CN1463537A - 电视接收机、图象显示装置、用于显示图象的电视系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于接收和解码表示图象和控制数据的广播TV信号的TV接收机220，其中控制数据定义了指示所述图象内重要主题分区位置的矢量。本发明进一步涉及包括TV接收机的图象显示装置200和TV系统，以及用于操作TV接收机的方法。本发明的目的是改进公知的TV接收机220、图象显示装置、TV系统和用于显示图象的方法，从而至少原始广播图象内重要主题的分区能够仅以最小的细节丢失完整地显示在屏幕上，即使所述屏幕的尺寸小于所述分区的尺寸。解决该目的在于控制数据进一步定义了显示所述重要主题的所述分区的尺寸，并且TV接收机220进一步包括再取样单元，其适于通过以接收端定义的可变再取样率再取样所述解码图象，从所述解码图象提取要显示在显示装置200的屏幕上的再取样图象，从而再取样图象中的重要主题分区的尺寸按照规范被适应。

Description

电视接收机、图象显示装置、用于 显示图象的电视系统和方法

本发明涉及一种接收机，包括接收和解码表示图象和控制数据的信号的解码器，其中控制数据定义了用于指示所述图象内重要主题分区位置的矢量。

本发明进一步涉及一种TV(电视)接收机，一种包括显示装置和所述TV接收机的图象显示装置，和一种包括所述图象显示装置和向所述图象显示装置广播所述TV信号的广播装置的TV系统。此外，发明涉及一种用于操作所述图象显示装置的方法。

随着新的数字电视标准的引入，将会有宽高比(例如4∶3和16∶9)和图象尺寸分辨率(例如标准电视SDTV＝720×480，高清晰度电视HDTV＝1280×720或1920×1080)的混合。因此，不同传输(不同类型的广播图象)必须和不同类型的图象显示装置兼容，即宽高比以及图象的分辨率必须适应接收图象显示装置的宽高比和分辨率。

为了适应分辨率，如图5所示的TV系统在本领域中公知。它包括向图象显示装置200广播TV信号的广播装置100。TV信号包括图象数据以及控制数据。控制数据特别定义了用于在接收端再取样图象的固定再取样率，以便实现所需的分辨率适应。图象的再取样对应于整个图象尺寸的减少或增加。按照图6，图象显示装置200包括TV接收机220和显示装置250。TV接收机包括接收和解码所述广播的TV信号的解码器222，和以所述控制数据中由广播装置100预定义的所述再取样率，再取样所述解码器222输出的解码TV信号的再取样单元224。这种再取样单元例如从WO98/19396可知，而这种TV系统和特别是这样的接收机在“ATSC数字电视标准使用指南”(A/54，126-127页10.4.1段，公布在http：//www.atsc.org/standards/stan_rps.html)中提出。

所述再取样单元224输出的所得再取样图象被输入给显示装置250，显示在它的屏幕上，并且符合所述显示装置250的所需分辨率或图象尺寸。但是，缺点是，由于所述再取样操作，特别是下取样操作，所述再取样图象中丢失了细节，而观看屏幕上的再取样图象的用户可能无法欣赏节目。

为了适应宽高比，“pan&scan”(左右上下摇摄)操作在本领域中公知，例如WO97/27704。所述国际专利申请教导了，定义了用于指示所述图象内重要主题分区位置的矢量的控制数据，和图象数据一起以TV信号的形式向TV接收机广播。该位置信息由广播装置(在操作者控制下)确定以便执行“pan&scan”操作，即将原始图象的精美等级保持在希望的显示格式限制内。在“pan&scan”的情况中，实际屏幕尺寸大于主题的分区，从而整个分区能够显示在屏幕上而不减少它的尺寸。有可能在至少一个方向，原始图象较不重要的环境分区也能够显示在屏幕上。这在图7中说明，它在左侧显示了广播装置广播的HDTV图象，在右侧显示了“pan&scan”操作以后在EDTV图象显示装置上显示的相应图象。重要主题的椭圆分区能够显示在EDTV屏幕上，而尺寸上没有任何减少。

从WO97/27704出发，本发明的目的是改进已知的接收机、TV接收机、图象显示装置、TV系统和用于显示图象的方法，从而即使所述屏幕的尺寸小于所述分区的尺寸，原始广播图象内的重要主题的至少预定义分区也能够完全显示在屏幕上，而仅有细节的最小丢失。

该目的通过权利要求1的主题而解决。更详细地，对于已知的接收机，解决该目的在于控制数据进一步定义了显示所述重要主题的所述分区的尺寸，并且所述接收机内的再取样单元适合通过以接收端定义的可变再取样率再取样所述解码图象，从所述解码的图象提取要显示在显示装置屏幕上的再取样图象。

和广播装置提供的固定再取样率相比，所要求的接收端可变再取样率使得图象并且特别是要显示分区的尺寸能够单独适应屏幕的实际尺寸，这样做的优点是，细节尽可能保留在显示的图象内。

按照发明，重要主题的分区由位置矢量(2个自由度)和表示例如极限分区坐标即矩形分区的左上和右下象素的附加尺寸数据定义。因此，按照发明，分区由至少4个自由度来定义。

接收机和显示装置可以是分离的装置。特别地，TV接收机可以是所谓的“机顶盒”。

术语再取样包括下和上取样，其中下取样意味着图象或图象分区的尺寸的减少，而上取样则意味着增加。

有利地，所要求的接收机由于它的再取样单元能够处理接收的图象，从而整个图象或至少重要主题的整个分区能够显示在显示器的屏幕上，从而再取样图象中的重要主题的分区尺寸能够适应给定的规范。

因此，如果规范相应地被定义，没有哪部分分区被丢弃，并且整个分区都可以显示在屏幕上，即使屏幕的固定尺寸小于原始广播图象内的重要主题分区的尺寸。

按照优选实施例，接收机包括用于丢弃部分接收的解码图象的丢弃单元。所述丢弃单元的操作基本上对应于“pan&scan”操作，以便适应广播图象和显示装置的不同宽高比。宽高比的适应包括这样的情况，其中一些部分特别是横条可以在将图象显示在屏幕上时，保持黑色。

虽然按照相应的权利要求，丢弃单元最好连接在解码器和再取样单元之间，但是，丢弃单元可以选择地连接在所述再取样单元之后。建议的丢弃和再取样操作的合并包括两个极值，一种特定情况是仅丢弃操作而另一种情况是仅再取样操作可以应用于接收的广播图象。但是，通常两种操作的混合将应用于该图象，并且特别地，重要信息的分区仅就需要来减少，从而希望的细节被尽可能地保持。

接收机、特别是用于定义规范的接收机的其它有利实施例在从属权利要求中给出。

发明的目的进一步由按照权利要求6的TV接收机、按照权利要求7的图象显示装置、按照权利要求8的TV系统和按照权利要求9的用于显示图象的方法而解决。发明的以上相同优点因此适用。

说明附有七个附图，其中

图1示出了图象显示装置；

图2示出了按照发明的TV接收机的第一优选实施例；

图3示出了按照本发明的TV接收机的第二优选实施例；

图4说明了按照发明的TV接收机的第一和第二实施例的操作；

图5示出了本领域公知的TV系统；

图6示出了本领域公知的TV接收机；和

图7说明了如本领域公知的“pan&scan”操作。

下面，发明将参考图1-4来说明。

发明基本上参考如以上由图5说明的TV系统。但是，与本领域公知的TV系统不同，包括在广播装置100向图象显示装置200广播的TV信号内的、按照发明的控制数据不仅定义了指示广播图象内的重要主题分区位置的矢量，还定义了所述分区的尺寸。按照发明的控制数据不包括有关再取样率的信息。

图1示出了按照本发明的图象显示装置200，包括TV接收机220和显示装置250。显示装置包括用于向观看屏幕的用户显示图象的屏幕255。

图2示出了按照本发明的TV接收机的第一优选实施例。所述接收机220的硬件基本上对应于现有技术公知的并且以上通过参考图6说明的TV接收机的硬件。但是，和公知TV接收机相比，TV接收机220，特别是按照本发明的再取样单元224得出如以上定义的按照发明的控制数据。更详细地，再取样单元224适于从解码器222输出的解码图象提取要显示在显示装置250的屏幕255上的再取样图象。提取通过以接收端，最好是在所述再取样单元224内定义的可变再取样率再取样所述的解码图象来完成，从而，再取样图象中的重要主题的分区尺寸按照规范被适应。例如，按照所述的规范，可变再取样率被这样定义，从而如果屏幕255的固定尺寸足够大，重要主题的整个分区以在接收和解码图象中给出的其原始尺寸显示在显示装置250的固定屏幕255上。

可选地，按照所述规范，可变取样率被这样定义，从而如果屏幕255的固定尺寸小于重要主题的分区原始尺寸，通过以适当再取样率再取样解码图象，分区尺寸被减少到不超过被完全显示在屏幕上所必需的尺寸。

通过在接收端可变地定义再取样率，再取样率能够适应预定义分区的实际尺寸，从而所述分区的尺寸仅减少到在固定尺寸屏幕上显示所需的尺寸。结果，能够在屏幕上显示所述分区的最大量细节。从而，发明和其中整个图象尺寸响应发送端预定义的再取样率来减少的现有技术不同。

按照发明，再取样率不仅相对于分区的实际尺寸和屏幕255的固定尺寸可变地定义，而且可以由观看屏幕上的再取样图象的用户来操作。再取样单元224通常只通过下取样例如接收的HDTV图象，来执行重要主题分区尺寸对EDTV或SDTV显示装置屏幕所需尺寸的适应。但是，这样的下取样图象可能不适合用户，因而，再取样单元224适于接收来自用户的用于操作可变再取样率的控制信号，从而显示在屏幕上的再取样图象适合观看屏幕255时用户个人的视角和/或适合用户个人的视觉灵敏度。

图3示出了按照本发明的TV接收机220’的第二优选实施例。它和图2所示的第一实施例的TV接收机220的区别仅在于，丢弃单元223连接在所述解码器222和所述再取样单元224之间。所述丢弃单元223响应所述接收的解码控制数据丢弃部分接收的解码图象，从而接收图象内的重要主题分区在剩余图象中位于和接收图象中相似的位置。丢弃单元223的操作基本上对应于“pan&scan”操作。所述剩余图象由所述丢弃单元223输出并输入给再取样单元，其格式通过再取样操作适合于屏幕255的固定格式。

用户可以提供控制信号给丢弃单元223以及再取样单元224来操作控制数据并且从而操作图象的处理，以便得到显示在屏幕上的适当的图象。

按照发明的TV接收机220和220’的两个实施例的操作现在将参考图4更详细地说明。

每行中示出了三个电视显示屏幕，例如在左列中是HDTV屏幕，1920×1080，(16∶9)；中间列中是EDTV屏幕：1280×720(16∶9)，而右列中是SDTV屏幕：640×480(4∶3)。假设图象始终以HDTV格式产生；在该格式中，可用象素的坐标从(1，1)变化到(1920，1080)。产生的HDTV图象被发送给较小尺寸的EDTV或SDTV屏幕。

在图4中，三个屏幕尺寸从左到右列出，并且四种场景从上到下列出。所有十二种情形以相同的比例画出。重要主题分区以椭圆画出。为了便于指示，所述分区在下文中由框架矩形的坐标来指出；所述坐标是广播装置提供的部分控制数据。较不重要的环境就是该椭圆周围或者所述框架矩形周围的图象区域。

在每行中，较大图象或场景内的重要主题分区的位置和/或尺寸变化。可以假定，在广播装置端有操作者或自动装置为每个场景确定整个图象内重要主题的最佳分区。实际上，所述分区的尺寸将不大于图象和分区将在其上显示的显示器屏幕的固定尺寸；更详细地，如果分区以HDTV格式产生，并且将显示在SDTV屏幕上，分区的尺寸最好选择得不大于所述SDTV屏幕的实际尺寸。

操作者能够设想为在HDTV摄象机采集的图象内操作的虚拟SDTV摄象机。他尝试仅选择最重要的主题。

重要主题分区的尺寸和位置能够由框架矩形的左上和右下角的坐标指示。这些坐标作为控制数据发送给TV接收机。例如，分区的位置或中心大约位于坐标(720，450)＝(3/8，4/8)，而分区的尺寸可以按照如下示例变化：

场景1(非常大的主题)：主题尺寸是1440×1080，矩形是(1，1)-(1440，1080)。

场景2(中等大的主题)：主题尺寸是960×720，矩形是(241，181)-(1200，900)。

场景3(中等小的主题)：主题尺寸是640×480，矩形是(401，301)-(1040，780)。

场景4(非常小的主题)：主题尺寸是480×360，矩形是(481，361)-(960，720)。

如果实际屏幕尺寸大于重要主题的矩形，那么整个主题能够被显示而不减少它的尺寸，并且可能在至少一个方向，其一部分较不重要的环境也能够被显示。这是“pan&scan”的情况。

如果实际屏幕尺寸小于重要主题的矩形，那么整个重要主题能够仅通过减少它的尺寸被显示，而且至少在一个方向，没有周围环境能够被显示。这是“再取样”的情况(明确地：下取样/较小分辨率)。

对于4个场景，这两种情况在图4中以图形说明，并在以下4个表中以数字说明。

图4，行1	总尺寸	主题尺寸	主题周围的矩形＝分区	比率
					场景1	1920×1080	1440×1080	(1，1)-(1440，1080)	N/A
屏幕1	1920×1080	1440×1080	(1，1)-(1440，1080)	1/1.00
					屏幕2	1280×720	960×720	(1，1)-(960，720)	1/1.50
屏幕3	640×480	640×480	(1，1)-(640，480)	1/2.25

图4，行2	总尺寸	主题尺寸	主题周围的矩形＝分区	比率
					场景2	1920×1080	960×720	(241，181)-(1200，900)	N/A
屏幕1	1920×1080	960×720	(241，181)-(1200，900)	1/1.00
					屏幕2	1280×720	960×720	(1，1)-(960，720)	1/1.00
屏幕3	640×480	640×480	(1，1)-(640，480)	1/1.50

图4，行3	总尺寸	主题尺寸	主题周围的矩形＝分区	比率
					场景3	1920×1080	640×480	(401，301)-(1040，780)	N/A
屏幕1	1920×1080	640×480	(401，301)-(1040，780)	1/1.00
					屏幕2	1280×720	640×480	(81，121)-(720，600)	1/1.00
屏幕3	640×480	640×480	(1，1)-(640，480)	1/1.00

图4，行4	总尺寸	主题尺寸	主题周围的矩形＝分区	比率
					场景4	1920×1080	480×360	(481，361)-(960，720)	N/A
屏幕1	1920×1080	480×360	(481，36 1)-(960，720)	1/1.00
					屏幕2	1280×720	480×360	(161，181)-(640，540)	1/1.00
屏幕3	640×480	480×360	(81，61)-(560，420)	1/1.00

重要主题分区已经按照(较小)屏幕尺寸表示在显示器的坐标中。通常留下了一些空间用于显示环境。

按照发明的(可变)下取样由(固定)实际屏幕尺寸和(可变)重要主题的尺寸来确定。这产生了比其中(固定)再取样率由(固定)实际屏幕尺寸和(固定)整个发送图象的尺寸来确定的ATSC标准情况中更有利(更接近1/1.00)的再取样率。有利的再取样率具有能够在显示的图象中保留更多细节的优点。

图4显示出，并非总是整个背景被显示，因为图象的可变再取样率经常大于(更接近1/1.00)屏幕尺寸与图象尺寸的比。仅图4b、4c和4f中，图象尺寸必须被减小。图4a、d、g和j所示的四种一般情况不被考虑，因为那里HDTV显示尺寸等于HDTV图象尺寸。对于小于HDTV的其它两个显示尺寸EDTV和SDTV，将经常产生重要主题中细节的保留。

本发明已经通过实施倒在以上附图中以接收广播TV信号的TV接收机说明。但是，发明也能够应用于其它的其中图象从源发送给处理图象来显示的目标装置的系统。而且在这些情况中，除了图象数据，信号还能够包含控制数据，其中控制数据定义了有关重要主题的分区尺寸。这种系统的示例是经互连网以流视频的形式向也连接到互连网的远程站发送图象的服务器。

Claims (9)

1.接收机(220，220’)，包括：

解码器(222)，用于接收和解码表示图象和控制数据的信号，其中控制数据定义了指示所述图象内重要主题分区(40a)，d)，g)，j))位置的矢量；

特征在于

控制数据进一步定义了显示所述重要主题的所述分区(40a)，d)，g)，j))的尺寸；

再取样单元(224)适合通过以接收端定义的可变再取样率再取样所述解码图象，从所述解码图象提取要显示在显示装置(250)屏幕(255)上的再取样图象，从而再取样图象中的重要主题分区的尺寸按照规范被适应。

2.如权利要求1所述的接收机(220，220’)，特征在于按照所述规范，可变取样率被这样定义，从而如果屏幕(255)的固定尺寸足够大，重要主题的整个分区以在接收和解码图象中给出的其原始尺寸显示在显示装置(250)的固定尺寸屏幕(255)上。

3.如权利要求1所述的接收机(220，220’)，特征在于按照所述规范，可变取样率被这样定义，从而如果屏幕(255)的固定尺寸小于重要主题分区(40a)，d)，g)，j))的原始尺寸，通过以适当的再取样率再取样解码图象，分区的尺寸被减少到被整个显示在屏幕(255)上所需的尺寸。

4.如权利要求1所述的接收机(220，220’)，特征在于规范被观看屏幕上的再取样图象的用户操作，从而可变再取样率适合观看屏幕时用户个人的视角和/或用户个人的视觉灵敏度。

5.如权利要求1所述的接收机(220’)，特征在于接收机(220’)进一步包括连接在所述解码器(222)和所述再取样单元(224)之间的丢弃单元(223)，用于响应所述的控制数据，丢弃部分接收的解码图象(40，d’)，从而重要主题的分区(40a)，d)，g)，j))在剩余图象中位于和接收图象中类似的位置。

6.TV接收机，包括如权利要求1所述的接收机，适于接收和处理广播的TV信号。

7.图象显示装置(200)，包括显示装置(250)和按照权利要求6的TV接收机(220)。

8.TV系统，包括：

广播装置(100)，用于向至少一个图象显示装置(200)广播表示图象和控制数据的TV信号，其中控制数据定义了指示所述图象内重要主题分区(40a)，d)，g)，j))位置的矢量；和

所述图象显示装置(200)包括：

TV接收机(220)，包括用于接收和解码所述TV信号的解码器(222)，和

显示装置(250)，连接到所述TV接收机并具有屏幕(255)；

特征在于

控制数据进一步定义了所述分区(40a)，d)，g)，j))的尺寸；

TV接收机(220)进一步包括再取样单元，用于通过以接收端定义的可变再取样率再取样所述解码图象，从所述解码图象提取要显示在屏幕(255)上的再取样图象，从而再取样图象中的重要主题分区的尺寸按照单独的规范适应显示装置(250)屏幕的固定尺寸。

9.用于显示图象的方法，包括步骤：

接收和解码表示图象和控制数据的信号，其中控制数据定义了指示所述图象内重要主题分区(40a)，d)，g)，j))位置的矢量；

特征在于

控制数据进一步定义了重要主题的所述分区(40a)，d)，g)，j))的尺寸；

通过以接收端定义的可变再取样率再取样所述解码图象，从所述解码图象提取要显示在显示装置(250)屏幕(255)上的再取样图象，从而再取样图象中的重要主题分区的尺寸按照单独的规范适应显示装置(250)屏幕的固定尺寸。

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