JP3759203B2 - 多重画像ビデオ信号受像中に選択的に禁止となる非線形処理機能を有するテレビジョン受像器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビ受像器、特に、▲１▼多重画像すなわち「ピクチャ・イン・ピクチャ」（picture in picture）あるいは「ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ」（picture outside picture ）処理および非線形ビデオ処理の双方を有し、▲２▼表示されるべき画像信号を組み合わせてから、非線形処理が行われ、▲３▼多重画像のビデオ信号を表示中には、非線形処理が禁止されるタイプのテレビジョン受像器に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国特許出願第０８／２８６，８６８号（１９９４年８月５日出願）の明細書の記載に基づくものであって、当該米国特許出願の番号を参照することによって当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
画像の同時表示、すなわち「ピクチャ・イン・ピクチャ」（ＰＩＰ）または「ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ」（ＰＯＰ）方式を特徴とするテレビ受像器は既知のものである。ピクチャ・イン・ピクチャ受像器では、「主たる」すなわち「大きな」画面中に表示されるはめ込み（inset ）すなわち「小さな」画像は、選択的に記憶してメモリから取り出すことで垂直または水平に圧縮される。圧縮された画像のビデオ信号は、ピクチャ・イン・ピクチャ・コンプレッション・プロセッサによるタイミング信号によって制御される多重スイッチにより、主画像のビデオ信号領域内に挿入される。
【０００４】
ピクチャ・イン・ピクチャ・コンプレッション・プロセッサの例が、１９８９年１２月２６日発行のD.L.McNeely とR.T.Fling による米国特許第４，８９０，１６２号および１９８８年８月３０日発行のE.D.Romesburg による米国特許第４，７６８，０８３号に記述されている。ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ（ＰＯＰ）は、表示の時にサイド・バイ・サイド・イメージを作り出すために、補助ビデオ信号が主ビデオ信号と組み合わされるという点以外、同様のものである。
【０００５】
非線形ビデオ信号プロセッサは既知のものである。そこでは、ビデオ信号は、表示画像の細部を改善するために、選択されたビデオ信号帯域において非線形な増幅作用を受ける。例えば、O.H.Shade は、表示画像の明暗部における細部を改善するための、所謂「ブラック・ストレッチ」と「ホワイト・ストレッチ」処理を特徴とする非線形ビデオプロセッサを、１９５６年８月２１発行の米国特許第２，７６０，００８号に記述している。
【０００６】
テレビ受像器には、ピクチャ・イン・ピクチャ処理と非線形ビデオ信号処理（特に、「ブラック・ストレッチ」処理）の双方を行うのが望ましいものとして認められて来た。そのような受像器は、１９９３年４月１３日付でLineberry により「ピクチャ・イン・ピクチャ処理および非線形処理を有するテレビ受像器」として、米国特許第５，２０２，７６５号に記述されている。この受像器では、ある種の非線形（例えば、ブラック・ストレッチ）処理が、主ビデオ信号と圧縮ビデオ信号とを組み合わせる多重スイッチによって、圧縮された補助ビデオ信号を挿入後に主ビデオ信号に適用される。このような構成は、ピクチャ・イン・ピクチャ挿入を行う前に非線形処理を行うシステムと比較して、特許明細書中にLineberry によって詳述されているように多くの利点がある。
【０００７】
Lineberry のシステム（１００）は、図１にブロック図として図示され、主画像ビデオ信号（Ｓ１）およびはめ込み画像ビデオ信号（Ｓ２）を、それぞれの発生源１０２，１０４より受け取る。ピクチャ・イン・ピクチャ（今後「ＰＩＰ」と略称）プロセッサ１０６から構成されている。プロセッサ１０６は、はめ込み画像ビデオ信号Ｓ２を水平方向および垂直方向に圧縮し、時分割の多重化方式により主画像ビデオ信号（Ｓ１）の中に圧縮されたはめ込み画像ビデオ信号を挿入するマルチプレックス・スイッチ（図示せず）を備えており、ＰＩＰ形式のルミネッセンス（輝度）Ｓ３およびクロミネッセンスＳ４の出力信号を供給する。ルミナンス（輝度）成分Ｓ３は、非線形プロセッサ１０８（例えば、ブラック・ストレッチ、ホワイト・ストレッチおよびそれと類似のプロセッサ）に加えられ、非線形に処理されたＰＩＰ信号Ｓ５を供給する。それから、クロミナンス信号Ｓ４と非線形処理されたルミナンス信号Ｓ５は、ビデオ表示プロセッサ１１０に加えられる。このプロセッサは、色相および飽和調整、輝度およびコントラスト調整、ＲＧＢマトリクス等の追加の処理機能を、ＰＩＰビデオ信号に与え、それによって得られたビデオ信号Ｓ６は、（例えばＲＧＢ成分の形で）キネスコープその他適当なディスプレイ機器１１２に供給される。ＰＩＰタイミング信号Ｓ７は、主画像信号Ｓ１の表示中にプロセッサを使用可とし、はめ込み画像信号Ｓ２の表示中にプロセッサを使用不可するために、非線形プロセッサ１０８の抑止入力端子に加えられる。その結果、非線形処理は、主画像領域の表示画像のみに適用され、はめ込み画像領域の表示画像には適用されない。
【０００８】
好都合なことには、Lineberry によって説明されたように、非線形処理を主画像領域に限定することは、ＰＩＰ挿入後に非線形処理（例えばブラック・ストレッチ）が行われるシステム中のある種の信号の状態において特に重要である。特に、そのような場合では、ブラック・ストレッチ回路がダイナミックに主画像の画面内容の変動を調整するのに応じて、画像のブラック・レベルは変動している。挿入画像が相対的に低いＩＲＥ信号より構成され、主画像が相対的に高いＩＲＥ信号より構成される場合では、画像はブラック・レベルに向って知覚できる程度に「引き延ばされる」ので、ブラックの部分がクリップされ、多くの細部が失われることになる。比較的小さな程度で、ブラック・ストレッチ回路が、挿入画像の画面内容が変わるために調整するので、主画像のブラック・レベルが変動することがある。画像は、主画像に比べて小さいので、主画像が有力な調整要素である上述例程には、この効果は大きくない。それ故、はめ込み画像の表示中に非線形処理を禁止することで、はめ込み画像のルミナンス・レベルは、主画像のレベルによって乱されない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記で説明し、図１で示したLineberry のシステムにおいて、非線形プロセッサ１０８には、導線１１６によって伝達されるＰＩＰタイミング・パルスＳ７に応答して、非線形プロセッサ１０８が使用不可となる抑止入力端子が設けられている。非線形プロセッサ１０８を、集積回路としてビデオ・ディスプレイ・プロセッサ１１０内に組み入れるのが望ましいとここでは認識される。しかし、このことにより、比較的大規模な集積回路においては、アクセス「ピン」は貴重であるという問題が存在することになる。Lineberry のシステムでは、特定の実施例における非線形プロセッサ１０８は、例えばソニーのＣＸ２０１２５「ダイナミック・ピクチャ・プロセッサ」のような比較的小規模な集積回路で作られた。この集積回路は、非線形の回路動作を禁止（抑止）するための集積回路のピンを持っている。多くの機能、例えば色相および飽和調整、輝度およびコントラスト調整等、を持つ大規模集積回路にとって、非線形処理に対応する機能のみのための集積回路のピンを別に作るという問題が生ずるかも知れない。それ故、本発明は、まず第１にこのために別途に集積回路のピンを設ける必要なしに、非線形処理をはめ込み画像表示中に禁止できるＰＩＰシステムの要望に応えることを目的とすものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、テレビジョン装置において、主画像ビデオ信号（Ｓ１）をはめ込み画像ビデオ信号（Ｓ２）と組み合わせて、出力信号（Ｓ３）をビデオ表示プロセッサ（２００）に供給する第1のプロセッサと、タイミング信号（Ｓ７）に応答して前記主画像ビデオ信号（Ｓ１）が提示された場合には非線形処理を前記出力信号（Ｓ３）に適用しかつ前記はめ込み画像が提示された場合には前記非線形処理を禁止する禁止機能と関連する、集積回路（ＩＣ）の単一のピンによって形成される禁止入力（２１４）を有する非線形プロセッサ（２０２）と、前記非線形プロセッサ（２０２）および前記ビデオ表示プロセッサ（２００）はともに前記集積回路内に形成されてなり、前記非線形プロセッサ（２０２）の前記禁止入力（２１４）に結合されるコンデンサ（Ｃ１）であって、前記第１のプロセッサ（１０６）の出力と前記タイミング信号（Ｓ７）が加えられる前記禁止入力（２１４）との間に直列に結合されるコンデンサ（Ｃ１）を備え、前記直列結合の前記コンデンサは、前記禁止機能と独立であって前記非線形プロセッサと関連するフィルタ機能も実行し、前記フィルタ機能は、コンデンサが前記集積回路の外部にあることを必要とすることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のテレビジョン装置において、前記タイミング信号（Ｓ７）の振幅を事前定義の値（ΔＶ）に制限するために電圧レベル変換器（２２０）が前記コンデンサ（Ｃ１）と直列に結合されることを特徴とする。
また、また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のテレビジョン装置において、前記コンデンサ（Ｃ１）は、前記非線形プロセッサ（２０２）のビジュアル・ポンピング効果を最小にするように比較的長い時定数をもたらすため抵抗（Ｒ２）に並列に結合されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、ＰＩＰプロセッサ（１０６）において主画像ビデオ信号（Ｓ１）をはめ込み画像ビデオ信号（Ｓ２）と組み合わせ、ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）をビデオ表示プロセッサ（２００）に供給するステップと、ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を供給するステップと、前記ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）を非線形プロセッサ（２０４）を介して前記ビデオ表示プロセッサ２００に結合するステップと、前記主画像ビデオ信号（Ｓ１）が提示された場合には非線形処理を前記ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）に適用しかつ前記はめ込み画像が提示された場合には前記非線形処理を禁止する前記非線形プロセッサ（２０４）の禁止機能に使われる前記ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を禁止入力（２１４）に結合するステップと、前記非線形プロセッサ（２０２）の前記禁止入力（２１４）をコンデンサ（Ｃ１）に結合するステップと、前記非線形プロセッサ（２０２）および前記ビデオ表示プロセッサ（２００）をともに集積回路（ＩＣ）内に形成するステップであって、前記禁止入力は、前記集積回路の単一のピンによって形成されるステップと、前記ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を、前記コンデンサ（Ｃ１）を介して前記非線形プロセッサ（２０４）の前記禁止入力（２１４）に加えるステップと、前記禁止機能と独立であって前記非線形プロセッサと関連するフィルタ機能を実行するため前記コンデンサを前記禁止入力に直列に結合するステップであって、前記フィルタ機能は、コンデンサが前記集積回路の外部にあることを必要とするステップとを備えることを特徴とする方法である。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の方法において、前記ＰＩＰタイミング信号の振幅を事前定義の値（ΔＶ）に制限するために前記コンデンサを電圧レベル変換器（２２０）に結合するステップをさらに備えることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の方法において、前記非線形プロセッサのビジュアル・ポンピング効果を最小にするように選択された比較的長い時定数をもたらすために前記コンデンサ（Ｃ１）を抵抗（Ｒ２）に並列に結合するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施例である多重画像テレビジョン・システムは、組み合わされた画像信号を作り出すために第１および第２ビデオ信号を組み合わせ、かつ第１および第２ビデオの相対的な空間的位置を識別するための画像識別信号を与える第１プロセッサを有する。非線形プロセッサは、組み合わされたビデオ信号をディスプレイ機器と結合し、結合した信号に非線形処理をする。画像識別信号に応答して、コントロール回路は、ビデオ信号の一つを表示している間は非線形プロセッサを使用可とし、他のビデオ信号を表示している間はプロセッサを使用不可とする。非線形プロセッサは、コンデンサに接続するためのピンを有する集積回路に形成される。そのコンデンサは、第１番目の電極において、非線形プロセッサによって形成されたディスプレイ機器に供給される信号のルミナンス・レベルを表わす電荷を貯えるために、直接集積回路のピンに接続される。コントロール回路は、電位変換回路から成り、識別信号に応答して、コンデンサの第２番目の電極に変換された電圧を印加する。
【００１３】
都合の好いことに、コンデンサのルミナンス・レベルを貯えるのに便利なピンが、使用可／使用不可すなわちＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する二重の機能を提供し、それで集積回路に必要なピンの全体の数を少なくできる。
【００１４】
さらに、本発明の他の側面として、非線形回路のＯＮ／ＯＦＦ動作を、本質的にはユーザーに対して感知し得ないものとするように、特別な電圧レンジΔＶを選ぶことができる。この関係では、充電されたコンデンサの電圧が変化すると、図５（ＰＩＰ画像に続く斜線部）に示す「トレーリング・コントラスト・バー」と呼ばれる望ましくないアーティファクト（artifact）を発生することが知られている。これについては後で詳述する。後述のように、ΔＶの値を選択することで、そのようなアーティファクトを完全に防止することが可能である。
【００１５】
本発明によれば、多重画像テレビジョン信号を処理するための方法とは、組み合わされたビデオ信号と第１および第２ビデオ信号の相対的な空間的位置を識別するための画像識別信号を作り出すために、第１および第２ビデオを信号を組み合わせ、組み合わされたビデオ信号を非線形処理のために非線形プロセッサを経由してディスプレイ機器に供給し、非線形プロセッサをコンデンサ接続用のピンを備えた集積回路として形成し、非線形プロセッサによって形成されたディスプレイ機器に供給された信号のルミナンス・レベルを表わす電荷をコンデンサに蓄え、第１レベルの識別信号に応答して、あるビデオ信号を表示中に非線形プロセッサを使用可にし、第２レベルの識別信号に応答してその他のビデオ信号を表示中に非線形プロセッサを使用不可するために、コンデンサに識別信号を加えることから構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図２のテレビ受像器は、主画像ビデオ信号源１０２および補助画像ビデオ信号源１０４より、それぞれ主ビデオ信号（Ｓ１）および補助ビデオ信号（Ｓ２）を受け取るピクチャ・イン・ピクチャ・プロセッサ１０６を備えている。ビデオ信号源は、受像器の中の別々のチューナおよび検波器で構成されている場合もあるし、補助ビデオ入力信号源や、チューナと補助ビデオ信号源とを組み合わせて形成する場合もある。プロセッサ１０６は従来技術の構成をもつものであって、補助画像ビデオ信号Ｓ２を垂直および水平に圧縮するための圧縮回路と、ピクチャ・イン・ピクチャ形式でクロミナンス出力信号Ｓ４およびルミナンス出力信号Ｓ３のそれぞれを与えるために、時分割多重化方式によって主画像ビデオ信号の領域内に、圧縮された補助画像ビデオ信号を挿入するためのマルチプレクス・スイッチとを備えている。以後、主画像ビデオ信号に取り入れられる圧縮された補助ビデオ信号は、「はめ込み」画像信号として参照される。
【００１８】
プロセッサ１０６は、はめ込み画像の空間的位置すなわち主画像に対するはめ込み画像の位置またはタイミングを識別する、ＰＩＰ識別信号を導線１１６上にさらに供給する。従来技術のＰＩＰプロセッサでは、挿入画像を主画像中に挿入する時分割マルチプレックス・スイッチを制御するプロセッサ信号より、タイミング信号Ｓ７は得られている。ＰＩＰタイミング・パルス（信号Ｓ７）は、図４中に示されている。説明している実施例では、主画像が表示中のとき（時間Ｔ１−Ｔ２およびＴ３以後）、パルスは低レベル（０ボルト）で、はめ込み画像が表示中のとき（Ｔ２−Ｔ３）、パルスは高レベル（５ボルト）である。
【００１９】
ピクチャ・イン・ピクチャ・クロミナンスおよびルミナンス信号Ｓ４，Ｓ３は、それぞれビデオ・ディスプレイ・プロセッサ２００の入力に加えられる。ビデオ・ディスプレイ・プロセッサ２００は、キネスコープのような表示機器１１２で表示用にピクチャ・イン・ピクチャ出力信号Ｓ６（ＲＧＢ形式の場合もある）を供給するために、例えば、色相および飽和調整、輝度およびコントラスト調整そして処理された信号を組み合わせるためのマトリクス回路を含む従来の処理機能を備えている。
【００２０】
本発明の別の側面によれば、ビデオ・ディスプレイ・プロセッサ集積回路２００は、さらにＰＩＰビデオ信号のルミナンス成分Ｓ３に非線形処理を行うための非線形プロセッサ２０２を備えている。この処理は集積回路２００内にて数々の段階において行われる。ルミナンス成分Ｓ３の非線形処理の適当な段階は、輝度およびコントラスト制御処理の後、ＲＧＢ出力信号を形成するマトリクス化の前である。
【００２１】
図２の例に示されている特別な非線形プロセッサ２０２は、比較的低い輝度レベル（例えば数ＩＲＥ単位）のビデオ信号の増幅度を増やすことで、低い明るさの画面のコントラストを改善する所謂「ブラック・ストレッチ」型である。この結果、プロセッサは、非線形伝達関数発生器２０４を有しており、この発生器２０４をルミナンス信号は通過し、発生器の伝達関数は、ビデオ出力信号のブラック・レベルの関数として、フィードバックにより変えられる。
【００２２】
図６は、多くの画面の状態に対するプロセッサ１０８の伝達関数の変化をグラフ表示したものである。図６において、ポイント６１０は、ブラック・エンハンスメント動作のしきい値を表わし、例えば、数ＩＲＥ単位（例えばホワイトのピーク値の１０〜１５％または１０〜１５ＩＲＥ単位）のブラックに近いビデオ・レベルに相当する。ポイント５１０以上のルミナンス・ビデオ出力信号（例えば相対的に明るい画面）は、線分６００に沿って線形に増幅される。
【００２３】
しきい値６１０以下のルミナンス・レベルに対しては、線分６０２に沿った線形な増幅分、それより高い成分６０４に沿った増幅分、最も高い線分６０６に沿った部分に、増幅度を分けることができる。増幅度の急激な変化による可視アーティファクトを避けるために、プロセッサ２０４の利得は図に示す離散的なステップよりもスムースに変化する。画像のブラック・レベルに関して、ブラック・ピーク値の許容レベルの画像は、線分６００，６０２に沿って直線状に増幅される。画面のブラック・ピーク値が所定のしきい値以下の場合、処理された信号が低い明るさの領域においてより多くの利得を得るように利得は増加され、それによりコントラストは高められる。
【００２４】
簡単に要約すると、非線形プロセッサ２０４の利得のフィードバック制御は、ビデオ出力信号の関数として表わされ、表示された画像がブラックからホワイトへの幅広いルミナス・トーナリティ（luminance tonality）のレンジを持つ画像を提供するのに十分なブラックを有することを保証する。もし画面にブラックが少ないときは、ビデオ利得（すなわちコントラスト）はブラック領域で増加される。反対に、ビデオ信号のブラックの量が、最小のしきい値を充足すれば、ビデオ信号は、ブラックからグレイの領域において利得の変更なく通過する。しきい値以下の連続した利得変化は、所定のルミナンス・トーナリティ・レンジに適合するための「ブラック・ストレッチ」補償による可視アーティファクトのできるのを避けるために望ましい。この方法に適用されたブラック・ストレッチ処理は、ビデオ信号源の中の典型的な幅広いルミナンス・レベル以上の、バランス（ブラックからホワイト）の取れたトーナリティ（色調）特性を有する画像を作り出すことができる。
【００２５】
非線形プロセッサ２０２における非線形関数発生器２０４のフィードバック制御（すなわちブラック・ストレッチの利得）は、通常、２０６で示されるピーク検知器、バッテリとして指示されている標準バイアス電源２１２、エラー増幅器２０８、そして集積回路２００のピン２１４に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とより成る時定数回路により行われる。
【００２６】
簡単に云えば、関数発生器２０４のビデオ出力信号の最大ブラック・レベルは、電源２１２により与えられるバイアス電圧のしきい値（Ｖｂ）と比べて、検知器２０６により検知され、チャージ・コンデンサＣ１に充電されて記憶される。記憶されたブラック・エラーのピーク値は、前述したように伝達関数をコントロールするために、エラー増幅器２０８を介して関数発生器２０４の利得コントロール入力へフィードバックされる。簡単にまとめると、適当なピーク・ブラック・レベルを持つ画面は、コントラストを高めずに全体として発生器２０４の利得を維持するフィードバック信号を発生する。しきい値以下のブラックのピークを持つ画面に対してエラー信号増大し、低い明るさの領域において発生器２０４の利得を増加させる。この増加は、バイアス電圧Ｖｂによってセットされる所定のピーク・レベルに対応するブラック・ピークが、修正された画面に対して得られるまで続ける。
【００２７】
急激な図面の変化につれて利得が著しく変調するのを防ぐために、ピーク検知器の時定数は比較的長く（例えば、数秒）決められる。時定数は、コンデンサＣ１とそれに並列に接続された放電抵抗Ｒ２とのＲＣ積によって決定される。これらコンデンサと抵抗の値の一例として、４．７μＦと６８０ｋΩが考えられ、３秒を僅かに越える時定数が得られる。
【００２８】
もっと詳しく云うと、ブラック・ピーク検知器２０６は、バイアス電流源２１０からエミッタ・バイアス電流Ｉｂを提供しているエミッタ直結のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２対で構成されている。トランジスタＱ１はコレクタにより正電源＋Ｖｃｃへ、ベースにより関数発生器２０４の出力へ接続される。トランジスタＱ２は「ダイオード接続」されて、すなわちコレクタとベースは直結され、集積回路ピン２１４とエラー増幅器２０８の入力、そして抵抗Ｒ１を経てバッテリとして示されているバイアス電源２１２へ接続される。
【００２９】
非線形プロセッサ２０２の動作において、トランジスタＱ１のベースに加えられるビデオ出力信号のブラック方向（電圧減少方向）のピーク値がトランジスタＱ１のバイアスをオフし、電流源２１０により供給される電源ＩｂによってコンデンサＣ１が充電される。このように、表示された画像のブラック・レベルに比例した電荷がコンデンサＣ１に貯えられる。ピン２１４における電圧降下は、ある画面におけるブラック過剰を意味し、関数発生器２０４に印加されて、ブラック・ストレッチ利得の減少をもたらす。反対に、ピン２１４における電圧上昇はブラック量不足の画面に相当する。それに対してプロセッサ１０８が応答し、ブラック・ストレッチの利得を増加させる。この動作は、平衡状態に達するまで継続し、その状態ではビデオ出力信号のブラック・ピークは充分に高められ、トランジスタＱ１をＯＮにし、コンデンサＣ１の電荷を安定させる。以前に述べたように、抵抗Ｒ２はコンデンサＣ１から電荷を比較的長い時定数（例えば３秒程度）で放電し、ブラック・ストレッチの低い明るさのコントラスト増強である望ましくない「ビジュアル・ポンピング」効果を避けている。「ビジュアル・ポンピング」という用語は、低レベル・ビデオ利得の速すぎる変化のために生じる著しいコントラスト変動の一時的可視のアーティファクトを指す。
【００３０】
非線形プロセッサ２０２のＯＮ／ＯＦＦ制御について、上述したことから、ブラック・ストレッチ利得がピン２１４の電圧によって制御され、処理されたビデオ出力信号のブラック・レベルのピーク値に比例することが理解されると思う。トランジスタＱ２のバイアスをオフするのに充分な外部電圧を集積回路ピン２１４に加えると、フィードバック・ループは損われ、ブラック・ストレッチ処理は「挫折」（すなわち、禁止またはＯＦＦ）となるであろう。この最終結果は、はめ込み画像表示中に処理を中断するという本発明の目的であるが、集積回路ピン２１４に与えられるＰＩＰ認識信号Ｓ７を直接変えることでは達成することができない。電圧を直接にピン２１４に印加することを、非線形プロセッサのＯＮ／ＯＦＦ制御に利用できない理由は、「トレーリング・コントラスト・バー」として上述し図５に図示した、望ましくないアーティファクトに影響されずに行うことができないからである。
【００３１】
「トレーリング・コントラスト・バー」という潜在的なアーティファクトは、図５に示されてあり、図５では領域５００が主画像ビデオ信号Ｓ１を表示したものであり、領域５０２が、ＰＩＰビデオ信号を表示した部分である。斜線部５０４は、「トレーリング・コントラスト・バー」を表わす。このアーティファクト、平坦なフィールド・ルミナンス・レベル（例えば、２０ＩＲＥ）をプロセッサ１０６の主およびはめ込み画像入力に印加し、集積回路２００のピン端子２１４にＰＩＰ識別信号を直接加えてはめ込み画像信号の非線形処理を無効にすることで、研究用として分離することができる。これらの条件において、ＰＩＰ信号の右側の境界にすぐ続いている領域５０４は、２０ＩＲＥの入力信号とは異なったシフトされたルミナンス・レベルを持つようになる。
【００３２】
このアーティファクトの原因は、ピン２１４に直接電圧を印加することにより、コンデンサＣ１の電荷に変化を生じるためであることが発見されている。コンデンサＣ１の電荷が、ブラックの構成レベルを表わし、非線形プロセッサの利得を制御しているので、ＰＩＰ間隔後にコンデンサＣ１の電荷が再び確立されるまで、電荷の変化により表示された画像のコントラストに影響を受ける。このことは、数マイクロ秒要するかも知れない。この時間は、アーティファクト５０４に図示されるように、ＰＩＰ画像の右側の端に続く知覚できるコントラスト・チェンジ・バーを作り出すのに十分である。
【００３３】
本発明のさらに別の面によると、
（ｉ）ＯＮ／ＯＦＦ制御電圧の変化は限定された振幅のΔＶである。
【００３４】
（ii）ＯＮ／ＯＦＦ電圧は、コンデンサＣ１の電極のうち集積回路のピン２１４と接続されない側に印加される。
【００３５】
という条件であれば、望ましくない「コントラスト・バー」を生じることなしに、ブラック・ストレッチ回路の動作は、挫折とすることができるかも知れない、ということが判明している。
【００３６】
本発明の上記の特徴は、４個の抵抗Ｒ３からＲ６、およびＰＮＰトランジスタＱ３で構成される図２の破線で取り囲んだ電圧変換器２２０によって得られる。これらの素子は接続されて、下記３つの機能を与える。
【００３７】
（１）導線１１６上のＰＩＰタイミング信号パルスＳ７の振幅を変換する。
【００３８】
（２）変換された電圧変化ΔＶの大きさを制限する。
【００３９】
（３）変換され、制限を加えられた信号Ｓ８を、集積回路のピン２１４に接続されていない、コンデンサの電極に印加する。
【００４０】
もっと詳細に云うと、電圧変換器２２０において、導線１１６上のＰＩＰタイミング信号Ｓ７は、電流制限抵抗Ｒ６を介してＰＮＰトランジスタＱ３のベースに加えられる。トランジスタＱ３は、エミッタで正電源＋Ｖｃｃ２２２に接続され、主画像ビデオ信号が表示中（タイミング信号Ｓ７が０Ｖ）のとき、抵抗Ｒ６より供給される電流によってＯＮ（飽和）となる。はめ込み画像ビデオ信号が表示中（タイミング信号Ｓ７が＋５Ｖのとき）、トランジスタＱ３のベース、エミッタ間に接続されたターン・オフ・バイアス抵抗Ｒ５によって、トランジスタＱ３はＯＦＦとなる。上述したトランジスタＱ３のベース電圧変動は、トランジスタＱ３のベース電圧を表わす波形４００により図４に示されている。
【００４１】
上述したステップ（２）は、トランジスタＱ３のコレクタおよび電源端子２２２と接地の各々の間に接続された抵抗Ｒ３とＲ４から構成される抵抗電圧分割器によって、電圧変換器２２０に与えられている。この接続構成により、トランジスタＱ３のコレクタ電圧をＶｃｃからＶｃｃ−ΔＶの間に限定している。トランジスタＱ３が、０ボルトレベルにあるＰＩＰ識別信号に応答して飽和している場合、信号Ｓ８のレベルは、主画像ビデオ・インターバルの間Ｖｃｃに等しい。これは、図３において、トランジスタＱ３のコレクタ電圧を示す波形３００により図示されている。電圧の変化ΔＶは、下記の式によりＶｃｃ、Ｒ３およびＲ４の値によって決定される。
【００４２】
【数１】
ΔＶ＝Ｖｃｃ−Ｖｃｃ［Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ３）］
前述の表現より、抵抗Ｒ３とＲ４の値は、全電圧変化がコンデンサＣ１を介してターミナル２１４に伝えられることを確実にするために、時定数抵抗Ｒ２の値よりも小さく決めるべきである。可視アーティファクトを生ずることなく非線形プロセッサのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことは、ピーク・ホワイトとブラック・レベルの間のピーク検知器２０６の動作電圧レンジに依存する。本発明を説明する実施例に示されている特定の検知器として、代表的なピーク・レベルは、０ＩＲＥレベルとして４．４ボルト、１００ＩＲＥレベルとして５．０ボルトで、ΔＶとしては０．６ボルトの所定の電位差を与えるものである。この電圧は、線形制御の極値（ブラック・ストレッチ利得の拡張なし）とブラック・ブースト最大値（非線形プロセッサの利得最大値）との間のプロセッサの全利得制御幅を表わす。
【００４３】
コンデンサＣ１の電荷を変えずに集積回路のピン２１４に制御信号Ｓ８を加える最終ステップは、電圧変換器２２０の出力側（トランジスタＱ３のコレクタ）を、ピン２１４から最も離れたコンデンサＣ１の電極、すなわちピン２１４に直結される「極めて近い」（proximate ）電極と区別されているコンデンサＣ１の「末端」（distal）電極に接続することで、実現されている。
【００４４】
低インピーダンス電源からピン２１４に直接電圧を加えると、貯えられた電荷に変化を生じ、その結果「トレーリング・コントラスト・バー」を生ずることを想い起してほしい。信号Ｓ８をコンデンサＣ１の末端電極に加えることで、この問題は完全に避けられる。コンデンサの電荷は直ちに変わることはできないので、実質的に、コンデンサは電圧レベル・シフタの役割をする。それ故、ΔＶがコンデンサの末端電極に加えられると、極めて近い電極の電位も同量だけ直ちに変化する。このようにして、図３のＰＩＰ間隔Ｔ２−Ｔ３の間は、ＩＣピン２１４の電圧は正確にΔＶだけ変化し、それによって、はめ込み画像ビデオ信号の表示中は非線形処理を禁止する。それ故、システム全体で画像表示を行い、そこにおいて非線形処理がはめ込み画像領域にではなく、主画像領域に適用される。好都合なことには、処理は集積回路中で行われ、集積回路の共通ピンはピーク値検知とＯＮ／ＯＦＦ制御機能との双方を行い、トレーリング・コントラスト・バーの問題は避けられる。
【００４５】
図２の例を簡単にまとめると、示されている多重画像テレビジョン・システムは、第１および第２ビデオ信号を組み合わせて組合わされた信号（Ｓ３）と、第１および第２ビデオ信号の相対的空間位置を識別するための画像識別信号を作り出すための第１プロセッサ（１０６）を含んでいる。第２プロセッサ（２０２）は、組み合わされたビデオ信号を表示装置（１１２）に供給し、供給される信号に非線形処理を行う。非線形プロセッサは集積回路（２００）中に形成され、供給される信号の所定の振幅パラメータ（例えば、ブラック・レベル）を表わす信号をするフィルタＲ２Ｃ１に接続するためのピン２１４を持つ。制御回路（２２０）（例えば、電圧変換器）は、フィルタに接続される。制御回路は、識別信号の第１状態（例えば、０ボルト）に応答して、ビデオ信号の一つを表示中に第２プロセッサすなわち「非線形プロセッサ」における非線形処理を使用可とし、フィルタにより作成された信号を変形した（例えば、ピン電圧をΔＶだけ下げた）識別信号の第２状態に応答して、他のビデオ信号を表示中に第２プロセッサの非線形処理を使用不可とする。
【００４６】
数多くの変化を、図２に示される本発明の例に行うことができる。例えば、表示装置１１２が従来の装置の標準アスペクト比４：３に比べて幅広のアスペクト比（例えば、１６：９のアスペクト比）を持つ場合では、ピクチャ・イン・ピクチャ・プロセッサ１０６をピクチャ・アウトサイド・ピクチャ・プロセッサに置き換えて、主画像ビデオがピクチャ・アウトサイド・ピクチャ・ビデオのコントラストを変えることのないようにするために本発明の原理を利用することができる。そのようなシステムは、図２のシステムを変更した図７に示されている。
【００４７】
特に、図７では、表示装置１１２は、アスペクト比が４：３よりも大きい幅広のアスペクト比（例えば、幅と高さの比１６：９）表示装置７０２に置き換えられていて、ピクチャ・イン・ピクチャ・プロセッサ１０６もピクチャ・アウトサイド・ピクチャ・プロセッサ７０８に置き換えられている。このプロセッサは、プロセッサ１０６と同様に、補助ビデオ信号Ｓ２を圧縮するが、主画像ビデオ信号Ｓ１の境界内ではなく境界外に、（時分割多重化により）圧縮された画像を置く。ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ・プロセッサ７０８により作り出されるタイミング信号Ｓ７′は、このように主画像信号の境界内ではなく境界外の圧縮された小さな画像の位置を表わす。図７の例のピクチャ・アウトサイド・ピクチャ（ＰＯＰ）のシステムの動作は、前述した図２の（例のピクチャ・イン・ピクチャ：ＰＩＰ）のものとは、主画像ビデオ信号Ｓ１に加えられる非線形処理が、幅広スクリーンの表示装置７０２に表示される補助（ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ：ＰＯＰ）ビデオ信号Ｓ２に加えられる点を除いて同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部分的概略であるが、非線形ビデオ処理およびピクチャ・イン・ピクチャ処理を有する従来技術のテレビ受像器のブロック図である。
【図２】一部分概略であるが、本発明の実施例を示すピクチャ・イン・ピクチャ（ＰＩＰ）処理を有する多重画像テレビ受像器のブロック図である。
【図３】図１の受像器に作用する信号レベルおよびタイミングの関係を示す波形図である。
【図４】図１の受像器に作用する信号レベルおよびタイミングの関係を示す波形図である。
【図５】図１の受像器による予測されるアーティファクトを示す図である。
【図６】図１の回路例における非線形プロセッサとして用いるのに適しているブラック・ストレッチ・プロセッサの伝達関数を示す図である。
【図７】ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ（ＰＯＰ）ビデオ信号を処理するための図２の多重影像受像器の変更を示すブロック図である。

Claims (6)

1. 主画像ビデオ信号（Ｓ１）をはめ込み画像ビデオ信号（Ｓ２）と組み合わせて、出力信号（Ｓ３）をビデオ表示プロセッサ（２００）に供給する第1のプロセッサと、
   タイミング信号（Ｓ７）に応答して前記主画像ビデオ信号（Ｓ１）が提示された場合には非線形処理を前記出力信号（Ｓ３）に適用しかつ前記はめ込み画像が提示された場合には前記非線形処理を禁止する禁止機能と関連する、集積回路（ＩＣ）の単一のピンによって形成される禁止入力（２１４）を有する非線形プロセッサ（２０２）と、
   前記非線形プロセッサ（２０２）および前記ビデオ表示プロセッサ（２００）はともに前記集積回路内に形成されてなり、
   前記非線形プロセッサ（２０２）の前記禁止入力（２１４）に結合されるコンデンサ（Ｃ１）であって、前記第１のプロセッサ（１０６）の出力と前記タイミング信号（Ｓ７）が加えられる前記禁止入力（２１４）との間に直列に結合されるコンデンサ（Ｃ１）を備え、
   前記直列結合の前記コンデンサは、前記禁止機能と独立であって前記非線形プロセッサと関連するフィルタ機能も実行し、前記フィルタ機能は、コンデンサが前記集積回路の外部にあることを必要とする
   ことを特徴とするテレビジョン装置。
2. 前記タイミング信号（Ｓ７）の振幅を事前定義の値（ΔＶ）に制限するために電圧レベル変換器（２２０）が前記コンデンサ（Ｃ１）と直列に結合されることを特徴とする請求項１に記載のテレビジョン装置。
3. 前記コンデンサ（Ｃ１）は、前記非線形プロセッサ（２０２）のビジュアル・ポンピング効果を最小にするように比較的長い時定数をもたらすため抵抗（Ｒ２）に並列に結合されることを特徴とする請求項２に記載のテレビジョン装置。
4. ＰＩＰプロセッサ（１０６）において主画像ビデオ信号（Ｓ１）をはめ込み画像ビデオ信号（Ｓ２）と組み合わせ、ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）をビデオ表示プロセッサ（２００）に供給するステップと、
   ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を供給するステップと、
   前記ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）を非線形プロセッサ（２０４）を介して前記ビデオ表示プロセッサ２００に結合するステップと、
   前記主画像ビデオ信号（Ｓ１）が提示された場合には非線形処理を前記ＰＩＰ出力信号（Ｓ３）に適用しかつ前記はめ込み画像が提示された場合には前記非線形処理を禁止する前記非線形プロセッサ（２０４）の禁止機能に使われる前記ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を禁止入力（２１４）に結合するステップと、
   前記非線形プロセッサ（２０２）の前記禁止入力（２１４）をコンデンサ（Ｃ１）に結合するステップと、
   前記非線形プロセッサ（２０２）および前記ビデオ表示プロセッサ（２００）をともに集積回路（ＩＣ）内に形成するステップであって、前記禁止入力は、前記集積回路の単一のピンによって形成されるステップと、
   前記ＰＩＰタイミング信号（Ｓ７）を、前記コンデンサ（Ｃ１）を介して前記非線形プロセッサ（２０４）の前記禁止入力（２１４）に加えるステップと、
   前記禁止機能と独立であって前記非線形プロセッサと関連するフィルタ機能を実行するため前記コンデンサを前記禁止入力に直列に結合するステップであって、前記フィルタ機能は、コンデンサが前記集積回路の外部にあることを必要とするステップと
   を備えることを特徴とする方法。
5. 前記ＰＩＰタイミング信号の振幅を事前定義の値（ΔＶ）に制限するために前記コンデンサを電圧レベル変換器（２２０）に結合するステップをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記非線形プロセッサのビジュアル・ポンピング効果を最小にするように選択された比較的長い時定数をもたらすために前記コンデンサ（Ｃ１）を抵抗（Ｒ２ ）に並列に結合するステップをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。

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