CN101472124A - 数字图像信号转换系统与方法 - Google Patents

Abstract

一种数字图像信号转换系统与方法，特别是应用于不同数字图像信号接口间的转换，其中较佳实施例于接收到图像信号后，根据时序判断信号格式及来源，再于显示装置上显示一个输出模式选项，由使用者决定所要执行的处理操作，并依此执行扫描程序，上述选项包括有选择自动检测、过扫描与欠扫描等，根据HDMI图像信号承载的信息中得出辅助图像信息(AVI)的信息帧中记载的参数，针对不同信号来源执行信号处理，以解决信号转换时可能产生错误显示的问题。

Description

数字图像信号转换系统与方法

技术领域

本发明为一种数字图像信号转换系统与方法，特别是应用于不同数字图像信号接口间的转换，通过选择扫描模式解决信号转接时显示错误的问题。

背景技术

信号传输的方式可分为模拟与数字传输，模拟信号从早期使用至今，已逐渐被数字信号所取代，尤其是在画质要求愈来愈高的图像显示器。于消费性市场上普遍的趋势是使用一种高清晰度多媒体接口HDMI(High DefinitionMultimedia Interface)，HDMI可以同时传送音频和视频信号，且音频和视频信号采用同一条电缆，应用范围包括机顶盒(set-top box)、DVD播放机、电视游戏机、数字音响与电视机等。

虽然目前高级DVD播放器上都有HDMI连接端口，但在信息产业中，D-Sub仍然是一个标准接口，D-sub是一种模拟的信号传递方式，在以映像管显示器(CRT)为主的时期，电脑系统内显示卡内的数字信号必须先转换成模拟信号之后，才能够呈现到该映像管显示器上，此次转换的过程会造成信号的衰竭。之后，一种数字视频接口DVI(Digital Visual Interface)规格即发展出来，DVI是数字化的传输方式，信号从显示卡以数字的方式传送出来，显示器也直接以数字的方式来接收，没有信号衰竭的问题，故在显示的品质上有了很大的提升。

以目前用于消费性市场的高清晰度多媒体接口HDMI来说，电脑系统的显示卡的数字输出除了数字视频接口DVI输出外，将来更可能会应用该高清晰度多媒体接口HDMI作为显示的接口，以连接支援HDMI规格的显示器，如液晶电视显示器。

图1显示公知技术利用一信号转换器(converter)实现传送多媒体数据的发送器示意图，图中所示的信号转换器100为转换高清晰度多媒体接口HDMI数字信号的转换器，其中有HDMI发送器(transmitter)120、编码器(encoder)140与数据映射单元(data remapping unit)160。其中HDMI发送器120可输出HDMI规格的数字数据，一般来说是数字音像信号，再由编码器140进行编码，之后通过数据映射单元160将该经编码的信号转换为DVI规格的数字信号，由另一端DVI发送器180接收，再将该DVI规格的数字数据传送出去。反之亦然，先接收DVI数字信号，通过编码与数据映射，将DVI信号转换为HDMI的数字信号。

上述由DVI转换为HDMI等通过转换的装置进行数字信号转换的方式，之后由HDMI接口规格的显示器显示，如将电脑系统的画面通过转换显示于支援HDMI规格的显示装置；或是由HDMI转换为DVI的信号，皆须通过如图1所示的转换装置，将不同规格的信号执行编码与映射的程序，转换信号规格。

相关技术的实施例如美国专利公开第20070050807号所公开的传送与接收多媒体数据的方法，程序如同图2所示的DVI信号转换为HDMI信号的流程图。

该例显示8位DVI信号欲转换为4位的HDMI信号规格，且使用10位的TERC4(Transition-Minimized Differential Signaling Error ReductionCoding-4)解编码演算法。当接收DVI规格的多媒体数据时(步骤S201)，举例来说，可由电脑系统(其中具有DVI接收器)接收来自系统内部产生的多媒体数据；之后，系统中处理单元将转换8位DVI规格的数据为10位的TERC4编码值(步骤S203)，再由解码器进行解码，将10位TERC4编码值为4位HDMI规格的数据(步骤S205)，最后接收经解码的HDMI数据(步骤S207)。上例若是应用于一般公知技术，即由电脑系统产生DVI信号，通过转换，由显示装置接收转换为HDMI信号规格的显示信息，完成图像信号间的转换。

发明内容

在公知技术中，由DVD播放装置等消费性电子装置传送出HDMI信号，或是由电脑系统端传送出来的DVI数字信号通过转换成为HDMI信号时，其中所转换的格式常会有误填辅助信息帧(AVI Info Frame)的情形发生，导致显示装置(如液晶电视显示器)经常根据错误的信息显示出画面。

有鉴于此，本发明为了产生准确的显示效果与提供由使用者选择转换方式的弹性方案，公开一种数字图像信号转换系统与方法，除了自动执行一般过扫描与欠扫描的信号处理外，更能以该方案提供的手动选择方式防止因为扫描信息错误产生错误显示的问题。其中实施例即提供自动或是使用者手动的调整方式，通过显示器控制器的快捷按键或是热键(hotkey)执行转换选择，执行扫描信号处理，包括HDMI视频的过扫描(overscan)与欠扫描(underscan)与自动检测(auto)的选项。

本发明所公开的数字图像信号转换系统的较佳实施例包括有图像信号接收单元、信号分辩单元、时序检测单元、图像信号处理单元、选择信号处理单元、选项显示单元与图像信号输出单元。其中由图像信号接收单元接收外部的图像信号输入，包括电脑系统的图像信号、一般音像播放机的信号等。接着，信号分辩单元能将HDMI信号的规格里面所承载的辅助信息分辩出来，时序检测单元则是判断所接收的信号时序，之后由图像信号处理单元接收信号分辩单元所分辩的参数值或是由时序检测单元所判断的信号来源，藉该判断信号的处理操作，至少包括过扫描与欠扫描等信号处理操作。

本发明更提供使用者通过屏幕显示的方式选择所要使用的信号处理操作，选项显示单元显示各种处理操作的选项，由使用者选择，根据选择决定所需执行的信号处理操作，包括自动检测，若有信息分辩错误，更能手动选择过扫描处理与欠扫描，最后通过图像信号输出单元输出经该系统转换的图像信号。

本发明所公开的数字图像信号转换方法特别是应用于不同数字图像信号接口间的转换，其中较佳实施例先接收图像信号，之后，根据时序判断信号格式及来源，再于显示装置上显示一个输出模式选项，由使用者决定所要执行的处理操作，并依此执行扫描程序。

特别的是，上述选项包括有选择自动检测、过扫描与欠扫描等的选择，若选择自动检测的选项，该数字图像信号转换系统将依据辅助图像信息(AVI)的信息帧中所记载的参数执行信号处理，若该分辩的消息有误，则能以手动选择过扫描与欠扫描，再最后输出转换后图像信号。

附图说明

图1为公知技术实现传送多媒体数据的发送器示意图；

图2所示为公知技术DVI信号转换为HDMI信号的流程图；

图3所示为本发明电脑系统与显示装置示意图；

图4为本发明通过遥控装置执行选项选择的实施例示意图；

图5所示为辅助图像信息的信息帧规格；

图6所示为数据字节1(Data Bytel)中参数S1、S0与扫描信息的关系图；

图7所示为本发明数字图像信号转换系统的功能方块示意图；

图8显示本发明数字图像信号转换的方法的流程图；

图9显示本发明执行扫描处理程序的流程图；

图10所示为本发明数字图像信号转换的方法的实施例流程图。

主要元件符号说明

信号转换器100                        HDMI发送器120

编码器140                            数据映射单元160

DVI发送器180                         显示装置31

电脑系统33                           选项选择画面40

遥控器41                             操作按键410

显示装置43                           自动401

过扫描402                            欠扫描403

参数S1，S0                           数字图像信号转换系统7

图像信号接收单元71                    信号分辩单元72

时序检测单元73                        图像信号处理单元74

选择信号处理单元75                    选项显示单元76

图像信号输出单元77

具体实施方式

于一般技术中，不同规格显示接口间可通过过扫描(overscan)与欠扫描(underscan)处理来转换显示信号，但是显示信号的间的转换亦会产生解编码的错误，有鉴于此，本发明提出一种数字图像信号转换系统与方法，除了能自动进行信号转换时的判断与处理，更能于信号转换时显示错误时，通过手动选择处理操作避免错误发生。

本发明的较佳实施例应用于如同图3所示的电脑系统与显示装置上，电脑系统33的显示卡具有数字输出能力，利用DVI作为图像信号输出接口，接着通过DVI-HDMI转接，产生HDMI信号，于支援HDMI规格的显示装置31显示。该例即将一般支援HDMI信号接口的显示装置31(如电视屏幕)用于电脑屏幕显示，一般的电脑系统33具有传统模拟的信号接口，如D-sub，亦有图示中标示的DVI的数字信号接口规格，本发明能避免由DVI信号转换为HDMI信号显示于显示装置31时的错误；另外，所应用的范围亦包括支援HDMI的一般视频装置转换于支援HDMI显示装置时产生转换错误的问题。

上述转换中产生的错误因扫描信息错误造成显示端产生错误的显示，举例来说，在HDMI信号的规范中定义不同的辅助信息，该辅助信息能搭载在图像信号来源装置所传送的消息内，主要为辅助图像信息(AVI，AnxiliaryVideo Information)框(AVI Info Frame)或封包由一DVD播放装置传送出HDMI信号或是由电脑系统端传送出来的DVI数字信号通过转换成为HDMI信号所承载，其中所转换的格式常会有误填该辅助信息帧的情形发生，导致显示装置(如液晶电视显示器)经常根据错误的信息显示出画面，包括所显示的电脑系统画面的有些部份会被截掉，导致使用者无法看到完整操作系统的正确画面。

本发明实施例则除了能自动执行一般过扫描与欠扫描的信号处理外，更提供手动选择方式防止因为扫描信息(Scan information)错误产生错误显示的问题，主要是针对显示装置部分实施的预防机制，能解决使用HDMI或是DVI-to-HDMI转接头连接显示装置的问题。

为了产生准确的显示效果与提供由使用者选择转换方式的弹性方案，本发明所公开的数字图像信号转换系统与方法即提供自动或是使用者手动的调整方式，通过显示器控制器的快捷按键或是热键(hotkey)执行转换选择，执行扫描信号处理，包括HDMI视频的过扫描(overscan)与欠扫描(underscan)与自动检测(auto)的选项。

如图4所示，使用者先通过遥控器41上的以方向键、快捷键或是热键形式的操作按键410产生选择信号，由显示装置43接收选择信号后，于屏幕上通过「屏上显示」(OSD，On-Screen Display)的技术显示一选项选择画面40，包括图式中的自动401、过扫描402与欠扫描403等图像处理的选项，以提示操作使用者进行选择。

其中自动401的选项由显示装置43内的处理单元经判断后执行过扫描或是欠扫描的处理操作，其判断原则乃是依据上述HDMI信号的规格里面所承载的辅助图像信息，特别是根据辅助图像信息(AVI)的信息帧中所记载的参数。而过扫描402与欠扫描403的选择则是依据使用者通过遥控器41上的操作按键410手动所执行的选择目，能于自动信号处理错误时，进行相对应的图像处理操作。另外，上述选择各信号处理操作的方式亦可通过显示装置43上的控制面板进行。

上述所提及的过扫描(overscan)与欠扫描(underscan)等处理操作是为了解决使用HDMI规格的音像播放产品或是使用DVI-to-HDMI转换器连接支援HDMI规格的显示装置的问题产生。举例来说，当电脑系统以其数字图像接口，如DVI，连接一支援HDMI信号规格的显示装置，并于显示装置接收HDMI信号后，由电脑系统传送的显示画面有些部份会被截掉而导致使用者无法看到完整的电脑画面，故本发明为了解决该显示的问题，则会在支援HDMI信号规格的显示装置上执行「欠扫描」(underscan)，解决显示时产生的白边或黑边，将输入的画面信号能显示于整个屏幕。

相反地，为了避免所要显示的其他图像信号，如DVD播放器等音像播放装置，出现画面被截掉的错误，即是以较低分辩率去显示较高分辩率的图像时，比如使用一般电视显示高分辩率的画质，在可视的范围内会有些边缘的部分是看不到的，此时，本发明于显示装置端执行「过扫描」，将图像截取垂直消隐区间VBI(Vertical blanking interval)的部份(电视信息画面传送的基本原理是利用电视多个扫描线中第1至22条所谓的「垂直消隐区间」上附加消息来完成的)，可以消除消隐区间(Blanking Noise)部分，即消除被遮掉的部份，使图像填满整个屏幕。

上述发明的目的是为了让HDMI规格的音像播放装置或是经过DVI-to-HDMI转换后的画面能正确显示于支援HDMI规格的显示装置上。本发明则提供能够自动经判断后执行过扫描或是欠扫描的处理操作，其中是依据HDMI信号的规格里面所承载的辅助信息，如图5所示在HDMI信号中承载的消息，即辅助图像信息(AVI)的信息帧中所记载的各种参数，主是要利用数据字节1(Data Bytel，箭头所指)中参数S1与S0，藉此表示所传图像的来源为电脑系统的图像信号，或是一般音像播放装置的信号(如电视信号)。除了自动检测的处理操作外，亦考虑当所送的数据错误时，能够通过手动选择处理操作，而防止因为该扫描信息错误产生错误显示的问题，此针对显示装置端实现的预防机制。

请参阅图6所示数据字节1(Data Bytel)中参数S1、S0两个位值与扫描信息的关系图。当参数S1为0、S0为0时，表示并未有图像数据产生；当参数S1为0、S0为1时，表示为由电脑系统所传送的图像信号，此时需执行欠扫描操作；当参数S1为1、S0为0时，表示为一般图像信号，此时需执行过扫描操作；而参数S1为1、S0为1的部份并没有定义任何处理操作。

本发明利用数字图像信号转换系统执行各种图像信号输出入，其中还有时序检测、使用者选项输入、扫描处理等功能，请参阅图7所示的数字图像信号转换系统的功能方块示意图。

图中显示一数字图像信号转换系统7，其中主要包括有图像信号接收单元71、信号分辩单元72、时序检测单元73、图像信号处理单元74、选择信号处理单元75、选项显示单元76与图像信号输出单元77。该系统接收外部的图像信号输入，包括电脑系统的图像信号、一般音像播放机的信号，或是其他如机顶盒、电视游戏机、数字音响与电视机等信号来源的输入，由一图像信号接收单元71接收，其中包括由高清晰度多媒体接口(HDMI)信号输入，或是通过其他图像信号转换为该高清晰度多媒体接口规格的信号。

图像信号接收单元71电连接至信号分辩单元72与时序检测单元73，其中信号分辩单元72能将HDMI信号的规格里面所承载的辅助图像信息分辩出来，如图5所示的辅助图像信息(AVI)的信息帧中所记载的参数，并特别指其中数据字节1(Data Bytel)中的参数S1与S0，以该两个参数值决定图像信号需要何种处理操作。而时序检测单元73则是判断所接收的信号时序(timing)，较佳实施例以信号时序判断是否为由电脑系统所传送的图像信号，电脑系统的图像时序如其图像显示卡支援的分辩率：800*600、1024*768、1280*1024或其他比例，或更高分辩率。信号分辩单元72与时序检测单元73还电连接一图像信号处理单元74，图像信号处理单元74则接收由信号分辩单元72所分辩的参数值(如S1与S0)或是由时序检测单元73所判断的信号来源，以此决定信号的处理操作，至少包括过扫描与欠扫描等信号处理操作。

本发明更提供使用者通过手动方式选择所要使用的信号处理操作，其中图像信号处理单元74电连接有选择信号处理单元75与选项显示单元76。选项显示单元76通过图形显示接口(未显示于图中)在显示装置上显示各种处理操作的选项，较佳实施例包括有自动、过扫描与欠扫描等图像处理的选项。接收使用者的选择输入，将产生一选择信号，由选择信号处理单元75接收后，决定所需执行的信号处理操作，由图像信号处理单元74执行各扫描操作。其中，如果选择信号为自动的选项，表示该图像信号处理单元74需再根据由信号分辩单元72的参数值决定处理操作。

图像信号处理单元74电连接一图像信号输出单元77，经过图像信号处理单元74综合各种信息，判断最后的信号处理操作，通过该图像信号输出单元77输出经该系统7转换的图像信号。

图8显示本发明数字图像信号转换的方法步骤，其中步骤应用图4所示的选项，使用者利用选项选择出所需的图像处理操作。步骤开始，先接收图像信号(步骤S801)，图像接收后，根据时序判断信号格式及来源(步骤S803)，接着，于较佳实施例由本发明所揭示的转换系统于显示装置上显示一个输出模式选项(步骤S805)，由使用者决定所要执行的处理操作，选项包括自动检测选项、过扫描选项与欠扫描选项等；之后，使用者能通过控制按键(包括显示装置上的控制面板，或是遥控装置上的按键)执行选择，产生选择信号，系统则通过无线(如蓝牙、无线网路、红外线)或有线通信操作接收该选择信号，选择信号则对应到上述自动检测选项、过扫描选项与欠扫描选项(步骤S807)，并根据选择信号执行扫描程序，扫描程序如图9所示的流程(步骤S809)，举例来说，选择信号包括有选择自动检测、过扫描与欠扫描等的选择，若选择自动检测的选项，该数字图像信号转换系统将依据辅助图像信息(AVI)的信息帧中所记载的参数执行信号处理；最后输出转换后图像信号(步骤S811)。

上述步骤S809所执行的扫描程序如图9所示执行扫描处理程序的判断步骤流程图，当图8中步骤S807所接收的选择信号为自动检测，则步骤S809的扫描程序将先将输入的图像信号中所承载的辅助图像信息分辩出来(步骤S901)，之后判断当中所载的参数(步骤S903)，并依此决定所要执行的扫描操作，如步骤S905所示的状况一，实施例为参数S1为1、S0为0，此时，表示所接收的图像信号来自一般支援HDMI规格的图像播放装置，于显示装置端的图像信号转换将执行过扫描(步骤S909)；而步骤S907表示状况二，实施例为参数S1为0、S0为1，表示所接收的信号为来自电脑系统的图像信号，其中实施例通过DVI-to-HDMI的信号转换装置，于显示装置端的图像信号转换将执行欠扫描(步骤S911)。

另有实施例于信号转换时能根据使用者行为去判断所要执行的信号处理操作，如利用存储器存储前次使用过的状态，而不用另外选择或是检测。

图10所示为本发明数字图像信号转换的方法的实施例流程图，该流程图显示于开始时，该转换系统接收外部输入的图像信号(步骤S101)，之后，由信号的时序来判断是否为电脑系统的图像信号？(步骤S103)，若是，表示该信号来自电脑系统的图像信号，一般是通过DVI-to-HDMI的信号转换，此时，需要进行步骤S111的欠扫描，并进入欠扫描的显示模式(步骤S113)。

若为否，则该信号并非来自电脑系统，可能为其他音像播放装置，此时，本发明的数字图像信号转换系统将于显示装置上显示输出模式选项，如通过「屏上显示」(OSD)的技术显示于显示装置上(步骤S105)，使用者通过显示装置的控制面板，或是遥控装置上的按键进行选择，系统则接收该选择信号(步骤S107)，各选择信号对应的选项包括自动检测与指定使用过扫描或是欠扫描的信号处理操作，如：

标示(1)为underscan，选择执行欠扫描(步骤S111)，经将输入的画面信号做欠扫描后，进入欠扫描的显示模式(步骤S113)；

标示(2)为overscan，选择执行过扫描(步骤S115)，将图像截取垂直消隐区间(VBI)的部份，以消除被遮掉的部份，之后进入过扫描显示模式(步骤S117)；

标示(3)则为auto，表示选择让该数字图像信号转换系统执行自动检测，此时根据HDMI信号所承载的辅助图像信息(AVI)中的信息帧所记载参数决定图像来源需要执行的处理操作，经此能得知图像信号的时序、显示比率或是扫描信息等，主要实施例参考数据字节1(Data Bytel)中的参数S1与S0(步骤S109)，包括以下状况：

标示(4)显示当参数S0＝1、S1＝0时，表示输入的图像信号应执行欠扫描(步骤S111)，经执行后，即进入欠扫描的显示模式中(步骤S113)；

标示(5)则显示除了参数S0＝1、S1＝0以外的状况，则表示输入的图像信号应执行过扫描(步骤S115)，经执行后，进入过扫描的显示模式(步骤S117)。

综上所述，本发明所公开的数字图像信号转换系统与方法于使用HDMI图像信号来源或是电脑系统通过转换为HDMI图像信号显示时，提供使用者能于显示画面上选择所要执行的图像处理操作，解决因扫描信息错误产生错误显示的问题。

惟以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (10)

1.一种数字图像信号转换方法，包括有：

接收图像信号；

判断该图像信号的格式及来源；

于一显示装置上显示一输出模式选项；

接收一选择信号，该选择信号对应该输出模式选项；

根据该选择信号执行一扫描程序；以及

输出转换后图像信号。

2.如权利要求1所述的数字图像信号转换方法，其中根据图像时序判断该图像信号的格式及来源。

3.如权利要求1所述的数字图像信号转换方法，其中该图像信号的来源包括一支援HDMI的播放装置与一电脑系统。

4.如权利要求1所述的数字图像信号转换方法，其中该输出模式选项包括一自动检测选项、一过扫描选项与一欠扫描选项。

5.如权利要求1所述的数字图像信号转换方法，其中通过一遥控装置上的一控制按键产生该选择信号。

6.如权利要求1所述的数字图像信号转换方法，其中该扫描程序包括：

若该选择信号为一过扫描，则执行过扫描转换该图像信号；

若该选择信号为一欠扫描，则执行欠扫描转换该图像信号；

若该选择信号为一自动检测选项，则将该图像信号中所承载的一辅助图像信息分辩出来；以及

根据当中所载的一或多个参数决定执行过扫描或是欠扫描。

7.如权利要求6所述的数字图像信号转换方法，其中该辅助图像信息为一HDMI信号所承载的信息。

8.如权利要求7所述的数字图像信号转换方法，其中该HDMI信号由一DVI转换为一HDMI的信号。

9.如权利要求6所述的数字图像信号转换方法，其中该参数为该辅助图像信息中一数据字节1的参数S1与S0，其判断包括：

若该参数S1为1、S0为0，表示该图像信号来自一般支援HDMI规格的图像播放装置，并将该图像信号执行该过扫描；以及

若该参数S1为0、S0为1，表示该图像信号来自一电脑系统的图像播放装置，并将该图像信号执行该欠扫描。

10.一种数字图像信号转换系统，包括有：

一图像信号接收单元，用以接收一图像信号；

一信号分辩单元，电连接该图像信号接收单元，用以将一HDMI信号中所承载的辅助图像信息分辩出来；

一时序检测单元，电连接该图像信号接收单元，利用所接收时序判断该图像信号的来源；

一图像信号处理单元，电连接该信号分辩单元与该时序检测单元，并接收由该信号分辩单元所分辩出的消息，以决定一处理操作；或由该时序检测单元判断的该图像信号的来源决定该处理操作；

一选择信号处理单元，电连接该图像信号处理单元，并接收一选择信号；

一选项显示单元，电连接该选择信号处理单元，并于一显示装置上显示一选项；以及

一图像信号输出单元，电连接该图像信号处理单元，用以输出转换后的图像信号。

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