DE69212076T2

DE69212076T2 - Mehrnormwiedergabeanordnung

Info

Publication number: DE69212076T2
Application number: DE69212076T
Authority: DE
Inventors: Martinus Victor Chris Stroomer
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: EP0523792A2; EP0523792B1; DE69212076D1; JP3335195B2; JPH05207477A; US5267045A; EP0523792A3

Description

Die erfindung bezieht sich auf eine Mehrnormwiedergabeanordnung zum Wiedergeben von Bildern, die ein fernsehnormabhängiges Format haben, mit einem flüssigkristallmatrixförmigen Wiedergabeschirm, einer Videosignalverarbeitungsschaltung zum Empfangen und Verarbeiten der Bilder, wobei diese Bilder eine dem Format zugehörende Anzahl Zeilen in einer ersten Richtung aufweisen, einem Amplitudensieb zum Bestimmen horizontaler und vertikaler Synchronsignale und einem Normwandler zum Umwandeln der Bilder mit dem fernsehnormabhängigen Format zu Bildern mit einem dem Wiedergabeschirm zugehörenden Format.
Eine derartige Mehrnormwiedergabeanordnung ist aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A-400286 bekannt. Unter einer Mehrnormwiedergabeanordnung wird eine Wiedergabeanordnung verstanden, die für mehrere Fernsehnormen (PAL, NTSC, HDTV, usw.) geeignet ist. Da eine Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristallwiedergabeschirm (LCD) eine feste Anzahl Wiedergabezeilen hat, wird, damit dafür gesorgt wird, daß die Wiedergabeanordnung für beispielsweise PAL (625 Zeilen) und NTSC (525 Zeilen) geeignet ist, das eintreffende Videosignal zu einem Bild mit einer festen Zeilenzahl (und zwar der Zeilenzahl des LCD-Schirms) umgewandelt werden müssen.
Bei dieser bekannten Wiedergabeanordnung werden, nachdem das eintreffende Videosignal zeilenweise in dem Speicher gespeichert ist, zunächst die fehlenden Wiedergabezeilen (durch das Zeilensprungverfahren) durch Interpolation eingefügt und daraufhin wird, nötigenfalls, eine vertikale Interpolation durchgeführt, damit die erforderliche Anzahl Wiedergabezeilen (des Wiedergabeschirms) erhalten wird.
Ein Nachteil dieser bekannten Mehrnormwiedergabeanordnung ist, daß die Durchführung der vertikalen Interpolation aufwendig ist. Von jeder zwischenliegenden Wiedergabezeile muß jedes Bildelement berechnet werden.
Es ist u.a. eine Aufgabe der Erfindung eine Mehrnormwiedergabeanordnung zu schaffen, die Videoinformation mit einem variablen Format an ein und demselben LCD-Wiedergabeschirm wiedergeben kann und die einfacher und dadurch preisgünstiger ist als die bisher bekannten Mehrnormwiedergabeanordnungen. Dazu weist eine erfindungsgemäße Mehrnormwiedergabeanordnung das Kennzeichen auf, daß der Normwandler einen Abtastwandler aufweist zum Umwandeln von Bildern mit Zeilen in der ersten Richtung zu entsprechenden Bildern mit Zeilen in einer senkrecht zu der ersten Richtung stehenden zweiten Richtung, wobei die Zeilen in der zweiten Richtung dem Wiedergabeschirm zugeführt und unter Ansteuerung einer Steuerschaltung in der zweiten Richtung wiedergegeben werden.
Aus der US-Patentschrift US-A-4.989.092 (PHN 12.755) ist eine Elektronenstrahlröhrenwiedergabeanordnung (CRT) bekannt, wobei die Wiedergabezeilen vertikal statt horizontal geschrieben werden. Der Grund, bei einem CRT-Wiedergabeschirm die Wiedergabezeilen vertikal wiederzugeben ist, daß in diesem Fall die Ablenkrichtung mit der höheren Geschwindigkeit (d.h. mit der Zeilengeschwindigkeit) in der Richtung mit dem kleineren Ablenkwinkel und folglich mit der kleineren Amplitude erfolgt. Dadurch tritt eine wesentliche Verringerung des Energieverbrauchs auf. Dieser Aspekt wird bei den immer größer werdenden Wiedergabeanordnungen und gewiß auch bei den 16:9-Wiedergabeanordnung immer wichtiger.
Bei Wiedergabeanordnungen mit einem LCD-Schirm spielt dieses Verbrauchsaspekt keine Rolle und deswegen wird wohl nicht bald entschieden werden, die Abtastanordnungen umzukehren, da dies unmittelbar einen Speicher erfordert.
Weiterhin tritt bei Wiedergabeanordnungen mit einem CRT-Schirm das Problem der festen Lage der Wiedergabezeilen nicht auf, da bei einem CRT-Schirm die Lage der Wiedergabezeilen mit Hilfe der Ablenkeinheit frei wählbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mehrnormwiedergabeanordnung weist das Kennzeichen auf, daß der Abtastwandler einen Speicher aufweist, der die Bilder unter Ansteuerung eines ersten Taktsignals zeilenweise in der ersten Richtung und unter Ansteuerung eines zweiten Taktsignals in der senkrecht auf der ersten Richtung stehenden Richtung ausliest.
Das Ein- und Auslesen mit (ggf.) verschiedenen Taktsignalen bietet die Freiheit, beispielsweise einen Teil des Bildes zu vergrößern, was oft notwendig sein wird, weil die Anzahl Bildelemente je Zeile und die Anzahl Zeilen eines Bildes nicht gleich sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mehrnormwiedergabeanordnung weist das Kennzeichen auf, daß die Steuerschaltung einen Reihen- und einen Spaltentreiber aufweist, wobei die Video-Information in analoger Form mit Zeilen in der zweiten Richtung dem Reihentreiber zugeführt wird, wobei dieser Reihentreiber unter Ansteuerung eines dritten Taktsignals und der Spaltentreiber unter Ansteuerung eines vierten Taktsignals steht.
In den bisherigen Wiedergabeanordnungen mit einem Flüssigkristallwiedergabeschirm wird die Video-Information dem Spaltentreiber der Steuerschaltung zugeführt und wird mit Hilfe eines Taktsignals bestimmt, zu welchem Zeitpunkt die nächste Zeile in den Flüssigkristallwiedergabeschirm eingeschrieben werden muß. Da bei erfindungsgemäßen Mehrnormwiedergabeanordnungen die Zeilen in einer Richtung senkrecht zu der Einleserichtung aus dem Speicher ausgelesen werden, ist es vorteilhaft, die Video-Information dem Reihentreiber statt dem Spaltentreiber zuzuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mehrnormwiedergabeanordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Art und Weise des Einlese- und Auslesevorgangs der erfindungsgemäßen Speicher,
Fig. 3 eine Darstellung des Wiedergabeschirms mit einem Reihen- und einem Spaltentreiber.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeanordnung W, die an den Eingängen 1a, 1b und 1c das Videosignal, ein Horizontal-Synchronsignal H-Sync bzw. ein Vertikal-Synchronsignal V-Sync erhält. Der Eingang 1a ist mit einem A/D- Wandler 2 gekoppelt, der unter Ansteuerung eines ersten Taktsignals ck1 dem Videosignal Abtastwerte entnimmt. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers wird dem Mutterkontakt eines Schalters S1 zugeführt, von dem ein erster Schaltkontakt a mit einem Speicher 3 verbunden ist. Die Abtastwerte eines ersten Teilbildes des Videosignals werden unter Ansteuerung von Taktsignalen in dem Speicher 3 gespeichert (siehe Fig. 2, T). Der Speicher hat eine innere Struktur einer Matrix und wird reihenweise mit Video-Information gefüllt. Das Taktsignal ck1 bestimmt die Zuordnung von Speicherelementen in einer Reihe, während ein Taktsignal ck5 die Reihenansteuerung des Speichers bestimmt.
Nachdem auf die obengenannte Art und Weise das erste Teilbild des Videosignals in den Speicher 3 eingelesen worden ist, wird der Schalter 51 umgeschaltet (vom Schaltkontakt a zum Schaltkontakt b) und das zweite Teilbild wird reihenweise in einen Speicher 4 (siehe Fig. 2, T) eingelesen. Der Speicher 4 steht zugleich unter Ansteuerung von taktsignalen, wobei das Taktsignal ck1 wieder die Zuordnung der Speicherelemente in einer Reihe und das Taktsignal ck5 die Reihenansteuerung bestimmt.
In der Zeit, wo das zweite teilbild in den Speicher 4 eingelesen wird, wird die Video-Information, die in dem Speicher 3 gespeichert ist, unter Ansteuerung der Taktsignale ck2 und ck6 vertikal aus dem Speicher 3 ausgelesen (siehe Fig. 2, T), und zwar über einen Schalter S2, der während dieses Teilbildes mit einem Schaltkontakt c mit dem Speicher gekoppelt ist. Das Taktsignal ck2 bestimmt die Zuordnung der Speicherelemente in einer Spalte und das Taktsignal ck6 bestimmt die Spaltenansteuerung. Der Mutterkontakt des Schalters S2 ist mit einem Digital-Analog-Wandler 5 verbunden, der unter Ansteuerung des Taktsignals ck2 die (digitalen) Abtastwerte in ein analoges Signal umwandelt. Dieses analoge Signal wird daraufhin über ein Tiefpaßfilter 6 der Treiberstufe des LCD-Schirms 7 zugeführt. Die Treiberstufe des LCD-Schirms besteht aus einer Reihensteuerschaltung A (siehe Fig. 3), die das analoge Videosignal zugeführt bekommt und unter Ansteuerung eines Taktsignals ck3 dem Videosignal Abtastwerte entnimmt. Jeder Abtastwert wird einer Abtast-und-Halteschaltung SH zugeführt (siehe Fig. 3). Nachdem alle Elemente einer Spalte einer Abtast-und-Halteschaltung zugeführt worden sind, wird unter Ansteuerung einer Spaltentreiberstufe B (siehe Fig. 3) die Spalte als Ganzes am LCD-Schirm geschrieben. Ein Taktsignal ck4 bestimmt den Zeitpunkt, an dem die betreffende Spalte geschrieben wird.
Die Schalter S1 und S2 und die Speicher 3 und 4 (unter Ansteuerung von ck1, ck2, ck5 und ck6) bilden zusammen einen Abtastwandler AOS. Dieser Wandler liest die Video-Information zeilenweise (reihenweise) horizontal ein und liest die Video- Information vertikal spaltenweise aus.
Die Eingänge 1b und 1c der Wiedergabeanordnung sind mit einem Taktgenerator 8 gekoppelt. Der Taktgenerator bestimmt anhand der eintreffenden Synchronsignale Hsync und Vsync, welches Format das Videosignal hat und folglich welche Werte die taktsignale ck1, ck2, ck3, ck4, ck5 und ck6 haben müssen um die Video-Information einwandfrei in den Speicher einzulesen und danach wieder dem Speicher zu entnehmen und am LCD-Schirm wiederzugeben.
Das Horizontal-Synchronsignal bezeichnet ob das eintreffende Videosignal 625 Zeilen, 525 Zeilen, 1250 Zeilen oder eine andere Zeilenzahl hat. Das Vertikal- Synchronsignal bezeichnet, ob das eintreffende Videosignal eine Vertikal-Frequenz von 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz oder eine andere Vertikal-Frequenz hat. Zusammen bezeichnen diese Synchronsignale, ob die Video-Information Bilder nach der PAL-, NTSC-, HDTV-Norm oder nach einem anderen Norm aufweist.
Die Anzahl erforderlicher Reihen der Speicher entspricht der Anzahl effektiver wiederzugebender Zeilen eines teilbildes des eintreffenden Videosignals. Die erforderliche Anzahl Spalten der Speicher entspricht der Anzahl Spalten des LCD- Wiedergabeschirms.
Dadurch, daß die teilbilder horizontal zeilenweise in die Speicher eingelesen werden und danach vertikal zeilenweise ausgelesen werden, ist es möglich, für Bilder gemäß beispielsweise der PAL-Norm sowie der NTSC-Norm denselben Wiedergabeschirm zu verwenden. Zugleich kann dadurch, daß von dem Taktsignal ck1 die Abtastfrequenz, den Startzeitpunkt und die Abtastdauer beim Einlesen in die Speicher geändert wird, die Breite des Bildes geändert werden.
Weiterhin kann dadurch, daß von dem Taktsignal ck2 die Auslesefrequenz der Speicher und die erste Position, die ausgelesen wird, geändert wird, die Höhe des Bildes geändert werden. So kann, wenn ein 9:16 Wiedergabeschirm verwendet wird, ein 3:4-Videosignal zu einem 9:16-Bild vergrößert werden, wobei der obere und der unter Teil des Bildes verloren geht. Auf diese Weise können 3:4-Bilder mit Kino-Format, wobei sich unten und oben im Bild ein Schwarzbalken befindet, zu einem vollständigen 9:16-Bild vergrößert werden.
Weiterhin können, wenn eine CCD (ladungsgekoppelte Anordnung) verwendet wird, der Analog-Digital-Wandler und der Digital-Analog-Wandler fortfällen, weil bei einer CCD die Video-Information in Form von Ladungen an Kondensatoren gespeichert wird.
Statt der Verwendung zweier Speicher ist es auch möglich, in einer praktischen Ausführungsform einen (großen) Speicher zu verwenden, wobei durch eine einwandfreie Adressierung ein Teil als "erster Speicher" und ein zweiter Teil als "zweiter Speicher" verwendet wird.
Weiterhin ist es auch möglich, statt zweier Teilbildspeicher nur einen Bildspeicher zu verwenden, wobei das erste Teilbild in den Reihen 1, 3, 5 usw. gespeichert wird und das zweite Teilbild in den Reihen 2, 4, 6 usw. gespeichert wird. Daraufhin wird der ganze Speicher vertikal ausgelesen und muß ein Fitervorgang durchgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Medianfilters, wie dies in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0192292 (PHN 11613) beschrieben ist. Das Medianfilter korrigiert etwaige Bewegungsfehler. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine höhere Auflösung zu erzielen als bei teilbildweiser Vertikal-Auslesung.
Einen Teil des Bildes vergrößern ("Gummilinseneffekt) kann dadurch erreicht werden, daß zunächst beim Einlesen in den Speicher die Frequenz des Einlesetaktes ck1 erhöht wird und daß danach beim Wiedergabeschirm die Abtastfrequenz ck3 gesteigert wird.
Normalerweise (bei horizontaler Zeilenwiedergabe) wird jede Bildzeile als Ganzes dem Spaltentreiber angeboten. Diese Wiedergabezeilen werden dann unter Ansteuerung des Reihenselektionstreibers zeilenweise in die Wiedergabeanordnung eingeschrieben. Dort wird die Video-Information vertikal aus dem Speicher ausgelesen. Dadurch, daß nun die Video-Information dem Reihentreiber zugeführt wird, und daß der Spaltentreiber zur Selektion der Spalten verwendet wird, kann Speicherraum eingespart werden, der sonst noch erforderlich wäre um die Video-Information "beim Wiedergabeschirm" abermals in dem Speicher zu speichern.
Die Anzahl Reihen und Spalten des LCD-Wiedergabeschirms ist frei wählbar. Diese Anzahl sind nicht fernsehnorm-gebunden. Die Anzahl Bildelemente des LCD-Schirms kann auf Basis der Unsichtbarkeit einzelner Bildelemente gewählt werden und braucht nicht auf Basis einer Fernsehnorm gewählt zu werden.
Die Frequenzen der verschiedenen Taktsignale brauchen keine feste Beziehung mit der eintreffenden Video-Information zu haben. Die Vertikal-Frequenz wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Vertikal-Frequenz der eintreffenden Video-Information entsprechend gewählt. Die Frequenzen der Taktsignale müssen nur so gewählt werden, daß alle Bildelemente in jedem Teilbild mit neuer Information versehen werden. Fehlende Zellen (durch das Zeilensprungverfahren) werden auf an sich bekannte Art und Weise interpoliert.
Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnungen ist es egal, ob die Video-Information in Form von RGB-Signalen oder in Form von YUV-Signalen dem Eingang 1a angeboten werden.

Claims

1. Mehrnormwiedergabeanordnung zum Wiedergeben von Bildern, die ein fernsehnormabhängiges Format haben, mit einem flüssigkristallmatrixförmigen Wiedergabeschirm, einer Videosignalverarbeitungsschaltung zum Empfangen und Verarbeiten der Bilder, wobei diese Bilder eine dem Format zugehörende Anzahl Zeilen in einer ersten Richtung aufweisen, einem Amplitudensieb zum Bestimmen horizontaler und vertikaler Synchronsignale und einem Normwandler zum Umwandeln der Bilder mit dem fernsehnormabhängigen Format zu Bildern mit einem dem Wiedergabeschirm zugehörenden Format, dadurch gekennzeichnet, daß der Normwandler einen Abtastwandler aufweist zum Umwandeln von Bildern mit Zeilen in der ersten Richtung zu entsprechenden Bildern mit Zeilen in einer senkrecht zu der ersten Richtung stehenden zweiten Richtung, wobei die Zeilen in der zweiten Richtung dem Wiedergabeschirm zugeführt und unter Ansteuerung einer Steuerschaltung in der zweiten Richtung wiedergegeben werden.

2. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastwandler einen Speicher aufweist, der die Bilder unter Ansteuerung eines ersten Taktsignals zeilenweise in der ersten Richtung und unter Ansteuerung eines zweiten Taktsignals in der senkrecht auf der ersten Richtung stehenden Richtung ausliest.

3. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Reihen- und einen Spaltentreiber aufweist, wobei die Video-Information in analoger Form mit Zeilen in der zweiten Richtung dem Reihentreiber zugeführt wird, wobei dieser Reihentreiber unter Ansteuerung eines dritten Taktsignals und der Spaltentreiber unter Ansteuerung eines vierten Taktsignals steht.

4. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ebenfalls von einem fünften und einem sechsten Taktsignal gesteuert wird, wobei das fünfte Taktsignal den Zeilentreiber in der ersten Richtung des Speichers bestimmt und das sechste Taktsignal den Zeilentreiber in der zweiten Richtung des Speichers bestimmt.

5. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastwandler zwei Speicher aufweist, wobei die Bilder in der ersten Richtung in den einen Speicher eingelesen werden, während sie in der zweiten Richtung aus dem anderen Speicher ausgelesen werden.

6. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder über einen Analog-Digital-Wandler in den Speicher eingelesen und über einen Digital-Analog-Wandler aus dem Speicher ausgelesen werden.

7. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digital-Wandler von dem ersten Taktsignal gesteuert wird und danach Anspruch der Digital-Analog-Wandler von dem zweiten Taktsignal gesteuert wird.

8. Mehrnormwiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Taktgenerator aufweist zum Erzeugen der taktsignale in Abhängigkeit von dem empfangenen Horizontal-Synchronsignal und dem Vertikal-Synchronsignal.