KR100195591B1 - 자동 문자박스 검출 시스템 - Google Patents

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KR100195591B1
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폴딘 필리만
나다니엘하루크 에르소즈
티모씨윌리암 세이저
데이비드제이 두필드
카알프란시스 호랜더
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크리트먼 어윈 엠
톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코포레이티드
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Abstract

비디오 제어 시스템은 크기를 조절할 수 있는 라스터를 갖는 편향 시스템, 문자박스 비디오 신호 소스를 검출하기 위한 회로(1032) 및 검출 회로에 응답하여 편향 시스템의 라스터를 제어하기 위한 회로(50)를 구비하고 있다. 검출 회로 및 제어 회로는 자동으로 동작 가능하다. 검출 회로는 각 비디오 필드의 적어도 2개의 영역(A,C)에서 비디오 신호 소스의 비디오 루마(luma) 레벨을 측정하기 위한 회로(1000)와 각 영역에서 각 임계치 레벨까지의 루마레벨을 비교하기 위한 회로를 구비할 수 있다. 이와는 달리, 검출회로(101 0)는 복수의 연속적인 비디오 라인에 대한 각 최소 휘도값과 최대 휘도값을 비교하는 회로(1020,1022), 복수의 비디오 라인에 대한 최소 휘도값과 최대 휘도값을 저항하는 회로(1024), 저장된 값을 표시하는 경사도를 발생시키는 회로 및 임계 값의 경사도를 비교하는 회로를 구비하고 있다.

Description

자동 문자박스 검출 시스템
본 발명은 비동기적인 비디오 신호의 다중 화상 디스플레이를 갖는 텔레비젼 분야에 관한 것으로서, 특히 와이드 디스플레이 포맷비 스크린을 갖는 텔레비젼에 관한 것이다. 현대 대부분의 텔레비젼은 수평폭 대 수직높이가 4:3인 디스플레이 포맷비를 갖는다. 와이드 디스플레이 포맷비는 예컨대 16:9인 영화의 디스플레이 포맷비와 거의 일치한다. 본 발명은 직시(direct view) 텔레비젼과 투사 텔레비젼에 적용된다.
흔히 4×3으로도 표현되는 4:3 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 단일 및 다수의 비디오 신호 소스를 디스플레이할 수 있는 방식이 제한된다.
시험 방송을 제외한 상업 방송 업체의 텔레비젼 신호 전송은 4×3 디스플레이 포맷비로 방송된다. 많은 시청자들은 영화와 관련된 더 넓은 디스플레이 포맷이 4×3 디스플레이 포맷보다 큰 만족감을 준다는 것을 알고 있다. 와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 보다 큰 만족을 주는 디스플레이를 제공할뿐만 아니라 와이드 디스플레이 포맷 신호 소스를 그에 대응한 와이드 디스플레이 포맷으로 디스플레이할 수 있다. 따라서, 영화를 크로핑(cropping)되거나 왜곡되지 않은 영상으로 표시할 수 있으므로, 필름을 텔레비젼의 비디오 소스로 변환할 때 예를 들어 텔리신(telecine) 장치 또는 텔레비젼의 프로세서에 의해 비디오 소스를 크로핑하지 않아도 된다.
와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 또한 통상의 디스플레이 포맷 신호 및 와이드 디스플레이 포맷 신호 모두에 대한 다양한 디스플레이와 이들 디스플레이 포맷 신호를 다중 화상 디스플레이로 조합하는데 적합하게 되었다. 그러나, 와이드 디스플레이 포맷비 스크린의 사용에는 이에 따른 수많은 문제점들이 파생된다. 이러한 문제점들로서는, 다수의 신호 소스의 디스플레이 포맷비를 변경시키는 문제, 비동기적이지만 동시에 디스플레이된 소스로부터 일관된 타이밍 신호를 형성하는 문제, 다중 화상 디스플레이를 발생시키도록 다중 소스들간에 스위칭하는 문제 및 압축된 데이터 신호들로부터 고해상도 화상을 제공하는 문제 등이 있다. 이러한 문제점들은 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼을 사용하면 해결될 수 있다. 본 발명의 여러 구성에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 유사하거나 상이한 포맷비를 갖는 고해상도의 단일 및 다수의 비동기적인 소스를 선택 가능한 디스플레이 포맷비로 제공할 수 있다.
사용자가 현재 사용할 수 있는 거의 모든 비디오 장치는 4×3의 디스플레이 포맷비를 갖는 반면, 비디오 제작의 디스플레이 포맷비는 광폭으로 변화하고 있다. 비디오 제작에 4×3 보다 큰 종횡비가 사용되는 경우, 사용자의 텔레비젼 상에 디스플레이되기 전에 종횡비 변환이 먼저 수행되어야만 하며, 그렇지 않을 경우 화상 왜곡이 발생할 것이다. 종횡비 변환의 한가지 방법은 레터박싱(letterboxing)으로서 공지되어 있다. 레터박싱은 각 필드의 디스플레이 라인의 수를 줄여서 더 많은 수평 정보(또는 수평 정보 전부)를 유지한다. 16×9 포맷으로 제작된 비디오 소스는 4×3 레터박스 포맷으로 변환될 시에 각 필드에 181개의 비이오 라인을 포함할 것이다. 각 필드에 사용되지 않은 여분의 라인은 플랫 필드 블랙(또는 그레이) 레벨(flat field black level)로 설정될 수 있다. 더 높은 종횡비 소스는 그에 비례하여 더 적은 필드당 라인수를 갖게 될 것이다.
예를 들어 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 와이드 스크린 텔레비젼은 16×9의 디스플레이 포맷비를 가질 것이다. 이러한 와이드 디스플레이 포맷비는 신호를 여러 가지 가능한 형태의 레터박스 포맷으로 디스플레이될 수 있도록 한다. 처음부터 16×9 종횡비로 제작된 문자박스 신호는 수평 정보의 손실 또는 왜곡없이 화면을 가득 채우기 위해 수직으로 줌, 즉 확장될 것이다. 본 발명의 구성에 따른 자동 문자박스 검출 회로는 비디오 신호를 위한 디스플레이 문자박스 포맷을 표현하는 비디오 필드 내의 플랫 필드 영역을 식별할 수 있다. 이것은 본 명세서에 개시된 본 발명의 구성에 따라 상이한 방법 및 그에 대응하는 장치에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 한 구성에서, 자동 문자박스 검출기는 문자박스 비디오 신호가 A, B 및 C로 지정된 3개의 영역을 갖는다는 전제를 기반으로 한다. 영역 A 및 C는 활성 비디오가 없거나 또는 소정 휘도 레벨보다 작아 흑색 바(black bar)에 대응하는 최소한의 비디오 휘도 레벨을 갖는다. 영역 B는 활성 비디오 또는 적어도 소정 휘도 임계치보다 크고 흑색 막대 사이의 화상에 대응하는 비디오 휘도 레벨을 갖는다. 영역 A, B 및 C의 각각의 시간 구간은 예를 들어 16×9 내지 21×9의 범위를 가질 수 있는 문자박스 포맷의 함수이다. 영역 A 및 영역 C의 지속 기간은 16×9 문자박스 포맷인 경우에는 각각 대락적으로 20 라인이다. 문자박스 검출기는 영역 A 및/또는 C에 대한 휘도 레벨을 조사한다. 활성 비디오 또는 적어도 최소의 비디오 휘도 레벨이 영역 A 및/또는 C에서 검출된다면, 문자박스 검출기는 정상적인 4×3 디스플레이 포맷비 NTSC 신호 소스를 나타내는 예를 들어 논리 0의 출력 신호를 제공한다. 그러나, 영역 B에서는 비디오가 검출되고 영역 A 및 영역 C에서는 비디오가 검출되지 않는 경우, 비디오는 레터박스 신호 소스인 것으로 간주된다. 이 경우, 출력 신호는 논리 1이 될 것이다.
검출기의 동작은 이력(hysteresis)에 의해 향상될 수 있다. 문자박스 신호가 검출될 때, 디스플레이가 정상적인 4×3 신호에 필요한 디스플레이로 변경되기 전에 비문자박스(nonletterbox) 신호의 최소의 필드수가 검출되어야만 한다. 유사하게, 정상적인 4×3 신호가 검출될 때, 디스플레이를 와이드 스크린 모드로 전환하기 전에 최소수의 필드를 위해 문자박스 포맷이 검출되어야만 한다.
본 발명의 다른 구성에서, 문자박스 검출은 비디오 필드에서의 각 라인에 대한 2개의 계조도(gradient)를 계산함으로써 달성된다. 2개의 계조도를 계산하기 위해서는 4개의 값, 즉 현재 라인의 최대 및 최소값과 이전 라인의 최대값 및 최소값이 필요하다. 양(positive)의 계조도로 지정된 제1계조도는 현재 라인의 최대값으로부터 이전 라인의 최소값을 감산함으로써 형성된다. 음(negative)의 계조도로 지정된 제2계조도는 이전 라인의 최대값으로부터 현재 라인의 최소값을 감산함으로써 형성된다. 2개의 계조도는 장면 내용에 따라 양의 값 또는 음의 값을 가질 것이지만 두 계조도 모두가 음의 값을 갖는 경우는 고려되지 않는다. 이것은 한 번에 단지 한 계조도만이 음의 값이 될 것이고, 양의 값을 갖는 계조도의 크기는 음의 값을 갖는 계조도의 크기보다 항상 크거나 같기 때문이다. 이로써 계조도의 절대값을 계산해야 할 필요성이 제거되므로 회로가 간략화된다. 둘 중의 한 계조도가 프로그램 가능한 임계 값을 초과하는 음의 값을 갖는 경우, 비디오가 현재 라인이나 이전 라인 중의 한 라인에 나타나는 것으로 간주된다. 이들 값은 비디오 소스가 문자박스 포맷에 존재하는지의 여부를 판정하기 위해 마이크로프로세서에 의해 사용될 것이다.
본 발명의 다른 구성에 따라, 자동 문자박스 검출 회로는 16×9 디스플레이 포맷비 문자박스 디스플레이를 포함하는 4×3 디스플레이 포맷비 신호의 수직 줌 또는 수직 확장을 자동적으로 수행할 수 있다. 문자박스 포맷이 검출될 때, 수직 편향 높이가 4/3 만큼 자동적으로 증가되어 문자박스 신호의 활성 비디오 부분이 이미지 종횡비 왜곡없이 와이드 스크린을 채울 수 있게 될 것이다.
제1도(a) 내지 제1도(i)는 와이드 스크린 텔레비젼의 상이한 디스플레이 포맷을 설명하는 도면이다.
제2도는 2fH수평 주사로 동작하도록 적합화되고 본 발명의 특징에 따른 와이드 스크린 텔레비젼의 블록도이다.
제3도는 제2도에 도시된 와이드 스크린 프로세서의 블록도이다.
제4도는 제3도에 도시된 와이드 스크린 프로세서를 보다 상세히 도시한 블록도이다.
제5도는 제4도에 도시된 PIP(picture-in-picture) 프로세서의 블록도이다.
제6도는 메인, 보조 및 출력 신호 경로를 설명하기 위한, 제4도에 도시된 게이트 어레이의 블록도이다.
제7도 및 제8도는 전체적으로 크로핑된 신호를 이용한 제1도(d)에 도시된 디스플레이 포맷의 발생을 설명하는데 유용한 타이밍도이다.
제9도는 1fH대 2fH변환으로 내부 2fH신호를 발생시키기 위한 회로의 블록도이다.
제10도는 제2도에 도시된 편향 회로를 블록도 형태와 회로도 형태로 조합한 도면이다.
제11도는 제2도에 도시된 RGB 인터페이스의 블록도이다.
제12도 및 제13도는 자동 문자박스 검출기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
제14도는 제12도 및 제13도와 관련하여 설명한 바와 같은 자동 문자박스 검출기의 블록도이다.
제15도는 자동 문자박스 검출기를 구현하기 위한 또다른 회로의 블록도이다.
제16도는 자동 문자박스 검출기를 포함한 수직 크게 제어 회로의 블록도이다.
제1도(a) 내지 제1도(i)는 본 발명의 상이한 구성에 따라 구현될 수 있는 단일 및 다중 화상 디스플레이 포맷의 각종 조합의 일부를 도시하고 있다. 도면에 도시된 조합의 예는 본 발명의 구성에 따른 와이드 스크린 텔레비젼을 구성하는 특정 회로의 설명을 용이하게 하기 위한 조합이다. 본 명세서의 기재상의 편의를 위해, 비디오 소스 또는 신호에 대한 폭 대 높이의 종래 디스플레이 포맷비를 통상 4×3으로 간주하고, 반면에 와이드 스크린 디스플레이 포맷비를 통상 16×9로 간주한다. 그러나, 본 발명의 장치는 이러한 정의로 제한되지는 않는다.
제1도(a)는 종래의 4×3 디스플레이 포맷비를 갖는 직시 텔레비젼 또는 투사 텔레비젼의 화면을 도시한다. 16×9 디스플레이 포맷비 화상이 4×3 디스플레이 포맷비 신호로서 전송될 경우, 스크린의 상단과 하단에 검은 막대 부분이 나타난다. 이것을 보통 문자박스(letterbox) 포맷으로 지칭한다. 이 경우, 시청되는 화상은 전체 이용 가능한 디스플레이 면적보다 약간 작게 나타난다. 이에 대한 대안으로서, 16×9 디스플레이 포맷비 소스를 전송 전에 4×3 디스플레이 포맷의 시청 화면의 수직 범위를 채울 수 있도록 변환시킨다. 그러나, 이 경우 스크린의 좌측 및/또는 우측에서 많은 정보가 크로핑될 것이다. 또 다른 대안으로서, 문자박스 화상을 수평이 아닌 수직으로 확장시킬 수도 있으나, 그 결과 수직 확장으로 인해 화상에 왜곡이 나타나게 될 것이다. 세 가지 대안들중 그 어느 것도 특별히 관심을 끌지는 못한다.
제1도(b)는 16×9 스크린을 도시하고 있다. 16×9 디스플레이 포맷비 비디오 소스는 크로핑 및 왜곡 없이 전체가 디스플레이된다. 그 자체가 4×3 디스플레이 포맷비 신호인 16×9 디스플레이 포맷비 문자박스 화상은 충분한 수직 해상도를 갖는 보다 큰 디스플레이를 제공하기 위해 라인 배가(line doubling) 또는 라인 부가(line addition)에 의해 순차적으로 주사될 수 있다. 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 제공되는 소스가 메인 소스인지 보조 소스인지 또는 외부 RGB 소스인지의 여부에 상관없이 이러한 16×9 디스플레이 포맷비 신호를 디스플레이할 수 있다.
제1도(c)는 16×9 디스플레이 포맷비의 메인 신호의 화상에 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 삽입된 디스플레이를 도시하고 있다. 메인 비디오 신호와 보조 비디오 신호가 16×9 디스플레이 포맷비 소스일 경우, 삽입 화상 또한 16×9 디스플레이 포맷비를 가질 것이다. 삽입 화상은 상이한 여러 곳의 위치에 디스플레이될 수 있다.
제1도(d)는 메인 비디오 신호와 보조 비디오 신호가 동일한 크기의 화상으로 디스플레이되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 각 디스플레이 영역은 16×9 및 4×3 포맷비와는 다른 8×9의 디스플레이 포맷비를 갖는다. 이러한 디스플레이 영역에 수평 또는 수직 왜곡없이 4×3 디스플레이 포맷비 소스를 표현하기 위해서는 신호가 좌측 및/또는 우측에서 크로핑되어야 한다. 화상의 수평 압착에 의한 약간의 이미지 종횡비 왜곡이 시청감에 지장을 주지 않는다면, 크로핑하지 않고서 화상의 거의 대부분을 나타낼 수 있다. 수평 압착은 화상내의 물체, 즉 화상내의 이미지를 수직 확장시키는 결과를 초래한다. 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 종횡비 왜곡없이 크로핑을 최대로 하는 화면 디스플레이와 크로핑없이 종횡비 왜곡을 최대로 하는 화면 디스플레이 범위내에서 크로핑과 종횡비 왜곡을 적절하게 조합할 수 있다.
보조 비디오 신호 처리 경로에서의 데이터 샘플링이 제한됨으로써 메인 비디오 신호로부터의 디스플레이 정도로 크기가 큰 고해상도 화상의 발생이 곤란하게 된다. 이러한 곤란한 문제점들을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 개발될 수 있다.
제1도(e)는 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 16×9 디스플레이 포맷비 스크린 중앙에서 디스플레이되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 이 경우, 어두운 막대부분이 스크린 좌우측에 나타난다.
제1도(f)는 하나의 대형 4×3 디스플레이 포맷비 화상과 3개의 소형 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 동시에 디스플레이되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 대형 화상 바깥쪽 주변에 있는 소형 화상은 PIP(picture-in-picture)가 아닌 POP(pictu re-outside-picture)로 지칭된다. PIP라는 용어는 본 명세서에서 2개의 디스플레이 포맷에 대해 사용된다. 와이드 스크린 텔레비젼에 2개의 튜너가 제공될 경우, 즉 2개의 내부 튜너 또는 하나의 내부 튜너와 예를 들어 비디오 카세트 레코드에 설치된 하나의 외부 튜너가 제공될 경우, 디스플레이된 화상 중의 2개의 화상이 소스에 따라 움직임을 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 나머지 화상은 정지(freeze) 프레임 포맷으로 디스플레이될 수 있다. 튜너 및 보조 신호 처리 경로를 추가하면 3개 이상의 동화상을 제공하는 것이 가능하다. 한쪽의 대형 화상과 다른 쪽의 3개의 소형 화상은 제1도(g)에 도시된 바와 같이 위치가 전환될 수 있다.
제1도(h)는 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 중심부에 있고 6개의 소형 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 그 양측에 수직열로 디스플레이되는 또 다른 디스플레이 포맷을 도시한다. 상술한 포맷에서와 같이, 2개의 튜너가 제공된 와이드 스크린 텔레비젼은 2개의 동화상을 제공할 수 있다. 나머지 11개의 화상은 정지 프레임 포맷으로 존재하게 된다.
제1도(i)는 그리드(grid) 형태로 된 12개의 4×3 디스플레이 포맷비 화상을 갖는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 이러한 디스플레이 포맷은 특히 각 화상이 최소한 상이한 채널의 정지 프레임으로 표시되는 채널 선택 안내를 위해 적합하다. 상술한 바와 같이, 동화상의 수는 이용 가능한 튜너 및 신호 처리 경로의 수에 좌우된다.
제1도에 도시된 여러 종류의 포맷은 나머지 도면에 도시되고 이하에 상세히 설명되는 와이드 스크린 텔레비젼에 의해 구현될 수 있다.
제2도에는 2fH수평 주사로 동작하도록 되어 있고 본 발명의 구성에 따른 와이드 스크린 텔레비젼(10)에 대한 전체적인 블록도가 도시되어 있다. 텔레비젼(10)은 일반적으로 비디오 신호 입력부(20), 새시(chassis) 또는 TV 마이크로프로세서(216), 와이드 스크린 프로세서(30), 1fH대 2fH변환기(40), 편향 회로(50), RGB 인터페이스(60), YUV 대 RGB 변환기(240), 키네스포프 구동기(242), 직시관 또는 투사관(244) 및 전원(70)을 포함한다. 설명의 편의상 여러 회로를 상이한 기능의 블록으로 묶어 놓았지만, 이것은 이러한 회로들의 상호간의 물리적인 위치를 제한하고자 하는 것은 아니다.
비디오 신호 입력부(20)는 상이한 비디오 소스로부터 복수의 복합 비디오 신호를 수신하도록 되어 있다. 비디오 신호는 메인 비디오 신호 및 보조 비디오 신호로서의 디스플레이를 위해 선택적으로 전환될 수 있다. RF 스위치(204)SMS 2개의 안테나 입력 ANT1과 ANT2를 갖는다. 이들은 옥외 안테나 수신 및 테이블 수신을 위한 입력을 나타낸다. RF 스위치(204)는 어느 안테나 입력이 제1튜너(206)와 제2튜너(208)에 공급되는지를 제어한다. 제1튜너(206)의 출력은 선국, 수평 편향, 수직 편향 및 비디오 제어과 관련된 수많은 기능을 수행하는 원-칩(202)에 입력된다. 도시된 특정 원-칩은 TA7777형이다. 제1튜너(206)로부터의 신호에서 기인하여 원-칩에서 형성된 기저대 비디오 신호 VIDEO OUT는 비디오 스위치(200)와 와이드 스크린 프로세서(30)의 TV1 입력단에 입력된다. 비디오 스위치(200)에 대한 다른 기저대역 비디오 입력은 AUX1과 AUX2로 표시되어 있다. 이들은 비디오 카메라, 레이저 디스크 플레이어, 비디오 테이프 플레이어, 비디오 게임기 등을 위한 용도로 사용될 수도 있다. 새시 또는 TV 마이크로프로세서(216)에 의해 제어되는 비디오 스위치(200)의 출력은 SWITCHED VIDEO로 표시되어 있다. SWITCHED VIDEO는 와이드 스크린 프로세서(30)에 입력된다.
와이드 스크린 프로세서(30)를 상세히 도시하고 있는 제3도를 참조하며, 와이드 스크린 프로세서의 스위치(SW1)는 TV1 신호와 SWITCHED VIDEO 신호 중의 하나를 선택하여 SEL COMP OUT 비디오 신호로서 Y/C 복호 회로(210:제2도)에 입력한다. Y/C 복호 회로(210)는 적응형 라인 콤브 필터(adaptive line comb filter)서 구성될 수 있다. 2개의 추가 비디오 소스 SI과 S2도 또한 Y/C복호 회로(210)에 입력된다. 각각의 비디오 소스 S1과 S2는 상이한 S-VHS 소스를 나타내며, 이들 각각은 별도의 휘도 신호 및 색도 신호로 구성된다. 일부의 적응형 라인 콤브 필터에서와 같이 Y/C 복호 회로의 일부로서 통합되거나 별도의 스위치로도 구성될 수 있는 스위치는 TV 마이크로프로세서(216)에 응답하여 각각 Y_M 및 C_IN으로 표시된 출력으로서의 한 쌍의 휘도 및 색도 신호를 선택한다. 선택된 휘도 및 색도 신호쌍은 그후 메인 신호로 간주되어 메인 신호 경로를 따라 처리된다. _M 또는 _MN을 포함하는 신호 표시는 메인 신호 경로에 관한 것이다. 색도 신호 C_IN는 와이드 스크린 프로세서에서 원-칩으로 반송되어 색차 신호 U_M 및 V_M을 형성한다. 여기서, U는 (R-Y)와 등가 표시이며, V는 (B-Y)와 등가 표시이다. Y_M, U_M 및 V_M 신호는 추가의 신호 처리를 위해 와이드 스크린 프로세서에서 디지털 형태로 변환된다.
와이드 스크린 프로세서(30)의 일부로서 기능적으로 정의되어 있는 제2튜너(208)는 기저대역 비디오 신호 TV2를 형성한다. 스위치(SW2)는 Y/C 복호 회로(220)에 대한 입력으로서 TV2 신호와 SWITCHED VIDEO 신호 중 하나를 선택한다. Y/C 복호 회로(220)는 적응형 라인 콤브 필터로서 구성될 수 있다. 스위치(SW3, SW4)는 Y/C 복호 회로(220)의 휘도 출력 및 색도 출력과 각각 Y_EXT 및 C_EXT로 표시된 외부 비디오 소스의 휘도 신호 및 색도 신호 중의 하나를 선택한다. Y_EXT 신호 및 C_EXT 신호는 S_VHS 입력 S1에 대응한다. Y/C 복호 회로(220)와 스위치(SW3, SW4)는 일부 적응형 라인 콤브 필터에서와 같이 결합될 수 있다. 스위치(SW3, SW4)의 출력은 그후 보조 신호로 간주되어 보조 신호 경로를 따라 처리된다. 선택된 휘도 출력은 Y_A로 표시된다. _A, _AX 및 _AUX를 포함하는 신호 표시는 보조 신호 경로에 관련된다. 선택된 색도 신호는 색차 신호 U_A 및 U_A로 변환된다. Y_A, Y_A 및 V_A 신호는 추후의 신호 처리를 위해 디지털 형태로 변환된다. 비디오 신호 소스를 메인 신호 경로와 보조 신호 경로로 전환함으로써 상이한 화상 디스플레이 포맷의 상이한 부분을 위한 소스 선택을 처리하는데 있어서의 유연성이 최대가 된다.
Y_M에 대응하는 복합 동기 신호 COMP SYNC는 와이드 스크린 프로세서에 의해 동기 분리기(212:제2도)에 제공된다. 수평 동기 성분 H와 수직 동기 성분 V은 수직 카운트 다운 회로(214)에 입력된다. 수직 카운트 다운 회로는 와이드 스크린 프로세서(30)로 향하는 VERT RESET 신호를 발생한다. 와이드 스크린 프로세서는 RGB 인터페이스(60)로 향하는 내부 수직 리셋 출력 신호 INT VERT RST OUT를 발생시킨다. RGB 인터페이스(60)에서의 스위치는 내부 수직 리셋 출력 신호와 RGB 소스의 수직 동기 성분 신호 중 하나를 선택한다. 이 스위치의 출력으로서 선택된 수직 동기 성분 SEL_VERT_SYNC은 편향 회로(50)에 입력된다. 보조 비디오 신호의 수평 및 수직 동기 신호는 와이드 스크린 프로세서에 있는 HV 동기 복호 회로(250)에 의해 형성된다.
1fH대 2fH변환기(40)는 예를 들어, 각 수평 라인을 두 번 디스플레이하거나 동일 필드의 인접 수평 라인을 보간하여 수평 라인 세트를 발생함으로써 인터레이스 방식의 비디오 신호를 순차 주사된 넌인터레이스 방식의 신호로 변환시키는 기능을 한다. 일부 경우, 인접 필드 또는 인접 프레임간에 검출된 움직임의 레벨에 따라 이전의 라인이 사용될지 또는 보간된 라인이 사용될지의 여부가 결정된다. 변환기 회로(40)는 비디오 RAM(420)과 관련하여 동작한다. 비디오 RAM은 순차 디스플레이가 가능하도록 프레임의 하나 또는 그 이상의 필드를 저장하는 데 사용될 것이다. Y_2fH, U-2fH및 V_2fH신호와 같은 변환된 비디오 데이터가 RGB 인터페이스(60)에 공급된다.
제11도에 보다 상세히 도시된 RGB 인터페이스(60)는 비디오 신호 입력부에 의한 디스플레이용 변환 비디오 데이터 또는 외부 RGB 비디오 데이터의 선택을 가능케 한다. 외부 RGB 신호는 2fH주사에 적합화된 와이드 디스플레이 포맷비 신호로 간주된다. 메인 신호의 수직 동기 성분은 와이드 스크린 프로세서에 의해 INT VERT RST OUT 신호로서 RGB 인터페이스에 공급되며, 이 신호는 선택된 수직 동기 성분 SEL_VERT_SYNC이 편향 회로(50)에 이용될 수 있게 한다. 와이드 스크린 텔레비젼의 조작에 의해 내부/외부 제어 신호 INT/EXT가 발생됨으로써 사용자가 외부 RGB 신호를 선택할 수 있게 된다. 그러나, 외부 RGB 신호가 존재하지 않는 경우 외부 RGB 신호 입력을 선택하면, 라스터의 수직 붕괴가 일어날 수도 있고, 음극선관 또는 투사관에 손상을 초래할 수도 있다. 따라서, RGB 인터페이스 회로는 존재하지 않는 외부 RGB 입력 신호의 선택을 무효로 하기 위해 외부 동기 신호를 검출한다. WSP 마이크로 프로세서(340)는 또한 외부 RGB 신호에 대한 컬러 및 색조를 제어한다.
와이드 스크린 프로세서(30)는 보조 비디오 신호의 특수한 신호 처리를 위해 PIP 회로(301)를 포함한다. 화상내 화상(Picture-in-picture)이라는 용어는 때때로 축약하여 PIP 또는 Pin-in-Pix로도 표현된다. 게이트 어레이(300)는 제1도(b) 내지 제1도(i)도의 예에 나타낸 바와 같이 메인 비디오 신호 데이터와 보조 비디오 신호 데이터를 각종의 디스플레이 포맷으로 조합한다. PIP 회로(301)와 게이트 어레이(300)는 와이드 스크린 마이크로 프로세서(WSP μP)(340)에 의해 제어된다. 마이크로프로세서(340)는 직렬 버스를 통해 TV 마이크로프로세서(216)에 응답한다. 직렬 버스는 4개의 신호 라인 즉, 데이터, 클록 신호, 인에이블 신호 및 리셋 신호를 위한 라인을 포함한다. 와이드 스크린 프로세서(30)는 또한 3레벨 샌드캐슬(2 level sandcastle) 신호로서의 복합 수직 블랭킹/리셋 신호를 발생시킨다. 이와 달리, 수직 블랭킹 신호 및 수직 리셋 신호는 별개의 신호로서 발생될 수도 있다. 복합 블랭킹 신호는 신호 입력부에 의해 RGB 인터페이스에 제공된다.
제10도에 보다 상세히 도시되어 있는 편향 회로(50)는 와이드 스크린 프로세서의 수직 리셋 신호, RGB 인터페이스(60)로부터 선택된 2fH수평 동기 신호 및 와이드 스크린 프로세서로부터의 추가의 제어 신호를 수신한다. 이들 추가의 제어 신호는 수평 위상 조절(PHASE ADJ), 수직 크기 조절(V SIZE) 및 동서핀 조절(EW ADJ)과 관련이 있다. 편향 회로(50)는 2fH귀선 펄스(2fHFB)를 와이드 스크린 프로세서(30), 1fH대 2fH변환기(40) 및 YUV 대 RGB 변환기(240)에 제공한다.
전체 와이드 스크린 텔레비젼에 대한 동작 전압은 AC 메인 전원에 의해 전원 공급되는 전원 공급 장치(70)에 의해 발생한다.
와이드 스크린 프로세서(30)는 제3도에 보다 상세히 도시되어 있다. 와이드 스크린 프로세서의 주요 구성 요소로는 게이트 어레이(300), PIP 회로(301), 아날로그/디지털 변환기(342,346) 및 디지털/아날로그 변환기(360,362,364), 제2튜너(208), 와이드 스크린 프로세서 마이크로프로세서(340) 및 와이드 스크린 프로세서 출력 부호화 회로(227)가 있다. 와이드 스크린 프로세서의 추가의 세부 요소는 제4도에 도시되어 있다. PIP 회로(301:제3도)의 주요 부분을 형성하는 PIP 프로세서(320)는 제5도에 보다 상세히 도시되어 있다. 게이트 어레이(300)는 제6도에 상세히 설명되어 있다. 제3도에 도시된 다수의 구성 요소들에 대해서는 이미 설명한 바 있다.
제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 제2튜너(208)는 IF 단(224) 및 오디오단(226)과 접속되어 있다. 제2튜너(208)는 또는 WSP μP(340)과 관련하여 동작한다. WSP μP(340)은 입출력 I/O부(340A)와 아날로그 출력부(340B)를 포함한다. I/O부(340A)는 색조 제어 신호 TINT, 컬러 제어 신호 COLOR, 외부 RGB 비디오 소스를 선택하기 위한 신호 INT/EXT 및 스위치(SW1 내지 SW6)에 대한 제어 신호를 제공한다. I/O부는 또한 편향 회로와 음극선관을 보호하기 위하여 RGB 인터페이스로부터의 외부 동기 검출 신호 EXT SYNC DET를 모니터한다. 아날로그 출력부(340B)는 각 인터페이스 회로(254,256,258)에 수직 크기, 동서 조절 및 수평 위상에 대한 제어 신호를 제공한다.
게이트 어레이(300)는 예를 들어 제1도에 구분되어 도시되어 있는 각종의 디스플레이 포맷 중 어느 하나로 복합 와이드 스크린 디스플레이를 구형하기 위해 메인 및 보조 신호 경로로부터의 비디오 정보를 합성하는 기능을 한다. 게이트 어레이에 대한 클록 정보는 저역 통과 필터(376:제3도)와 관련하여 동작하는 위상 동기 루프(374)에 의해 제공된다. 메인 비디오 신호는 Y_M, U_M 및 V_M으로 표시된 신호와 같이 YUV 포맷과 아날로그 형태로 와이드 스크린 프로세서에 공급된다(제3도 참조). 이들 메인 신호는 제4도에 보다 상세히 도시된 아날로그/디지털 변환기(342,346)에 의해 아날로그에서 디지털 형태로 변환된다.
컬러 성분 신호는 일반적인 표식 U 및 V 또는 I 및 Q 신호로 참조되며, U 및 V는 각각 R-Y 신호 및 B-Y 신호로 지정될 것이다. 샘플링된 휘도 대역폭은 시스템 클록 주파수가 1024fH이고, 1024fH가 대략 16MHZ이기 때문에 8MHZ로 제한된다. U 신호 및 V 신호가 I에 비해 500KHZ또는 1.5MHZ로 제한되므로, 컬러 성분 데이터를 샘플링하기 위해 단일의 아날로그/디지털 변환기와 아날로그 스위치가 사용될 수 있다. 아날로그 스위치 또는 멀티플렉서(344:제6도)에 대한 선택 라인 U/V_MUX은 시스템 클록을 2로 분주함으로써 유도된 8MHZ신호이다. 1 클록 폭의 라인 개시 SOL(start of line) 펄스는 이 신호를 각 수평 비디오 라인의 개시시에 0로 동기적으로 리셋시킨다. U/V_MUX 라인은 수평 라인에 걸쳐 각 클록 사이클을 토글링(toggle)한다. 라인 길이가 짝수의 클록 사이클이기 때문에, 일단 초기화되면 U/V_MUX의 상태는 중단없이 지속적으로 0,1,0,1,...을 토글링할 것이다. 아날로그/디지탈 변환기(342,346)가 1클록 사이클 만큼 지연되므로, 아날로그/디지털 변환기(342,346)로부터의 Y 및 UV 데이터 스트림은 시프트된다. 이러한 데이터 시프트를 조절하기 위해, 제6도의 메인 신호 처리 경로(304)로부터의 클록 게이팅 정보가 동일하게 지연되어야 한다. 만일 클록 게이팅 정보가 지연되지 않는다면, UV 데이터는 삭제될 때 정확하게 쌍을 이루지 않을 것이다. 이것은 UV 데이터의 각 쌍이 하나의 벡터를 나타내기 때문에 매우 중요한 문제가 된다. 한 벡터로부터의 U 엘레멘트는 컬러 시프트를 유발하지 않고서는 다른 벡터로부터의 V 엘레멘트와 쌍을 이룰 수 없다. 그 대신 이전 쌍으로부터의 V 샘플이 현재의 U 샘플과 함께 검출될 것이다. 이러한 멀티플렉싱 방법은 컬러성분(U,V) 샘플의 모든 쌍에 대해 2개의 휘도 샘플이 있기 때문에 2:1:1로서 관련된다. U 및 V에 대한 나이퀴스트 주파수는 휘도 나이퀴스트 주파수의 절반으로 감소되는 것이 효과적이다. 따라서, 휘도 성분에 대한 아날로그/디지털 변환기 출력의 나이퀴스트 주파수는 8MHZ인 반면에, 컬러 성분에 대한 아날로그/디지털 변환기 출력의 나이퀴스트 주파수는 4MHZ이다.
PIP 회로 및/또는 게이트 어레이는 데이터 압축에 악영향을 줌에도 불구하고 보조 데이터의 해상도를 증가시키기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 예를 들어 쌍을 이루고 있는 화소 압축과 디더링(dithering) 및 디디더링(dedithering)을 포함하는 다수의 데이터 감소 및 데이터 복원 방식이 개발되었다. 더욱이, 상이한 비트수를 포함하는 상이한 디더링 시퀀스와 상이한 비트수를 포함하는 상이한 쌍을 이루고 있는 화소 압축이 고려되고 있다. 각각의 특정 종류의 화상 디스플레이 포맷에 대한 디스플레이된 비디오의 해상도를 최대로 하기 위해 다수의 특정 데이터 감소 및 복원 방식 중의 한 방식이 WSP μP에 의해 선택될 수 있다.
게이트 어레이는 FIFO(356,358)로서 구성될 수 있는 라인 메모리와 관련하여 동작하는 보간 회로(337)를 포함한다. 보간 회로와 FIFO는 메인 신호를 요구된 바와 같이 재샘플링하는데 사용된다. 보조 신호를 재샘플링하기 위해 추가의 보간 회로를 이용할 수도 있다. 게이트 어레이내의 클록/동기 회로(341)는 메인 신호와 보조 신호를 조합하여 Y_MX, U_MX 및 V_MX 성분을 갖는 단일의 출력 비디오 신호를 형성하는 데이터 조작을 포함한 메인 및 보조 신호 모두에 대한 데이터 조작을 제어한다. 이들 출력 성분들은 디지털/아날로그 변환기(360,362,364)에 의해 아날로그 형태로 변환된다. Y, U 및 V로 표시된 아날로그 형태의 신호는 넌인터레이스 주사로의 변환을 위해 1fH대 2fH변환기(40)에 공급된다. Y, U 및 V 신호는 또한 부호화 회로(227)에 의해 Y/C 포맷으로 부호화되어 패널 잭(panel jack)에서 이용 가능한 와이드 포맷비 출력 신호 Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT를 형성한다. 스위치(SW5)는 게이트 어레이로부터의 신호 C_SYNC_MN 또는 PIP 회로(301)로부터의 신호 C_SYNC_AUX 중에서 부호화 회로(227)에 대한 동기 신호를 선택한다. 스위치(SW6)는 와이드 스크린 패널 출력에 대한 동기 신호로서 Y_M과 C_SYNC_AUX 중 하나를 선택한다.
수평 동기 회로의 일부분이 제9도에 보다 상세히 도시되어 있다. 위상 비교기(228)는 저역 통과 필터(230), 전압 제어 발진기(232), 분주기(234) 및 커패시터(236)를 포함하는 위상 동기 루프의 일부로서 포함되어 있다. 전압 제어 발진기(232)는 세라믹 공진기(238) 또는 이와 유사한 기능의 것에 응답하여 32fH에서 동작한다. 전압 제어 발진기의 출력은 32로 분주되어 적합한 주파수의 제2입력 신호를 위상 비교기(228)에 제공한다. 분주기(234)의 출력은 1fHREF 타이밍 신호이다. 32fHREF 및 1fHREF 타이밍 신호는 16으로 분주하는 카운터(400)에 공급된다. 2fH출력은 펄스폭 회로(402)에 공급된다. 1fHREF 신호에 의해 분주기(400)를 프리세팅함으로써 분주기는 비디오 신호 입력부의 위상 동기 루프와 동기적으로 동작하게 된다. 펄스 폭 회로(402)는 저역 통과 필터(406)와 2fH전압 제어 발진기(408)를 포함하는 제2위상 동기 루프의 일부를 형성하는 예를 들어 CA1391 형의 위상 비교기(404)의 적절한 동작을 위해 2fHREF 신호가 적합한 펄스 폭을 갖게 한다. 전압 제어 발진기(408)는 순차적으로 주사되는 디스플레이를 구동시키는데 사용되는 내부 2fH타이밍 신호를 발생시킨다. 위상 비교기(404)에 대한 다른 입력 신호는 편향 회로(50)로부터의 2fH귀선 펄스 또는 그와 관련된 타이밍 신호이다. 위상 비교기(404)를 포함하는 제2위상 동기 루프는 각각의 2fH주사 기간이 입력 신호의 각 1fH기간내에서 대칭이 되도록 한다. 그렇지 않으면, 디스플레이는 예컨대, 비디오 라인의 절반이 우측으로 시프트되고 나머지 절반이 좌측으로 시프트되는 라스터 스플릿(raster split)을 나타낼 것이다.
편향 회로(50)는 제10도에 보다 상세히 도시되어 있다. 상이한 디스플레이 포맷을 구현하는데 필요한 요구된 수직 과주사(overscan)의 양에 따라 라스터의 수직 크기를 조절하기 위해 회로(500)가 제공된다. 도면을 참조하여 설명하면, 정전류원(502)은 수직 램프파 커패시터(504)를 충전시키는 일정량의 전류 IRAMP를 제공한다. 트랜지스터(506)는 수직 팸프 커패시터와 병렬로 접속되고, 수직 리셋 신호에 응답하여 커패시터를 주기적으로 방전시킨다. 어떤 조절도 없는 경우, 전류 IRAMP는 라스터를 최대 이용 가능한 수직 크기를 제공한다. 이것은 제1도(a)에 도시된 바와 같이 확장된 4×3 디스플레이 포맷비 신호 소스에 의해 와이드 스크린 디스플레이를 채우는데 필요한 수직 과주사의 정도에 일치한다. 더 적은 수직 라스터의 크기가 요구되는 정도까지, 수직 램프와 커패시터(504)가 저속으로 보다 작은 피크 값으로 충전되도록 조절 가능한 전류원(508)은 전류 IRAMP를 가변량의 전류 IADJ로 전환한다. 가변 전류원(508)은 제16도에 도시된 수직 크기 제어 회로(1030)에 의해 발생되는 예를 들어 아날로그 형태의 수직 크기 조절 신호에 응답한다. 수직 크기 조절 회로(500)는 전위차계 또는 백 패널 조절 노브(back panel adjustment knob)에 의해 구현될 수 있는 수동의 수직 크기 조절 회로(510)와는 관련되지 않는다. 어떤 경우에도, 수직 편향 코일(512)의 적절한 크기의 구동 전류를 수신한다. 수평 편향은 위상 조절 회로(518), 동서 핀 보정 회로(514), 2fH위상 동기 루프(520) 및 수평 출력 회로(516)에 의해 제공된다.
RGB 인터페이스 회로(60)는 제11도에 보다 상세히 도시되어 있다. 최종적으로 디스플레이되어야 할 신호는 1fH대 2fH변환기(40)의 출력과 외부 RGB 입력 중에서 선택될 것이다. 본 명세서에 기술된 와이드 스크린 텔레비젼에 대해서는 외부 RGB 입력이 와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 순차 주사된 소스인 것으로 가정된다. 비디오 신호 입력부(20)로부터의 외부 RGB 신호와 복합 블랭킹 신호는 RGB 대 YUV 변환기(610)에 입력된다. 외부 RGB 신호를 위한 외부 2fH복합 동기 신호는 외부 동기 신호 분리기(600)에 입력된다. 스위치(608)는 수직 동기 신호를 선택하고, 스위치(604)는 수평 동기 신호를 선택하며, 스위치(606)는 비디오 신호를 선택한다. 각각의 스위치(604,606,608)는 WSP μP(340)에 의해 발생된 내부/외부 제어 신호에 응답한다. 내부 비디오 소스 또는 외부 비디오 소스는 사용자가 선택한다. 그러나, 외부 RGB 소스가 접속되어 있지 않거나 턴온되지 않았을 때 사용자가 부주의하게 외부 RGB 소스를 선택할 경우 또는 외부 소스가 결락(drop out)될 경우, 수직 라스터가 붕괴되고, 음극선관에 심각한 손상을 초래할 것이다. 따라서, 외부 동기 신호 검출기(602)는 외부 동기 신호가 존재하는지를 검사한다. 외부 동기 신호가 없는 경우, 각 스위치(604,606,608)로부터의 신호가 존재하지 않으면, 외부 RGB 소스의 선택을 방지하기 위해 스위치 오버라이드 제어 신호(switch override control signal) 각 스위치에 전송된다. RGB 대 YUV 변환기(610)는 또한 WSP μP(340)로부터의 색조 및 컬러 제어 신호를 수신한다.
제4도는 제3도에 도시된 와이드 스크린 프로세서(30)를 보다 상세히 도시한 블록도이다. T_A, Y_A 및 V_A 신호는 해상도 처리 회로(370)를 포함할 수 있는 PIP 프로세서(320)에 입력된다. 본 발명의 특징에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 비디오 화상을 확장 및 압축시킬 수 있다. 제1도에 별도 부분으로 예시된 여러 종류의 복합 디스플레이 포맷에 의해 실시된 특정 효과는 해상도 처리 회로(370)로부터의 해상도 처리된 데이터 신호 Y_RP, U_RP 및 V_RP를 수신할 수 있는 PIP 프로세서(320)에 의해 나타난다. 해상도 처리 과정이 항상 필요한 것은 아니고 선택된 디스플레이 포맷 동안만 필요하다. PIP 프로세서(320)는 제5도에 보다 상세히 도시되어 있다. PIP 프로세서의 주요 구성요소로는 아날로그/디지털 변환기(322), 입력부(324), 소속 스위치(FSW) 및 버스부(326), 타이밍 및 제어부(328), 디지털/아날로그 변환기(330)가 있다.
PIP 프로세서(320)는 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코오포레이티드사에서 개발된 기본 CPIP 칩의 개선된 변형물로서 실시될 수 있다. 기본 CPIP 칩은 미국 인디아나주의 인디아나폴리스에 소재한 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코포레이티드사에서 출간한 The CTC 140 Picture in Picture(CPIP) Technical Traing Manual이라는 명칭의 출판물에 더 상세히 설명되어 있다. 다수의 특수한 특징 또는 효과가 가능하며 이에 대해 후술할 것이다. 기본적인 특수 효과는 제1도(c)에 도시된 바와 같이 대형 화상의 일부분에 소형 화상을 중첩한 디스플레이이다. 대형화상 및 소형 화상은 동일한 비디오 신호 또는 상이한 비디오 신호로부터 발생될 수 있으며 이들은 상호 교체되거나 혹은 스왑(swap)될 수 있다. 일반적으로, 오디오 신호는 항상 대형 화상에 대응하도록 전환된다. 소형 화상은 스크린 상의 어떠한 위치로도 이동되거나 또는 다수의 소정 위치를 통하여 단계적으로 이동될 수 있다. 줌 특징은 소형 화상의 크기를 예를 들어 이미 설정된 수많은 크기들 중 임의의 어느 하나로 증가 및 감소시킨다. 제1도(d)에 도시된 디스플레이 포맷에서 처럼 어떤 지점에서는 대형 화상과 소형 화상이 사실상 동일한 크기가 된다.
제1도(b), 제1도(e) 또는 제1도(f)에 도시된 도면과 같은 단일 화상 모드에서, 사용자는 예를 들어 1.0:1 내지 5.0:1의 비율로 단계적으로 단일 화상의 내용을 확대 및 축소시킬 수 있다. 줌 모드 동안, 사용자가 화상 내용을 검사 또는 패닝(상하로 움직이게 함)할 수 있어 스크린 이미지가 화상의 상이한 영역을 가로질러 이동할 수 있게 될 것이다. 어떤 경우이든, 즉, 소형 화상이나 대형 화상 또는 줌 화상은 고정 프레임(정지 화상 포맷)으로 디스플레이될 수 있다. 이러한 기능은 비디오의 최종 9프레임의 비디오가 스크린상에 반복될 수 있는 스트로브 포맷을 가능하게 한다. 프레임 반복율은 초당 30프레임에서 초당 0프레임까지 변경될 수 있다.
본 발명의 또 다른 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼에 사용되는 PIP 프로세서는 전술된 기본 CPIP 칩의 현재 구조와는 상이하다. 기본 CPIP 칩이 16×9 스크린을 갖는 텔레비젼에 비디오 가속 회로가 없이 사용될 경우, 삽입 화상은 더 넓은 16×9 스크린 상의 주사에 의해 발생되는 실질적인 4/3배의 수평 확장으로 인해 종횡비 왜곡을 나타낼 것이다. 화상내의 물체는 수평으로 연장될 것이다. 외부의 가속 회로가 이용될 경우, 종횡비 왜곡은 발생하지 않지만 전체 스크린에 화상이 전부 채워지지는 않을 것이다.
종래의 텔레비젼에 사용된 바와 같은 기본 CPIP 칩에 기반을 둔 PIP 프로세서는 어떤 바람직하지 않은 결과를 낳는 측정 방식으로 동작된다. 유입 비디오는 메인 비디오 소스의 수평 동기 신호에 대해 고정되는 640fH클록으로 샘플링된다. 즉, CPIP 칩과 관련된 비디오 RAM에 저장된 데이터는 유입 보조 비디오 소스에 대해 직교적으로 샘플링되지 않는다. 이것이 필드 동기에 대한 CPIP 방법의 근본적인 한계이다. 입력 샘플링율의 비직교 성질(nonorthogonal nature)은 스큐 에러(skew error)를 유발시킨다. 이러한 한계는 CPIP 칩과 함께 비디오 RAM이 사용되어 데이터를 기록 및 판독하기 위해 동일 클록을 사용해야만 하는 결과에서 비롯된다. 비디오 RAM(350)과 같은 비디오 RAM으로부터의 데이터가 디스플레이될 경우, 스큐 에러는 화상의 수직 에지를 따라 랜덤한 지터(jitter)로 나타나며, 이러한 지터는 통상 아주 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
기본 CPIP 칩과는 상이한 본 발명의 장치에 따른 PIP 프로세서(320)는 비디오 데이터를 복수의 선택 가능한 디스플레이 모드들중 하나의 모드로 비대칭 압축시키는데 적합하다. 이러한 동작 모드에서, 화상은 수평 방향으로 4:1, 수직 방향으로 3:1 압축된다. 이러한 비대칭 압력 모드는 비디오 RAM에의 저장을 위한 종횡비 왜곡된 화상을 발생한다. 화상에서의 물체는 수평으로 압착된다. 그러나, 이들 화상이 16×9 디스플레이 포맷비 스크린의 디스플레이를 위해 예를 들어 채널 주사 모드에서와 같이 정상적으로 판독될 경우, 화상은 올바르게 나타난다. 이 때 스크린에는 화상이 전부 채워지게 되며 종횡비에는 왜곡이 나타나지 않는다. 본 발명의 이러한 특징에 따른 비대칭 압축 모드에 의해 외부의 가속 회로 없이도 16×9 스크린 상에 특수 디스플레이 포맷을 발생할 수 있게 된다.
풀 스크린 PIP 모드에서, PIP 프로세서는 프리 런(free run) 발진기(348)와 함께 예컨대 적응형 라인 콤브 필터와 같은 복호 회로로부터 Y/C 입력을 수신하고, 그 신호를 Y, U, V 컬러 성분으로 디코딩하며, 수평 및 수직 동기 펄스를 발생시킬 것이다. 이들 신호는 줌 모드, 정지 모드(freeze mode), 채널 주사 모드 등의 여러 가지 풀 스크린 모드를 위해 PIP 프로세서에서 처리된다. 예를 들어, 채널 주사 모드 동안, 비디오 신호 입력부로부터 제공된 수평 및 수직 동기는 샘플링된 신호(상이한 채널)가 동기 펄스와 관련이 없고 조만간 랜덤한 움직임에서 스위칭될 것이기 때문에 많은 불연속성을 가질 것이다. 따라서, 샘플 클록(및 판독/기록 비디오 RAM 클록)은 프리 런 발진기에 의해 결정된다. 정지 모드 및 줌 모드의 경우, 샘플 클록은 이러한 특수 경우에 디스플레이 클록 주파수와 동일하게 되는 유입 비디오 수평 동기 신호에 동기될 것이다.
제4도를 참조하면, PIP 프로세서로부터 출력된 아날로그 형태의 Y, U, V 및 C_SYNC(복합 동기 신호)는 3.58MHZ발진기(380)와 관련하여 동작하는 부호화 회로(366)에 의해 Y/C 성분으로 재부호화될 수 있다. 이 Y/C_PIP_ENC 신호는 Y/C 스위치(도시되지 않음)에 접속될 수 있고, 이로써 재부호화된 Y/C 성분이 메인 신호의 Y/C 성분 대신 사용될 수 있게 된다. 이 점에서, PIP 부호화된 Y, U, V 및 동기 신호는 새시의 나머지 부분에서 수평 및 수직 타이밍의 기초가 된다. 이러한 모드의 동작은 메인 신호 경로에서의 보간 회로 및 FIFO의 동작에 의거하여 PIP에 대해 줌 모드를 실행하는데 적합하다.
제5도에서, PIP 프로세서(320)는 아날로그/디지털 변환기(322)와, 입력부(324)와, 고속 스위치(FSW) 및 버스 제어부(326)와, 타이밍 제어부(328)와, 디지털/아날로그 변환기(330)를 포함한다. 일반적으로, PIP 프로세서(320)는 비디오 신호를 휘도 신호(Y) 및 색차 신호(U,V)로 디지털화하고 서브 샘플링하여 그 결과를 상술한 바와같은 1Mbit 비디오 RAM(350)에 저장한다. PIP 프로세서(320)와 관련된 비디오 RAM(350)은 1Mbit의 메모리 용량을 갖는데, 이것은 8비트 샘플을 갖는 비디오 데이터의 전체 필드를 저장하기에 충분하지는 않은 용량이다. 메모리 용량을 증가시키면, 비용이 상승되고, 보다 복잡한 관리 회로를 필요로 할 것이다. 보조 채널에서의 샘플당 비트수를 작게 하면 시종일관 8비트 샘플로 처리되는 메인 신호와 관련한 양자화 해상도 또는 대역폭이 감소된다. 이러한 대역폭의 실질적인 감소는 보조 디스플레이 화상이 비교적 작을 때는 항상 문제가 되는 것은 아니지만 보조 디스플레이 화상이 예를 들어 메인 디스플레이 화상과 동일한 크기인 경우와 같이 큰 경우에는 곤란한 문제가 될 수 있다. 해상도 처리 회로(370:제4도)는 보조 비디오 데이터의 양자화 해상도 또는 유효 대역폭을 증가시키기 위한 한가지 이상의 방식을 선택적으로 실행할 수 있다. 예를 들어 쌍을 이루는 화소 압축(paired pixel compression) 방식과 디더링 및 디디더링 방식을 포함한 다수의 데이터 감소 및 데이터 복원 방식이 개발되었다. 디디더링 회로는 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같은 게이트 어레이의 보조 신호 경로에서의 비디오 RAM(350)의 후단에 배치될 것이다. 또한, 상이한 비트수를 포함하는 상이한 디더링 및 디디더링 시퀀스와 상이한 비트수를 포함하는 상이한 쌍을 이루는 화소 압축이 고려된다. 각각의 특수한 화상 디스플레이 포맷에 대한 디스플레이 비디오의 해상도를 최대로 하기 위해 다수의 특수한 데이터 감소 및 복원 방식 중의 한 방식이 WSP μP에 의해 선택될 수 있다.
보조 신호의 휘도와 차분 신호는 PIP 프로세서의 일부분을 형성하는 비디오 RAM(350)에 8:1:1의 6-비트 Y, Y, V 유형으로 저장된다. 즉, 각 성분은 6-비트 샘플로 양자화된다. 즉, 색차 샘플의 쌍 마다에 대해 8개의 휘도 샘플이 존재한다. PIP 프로세서(320)는 유입 비디오 데이터가 유입 보조 비디오 동기 신호에 로크된 640fH클록 주파수로 샘플링되는 모드로 동작된다. 이 모드에서는 비디오 RAM에 저장된 데이터가 직교적으로 샘플링된다. 데이터가 PIP 프로세서 비디오 RAM(350)으로부터 판독될 경우, 그 데이터는 유입 보조 비디오 신호에 동기된 동일한 640fH클록을 사용하여 판독된다. 그러나, 이러한 데이터가 직교적으로 샘플링 및 저장되어 직교적으로 독출될 수 있다고 하더라도, 메인 비디오 소스와 보조 비디오 소스의 비동기적 성질로 인하여 비디오 RAM(350)으로부터 직접 직교적으로 디스플레이될 수는 없다. 메인 비디오 소스와 보조 비디오 소스는 이들이 동일한 비디오 소스로부터의 신호를 디스플레이하는 경우에만 동기될 수 있을 것이다.
메인 신호 경로(304), 보조 신호 경로(306) 및 출력 신호 경로(312)는 제6도에 블록도로 도시되어 있다. 게이트 어레이는 또한 클록/동기 회로(320)와 WSP μP 복호 회로(310)를 포함한다. WSP DATA로 표시된 WSP μP 복호 회로(310)의 데이터 및 어드레스 출력 라인은 PIP 프로세서(320) 및 해상도 처리 회로(370)뿐만 아니라 각 메인 회로와 전술된 신호 경로에 공급된다. 게이트 어레이의 일부로서 특정 회로가 형성되는지의 여부는 본 발명의 장치에 대한 설명을 용이하게 하기 위한 편리성과 상당한 관련이 있다.
게이트 어레이는 필요할 경우 상이한 화상 디스플레이 포맷을 구현하도록 메인 비디오 채널의 비디오 데이터를 확장, 압축 및 크로핑하는 기능을 한다. 휘도성분 Y_MN은 휘도 성분의 보간 성질에 좌우되는 시간 길이 동안 선입선출(FIFO) 라인 메모리(356)에 저장된다. 합성된 색도 성분 U/V_MN은 FIFO(358)에 저장된다. 보조 신호 휘도 및 색도 성분 Y_PIP, U_PIP, V_PIP은 디멀티플렉서(355)에 의해 형성된다. 휘도 성분은 필요한 경우 회로(357)에서 해상도 처리되고, 필요한 경우 출력으로서 신호 Y_AUX를 발생하는 보간 회로(359)에 의해 확장된다.
어떤 경우에는 보조 디스플레이가 제1도(d)의 예에 도시된 바와 같이 메인 신호 디스플레이 정도의 크기가 될 것이다. PIP 프로세서 및 비디오 RAM(350)과 관련된 기억 용량의 한계로 인해 이러한 큰 디스플레이 영역을 채우기에는 불충분한 수의 데이터 포인트 또는 화소가 제공될 수 있다. 이러한 상황에서, 해상도 처리 회로(357)는 데이터 압축 즉, 감소 동안 손실된 픽셀을 제자리에 위치시키기 위하여 보조 비디오 신호에 대한 픽셀을 복원하도록 사용될 수 있다. 그 해상도 처리 과정은 제4도에 도시된 회로(370)에 의해 취해진 해상도 처리 과정과 일치할 것이다. 예를 들면, 회로(370)로는 디더링 회로가 가능하고, 회로(357)로는 디디더링 회로가 가능하다.
보조 채널은 640fH의 샘플링율로 샘플링되는 반면 메인 채널은 1024fH의 샘플링율로 샘플링된다. 보조 채널 FIFO(354)MS 데이터를 보조 채널 샘플링율에서 메인 채널 클록 주파수로 변환시킨다. 이 과정에서, 비디오 신호는 8/5(1024/640) 압축된다. 이것은 보조 채널 신호를 정확히 디스플레이 하는데 필요한 4/3 압축보다 더 많은 수치이다. 따라서, 보조 채널은 4×3 소형 화상을 정확히 디스플레이 하기 위해 보간 회로(359)에 의해 확장되어야 한다. 보간 회로(359)는 WSP 마이크로프로세서(340)에 응답하는 보간 회로 제어 회로(371)에 의해 제어된다. 요구되는 보간 회로의 확장량은 5/6이다. 확장 인자 X는 다음 식과 같이 결정된다.
색도 성분 U_PIP 및 V_PIP은 휘도 성분의 보간 성질에 좌우되는 시간 길이 동안 라인 지연 회로(367)에 의해 지연되며, 이 지연 회로는 출력으로서 신호 U_AUX 및 V_AUX를 발생시킨다. 메인 및 보조 신호의 각 Y,U 및 V 성분은 FIFO(354,356,358)의 판독 인에이블 신호를 제어함으로써 출력 신호 경로(312)에서의 각 멀티플렉서(315,317,319)에서 합성된다. 멀티플렉서(315,317,319)는 출력 멀티플렉서 제어 회로(321)에서 합성된다. 출력 멀티플렉서 제어 회러(321)는 클록 신호, 라인 개시신호, 수평 라인 카운터 신호, 수직 블랭킹 리셋 신호 및 PIP 프로세서와 WSP μP(340)로부터의 고속 스위치의 출력에 응답한다. 멀티플렉싱된 휘도 및 색도 성분 Y_MX, U_MX 및 V_MX는 각 디지털/아날로그 변환기(360,362,364)에 각각 공급된다. 디지털/아날로그 변환기 다음에는 제4도에 도시된 바와같이 각각 저역 통과 필터(361,363,365)가 후속된다. PIP 프로세서, 게이트 어레이 및 데이터 감소 회로의 여러 기능들은 WSP μP(340)에 의해 제어된다. WSP μP(340)는 직렬 버스에 의해 접속되어 있는 TV μP(216)에 응답한다. 직렬 버스로는 도시된 바와 같이 데이터, 클록 신호, 인에이블 신호 및 리셋 신호를 위한 라인을 갖는 4개의 와이어 버스가 가능하다. WSP μP(340)은 WSP μP 복호 회로(310)를 통해 게이트 어레이의 상이한 회로들과 연결되어 있다.
어떤 한 경우에, 디스플레이된 화상의 종횡비 왜곡을 방지하기 위해 4×3 NTSC 비디오 신호를 4/3 인자만큼 압축시킬 필요가 있다. 또 다른 경우에, 비디오 신호는 부통 수직 줌에 의해 일반적으로 수반되는 수평 줌 동작을 실행하도록 확장될 수 있다. 최대 33%의 수평 줌 동작은 압축을 4/3 이하가 되도록 감소시킴으로써 달성될 수 있다. S-VHS에 대해서는 최대 5.5MHZ인 휘도 비디오 대역폭이 1024fH클록에 대해 8MHZ인 나이퀴스트 폴드 오버(Nyquist fold over) 주파수의 상당 퍼센트를 차지하고 있기 때문에, 샘플 보간 회로는 새로운 화소 위치에 대한 유입 비디오를 재계산하는데 사용된다.
제6도에 도시된 바와 같이, 휘도 데이터 Y-MN는 비디오 신호의 압축 또는 확장에 근거한 샘플 값을 검사하는 메인 신호 경로(304)에서의 보간 회로(337)를 통해 라우팅된다. 스위치, 즉 전송로 선택기(323,331)의 기능은 FIFO(356) 및 보간 회로(337)의 상대적 위치에 대해 메인 신호 경로(304)의 토폴로지(totplogy)를 반전시키는 것이다. 특히, 이들 스위치는 보간 회로(337)가 압축을 위해 요구된 바와 같이 FIFO(356)보다 선행할지 아니면 FIFO(356)가 확장을 위해 요구된 바와 같이 보간 회로(337)보다 선행해야 할 것인지를 선택한다. 스위치(323,331)는 전송로 제어 회로(335)에 응답하며, 전송로 제어 회로(335)는 또한 WSP μP(340)에 응답한다. 보조 비디오 신호가 비디오 RAM(350)에의 저장을 위해 압축되며 실질적으로는 확장만이 필요하다는 사실은 이미 설정하였다. 따라서, 보조 신호 경로에서는 메인 경로에서와 같은 스위칭은 필요치 않다.
FIFO를 사용하여 비디오 압축을 실행하기 위해, 예를 들어 매 4번째의 샘플이 FIFO(356)에 기록되지 못하게 할 수 있다. 이로써 4/3의 압축이 달성된다. 보간 회로(337)는 FIFO로부터 판독되는 데이터가 불균일하지(jag) 않고 균일하게 되도록 FIFO에 기록되는 휘도 샘플을 재계산한다. 확장은 압축과 정확히 반대 방식으로 수행될 것이다. 압축의 경우에 있어서, 기록 인에이블 신호는 금지 펄스의 형태로 부가된 클록 게이팅 정보를 갖는다. 데이터를 확장하기 위해, 클록 게이팅 정보가 판독 인에이블 신호에 결합된다. 이로써 FIFO로부터 판독될 때의 데이터가 일시 정지될 것이다. 이 경우, 이러한 처리 동안 FIFO를 후속하는 보간 회로의 기능은 샘플링된 데이터를 확장 후의 불균일한 데이터에서 균일하게 샘플링된 데이터로 재계산하는 것이다. 확장의 경우, FIFO(356)로부터 판독되고 보간 회로(337)를 통해 클록되는 동안 데이터는 일시 정지되어야 한다. 이것은 데이터가 보간 회로(337)를 통해 지속적으로 클록되는 압축의 경우와는 다르다. 이러한 압축 및 확장의 경우 모두에 대해, 클록 게이팅 동작은 동기 방식으로 용이하게 실행될 수 있다. 즉, 1024fH시스템 클록의 상승 구간을 기초로 어떠한 사항들이 발생할 수 있다.
보조 신호의 보간은 보조 신호 경로(306)에서 발생한다. PIP 회로(301)는 유입 비디오 데이터를 저장하도록 6비트 Y,U,V 8:1:1 필드 메모리인 비디오 RAM(350)을 조절한다. 비디오 RAM(350)은 복수의 메모리 위치에 2개 필드의 비디오 데이터를 유지한다. 각 메모리 위치는 8비트의 데이터 비트를 유지한다. 각 8-비트 위치에는 하나의 6-비트 Y(휘도) 샘플(640fH로 샘플링된) 및 다른 2개의 비트가 있다. 이들 2개의 다른 비트는 고속 스위치 데이터, 아니면 U 또는 V 샘플(80fH로 샘플링된)의 일부를 유지한다. 고속 스위치 데이터 값은 어느 유형의 필드가 비디오 RAM에 기록되어 있는지를 나타낸다. 비디오 RAM(350)에 2개 필드의 데이터가 저장되어 있고 전체 비디오 RAM(350)이 디스플레이 기간 동안 판독되기 때문에, 디스플레이 주사 동안 2개의 필드 모두가 판독된다. PIP 회로(301)는 고속 스위치 데이터를 사용하여 어느 필드가 메모리로부터 판독되어 디스플레이될지를 결정할 것이다. PIP 회로는 모션 티어 문제를 해소하기 위해 기록되어 있는 반대의 필드 타입을 항상 판독한다. 판독되는 필드 타입이 디스플레이되는 필드 타입과 반대 타입일 경우, 비디오 RAM에 저장된 짝수 필드는 이 필드가 메모리로부터 판독될 때 필드의 최상부 라인을 삭제시킴으로써 반전된다. 그 결과, 소형 화상은 모션 티어없이 정확한 인터레이스 주사를 유지한다.
클록/동기 회로(320)는 FIFO(354,356,358)를 동작시키는데 필요한 판독, 기록 및 인에이블 신호를 발생시킨다. 메인 채널 보조 채널용의 FIFO는 후속 디스플레이를 위해 요구되는 각 비디오 라인의 메인 채널 부분과 보조 채널 부분을 위한 저장 공간에 데이터를 기록하도록 인에이블된다. 메인 채널과 보조 채널 양자의 데이터가 기록되지 않고 메인 채널 또는 보조 채널 중의 한 채널로부터의 데이터가 기록되므로, 각각의 소스로부터의 데이터를 디스플레이의 동일 비디오 라인 또는 복수 비디오 라인으로 합성하는 것이 필요하다. 보조 채널의 FIFO(354)는 보조 비디오 신호에 동기하여 기록되고, 메인 비디오 신호에 동기하여 메모리로부터 판독된다. 메인 비디오 신호 성분은 메인 비디오 신호에 동기하여 FIFO(356,358)에 기록되고, 메인 비디오에 동기하여 메모리로부터 판독된다. 메인 채널과 보조 채널간의 판독 순서가 전환되는 횟수는 선택된 특수 효과에 좌우된다.
크로핑되어 좌우 양측에 디스플레이된 화상(cropped side-by-side pictures )과 같은 상이한 특수 효과는 라인 메모리 FIFO에 대한 판독 및 기록 인에이블 제어 신호를 조작함으로써 발생된다. 이러한 디스플레이 포맷에 대한 처리는 제7도 및 제8도에 도시되어 있다. 크로핑되어 좌우 양측에 디스플레이된 화상의 경우, 보조 채널의 2048×8 FIFO(354)에 대한 기록 인에이블 제어 신호(WR_EN_AX)는 제7도에 도시된 바와 같이 보조 채널 활성 라인 기간(가속 후)의 (1/2)*(4/3)=0.67, 즉 67% 동안 활성 상태가 된다. 이것은 보조 채널 비디오에 대해 수행된 4/3의 압축율 및 대략 33%의 크로핑(67% 활성 화상)과 일치한다. 제6도의 상부에 도시된 메인 비디오 채널에서, 910×8 FIFO(356,358)에 대한 기록 인에이블 제어 신호(WR_EN_MN_Y)는 메인 채널 활성 라인 기간의 (1/2)*(4/3)=0.67(67%) 동안 활성 상태가 된다. 이것은 910×8 FIFO에 의해 메인 채널 비디오에 대해 수행된 4/3의 압축율 및 대략 33%의 크로핑과 일치한다.
각 FIFO에서는, 비디오 데이터가 버퍼링되어 제시간에 특정 포인트에서 판독된다. 데이터가 각 FIFO로부터 판독될 수 있는 시간의 활성 영역은 선택된 디스플레이 포맷에 의해 결정된다. 크로핑되어 좌우 양측에 화상이 디스플레이되는 모드의 예에서, 메인 채널 비디오는 화면의 중간 지점을 기준으로 좌측에 디스플레이되고 보조 채널 비디오는 우측에 디스플레이된다. 임의의 비디오 부분의 파형은 도시된 바와 같이 메인 채널과 보조 채널이 서로 상이하다. 메인 채널 910×8 FIFO의 판독 인에이블 제어 신호(RD_EN-MN)는 비디오 백 포치에 후속되는 활성 비디오의 개시점에서 시작되는 디스플레이의 디스플레이 활성 라인 기간중 50%동안 활성화 된다. 보조 채널 판독 인에이블 제어 신호(RD_EN-AX)는 RD_EN_MN 신호의 하강 에지에서 시작되고 메인 채널 비디오 프런트 포치(front porch)의 시작점에서 종료되는 디스플레이 활성 라인 기간의 나머지 50% 동안 활성화된다. 기록 인에이블 제어 신호는 각각의 FIFO 입력 데이터(메인 또는 보조)에 동기되는 한편, 판독 인에이블 제어 신호는 메인 채널 비디오에 동기된다.
제1도(d)에 도시된 디스플레이 포맷은 2개의 거의 전체 필드의 화상을 좌우 양측에 디스플레이하는 포맷으로 디스플레이하고자 할 때 특히 바람직하다. 이러한 디스플레이는 예를 들어 16×9의 와이드 디스플레이 포맷비 디스플레이를 위해 특히 적합하다. 대부분의 NTSC 신호는 4×3 포맷으로 표시되며, 이 포맷비는 당연히 12×9 포맷과도 대응한다. 2개의 4×3 디스플레이 포맷비 NTSC 화상은 화상을 33% 크로핑하거나 압착하여 종횡비를 왜곡시킴으로써 동일한 16×9 디스플레이 포맷비 디스플레이로 제공될 수 있다. 사용자의 기호에 따라서, 화상 크로핑 대 종횡비는 왜곡의 0% 내지 33% 범위내에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 2개의 좌우 양측 디스플레이된 화상은 16.7% 압착 및 크로핑된 형태로 제공될 수 있다.
16×9 및 4×3 디스플레이 포맷비 디스플레이가 모두 62.5μsec의 통상적인 라인 길이를 가지므로 16×9 디스플레이 포맷비 디스플레이를 위한 수평 디스플레이 시간은 4×3 디스플레이 포맷비 디스플레이와 동일하다. 따라서, NTSC 비디오 신호는 왜곡 없이 정확한 종횡비를 유지하기 위해 4/3 계수로 가속되어야 한다. 4/3 계수는 2개의 디스플레이 포맷의 비로 계산된다:
본 발명이 특징에 따라 비디오 신호의 속도를 증가시키기 위해 가변 보간 회로가 이용된다. 종래에는 동일 기능을 실행하기 위해 입력 및 출력에서 상이한 클록 주파수를 갖는 FIFO가 사용되어 왔다. 2개의 NTSC 4×3 디스플레이 포맷비 신호가 하나의 4×3 디스플레이 포맷비 디스플레이상에 디스플레이될 경우, 각 화상은 50%로 왜곡 또는 크로핑되거나 아니면 50%로 왜곡과 크로핑이 조합되어야 한다. 와이드 스크린 응용에 필요한 가속에 필적할 만한 가속은 불필요하다.
일반적으로, 비디오 디스플레이 및 편향 시스템은 메인 비디오 신호에 동기화된다. 메인 비디오 신호는 상술한 바와 같이 와이드 스크린 디스플레이를 채우기 위해 속도가 증가되어야 한다. 보조 비디오 신호는 제1비디오 신호와 비디오 디스플레이에 수직으로 동기되어야 한다. 보조 비디오 신호를 필드 메모리에서의 필드 주기의 일부 만큼 지연되어 그 후 라인 메모리에서 확장될 수 있다. 간략히 말해서 필드 메모리로서 비디오 RAM(350)을 이용하고 신호를 확장시키기 위해 선입선출(FIFO) 라인 메모리 소자(354)를 이용함으로써 보조 비디오 데이터와 메인 비디오 데이터와의 동기를 달성할 수 있다.
그러나, 판독 및 기록 클록의 비동기적 성질로 인해 판독/기록 포인터 충돌을 방지하기 위한 단계가 요구된다. 판독/기록 포인터 충돌은 새로운 데이터가 FIFO에 기록된 기회를 갖기 전에 이전 데이터가 FIFO로부터 판독되는 경우에 발생될 수 있다. 판독/기록 포인터 충돌은 또한 이전 데이터가 FIFO로부터 판독될 기회를 갖기 전에 새로운 데이터가 상기 메모리에 과기록(overwrite)되는 경우에도 발생한다. FIFO의 크기는 판독/기록 충돌을 방지하기 위해 필요한 최저 라인 기억 용량에 관련된다.
PIP 프로세서는 보조 비디오 데이터가 유입 보조 비디오 신호의 수평 동기 성분에 로크된 640fH클록으로 샘플링되는 방식으로 동작한다. 이와 같은 동작으로, 직교적으로 샘플링된 데이터가 비디오 RAM(350)에 저장될 수 있게 된다. 데이터는 동일한 640fH클록 주파수로 상기 비디오 RAM으로부터 판독되어야 한다. 상기 데이터는 메인 및 보조 비디오 소스의 일반적으로 비동기적인 성질로 인해 수정 없이는 상기 비디오 RAM으로부터 직교적으로 디스플레이될 수 없다. 메인 신호에 대한 보조 신호의 동기를 용이하게 하기 위해, 독립적인 기록 및 판독 포트 클록을 갖는 라인 메모리가 보조 신호 경로에서 비디오 RAM(350)의 출력 뒤에 배치된다.
상기 보조 채널 FIFO로부터의 데이터 판독 및 기록이 비동기적이기 때문에, 판독/기록 포인터 충돌의 가능성이 있다. 판독/기록 포인터 충돌은 새로운 데이터가 FIFO에 기록된 기회를 갖기 전에 데이터가 FIFO로부터 판독되는 경우에 발생될 수 있다. 판독/기록 포인터 충돌은 또한 이전 데이터가 FIFO로부터 판독될 기회를 갖기 전에 새로운 데이터가 상기 메모리에 과기록되는 경우에도 발생한다. 인터레이스 주사 무결성은 물론 보존되어야만 한다. 보조 채널 FIFO 내에 판독/기록 포인터 충돌을 방지하기 위해 최초에는 충분히 큰 메모리 용량이 선택되어야만 한다.
와이드 디스플레이 포맷비의 특별한 장점은 추가의 수직 해상도를 제공하기 위해 문자박스 신호의 보간이 필요하지만 와이드 디스플레이 포맷비의 디스플레이 스크린을 채우도록 상기 문자박스 신호가 확장될 수 있다는 점이다. 본 발명의 특징에 따르면, 16×9 디스플레이 포맷비의 문자박스 디스플레이를 포함하는 4×3 디스플레이 포맷비 신호의 확장을 자동적으로 수행하는 자동 문자박스 검출 회로가 제공된다. 자동 문자박스 검출기는 제12도 내지 제16도와 관련하여 상세히 설명된다.
상기 문자박스 신호의 수직높이를 증대시키기 위해서는 화상의 상부 및 하부에서의 블랙 영역이 제거되거나 현저히 감소되도록 디스플레이 비디오의 수직 주사율을 증가시켜야 한다. 자동 문자박스 검출기는 비디오 신호가 제12도에 도시한 형태와 일반적으로 대응한다는 가정에 기초를 두고 있다. 영역 A 및 C는 활성 비디오가 없거나 소정의 휘도 임계치보다 더 적은 최소의 비디오 휘도 레벨을 갖는다. 영역 B는 활성 비디오를 갖거나 소정의 휘도 임계치보다 큰 약간의 비디오 휘도 레벨을 갖는다. 영역 A,B 및 C 각각의 시간 간격은 16×9 내지 21×9의 범위를 가질 문자박스 포맷의 함수이다. 영역 A 및 C의 지속 시간은 16×9 문자박스 포맷에 대해서는 대략적으로 각각 20 라인이다. 문자박스 검출기는 영역 A 및/또는 C에 대한 휘도 레벨을 검사한다. 활성 비디오 혹의 적어도 최소의 비디오 휘도 레벨이 영역 A 및/또는 C에서 발견된다면, 문자박스 검출기는 출력 신호, 예를 들면 정상의 4×3 디스플레이 포맷비 NTSC 신호 소스를 나타내는 논리 0을 제공한다. 그러나, 비디오가 영역 A 및 C에서는 검출되지 않고 영역 B에서 검출된다면, 비디오는 문자박스 신호 소스인 것으로 가정된다. 이 경우, 출력 신호는 논리 1이 될 것이다.
검출기의 동작은 제13도에 개략적으로 도시한 바와 같이 이력(hysteresis)에 의해 향상될 수 있다. 일단 문자박스 신호가 검출되면, 디스플레이가 정상적인 4×3 신호를 위해 필요한 디스플레이로 변화되기 전에 비문자박스 신호의 최소 필드수가 검출되어야 한다. 유사하게, 일단 정상적인 4×3 신호가 검출되면, 문자박스 포맷은 디스플레이가 와이드 스크린 모드로 전환되기 전에 최소의 필드수가 검출되어야 한다. 이러한 기술을 실행하는 회로(1000)는 제14도에 도시되어 있다. 회로(1000)는 상기 기재된 알고리즘이 비디오 신호를 분석하기 위해 실행되는 라인 카운터(1004), 필드 카운터(1006) 및 검출기 회로(1002)로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 문자박스 검출은 상기 비디오 필드의 각 라인에 대한 2개의 계조도(gradient)를 계산함으로써 수행될 수 있다. 2개의 계조도를 계산하기 위해서는 4개의 값, 즉 현재 라인의 최대 및 최소값과 이전 라인의 최대값 및 최소값이 필요하다. 양의 계조로도 지정된 제1계조도는 현재 라인의 최대값으로부터 이전 라인의 최소값을 감산함으로써 형성된다. 음의 계조도로 지정된 제2계조도는 이전 라인의 최대값으로부터 현재 라인의 최소값을 감산함으로써 형성된다. 2개의 계조도는 장면 내용에 따라 양의 값 또는 음의 값을 가질 것이지만 두 계조도 모두가 음의 값을 갖는 경우는 고려되지 않는다. 이것은 한 번에 단지 한 계조도만이 음이 될 것이고, 양의 값을 갖는 계조도의 크기는 음의 값을 갖는 계조도의 크기보다 항상 크거나 같기 때문이다. 이로써 계조도의 절대값을 계산해야 할 필요성이 제거되므로 회로가 간략화된다. 둘 중의 한 계조도가 프로그램 가능한 임계 값을 초과하는 양의 값을 갖는 경우, 비디오는 현재 라인이나 이전 라인 중의 하나에 나타나는 것으로 간주된다. 이들 값은 비디오 소스가 문자박스 포맷내에 존재하는지의 여부를 판정하기 위해 마이크로 프로세서에 의해 사용될 수 있다.
문자박스 검출 방법을 실행하는 회로(1010)는 제15도에 블록도로 도시 되어 있다. 회로(1010)는 휘도 입력 필터, 라인 최대(max) 검출기(1020), 라인 최소(min) 검출기(1022) 및 출력부(1024)를 포함한다. 휘도 입력 필터는 유한 임펄스 응답(FIR) 단(1012, 1014) 및 가산기(1016, 1018)를 포함한다. 문자박스 검출회로(1010)는 와이드 스크린 프로세서로부터의 디지털 휘도 데이터 Y_IN에 따라 동작한다. 입력 필터는 노이즈 제거 성능을 향상시키고 더욱 신뢰적인 검출을 위해 이용된다. 필터는 필수적으로 다음과 같은 전달 함수를 갖는 2개의 종속 결합된 FIR 단이다.
각 단의 출력은 DC 이득 1을 유지하기 위해 8비트(2로 나누어짐)로 잘려진다.
라인 최대 검출기(1020)는 2개의 레지스터를 포함한다. 제1레지스터는 라인 주기의 현재 포인트에서 최대 화소 값(max pix)을 포함한다. 제1레지스터는 SOL(라인의 시작)로 지정된 한 클록 와이드 펄스에 의해 매 라인 주기의 개시점에서 80h의 값으로 초기화된다. 80h의 값은 2의 보수 포맷에서의 8비트수에 대한 최소 가능 값을 나타낸다. 그 회로는 활성 비디오 라인의 대략 70%에 대해 하이로 되는 LTRBX EN으로 표시된 신호에 의해 인에이블된다. 제2레지스터는 전체의 이전 라인에 대한 최대 화소 값(max line)을 포함하고, 라인 주기마다 1회 갱신된다. 인입 휘도 데이터 Y_IN는 최대 픽스 레지스터에 저장된 현재의 최대 화소값과 비교된다. 인입 휘도 데이터가 레지스터 값을 초과한다면, 최대 픽스 레지스터는 다음 클록 사이클에서 갱신된다. 비디오 라인의 종료시, 최대 픽스는 인에이블되는 동안의 라인의 전 부분에 걸친 최대값을 포함할 것이다. 다음 비디오 라인의 개시점에서, 최대 픽스 레지스터의 값은 최대 라인 레지스터에 로드된다.
라인 최소 검출기(1022)는 최소 라인 레지스터가 이전 라인의 최소 화소 값을 포함한다는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 작동한다. 최소 픽스 값은 2의 부수 포맷에서의 8비트수의 최대 가능 화소 값인 7fH값으로 초기화된다.
출력 섹션(1024)은 최대 라인 레지스터 값 및 최소 라인 레지스터 값을 취할 것이고, 이 레지스터 값을 라인당 한번 갱신되는 8비트 래치에 저장한다. 그리고 나서, 2개의 계조도, 즉 양의 계조도 및 음의 계조도가 계산된다. 이들 계조도의 하나가 양이고 프로그램 가능 임계치보다 큰 필드의 제1라인에서, 제1라인 레지스터가 현재 라인 카운트 값으로 로드되도록 하는 인에이블 신호가 발생된다. 계조도의 어느 하나가 양이고 프로그램 가능 임계치를 초과하는 모든 라인에서, 최종 라인 레지스터가 현재 라인 카운트 값으로 로드되도록 하는 다른 인에이블 신호가 발생된다. 이러한 방식으로, 최종 라인 레지스터는 임계치가 초과된 필드의 최종 라인을 포함할 것이다. 이들 양자의 인에이블 신호는 단지 각 필드의 라인 24와 라인 250 사이에만 발생하도록 허용된다. 이로써 폐쇄 자막 정보 및 VCR 헤드 스위칭 과도 현상에 따른 고장 검출이 방지된다. 모든 필드의 개시점에서, 회로는 재초기화되고, 제1라인 및 최종 라인 레지스터의 값이 각 문자박스 말단 레지스터에 로드된다. LTRBX-BEG 및 LTRBX-END 신호는 각각 문자박스 신호의 개시점과 종료점을 표시한다.
제16도는 수직 크기 제어 회로(1030)의 일부로서의 자동 문자박스 검출기를 도시하고 있다. 상기 수직 크기 제어 회로는 문자박스 검출기(1032), 수직 디스플레이 제어 회로(1034) 및 3상 출력 장치(1036)를 포함하고 있다. 본 발명의 구성에 따라, 자동 문자박스 검출 회로는 16×9 디스플레이 포맷비의 문자박스 디스플레이를 포함하는 4×3 디스플레이 포맷비의 신호의 확정 혹은 수직 줌을 자동적으로 수행할 수 있다. 출력 신호인 수직 크기 조절 신호(VERTICAL SIZE ADJ)가 활성화되면, 수직 편향 높이는 4/3정도 증가되어 문자박스 신호의 활성 비디오 부분이 이미지 종횡비 왜곡없이 상기 와이드 스크린을 채우게 된다.
도면으로 도시되지 않은 또 다른 실시예에서, 자동 문자박스 검출기는 문자박스 신호원에 의해 반송된 신호나 코드 워드를 디코딩하여 신호를 문자박스 포맷으로서 식별하는 회로를 포함할 수도 있다.

Claims (14)

  1. 수직으로 조절가능한 화상 디스플레이 특성을 갖는 편향 시스템(50)과; 활성 주사 동안의 비디오 신호의 비디오 휘도 레벨에 응답하여 문자박스 비디오 소스 신호를 검출하는 수단(1032)과; 상기 검출 수단에 응답하여 상기 조절가능한 화상 디스플레이 특성을 제어하는 수단(1034)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단 및 상기 제어 수단은 자동으로 동작가능한 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조절가능한 화상 디스플레이 특성은 수직 편향 높이인 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조절가능한 화상 디스플레이 특성은 수직 확대 인자인 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  5. 수직으로 조절가능한 편향 특성을 갖는 편향 시스템(50)과; 활성 주사 동안의 비디오 신호의 비디오 휘도 레벨에 응답하여 문자박스 비디오 소스 신호를 검출하는 수단(1032)과; 상기 검출 수단에 응답하여 상기 수직으로 조절가능한 편향 특성을 제어하는 수단(1034)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출 수단 및 상기 제어 수단은 자동으로 동작가능한 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 조절가능한 편향 특성은 수직 편향 특성인 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 조절가능한 편향 특성은 수직 편향 높이인 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 상기 조절가능한 편향 특성은 수직 확대 인자인 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  10. 수직으로 조절가능한 화상 디스플레이 특성을 갖는 편향 시스템(50)과; 비디오 신호의 비디오 휘도 레벨에 응답하고, 각 비디오 필드의 적어도 2개의 영역에서 상기 비디오 신호 소스의 상기비디오 휘도 레벨을 측정하고 각각의 상기 영역으로부터의 상기 휘도 레벨을 각각의 임계 레벨과 비교함으로써 문자박스 비디오 소스 신호를 검출하는 수단(1032)과; 상기 검출 수단에 응답하여 상기 조절가능한 화상 디스플레이 특성을 제어하는 수단(1034)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 검출 수단은, 복수의 연속 비디오 라인에 각각의 최소 휘도값과 최대 휘도값을 비교하는 수단(1010)과; 상기 복수의 비디오 라인에 대한 최소 휘도값과 최대 휘도값을 저장하는 수단(1010)과; 상기 저장된 값을 나타내는 계조도를 발생하는 수단(1010)과; 상기 계조도를 상기 각각의 임계값과 비교하는 수단(1010)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  12. 수직 편향 높이를 결정하는 조절가능한 경사를 갖는 수직 편향 전류를 발생하는 편향 시스템(50)과; 활성 주사 동안의 비디오 신호의 비디오 휘도 레벨에 응답하여 문자박스 비디오 신호 소스를 검출하는 수단(1032)과; 상기 수직 편향 높이를 제어하기 위해 상기 검출 수단에 응답하여 상기 수직 편향 전류의 상기 경사를 조절하는 수단(500)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  13. 수직으로 조절가능한 편향 특성을 갖는 편향 시스템(50)과; 비디오 신호의 비디오 휘도 레벨에 응답하고, 각 비디오 필드의 적어도 2개의 영역에서 상기 비디오 신호 소스의 상기 비디오 휘도 레벨을 측정하고 각각의 상기 영역으로부터의 상기 비디오 휘도 레벨을 각각의 임계값과 비교함으로써 문자박스 비디오 소스 신호를 검출하는 수단(1032)과; 상기 검출 수단에 응답하여 상기 조절가능한 편향 특성을 제어하는 수단(1034)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검출 수단은, 복수의 연속 비디오 라인에 대한 각각의 최소 휘도값과 최대 휘도값을 비교하는 수단(1010)과; 상기 복수의 비디오 라인에 대한 최소 휘도값과 최대 휘도값을 저장하는 수단(1010)과; 상기 저장된 값을 나타내는 계조도를 발생하는 수단(1010)과, 상기 계조도를 상기 각각의 임계값과 비교하는 수단(1010)을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 제어 시스템.
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