CN1053310C - 图象的不对称压缩装置及含有该装置的电视机 - Google Patents

Abstract

一种宽屏电视机，具有第一格式显示宽高比约为例如16×9的视频显示器。第一视频信号确定第一图象。第二视频信号确定小于第一显示格式比的第二显示格式宽高比(例如约4×3)的第二图象。第二图象可在第一图象中形成插图。单图象显示本身可以由来自一个或多个图象源的充满屏幕的图象组成。

Description

图象的不对称压缩装置及含有该装置的电视机

本发明涉及电视技术领域，特别是涉及宽屏幕显示格式比的电视。现在的大部分电视其显示格式比(即水平宽度与垂直高度比)为4∶3。例如16∶9的宽显示格式比更接近电影的显示格式比。本发明既适用于直观式电视，也适用于投影电视。

显示格式比为4∶3(常称为4×3)的电视在显示单个和多个视频信号源的方面受到限制。商业电视广播台传输的电视信号(实验性资料例外)是用4×3显示格式比播出的。许多电视观众都感到4×3显示格式看起来没有与电影相关的较宽的显示格式比悦目。宽显示格式的电视不仅显示效果更为悦目，而且能以相应的宽显示格式对宽显示格式的信号源信号进行显示。电影“看起来”就应该象电影，不应该是其画幅受到限制或畸变的版本。视频源无论是当例如用电视电影机将影片变换成电视，或者用电视中的处理器进行变换时，其画幅都不应受到限制。

宽显示格式比电视还适用于各式各样的显示，既适用于普通的和宽显示格式的信号，也适用于这两种显示格式在多图象显示形式下的组合显示。但使用宽显示比屏幕带来许多问题。要改变多信号源的显示格式比，要从非同步但同时显示的信号源产生出一致的定时信号，要在多个信号源之间进行切换以产生多图象显示，还要从压缩的数据信号提供高清晰度的图象，这些都属于上述问题的范围。本发明的宽屏幕电视能解决所有这些问题。按照本发明各种方案设计的宽屏幕电视能从相同或不同显示格式比的单个和多个信号源提供高清晰度的单个和多个图象显示，而且显示格式比可加以选择。

宽显示格式比电视可在采取基本或标准水平扫描频率及其倍数扫描频率、并以隔行扫描和非隔行扫描的方式显示视频信号的电视系统中加以实现。例如，标准的NTSC制视频信号就是通过隔行扫描各视频帧的顺次各场进行显示的，各场则由大约15,734赫的基本或标准水平扫描频率的扫描动作形成的光栅产生的。视频信号的基本扫描频率有各种叫法：f_H，1f_H和1H都是。1f_H信号的实际频率随不同的视频标准而异。为提高电视设备的图象质量，目前已研制出以非隔行扫描的方式逐行显示视频信号的电视系统。逐行扫描要求在被配用来扫描隔行扫描格式两个场中的一个场的同样的时间内扫描各显示帧。没有闪烁的AA-BB显示要求接连地扫描各场两次。在各情况下，水平扫描频率必须是标准水平频率的2倍。这种逐行扫描或无闪烁显示的扫描频率有各种不同的叫法：2f_H和2H。2f_H的扫描频率例如按美国标准约为31,468赫。

普通显示格式比的电视设备可以装备成能显示例如来自两个视频源的多个图象。所说的视频源可以是电视机中的调谐器、盒式录象机中的调谐器、电视摄象机等等。在通常叫做画中画(PIP)的显示方式中，电视机的调谐器提供充满大部分屏幕或显示区的图象，同时有一个辅助视频源提供通常在大图象的边界范围内的小型插图。图1(C)示出了宽屏幕电视机的PIP显示方式。在许多情况下，插图可以配置在一系列不同的位置。在宽屏幕电视设备中还可以采取另一种显示方式，这种显示方式叫做画外画(POP)显示方式。在这种显示方式中，好几个辅助插图可与主图象处有共同的边界范围。图1(f)示出了宽屏幕电视设备的POP显示方式。另一种显示方式通常叫做频道扫描显示方式，这种显示方式是各个来自不同频道源的许多小图象以停帧剪辑画面(freeze framemontage)的形式充满屏幕。至少就画幅方面来说，无所谓主图象。图1(i)示出了宽屏幕电视设备的频道扫描显示方式。

宽屏电视机水平扫描的持续时间与普通电视机的一样。但宽屏电视中水平扫描的行程更长。这会使图象水平拉长，在显示出的图象中产生影象宽高比显著失真的现象。因此在显示格式比例如为16∶9(也叫16×9)的宽屏幕电视机上显示普通4×3显示格式比的视频信号时就会有问题。这些图象显示格式比可能会使图象水平拉长或扩展为4/3倍。这是将显示格式比为4×3的图象以主图象和辅助图象的形式显示(例如以PIP或POP的形式显示)时的一个问题。按PIP和POP方式进行显示时，甚至在主图象系来自显示格式比与电视机的显示装置相适应的16×9的视频源的情况下也会有这个问题。

现在可以利用数字电路(通常有时叫做画中画处理器)在普通电视机中实现PIP和频道扫描显示方式。这类画中画处理器有一种叫做CPIP芯片，这种芯片在美国印第安纳洲的印第安纳波利斯市汤姆逊消费者电子设备公司(Thomson Consumer Electronics Inc)有出售。该公司出的《CTC140画中画(CPIP)技术培训手册》中更全面地介绍了CPIP芯片的情况。这种画中画处理器不适宜在宽屏电视机中实现特殊显示方式，例如PIP、POP和频道扫描显示方式。如果在宽屏幕电视机中不用外增速电路而显示这种由画中画处理器从辅助视频源处理出来的辅助图象，单个或多个辅助图象在几何尺寸方面可能会产生上述失真。由于对尺寸较宽的显象管的较宽的水平扫描动作，所以无论是直观电视或者投影电视，显示出来的辅助图象都会在水平方向上扩展1/3。如果采用增速电路，则显示出来的辅助图象不会产生宽高比失真，但可能不会充满整个屏幕或屏幕上在其它情况下可能分派给辅助显示的部分。

本发明的方案设计是要提供一种宽屏幕电视机，它能履行目前普通电视机所能履行的特殊显示方式，例如PIP和频道扫描以及POP显示方式。按照本发明在这方面的构思，我们给宽屏电视机配备一个使视频信号(例如辅助视频信号)失真的信号处理器，通过这种失真从而使以后显示的辅助图象不会产生宽高比失真。前面所述的那种失真通常是用不对称压缩的方法获得的。压缩因数随辅助视频信号和宽屏幕电视机的相对显示格式比而定。为在显示格式比为16∶9的电视机上显示显示格式比为4∶3的辅助视频信号，要将辅助视频在水平方向上压缩成4∶1，在垂直方向上压缩成3∶1。在显示格式比不同(例如为2∶1)的电视机中，水平压缩因数会比垂直压缩因数大1.5倍。不对称压缩产生几何失真的图象，然后将此图象存储在与画中画处理器有关的视频存储器中。按画中画处理器的正常操作方式读出经不对称压缩的辅助图象时，无论显示方式采取PIP、POP、频道扫描或其它显示方式，显示出来的辅助图象都不会产生宽高比失真并在尺寸上符合要求。通过扫描尺寸较宽的电视显象管而实现的水平扩展精确地抵销对视频信号存入视频存储器之前进行的额外压缩，即其不对称部分被消除掉。

本发明的另一种设计提供一种视频显示系统，可以将接收到的视频图像显示在具有不同高宽比的显示器上。

本发明的第三种设计提供一种能给辅助图象信号提供可选择的水平和垂直压缩因数的画中画处理器。这种画中画处理器可与各种不同显示格式比的电视机配用，也可与其工作方式并非必需使用宽屏幕整个幅面的电视机配用。按照本发明这方面的不对称压缩可以用一个芯片而实现，也可以通过改变现行画中画处理芯片而实现。

按本发明设计的电视机(例如宽屏幕电视机)包括具有第一宽高比的视频显示器。该显示器例如可以是与直观显象管或与屏幕配用的投影显象管。第一调谐器或插孔提供表示第一图象的第一视频信号。第二调谐器或插孔提供表示具有与第一显示格式比不同的第二宽高比的第二图象的第二视频信号。第一信号处理电路将第二视频信号数字化，并通过对数字化信号以不同的取样率在水平和垂直方向上进行二次取样使第二图象不对称失真。不对称失真图象经二次取样的视频的各行在与第一视频信号的各行部分组合之前，先由一个视频存储器存储起来。第二信号处理电路将第一视频信号中的视频的各行部分与不对称压缩的第二图象的视频的各行组合，以便同时显示第一和第二图象，显示出来的不对称失真第二图象没有宽高比失真现象。

按照本发明设计的视频显示系统包括视频显示装置，其显示格式宽高比为第一显示格式宽高比；第一视频信号接收装置，所述第一视频信号确定一个比所述第一显示格式比小的第二显示格式宽高比的图象；不对称压缩装置，与所述第一视频信号接收装置连接，用以对所述接收的图象的所述宽和高进行不对称压缩；图象映射装置，接收不对称压缩后的图象，用以将所述经不对称压缩的图象映射到所述显示装置上。

按照本发明设计的视频显示器用的视频信号处理器包括一个数字化电路和一个图象宽高比的选择性改变电路，数字化电路用以将限定具有一个格式显示宽高比的图象的视频信号进行数字化，图象宽高比的选择性改变电路则用来分别以第一和第二因数有选择地改变图象的宽高比，从而控制图象的宽高比失真情况。选择性改变电路分别以第一和第二取样率在水平方向和垂直方向上对数字化视频信号进行二次取样。输出电路产生宽高比受控的图象作为输出供图象显示器显示之用。存储电路在上述输出信号产生之前存储宽高比受控的图象的视频行。多路调制电路将第二视频信号中的各视频行部分与宽高比受控的图象的各视频行组合起来以便将各图象同时显示出来。第一和第二因数例如由一个微处理器供到选择性改变电路上。

图1(a)-1(i)用以说明宽屏幕电视的不同显示格式。

图2是根据本发明各个方面并且适宜按2f进行水平扫描工作的宽屏幕电视的方框图。

图3是图2所示宽屏幕处理器的方框图。

图4的方框图示出了图3所示的宽屏幕处理器更详细的细节。

图5是图4所示的画中画处理器的方框图。

图6是图4所示的门阵列的方框图，示出了主信号通路、辅助信号通路和输出信号通路。

图7和8是有助于说明如图1(d)所示的用画幅十分受限制的信号产生的显示格式的过程的定时图。

图9是图5的画中画处理器的定时和控制部分的方框图。

图10、图11和图12是图9所示定时和控制部分的“十份中取几份”(decimation)部分。

图13是控制如图10-12所示的十份中取几份部分的数值表。

图14是图2所示的偏转电路的电路和方框的组合图。

图15是图2所示的RGB接口的方框图。

图16和17是分别用以控制水平和垂直压缩比的、可全面编程的一般用途的十份中取几份电路的方框图。

图1的各部分示出了可按本发明的各种不同设计实施的单个和多个图象显示格式的一些而不是全部的各种组合式。这里所选择的都是为便于说明按本发明的设计构成宽屏幕电视的特定电路而举出的例子。为便于说明和讨论起见，视频源或信号的传统显示格式宽高比通常假设为4×3，视频源或信号的宽屏幕显示格式宽高比则通常假设为16×9。本发明的各设计方案并不受这些规定的限制。

图1(a)示出了一般显示格式比为4×3的直观或投影电视。当16×9显示格式比图象作为4×3显示格式比信号传输时，屏幕顶部和底部出现黑色条纹，这通常被称为信箱格式(lettexbox format)。这时所看到的图象要比整个可利用的显示区小一些。不然，也可以在传输之前将16×9显示格式比的信号源加以变换，从而使其充斥4×3显示格式画面的垂直方向。但这样就会有许多信息可能从左边和或右边画幅中被限制掉。作为另一种选择，可以将信箱式的图象在垂直方向扩展，但在水平方向不扩展，这样得出的图象就会因垂直延伸而失真。这三种办法都没有特别可取之处。

图1(b)示出了16×9的屏幕。16×9显示格式比的视频源能全面显示出来，画幅既不受限制又不失真。16×9显示格式比的信箱式图象本身是在4×3显示格式比的信号中，这种图象可通过将行加大一倍或加行的方法逐行扫描，从而提供有足够垂直清晰度的较大幅面显示。无论信号源是主信号源、辅助信号源或是外部的RGB信号源，本发明的宽屏幕电视都能显示这种16×9显示格式比的信号。

图1(c)示出了16×9显示格式比的主信号，4×3显示格式比的插图即在该信号中显示。若主视频信号和辅助视频信号都是16×9显示格式比信号源，则插图的显示格式比也可以为16×9。插图可显示在许多的不同位置。

图1(d)示出的显示格式中主视频信号和辅助视频信号都用同大小的图象显示出来。各显示区的显示格式比都是8×9，这当然和16×9及4×3的显示格式比不同。为在这样的显示区显示4×3显示格式比的信号源而不致产生水平或垂直失真，信号必然在左侧和/或右侧受到画幅的限制。如果容许宽高比由于图象在水平方向上受挤压而有些失真，则可以显示出更多的、其画幅受限程度较小的图象。水平挤压使图象中的实物垂直伸长。本发明的宽屏幕电视能提供“画幅受限制”和“宽高比失真”这二者在下列组合范围内的任何一种组合情况，即，这个范围的一个极端是：最大程度的“画幅受限制”与无“宽高比失真”相组合情况；另一个极端是：无“画幅受限制”与最大程度的“宽高比失真”相组合情况。

辅助视频信号处理通路中对数据取样的种种限制，使得产生的显示图象具有高清晰度并且图象幅面与主视频信号产生的显示图象一样大的整个信号处理过程复杂化。要解决这些复杂的问题可以有各种不同的方法。

图1(e)的显示格式是在16×9显示格式比的屏幕居中部位显示出14×3显示格式比的图象。右侧和左侧的黑条很明显。

图1(f)示出的显示格式同时显示出一个4×3显示格式比的大图象和三个4×3显示格式比的较小图象。在大图象周边外有较小图象的显示格式有时叫做POP，即画外画，而不是PIP(画中画)。在这里，两种显示格式都采用PIP或画中画一词。在宽屏幕电视设有两个调谐器的场合，无论两个调谐器都设在内部或一内一外地配置(例如盒式录象机中)，就可以使各显示图象中的两个图象显示出与信号源一致的实时动作。其余的图象可以以停帧格式显示出来。不难理解，增设另外的调谐器和另外的辅助信号处理通路可以提供两个以上的活动图象。应该也不难理解，大图象和三个小图象的位置是可以对调的，如图1(g)所示。

图1(h)示出的另一种显示格式是：一个4×3显示格式比的图象在中间，排成纵列的6个4×3显示格式比的较小图象各在两边。和上述格式一样，有两个调谐器的宽屏幕电视能提供两个活动的图象。其余的11个图象就以停帧的格式显示。

图1(i)示出了由12个4×3显示格式比图象组成的格子的显示格式。这种显示格式特别适合作为频道选择指南，其中各图象至少是一个不同频道的停帧。和前面一样，活动图象的数目取决于可使用的调谐器和信号处理通路的数目。

图1所示的各种不同格式只是举例说明而已，并不局限于这些，这些格式可按下面各附图所示和下面即将详细介绍的宽屏幕电视加以实施。

图2示出了本发明适宜以2f_H水平扫描方式工作的宽屏幕电视的方框图，其总编号为10。宽屏幕电视10通常包括视频信号输入部分20、底盘或电视微处理器216、宽屏处理器30、1f_H-2f_H转换器40、偏转电路50、RGB接口60、YUV-RGB转换器240、显象管驱动器242、直观或投影显象管244和电源70。将各种电路分组成不同的功能方框是为了便于进行说明而这样做的，并不希望因此而限制了这些电路彼此的实际配置位置。

视频信号输入部分20用以接收来自不同视频源的多个复合视频信号。各视频信号可有选择地加以切换，以便将它们作为主视频信号和辅助视频信号显示。射频开关204有两个天线输入端ANT1和ANT2。这些分别是接收广播天线的信号和电缆的信号的输入端。射频开关204控制其中哪一个输入被提供到第一调谐器206及第二调谐器208。第一调谐器206的输出端即为单芯片202的输入端，单芯片202履行与调谐、水平和垂直偏转以及视频控制有关的一系列功能。图中所示的特定芯片在电子工业行业内叫做TA7730型芯片。单芯片中起因于来自第一调谐器206的信号而产生的基带视频信号VIDEO OUT输出后供给图象开关200和宽屏处理器30 TVI的输入端。其它至视频开关200的基带视频输入命名为AUX1和AUX2。它们可供电视摄影机、激光盘播放机、录象播放机、电子游戏机等使用。视频开关200的输出由底盘或电视微处理器216控制，命名为SWI TCHED VIDEO(切换的视频)。SWI TCHED VIDEO是宽屏处理器30的另一个输入。

再参看图3。开关SW1宽屏处理器将TV1和SWI TCHED VIDEO这两个信号之一选择作为SEL COMP OUT视频信号，这是Y/C解码器210的一个输入信号。Y/C解码器210可以是自适应行梳状滤波器。另外的两个视频源S1和S2也是Y/C解码器210的输入。S1和S2各表示不同的S-VHS源，它们各由分开的亮度信号和色度信号组成。有一个可作为Y/C解码器的一部分或作为分立开关的开关，它响应于电视微处理器216以便选取一对亮度和色度信号作为分别命名为Y_M和C_IN的输出。所选出的一对亮度和亮度信号以后就作为主信号，并沿主信号通路进行处理。信号名中包含有_M或_MN的信号名指的是主信号通路。宽屏处理器把色度信号C_IN重新引回单芯片，以便产生色差信号U_M和V_M。这里，U相当于(R-Y)，V相当于(B-Y)。Y_M，U_M和V_M信号在宽屏处理器中被转换成数字形式以便进一步进行信号处理。

第二调谐器208在功能上属于宽屏处理器30的一部分，它产生基带视频信号TV2。开关SW2从TV2和SWI TCHED VIDEO两个信号之间选择一个信号作为Y/C解码器220的一个输入。Y/C解码器220可以是自适应行梳状滤波器。开关SW3和SW4分别从Y/C解码器220的亮度和色度输出与来自外视频源并分别命名为Y_EXT和C_EXT的亮度和色度信号之间选择信号。Y_EXT和C_EXT信号对应于S_VHS输入S1。Y/C解码器220和开关SW3和SW4可以象在某些自适应梳状滤波器一样结合在一起。以后就将开关SW3和SW4的输出作为辅助信号并沿辅助信号通路进行处理。所选取的亮度输出命名为Y_A。标有_A，_AX和_AUX信号名的指的是辅助信号通路。所选取的色度输出被转换成色差信号U_A和V_A。Y_A、U_A和V_A信号被转换成数字形式以便进一步进行信号处理。在主信号和辅助信号通路上对视频信号源的切换设计使得对不同图象显示格式的各个不同部分的信号源选择的管理过程达到最大的灵活性。

宽屏处理器给同步分离器212提供对应于Y_M的复合同步信号COMP SYNC。水平和垂直同步分量H和V分别作为垂直递减计数电路214的输入。垂直递减计数电路产生VERT ICAL RESET(垂直复位)信号加到宽屏处理器30中。宽屏处理器产生内垂直复位输出信号I NT VERTRST OUT加到RGB接口60。RGB接口中的一个开关从内垂直复位输出信号与外RGB源的垂直同步分量之间选取信号。该开关的输出是引到偏转电路50的经选择的垂直同步分量SEL_VERT_SYNC。辅助视频信号的水平和垂直同步信号由宽屏处理器中的同步分离器250产生。

1f_H-2f_H转换器40用以将隔行扫描视频信号转换成逐行扫描的非隔行扫描信号，例如那种各水平行显示两次或通过内插同场的毗邻水平行产生另一组水平行的信号。在某些情况下，使用上一行或使用内插行取决于在毗邻各场或各帧之间检测出的动作程度(the level ofmovement)。转换电路40与视频RAM420联合工作。视频RAM可用以存储一帧的一个或多个场，以便能够逐次显示。经转换的视频数据作为Y_2f_H、U_2f_H和V_2f_H加到RGB接口60上。

在图15中更详细地示出的RGB接口60使得可以将经转换的视频数据或外RGB视频数据供视频信号输入部分选取以便供显示用。外RGB信号可视为适宜供2f_H扫描的宽显示格式比信号。宽屏处理器将主信号的垂直同步分量作为INT VERT RST OUT供到RGB接口，使偏转电路50可获得经选取的垂直同步信号(fvm或fv_ext)。宽屏幕电视工作时，电视使用者就可以通过产生内/外控制信号INT/EXT选取外RGB信号。但在没有外RGB信号的情况下选取外RGB信号输入时会使光栅在垂直方向上消失而且损坏阴极射线管或投影显象管。因此为了不致在没有该信号情况下选取外RGB输入，RGB接口电路对外同步信号进行检测。WSP微处理器340还控制外RGB信号的彩色和色调。

宽屏处理器30包括画中画处理器320用以对辅助视频信号进行特殊的信号处理。画中画一词有时缩写成PIP或pix-in-pix。门阵列300将主和辅助视频信号数据组合成各式各样的显示格式，如图1(b)至1(i)的实例所示。画中画电路320和门阵列300受宽屏微处理器(WSPμP))340的控制。微处理器340经由串行总线而响应电视微处理器216。串行总线包括四条信号线，供数据、时钟信号、启动信号和复位信号用。宽屏处理器30还产生作为三级砂堡信号(three level sandcastle signal)的复合垂直消隐/复位信号。不然，垂直消隐和复位信号也可以作为单独的信号分开产生。复合消隐信号由视频信号输入部分供到RGB接口。

偏转电路50(这在图14中显示得更详细)接收来自RGB接口60的垂直复位信号，来自RGB接口60的经选择的2f_H水平同步信号和来自宽屏处理器的另一些控制信号。在某些应用中，垂直复位信号可被定路线为：从RGB接口60经由宽屏处理器30而到达偏转电路50。这些附加的控制信号与水平定相、垂直尺寸调整和东-西枕形畸变调整(east-west pin adjustment)有关。偏转电路50将2f_H回扫脉冲供到宽屏处理器30、1f_H-2f_H转换器40和YUV-RGB转换器240上。

电源70由交流市电供电，产生整个宽屏幕电视的工作电压。

图3更详细地示出了宽屏处理器30。宽屏处理器的主要部件有门阵列300、画中画电路301、模-数和数-模转换器、第二调谐器208、宽屏处理器微处理器340和宽屏输出编码器227。图4示出了宽屏处理器更详细的细节(例如PIP电路)，这对1f_H和2f_H底盘是共同的。图5更详细地示出了构成PIP电路301主要部分的画中画处理器320。图6更详细地示出了门阵列300。图3所示构成主信号通路和辅助信号通过各部分的一系列部件已详细介绍过。

第二调谐器208与中频级224以及声频级226连接。第二调谐器208还与WSPμP340联合工作。WSPμP340包括输入输出I/O部分340A和模拟输出部分340B。I/O部分340A提供色调和彩色控制信号、选择外RGB视频源用的INT/EXT信号、和开关SW1至SW6的控制信号。I/O部分还监控来自RGB接口的EXT SYNC DET信号，从而保护偏转电路和阴极射线管。模拟输出部分340B通过各接口电路254、256和258提供垂直尺寸、东西调整和水平相位的控制信号。

门阵列300负责把来自主信号和辅助信号通路的视频信息组合起来以实现复合宽屏幕显示，例如图1各不同部分所示的显示中的一种。锁相环374与低通滤波器376联合工作，提供门阵列的时钟脉冲信息。主视频信号作为以Y_M、U_M和V_M命名的信号以模拟的形式和YUV格式供到宽屏处理器上。这些主信号由图4中更详细示出的模-数转换器342和346从模拟形式转换成数字形式。

彩色分量信号以一般名称U和V表示，这些信号或者可分配给R-Y或B-Y信号或者可分配给I和Q信号。所取样的亮度带宽限制在8兆赫，这是因为系统的时钟脉冲频率为1024f_H，这大约为16兆赫。由于宽度为I时U和V信号系限制在500千赫或1.5兆赫，所以对彩色分量数据进行取样时可采用单个模-数转换器和一个模拟开关。模拟开关或多路调制器344的选择线UV_MUX是将系统时钟脉冲除以2得到的8兆赫信号。具有一个时钟信号宽度的行启动脉冲SOL同步地使该信号在各水平视频行开始时复位到0。UV_MUX线于是在整个水平行内的每个时钟周期翻转其状态。由于行长等于偶数个时钟脉冲周期，因而UV_MUX的状态一经启动会不中断地始终进行翻转：0，1，0，1，…。由于各模-数转换器都有1个时钟脉冲周期的时延，因而从模-数转换器342和346出来的Y和UV数据流都进行移位。为适应这个数据移位，来自主信号处理通路304的时钟脉冲选通信息也必须同样地延迟。如果不使时钟脉冲选通信息延迟，在被删除时UV数据就不会正确成对。这一点很重要，因为各UV对代表一个向量。将一个向量的U分量与另一向量的V分量配对而不引起彩色偏移是不可能的。相反，上一对的V样品会连同现行的U样品一齐被删除。由于每对彩色分量(U，V)样品有两个亮度样品，所以这种UV多路调制的方法叫做2∶1∶1调制法。这时就有效地使U和V两者的奈奎斯特频率降低为亮度奈奎斯特频率的一半。因此对于亮度分量的模-数转换器输出的奈奎斯特频率为8兆赫，而对于彩色分量的模-数转换器输出的奈奎斯特频率为4兆赫。

PIP电路和/或门阵列还可包括尽管数据受压缩也能提高辅助数据清晰度的装置。迄今已研究出一系列数据缩减和数据恢复方案，包括例如成对象素压缩和抖颤调谐(dithering)及去抖颤调谐(dedithering)。此外还考虑涉及不同二进制位数的不同抖颤调谐序列和涉及不同二进制位数的不同成对象素压缩。WSPμP340可以选取一系列特定数据缩减和恢复方案中的一个方案以便使各特定种类的图象显示格式所显示的图象达到最高的清晰度。

门阵列包括与各个行存储器联合工作的一些内插器，各个行存储器则可以是FIFO 356和358。内插器和FIFO用以在必要时对主信号进行再取样。一个附加的内插器可对辅助信号再取样。门阵列中的时钟脉冲和同步电路控制主信号和辅助信号两者的数据管理过程，包括将它们组成具有Y_MX、U_MX和V_MX分量的单个输出视频信号。这些输出分量由数-模转换器360、362和364转换成模拟形式。命名为Y、U和V的模拟形式的信号加到1f_H-2f_H转换器40上以便转换成非隔行扫描方式。Y、U和V信号还由编码器227编码成Y/C格式以形成在面板插孔处可获取的宽格式比输出信号Y_OUT_EXT/C_OUT-EXT。开关SW5给编码器227从门阵列选择同步信号C_SYNC-MN，或从PIP电路选择同步信号C_SYNC-AUX。开关SW6从Y_M和C_SYNC_AUX二者之间选择信号作为宽屏面板输出端的同步信号。

为提高显示的清晰度最好以逐行扫描的格式显示按另一种方式隔行扫描的图象信号。这种转换可按普通4×3显示格式比显示的现有技术进行。再参看图2，宽屏幕电视10配备有1f_H-2f_H转换器40用以产生将隔行扫描NTSC制显示转换成逐行扫描显示所需要的定2信号。在逐行扫描显示中，例如用视频RAM420存储顺次各场，从而顺次各场的行可以及时相继显示，或加以内插以形成新行。

图14更详细地示出了偏转电路50。电路500用以根据实现不同的显示格式所需要的合乎要求的垂直过扫描量调节光栅的竖向尺寸。如示意图所示，恒流源502提供恒量的电流IRAMP给垂直斜波电容器504充电。晶体管506与垂直斜波电容器并联连接，根据垂直复位信号周期性地给该电容器放电。在不进行任何调节的情况下，电流I_RAMP使光栅的垂直尺寸达到能达到的最大值。这可能相当于当一个扩展的4×3显示格式比信号源充满宽屏幕显示器(如图1a中所示)时所需要的垂直过扫描量。在光栅竖向尺寸要求较小的情况下，可调电流源508从I_RAMP转移其电流量可变化的电流I_ADJ，从而使垂直斜波电容器504以更慢的速度充电而且充电至较小峰值。可变电流源508响应竖向尺寸控制电路所产生的例如为模拟形式的竖向尺寸调节信号。竖向尺寸调节电路500与手动竖向尺寸调节电路510无关，后者可以是一个电位器或背面板调节钮。在上述两者中的任一种情况之下，垂直偏转线圈512都接收适量的驱动电流以便将图象变换到显示器上。水平偏转信号通过调相电路518、东-西枕形畸变校正电路514、2f_H锁相环520和水平输出电路516提供。

图15更详细地示出了RGB接口电路60。最后要显示的信号在1f_H-2f_H转换器40的输出与外RGB的输入两者之间选择。这里所述的宽屏幕电视其外RGB的输入假设为宽格式显示比的逐行扫描源。来自视频信号输入部分20的外RGB信号和复合消隐信号输入到RGB-YUV转换器610中。外RGB信号的外2f_H复合同步信号被用来作为外同步信号分离器600的输入。选择垂直同步信号是由开关608来执行。选择水平同步信号是由开关604来执行。选择视频信号是由开关606来执行。各开关604、606和608响应WSPμP340所产生的内/外控制信号。内或外视频源的选择由使用者进行。但若使用者无意中选择外RGB源，当未接有或未接通这种信号源时或如果外信号源失落时，则垂直光栅会消失，于是会给阴极射线管造成严重的损坏。因此外同步检测器602检测有否外同步信号存在。没有这种信号时，就有一个开关拒绝控制信号传送到各开关604、606和608上，以防在没有信号时通过这些开关选择外RGB源。RGB-YUV转换器610还接收来自WSPμP340的色调和彩色控制信号。

本发明的宽屏幕电视可以不用2f_H水平扫描而用1f_H水平扫描加以实施，但在这里没有示出1f_H水平扫描的电路。1f_H电路可能不需要1f_H-2f_H转换器和RGB接口。因此没有在2f_H扫描频率下显示外部宽格式显示比RGB信号的措施。宽屏处理器和1f_H电路的画中画处理器极其相似。门陈列基本上相同，但没有将全部输入端和输出端都用上。无论是以1f_H扫描或以2f_H扫描方式工作的电视，这里所述的各种提高清晰度的方案通常都适用。

图4的方框图更详细地示出了的图3中所示的宽屏处理器30的细节，它对1f_H和2f_H底盘来说都是相同的。Y_A、U_A和V_A信号为画中画处理器320的一个输入，处理器320可以包括清晰度处理电路370。根据本发明这些方面的宽屏幕电视能将视频加以扩展和压缩。图1中部分示出的复合式显示格式所体现的特殊效果是由画中画处理器320产生的，该处理器能接收来自清晰度处理电路370的经清晰度处理的数据信号Y_RP、U_RP和V_RP。并不是任何时候都要使用清晰度处理，但在显示格式已选好时就要使用。图5更详细地示出了画中画处理器320。画中画处理器的主要部件有模-数转换部分322、输入部分324、快速开关(FSW)和总线部分326、定时和控制部分328以及数-模转换部分330。图9中更详细地示出了定时和控制部分328。

画中画处理器320可采用汤姆逊消费者电子设备公司研制的经改进的基本CPIP芯片的变型。这种处理器可使其具有一系列特殊的特征或特殊的效果，下面举几个例子说明。基本的特殊效果是如图1(c)中所示的那种在大图象的一部分重叠有小图象。应该理解的是，基本的CPIP芯片过去是不能使其适应宽屏幕电视，现在也不适宜与宽屏幕电视配用的。大小图象可从同一个视频信号产生，从不同的视频信号产生，而且还可以互换或更换的。一般说来，伴音信号总是切换成使其对应于大图象。小图象可移到屏幕上的任何位置或逐步转入一系列预定位置的。焦距可变的特点使得可以将小图象放大和缩小到例如任一预定的尺码。有时，例如在图1(d)所示的显示格式中，大小图象实际上是同一尺码。

在单图象显示状态下，例如在图1(b)、1(e)或1(f)所示的显示状态下，使用者可以例如逐步从1.0∶1至5.0∶1的比值将单图象的画面按变焦方式放大。同时在变焦方式时，使用者可以搜索或扫调整个画面，使屏面上的影象得以跨不同的图象区移动。在两者的情况下，无论是小图象、大图象或变焦图象都可以以停帧的方式(静止图象格式)显示。这种功能可以实现选通显示格式，这时视频信号中的最后九个帧可以在屏幕上反复显示。帧的重复频率可以从30帧/秒改变到0帧/秒。

本发明另一种设计的宽屏幕电视中所使用的画中画处理器与上述基本CPIP芯片的现行结构不同。若基本CPIP芯片与16×9屏幕的电视配用且不用视频增速电路，则由于横贯较宽的16×9屏幕扫描而致使实际水平向扩展达4/3倍，因而使插图呈现出宽高比失真的现象。于是图象中的实物可能会水平伸长。若采用外增速电路，则不会有宽高比失真，但图象会占不满整个屏幕。

本发明与基本CPIP芯片不同的另一种设计的画中画处理器320适宜将视频数据不对称压缩成多个可加以选择的显示状态中的一种状态。水平尺寸的压缩与垂直尺寸的压缩不同。在此工作状态的一个实例中，各图象系在水平方向上按4∶1压缩，在垂直方向上按3∶1压缩。经不对称压缩的视频数据存储在一个视频RAM中，这个存储器用作场存储器，部分用以使辅助信号与主信号同步。如果按正常方式从视频RAM将这些数据由普通的电视机读出供显示，则不对称压缩方式会产生宽高比失真的图象。图象中各实物看起来就象水平方向受挤压似的。但若该数据按正常方式，由宽屏幕电视(特别是16×9显示格式比屏幕的宽屏幕电视)读出供显示，则图象中的物体看起来正常。图象充满屏幕，且没有图象宽高比失真现象。按照本发明这方面的不对称压缩方式使得可以不用外增速电路而可以在16×9的屏幕上产生特殊的显示格式。

图9是画中画处理器(例如上述CPIP芯片经改进的一个品种)的定时和控制部分328的方框图，该部分包括十份中取几份电路328C，用以进行不对称压缩。图10-12中更详细地示出了十份中取几份电路328C。

图10是进行水平压缩的电路的方框图。该电路采用由计数器850构成的十份中取几份电路，命名为MOD_N_CNTR1。在N输入端的数值为水平N因数HOR_N_FACTOR。水平N因数涉及到辅助信号的视频数据所代表的图象为显示成PIP或POP格式而在尺寸上缩小的程度，因而它也是对一行内的各象素进行二次取样的速率的量度。输入到负荷值输入端的数字值设定为“0”。波纹载出(ripple carry out)RCO输出是一个水平行取样启动信号。图11是进行垂直压缩的电路的方框图。该电路主要由命名为MOD_N_CNTR2、由计数器858构成的十份中取几份电路形成。在N输入端的数字值为垂直N因数VERT_N_FACTOR。垂直N因数也涉及到辅助信号的视频数据所代表的图象为显示成PIP或POP格式而在尺寸上缩小的程度，但在此情况下，它是选取多少水平行来进行二次取样的量度。输入到负荷值输入端的数字值是通过基于垂直N因数的数字计算确定的。将垂直N因数加到“2”上，将得出的和数除以“2”，得出的商由上/下场型信号(upper/lower filed type signal)U/L_FIELD_TYPE进行选通，加到“2”中。计数器858的输出是一个垂直行取样启动信号。

水平和垂直N因数由图12中所示的电路859产生。输入为N_FACTOR值，范围从“0”到“7”。各N值对应于各对水平和垂直压缩比值，如图13的表中所示。各N因数由WSPμP340提供。电路859包括多路调制器862和864以及对“6”比较电路(compare to“6”circuit)860。至于“6”以外的各N因数，其水平和垂直压缩比都是对称的，这是因为各多路调制器输入为“0”所致。当N因数为“6”时，各多路调制器的各“1”输入系被选通而作为输出。这些输入使不对称压缩在水平方向上为4∶1，在垂直方向上为3∶1。

从图中可以看出，各十份中取几份电路中的各计数器是一些整数的十份中取几份装置。但如果水平压缩因数为垂直压缩因数的4/3倍，不一定要将这个处理过程局限于整数增量的图象压缩。不对称压缩也不限于用在显示格式比为16×9的宽屏幕情况。例如若显示格式比为2∶1，则水平压缩因数应为垂直压缩因数的3/2倍。

宽屏电视也可以有需要用CPIP芯片来对称压缩辅助视频数据的工作方式。一种这样的工作方式可以叫做信箱工作方式，该工作方式是将垂直偏转高度提高以适应例如图1(a)中所示的视频源。对于16×9电影的4×3信箱源，垂直扫描量约为标准或正常垂直高度的扫描量的4/3。因此如果将光栅在垂直方向上对中，图象大约有1/3实际上象幅受到限制，约1/6是在顶部，1/6是在底部。显示格式比为4×3时，信箱信号的边缘黑条约占图象的1/3，大约1/6在顶部，1/6在底部。同时，宽屏幕显示所需要的在水平方向更宽的偏转使图象水平拉长到大约4/3倍。宽屏幕显示使图象水平拉长的倍数与4/3垂直过扫描使图象垂直拉长的倍数一样。由于图象的扩展实质是对称的，因而确保基本上不出现图象宽高比失真现象。同时事实证明，图象因垂直过扫描而在画幅上受限制的各部分实质上对应于信箱信号的边缘黑条。结果使传统显示格式比信号所产生的图象充满宽显示格式比屏幕，图象内容实质上完整无缺，而且实质上没有图象宽高比失真现象。在这种情况下，由于垂直过扫描所引起的垂直扩展与宽屏幕水平偏转扫描所引起的水平扩展按比例匹配，因而可借助CPIP芯片以对称压缩处理PIP或POP。

压缩比的控制也可借助于完全可编程的一般用途十份中取几份电路在WSPμP340的控制下进行，如图16和17中所示。水平压缩因数由图16中的电路产生，该电路包括加法结(summing juction)866、由8个“或”门构成的阵列868和锁存器870。当出现H_RESET时，阵列868八位输出的每一位为H1。H_RESET信号低时，阵列868的输出等于阵列的输入，即为加法结866的输出。垂直压缩因数由图17中的电路产生，该电路包括加法结872、多路调制器874和锁存器876。各电路中，加法电路的载入(carry in)CI输入受到固定逻辑高信号的电压的约束。在每个电路中，加法电路的载出(carry out)CO输出是相应的取样启动信号。在图17的电路中，多路调制器的1输入受到逻辑信号低信号的地电位的约束。水平和垂直压缩因数可由WSPμP340提供。

在全屏幕PIP状态下，画中画处理器与自激振荡器(freerunning oscillator)348相结合，将从一个解码器(例如自适应梳状滤波器)取Y/C输入，把信号解码成Y、U、V彩色分量，并产生水平和垂直同步脉冲。这些信号在用于诸如变焦、停帧和频道扫描等各种全屏幕显示方式的画中画处理器中处理。例如，在频道扫描显示方式期间，由于被取样的信号(不同频道)会有不相关的同步脉冲且会不考虑各信号源之间的同步情况加以切换，因此从视频信号输入部分产生的水平和垂直同步脉冲会有许多不连续之处。因此取样时钟脉冲和读/写视频RAM时钟脉冲由自激振荡器348确定。显示方式为停帧和变焦方式时，取样时钟脉冲会锁定到输入视频的水平同步脉冲上，在这些特殊情况下，这与显示时钟脉冲频率相同。

再参看图4，来自画中画处理器以模拟形式出现的Y、U、V和C_SYNC(复合同步)输出可由编码电路366再编码成Y/C分量，编码电路366系与3.58兆赫振荡器380联合工作的。该Y/C_PIP_ENC信号可接到Y/C开关(图中未示出)，该开关使再编码后的Y/C分量可以代替主信号的Y/C分量。从这时起，经PIP编码的Y、U、V和同步信号成了底盘中其余部分的水平和垂直定时的基础。这种工作方式适宜根据主信号通路中内插器和FIFO的工作情况实施PIP的变焦显示方式。

再参看图5。画中画处理器320包括模-数转换部分322、输入部分324、快速开关FSW和总线控制部分326、定时和控制部分328和数-模转换部分330。通常，画中画处理器320将视频信号数字化成亮度(Y)和色差信号(U，V)，将所得结果进行二次取样并存储在1兆位的视频RAM350中，如上面所述的那样。与画中画处理器320相关的视频RAM350其存储容量为1兆位，其容量不足以存储带8个二进制位样品的视频数据的整个一场。增加存储的容量必然花费大，而且需要更复杂的管理电路。减小辅助频道中每单位样品的位数意味着减少相对于主信号的量化清晰度或带宽，该主信号始终是按8位样品进行处理的。实际上的这种带宽减小当辅助显示图象较小时通常是不成问题的，但若辅助显示图象较大时，例如与主显示图象一般大小时，就存在问题。清晰度处理电路370可有选择地实施提高辅助视频数据量化清晰度或有效带宽的一种或多种方案。迄今已研究出一系列缩减数据和数据恢复的方案，包括例如成对象素压缩和抖颤调谐及去抖颤调谐的方案。令去抖颤调谐电路在工作时配置在视频RAM350下游处，例如在门阵列的辅助信号通路中，下面即将更详细地介绍。此外还可以考虑涉及不同位数的不同抖颤调谐及去抖颤调谐序列和涉及不同位数的不同成对象素压缩方案。为使各特种图象显示格式显示出来的图象达到最高的清晰度，可通过WSPμP从一系列减少和恢复数据的方案中选取一种方案。

亮度和色差信号按8.1∶1的六位Y、U、V方式存储。就是说，把各分量量化成六位样品。每对色差样品有八个亮度样品。输入来的视频以锁定到主视频源的水平同步信号的640f_H时钟脉冲来取样。换句话说，存储在视频RAM350中的数据不是相对于输入来的辅助视频源进行正交取样的。这是场同步的基本CPIP方法的一个基本局限。输入取样率的这个非正交性质使所取样的数据中产生非对称误差。上述局限性是由视频RAM引起的，该存储器必须使用同一个时钟脉冲读/写数据。显示来自视频RAM350的数据时，不对称误差就在图象的垂直边缘上以不规则的不稳定移动的形式出现，这通常被认为是很成问题的。

为解决这个问题，按照本发明是令画中画处理器320改用这样的方式工作，其中输入的视频数据是以锁定到输入的辅助视频同步信号的640f_H时钟频率来取样的。在这种工作方式下，存储在视频RAM中的数据系正交取样的。从画中画处理器视频RAM350读出数据时，是利用锁定到输入的辅助视频信号上的同样640f_H时钟脉冲而读出的。但虽然这个数据是正交取样并存储起来，而且能正交地读取，可是由于主视频和辅助视频源非同步的性质，使该数据不能直接从视频RAM350中用来正交显示。主视频和辅助视频源只有在它们是来自同一视频源的显示信号时才可以指望是同步的。

为了使辅助频道(即从视频RAM350的输出数据)与主频道同步，需要进一步进行处理。再参看图4，来自视频RAM4位输出端口的8位数据块是用两个四位锁存器352A和352B加以重新组合的。该四位锁存器还使数据时钟脉冲频率从1280f_H降到640f_H。

通常是令视频显示和偏转系统与主视频信号同步的。如上所述，必须对主视频信号加速以使其充满宽屏显示器。必须使辅助视频信号与第一视频信号和视频显示器垂直同步。辅助视频信号可在场存储器中延迟几分之一个场周期，然后在行存储器中加以扩展。辅助视频数据与主视频数据的同步化利用作为场存储器的视频RAM350和用以扩展信号的先进先出(FIFO)行存储器354来实现。FIFO354的规格为2048×8。FIFO的规格与认为为避免读/写指针冲突所必须的行最小存储容量有关。读/写指针发生冲突是在新数据有机会写入FIFO之前从FIFO读出旧数据时发生的。读/写指针发生冲突也会在旧数据有机会从FIFO读出之前新数据改写存储器时发生的。

来自视频RAM350的8位DATA_PIP数据块是以曾用来对视频数据进行取样的同一个画中画处理器的640f_H时钟脉冲，(即锁定到辅助信号而不是主信号上的640f_H时钟脉冲)写入2048×8 FIFO 354中的。FIFO 354是用1024f_H的显示时钟脉冲读取的，该时钟脉冲系锁定到主视频频道的水平同步分量上。由于采用具有独立读/写端口时钟脉冲的多行存储器(FIFO)，因而允许将曾以第一速率正交取样的数据以第二速率正交显示出来。但由于读/写时钟脉冲具有非同步的性质，因而确实需要采取各种步骤来避免读/写指针发生冲突。

门阵列300是两个宽屏处理器30和31公有的。图6中以方框图的形式示出了主信号通路304、辅助信号通路306和输出信号通路312。门阵列还包括时钟脉冲/同步电路320′和WSPμP解码器310。WSPμP解码器310的数据和地址输出线路(以WSP DATA表示)系加到上述各主电路和通路上，并加到画中画处理器320和清晰度处理电路370上的。应该理解的是，某些电路是否被定成是门阵列的一部分，在很大程度上仅仅是为便于说明本发明的设计。

门阵列是用以在必要时扩展、压缩主视频频道的视频数据并限制其画幅，以便实现不同的图象显示格式。亮度分量Y_MN存储在先进先出(FIFO)行存储器356中，存储时间的长短取决于亮度分量内插的性质。经组合的色度分量U/V-MN存储在FIFO358中。辅助信号亮度和色度分量Y_PIP、U_PIP和V_PIP由多路信号分离器355产生。亮度分量必要时在电路357中经过清晰度处理，然后必要时由内插器359加以扩展，产生作为输出的信号Y_AUX。

在某些情况下，辅助显示会与主信号显示一般大，如图1(d)中的实例所示。与画中画处理器和视频RAM350相关的存储器局限性会使充满这种大型显示区所需要的数据点或象素数量不足。在这种情况下，可以用清晰度处理电路357将象素还原到辅助视频信号中以代替那些在数据压缩或缩减过程中失去的象素。该晰度处理可以对应于图4所示的电路370所进行的清晰度处理。例如，电路370可以是抖颤调谐电路，电路357可以是去抖颤调谐电路。

辅助频道以640f_H的速率取样，主频道则以1024f_H的速率取样。辅助频道FIFO354将数据从辅助频道取样率转换成主频道时钟频率。在此过程中，视频信号经过8/5(即1024/640)的压缩。这比正确显示辅助频道信号所需的4/3压缩还多。因此辅助频道必须借助于内插器359加以扩展以便正确显示4×3的小图象。内插器359由内插器控制电路371控制，该电路本身响应WSPμP340。内插器所需的扩展量为5/6。扩展系数X按下式确定：

X＝(640/1024)∶(4/3)＝5/6

色度分量U_PIP和V_PIP由电路367加以延迟，延迟时间的长短取决于亮度分量内插的性质，产生作为输出的信号U_AUX和V_AUX。主信号和辅助信号的各个Y、U和V分量通过控制允许FIFO 354、356和358读出的启动信号在输出信号通路312的各多路调制器315、317和319中加以混合。多路调制器315、317和319响应输出多路调制器控制电路321。输出多路调制器控制电路321响应时钟脉冲信号CLK、行启动信号SOL、H_COUNT信号、垂直消隐复位信号和快速开关的来自画中画处理器和WSPμP340的输出。经多路调制的亮度和色度分量Y_MX、U_MX和V_MX分别加到相应的数-模转换器360、362和364上。各数-模转换器后面分别有低通滤波器361、363和365，如图4中所示。画中画处理器、门阵列和数据减少电路的各种功能受WSPμP340的控制。WSPμP340借助于串行总线连接到TVμP216上，并响应TVμP216。串行总线可以是如图所示的四线总线，即具有数据、时钟脉冲信号、启动信号和复位信号的线路。WSPμP340通过WSPμP解码器310与门阵列的不同电路联系。

有时为避免所显示的图象产生宽高比失真需要将4×3NTSC按4/3的压缩系数进行压缩。在其它情况下，为进行通常伴有垂直变焦的水平变焦，可以将视频加以扩展。高达33％的水平变焦操作可通过将压缩减少到4/3以下实现。取样内插器用以对输入的视频重新计算至一个新象素的位置，因为亮度视频带宽(对S-VHS格式来说达到5.5兆赫)占奈奎斯特折叠频率(Nyquist fold over freqnency)(它对于1024f_H时钟脉冲来说为8兆赫)的相当大的百分比。

如图6所示，亮度数据Y_MN是通过主信号通路304中的内插器337取道的，内插器337则根据视频的压缩或扩展情况重新计算样品值。开关或路由选择器323和331的作用是变换主信号通路304相对于FIFO356和内插器337的相对位置的布局。特别是，这些开关选择：或者内插器337按压缩的要求而处在FIFO356之前，或者FIFO356按扩展的要求在内插器337之前。开关323和331响应路由控制电路335，该电路本身则响应WSPμP340。应该记住，辅助视频信号是为了被存储在视频RAM350中而加以压缩的，只有在实用上才需要加以扩展。因此在辅助的信号通路中不需要予以类似的转接。

举例说，为了通过使用FIFO实行视频压缩，可阻止每第四个样品被写入FIFO356中。这就构成4/3的压缩。内插器337的作用是重新计算被写入FIFO中的亮度样品，使得从FIFO读出的数据平稳，而不是参差不齐。扩展可按完全与压缩相反的过程进行。在压缩的情况下，写启动信号附有以禁止脉冲形式出现的时钟脉冲选通信息。扩展数据时，该时钟脉冲选通信息就加到读启动信号上。这会使正在从FIFO356中读取的数据中止。在此情况下，内插器337(它在此过程中跟随FIFO356)的作用就是重新计算所取样的数据，使其从参差不齐变平稳。在扩展的情况下，数据在从FIFO336中读取和受时钟同步而输入内插器337中时必须中止。这和压缩的情况时不一样，在压缩情况下，数据是连续地与时钟同步输入内插器337中的。在压缩和扩展两种情况下，时钟选通操作不难以同步的方式进行，即诸事件可根据系统时钟1024f的上升前沿发生。

辅助信号的内插过程是在辅助信号通路306中进行的。PIP电路301控制6位Y、U、V8∶1∶1的存储器、视频RAM350，以便存储输入的视频数据。视频RAM350将视频数据的两场存储在多个存储单元中。各存储单元存储8位数据。各8位存储单元中有一个6位Y(亮度)样品(以640f_H取样)和2个其它的二进制位。这两个其它的二进制位用以存储快速转换数据或一个U或V样品(以80f_H取样)中的某个部分。快速转换数据值表明写入视频RAM中的是哪种类型的场。由于数据的两场存储在视频RAM350中，且在显示时间期间读取整个视频RAM350，因而两场是在显示扫描过程中读取的。PIP电路301将确定要从存储器中读出哪一场以通过使用快速转换数据加以显示。PIP电路总是读取为解决动作受破坏问题而写入的类型相反的场。若正在读取的场的类型与正在显示的场类型相反，则通过从存储器中读出场时删除场的顶行从而将存储在视频RAM中的偶数场倒过来。结果是小图象保持正确的隔行扫描情况同时没有动作受破坏的现象存在。

时钟脉冲/同步电路320′产生为操纵FIFO354、356和358所需要的读、写和启动信号。启动主频道和辅助频道的FIFO，以便将数据写入存储器，为的是存储供以后的显示所需要的各视频行的那些部分。被写的数据是按需要而来自主频道或辅助频道中(而不是从两个频道中)，以便将来自同一视频行或各显示行上各信号源的数据组合起来。辅助频道的FIFO354是用辅助视频信号同步写入的，但是用主视频信号从存储器中同步读出的。各主视频信号分量是用主视频信号同步写入FIFO356和358中，而用主视频信号从存储器中同步读出的。读取功能在主频道与辅助频道之间来回转换的频度是选取的某特定效果的函数。

产生诸如画幅受限制的并排图象之类的各种特殊效果是通过操纵行存储器FIFO的读/写启动控制信号进行的。图7和8示出了这种显示格式的过程。在画幅受限制的并排显示图象的情况下，辅助频道的2048×8FIFO354的写启动控制信号(WR_EN_AX)在显示有效行周期(后增速)的(1/2)∶(5/12)＝5/12或大约41％、或辅助频道有效行周期(预增速)的67％内起作用，如图7所示。这相当于大约33％的象幅限制(约为67％有效图象)和信号内插扩展5/6。在主视频频道中(示于图8的上部分)910×8 FIFO356和358的写启动控制信号(WR_EN_MN_Y)在显示有效行周期的67％〔(1/2)∶(4/3)＝0.67〕内起作用。这相当于大约33％的画幅限制且由910×8FIFO在主频道视频上实现了4/3的压缩比。

在各FIFO中，视频数据是经过缓冲以便在特定的时间及时读出。数据可从各FIFO读出的有效时域取决于所选取的显示格式。在所示的并排画幅限制方式的实例中，主频道视频显示处在显示器的左半部，辅助频道视频显示处在显示器右半部。如图所示，主频道和辅助频道波形的任意视频部分不相同。主频道910×8FIFO的读启动控制信号(RD_EN_MN)在显示的显示有效行周期的50％内起作用，以有效视频的开始起头，紧接着是视频后肩(video back porch)。辅助频道读启动控制信号(RD_EN_AX)在显示有效行周期的另外50％内起作用，以RD_EN_MN信号的下降边缘开始，以主频道视频前肩(video front porch)的开始结束。应该指出，写启动控制信号与它们各自的FIFO输入数据(主或辅助)同步，读启动控制信号则与主频道视频同步。

图1(d)所示的显示格式是我们所特别希望的，因为它可以使两个几乎是全场的图象以并排方式显示。这种显示对宽显示格式比的显示例如16×9特别有效、特别合适。大多数NTSC制信号都以4×3的格式表示。这当然相当于12×9。两个4×3显示格式比的NTSC制图象可通过或将图象的画幅限制33％、或将图象挤压33％(同时引入宽高比失真)而显示在同一16×9显示格式比显示器上。视乎使用者的爱好而定，图象画幅限制相对宽高比失真的比例可以设定在0％与33％这两个极限值之间。例如，两个并排的图象可以以16.7％受挤压和16.7％的画幅限制的形式显示。

16×9显示格式比显示的水平显示时间与4×3显示格式比显示的一样，因为两者的标称行长都是62.5微秒。因此要使NTSC制视频信号保持正确的宽高比并且没有失真，就必须采用一个等于4/3的增速系数。这个4/3的系数是作为两种显示格式的比值计算出来的：

4/3＝(16/9)/(4/3)

按照本发明的各个方面，采用了可调节的内插器来增速视频信号。过去，曾使用过输入端和输出端的时钟脉频率不同的FIFO来履行同样的功能。相比之下，如果在单个4×3显示格式比的显示器上显示两个NTSC制4×3显示格式比的信号，各图象必然失真或画幅受到限制或两者兼备，其量达50％。与宽屏幕所需用的类似的增速并不是必须的。

通常，视频显示和偏转系统是与主视频信号同步的。如上所述，必须将主视频信号增速使其充满宽屏幕显示器。辅助视频信号必须与第一视频信号和视频显示器垂直同步。辅助视频信号可在场存储器中延迟几分之一场周期，然后在行存储器中增速。辅助视频数据与主视频数据的同步是通过采用作为场存储器的视频RAM350和用以增速信号的先进先出(FIFO)行存储器354而实现的。

Claims (21)

1.一种电视机，其特征在于包括：

视频显示装置，其显示格式宽高比为第一显示格式宽高比；

第一视频信号接收装置，用以接收表示第一图象的第一视频信号；

第二视频信号接收装置，用以接收表示第二图象的第二视频信号，第二图象的第二宽高比与所述第一宽高比不同；

宽高比改变装置，与所述第二视频信号接收装置连接，用以改变所述第二图象的所述宽高比；和

组合装置，接收所述第一视频信号和接收所述已改变的第二视频信号，用以将所述第一图象的一部分与所述经改变的第二图象的一部分进行组合，以便在所述显示装置上同时显示所述第一和第二图象部分。

2.权利要求1的电视机，其特征在于还包括图象存储装置，用以在所述经改变的第二图象与所述第一图象组合之前存储所述经改变的第二图象。

3.权利要求1的电视机，其特征在于，所述改变是对所述宽和高进行压缩。

4.权利要求1的电视机，其特征在于，所述视频显示装置的所述第一显示格式比大于4∶3。

5.权利要求1的电视机，其特征在于，所述视频显示装置的所述第一显示格式比为16∶9，所述第二显示格式比为4∶3。

6.权利要求1的电视机，其特征在于，所述视频显示装置的所述第一显示格式比为16∶9，所述第二显示格式比为2∶1。

7.权利要求1的电视机，其特征在于，所述第二图象在所述第一图象中形成一个插图。

8.权利要求1的电视机，其特征在于，所述第一和第二图象的尺寸相当。

9.权利要求1的电视机，其特征在于，所述改变装置包括：

数字化装置，用以将所述第二视频信号进行数字化；

二次取样装置，用以分别在第一和第二取样率下在水平方向和垂直方向上分别对所述第二视频信号进行二次取样；和

二次样本存储装置，用以存储从所述第二视频信号二次取样得出的二次样品。

10.权利要求1的电视机，其中所述组合装置包括映射所述同时显示至所述视频显示器上的装置。

11.一种用于视频显示设备的视频信号处理器，其特征在于包括：

数字化装置，用以对确定具有一定显示格式宽高比的图象的视频信号进行数字化；和

图象宽高改变装置，与所述数字化装置连接，用以有选择地分别以第一和第二改变因数改变所述数字化的图象的所述宽度和高度，从而控制所述图象的宽高比失真；和

图象产生装置，与所述数字化图象高宽比改变装置连接，用以产生所述宽高比受控的图象作为输出，以便由所述视频显示设备进行显示。

12.权利要求11的处理器，其特征在于还包括图象存储装置，用以在产生所述输出之前存储所述宽高比受控的图象。

13.权利要求11的处理器，其特征在于，所述第一和第二因数彼此不同。

14.权利要求11的处理器，其特征在于，所述第一和第二因数相同。

15.权利要求11的处理器，其特征在于，所述图象经过不对称压缩。

16.权利要求11的处理器，其特征在于，所述选择性改变装置包括二次取样装置，用以分别在所述第一和第二取样率下在水平方向和垂直方向上对所述经数字化的视频信号进行二次取样。

17.权利要求11的处理器，其特征在于还包括组合装置，用以将第二图象的一部分与所述宽高比受控的图象的一部分进行组合，以便同时显示所述两个图象。

18.权利要求11的处理器，其特征在于还包括因数供应装置，用以将所述第一和第二因数供给所述改变装置。

19.权利要求13的处理器，其特征在于，所述选择性改变装置包括二次取样装置，用以分别在所述第一和第二取样率下在水平和垂直方向对所述经数字化的视频信号进行二次取样。

20.权利要求19的处理器，其特征在于，还包括组合装置用以将第二图象的一部分与所述宽高比受控的图象的一部分进行组合以同时在显示装置上显示所述图象。

21.权利要求20的处理器，其特征在于，还包括因数供应装置，用以将所述第一和第二因数供给所述改变装置。

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