CN1383504A - 增强分辨率显示器 - Google Patents

Abstract

提供用于提供增强视频显示的方法和系统。视频信号可以用间行扫描格式以两倍于标准格式(480p)的分辨率显示,它可以在构造用来显示高分辨率级别的设备(337)中以高分辨率级别显示,并且仍然可以在构造用来接收并显示二分之一该分辨率的标准格式的设备中正确显示。这样,可以用交错960i格式提供信号并在构造用来以960i格式接收、处理并显示视频的显示设备中显示它。然而,如果设备(340)仅构造用来以逐行扫描格式(480p)接收、处理并显示视频信号,该设备将处理(345)并显示(347)信号仿佛它就是逐行扫描格式(480p)。

Description

增强分辨率显示器

发明背景

本发明通常涉及显示视频图像，尤其涉及用高分辨率显示视频图像的方法和系统。

视频信号可以用逐行扫描或间行扫描视频格式进行传输。在逐行扫描格式中，图像的行通常被依次从屏幕的顶部到底部水平显示。然后显示下一帧，一次一行，从顶部到底部。在间行扫描视频信号中，帧是包括两个连续的场的交替行的组合，即行1、3、5、7...和行2、4、6、8...。每隔1/60秒显示每个场的行。因为这发生得非常快，看起来就是一副完整的图片。

以间行扫描格式传输视频信号有助于节约带宽。图1显示了逐行扫描格式的480p信号和间行扫描格式的480i信号之间的垂直空间差异。如图1中所示，480p信号的连续帧有和连续帧的垂直方向上的480行分辨率相同的垂直排列。480i信号包含间行扫描格式的480行帧的两个场，其中每个场有240行分辨率。然而，当顺序观看时它们是偏移的，提供与480p信号相同的480行分辨率。

480p是已知的标准图像格式。704×480像素逐行扫描(60帧)版本是数字电视格式的一种。480i是NTSC分辨率，同时也是ATSC分辨率的一种。然而，480行分辨率对特定应用程序来说可能无法令人完全满意。虽然可以通过增加视频信号的行内容来增加分辨率，但使用构造用来和480p格式信号一起操作的电视机将不能正确显示这样的信号。还希望以标准格式提供视频信号。480p是一种这样的标准格式。

在ATSC数字电视标准，1995年9月16日的A/53文档和1995年10月4日的A/54文档，中描述了不同的视频格式和标准。DE 196 41 517A1、US-A 4,907,069和US-A 5,128,791描述了可用来以逐行扫描或间行扫描模式显示视频的信号处理器和显示系统。然而，在以打算在高分辨率电视中显示的高分辨率提供信息—例如在磁盘中—而观众只有较低分辨率的电视无法处理或显示高分辨率视频内容时会出现问题。

本发明由独立权利要求定义。从属权利要求定义有利的实施方案。

因此，希望能够提供以增强的分辨率显示视频的方法和系统，同时仍然提供可以在传统低分辨率设备中正确显示的视频信号。

发明概述

一般而言，依照本发明的优选实施方案，提供了提供增强视频显示的方法和系统。该系统和方法提供了可以在高分辨率显示设备中以高分辨率间行扫描模式显示并可以用低分辨率显示设备以低分辨率逐行扫描格式显示的信号。这样，可以用间行扫描960i格式提供信号并在构造用来以960i格式接收、处理和显示视频的显示设备中显示它。然而，如果显示设备仅仅构造用来以480p格式接收、处理和显示视频，该设备将以960i接收信号并且处理及显示它仿佛该信号就是480p格式。

因此，希望提供用高分辨率显示视频信号的改进系统。

本发明的另一实施方案提供用高分辨率显示视频信号的一种改进方法。

本发明的另一实施方案提供显示视频图像的改进方法和信号，它们能够和传统的和增强的视频显示设备一起操作。

本发明的另一实施方案提供能够和传统的和增强的视频信号一起操作的一种改进系统。

本发明因此包括几个步骤以及一个或多个这样的步骤关于每一个其它步骤的关系，和适用于实现这样的步骤的系统和信号，或者像在下面的详细描述和附图中举例说明的那样以及将在权利要求中指出的本发明的范围。

附图概述

为了加强对本发明的理解，参考下列描述，连同附图一起考虑，其中：

图1显示了480p和480i视频信号之间的垂直空间差异；

图2显示了480p和960i信号之间的垂直空间差异；

图3是显示依照本发明的系统的框图；

图4是视频信号被传送并按照本发明的一种实施方案进行编码的框图；

图5是信号被解码并按照本发明的一种实施方案显示的框图；

优选实施方案详述

视频信号可以用逐行扫描或间行扫描格式进行传输、接收、处理和显示。在逐行扫描中，也称为非间行扫描格式，视频图像被显示为连续的帧。在每个帧中，像素的水平行被逐行扫描显示。这样，在480p格式中，将顺序显示一个帧的1-480行再顺序显示下一帧的1-480行。在间行扫描格式中，顺序显示两个半图像(场)，它们共同构成单个帧。例如，当帧是间行扫描格式时，可以把帧分为奇数行(行1、3、5...)场后跟偶数行(行2、4、6...)场。一个场的像素的奇数垂直行和和第二个场的像素的偶数垂直行共同构成单一的图像帧。这样，在480i显示中，偶数行2、4、6...480将在奇数行1、3、5...479之后显示。然而，观众只能察觉到960个水平行分辨率的单一帧。

在本领域中间行扫描信号是众所周知的。然而，已知它们还有缺点。例如，隔行扫描信号可以被看作一个缺点，因为它使图像处理技术复杂化。间行扫描信号仍然是有优势的，因为它保持了相同分辨率的逐行扫描信号的垂直分辨率，而只要求一半的带宽。因此，以480i传输的信号可以和以480p格式传输的信号有相同的分辨率，但只要求它的一半带宽。另一方面，如果使用了480p信号的带宽，对相同的带宽就可以提供960i信号的垂直分辨率。

参考图2，可以看到因为960i信号的两个场每个有480行的分辨率，当信号被隔行扫描以形成单一帧中的960i显示时可以达到两倍的分辨率。

通常按照MPEG标准以压缩形式传输数字电视信号，例如MPEG-2。信号随后被解码并显示。MPEG编码器和/或解码器仍然可以正确处理信号无论它是从观看的空间分辨率点编码480p还是960i格式。这样，如果给MPEG编码器输入960i格式的视频信号，且对该编码器用指令进行设置以处理信号仿佛该信号就是480p信号，就可以提供增强分辨率的信号，在能够显示960间行扫描行分辨率和只能显示480行分辨率的设备上可以显示它。

总体参考图3，只为说明目的，视频源300可以高分辨率格式产生于广播设备，例如1088i或720p的US ATSC标准格式，视频源300产生信号301，信号301被传送给信号处理器310以创建960i格式的源视频信号311。通过在一个算法中反间行扫描、换算(scaling)到960行分辨率并重新隔行扫描来完成这一点。信号311被传送给编码器320并可被提交给不同的已知预处理程序。编码器320为了传输把信号311编码并压缩成压缩编码信号321，例如依照MPEG-2。在信号311是960i格式的情况下，可以设置编码器对信号编码仿佛它就是480p格式。编码后的信号321可以由构造用来以960i格式显示的高分辨率系统330或构造用来以480p格式显示的低分辨率系统340显示。

例如，系统330包括以960i格式提供视频信号336的解码器335。系统330还可以把信号336提交给多个已知的后处理信号增强程序。例如，系统330还包括构造用来接收信号336并以960i格式显示它的显示器337。

编码后的信号321还与可以构造用来以480p格式显示视频的系统340兼容。系统340包括解码器345，它接收信号321且对其进行解码并把信号346以480p格式传送到显示器347。显示器347可以构造用来以480p格式显示视频信号346。

像本发明的非限制实施方案那样，像结合自动译码系统(从高图像分辨率/位速率变换到另一分辨率)的数字视频记录器(DVR)那样的外接附件可以连接到高分辨率电视上。电视或DVR可构造用来识别480p信号为实际包含能够以960i格式显示的足够的垂直分辨率信息并可以调整后处理以产生两倍于480p格式的垂直分辨率。可以通过在已编码信号的某些部分中嵌入指令或用机械或电子开关来实现这一点，例如，这些开关能够把DVD识别成编码为480p的类型但有960i分辨率的显示能力。本发明还可以采用MPEG和其它带有专用预处理和后处理单元的解码器以确保高分辨率间行扫描信号被作为用高分辨率进行显示的一半分辨率的逐行扫描信号进行传输。

在本发明的一种实施方案中，如图4和5中所示，信号410将被作为480p信号存储在容量固定并有高分辨率(HD)记录能力的存储设备中，如DVD，在这个实例中410可以是由广播设备产生的1080i或720p信号。用可以被看作透明的模式，该设备能够录制2小时的HD(1080i或720p)信号。如果要求长播放(LP)模式，这种录制传输的模式允许相当于透明模式两倍的录制时间(4小时)。然而，对这种长播放模式，希望维持原始的高图像质量。另外，希望DVD能够以960i或480p系统工作。

为了加倍DVD的录制容量，有必要降低MPEG编码后的输入信号的位速率。这被称为是自动译码。还希望改变格式。然而，由此产生的格式应该适应像ATSC这样的标准。标准480p格式允许以较低位速率编码，但会导致图像质量的降低。不过，希望使DVD能够兼容480p系统，因为并非所有用户都有960i系统。

录制系统400可以用来在像DVD这样的存储设备中录制信号410，该信号可以用高分辨率或低分辨率显示器回放。首先，用MPEG解码器420对信号410解码，产生解码后的信号421。随后对信号421进行换算以把它显示为一组720×960i帧图像，每一帧包括两个720×480场。其后，按照MPEG标准对该信号进行打包440和编码441，仿佛该信号就是720×480p信号。信号处理器可以构造用来以这种模式进行编码。作为这种编码的一部分，它可以嵌入元(meta)级数据以指示这是可被显示为720×960i帧的信号，由间行扫描的720×480场构成。这个代码可以插入到报头中或是其它已知模式。这样，在编码器441中，信号被以较代的位速率进行编码。因此，信号499可被输出并送往显示设备或存储在像DVD这样的存储介质中。可以480p或960i对这个信号解码并显示。

图5中所示的显示系统500可以用来按照本发明的优选实施方案以960i格式显示被作为480p信号传输的信号，只要该信号包含用960i格式进行显示的足够的垂直分辨率数据。信号499’可以来自像DVD这样的存储介质，它被根据图4按照上面的陈述进行编码。显示系统500将知道(像这里所论述的)该信号可以用960i格式显示。首先，在解码器510中，对该信号进行MPEG解码。这一步的解码与信号是普通480p信号时的解码相同。接下来，在重新打包520中，信号被重新打包为一组720×960i的帧。这只在系统500接收到这样做的指令或被构造用来这样做时才会发生。

720×960i信号530随后被提交给后处理器540中的多个后处理技术，例如信号峰化，并接着被传送给显示器550。系统500可以结合到TV中或附加到DVD播放器上。

可以“告诉”系统500MPEG流499’实际上是960i信号而不是480p信号，当作信号报头状态。可以用多种已知方式实现这一点。例如，Y元数据可以被包括在MPEG流的像报头这样的保留部分中。当和scart(scart)电缆相连时可以“告诉”VCR和TV-例如目前由Philips电子所销售的-480p流实际上是960i流，跳跃电缆允许变送器和显示器通过附加的数据传输送线相互识别并通信。可以用物理结构提供存储按照图4编码的数据的DVD或其它介质以指示显示器把“480p”信号转换成960i信号，例如穿孔或波带或光学或磁性可读信息。如果该设备不能通信，或者该显示系统无法处理960i信号，显示系统将无法知道它正在接收的信号的真实本性并将假定它是由信号报头指示的480p信号而且在降低的分辨率上以480p格式显示该信号。

可以看出，通过以间行扫描格式提供信号并按照逐行扫描格式垂直分辨率的一半对其编码就可以提供带有增强分辨率的信号，该信号也与构造用来在较低分辨率逐行扫描格式上显示的显示设备兼容。

这样就将看到在那些从前面的描述而变得明显的目标中有效地实现了上面提到的目标，并且既然可以在不背离本发明的范围的情况下在上述方法和结构及系统中进行特定的改变，那么实现的这些目标意味着上面的描述中所包含的或附图中所显示的所有内容应解释为描述性的而不能以限制性的感觉来解释。还应该理解下面的权利要求意图覆盖这里所描述的本发明的所有普通的和专有的特性以及发明范围的所有陈述，这些陈述作为语言问题可被称为在范围之内。在 中，放在括号中的引用符号不应被解释为限制该权利要求。词语“包括”并不排斥不同于权利要求中所列出的步骤和元素的其它步骤和元素的存在。无素前面的词组“一种”并不排斥多个这样的元素的存在。本发明可以用包括几个不同元素的硬件并用合适的程序化的计算机来实现。在设备权利要求中列举了几种装置，这些装置中有几个可以用硬件的一个或相同零件来具体实现。在互不相同的从属权利要求中列举了特定的测量的起码事实并不意味着这些测量的组合不能用来有效利用。

Claims (11)

1.一种处理视频信号的方法，包括：

提供视频信号(301)；

把视频信号格式化为最高分辨率的间行扫描格式(960i)(310)；

对该视频信号进行编码，仿佛该信号(480p)是二分之一该分辨率并且是逐行扫描格式(320)；以及

传输编码后的信号(321)；

2.权利要求1的方法，其中在仿佛该信号是二分之一分辨率对其编码之后，该信号被存储在存储介质(499)中并且在解码之前从存储介质(499′)读出。

3.一种处理视频信号的系统(400)，包括：

构造用来接收以逐行扫描格式(480p)编码的视频信号的解码器(510)，该信号包含在两倍的分辨率上以间行扫描格式(960i)显示的充分信息，对视频信号进行解码(510)并准备(520，530)该信号以用两倍于接收到的信号的分辨率来显示。

4.权利要求3的系统，其中该系统被构造用来接收以逐行扫描格式(480p)编码的视频信号并把该信号转换(520)成两倍分辨率的间行扫描格式(960i)。

5.权利要求4的系统，包括从DVD以逐行扫描格式(480p)读取视频信号(499′)并以两倍的分辨率用间行扫描格式(960i)传送该信号的数字视频记录器。

6.权利要求5的系统，包括从DVR(499′)接收信号并以两倍的分辨率用间行扫描格式(960i)显示它的电视机。

7.一种视频显示设备，包括：构造用来接收最低分辨率(480p)的视频信号(499′)的接收器(500)，构造用来确定是否应该以最低分辨率的两倍显示(960i)接收到的信号的信号处理器(510)和以第一分辨率或两倍的分辨率显示信号的显示器(550)。

8.权利要求7的显示设备，包括对低分辨率信号进行解码(510)的信号处理器，加倍接收到的信号的分辨率，创建表示视频帧的两个场并隔行扫描这些场以提供双倍分辨率的帧。

9.一种对视频信号进行编码的方法，包括：以最高分辨率提供间行扫描信号(301)并对该信号进行解码(320)仿佛它是二分之一最高分辨率的逐行扫描信号。

10.一种存储介质，其中已经存储了以二分之一第一分辨率的低分辨率用逐行扫描格式编码的最高分辨率信号(499)，介质被构造用来指示信号接收器(500)用间行扫描格式把从该介质读出的信号(499′)从低分辨率转换为第一分辨率。

11.权利要求10的存储介质，包括标识该存储介质为已经在其中存储了以二分之一第一分辨率的低分辨率用逐行扫描格式编码的最高分辨率信号的物理结构，该物理结构能够由信号接收器识别以把从该介质读取的信号以间行扫描格式从低分辨率转换成第一分辨率。

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