CN1281309A - 视频信号处理设备和方法 - Google Patents

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Abstract

电视机具有:显示主画面和一个或多个辅助画面的任选项;包含用以使被授权人限制其等级在所选范围之外的节目显示的装置的等级控制功能;包含用以使观众选择显示跟随画面的闭合字幕的装置的闭合字幕功能;以及用以从一个或多个广播信号的场消隐信息(VBI)部分分离数据的单一分离装置,其中,当实行等级控制任选项时,单一分离装置通过在主画面和辅助画面之间循环来处理用于两者的RC信息;以及当已经实行闭合字幕任选项时撤消辅助画面功能。

Description

视频信号处理设备和方法
本发明涉及视频信号处理系统，它具有任选的“V_chip”(“图像小片”)等级控制(RC)、任选的诸如闭合字幕(CC)显示的辅助信息显示，以及同时显示主画面(或图像)和一个或多个辅助画面(或图像)的任选项。
处理和产生适合于耦合到显示器的信号、以便根据观看者的选择产生具有主图像和辅助图像的显示(即，多图像显示)的视频信号处理设备是众所周知的。本文中使用的术语“视频信号处理设备”或“视频信号处理系统”用来包括各种类型的视频信号处理设备，它包括、但不局限于可以包含或可以不包含显示器的电视信号处理设备。这些设备的例子包括电视机、电视接收机、直播卫星(DBS)信号接收机以及盒式磁带录像机(VCR)。随起动多图像任选项而产生的显示图像包括出现在主图像内、外或旁边的辅助图像。例如，某些电视接收机包含画中画(“pix-in-pix”或“PiP”)功能，当起动该功能时，产生既代表主图像区域又代表在主图像区域中的较小的辅助图像区域的图像信号。
对于闭合字幕和等级控制，要求所有尺寸上大于13英寸的电视接收机(实际上包括在美国销售的所有具有多图像显示功能的接收机)既包含CC解码功能又包含V_chip RC功能。如以下更详细地描述的，通过对包含在电视信号中的辅助信息进行解码来提供CC和RC功能。例如，辅助信息可以被包含在诸如NTSC信号的模拟电视信号的场消隐期间(VBI)。在数字电视信号、如包含数字数据分组的HDTV(高清晰度电视)信号中，辅助信息可被包含在某些数字数据分组、例如具有特定的分组标识符的分组中。包含在电视信号中的辅助信息包括包含CC数据和扩展的数据服务(XDS)数据在内的各种类型的数据。XDS数据提供诸如节目等级信息的各种类型的信息。包含在XDS数据中的等级信息可被解码并被用来提供V_chip RC功能。在电子工业协会的EIA-608标准中详细地描述了CC和XDS数据。
已经知道其它一些提供诸如字幕和等级信息的辅助信息的系统。例如，欧洲采用的图文电视系统提供此类信息。
在美国V_chip等级控制系统中，具有正式授权的观众(在下文称为“父代”(parent))可起动或撤消V_chip等级控制(RC)。在被父代起动后，接收机中的处理器使用起将辅加信息分开(slice)或提取辅助信息作用的“分离装置”，并且处理包含在电视信号中的等级信息。当等级信息超过被授权的观众选定的值时，所述处理器用来消隐屏幕并减弱广播的音频部分。对于还具有多图像显示功能的电视接收机，如果同时显示主图像和辅助图像而且父代起动了RC，则接收机必须提供RC。提供RC的电视接收机允许用户根据节目／场面的内容来防止某些节目和／或场面被看到和听到。例如，用户可指定排除包含暴力主题内容的节目和／或场面。另一方面，用户可指定等级界限，如PG-13，就不会看到或听到超过那个界限的节目和场面(如，定为R和X等级的节目)。通过将包含在诸如XDS数据的数据中的节目内容信息解码，带有分离装置的电视接收机可以从VBI中分离信息以确定电视节目和场面的内容和等级并将所述内容和等级与用户设置的界限相比较。对于那些超过指定的界限的节目和场面，则修改、例如消隐视频显示，而且减弱音频信号。此外，接收机可以显示表明接收中断的原因和预计中断的持续时间的消息(如，“场面超过内容界限”)。父代还可通过选择允许显示任何等级的广播来撤消V_chip控制；在这种情况下数据分割器不进行分离操作。
CC数据还被包含在标准电视广播的VBI中，并且是听力障碍人士必须使用的。对于大多数观众来说，CC不是必要的，因此电视接收机配备有转换(toggle)CC功能的装置。NTSC(国家电视标准委员会)电视信号在每次出现半帧1的21行的后半行期间将包含两字节的闭合字幕数据。可将CC数据解码并将其显示以提供电视节目的音频内容的可视的文本表示。在诸如半帧2的21行的其他行时间间隔内可以包含附加的CC数据和诸如扩展数据服务信息(XDS)的其它类型的辅助信息。
在起动CC显示任选项并且父代选择起动RC任选项的情况下，通过将所述单一的数据分割器设计成在分离CC和RC数据之间来回地快速循环，所述两种功能可共同使用单一的数据分割器；在这种情况下，为了具有有效的CC处理和RC，通常有必要将所述循环设计成近似地每隔1秒一次，同时，如果没有接收到数据，则适当地超时。在这种情况下，在例如起动PiP或PoP特定功能时观众还希望既显示主图像又显示辅助图像的情况下，就会出现问题。
在本发明之前，传统的观点是：当因为连续地接收CC数据而使V_chip被合法授权而且不能断开所述单一的分割器去接收RC数据、要不然可能会从CC数据中丢掉字符时，将需要第二数据分割器(是一种较昂贵的硬件产品)来有效地处理多工广播的RC和CC功能。
在一个方面，本发明包括用以操作视频信号处理系统以产生适合于耦合到显示器以便产生显示图像的输出信号的方法，并且所述方法具有：产生代表主图像和一个或多个辅助图像的输出信号的任选项(AP)；等级控制(RC)功能，它包含用以使被授权人限制其等级超过所选等级范围的节目的显示的装置；以及辅助信息(AI)处理功能，它包含观众用来选择显示包括与画面一起的闭合字幕的辅助信息的装置以及用以从一个或多个视频信号的一部分中提取辅助数据的单一的分离装置，所述方法包括：当通过在主图像和辅助图像之间循环来实行RC任选项时，利用单一的分离装置来处理既用于主图像又用于辅助图像的RC信息；以及当已经起动辅助信息显示任选项时，撤消AP功能。
在另一方面，本发明包括用以产生适合于耦合到显示器以便产生显示图像的输出信号的视频信号处理系统，所述视频信号处理系统具有：接收主的和辅助的视频信号并且根据观众的选择同时显示所述信号的能力；用以提取被多路复用在视频信号中的编码的等级控制数据和闭合字幕数据并将其解码的解码器；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：根据观众的选择，起动或撤消闭合字幕处理；根据被授权人的选择，起动等级控制处理和设置等级控制处理的级别；当等级控制处理和闭合字幕处理都被起动时，使所述解码器在提取用于单一的视频信号的等级控制数据和闭合字幕数据之间快速地循环；或者在起动同时显示主视频信号和辅助视频信号的功能时，使所述解码器在提取用于主的和辅助的视频信号的等级控制之间快速循环；以及当起动闭合字幕时，自动撤消同时显示、因此只显示主视频信号。
在另一方面，本发明包括用以处理和显示主电视信号并可选择地显示第二电视信号的设备，所述设备包括：显示器；控制装置，用以可选择地处理包含在每个显示的视频信号中的等级控制信息，并且用以可选择地处理包括显示的电视信号中的字幕的辅助信息；一种单一装置，用以在实行等级控制任选项时分离等级控制信息，并且在实行辅助信息任选项时分离辅助信息；处理器，用以当实行等级控制时使所述单一装置在分离主和辅助信号中每一个的等级控制信息之间快速地循环，并且当实行辅助信息显示任选项时撤消辅助信号任选项。
图1以方框图的形式说明典型的视频信号处理系统；
图2以方框图的形式说明图1所示系统中含有本发明的原理的部分的实施例。
将根据本发明的最佳实施例举例说明本发明，但不应当认为本发明被以任何形式限制于其中。例如，将图解说明电视接收机，但本发明还可以应用于其它类型的具有显示装置的视频处理系统，如电视机、DBS信号接收机以及VCR。将图解说明闭合字幕，但本发明还可以应用于其它XDS数据。图解说明了PiP，但本发明还适用于PoP，以及画旁画(picture be side picture)。
1．具有AP的接收机
图1中图解说明了具有由从多路复用器107接收的信号驱动的显示器108的电视接收机。所述多路复用器从调谐器接收主画面信号105(调谐器依次从诸如天线或电缆系统的信号源接收信号)，并且或者从第二调谐器、VCR调谐器或者从其它信号源接收辅助的画面信号106。包括屏幕显示(OSD)处理器117和分离处理器115的TV低级微处理器110控制所述多路复用器。调谐器105和多路复用器按传统的方法工作以便调谐特定的电视信号并且将其解调。
2．PiP、CC和RC的微处理器
图1中显示的系统还包括用以控制电视接收机的诸如调谐器105、画中画(PiP)处理单元(未示出)、OSD处理器117和分离处理器115模块等部件的主TV低级微处理器(μP)110。如在本文中使用的，术语“微处理器”代表各种各样的装置，这些装置包括、但不限于：微处理器、微计算机、微控制器和控制器。微处理器110通过借助于通信链路诸如串行数据总线(例如，使用众所周知的I2C串行数据总线协议的I2C总线)发送及接收指令和数据来控制所述系统。更准确地说，高级处理单元(微处理器)112响应用户提供的指令，例如，借助于IR(红外线)遥控器125和设置在电视机上的IR接收器执行包含在存储器中的控制程序。分离处理器115在高级微处理器112的控制下起如下作用：主的和任何辅助的画面信号分离信息并利用分离后的信息来向显示器提供闭合字幕和任何其它辅助数据，并且对主的或任何辅助的画面中的每一个行使等级控制。
3．通过遥控器起动CC、RC和／或AP
高级处理器112从遥控器接收IR或其它任何形式的信号并如图2所示地处理接收到的信息。例如，在遥控器125上对闭合字幕任选项的选择或使用遥控器响应屏幕的提示而对闭合字幕任选项的选择，使处理器112转换CC功能，并且，按照本发明，撤消PiP功能。V_chip数据处理的起动或撤消、即、来自遥控器125的等级控制可要求输入希望只有被授权人这样的成年人知道的代码。当RC被起动时，例如，由被授权人经过遥控器125选择特定的等级界限，微处理器112安排分离处理器115提取用于主的和辅助的画面以及音频部分中的每一个的RC数据。如果选择PiP而中途淘汰CC，则分离处理器115每隔1秒在主的和辅助的画面之间循环。当然也可以使用其它循环频率，但在任何情况下，在微处理器逻辑中应设计超时时段，以便如果没有接收到用于主的或辅助的画面信号源的等级信息，则所述分割器反向循环。微处理器112连续地监视接收到的主信号和PiP信号以及V_chip数据以确定包含在电视信号中的电视广播节目内容(如，等级、节目名称、节目分类等)。作为具体例子，微处理器112监视接收到的V_chip数据并将接收到的节目信息与用户选择的等级界限相比较。如果特定节目或场面的等级是不能接受的，则微处理器112通过I2C总线向PIP单元发送控制信号，PIP单元修改显示的图像以在显示器上表明所述节目被中断。
4．当被起动时，RC功能同时应用于主图像和PiP
图像的与V_chip相关的修改可以包括消隐所述图像直到接收到的等级数据表明接收的节目(或场面)具有可接受的等级。除了消隐所述图像外，微处理器112可使OSD处理器117产生信号OSD_RGB，信号OSD_RGB代表将被显示在消隐后的屏幕上的、表示例如修改图像的原因和预计的持续时间的文字消息。在图像的与V_chip相关的修改方面，本文所涉及的消隐所述图像可包括：用带有或不带有显示的消息的特定颜色的屏幕、如蓝色屏幕代替正常视频节目的显示，或显示预定的固定的图像、如特定的景物或图标，或显示存储在存储器中的预定的图像序列。作为消隐所述图像的替代方案，微处理器112可使调谐器105选择不同的频道，例如，如果预计V_chip违章具有长的持续时间(与节目有关而不是与场面有关)的话。用户可通过屏幕上的编排菜单选择任何或全部上述的任选项。
5．分离处理器从VBI中分离RC和CC数据
微处理器112经过总线控制包含在μP110中的功能。具体地说，微处理器112控制主分离处理器115和屏幕显示(OSD)处理器117。分离处理器115从电视信号中提取诸如CC数据和包含V_chip RC数据的XDS数据的辅助数据。OSD处理器117按传统的方法操作以便产生R、G、和B视频信号OSD_RGB，当将R、G、和B视频信号OSD_RGB耦合到显示器108时，将产生代表屏幕显示信息、例如图形和／或文本的显示图像。OSD处理器117还产生控制信号OSD_FSW，控制信号OSD_FSW用来在屏幕显示将被显示时，控制用以在系统的视频输出信号中插入OSD_RBG信号的快速开关。例如，当用户通过起动遥控器125上的特定的开关或响应屏幕提示201起动闭合字幕时，微处理器112起动处理器115和117，使得处理器115从视频信号PIPV的各个21行间隔提取CC数据。处理器117产生代表CC数据的OSD_RGB信号。处理器117还产生表明何时显示字幕的OSD_FSW信号。
6．当起动CC任选项时高级处理器112撤消PiP
处理器110还包括快速开关，后者用以在显示的图像中将包括图形和／或文本时，将OSD处理器117产生的信号耦合到视频信号输出通道。在将显示文本和／或图形时，由主微处理器110中的OSD处理器117产生的控制信号OSD_FSW控制所述快速开关。
当起动PIP处理操作时，各处理器按传统的方法执行PIP功能。
如本文中描述的，微处理器112的典型实施例是带有定制逻辑的模型ARM7。典型的低级处理器110是模型M37270。用以提供图1中单元107的所述PiP功能的典型处理器是三菱(Mitsubishi)生产的M65616画中画处理器。用以提供包含在图1的单元108中的视频信号处理功能的典型的视频信号处理器(VSP)是三洋(Sanyo)生产的LA7612视频信号处理器。
当需要消隐主图像时，例如，由图1中主μP110处理的主图像等级信息(V_chip数据)表明，由图1中的信号PIPV的主图像部分代表的当前视频节目超过了当前的等级界限。如果这样，主μP110经过I2C总线给图1中的单元108发送信号MAIN_BLANKING，而包含在单元108中的消隐控制单元通过以下方法来响应：修改主图像的Y和C信号、使得显示的画面的主图像区域被修改。可能的修改方式包括消隐所述图像或显示诸如可向用户表明消隐的原因的图标的预定的图像。
尽管已详细地描述和举例说明了本发明，但对本专业的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，多种的修改和选择是显而易见的。

Claims (8)

1．一种用以操作视频信号处理系统以产生适合于耦合到显示器以便产生显示图像的输出信号的方法，所述方法具有：产生代表主图像和一个或多个辅助图像的输出信号的任选项(AP)；等级控制(RC)功能，它包含用以使被授权人限制其等级超过所选等级范围的节目显示的装置；以及辅助信息(AI)处理功能，它包含用以使观众选择显示和画面一起的辅助信息的装置以及用以从一个或多个视频信号的一部分中提取辅助数据的单一的分离装置，所述方法包括：
当通过在主图像和辅助图像之间循环来实行所述RC任选项时，利用所述单一的分离装置来处理既用于所述主图像又用于所述辅助图像的RC信息；以及
当已经起动所述辅助信息显示任选项时，撤消所述AP功能。
2．权利要求1的方法，其特征在于：所述单一分离器用来从电视广播的所述场消隐期间分离RC和AI数据。
3．权利要求1的方法，其特征在于：当所述AI任选项被撤消时，恢复所述AP功能。
4．一种包括用以产生适合于耦合到显示器以便产生显示图像的输出信号的视频信号处理系统的设备，所述设备具有：辅助图像(AP)、等级控制(RC)以及辅助信息显示功能；适合于在实行RC时处理既用于主又用于辅助画面的RC信息的单一的分离装置；以及在已经实行AI任选项时撤消辅助画面功能的装置。
5．权利要求4的设备，其特征在于：所述分离装置适合于在从单一的电视广播信号的场消隐间(VBI)分离RC和AI数据之间循环，或者适合于当观众没有起动AI任选项时在用于主画面的RC数据和用于AP的RC数据之间循环。
6．权利要求4的设备，其特征在于：所述辅助信息包括闭合字幕和扩展的数据服务(XDS)信息，并且所述分离装置是能够将XDS数据解码并利用该XDS数据的字幕解码器。
7．权利要求6的设备，其特征在于：所述字幕解码器提供V_chip功能以便允许用户防止看到或听到超过选定的等级界限的节目和／或场面。
8．权利要求7的设备，其特征在于：所述处理器从所述字幕解码器接收RC数据并且将它与用户为所述主画面以及如果选择的话还有所述AP中的每一个选择的等级界限相比较。
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