CN1132974A

CN1132974A - 隔行扫描视频信号的垂直全景技术

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Publication number: CN1132974A
Application number: CN95121522A
Authority: CN
Inventors: R·K·戴亚晏特
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: KR960020469A; DE69525709T2; DE69525709D1; EP0711071B1; CN1134974C; MX9504612A; JPH08214179A; MY113091A; EP0711071A1; JP3703544B2; KR100393458B1; US5574508A; TW285808B

Abstract

垂直扫调系统包括：具有场同步频率和行同步频率的信号源12；具有行同步频率倍频2fH的信号源24；以隔行场模式工作的视频显示单元30；连至单元30、响应行同步信号的水平控制电路28；以及连至单元30、响应第二场同步信号V_out的垂直显示控制电路22；该系统特征在于：数字相位延迟电路14，响应行同步倍频信号、场同步频率信号和扫调控制信号pcs，输出第二场同步频率信号。

Description

隔行扫描视频信号的垂直全景技术

本发明涉及电视接收机图象象垂直全景领域，尤其涉及宽屏幕电视接收机中由普通节目扩大的图象的垂直全景技术。图象的边界或图象显示屏的边界的宽高比都是指其标准显示比例。一幅图像宽高比是指其画面的纵横(尺寸)比，由于标准显示比失调而导致图象失真在此就是指图像点纵横比有偏差。

例如，普通节目源图象的标准显示比为4×3，它就不能在显示比为16×9的宽屏幕电视接收机上显示，除非加快视频信号的速度。对于这个标准显示比，视频信号速度必须增加4/3，因而导致1/4的屏幕为空白，这是观众所不能接受的，同时也造成电视接收机宽屏幕的浪费。

增加视频信号的速度就可以垂直扩大图象，它可以通过这样的方式来实现，即改变场偏转的高度或是在垂直方向插入视频信号。如果4×3显示图象的垂直高度以4/3的系数扩大，它就可显示成16×9的宽屏幕形式，而不需要加快视频信号，这样显示的图象也不会存在画面的纵横比失真。实际上，由每一幅画面决定的图象，其幅度也就被扩大了，且图像也就充满了整个屏幕。然而1/4的图象将会丢失。如果图象恰好是从中心扩大或放大，则其顶部及底部的1/8将被剪掉，也就是丢失。如果图象仍能显示格式框内，则这种剪切就没有问题。这时上、下边近似1/8的画面是毫无信息的黑条，事实上，对于宽屏幕接收机来说这是一种非常合适的显示方式。

然而，如果源图象不在显示格式框内，则1/4的图象内容就丢失了。这种操作的中心将被剪切。此时，需要垂直调整被扩大的图象来跟踪这种操作的中心。一种垂直放大电容可以允许观看者选择放大了的图象哪一部分被显示，哪一部分被剪切。垂直放大也可以通过响应和视频信号一起传输的扫描控制信号来实现，这时接收机中须有一个合适的译码器。

第一种给图象垂直定位的模拟方法是在场偏转电流上叠加一个直流分量。这就需要一个直流耦合场偏转放大器和足够的电流输出范围。这种方式的缺点是，这样的放大器会增加功耗。

第二种模拟处理方式是用一个可变的直流电源以并联的方式耦合到场偏转线圈，电源电压的可调范围必须足够大，以满足回扫脉冲的需要。

所有的用电流叠加的处理方法都存在一个严重的问题，即垂直S校正和东西校正必须在垂直移动范围内自动调节。

第三种模拟方法适用于以fH隔行扫描场工作的水平偏转系统，把fH确定为基本行同步频率，用模拟脉冲延迟技术为视信号提供垂直偏转的相位移动。在这个已知的电路中，三个单激励多谐振荡器串联联接，并分别提供具有T1，T2，T3延时的脉冲。一个场驱动输出脉冲输入到第一个激励点。前2个激励点产生一个总的延迟时间T1＋T2。第三个激励点输出的是一个经过了T3延时的场驱动输出脉冲。一个可变的控制输入信号可用来改变T2的延时量，第二激励点的输出脉冲，在最大值和最小值之间，从而导致图象的向上或向下移动。这样的模拟电路也存在一些问题，即引起错误的隔行和抖动。

运用数字技术的垂直放大电路已经产生，并用在以2fH的非隔行扫描场工作的水平偏转系统，即是基本行同步频率的2倍。

第一种数字处理方式是，扫描控制电路调节场回扫期间相对于场同步分量的相位，来控制被放大的图象中哪部分显示，哪部分不显示。这个系统需要一个直流耦合垂直偏转系统以使其功能更加完善。直流耦合可以补偿由于垂直扩景所导致的图像底部被剪切，而不需垂直扫调。垂直扫调(描)是为了使图象置于一个固定的中心，即通常认为的垂直扩景显示时需要一个起始点。

一种可用于上述第一种数字处理方法的自动调节S校正电路可以通过由一对晶体管组成的差分放大器来实现，它将一个场锯齿波信号耦合到场偏转放大器的一个输入端。晶体管对的非线性特征使得图象在垂直方向产生线性或S校正的效果。通过调节垂直高度控制信号来调节锯齿波信号的幅度。垂直高度控制信号被耦合到上述一对晶体管的发射极，以控制其非线性。从而补偿了由幅度调整给S校正带来的变化。

第二种数字处理方式，以帧为基准的垂直放大系统，全景控制电路记录水平行或半行，并产生一个垂直预置信号，该信号是由视频信号的场同步分量经过一个可变全景(pan)延时而得到的。当相邻的场之间具有不同的水平行时，全景延时可在不同的范围内变化以控制其行间闪烁，就象VCR播放在暂停模式下，其每一场的行数随磁带的走速和记录模式而变化一样。

第三种数字处理方式，是指在场垂直全景(panning)系统中的场，是由一个对应的视频信号所决定的，这个视频信号具有标准的场长度，可将一组相邻的水平行分割成相邻的场。全景控制电路测量每一个相邻场的实际长度与其标准长度的差。垂直预置信号被一个相对于视频信号的场同步分量有一个全景延时的信号延时。这个全景延时可以根据响应的场长度偏差一场接一场地调整，当场是非标准扫描场时，控制全景处理的视频信号的行间闪烁。

很显然，非常需要一个垂直扫调电路，它适用于在fH行频下工作的电视接收机，这就不存在隔行的问题，并且可用于交流和直流两种形式耦合的场偏转系统，在垂直扫调期间，不会增加功耗，不需要对S校正及东西校正进行连续重调。

一种可以克服上述缺陷的场全景系统，由以下各部分组成：分别提供场同步频率信号、行同步频率信号和行同步频率信号的倍频信号的装置；一个水平显示控制电路，响应行同步频率信号，并通过隔行扫描场的方式显示视频信号；一个数字装置，响应行同步的倍频信号和场同步信号以及一个全景控制信号，并产生一个第二场同步频率信号，该信号是由输入的场同步频率信号经过多个彼此之间相差半个水平行周期的延时后，再经过相位延时而得到的；一个提供给视频显示部分的垂直显示控制电路，响应上述第二场同步频率信号。产生第二场同步频率信号的装置，可由以下各部分组成：第一数字计数器，以上述行同步的倍频信号为时钟，并由上述场频信号触发；第二数字计数器，以行同步的倍频信号为时钟，并被第一输出信号设置，产生一个第二时钟输出；第三数据计数器，以场频率信号为时钟，产生第三时钟输出信号，用以预置第二个计数器，第三时钟输出信号响应扫调控制信号而变化；而数字译码器响应第二时钟输出信号，产生经相位延迟的场同步频率信号。

另一方面，一种克服上述缺点的场扫描系统也可以是由以下几个部分组成：一个信号源，包括场同步频率信号，行同步频率信号和行同步频率的倍频信号；一个将输入视频信号的场以隔行扫描的模式来显示的视频显示单元；一个响应行同步频率信号，并耦合到视频单元的水平显示控制电路；一个数字相位延迟电路，响应行同步频率的倍频信号、场同步频率信号以及一个扫描控制信号，并产生一个第二场同步频率信号，该信号是由输入的场同步频率信号经过多个彼此之间相差半个水平行周期的延时后，再经相位延时而得到的；以及一个垂直显示控制电路，响应场同步频率信号，并耦合到视频显示部分。数字相位延迟电路由以下几个部分组成：第一计数器，以行同步的倍频信号为时钟，由场同步信号触发并产生第一个时钟输出信号；第二计数器，以行同步的倍频信号为时钟，由第一个时钟输出信号设置，开始计数，并产生第二时钟输出信号；第三计数器，以场同步信号为时钟，并产生第三个时钟输出信号耦合到第二计数器作为计数的起始值，第三个时钟输出信号随场扫调控制信号而变化；以及一个耦合译码器，接收第二个时钟输出信号从而产生一个译码输出信号，作场频率同步信号的相位延迟的信号。

在上述两种可供选择的方案中，行同频率信号可以是输入视频信号的行同步频率信号，如fH；也可以是输入视频信号的行同步频率的2倍频信号，如2fH.需要指出的是：该发明并不局限于上述的实施例，它在功能和结构上的各种变形也在该发明的保护范围之内。

图1是按照本发明的垂直扫调电路的框图。

图2是图1所示电路工作的时序图。

图3是图1所示的相位延迟电路的具体框图。

图4是图1所示倍频电路及锁相环的具体实施框图。

图5是一个发明装置的一个具体帧扫描电路的大规模逻辑电路图。

一个按照本发明的帧扫描电路的框图示于图1，用数字10代表。扫描电路10对垂直同步信号进行相位延时，例如由示于此处的行频fH半周期的整数倍在此产生场驱动脉冲，相位延时量在从一场的时间间隔加35.5水平行周期，到一场的时间间隔减去36水平行周期的范围内，半行扫描周期增量是可以调整的，这个范围决定了35.5行的图像从其中心位置向上，和36行图像从其中心位置向下的垂直位移量。更有利的是，由于该实施方案其延时可以由半个水平扫描周期的整数倍来调整，所以可以保证隔行是正确和稳定的。此外，这个电路用通过脉冲分频产生场驱动脉冲的积分电路来实现。

12单元表示行、场同步频率信号源，它是由同步分离电路提供的输入复合视频信号的行场同步信号。另一方面，可以从输入的复合视频信号中分离出各自的信号，即行、场输出驱动信号。

12单元的一个输出信号即场同步频率信号用VIN表示。VIN信号作为相位延时单元14和延迟控制单元26的输入信号，单元12的一个输出信号即行同步频率信号用fH表示，信号fH作为倍频单元24和水平显示控制单元28的输入。VIN和fH信号分别与输入视频信号的行、场同步信号同步。

单元24是一个倍频器，在本实施例中产生一个2fH信号作为它的输出信号。我们熟知倍频器通常也是一个锁相环，如PLL25，保证了输出信号2fH与输入信号fH同步。这样，2fH信号与fH信号的周期实质上是对应的。这样这就避免了偶数场和奇数场在显示时彼此的横向不匹配。如果接收机另外有2fH信号，它也可以不产生。

单元14是一个相位延时电路，它产生第二个场同步频率信号Vout并输出，Vout信号是Vin信号的相位延迟信号。按照本发明，Vout信号经多次相位延时，且其每一次相移的时间增量都不同。第一增量在时间上都符合半个行的时间间隔。每一个半行间隔表示一个行频倍频信号的周期。例如，本实施例中2fH信号。行频的倍频信号给相位延时电路14提供一个时间基础，使它能够产生半行间隔相位延时增量。Vin信号使经相位延时后的Vout信号与输入视频信号保持同步。

单元26是一个延时控制电路，该电路产生一个PCS输出信号，PCS信号可以调节相位延时电路14对其输入信号Vin的延时量。Vin信号给延时控制电路26提供时钟，保证它和相位延时的电路14严格同步。

单元32表示一个微处理器：μP32，它给延时控制电路提供上、中、下的命令。微处理器响应观看者在键盘上发出的命令、34所示部分包括一个PAN按钮36，一个向下的按钮38，一个向上的按钮40。键盘通过连接线42耦合到微处理器，可以是导线连接或是红外遥控。图中键盘部分34是众多控制方案中的一种。在这是，如果上或下控制按钮和PAN按钮同时按下，可以产生上或下的全景处理命令。

“中心”命令设置一个1场时间间隔的延时，它可以使图象处于垂直中心，在每一个Vin信号脉冲之后对应一个Vout脉冲信号，产生个场周期TVERTICAL。如图2所示，向上的命令在一场时间间隔加上0.5到35.5行周期的范围内，产生一个延时。向下的命令在一个场时间间隔减去0.5到36行周期范围内，产生一个延时。

如图1的后半部分所示，单元22表示一个场(垂直)显示控制电路，其输入信号Vout能进行相位延时调整。该场显示控制电路可以是一个能够适用于阴级射线显像管的场偏转电路，或适用于液晶或等离子显示的光栅测绘(映像mapping)电路。在以上各种情况下，该显示控制电路接收一个从微处理器32来的场尺寸控制信号，控制图像的垂直尺寸。例如，在许多宽屏幕电视接收机中，场扫描的全景由其场放大的功能来决定。在一个偏转系统中，一幅图像的垂直高度可以通过改变场偏转电流的斜率来调节，这种电路是大家熟知的。光栅测绘(映射mapping)电路将垂直地址转变为水平行，并通过内插的方法在水平行之间生成中间行。这样的电路也是公知的。

单元28表示一个水平显示控制电路，由fH信号作为其输入。这个水平显示电路可以是一个适用于阴极射线显像管的行偏转电路，或是一个适用于液晶或等离子显示的光栅测绘(映射mapping)电路。将一个4×3显示格式比的图像垂直放大成宽屏幕显示，不需要调节行(水平)扫描宽度。

行、场显示控制信号分别由行、场显示电路产生，输入到视频显示单元30。视频显示单元30以一个宽屏幕显示比显示，例如，16×9。这样，它就能实现图象的垂直放大功能，视频显示单元30可以是一个阴极射线显像管，一个液晶显示器，一个等离子显示器或者其它能够实现将视频信号显示为图像的合适装置。

图3的相位延时电路14的详细框图。相位延时电路14可以具体地由两个同步数字计数器和一个序码器组成。第一个计数器16即图3中的计数器1，是一个9位2进制计数器。第一个计数器响应Vin信号，以2fH为时钟开始计数。计数器16的输出信号用“CNT1”表示。第二个计数器18，即计数器2，是一个8位的可编程计数器。第二个计数器，也是以2fH信号为时钟，并被第一个计数器的输出值预置。第二个计数器CNT2的输出信号，输入到一个4位数字译码器20。译码器20的译码输出信号是场同步信号的相位延时信号“Vout”。延时控制电路26可以由第三数字计数器26实现，即图3中的计数器3。第三计数器是一个8位同步可编程2进制升/降计数器，以Vin信号为时钟。第三计数器26的输出CNT3给第二计数器18提供预置值。

42单元表示一转换接口，如图所示，微处理器32能将使用者发出的场扫调控制信号转换成相应的数字扫调控制信号。

当场同步频率信号Vin是逻辑高电位，并开始以2fH时钟速度计时时，计数器16复位到0，输出OUT为逻辑高电位。而当计数达到“470”时，输出OUT就变为逻辑低电位。当下一个2fH时钟脉冲到来时，计数器18有一个初载，它就是由计数器26输出的范围从“0”到“143”的数值。计数器16在计数到“471”时，停止计数。

计数器18从预置的值开始计数，直到其计数终值“240”时停止。计数器18的输出的4位有效值被提供给4位译码20。译码器20输出一个场同步脉冲的延时信号Vout，其延时量为译码器从“224”经16次计数到“239”所用的时间。

场扫调控制信号上、中、下送到计数器26用来修改由计数器26提供给计数器18的预置值。一个逻辑低电平信号加到计数器26的另一个控制输入端，会导致计数器26的增加、减少或设定到一个预定的值。Vin和Vout信号之间的总的相位延时量是计数器16与计数器18的计数周期的总和。在PAL系统中，场脉冲频率是50Hz，大约需要28秒，使图象在有效范围内移动。

总的脉冲延时时间，在从一场加上71，到一场减72的范围内是可以调整的，这对应于垂直方向在中心上方的35.5线21在中心位置下方的36线间移动图象。

在NTSC系统里，由于每个电视场的扫描线少一些，因此，绝对的场移动要大些。

于是，适用于NTSC制的场扫描系统，需要一个不同的扫描范围，它以增加半个行周期数来计算，这样，当相邻的场所包含的扫描行数不同时，在特殊的VCR模式下，如快进或翻面搜索时会出现颤动。但它相对于本发明的许多优点而言是微不足道的。

图4是包括一个锁相环的倍频器方框图。44单元是一个相位比较器，接收行频信号作为第一个输入，相位比较器的输出到46单元，即一个低通滤波器，低通滤波器46输出一个控制电压到压控振荡器，即48单元。振荡器产生n倍行频的一个标称工作频率，这里n是整数。压控振荡器输出的n倍行频信号作为相位延时电路14的时钟信号。在图3示出的实施例中nfH作为时钟信号输入到第一、第二计数器16、18。nfH信号还输入到“÷n”电路，即单元50。单元50提供一个第二fH信号作为单元44的第二个输入。这样就组成锁相环路。相位比较器44的输出表示两路行频信号的相位差，如果需要压控振荡器频率可增加或减小，从而保证了振荡器产生的nfH信号锁定在输入的fH信号的相位上。组成锁相环电路的部件，可以是一个模拟电路、一个数字电路或者模拟或数字原件构成的混合电路。振荡器和锁相环也可以由一个或多个集成电路构成。在图示实施例中，n＝2。

图5是单元14、24、26和42的详细逻辑电路图。第一个可编程逻辑器件U1包括计数器16和译码器20。第二个可编程逻辑器件U2包括计数器18和计数器26。锁相环器件U3和地触发器U4连接成一个分频器，来完成倍频器24的功能。参见U3，三脚和14脚输入到相位比较器。13脚是相位比较器的一个输出。一个低通滤波器连接在十三脚和9脚之间，9脚是压控振荡器的控制输入。4脚是压控振荡器的输出。提升电阻R1、R2和R3组成的网络，代表转换接口42。输入信号Vin可以是PAL的标准50Hz场同步频率信号。fH信号可以是PAL的标准15，625Hz行同步频率信号。Vin和fH信号也可分别是场、行驱动脉冲信号。输出信号Vout是相位延时信号。如果在接收机里，另外有2fH信号，则不用再产生。

当电路接通电源后，电阻R1和电容C4是U2的23脚在由它们确定的RC时间常数隔内保持低电平，由此确定画面的垂直中心。二极管D1确保电容C4在电容切断后迅速放电。

可编程逻辑器件U1和U2可以分别由型号为5C060的集成块实现锁相环U3可由型号为74HC4046的集成块实现。D触发器U4可由型号为74HC74的集成块实现。

Claims

1.一种垂直全景系统包括：

分别提供场同步频率信号(VIN)和行同步频率信号(fH)的装置(12)；

提供所述行同步频率信号(fH)的倍频信号(2fH)的装置(24)；

一个用于视频频显示(30)的水平显示控制电路(28)，响应所述使视频通过隔行扫描场方式显示的行同步频率信号(fH)；以及

一个用于所述视频显示(30)的垂直显示控制电路(22)，响应第二场同步频率信号(VOUT)。

其特征在于：

数字装置(14)响应所述行同步信号的倍频信号(2fH)，所述场同步频率信号(VIN)和扫调控制信号(PCS)，以产生所述第二场同步频率信号(VOUT)，所述第二场同步频率信号(Vout)是所述场同步频率信号(Vin)经多个彼此之间相差半个水平行周期的延时后再经相位延时而得到的。

2.如权利要求1所述的垂直全景系统，其中所述场同步频率信号相位延时信号的装置，其特征在于：

第一数字计数器(16)，它以所述行频的倍频信号(2fH)为时钟，由所述场频信号(VIN)触发，产生一个时钟输出信号(CNT1)。

第二数字计数装置(18)，产生一个第二时钟输出信号(CNT2)，它以所述行频的倍频信号(2fH)为时钟，由所述第一输出信号设置；以及

第三数字计数装置(26)，以所述场频信号(VIN)为时钟，产生一个第三时钟输出(CNT3)信号来预置所述第二计数器，所述第三时钟输出信号响应所述扫调控制信号而变化。

3.如权利要求2所述的垂直全景系统，其中所述产生所述经延时的场同步频率信号的装置；其进一步特征在于：数字译码器(20)响应所述第二时钟输出信号；产生所述经过相位延时的场频同步信号(VOUT)。

4.如权利要求1所述的垂直全景系统，其特征在于：所述行同步频率与输入视频信号的行同步信号一致，并且所述行同步频率的所述倍数是所述输入视频信号的所述行同步信号频率的二倍。

5.如权利要求1所述的垂直全景系统：其特征在于：所述视频显示具有宽格式显示比。

6.一种垂直全景系统包括：

一个信号源(12，24)分别产生一个场同步频率信号(VIN)，一个行同步频率信号(fH)和一个所述行同步频率的信频(2fH)信号；

一个视频显示单元(30)，具有使输入视频信号的扫描场以隔行的形式显示的工作模式；

一个水平显示控制电路(28)，耦合到所述视频显示单元(30)，并且响应所述行同步频率信号(fH)；以及

一个场显示控制电路(22)，耦合至所述视频显示单元(30)，并响应一个第二场同步频率信号(VOUT)。

一个数字相位延时电路(14)，响应所述行同步频率的倍频信号(2fH)，所述场同步频率信号(VIN)，以及一个扫调控制信号(PCS)，输出一个所述第二场同步频率信号(Vout)，所述第二场同步频率信号(Vout)是所述场同步频率信号(Vin)经多个彼此之间相差半个水平水平行周期的延时后再经相位延时而得到的。

7.如权利要求6所述的垂直全景系统，其中所述数字相位延时电路其特征在于：

它具有多个数字计数器(16，18，26)；以及

一个数字译码器(20)作为所述计数器其中一个的输出。

8.如权利要求6所述的垂直扫调系统，其中所述数字相位延时电路，其特征在于：

包括一个计数器(16)，以所述行同步的倍频信号(2fH)为时钟；由所述场同步信号(VIN)触发，并产生输出一个第一时钟信号(CNT1)；

一个第二计数器(18)，以所述行同步倍频信号(2fH)为时钟，由所述第一时钟输出信号设置一个起始值，并输出一个第二时钟信号(CNT2)；

一个第三计数器(26)，以所述场同步信号(VIN)为时钟，输出一个第三时钟信号(CNT3)，耦合至所述计数器(18)，作为所述起始值，所述第三时钟输出信号随垂直扫调控制信号(上、中、下)变化；以及

一个译码器(20)，接收耦合至此的所述第二时钟输出信号，并产生所述场同步频率信号的相位延时信号(VOUT)，作为译码器的输出。

9.如权利要求6所述的垂直扫调系统：其特征在于：所述行同步频率信号(fH)对应于输入视频信号的行同步信号，且所述行同步频率信号的所述倍数是所述输入视频信号的行同步信号的2倍。

10.如权利要求6所述的垂直全景系统：其特征在于：所述视频显示(30)以宽格式显示比显示。