CN1189733A - 画面大小自动控制方法及画面左右边界检测装置 - Google Patents

Abstract

一种可自动调整画面大小的画面大小自动调整方法及用画面的左右两端检测最内侧边界的装置。其特征在于,在半大屏幕电视接收机中,检测接收到的信号以显示完整的画面,对构成整个画面的图像信号的各水平扫描线判断其左右边界,在各水平扫描线之间进行比较,从中算出最内侧的边界值,由此检测出最佳的画面左右边界。

Description

画面大小自动控制方法 及画面左右边界检测装置

本发明涉及为了看到由于过扫描而看不到的水平方向的左右外廓部分、扩大画面的水平有效画面尺寸、从而可以欣赏有横长感的画面的半大屏幕(semi wide screen)电视接收机中的可自动调整画面大小的画面大小自动调整方法。本发明还涉及检测图像信号显示画面的左右两端的最内侧边界的装置。

电视台通常发送12∶9或4∶3画面的图像信号。即如图7所示，NTSC制式的扫描线数目为525条，而有效图像期间(减去垂直回扫线期间的期间：525H-2×20H＝485H)为485条。而且水平有效扫描期间为从一条扫描线期间或1H中减去水平回扫线期间或水平消隐期间，即为63.5μs-10.9μs＝52.6μs。

然而通常的NTSC标准的电视接收机并不能将上述图像信号100％地显示在CRT的屏幕上。

图8表示测试电视接收机的接收图像用的测试图案。图9仅示出图8的测试图案中的过扫描测试图案。

通常的NTSC标准电视接收机在垂直、水平方向各有9.4％左右的过扫描，因此电视台发送的4∶3画面的图像信号的垂直和水平边缘部分的9.4％左右是看不见的。电视接收机采用这种过扫描的原因在于，这样可以防止由于CRT的偏转、聚焦、高压等的不稳定而在画面的边缘部位显示出畸变的图像。特别是偏转组件的电感扩散也使边缘部位的画面不稳定。即，和正常值相比，水平偏转线圈的电感量比较大时，由于阻抗增加，而使水平偏转电流减少，使画面的左右宽度变小，从而会看见屏幕的左右边缘附近的消隐期间的一部分，与此相反，当电感量减少时，由于阻抗减少，会使水平偏转电流增大，使画面的左右宽度变大，从而增大了被屏幕边缘遮住的图像信息。

为了满足这种电视接收机的必要限制条件，同时显示出稳定的画面，而进行的垂直、水平的9.4％的过扫描，从电视接收机普及的六十年代起的三十五年间，被电视接收机制造商认为是理所当然的，并一直保持至今。

最近，为了增加画面的横长感而在接收侧将12∶9图像信号以16∶9画面的图像信号显示出来的大屏幕电视接收机已经被推出。这种大屏幕电视不改变扫描线，而是沿画面的水平方向将其扩大至大约1.33倍。而且由电视台发送16∶9画面的信号，并将这种16∶9画面的信号分别显示在具有画面纵横比为4∶3的CRT或画面纵横比为16∶9的CRT上的技术也已经被推出。这种技术已经由美国专利第5,386,236号公开。

然而，这种大屏幕电视方式不过是将原有的4∶3画面的图像信号沿水平方向扩大为1.33倍，存在显示画面畸变或者因沿上下或左右方向压缩以将其显示在屏幕上，故在屏幕的上下或左右显示为黑色，不能利用屏幕的全部区域，从而屏幕的利用率差等问题。

为了解决这些问题，本发明的申请人曾于1995年11月7日提交了通过增加CRT屏幕的水平尺寸而减少水平方向的过扫描率，可以欣赏没有图像畸变的横长感的半大屏幕画面电视接收机的专利申请。这种半大屏幕画面电视接收机可响应画面大小键输入而选择性地显示12.8∶9的半大屏幕画面和12∶9的一般画面，在选择为半大屏幕画面、即所谓的加大画面时，需要严格调整画面大小。然而在电视信号的发送过程、电波过程、或接收过程中，如果信号发生了前后偏移，则在左右可能会出现水平回扫线期间。

检测画面左右边界被用于在左右两侧尽可能最佳地显示画面，对于一般的图像信号则被用于检测左右两侧的最佳边界。

通常的TV广播信号为接收的图像信号的左右边界留有充分的裕量，而将图像信号一律显示在4∶3的画面上。但这样便丢失了所接收到的图像信号的左右侧数据。因此最近为了解决这一问题，已经开发出了一种技术，它不一律切去图像信号的左右边界，而是通过检测图像信号存在的左右边界，将图像信号显示在12.8∶9的画面上。

下面利用图10说明现有的画面的左右边界方式。

即，为了检测画面的左右边界，在一场的第37条和第230条水平扫描线上分别设置五个检测点。检测各检测点的图像信号的亮度信号大于还是小于预先设定的值，并在600场内对这一值进行累加。

下面对此进行详细说明。

当各检测点处的图像信号的亮度信号大于预先设定的值时，按+1累加，而当小于预先设定的值时，按-1累加。比如，若在检测点1处，600场中输入有大于预先设定的值的亮度信号时，对每一场进行两次检测，其累加值为+1200。对于各检测点，在600场中累加值为-1200～+1200之间的值。

将此-1200～+1200之间的值换算为0～100％的百分率，当各检测点的累加百分率比较低时，判断该点不具有有意义的图像信号，而当累加百分率比较高时，判断该点具有有意义的图像信号。

进一步详细说明，当第一检测点的累加百分率小于3％，同时第二检测点的累加百分率大于40％时(第一种情况)，判断在图像信号的左侧边界点的第一检测点处不具有有意义的图像信号，当第五检测点的累加百分率小于3％，同时第四检测点的累加百分率大于40％，且第三检测点的累加百分率大于40％时(第二种情况)，则判断在图像信号的右侧边界点的第五检测点处不具有有意义的图像信号。当发生上述第一种情况和第二种情况时，检测出的图像信号的左右边界在第二检测点和第四检测点处。

当第一、第二、第三、第四和第五检测点的累加百分率均大于40％时，判断在第一检测点和第二检测点处均具有有意义的图像信号，故检测出的图像信号的左右边界在第一检测点和第五检测点处。

然而，这一现有技术存在下述问题，即它只通过检测每场的第37条水平扫描线和第230条水平扫描线来确定整个画面的左右边界，故对于中间部分画面不能正确地检测出边界，而且使用的是分别对五个检测点进行600场累加的值，故难以计算出场间的平均值，进而难以计算出正确的边界值。

为了解决这些问题，本发明提供一种可以在半大屏幕画面电视接收机中检测接收到的信号，从而可以显示出完整画面的画面大小自动调整方法。

本发明的目的还在于提供一种可通过对构成整个画面的图像信号的各水平扫描线判断其左右边界，在各水平扫描线之间进行比较，计算出其中的最内侧的边界线，由此检测出最佳的画面左右边界的画面左右边界检测装置。

为了实现这些目的，本发明具有以下步骤：在接收到的电视信号的一次水平扫描期间的有效区间，对左右边缘部分的电平进行取样的步骤；对该取样的电平为黑色电平的情况在预定期间的发生次数进行计数的步骤；若该计数值大于预先确定的第一值时，将显示画面的大小指定为加大画面大小的步骤；若上述计数值小于预先确定的第二值时，将显示画面的大小指定为一般画面大小的步骤。

另外，为了实现上述目的，本发明的左右边界检测装置是一种可由图像信号中检测出画面的左右边界的装置，它的构成包括：

由图像信号的水平同步信号复位、接收时钟信号的计数器；接收上述水平同步信号和时钟信号，并在由水平同步信号起的预定区间中产生窗口信号的窗口发生器；由图像信号产生触发信号的施密特触发器；为了检测单一水平扫描的左侧边界，对上述窗口发生器和施密特触发器的各输出信号进行逻辑“与”运算的第一逻辑“与”门；为了检测单一水平扫描的右侧边界，对上述窗口发生器输出的信号和将施密特触发器的输出信号反转的信号进行逻辑“与”运算的第二逻辑“与”门；为了检测整个画面的左侧边界，将上述第一逻辑“与”门的输出值和前一图像值进行比较的第一比较器；为了检测整个画面的右侧边界，将上述第二逻辑“与”门的输出值和前一图像值进行比较的第二比较器；存储上述第一比较器的输出值，并将该存储的边界值作为前一图像值输出至上述第一比较器，进而输出整个画面的左侧边界值的第一锁存器；存储上述第二比较器的输出值，并将该存储的边界值作为前一图像值输出至上述第二比较器，进而输出整个画面的右侧边界值的第二锁存器。

下面参考附图对本发明的实施例进行详细的说明，其中：

图1为表示本发明的半大屏幕画面电视接收机的CRT屏幕和过扫描率的示意图。

图2为检测所接收到的画面状态的原理图；

图3表示本发明的画面大小自动控制方法的动作顺序的流程图；

图4为本发明的画面左右边界检测装置的方框图；

图5A～5C为说明图4所示的装置的动作的示意图；

图6A～6D为表示分别由各水平扫描中检测出的画面的左右边界信号的示意图；

图7为说明NTSC制式的电视画面的构成的示意图；

图8为说明NTSC制式的电视接收机的画面调整用的测试图案；

图9为只示出图8中的过扫描测定用的测试图案的示意图；

图10为表示现有技术的画面左右边界检测装置的方框图。

图1表示本发明的半大屏幕画面的电视接收机的CRT屏幕和过扫描率。细实线构成的最外侧的四边形10表示电视台发送的12∶9的画面尺寸，粗实线构成的四边形12表示本发明的CRT的画面尺寸，虚线构成的四边形14表示现有的4∶3CRT的画面尺寸。如图所示，本发明的电视接收机的水平宽度具有比虚线表示的4∶3CRT的水平宽度更大的尺寸。因此，过扫描率可由现有的9.4％减少到本发明的3.2％，中央部分左右处的阴影部分16可以给出更多的无畸变的信息，以供视听者欣赏。

如图2所示，本发明是在一次水平扫描期间的有效区间中，通过检测左右边缘部分的视频信号的电平，来检测所接收到的画面前后的偏差。在图2中检测位置被设定为有效区间的中央位置C、以及距离左右边缘部分1.5μs的位置处的左侧检测位置L和右侧检测位置R。

由此可以按下述方式算出最大值。

最大值(MAX)＝3(检测位置数)×2(每一帧中的水平线的数目)×30(每一秒中的帧数)×2(检测时间/秒)

如前所述，根据检测位置的设定，画面大小自动调整方法包括下述步骤：(1)在所接收到的电视信号的一次水平扫描期间的有效区间中，对左右边缘部分的电平进行取样的步骤；(2)对上述取样电平为黑色电平的情况在预定期间的发生次数进行计数的步骤；(3)若上述计数值大于预先确定的第一值时，指定显示的画面大小为加大画面大小的步骤；(4)若上述计数值小于预先确定的第二值时，指定所显示的画面大小为一般画面大小的步骤。上述第一值被取为最大值的2/3，上述第二值为上述最大值的1/3左右。上述取样的水平扫描线为每帧中的第23条和第230条水平线。

下面参考图3说明本发明的实施例。

首先，每次选择频道时，将自动正向计数器的值(APC)初始化为最大值的1/2，即180，使画面大小模式为加大画面。并使帧计数器的值(FC)初始化为0(S100)。在此初始化步骤，系统由接收到的复合图像信号中分离出同步信号，判别该同步信号并检测是否为奇数场(S102)，若为奇数场则使帧计数器的值增加1(S104)，检测帧计数器的值是否为60(S106)，当不为60时，对水平同步信号进行计数，并检测是否为第23条水平线(S108)，以及检测是否为第230条水平线(步骤S110)。对于上述步骤S108和步骤S110的检测结果为第23条或第230条水平线的情况，对各水平线的有效区间中的C、L、R处的电平进行取样(S112)。检测上述中央处的取样值X2是否大于3V(S114)，如果结果为否，则返回。如果上述检测结果为大于3V，则使APC的计数值增加1(S116)。检测上述有效区间的左侧处的电平X1是否大于3V(S118)，如果上述检测结果为大于3V，则使APC的计数值增加1(S120)。检测上述有效区间的右侧处的电平X3是否大于3V(S122)，如果上述检测结果为大于3V，则使计数值增加1，并且返回(S124)。当对上述左侧或右侧处的电平取样的结果为不大于预定电平时，使上述计数值减少2，随后返回(S126)。

反复进行这一连串的操作，若在步骤S106中帧数为60，则检测自动正向计数器的值是否大于最大值的2/3(S128)，当大于2/3时，调整画面大小为加大画面，并返回(S132)。当步骤S128的检测结果不大于2/3时，检测其是否小于1/3(S130)，当小于1/3时，调整画面大小为一般画面大小。如果在步骤S130中的检测结果不小于1/3时，则使画面大小保持目前的状态。

即，在本发明的实施例中，通过对60帧的检测，如果至少有10帧以上与所希望的电平不符，则为了调整当前接收到的视频信号的画面大小，将画面大小模式调整为加大画面或一般画面。

下面利用附图说明本发明的画面左右边界检测装置的实施例。

图4为本发明一实施例的画面左右边界检测装置的方框图。

即如图4所示，其构成包括：由水平同步信号复位、接收时钟信号的计数器10；接收上述水平同步信号和时钟信号，并在由水平同步信号起的预定区间中产生窗口信号的窗口发生器20；由图像信号产生触发信号的施密特触发器50；为了检测单一水平扫描的左侧边界，对上述窗口发生器和施密特触发器的输出信号进行逻辑“与”运算的第一逻辑“与”门30；为了检测单一水平扫描的右侧边界，对上述窗口发生器输出的信号和将施密特触发器的输出信号反转的信号进行逻辑“与”运算的第二逻辑“与”门31；为了检测整个画面的左侧边界，将上述第一逻辑“与”门的输出值和前一图像值进行比较的第一比较器60；为了检测整个画面的右侧边界，将上述第二逻辑“与”门的输出值和前一图像值进行比较的第二比较器70；存储上述第一比较器的输出值，并将该存储的边界值作为前一图像值输出至上述第一比较器，进而输出整个画面的左侧边界值的第一锁存器80；存储上述第二比较器的输出值，并将该存储的边界值作为前一图像值输出至上述第二比较器，进而输出整个画面的右侧边界值的第二锁存器90。

下面参考图5A～5C和图6A～6D说明图4所示装置的动作。

图5A为输入的图像信号，图5B为窗口发生器20输出的窗口信号，图5C为由逻辑“与”门30、31输出的、表示单一水平扫描的左侧和右侧边界的信号。

计数器10由水平同步信号复位，并对输入的时钟信号进行计数。该计数值是用于判断左侧边界和右侧边界时使用的数值。窗口发生器20接收水平同步信号的时钟信号，并在距水平同步信号预定区间的位置处产生预定区间大小的窗口信号。图5B示出由窗口发生器20产生的窗口信号的一个实例。图5B所示的窗口信号由距水平同步信号预定区间的位置处的两个具有预定区间大小的窗口信号构成。决定各窗口信号的位置和区间的大小，使其包含全部水平扫描的左侧边界和右侧边界。

使输入的图像信号通过LPF40以降低噪声，并输入至施密特触发器50。该施密特触发器50根据大于预定大小的信号产生触发信号。图5A示出输入图像信号和施密特触发器50的触发电平的一个实例。在本发明中，如果输入大于触发电平的信号，则判断为有意义的图像信号，进而将这一点判断为各水平扫描的边界。

第一逻辑“与”门30对窗口发生器20输出的窗口信号和由图像信号触发的施密特触发器50的输出信号进行逻辑“与”运算，随后输出。即，对于存在图5B中的第一个窗口信号的区间，如果输入图像信号大于触发电平，则第一逻辑“与”门30的输出为“1”，否则在该区间输出“0”。

第一逻辑“与”门30的输出值作为第一比较器60的使能信号而使能第一比较器60。第一比较器60将这一点的计数值P与表示前一扫描线的左侧边界值的计数值Q进行比较，当P＞Q时，输出锁存使能信号。对于画面上的第一条扫描线，由于没有表示前一扫描线的左侧边界值的计数值Q，故将Q的值定为0。

第一锁存器80根据第一比较器60输出的锁存使能信号，将当前计数值作为表示左侧边界的计数值存储起来。

另一方面，第二逻辑“与”门31对窗口发生器20输出的窗口信号和将由图像信号触发的施密特触发器50的输出信号反转的信号进行逻辑“与”运算，随后输出。即，对于存在图5B中的第二个窗口信号的区间，如果输入图像信号小于触发电平，则第二逻辑“与”门31的输出为“1”，否则在该区间输出“0”。

第二逻辑“与”门电路31的输出值作为第二比较器70的使能信号而使能第二比较器70。第二比较器70将这点的计数值P与表示前一扫描线的右侧边界值的计数值Q进行比较，当P＜Q时，输出锁存使能信号。对于画面上的第一条扫描线，由于没有表示前一扫描线的左侧边界值的计数值Q，故将这种情况下的Q的值定为可由计数器计数获得的最大值。

第二锁存器90根据第二比较器70输出的锁存使能信号，将当前计数值作为表示右侧边界的计数值存储起来。

通过上述动作，对于每一水平扫描，均由第一逻辑“与”门30检测其左侧边界，由第二逻辑“与”门31检测其右侧边界，而且对于各水平扫描，由第一比较器60和第二比较器70分别对检测出的边界与前一水平扫描时检测出的边界进行比较，并将表示最内侧边界的计数值存储在第一锁存器80和第二锁存器90中，随后将其输出。

参考图6A～6D进行说明，图6A、图6B、图6C分别是表示通过水平扫描检测出的画面的左右边界的信号。采用本发明的装置，最终输出的、表示画面左右边界的信号如图6D所示，为具有分别由水平扫描检测出的信号中的最内侧边界的信号。

本发明通过检测接收到的视频信号的边缘部分的电平，将画面大小调整为与其画面大小相适应的大小，使得在屏幕上可以总是自动显示出充满的画面，便于视听者欣赏。

采用上述的本发明，还可以获得下述效果，即可以通过对于构成整个画面的图像信号的各水平扫描线判断其左右边界，并将其在各水平扫描线间进行对比，计算出其中的最内侧的边界值，由此检测出最佳的画面左右边界。

Claims (14)

1.一种画面大小自动调整方法，其特征在于包括以下步骤：

在接收到的电视信号的一次水平扫描期间的有效区间，对左右边缘部分的电平进行取样的第一步骤；

对所述取样的电平为黑色电平的情况在预定期间中发生的次数进行计数的第二步骤；

在所述计数值大于预先确定的第一值的情况下，将显示画面的大小指定为加大画面大小的第三步骤；

在所述计数值小于预先确定的第二值的情况下，将显示画面的大小指定为一般画面大小的第四步骤。

2.如权利要求1所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，在所述第一步骤中，还对有效区间的中心处的电平进行取样。

3.如权利要求1所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述有效区间的左右边缘部分的取样位置，为分别离开所述有效区间的左右边缘1.5μs时间的位置。

4.如权利要求2所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述取样的水平线的数目为一帧中至少两条水平线以上。

5.如权利要求4所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述预定期间至少为60帧以上。

6.如权利要求5所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述第一值为由所述每一水平线的取样次数、取样的水平线数目和检测的帧数之积确定的最大值的2/3。

7.如权利要求6所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述第二值为所述最大值的1/3。

8如权利要求6所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述计数值为在初始化时设定的所述最大值的1/2。

9.如权利要求4所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述取样的水平线为每帧的第23条和第230条水平线。

10.如权利要求2所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述计数步骤包括以下步骤：

检测所述有效区间的中心电平是否大于预定的电平，如果其结果为不大于则返回的步骤；

当所述检测结果为大于预定电平时，使计数值增加1的步骤；

检测所述有效区间的左侧电平是否大于预定电平的步骤；

当所述检测结果为大于预定电平时，使计数值增加1的步骤；

检测所述有效区间的右侧电平是否大于预定电平的步骤；

当所述检测结果为大于预定电平时，使计数值增加1并且返回的步骤；

当所述左侧或右侧电平检测步骤的结果为不大于预定电平时，将所述计数值减小2并且返回的步骤。

11.如权利要求1所述的画面大小自动调整方法，其特征在于，所述加大画面的画面纵横比为12.8∶9。

12.一种画面左右边界检测装置，用于检测由图像信号形成的画面左右边界，其特征在于包括：

由图像信号的水平同步信号复位、接收时钟信号的计数器；

接收所述水平同步信号和时钟信号，并在由水平同步信号起的预定区间中产生窗口的窗口发生器；

由图像信号产生触发信号的施密特触发器；

为了检测单一水平扫描的左侧边界，对所述窗口发生器和施密特触发器的输出信号进行逻辑“与”运算的第一逻辑“与”门；

为了检测单一水平扫描的右侧边界，对所述窗口发生器输出的信号和将施密特触发器的输出信号反转的信号进行逻辑“与”运算的第二逻辑“与”门；

为了检测整个画面的左侧边界，将所述第一逻辑“与”门的输出值和前一图像值进行比较的第一比较器；

为了检测整个画面的右侧边界，将所述第二逻辑“与”门电路的输出值和前一图像值进行比较的第二比较器；

存储所述第一比较器的输出值，并将所述存储的边界值作为前一图像值输出至所述第一比较器，进而输出整个画面的左侧边界值的第一锁存器；

存储所述第二比较器的输出值，并将所述存储的边界值作为前一图像值输出至所述第二比较器，进而输出整个画面的右侧边界值的第二锁存器。

13.如权利要求12所述的画面左右边界检测装置，其特征在于，所述施密特触发器根据大于预定电平的图像信号来产生触发信号，因此当所述图像信号的左右边界检测装置输入大于触发电平的信号时，判断为有意义的图像信号，进而将这一点判断为各水平扫描形成的边界。

14.如权利要求12所述的画面左右边界检测装置，其特征在于，所述画面左右边界检测装置为了防止由图像信号的噪声而产生触发信号，还包括对图像信号进行低通滤波后再输入所述施密特触发器的低通滤波器。

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