 320 wird in einer Art betrieben, bei der ankommende Video-Daten mit einer 640fH- Taktrate abgetastet werden, die statt dessen mit dem ankommenden Hilfs-Video-Synchronsignal verkoppelt wird. Bei dieser Betriebsart werden in dem Video-RAM 350 gespeicherte Daten orthogonal abgetastet. Wenn die Daten aus dem Bild-in-Bild-Prozessor-Video- RAM 350 ausgelesen werden, werden sie unter Verwendung desselben 640fH-Taktes ausgelesen, der mit dem ankommenden Hilfs- Videosignal verkoppelt ist. Obwohl diese Daten jedoch sogar orthogonal abgetastet und gespeichert wurden und orthogonal ausgelesen werden können, können sie nicht orthogonal unmittelbar von dem Video-RAM 350 aufgrund der asynchronen Eigenschaft der Haupt- und Hilfs-Videoquellen angezeigt werden. Man könnte erwarten, daß die Haupt- und Hilfs-Videoquellen nur dann synchron sind, wenn sie die Signale von derselben Videoquelle anzeigen.
Eine weitere Verarbeitung ist erforderlich, um den Hilfs- Kanal, d. h. den Ausgang von Daten von dem Video-RAM 350, mit dem Haupt-Kanal zu synchronisieren. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 werden zwei 4-Bit-Latch-Vorrichtungen 352A und 352B verwendet, um die 8-Bit-Datenblöcke aus dem Video-RAM-4-Bit- Ausgangsanschluß zu rekombinieren. Die 4-Bit-Latch-Vorrichtungen vermindern auch die Däten-Taktrate von 1280f2H auf 640fH.
Im allgemeinen ist das Video-Anzeige- und -Ablenksystem mit dem Haupt-Videosignal synchronisiert. Das Haupt-Videosignal muß - wie oben erwähnt - beschleunigt werden, um die Breitschirm- Anzeige auszufüllen. Das Hilfs-Videosignal muß vertikal mit dem ersten Videosignal und der Video-Anzeige synchronisiert werden. Das Hilfs-Videosignal kann um einen Bruchteil einer Halbbild- Periode in einem Halbbild-Speicher verzögert und dann in einem Zeilenspeicher expandiert werden. Die Synchronisation der Hilfs- Video-Daten mit den Haupt-Video-Daten wird durch Verwendung des Video-RAM 350 als Halbbild-Speicher und einer Erst-ein-erst-aus- (FIFO)-Zeilenspeicher-Vorrichtung 354 zum Expandieren 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-Zeigerkollision zu vermeiden. Lese/Schreib- Zeigerkollisionen treten auf, wenn alte Daten aus dem FIFO ausgelesen werden, bevor neue Daten eine Gelegenheit hatten, in den FIFO eingeschrieben zu werden. Lese/Schreib-Zeigerkollisionen treten auch auf, wenn neue Daten den Speicher überschreiben, bevor die alten Daten eine Gelegenheit hatten, aus dem FIFO ausgelesen zu werden.
Die 8-Bit-DATA PIP-Datenblöcke von dem Video-RAM 350 werden in den 2048 · 8 FIFO 354 mit demselben 640fH-Takt des Bild-in- Bild-Prozessors geschrieben, der zur Abtastung der Video-Daten verwendet wurde, d. h. dem 640fH-Takt, der mit dem Hilfs-Signal vekoppelt ist und nicht mit dem Haupt-Signal. Der FIFO 354 wird unter Verwendung des Anzeige-Taktes 1420f11 gelesen, der mit der Horizontal-Synchronkomponente des Haupt-Video-Kanals verkoppelt ist. Die Verwendung eines Mehrfach-Zeilenspeichers (FIFO), der unabhängige Lese- und Schreib-Anschlußtakte hat, ermöglicht, daß Daten, die orthogonal mit einer ersten Rate abgetastet wurden, orthogonal mit einer zweiten Rate angezeigt werden. Die asynchrone Eigenschaft des Lese- und Schreibtaktes erfordert jedoch Schritte zur Vermeidung von Lese/Schreib-Zeigerkollisionen.
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/Synchronisierungs-Schaltung 320 und einen WSP uP-Dekoder 310. Daten- und Adressen-Ausgangsleitungen des WSP uP-Dekoders 310, die als WSP DATA bezeichnet sind, werden jeder oben genannten Haupt-Schaltung und jedem Weg zugeführt, wie auch dem Bildin-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- Video-Kanals und gegebenenfalls zur Ausführung verschiedener Bildanzeige-Formate. Die Luminanzkomponente Y_MN wird in einem Erst-ein-erst-aus-(FIFO)-Zeilenspeicher 356 während einer Zeitdauer gespeichert, die von der Eigenschaft der Interpolation der Luminanzkomponente abhängt. Die kombinierten Chrominanzkomponenten U/V_MN werden im FIFO 358 gespeichert. Hilfs-Signal- Luminanz- und -Chrominanzkomponenten Y_PIP, U_PTP und V_PIP werden durch den Demultiplexer 355 erzeugt. Die Luminanzkomponente wird wie gewünscht einer Auflösungs-Verarbeitung in der Schaltung 357 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-Signalanzeite, 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 350 hält zwei Halbbilder mit Video-Daten in einer Vielzahl von Speicherplätzen. Jeder Speicherplatz hält acht Daten-Bits. An jedem 8- Bit-Platz gibt es eine 6-Bit-Y-(Luminanz)-Abtastung (abgetastet mit 640fH) und zwei weitere Bits. Diese zwei weiteren Bits halten entweder Daten (FSW_DAT) des schnellen Schalters oder einen Teil einer U- oder V-Abtastung (abgetastet mit 80fH). Die FSW_DAT zeigen wie folgt an, welcher Halbbild-Typ in den Video-RAM eingeschrieben wurde:
FSW_DAT = 0: Kein Bild;
FSW_DAT = 1: Oberes (ungerades) Halbbild; und
FSW_DAT = 2: Unteres (geradzahliges) Halbbild.
Die Halbbilder nehmen räumliche Positionen innerhalb des Video- RAM ein, die Begrenzungen haben, die durch horizontale und vertikale Adressen definiert werden, wie von dem Speicher- Positions-Diagramm in Fig. 15 vorgeschlagen wird. Die Begrenzung wird an diesen Adressen durch eine Änderung in die Daten eines schnellen Schalters von keinem Bild bis zu gültigem Halbbild und umgekehrt definiert. Diese Übergänge in den Daten des schnellen Schalters definieren die äußere Begrenzung der PIP-Einfügung, die auch als PIP-Kasten oder PIP-Überdeckung bezeichnet wird. Es sei bemerkt, daß das Bildseitenverhältnis von Gegenständen in dem PIP-Bild unabhängig von dem Format-Anzeigeverhältnis des PIP-Kastens oder der PIP-Überdeckung, beispielsweise 4 · 3 oder 16 · 9 gesteuert werden kann. Die Position der PIP-Überdeckung auf dem Schirm wird durch die Start-Adresse des Lese-Zeigers des Video-RAM beim Start der Abtastung für jedes Halbbild des Haupt- Signals bestimmt. Da in dem Video-RAM 350 die Daten von zwei Halbbildern gespeichert sind und der gesamte Video-RAM 350 während der Anzeigeperiode gelesen wird, werden beide Halbbilder während der Anzeige-Abtastung gelesen. Die PIP-Schaltung 301 bestimmt, welches Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird, das durch die Verwendung der Daten des schnellen Schalters und der Start-Position des Lese-Zeigers angezeigt werden soll. Es könnte logisch erscheinen, daß, wenn die Anzeige, die mit der Haupt- Videoquelle verkoppelt ist, das obere Halbbild des Haupt-Bildes 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-Videoquelle gut funktionieren. Ein Problem ergibt sich, weil für komprimierte Bilder im PIP-Betrieb das Lesen des Video-RAM stets schneller erfolgt als das Schreiben in den RAM. Der Lese-Speicher-Zeiger kann den Schreib-Zeiger überholen, wenn gleichzeitig derselbe Halbbild- Typ geschrieben und gelesen wird. Dies würde zu einer 50%-Chance eines Bewegungssprungs irgendwo in dem kleinen Bild führen. Demzufolge liest die PIP-Schaltung immer den entgegengesetzten Halbbild-Typ zu dem, der geschrieben wird, um das Problem des Bewegungssprungs zu überwinden. Wenn der gelesene Halbbild-Typ der entgegengesetzte Typ von dem ist, der angezeigt wird, dann wird das in dem Video-RAM gespeicherte geradzahlige Halbbild durch Streichen der oberen Zeile des Halbbildes invertiert, wenn das Halbbild aus dem Speicher ausgelesen wird. Das Ergebnis ist, daß das kleine Bild den richtigen Zeilensprung ohne einen Bewegungssprung beibehält. Das Endergebnis dieser Halbbild- Synchronisation besteht darin, daß der CPIP-Chip ein Signal erzeugt, das PIF FSW genannt wird. Dies ist das Überdeckungssignal, das die PIP-Schaltung an einen analogen Schalter liefert, der zwischen Haupt- und Hilfs-Kanal-Y/C-Signalen (Luminanz- und modulierte Chrominanz-Videö-Information) schaltet.
Gemäß Fig. 4 und 10 werden die Hilfs-Video-Eingangsdaten mit einer 640fH-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 hat auch die Fähigkeit, das Hilfs-Bild durch gleiche ganzzahlige Faktoren horizontal und vertikal wie auch asymmetrisch zu reduzieren. Die Hilfs-Kanal- Daten werden gepuffert und mit dem digitalen Haupt-Kanal- Videosignal durch die 4-Bit-Latch-Vorrichtungen 352A und 352B, den Hilfs-FIFO 354, die Zeitsteuerschaltung 369 und die Synchronisationsschaltung 371 synchronisiert. Die VRAM OUT-Daten werden in Y-(Luminanz)-, U-, V-(Farbkomponenten)- und FSW_DAT (Daten des schnellen Schalters) durch den Demultiplexer 355 sortiert. FSW_DAT gibt an, welcher Halbbild-Typ in den Video-RAM geschrieben wurde. Das PIP FSW Signal wird unmittelbar von der PIP- Schaltung empfangen und der Ausgangs-Steuerschaltung 321 zugeführt. 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 zu der Anzeige über drei Ausgangs-Multiplexer 315, 317 und 319 ausgewählt, was in Fig. 6 dargestellt ist. Anstatt das kleine PIP-Bild unter Verwendung eines analogen Schalters bei einer zusammengesetzten oder Y/C-Schnittstelle zu überdecken, führt der WSP p2 340 die PIP-Überdeckung digital durch.
Der Hilfs-Kanal wird mit einer 640fH-Rate abgetastet, während der Haupt-Kanal mit einer 1024fH-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 erforderlich ist, um das Hilfs-Kanalsignal richtig anzuzeigen. Daher muß der Hilfs- Kanal durch den Interpolator 349 expandiert werden, um ein kleines 4 · 3-Bild richtig anzuzeigen. Das erforderliche Maß der Interpolator-Expansion ist 5/6. Der Expansionsfaktpr X wird wie folgt bestimmt:
X = (640/1024) * (4/3) = 5/6
Daher kann unabhängig davon, wie das kleine Bild durch den PIP- Prozessor reduziert wird, das kleine Bild korrekt 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 liefern kein ausreichend gutes Verfahren zur Interpretation, welches Halbbild des CPIP VRAM angezeigt werden sollte, weil die PIP-Video-Daten einem horizontalen Raster zugeordnet sind, um ein richtiges PIP-Bildseitenverhältnis zu gewährleisten. Obwohl das kleine PIP-Bild den richtigen Zeilensprung beibehalten würde, würde der PIP-Überdeckungsbereich generell die falsche horizontale Größe haben. Der einzige Fall, bei dem die Größe der PIP-Überdeckung richtig sein würde, wäre bei einer 5/8-Expansion unter Verwendung des Interpolators 359, was zu einem kleinen 16 · 9-Bild führen würde. Für alle anderen Interpolator-Einstellungen würde der Überdeckungs-Kasten 16 · 9 bleiben, während sich das Einfügungsbild horizontal ändern würde. Dem PIP FSW-Signal fehlt eine Information hinsichtlich der richtigen horizontalen Größe der PIP-Überdeckung. Die Video-RAM- Daten werden ausgelesen, bevor die PIP-Schaltung den Synchronisations-Algorithmus vollendet. Somit entsprechen die Daten FSW_DAT des schnellen Schalters, 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 Bewegungssprung und richtigem Zeilensprung korrigiert worden, aber die FSW_DAT-Daten sind nicht modifiziert worden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung hat der PIP- Überdeckungs-Kasten die richtige Größe, weil die FSW_DAT- Information zusammen mit den Video-Komponenten-Daten (Y, U, V) expandiert und interpoliert wird. Die FSW_DAT-Daten enthalten die richtige Größenbestimmung des Überdeckungs-Bereiches, jedoch zeigen sie nicht an, welches Halbbild das richtige Halbbild für die Anzeige ist. die PIP_FSW- und FSW_DAT-Daten können zusammen verwendet werden, um das Problem der Aufrechterhaltung der Zeilensprung-Integrität und der richtigen Überdeckungs-Größe zu lösen. Im Normalbetrieb, wenn der CPIP-Chip in 4 · 3- Fernsehempfängern benutzt werden könnte, ist die Halbbild- Plazierung in dem Video-RAM willkürlich. Die Halbbilder können vertikal, horizontal oder überhaupt nicht ausgerichtet werden. Um den Breitschirm-Prozessor und die CPIP-Chip-Arbeit kompatibel zu machen, ist es erforderlich, daß die PIP-Halbbild-Orte nicht auf denselben vertikalen Zeilen gespeichert werden. In anderen Worten brauchen die PIP-Halbbilder nicht so programmiert zu werden, daß dieselben vertikalen Adressen für sowohl die oberen als auch die unteren Halbbild-Typen verwendet werden. Aus einer Programmierungs-Perspektive heraus ist es bequem, die PIP- Halbbilder in dem Video-RAM 350 in einer vertikal ausgerichteten Weise zu speichern, wie in Fig. 15 dargestellt.
Ein Signal PIP-OVL zwingt die Ausgangs-Steuerschaltung 321 zur Anzeige von Hilfs-Daten, wenn dieses 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 ein J-K-Flip/Flop 682, dessen Q-Ausgang mit einem Eingang des Multiplexers 688 verbunden ist. Der Ausgang des Multiplexers 688 wird einem Eingang eines Flip/Flop 684 vom D-Typ zugeführt, dessen Ausgang Q mit dem anderen Eingang des Multiplexers 688 und mit einem Eingang eines UND-Tors 690 verbunden ist. Die Signale PIP FSW und SOL (Start einer Zeile) werdem dem J- bzw. dem K-Eingang des Flip/Flop 682 zugeführt. Einem Exklusiv-ODER-Tor 686 werden die beiden Daten-Bit-Signale FSW_DAT0 und FSW_DAT1 des schnellen Schalters zugeführt. Werte von (1,0) und (0,1), die logisch exklusive Eingänge sind, zeigen ein gültiges gerades bzw. ungerades Halbbild an. Werte von (0,0) und (1, 1), die logisch nicht exklusiv sind, zeigen keine gültigen Video-Daten an. Ein Übergang von entweder (0,1) oder (1,0) auf entweder (0,0) oder (1, 1) oder umgekehrt zeigt einen Begrenzungs-Übergang an, der die PIP-Box oder -Überdeckung definiert. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Tors 686 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Tors 690 verbunden. Der dritte Eingang des UND- Tors 690 ist das RD_EN_AX-Signal, 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 an ein, zu der PIP FSW aktiv wird, zu dem tatsächlichen Wirksammachen des Überdeckungsbereichs. Dies ist in dem Video-Datenweg begründet, da der FIFO 354 ebenfalls eine Verzögerung von einer Halbbild-Zeile in den angezeigten PIP-Video-Daten einführt. Daher wird die PIP-Überdeckung vollkommen mit den Video-Daten überdeckt, obwohl sie eine Halbbild-Zeile später ist, als durch die PIP-Schaltung programmiert. Das RD_EN_AX-Signal erlaubt eine Überdeckung des PIP nur, wenn gültige Hilfs-FIFO-Daten aus dem FIFO 354 ausgelesen worden sind. Dies ist notwendig, weil FIFO-Daten gehalten werden können, nachdem das Lesen beendet worden ist. Dies kann die PIP- Überdeckungs-Logik veranlassen zu bestimmen, daß die PIP- Überdeckung außerhalb der gültigen PIP-Daten aktiv ist. Das Wirksammachen der PIP-Überdeckung mit RD_EN_AX stellt sicher, daß die PIP-Daten gültig sind. Gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen wird die Überdeckung oder der Kasten für die Hilfs- Videosignale des kleinen Bildes richtig plaziert und in der Größe festgelegt, unabhängig davon, wie die Hilfs-Videosignale expandiert, komprimiert oder interpoliert worden sind. Dies funktioniert für Videoquellen für ein kleines Bild, die ein 4 · 3- Format, ein 16 · 9-Format und ebenso viele andere Formate haben können.
Die Chrominanz-Komponenten U_PIP und V_PIP werden durch die Schaltung 367 für eine Zeitlänge verzögert, die von der Eigenschaft der Interpolation der Luminanz-Konponente abhängt, wobei Ausgangssignale U_AUX und V_AUX erzeugt werden. Die entsprechenden Y-, U- und V-Komponenten der Haupt- und Hilfs-Signale werden entsprechenden Multiplexern 315, 317 und 319 in dem Ausgangs- Signalweg 312 durch Steuerung der Lese-Auslösesignale der FIFO's 354, 356 und 358 kombiniert. Die Multiplexer 315, 317 und 319 sprechen auf die Ausgangs-Multiplexer-Steuerschaltung 321 an, Die Ausgangs-Multiplexer-Steuerschaltung 321 spricht auf das Taktsignal CLK, das Zeilenstart-Signal SOL, das Horizontal- Zeilenzähl-Signal H_COUNT, 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 Chrominanz-Komponenten 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 316 an, der mit ihm durch einen seriellen Bus verbunden ist. Der serielle Bus kann ein Vier-Leitungs-Bus - wie dargestellt - sein, der Leitungen für Daten, Taktsignale, Auslösesignale und Rückstellsignale hat. Der WSP uP 340 kommuniziert mit den verschiedenen Schaltungen der Gate-Anordnung durch einen WSP uP-Dekoder 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 ein S-VHS-Format ei nen großen Prozentsatz der Nyquist-Faltung über der Frequenz einnimmt, die 8 MHz für einen 1024fH-Takt ist.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, werden die Luminanz-Daten Y_MN durch einen Interpolator 337 in dem Haupt-Signalweg 304 geleitet, der Abtastwerte, die auf der Kompression oder der Expansion der Videosignale beruhen, neu berechnet. Die Funktion der Schalter oder der Wegewähler 323 und 331 besteht darin, die Topologie des Haupt-Signalwegs 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 Kompression 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 das Hilfs- Videosignal zur Speicherung in dem Video-RAM 350 während der Betriebsarten für ein kleines Bild komprimiert wird und eine Expansion nur aus praktischen Gründen erforderlich ist. Demzufolge ist in dem Hilfs-Signalweg keine vergleichbare Umschaltung erforderlich.
Der Haupt-Signalweg ist in größeren Einzelheiten in Fig. 9 dargestellt. Der Schalter 323 wird durch zwei Multiplexer 325 und 327 ausgeführt. Der Schalter 331 wird durch einen Multiplexer 333 ausgeführt. Die drei Multiplexer sprechen auf die Weg- Steuerschaltung 335 an, die selbst auf den WSP uP 340 anspricht. Eine Horizontal-Zeitsteuer/Synchronisations-Schaltung 339 erzeugt Zeitsteuersignale, die das Schreiben und Lesen der FTFO's wie auch der Latch-Vorrichtungen 347 und 351 und des Multiplexers 353 steuern. Das Taktsignal CLK und das Zeilen-Startsignal SOL werden durch die Takt/Synchronisationsschaltung 320 erzeugt. Eine Analog/Digital-Umwandlungs-Steuerschaltung 369 spricht auf Y_MN, den WSP uP 340 und das bedeutsamste Bit von UV_MN an. Eine Interpolator-Steuerschaltung 349 erzeugt Werte (K) für Pixel-Zwischenpositionen, eine Interpolator-Kompensationsfilter- Wichtungs-(C)- und Takt-Tastinformation CGY für die Luminanz- und CGUV für die Farbkomponenten. Es ist die Takt- Tastinformation, die die FIFO-Daten unterbricht (dezimiert) oder wiederholt, um zu erlauben, daß bei einigen Takten keine Abtastungen geschrieben werden, um eine Kompression zu bewirken, oder daß einige Abtastungen mehrmals für eine Expansion gelesen werden.
Es ist möglich, Video-Kompressionen und -Expansionen durch die Verwendung eines FIFO durchzuführen. Beispielsweise erlaubt ein WR_EN_MN_Y-Signal das Einschreiben von Daten in den FIFO 356. Jede vierte Abtastung kann daran gehindert werden, in den FIFO eingeschrieben zu werden. Dies stellt eine 4/3-Kompression dar. Es ist die Funktion des Interpolators 337, die in den FIFO geschriebenen Luminanz-Abtastungen neu zu berechnen, so daß die aus dem FIFO ausgelesenen Daten glatt und nicht gezackt sind. Expansionen können in genau der entgegengesetzten Weise wie Kompressionen durchgeführt werden. Im Fall von Kompressionen ist dem Schreib-Auslösesignal eine Takt-Tastinformation in der Form von Sperrimpulsen zugeordnet. Zum Expandieren von Daten wird die Takt-Tastinformation dem Lese-Auslösesignal zugeführt. Dies unterbricht die Daten, wenn sie aus dem FIFO 356 ausgelesen werden. In diesem Fall ist es die Funktion des Interpolators 337, der dem FIFO 356 während dieses Prozesses folgt, die abgetasteten Daten von gezackt zu glatt neu zu berechnen. Im Expansions fall müssen die Daten unterbrochen werden, während sie aus dem FIFO 356 ausgelesen werden und während sie in den Interpolator 337 getaktet werden. Dies ist unterschiedlich gegenüber dem Kompressionsfall, bei dem die Daten kontinuierlich durch den Interpolator 337 getaktet werden. Für beide Fälle der Kompression und Expansion können die Takt-Tastoperationen leicht in einer synchronen Weise ausgeführt werden, d. h. es können Ereignisse auf der Basis von ansteigenden Flanken des 1024fH-Systemtakts auftreten.
Es gibt eine Reihe von Vorteileri in dieser Topologie für die Luminanz-Interpolation. Die Takt-Tastoperationen, nämlich die Daten-Dezimierung und die Daten-Wiederholung, kann in einer synchronen Weise durchgeführt werden. Wenn keine schaltbare Video- Daten-Topologie benutzt würde, um die Positionen von Interpolator und FIFO auszutauschen, müßten die Lese- und Schreib-Takte doppelt getaktet werden, um die Daten zu unterbrechen oder zu wiederholen. Der Begriff doppelt getaktet bedeutet, daß zwei Datenpunkte in den FIFO in einem einzelnen Taktzyklus geschrieben oder aus dem FIFO während eines einzelnen Taktzyklus gelesen werden müssen. Die resultierende Schaltung kann nicht so ausgeführt werden, daß sie synchron mit dem Systemtakt arbeitet, da die Schreib- oder Lese-Taktfrequenz doppelt so hoch wie die System-Taktfrequenz sein muß. Ferner erfordert die schaltbare Topologie nur einen Interpolator und einen FIFO, um sowohl die Kompressionen als auch die Expansionen auszuführen. Wenn die hier beschriebene Video-Schaltanaordnung nicht benutzt würde, kann die Doppel-Taktsituation nur durch Verwendung von zwei Fi- FO's vermieden werden, um die Funktionalität sowohl von Kompression als auch Expansion zu erreichen. Ein FIFO für Expansionen würde vor dem Interpolator, und ein FIFO für Kompressionen würde hinter dem Interpolator angeordnet werden müssen.
Der Breitschirm-Prozessor hat auch die Fähigkeit, die Vertikal-Ablenkung zu steuern, um eine vertikale Zoom-Funktion auszuführen. Die Topologie des Breitschirm-Prozessors ist so, daß sowohl die Horizontal-Raster-Abbildungs-Funktionen (Interpolation) für den Hilfs- als auch für den Haupt-Kanal unabhängig voneinander sind und unabhängig von vertikalem Zoom (der die vertikale Ablenkung manipuliert). Wegen dieser Topologie kann der Haupt- Kanal sowohl horizontal als auch vertikal expandiert werden, um ein Haupt-Kanal-Zoom mit einem richtigen Bildseitenverhältnis zu erhalten. Wenn die Hilfs-Kanal-Interpolator-Einstellungen jedoch nicht geändert werden, zoomt ds PIP (das kleine Bild) vertikal, aber nicht horizontal. Daher kann der Hilfs-Kanal-Interpolator so ausgeführt werden, daß er größere Expansionen durchführt, um ein richtiges Bildseitenverhältnis des kleinen PIP-Bildes beizubehalten, wenn vertikal expandiert wird.
Ein gutes Beispiel für diesen Prozeß tritt auf, wenn der Haupt-Kanal 16 · 9-Letterbox-Material anzeigt. Die Haupt-Kanal- Rasterabbildung wird auf 1 : 1 eingestellt (keine Expansion, keine Kompression). Vertikal wird 33% gezoomt (das ist eine Expansion durch 4/3), um die schwarzen Balken zu beseitigen, die dem Letterbox-Quellenmaterial zugeordnet sind. Das Bildseitenverhältnis des Haupt-Kanal-Bildes ist nun richtig. Die nominale Hilfs- Kanal-Einstellung für 4 · 3-Quellenmaterial 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, wird das Bildseitenverhältnis des kleinen Bildes richtig erhalten, und die Objekte innerhalb des PIP erscheinen ohne Verzerrung des Bildseitenverhältnisses.
Die Interpolatoren für die Luminanz-Komponenten der Haupt- und Hilfs-Signale können Verzerrungs-Korrektur-Filter sein. Ein hier beispielsweise beschriebener Vier-Punkt-Interpolator umfaßt eine Kaskadenschaltung aus einem linearen Zwei-Punkt- Interpolator und einem zugeordneten Filter und einer Multiplizierschaltung, um eine Amplituden- und Phasen-Kompensation vorzusehen. Insgesamt werden vier benachbarte Daten-Abtastungen verwendet, um jeden interpolierten Punkt zu berechnen. Das Eingangssignal wird dem linearen Zwei-Punkt-Interpolator zugeführt. Die dem Eingang auferlegte Verzögerung ist proportional zu dem Wert eines Verzögerungs-Steuersignals (K). Die Amplituden- und Phasenfehler des verzögerten Signals werden durch die Zuführung eines Korrektursignals minimiert, das durch eine zusätzliche Kaskadenschaltung aus einem Filter und einer Multiplizierschaltung gewonnen wird. Dieses Korrektursignal erzeugt eine Spitzenwertbildung, die den Frequenzverlauf des linearen Zwei-Punkt- Interpolationsfilters für alle Werte von (K) entzerrt. Der ursprüngliche Vier-Punkt-Interpolator wird für die Verwendung von Signalen optimiert, die einen Durchlaßbereich von fs/4 haben, worin fs die Daten-Abtastrate ist.
Alternativ und gemäß den in schwebenden parallelen Anmeldungen beschriebenen Anordnungen können beide Kanäle verwenden, was als zweistufiger interpolationsartiger Prozeß bezeichnet wird. Der Frequenzverlauf des ursprünglichen veränderbaren Interpolationsfilters kann durch Verwendung eines solchen zweistufigen Prozesses verbessert werden, was als Zwei-Stufen-Interpolator bezeichnet wird. Ein Zwei-Stufen-Interpolator kann ein 2n+4- Anzapfungs-Filter mit endlichem Impulsansprechen (FIR) mit festen Koeffizienten und einen variablen Vier-Punkt-Interpolator umfassen. Der FIR-Filterausgang befindet sich räumlich in der Mitte zwischen den Eingangs-Pixel-Abtastungen. Der Ausgang des FIR-Filters wird dann durch Verschachteln mit den ursprünglichen Daten-Abtastungen, die verzögert sind, kombiniert, um eine wirksame 2fs-Abtast-Rate zu erzeugen. Dies ist eine gültige Annahme für Frequenzen in dem Durchlaßband des FIR-Filters. Im Ergebnis wird der wirksame Durchlaßbereich des ursprünglichen Vier-Punkt- Interpolators beträchtlich erhöht.
Die Takt/Synchronisations-Schaltung 320 erzeugt Lese-, Schreib- und Auslösesignale, die zum Betrieb der FIFO's 354, 356 und 358 benötigt werden. Die FIFO's für den Haupt- und Hilfs- Kanal werden zum Einschreiben von Daten in die Speicherung für jene Teile jeder Videozeile freigegeben, die für die anschließende Anzeige erforderlich ist. Daten werden aus dem Haupt- oder Hilfs-Kanal geschrieben, aber nicht von beiden, was notwendig ist, um Daten von jeder Quelle in derselben Video-Zeile oder denselben Video-Zeilen der Anzeige zu kombinieren. Der FIFO 354 des Hilfs-Kanals wird synchron mit dem Hilfs-Videosignal eingeschrieben, aber aus dem Speicher synchron mit dem Haupt- Videosignal ausgelesen. Die Haupt-Videosignal-Komponenten werden in die FIFO's 356 und 358 synchron mit dem Haupt-Videosignal eingelesen, und sie werden aus dem Speicher synchron mit dem Haupt-Videosignal ausgelesen. Wie oft die Lesefunktion zwischen dem Haupt- und Hilfs-Kanal hin- und hergeschaltet wird, ist eine Funktion des jeweils gewählten besonderen Effekts.
Die Erzeugung von verschiedenen besonderen Effekten wie abgeschnittene Seite-an-Seite-Bilder wird durch Manipulation der Lese- und Schreib-Auslöse-Steuersignale für die Zeilenspeicher- FIFO's bewirkt. Der Prozeß für dieses Anzeige-Format ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Im Fall von abgeschnittenen, Seite-an-Seite angezeigten Bildern wird das Schreib-Auslöse-Steuersignal (WR_EN_AX) für 2048 · 8 FIFO 354 des Hilfs-Kanals aktiv für (1/2)*(5/12) = 5/12 oder annähernd 41% der aktiven Anzeige- Zeilenperiode (nach Beschleunigung), oder 67% der aktiven Hilfs- Kanal-Zeilenperiode (vor Beschleunigung) wie in Fig. 7 dargestellt. Dies entspricht etwa 33% Abschneiden (annähernd 67% aktives Bild) und der Interpolator-Expansion des Signals um 5/6. In dem im oberen Teil von Fig. 8 dargestellten Haupt-Video-Kanal ist das Schreib-Auslöse-Steuersignal (WR_EN_MN_Y) für die 910 · 8 FIFO's 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 · 8 FIFO's ausgeführten Kompressionsverhältnis von 4/3.
In jedem FIFO werden die Video-Daten gepuffert, um zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgelesen zu werden. Dieser aktive Zeitbereich, in dem die Daten aus jedem FIFO ausgelesen werden können, wird durch das gewählte Anzeige-Format bestimmt. Bei dem dargestellten Beispiel der Betriebsart mit abgeschnittenen Seite-an- Seite-Bildern wird das Haupt-Kanal-Videosignal in der linken Hälfte der Anzeige und das Hilfs-Kanal-Videosignal in der rechten Hälfte der Anzeige wiedergegeben. Die willkürlichen Video- Teile der Wellenformen sind - wie dargestellt - für den Haupt- und Hilfs-Kanal verschieden. Das Lese-Auslöse-Steuersignal (RD_EN_MN) der Haupt-Kanal 910 · 8 FIFO's 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 (RILEN 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-Eingangs-Daten (Haupt- oder Hilfs-Kanal) sind, während die Lese-Auslöse-Steuersignale synchron mit dem Haupt-Kanal - Videosignal sind.
Das in Fig. 1(d) dargestellte Anzeige-Format ist insbesondere erwünscht, da es die Anzeige von zwei nahezu vollständigen Halbbildern in einem Format Seite-an-Seite ermöglicht. Die Anzeige ist insbesondere wirksam und geeignet für eine Anzeige mit Breitformat-Bildseitenverhältnis, beispielsweise 16 · 9. Viele NTSC-Signale werden in einem 4 · 3-Forma tdargestellt, das natürlich 12 · 9 entspricht. NTSC-Bilder mit einem Bildseitenverhältnis von 4 · 3 können auf derselben Anzeige mit dem Bildseitenverhältnis von 16 · 9 dargestellt werden, entweder durch Abschneiden der Bilder um 30% oder Quetschen der Bilder um 33% und Einführung einer Verzerrung des Bildseitenverhältnisses. Je nach dem, was der Benutzer vorzieht, kann das Verhältnis von Abschneiden des Bildes zu Verzerrung des Bildseitenverhältnisses irgendwo zwischen den Grenzen von 0% und 33% festgelegt werden. Beispielsweise können zwei nebeneinander wiedergegebene Bilder 16,7% gequetscht und 16,7% abgeschnitten sein.
Die horizontale Anzeigezeit für eine Anzeige mit einem Bildseitenverhältnis von 16 · 9 ist dieselbe wie die Anzeige mit einem Bildseitenverhältnis 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 Bildseitenverhältnis ohne Verzerrung zu erhalten. Der 4/3-Faktor wird als Verhältnis der beiden Anzeige-Formate berechnet:
4/3 = (16/9) / (4/3)
Gemäß Aspekten dieser Erfindung werden veränderbare Interpolatoren verwendet, um die Videosignale zu beschleunigen. In der Vergangenheit sind FIFO's mit unterschiedlichen Taktraten an den Eingängen und Ausgängen verwendet worden, um eine ähnliche Funktion auszuführen. Wenn vergleichsweise zwei NTSC-Signale mit einem Bildseitenverhältnis von 4 : 3 auf einer einzigen Anzeige mit einem Bildseitenverhältnis von 4 : 3 wiedergegeben werden, muß jedes Bild um 50% verzerrt oder abgeschnitten werden, oder eine Kombination davon. Eine Beschleunigung vergleichbar zu der, die für eine Breitschirm-Anwendung benötigt wird, ist nicht erforderlich.

Claims

1. Anzeigesystem umfassend:

Mittel zum Kodieren eines ersten Videosignals, das erste und zweite Halbbild-Typen hat, wobei das kodierte Videosignal sowohl Video-Daten als auch ein Halbbild-Identifizierungs- Code-Wort enthält, das einen der Halbbild-Typen identifiziert;

einen Video-Speicher;

Mittel zum Schreiben und Lesen des ersten kodierten Videosignals in den Video-Speicher bzw. aus diesem heraus;

Mittel zum Synchronisieren des ersten kodierten, aus dem Video-Speicher ausgelesenen Signals mit Video-Anzeigemitteln, die mit einem zweiten Videosignal synchronisiert sind;

Mittel zum wahlweisen Komprimieren und Expandieren des ersten Videosignals, wie es kodiert und synchronisiert ist, wobei das Halbbild-Typ-Identifizierungs-Code-Wort die wahlweise Kompression und Expansion zusammen mit den Video-Daten erfährt;

Mittel zum Dekodieren des wahlweise komprimierten und expandierten Halbbild-Typ-Identifizierungs-Code-Wortes, das den ersten oder zweiten Halbbild-Typ anzeigt; und

Mittel, die in Abhängigkeit von den Dekodiermitteln arbeiten und durch das dekodierte Halbbild-Identifizierungs-Code-Wort gesteuert werden, um die ersten und zweiten Videosignale für die gleichzeitige Anzeige auf den Video-Anzeigemitteln zu multiplexen.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Synchronisationsmittel einen Speicher umfassen, um die Video-Daten und das aus dem Video-Speicher ausgelesene Halbbild-Typ-Identifizierungs- Code-Wort zu speichern, der einen Schreibanschluß hat, der synchron mit dem Lesen des Video-Speichers arbeitet, und der einen Leseanschluß hat, der synchron mit den Video- Anzeigemitteln arbeitet.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die Schreib- und Leseanschlüsse des Speichers asynchron arbeiten.

4. Anzeigesystem umfassend:

Mittel zum Kodieren eines Videosignals, das erste und zweite Halbbild-Typen hat, wobei das kodierte Videosignal Informationen enthält, die ein Bild-Daten- und ein Halbbild- Identifizierungs-Code-Wort identifizieren, das einen der Halbbild-Typen identifiziert;

Mittel zur Verarbeitung des ersten kodierten Videosignals, um das Bild in der Größe zu ändern, wobei das Halbbild-Typ- Identifizierungs-Code-Wort der Verarbeitung zusammen mit der Bild-Identifizierungs-Information unterworfen wird;

Mittel zum Dekodieren des verarbeiteten Halbbild-Typ- Identifizierungs-Code-Wortes zur Anzeige des ersten Halbbild-Typs oder des zweiten Halbbild-Typs; und

Mittel, die auf das dekodierte Halbbild-Typ- Identifizierungs-Codewort ansprechen, um das erste Videosignal mit einem weiteren Videosignal zu multiplexen.

5. System nach Anspruch 4, das Mittel umfaßt, um die verarbeitete Bildinformation mit der Bildinformation von einem anderen Videosignal für die gleichzeitige Anzeige beider Bilder auf Video-Anzeigemitteln zu kombinieren.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Verarbeitungsmittel Mittel zum Komprimieren des Bildes umfassen.

7. System nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Verarbeitungsmittel Mittel zum Expandieren des Bildes umfassen.

8. System nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Verarbeitungsmittel Mittel zum wahlweisen Komprimieren und Expandieren des Bildes umfassen.