CN1024386C - 画中画系统中内嵌画面的对中 - Google Patents

Abstract

画中画系统把表示内插画面中心点相对于显示屏中心点的位置的数据存入第一种尺寸的存贮区。从存储于称作“读地址”的存贮单元中的数据开始从存贮区读出内插图象数据。收到放大或缩小的命令时，把代表不同尺寸的新的视频图象的数据存入不同尺寸的未用存贮区，计算出新的内插画面的中心，并计算新的读出地址，使得不同尺寸的新的内插画面区的显示中心与旧的内插画面区的中心基本一致。

Description

本发明涉及具有画中画功能的电视接收机。

这里所用的“电视接收机”一词，包括具有显示装置的电视接收机（一般称作电视机）和没有显示装置的电视接收机，例如录象机。

这里所用的“电视接收机”一词，也包括具有射频调谐器和基带信号输入电路的电视监视器/接收器。

许多现代的电视接收机都具有画中画（PIP，即PIX-IN-PIX）功能，就是说，从两个不同的信号源接收视频信号，并将其加以结合，产生一个信号，后者在显示时包括在同一显示屏上的主显象区的第一个节目和在第二内插的显象区的第二个节目。

PIP装置是采取集成电路形式的，该集成电路使电视接收机产生一些数字式的特点。PIP用来产生各种专门的效果是有用的，但是PIP的最常见或最明显的用途是在电视接收机产生一个运动的画中画图象。

PIP系统把内插画面的中心点相对于显示屏中心的位置贮存起来。接到放大或缩小的命令时，把新的图象贮存起来供在不同大小的未用的区域显示用，计算内插画面的新中心点，计算新的读出地址，以便使不同大小的新的内插区的显示中心和旧的内插区中心基本上保持一致。

图1，2，3和4说明图5存贮装置的实际区域和虚拟区域。

图1a，1b，2a，3a和4a表示按本发明产生的显示屏。

图6说明适用于本发明的手持遥控器。

本发明的PIP系统在摘要号为RCA    85550（Duffield和McNeally） 1989年4月20日提交的、转让给与本发明相同的受让人的题为“具有至少一个内插画面的缩放功能的电视系统”的共同未决的专利申请中作了详细叙述。扼要地说，该PIP系统是以一个可以想象为256行，每行512个像点的大容量数字式存贮器。该存贮器是环形的（就是说，第1行跟在第256行后面，就象第二行跟在第一行后面一样，第一个像点跟在第512像点后面，就象第二个象点跟在第一个象点后面一样）。在PIP方式下，PIP输入电路把小画面（内插画面）场写入存储器中，其在该存储器中的位置是在PIP装置中由控制微处理器编程控制的。这个位置是作为左上角位置来指定的。写入的小画面场的尺寸（包括压缩比和剪裁百分率两方面）也是在PIP装置中由控制微处理器编程控制的。在PIP方式下，PIP输出电路从由控制微处理器按程序控制的位置开始读出存贮器的内容。这个读出位置就是当处于一个新场的开始位置（或左上角）时PIP装置开始进行读出的位置。如果需要改变内插画面在主画面上的位置，PIP输出电路按程序工作从一个不同的位置开始读出。如果要改变内插画面的尺寸，PIP输入电路按程序工作开始把一个较大或较小的内插画面场写入存贮器。

当起动PIP特写时，PIP输入电路在控制微处理器的指导下对存贮器进行初始化。进行这种存贮器初始化是要建立画中画边界和快速切换控制。然后PIP输入电路按控制微处理器编制的程序工作，开始把经过压缩和剪裁的内插画面场写入存贮器。PIP输出电路按控制微处理器编制的程序工作，开始从给定的位置读出该存贮器。内插画面场的写入位置和输出电路开始读出的位置都决定了内插画面在主画面上的位置。如果用户指示微处理器把内插画面移到主画面的一个新位置，控制微处理器就改变PIP输出电路开始读存贮器的位置。改变内插画面场的写入位置或者输出电路开始读出的位置，都能改变内插画面的位置。然而，如果要改变输入电路把内插画面场的写入位置，存贮器 就必须首先重新初始化，而这不在小画面上引起短暂然而明显的干扰是无法实现的。改变PIP读出位置（读地址），却能使内插画面在主画面上进行非常平滑的移动。

现参照图1，1a，1b，2和2a，解释如何在显示屏上移动PIP内插画面。控制微处理控制下的PIP装置所用的图象存贮器由大约1兆位存贮器组成。它组织成256行，每行512个像点的阵列。这个存贮器实行环形编址，就是说，不论水平方向还是垂直方向，地址都是回卷的。

参见图1，实际的图象存贮器用方框100表示，其左上角处于0，0点。存贮器的位置从左到右由0增大至511。该阵列的行从顶向下数，由0增大至255。这样，实际存贮器左上角位置是0，0，而右下角位置为255，511。由于这些存贮单元是环形编址的，寻址到255行之后便是0行，寻址至像点511之后是任何一个给定行的0像点。

采用这个环形编址方式，就可以如图1所示，扩展出虚构的“虚拟存贮器”102，104和106。而虚拟存贮器本身，又便于说明如何使内插画面在显示屏上移动。

如图所示，内插画面110贮存在物理存贮块100之中，内插画面110的左上角位于存贮单元0，0。如果把它的数据从0，0单元开始按时钟频率从图象存贮器100读出，直到511，255单元为止，那么，内插画面便如图1a所示显示出来。然而，按时钟频率从0，0单元以外的其他单元开始读出数据，内插画面就会显示在不同的区域上。举例来说，如图所示，把“线框”120叠上去，既复盖实际存贮器，又复盖虚拟存贮器478，244单元处。当然，这个点实际上不存在，因为虚拟存贮器104是虚构的，但这个点在实际存贮器100内确实是存在的。如果从该点开始读存贮器，那么，显示出来的结果便如图1b所示。可以看出，内插场110看起来相对于图1a的位置向右下方移动了一点。还可以看出，内插画面在图1b中的位置准确地对应于内插画面相对于虚构的线框 120的位置。

看起来内插画面从一个显示位置移至另一显示位置，它在图象存贮器100的存贮位置并未移动，指出这一点是很重要的。只要改变开始读出的地址，就完全可以实现位置的改变。

如果用户指示控制微处理器改变内插画面的尺寸，控制微处理器对画中画装置编程，对存贮器重新初始化，并开始以新的压缩比及剪裁百分率来写入内插画面。如果内插画面的中心在主画面内与前一内插画面处于同一位置，（在实现尺寸改变之前），那么，写位置和读位置都要改变。内插画面的左上角，仍处于主画面的同一点上。如果做到这一点，内插画面的中心点仍处于原来的位置上。

如前所述，在改变内插画面尺寸的同时使内插画面中心保持不变，PIP系统可以有几种不同选择。我们的系统实现的算法如下：

在存贮器内，经过压缩和剪裁的内插画面总是写在同一位置的，就是说，内插画面场的左上角总处于同一位置，而不管压缩比和剪裁百分率。内插位置在主画面上的位置总是通过改变该位置加以控制。控制微处理器保持一个变量来保存内插画面中心点相对于主画面的水平位置（HC）和垂直位置（VC）。控制微处理器由变量HC和VC以及内插画面当前尺寸的信息算出读地址（包括水平的和垂直的）。通过这样的安排，如果用户指示控制微处理器要移动内插画面，那么，控制微处理器便改变变量HC和VC，并重新计算供PIP装置用的新地址。如果用户指示控制微处理器改变内插画面的尺寸，则控制微处理器便指示PIP装置1）对存贮器重新初始化、2）改变有关内插画面压缩比和剪裁百分率的参数、以及3）重新由新的内插画面当前的HC和VC及其尺寸信息重新计算读地址。这个过程可使新内插画面的中心点保持在大画面中的同一点上。

内插画面的放大过程将参照图3，3a，4和4a加以说明。图3表示以 上针对图1，1a，1b，2和2a所解释的实际存贮器和虚拟存贮器的安排。图中表明第一种尺寸的内插画面贮存在图象存贮器100之中。正如以上解释的，虚构的线框120位于内插画面附近，并如图3a所示，用来确定内插画面的显示位置。线框120的左上角大约位于存贮单元313，193处，当然，这便是显示时间开始时由之开始读出数据的实际存贮器位置。

在图4中，一个新的较大的数据样本115已贮存在图象存贮器100之中。新的显示区115′的中心最好与以前显示的内插画面110的显示中心一致。这一点可以通过移动线框120来改变内插画面115′的显示位置来实现。相应地图4线框120的左上角大约位于存贮单元383，193处。

用来确定第一读出位置（亦即线框120左上角）的等式是：

HRP＝512-[HC-SW/2]    （1）

和

VRP＝256-[VC[SH/2]    （2）

式中：SW＝内插画面的宽度;

SH＝内插画面的高度;

HC＝中心点相对于主画面中心点的水平位置;

VC＝中心点相对于主画面中心点的垂直位置;

HRP＝水平读出位置;以及

VRP＝垂直读出位置。

上述系统通过改变数据读入速率和数据从图象存贮器100读出的速率，可以产生大量（例如大约80种）内插画面的不同尺寸。但是实际上已经发现有4或5种不同的内插画面尺寸已经足够。

参见图5，接收器500接收用户由当地键盘505和由红外接收器510输入的控制信号。红外接收器510接收遥控装置515发出的遥控信号并将其译码。控制器500可以是微处理器或微型计算机，它使电视调谐 器520根据用户输入的数据来选择特定的待调谐的射频信号。调谐器520产生中频（IF）信号，并将其加在处理单元525上。后者包括第一段525a和第二段525b，525a段包括图象放大级（PIX）和自动频率调谐电路（AFT），而525b段包括音频放大级、音频检波器和立体声译码器。处理单元525产生基带视频信号（TV）和基带左和右声道信号。处理单元525的AFT电路还产生一种信号，由此检测出AFT交迭点，并将其通过线524加到控制器500上。

基带视频信号通过线526耦合到四输入端视频开关530的一个输入端。基带左、右声道信号加在音频开关540的一对输入端上;该开关能够从四对音频输入端中选择一对输入端。视频开关530和音频开关540每个都有另外三个标有AUX1，AUX2和AUX3的输入端，用来从外部信号源分别接收基带视频信号和基带音频信号。视频开关530和音频开关540的每一个输入端都可以根据控制器500所产生并分别通过导线531和532加在控制输入端C₁和C₀的二进制信号加以选择。例如，假如C₁和C₀均被控制在低的信号电平（亦即二进制00），则选择TV输入端。若C₁为低，而C₀为高（二进制01），则选AUX1。若C₁高而C₀低（二进制10），则选AUX2。若C₁和C₀均高（二进制11），则选AUX3。由于控制线531和532既连到视频开关530的控制输入端C₁和C₀，也连到音频开关540的控制输入C₁和C₀，因此，保证可以选出相对应的视频和音频信号。

被选出的视频信号加到视频处理单元560并最后在显示装置570的显示屏上显示出来。视频信号还加在同步分离单元565上，后者由此产生出水平和垂直同步信号。被选出的音频信号加在音频处理单元180上，最后由喇叭590和595放出。上述线路基本上可从印第安纳州、印第安纳波里斯汤姆逊消费电子公司（Thomson    Consumer    Electronics）生产的RCA    CTC-140型电视接收机上得到。

根据本发明，PIP装置550如图所示插在视频开关530和视频处理器560之间。连接PIP装置550的A信号输入端，以便从电视接收机内装的调谐器/中频电路接收基带信号，连接B信号输入端，以便接收视频开关530的输出信号。PIP装置550具有VS1N输入端，用来从同步分离单元565接收垂直频率同步信号，而HS1N输入端接收水平频率同步信号。同步分离单元565还通过线522把垂直同步信号接到控制器500的VERTSYNC1N端。PIP装置550具有控制输入端C，串行控制总线553就接在它上面。串行控制总线553耦合从控制器500来的命令数据，控制器500控制PIP装置550产生具有主（第一）画面和内插（第二）画面的显示影象。在控制器的命令下，通过串行总线553，PIP功能可以被允许（起作用）或被禁止，内插画面可以显示在，例如，四个角或其它几个区域。PIP装置550包括控制总线接口555a，锁存器555b和处理单元555c。锁存器555b使输入的处理器命令能够被同步在垂直频率上。在控制器的命令下通过串行总线553，PIP装置550还可以被控制来交换主电视图象和内插电视图象。喇叭590和595放出的声音如我们希望的那样“跟随”（亦即声音伴随）显示的主画面图象。

图5的结构考虑到根据加在视频信号开关530和音频信号开关540的并联的控制输入端C₁和C₀端上的控制信号以及根据指示是否对主画面和内插画面进行交换的信号进行音频信号选择。这一点是用包括电阻R531，R532，二极管D531，D532，三极管Q531和交换（SWAP）控制线541的电路来实现的。音频选择电路的工作与本发明无关，因此无须在这里详加描述。

红外接收器510接收，例如手持遥控器（如图6所示并标为600的那一种）发出的红外信号。参见图6，手持式遥控器600包括用来输入数字0～9的键602，输入″Channel-Up″（通道号增大）和″Channel    Down″（通道号降低）命令用的键和接通接收机电源的“ON”键604和切断

接收机电源的″OFF″键605。手持式遥控器600还包括键阵列610（标有PIP/SURROUND    CONTROL字样-画中画/单画面），包括键608（标有ON/OFF字样-开/关），键611（标有MOVE字样-移动）和箭头键614～617，用来控制内插画面在显示屏上的运动。手持式遥控器600包括对由红外二极管根据按过的特定的键发出的信号进行译码的电子线路（图中未示出）。

Claims (6)

1、一种画中画电视接收机，包括：

数据输入装置(505、510、515)，用于响应于用户的触发和产生数据信号；

画中画处理装置(550)，响应于第一和第二视频信号，以便产生代表图象的第三视频信号，该图象包括与所述第一视频信号相对应的主图象区和与位于该主图象区内的所述第二视频图象信号相对应的内插图象区；

存储器装置(568)，联接到所述画中画处理装置，以便存储对应于用以显示在所述内插图象区中的所述第二视频信号的数据；

调谐解调装置(520、525)，具有供接收多个射频信号用的输入端和供接收第一控制信号用的控制输入端，该调谐解调装置根据所述第一控制信号调谐到该多个射频信号之一上，并由该第一控制信号而在第一输出端上产生所述第一视频信号；

控制装置(500)，联接到所述画中画处理装置，用于控制位于所述主图象区之中的所述内插图象区的位置，以及用于根据控制信号而改变所述内插图象区的大小；其特征在于，

所述控制装置包括一种装置，该装置用于计算随着该图象区的尺寸改变的该内器插图象区在该主图象区中的位置，使得当该内插图象区的尺寸发生变化时，该内插图象区的几何中心在水平或垂直方向都基本上保持不变。

2、如权利要求1所述的画中画电视接收机，其特征在于，

所述控制装置是微处理器。

3、如权利要求1所述的画中画电视接收机，其特征在于，

该多画面处理装置（550）接至该调谐解调装置的该第一输出端，用来接收检测出的视频信号，并用来根据第二控制信号把代表预定数量的该视频信号的数据存入该存贮装置，以及用来自第一存储位置处开始从该存储装置读出该数据来产生第一显示信号，该第一显示信号显示在显示屏上时产生一个显示图象，该图象具有第一尺寸的图象区（110′）显示在多个图象位置之一，该图象与该存储的视频信号有关;

该控制装置（500）具有联接至用于接收该数据信号的所述数据输入装置的第一输入端，以及用来产生该第一控制信号的第一输出端和用来产生该第二控制信号的第二输出端;

该控制装置（500）根据该数据信号产生该第二控制信号，后者使所述画中画处理装置（550）把代表不同的预定数量的信号的数据存入该存储位置（568）代表具有第二种尺寸的图象区（115′）的第二显示图象;

该控制装置（500）根据存入该存储装置的代表该不同数量的信号的该数据，以及根据该第一中心位置，计算出第二存储位置作为读出的起始位置，使得该第一显示图象区和第二显示图象区的显示中心基本保持相同。

4、如权利要求3所述的画中画电视接收机，其特征在于：引起该控制装置（500）产生该第二控制信号的该数据信号是ZOOM  OUT（缩小）控制数据信号，为具有该第二种尺寸的该显示图象区而存储的该不同的预定数量的信号，其数量比为具有该第一种尺寸的该显示图象区而存储的数量多。

5、如权利要求4所述的画中画电视接收机，其特征在于：引起该控制装置（500）产生该第二控制信号的该数据信号是ZOOM  IN（放大）控制数据信号，为具有该第二种尺寸的该显示图象区而存储的该不同的预定数量信号，其数量比为具有该第一种尺寸的该显示图象区而存储的数量少。

6、如权利要求5所述的画中画电视接收机，其特征在于：作为起始读出位置的该第二存储位置，是由（a）具有该第一种尺寸的该显示图象区相对于所述显示屏中心的水平和垂直位置、和（b）为具有该第二种尺寸的该显示图象区而存储的该不同的数据量这二者计算出来的。

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