KR100195358B1 - 라인 메모리 및 제어 시스템 - Google Patents

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나다니엘 하루크 에르소즈
티모씨 윌리암 세이저
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크리트먼 어윈 엠
톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 라인 메모리 및 제어 시스템은 예컨대 선입선출(FIFO) 장치인 라인 메모리를 구비한다. 비교기는 라인 메모리의 판독 또는 기록이 시작될 수평 라인 기간의 위치를 지정하는 제1값과 각 라인 기간내의 화소 위치를 지정하는 제2값을 비교한다. 레지스터는 라인 메모리에 저장된 데이터 샘플의 수를 저장한다. 카운터는 실제로 라인 메모리에 기록되거나 라인 메모리로부터 판독되었던 데이터 샘플의 수를 계수한다. 카운터는 제1입력으로서 비교기의 출력을 갖고 제2입력으로서 라인 메모리에 저장된 데이터 샘플의 수를 갖는다. 압축 및 확장의 경우에, 라인 메모리 제어 시스템은 각 FIFO 라인 메모리에 기록된 샘플의 수가 각 FIFO 라인 메모리로부터 판독된 샘플의 수와 동일하게 되는 것을 보장한다.

Description

라인 메모리 및 제어 시스템
제1(a)도 내지 제1(i)도는 와이드 스크린 텔레비젼의 상이한 디스플레이 포맷을 설명하는 도면이다.
제2도는 2fH수평 주사로 동작하도록 적합화되고 본 발명의 특징에 따른 와이드 스크린 텔레비젼의 블록도이다.
제3도는 제2도에 도시된 와이드 스크린 프로세서의 블록도이다.
제4도는 제3도에 도시된 와이드 스크린 프로세서를 보다 상세히 도시한 블록도이다.
제5도는 제4도에 도시된 PIP(picture-in-picture) 프로세서의 블록도이다.
제6도는 메인, 보조 및 출력 신호 경로를 설명하기 위한, 제4도에 도시된 게이트 어레이의 블록도이다
제7도 및 제8도는 전체적으로 크로핑된 신호를 사용하여 제1(d)도에 도시된 디스플레이 포맷의 발생을 설명하는데 유용한 타이밍도이다.
제9도는 제6도의 메인 신호 경로를 보다 상세히 도시한 블록도이다.
제10도는 제6도의 보조 신호 경로를 보다 상세히 도시한 블록도이다
제11도는 제5도에 도시된 PIP 프로세서의 타이밍 및 제어부의 블록도이다.
제12도는 1fH대 2fH변환으로 내부 2fH신호를 발생시키기 위한 회로의 블록도이다.
제13도는 제2도에 도시된 편향 회로를 블록 형태와 회로도 형태로 조합한 도면이다.
제14도는 제2도에 도시된 RGB 인터페이스의 블록도이다
제15도는 비디오 압축을 설명하는데 유용한 파형을 도시한 도면이다.
제16도는 비디오 확장을 설명하는데 유용한 파형을 도시한 도면이다.
제17도는 라인 메모리 제어 회로의 블록도이다
제1(a)도 내지 제1(i)도는 본 발명의 상이한 장치에 따라 구현될 수 있는 단일 및 다중 화상 디스플레이 포맷의 각종 조합의 전부가 아닌 일부만을 도시하고 있다. 도면에 도시된 것은 본 발명의 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼을 구성하는 특정 회로의 설명을 용이하게 하기 위한 것들이다. 본 명세서의 기재상의 편의를 위해, 비디오 소스 또는 신호에 대한 폭 대 높이의 종래의 디스플레이 포맷비를 통상 4×3으로 간주하고, 반면에 와이드 스크린 디스플레이 포맷비를 통상 16×9로 간주한다. 그러나, 본 발명의 장치는 이러한 정의로 제한되지는 않는다.
제1(a)도는 종래의 4×3 디스플레이 포맷비를 갖는 직시 텔레비젼 또는 투사 텔레비젼의 화면을 도시한다. 16×9 디스플레이 포맷비 화상이 4×3 디스플레이 포맷비 신호로서 전송될 경우, 스크린의 상단과 하단에 검은 막대 부분이 나타난다. 이것을 보통 문자박스(litterbox) 포맷으로 지칭한다. 이 경우, 시청되는 화상은 전체 이용 가능한 디스플레이 면적보다 약간 작게 나타난다. 이에 대한 대안으로서, 16×9 디스플레이 포맷비 소스를 전송 전에 4×3 디스플레이 포맷비 시청 화면의 수직 범위를 채울 수 있도록 변환시킨다. 그러나, 이 경우 스크린의 좌측 및/또는 우측에서 많은 정보가 크로핑될 것이다. 또다른 대안으로서, 문자박스 화상을 수평이 아닌 수직으로 확장시킬 수도 있으나, 그 결과 수직 확장으로 인해 화상에 왜곡이 나타나게 될 것이다. 세 가지 대안들중 그 어느 것도 특별히 관심을 끌지는 못한다.
제1(b)도는 16×9 스크린을 도시하고 있다. 16×9 디스플레이 포맷비 비디오 소스는 크로핑 및 왜곡이 없이 전체가 디스플레이된다. 그 자체가 4×3 디스플레이 포맷비 신호인 16×9 디스플레이 포맷비 문자박스 화상은 충분한 수직 해상도를 갖는 보다 큰 디스플레이를 제공하기 위해 라인 베가(line doubling) 또는 라인 부가(line addition)에 의해 순차적으로 주사될 수 있다. 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 제공되는 소스가 메인 소스인지 보조 소스인지의 여부에 상관없이 외부 RGB 소스건간에 이러한 16×9 디스플레이 포맷비 신호를 디스플레이할 수 있다.
제1(c)도는 4×3 디스플레이 포맷비 삽입(inset) 화상이 디스플레이되는 16×9 디스플레이 포맷비 메인 신호를 도시하고 있다. 메인 비디오 신호와 보조 비디오 신호가 16×9 디스플레이 포맷비 소스일 경우, 삽입 화상은 또한 16×9 디스플레이 포맷비를 가질 수 있다. 삽입 화상은 다수의 상이한 위치에 디스플레이될 수 있다.
제1(d)도는 메인 비디오 신호와 보조 비디오 신호가 동일한 크기의 화상으로 디스플레이되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 각 디스플레이이 영역은 16×9 및 4×3 포맷비와는 다른 8×9의 디스플레이 포맷비를 갖는다. 이러한 디스플레이 영역에 수평 또는 수직 왜곡이 없이 4×3 디스플레이 포맷비 소스를 나타내기 위해서는, 신호가 좌측 및/또는 우측에서 크로핑되어야 한다. 화상의 수평 압착에 의한 약간의 종횡비 왜곡이 용인될 경우, 화상의 대부분은 거의 크로핑이 없이 나타내어 질 수 있다. 수평 압착은 화상의 물체를 수직 확장시키는 결과를 초래한다. 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 종횡비 왜곡없이 크로핑을 최대로 하거나 크로핑없이 종횡비 왜곡을 최대로 하는 범위에서 크로핑과 종횡비 왜곡을 조합할 수 있다.
보조 비디오 신호 처리 경로에서의 데이터 샘플링이 제한됨으로써 메인 비디오 신호로부터의 디스플레이 정도의 큰 크기의 고해상도 화상의 발생이 곤란하게 된다. 이러한 곤란한 문제점들을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 개발될 수 있다.
제1(e)도는 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 16×9 디스플레이 포맷비 스크린의 중앙에서 디스플레이되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 이 경우, 어두운 막대 부분이 스크린 좌우츠겡 나타난다.
제1(f)도는 하나의 대형 4×3 디스플레이 포맷비 화상과 3개의 소형 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 동시에 디스플레이 되는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 대형 화상의 바깥쪽 주변에 있는 소형 화상은 PIP(picture-in-picture)가 아닌 POP(picture-outside-picture)로 지칭된다. PIP라는 용어는 본 명세서에서 2개의 디스플레이 포맷에 사용된다. 와이드 스크린 텔레비젼에 2개의 튜너가 제공될 경우, 즉 2개의 내부 튜너 또는 하나의 내부 튜너와 예를 들어 비디오 카세트 레코드에 설치된 하나의 외부 튜너가 제공될 경우, 디스플레이된 화상 중의 2개의 화상이 소스에 따라 움직임을 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 나머지 화상은 정지(freeze) 프레임 포맷으로 디스플레이될 수 있다. 튜너 및 보조 신호 처리 경로를 추가하면 3개 이상의 동화상을 제공하는 것이 가능하다. 한쪽의 대형 화상과 다른 쪽의 3개의 소형 화상은 제1(g)도에 도시된 바와 같이 위치가 전환될 수 있다.
제1(h)도는 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 중심부에 있고 6개의 소형 4×3 디스플레이 포맷비 화상이 그 양측에 주기열로 디스플레이되는 또다른 디스플레이 포맷을 도시한다. 상술한 포맷에서와 같이, 2개의 튜너가 제공된 와이드 스크린 텔레비젼은 2개의 동화상을 제공할 수 있다. 나머지 11개의 화상은 정지 프레임 포맷으로 존재하게 된다.
제1(i)도는 그리도(grid) 형태로 된 12개의 4×3 디스플레이 포맷비 화상을 갖는 디스플레이 포맷을 도시하고 있다. 이러한 디스플레이 포맷은 특히 각 화상이 최소한 상이한 채널의 정지 프레임으로 표시되는 채널 선택 안내를 위해 적합하다. 상술한 바와 같이, 동화상의 수는 이용 가능한 튜너 및 신호 처리 경로의 수에 좌우된다.
제1(a)도 내지 제1(i)도에 도시된 여러 종류의 포맷은 나머지 도면에 도시되고 이하에 상세히 설명되는 와이드 스크린 텔레비젼에 의해 구현될 수 있다.
제2도에는 2fH수평 주사로 동작하도록 되어 있고 본 발명의 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼(10)에 대한 전체적인 블록도가 도시되어 있다. 텔레비젼(10)은 일반적으로 비디오 신호 입력부(20), 새시(chassis) 또는 TV 마이크로 프로세서(216), 와이드 스크린 프로세서(30), 1fH대 2fH변환기(40), 편향 회로(50), RGB 인터페이스(60), YUV 대 RGB 변환기(240), 키네스코프 구동기(242), 직시관 또는 투사관(244) 및 전원(70)을 포함한다. 설명의 편의상 여러 회로를 상이한 기능의 블록으로 묶어 놓았지만, 이것은 이러한 회로들의 상호간의 물리적인 위치를 제한하고자 하는 것은 아니다.
비디오 신호 입력부(20)는 상이한 비디오 소스로부터 복수의 복합 비디오 신호를 수신하도록 되어 있다. 비디오 신호는 메인 비디오 신호 및 보조 비디오 신호로서의 디스플레이를 위해 선택적으로 전환될 수 있다. RF 스위치(204)는 2개의 안테나 입력 ANT1과 ANT2를 갖는다. 이들은 옥외 안테나 수신 및 케이블 수신을 위한 입력을 나타낸다. RF 스위치(204)는 어느 안테나 입력이 제1튜너(206)와 제2튜너(208)에 공급되는지를 제어한다. 제1튜너(206)의 출력은 선국, 수평 편향, 수직 편향 및 비디오 제어와 관련된 수많은 기능을 수행하는 원-칩(202)에 입력된다. 도시된 특정 원-칩은 TA7777 형이다. 제1튜너(206)로부터의 신호에서 기인하여 원-칩에서 형성된 기저대 비디오 신호 VIDEO OUT는 비디오 스위치(200)와 와이드 스크린 프로세서(30)의 TV1 입력단에 입력된다. 비디오 스위치(200)에 대한 다른 기저대 비디오 입력은 AUX1과 AUX2로 표시되어 있다. 이들은 비디오 카메라, 레이저 디스크 플레이어, 비디오 테이프 플레이어, 비디오 게임기 등을 위한 용도로 사용될 수도 있다. 새시 또는 TV마이크로프로세서(216)에 의해 제어되는 비디오 스위치(200)의 출력은 SWITCHED VIDEO로 표시되어 있다. SWITCHED VIDEO는 와이드 스크린 프로세서(30)에 입력된다.
와이드 스크린 프로세서(30)를 상세히 도시하고 있는 제3도를 참조하면, 와이드 스크린 프로세서의 스위치 SW1는 TV1 신호와 SWETCHED VIDEO 신호중의 하나를 선택하여 SEL COMP OUT 비디오 신호로서 Y/C 복호 회로(210)에 입력한다. Y/C 복호 회로(210)는 적응형 라인 콤브 필터(adaptive line comb filter)서 구현될 수 있다. 2개의 추가 비디오 소스 S1과 S2도또한 Y/C 복호 회로(210)에 입력된다. 각각의 비디오 소스 S1과 S2는 상이한 S-VHS 소스를 나타내며, 이들 각각은 별도의 휘도 신호 및 색도 신호로 구성된다. 일부의 적응형 라인콤브 필터에서와 같이 Y/C 복호 회로의 일부로서 통합되거나 별도이 스위치로서 실시될 수 잇는 스위치는 TV 마이크로프로세서(216)에 응답하여 각각 Y_M 및 C_IN으로 표시된 출력으로서의 한 쌍의 휘도 및 색도 신호를 선택한다. 선택된 휘도 및 색도 신호쌍은 그후 메인 신호로 간주되어 메인 신호 경로를 따라 처리된다. _M 또는 _MN을 포함하는 신호 표시는 메인 신호 경로에 관한 것이다. 색도 신호 C_IN은 와이드 스크린 프로세서에서 원-칩으로 반송되어 색차 신호 U_M 및 V_M을 형성한다. 여기서, U는 (R-Y)와 등가표시이며, V는 (B-Y)와 등가 표시이다. Y_M, U_ M 및 V_M 신호는 추가의 신호 처리를 위해 와이드 스크린 프로세서에서 디지털 형태로 변환된다.
와이드 스크린 프로세서(30)의 일부로서 기능적으로 정의되어 있는 제2튜너(208)는 기저대 비디오 신호 TV2를 형성한다. 스위치 SW2는 Y/C 복호 회로(220)에 대한 입력으로서 TV2 신호와 SWITCHED VIDEO 신호중 하나를 선택한다. Y/C 복호 회로(220)는 적응형 라인 콤브 필터로서 실시도리 수 있다. 스위치 SW3과 SW4는 Y/C 복호 회로(220)의 휘도 출력 및 색도 출력과 각각 Y_EXT 및 C_EXT로 표시된 외부 비디오 소스이 휘도 신호 및 색도 신호 중의 하나를 선택한다. Y_EXT 신호 및 C_EXT 신호는 S-VHS 입력 S1에 대응한다. Y/C 복호 회로(220)와 스위치 SW3 및 SW4는 일부 적응형 라인 콤브 필터에서와 같이 결합될 수 있다. 스위치 SW3 및 SW4의 출력은 그후 보조 신호로 간주되어 보조 신호 경로를 따라 처리된다. 선택된 휘도 출력은 Y_A로 표시된다. _A, _AX 및 _AUX를 포함한 신호 표시는 보조 신호 경로에 관한 것이다. 선택된 색도 신호는 색차 신호 U_A 및 V_A로 변환된다. Y_A, U_A 및 V_A 신호는 추가의 신호 처리를 위해 디지털 형태로 변환된다. 비디오 신호 소스를 메인 신호 경로와 보조 신호 경로로 전환함으로써 상이한 화상 디스플레이 포맷의 상이한 부분을 위한 소스 선택을 처리하는데 있어서의 유연성이 최대가 된다.
Y_M에 대응하는 복하바 동기 신호 COMP SYNC는 와이드 스크린 프로세서에 의해 동기 분리기(212)에 제공된다. 수평 동기 성분 H와 수직 동기 성분 V는 수직 카운드 다운 회로(214)에 입력된다. 수직 카운트 다운 회로는 와이드 스크린 프로세서(30)로 향하는 VERTICAL RESET 신호를 발생한다. 와이드 스크린 프로세서는 RGB 인터페이스(60)로 향하는 내부 수직 리셋 출력 신호 INT VERTRST OUT를 발생시킨다. RGB 인터페이스(60)에서의 스위치는 내부 수직 리셋출력 신호와 외부 RGB 소스의 수직 동기 성분 신호중 하나를 선택한다. 이 스위치의 출력으로서 선택된 수직 동기 성분 SEL_VERT_SYNC는 편향 회로(50)에 입력된다. 보조 비디오 신호의 수평 및 수직 동기 신호는 와이드 스크린 프로세서에 있는 HV 동기 복호 회로(250)에 의해 형성된다.
1fH대 2fH변환기(40)는 예를 들어, 각 수평 라인을 두 번 디스플레이하거나 동일 필드의 인접 수평 라인을 보간하여 추가의 수평 라인 세트를 발생함으로써 인터레이스 방식의 비디오 신호를 순차 주사된 넌인터레이스 방식의 신호로 변환시키는 기능을 한다. 일부 경우, 인접 필드 또는 인접 프레임간에 검출된 움직임의 레벨에 따라 이전의 라인이 사용될지 또는 보간된 라인이 사용될지의 여부가 결정된다. 변환기 회로940)는 비디오 RAM(420)과 관련하여 동작한다. 비디오 RAM은 순차 디스플레이가 가능하도록 프레임의 하나 또는 그 이상의 필드를 저장하는데 사용될 것이다. Y_2fH, U_2fH및 V_2fH신호와 같은 변환된 비디오 데이터가 RGB 인터페이스(60)에 공급된다.
제14도에 보다 상세히 도시된 RGB 인터페이스(60)는 비디오 신호 입력부에 의한 디스플레이용 변환 비디오 데이터 또는 외부 RGB 비디오 데이터의 선택을 가능하게 한다. 외부 RGB 신호는 2fH주사에 적합화된 와이드 디스플레이 포맷비 신호로 간주된다. 메인 신호의 수직 동기 성분은 와이드 스크린 프로세서에 의해 INT VERT RST OUT으로서 RGB 인터페이스에 공급되며, 이 신호는 선택된 수직 동기 성분(fVm또는 fVest)이 편향 회로(50)에 이용될 수 있게 한다. 와이드 스크린 텔레비젼의 동작은 내부/외부 제어 신호 INT/EXT를 발생시킴으로써 사용자가 외부 RGB 신호를 선택할 수 있게 해준다. 그러나, 외부 RGB 신호가 존재하지 않는 경우 외부 RGB 신호 입력을 선택하면, 라스터의 수직 붕괴가 일어날 수도 있고, 음극선관 또는 투사관에 손상을 초래할 수도 있다. 따라서, RGB 인터페이스 회로는 존재하지 않는 외부 RGB 입력 신호의 선택을 무효로 하기 위해 외부 동기 신호를 검출한다. WSP 마이크로 프로세서(340)는 또한 외부 RGB 신호에 대한 컬러 및 색조를 제어한다.
와이드 스크린 프로세서(30)는 보조 비디오 신호의 특수한 신호 처리를 위한 PIP 프로세서(320)를 포함한다. 화상내 화상(Picture-in-picture)이라는 용어는 때때로 축약하여 PIP 또는 pix-in-pix 로도 표현된다. 게이트 어레이(300)는 제1(b)도 내지 제1(i)도의 예에 나타낸 바와 같이 메인 비디오 신호 데이터와 보조 비디오 신호 데이터를 각종의 디스플레이 포맷으로 조합한다. PIP 프로세서(320)와 게이트 어레이(300)는 와이드 스크린 마이크로프로세서(WSP μP(340)에 의해 제어된다. 이 마이크로프로세서(340)는 직렬 버스를 통해 TV 마이크로프로세서(216)에 응답한다. 직렬 버스는 4개의 신호 라인 즉, 데이터, 클록 신호, 인에이블(enable) 신호 및 리셋 신호를 위한 라인을 포함한다. 와이드 스크린 프로세서(30)는 또한 3레벨 샌드캐슬(sandcastle) 신호로서의 복합 수직 블랭킹/리셋 신호를 발생시킨다. 이와 달리, 수직 블랭킹 신호 및 수직 리셋 신호는 별개의 신호로서 발생될 수도 있다. 복합 블랭킹 신호는 비디오 신호 입력부에 의해 RGB 인터페이스에 제공된다.
제13도에 보다 상세히 도시된 편향 회로(50)는 와이드 스크린 프로세서로부터의 수직 리셋 신호, RGB 인터페이스(60)로부터 선택된 2fH수평 동기 신호 및 와이드 스크린 프로세서로부터의 추가의 제어 신호를 수신한다. 이들 추가의 제어신호는 수평 위상 맞춤, 수직 크기 조절 및 동-서 핀 조절과 관련이 있다. 편향 회로(50)는 2fH귀선 펄스를 와이드 스크린 프로세서(30), 1fH대 2fH변환기(40) 및 YUV 대 RGB 변환기(240)에 제공한다.
전체 와이드 스크린 텔레비젼에 대한 동작 전압은 AC 메인 전원에 의해 전원 공급되는 전원(70)에 의해 발생된다.
와이드 스크린 프로세서(30)는 제3도에 보다 상세히 도시되어 있다. 와이드 스크린 프로세서의 주요 구성 요소로는 게이트 어레이(300), PIP회로(301), 아날로그/디지탈 변환기 및 디지털/아날로그 변환기, 제2튜너(208), 와이드 스크린 마이크로프로세서(340) 및 와이드 스크린 출력 부호화 회로(227)가 있다. 예를 들어 PIP 회로와 같이 1fH및 2fH새시 모두에 공통되는 와이드 스크린 프로세서의 추가의 세부 요소가 제4도에 도시되어 있다. PIP 회로(301)의 주요 부분을 형성하는 PIP 프로세서(320)는 제5도에 보다 상세히 도시되어 있다. 게이트 어레이(300)는 제6도에 상세히 도시되어 있다. 제3도에 도시되어 있으며 메인 및 보조 신호 경로의 일부를 형성하는 다수의 구성 요소들에 대해서는 이미 설명한 바 있다.
제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 제2튜너(208) 및 IF 단(224) 및 오디오단(226)과 관련되어 있따. 제2튜너(108)는 또한 WSP μP(340)와 관련하여 동작한다. WSP μP(340)은 입출력 I/O(340A)와 아날로그 출력부(340B)를 포함한다. I/O부(340A)는 색조 및 컬러 제어 신호, 외부 RGB 비디오 소스를 선택하기 위한 INT/EXT 신호 및 스위치(SW1 내지 SW6)에 대한 제어 신호를 제공한다. I/O부는 또한 편향 회로와 음극선관을 보호하기 위하여 RGB 인터페이스로부터의 EXT SYNC DET 신호를 모니터한다. 아날로그 출력부(340B)는 각 인터페이스회로(254,256,258)를 통해 수직 크기, 좌우 조절 및 수형 위상에 대한 제어신호를 제공한다.
게이트 어레이(300)는 예를 들어 제1도에 구분되어 도시되어 있는 각종의 디스플레이 포맷중 어느 하나로 복합 와이드 스크린 디스플레이를 구현하기 위해 메인 및 보조 신호 경로로부터의 비디오 정보를 합성하는 기능을 한다. 게이트 어레이에 대한 클록 정보는 저역 통과 필터(376)와 관련하여 동작하는 위상 동기 루프(374)에 의해 제공된다. 메인 비디오 신호는 Y_M, U_M 및 V_M으로 표시된 신호와 같이 YUV 포맷과 아날로그 형태로 와이드 스크린 프로세서에 공급된다. 이들 메인 신호는 제4도에 보다 상세히 도시된 아날로그/디지탈 변환기(342,346)에 이해 아날로그에서 디지털 형태로 변환된다.
컬러 성분 신호는 일반적인 표식 U 및 V 또는 I 및 Q 신호로 참조되며, U 및 V는 각각 R-Y 신호 및 B-Y 신호로 지정될 것이다. 샘플된 휘도 대역폭은 시스템 클록 주파수가 1024fH이고, 이 1024fH가 대략 16㎒이기 때문에 8㎒로 제한된다. U신호 및 V신호가 와이드 I에 대해 500㎑ 또는 1.5㎑로 제한되므로, 단일 아날로그/디지탈 변환기와 아날로그 스위치가 컬러 성분 데이터를 샘플링하기 위해 사용된다. 아날로그 스위치 또는 멀티플렉서(344)에 대한 선택 라인 UX_MUX는 시스템 클록을 2로 분주함으로서 유도된 8㎒ 신호이다. 1 클록 폭의 라인 개시 SOL(start of line) 펄스는 이 신호를 각 수평 비디오 라인의 개시시에 0으로 동기적으로 리셋시킨다. UV_MUX 라인은 수평 라인에 걸쳐 각 클록 사이클을 토글(toggle)한다. 라인 길이가 짝수의 클록 사이클이기 때문에, 일단 초기화되면 UN_MUX의 상태는 중단없이 지속적으로 0,1,0,1,...을 토글할 것이다. 아날로그/디지탈 변환기(342,346)가 각각 1클록 사이클 만큼 지연되므로, 아날로그/디지탈 변환기(342,346) 로부터의 Y 및 UV 데이터 스트림은 시프트된다. 이러한 데이터 시프트를 조절하기 위해, 메인 신호 처리 경로(304)의 보간 회로 제어 회로(349)로부터의 클록 게이팅 정보도 유사하게 지연되어야 한다. 만일 클록 게이팅 정보가 지연되지 않는다면, UV 데이터는 삭제될 때 정확하게 쌍을 이루지 않을 것이다. 이것은 UV 데이터의 각 쌍이 하나의 벡터를 나타내기 때문에 매우 중요한 문제가 된다. 하나의 벡터로부터의 U 엘리멘트는 컬러 시프트를 유발하지 않고서는 다른 벡터로부터이 V 엘리멘트와 쌍을 이룰 수 없다. 그 대신 이전 쌍으로부터의 V 샘플이 현재의 U 샘플과 함께 검출될 것이다. 이러한 UV 멀티플렉싱 방법은 컬러성분(U,V) 샘플의 모든 쌍에 대해 2개의 휘도 샘플이 있기 때문에 2:1:1로서 관련된다. U 및 V에 대한 나이퀴스트 주파수는 휘도 나이퀴스트 주파수의 절반으로 감소되는 것이 효과적이다. 따라서, 휘도 성분에 대한 아날로그/디지탈 변환기 출력의 나이퀴스트 주파수는 8㎒인 반면에, 컬러 성분에 대한 아날로그/디지탈 변환기 출력의 나이퀴스트 주파수는 4㎒이다.
PIP 회로 및/또는 게이트 어레이는 데이타 압축에도 불구하고 보조 데이터의 해상도를 증가시키기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 예를 들어 쌍을 이루고 있는 화소 압축과 디더링(dithering) 및 디디더링(dedithering)을 포함하는 다수의 데이터 감소 및 데이터 복원 방식이 개발되었다. 더욱이, 상이한 비트수를 포함하는 상이한 디더링 시쿼스와 상이한 비트수를 포함하는 상이한 쌍을 이루고 있는 화소 압축이 고려되고 있다. 각각의 특정 종류의 화상 디스플레이 포맷에 대한 디스플레이된 비디오의 해상도를 최대로 하기 위해 다수의 특정 데이터 감소 및 복원 방식 중의 하나 방식이 WSP μP(340)에 의해 선택될 수 있다.
게이트 어레이는 FIFO(356,358)로서 실시될 수 있는 라인 메모리와 관련하여 동작하는 보간 회로를 포함한다. 보간 회로와 FIFO는 메인 신호를 요구된 바대로 재샘플링하는데 사용된다. 추가의 보간 회로는 보조 신호를 재샘플링할 수 있다. 게이트 어레이내의 클록 및 동기 회로는 메인 신호와 보조 신호를 조합하여 Y_MX, U_MX 및 V_MX 성분을 갖는 단일의 출력 비디오 신호를 형성하는 데이터 조작을 포함한 메인 및 보조 신호 모두에 대한 데이터 조작을 제어한다. 이들 출력 성분들은 디지털/아날로그 변환기(360,362,364)에 의해 아날로그 형태로 변환된다. Y, U, 및 V로 표시된 아날로그 형태의 신호는 넌인터레이스 주사로의 변환을 위해 1fH대 2fH변환기(40)에 공급된다. Y, U 및 V 신호는 또한 부호화 회로(227)에 의해 Y/C 포맷으로 엔코드되어 패널 잭(panel jack)에서 이용 가능한 와이드 포맷비 출력 신호 Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT를 형성한다. 스위치 SW5는 게이트 어레이로부터의 신호 C_SYNC_MN 또는 PIP 회로로부터의 신호 C_SYNC_AUX 중에서 부호화 회로(227)에 대한 동기 신호를 선택한다. 스위치 SW6은 와이드 스크린 패널 출력에 대한 동기 신호로서 Y_M과 C_SYNC_AUX중 하나를 선택한다.
수평 동기 회로의 일부분이 제12도에 보다 상세히 도시되어 있다. 위상 비교기(228)는 저역 통과 필터(230), 전압 제어 발진기(232), 분주기(234) 및 커패시터(236)를 포함하는 위상 동기 루프의 일부로서 포함되어 있다. 저압 제어 발진기(232)는 세라믹 공진기(238) 또는 이와 유사한 기능의 것에 응답하여 32fH에서 동작한다. 공진기의 32fHREF 출력은 1fH대2fH변환기(40)에 입력된다. 전압 제어 발진기의 출력은 32로 분주되어 적합한 주파수의 제2입력 신호를 위상 비교기(228)에 제공한다. 분주기(234)의 출력은 와이드 스크린 프로세서 및 1fH대 2fH변환기에 공급되는 1fHREF 타이밍 신호이다. 원-칩으로부터의 32fHREF 및 1fHREF 타이밍 신호는 16으로 분주하는 카운터(400)에 공급된다. 2fH출력은 펄스폭회로(402)에 공급된다. 1fHREF 신호에 의해 분구기(400)를 프리세팅힘으로써 분주기는 비디오 신호 입력부의 위상 동기 루프와 동기적으로 동작하게 된다. 펄스 폭회로(402)는 저역 통과 필터(406)와 2fH전압 제어 발진기(408)를 포함하는 제2위상 동기 루프의 일부를 형성하는 예를 들어 CA1391 형의 위상 비교기(404)의 적절한 동작을 위해 2fHREF 신호가 적합한 펄스 폭을 갖게 한다. 전압 제어 발진기(408)는 순차적으로 주사되는 디스플레이를 구동시키는데 사용되는 내부 2fH타이밍 신호를 발생시킨다. 위상 비교기(404)에 대한 다른 입력 신호는 편향 회로(50)로부터의 2fH플라이백 펄스 또는 그와 관련된 타이밍 신호이다. 위상 비교기(404)를 포함한 제2위상 동기 루프는 각각의 2fH주사 기간이 입력 신호의 각 1fH기간내에서 대칭이 되도록 한다. 그렇지 않으면, 디스플레이는 예컨대, 비디오 라인의 절반이 우측으로 시프트되고 나머지 절반이 좌측으로 시프트되는 라스터 스플릿(split)을 나타낼 것이다.
편향 회로(50)는 제13도에 보다 상세히 도시되어 있다. 상이한 디스플레이 포맷을 구현하는데 필요한 요구된 수직 과주사(overscan)의 양에 따라 라스터의 수직 크기를 조절하기 위해 회로(500)가 제공된다. 도시적으로 설명하자면, 정전류원(502)은 수직 램프파 커패시터(504)를 충전시키는 일정량의 전류 IRAMP를 제공한다. 트랜지스터(506)는 수직 램프 커패시터와 병렬로 접속되고, 수직 리셋 신호에 응답하여 커패시터를 주기적으로 방전시킨다. 어떤 조절도 없는 경우, 전류 IRAMP는 라스터를 위한 최대 이용 가능한 수직 크기를 제공한다. 이것은 제1(a)도에 도시된 바와 같이 확장된 4×3 디스플레이 포맷비 신호 소스에 의해 와이드 스크린 디스플레이를 채우는데 필요한 수직과 주사의 정도에 일치한다. 더 적은 수직라스터의 크기가 요구되는 정도까지, 수직 램프파 커패시터(504)가 저속으로 보다 작은 피크 값으로 충전되도록 조절 가능한 전류원(508)은 전류 IRAMP를 가변량의 전류 IADJ로 전환한다. 가변 전류원(508)은 수직 크기 제어 회로에 의해 발생되는 예를 들어 아날로그 형태의 수직 크기 조절 신호에 응답한다. 수직 크기 조절 회로(500)는 전위차계 또는 백 패널 조절 노브(back panel adjustment knob)에 이해 구현될 수 있는 수동의 수직 크기 조절 회로(510)와는 관련되지 않는다. 어떤 경우에도, 수직 편향 코일(512)은 적절한 크기의 구동 전류를 수신한다. 수평 편향은 위상 조절 회로(518), 좌우 핀 보정 회로(514), 2fH위상 동기 루프(520) 및 수평 출력 회로(516)에 의해 제공된다.
RGB 인터페이스 회로(60)는 제14도에 보다 상세히 도시되어 있다. 최종적으로 디스플레이되어야 할 신호는 1fH대 2fH변환기(40)의 출력과 외부 RGB 입력 중에서 선택될 것이다. 본 명세서에 기술된 와이드 스크린 텔레비젼에 대해서는 외부 RGB 입력이 와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 순차 주사된 소스인 것으로 가정된다. 비디오 신호 입력부(30)로부터의 외부 RGB 신호와 복합 블랭킹 신호는 YUV 변환기(610)의 RGB 단자에 입력된다. 외부 RGB 신호를 위한 외부 2fH복합 동기 신호는 외부 동기 신호 분리기(600)에 입력된다. 스위치(608)는 수직 동기 신호를 선택하고, 스위치(604)는 수평 동기 신호를 선택하며, 스위치(606)는 비디오 신호를 선택한다. 각각의 스위치(604, 606, 608)는 WSP μP(340)에 의해 발생된 내부/외부 제어 신호에 응답한다. 내부 비디오 소스 또는 외부 비디오 소스는 사용자가 선택한다. 그러나, 외부 RGB 소스가 접속되어 있지 않거나 턴온되지 않았을 때 사용자가 부주의하게 외부 RGB 소스를 선택할 경우 또는 외부 소스가 결락(droup out)될 경우, 수직 라스터가 붕괴되고, 음극선관에 심각한 소상을 초래할 것이다. 따라서, 외부 동기 검출기(602)는 외부 동기 신호가 존재하는지를 검사한다. 외부 동기 신호가 없는 경우, 각 스위치(604, 606, 608)로부터의 신호가 존재하지 않으면, 외부 RGB 소스의 선택을 방지하기 위해 스위치 오버라이드 제어 신호(switch override control signal) 각 스위치에 전송된다. RGB 대 YUV 변환기(601)는 또한 WSP μP(340)로부터의 색조 및 컬러 제어 신호를 수신한다.
본 발명의 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 비록 그러한 회로가 설명되지는 않았지만 2fH수평 주사 대신 1fH수평 주사로 실행될 수 있다. 1fH회로에는 1fH대 2fH변환기와 RGB 인터페이스가 필요하지 않다. 따라서, 1fH회로에는 2fH주사율에서 외부 와이드 디스플레이 포맷비 RGB 신호를 디스플레이 하기 위한 장치가 없다. 1fH회로에 대한 와이드 스크린 프로세서와 PIP 프로세서는 매우 유사할 것이다. 입력과 출력 모두가 이용되는 것은 아니지만, 게이트 어레이는 대체적으로 동일한다. 본 명세서에 기술된 여러 가지 해상도 증가 방식은 텔레비젼이 1fH주사로 동작하든 2fH주사로 동작하든지간에 상관없이 일반적으로 어디에나 적용될 수 있다.
제4도는 1fH새시 및 2fH새시에 공통인 각각 제3도에 도시된 와이드 스크린프로세서(30)를 보다 상세히 도시한 블록도이다. Y_A, U_A 및 V_A 신호는 해상도 처리 회로(370)를 포함할 수 있는 PIP 프로세서(320)에 입력된다. 본 발명의 특징에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 비디오 화상을 확장 및 압축시킬 수 있다. 제1도에 별도 부분으로 도시된 여러 종류의 복합 디스플레이 포맷에 의해 실시된 특정 효과는 해상도 처리 회로(370)로부터의 해상도 처리된 데이터 신호 Y_RP, U_RP 및 V_RP를 수신할 수 있는 PIP 스포세서(320)에 의해 나타난다. 해상도 처리 과정이 항상 필요한 것은 아니고 선택된 디스플레이 포맷 동안만 필요하다. PIP 프로세서(320)는 제5도에 보다 상세히 도시되어 있다. PIP 프로세서의 주요 구성 요소로는 아날로그/디지탈 변환기(322), 입력부(324), 고속 스위치(FSW) 및 버스부(326), 타이밍 및 제어부(328), 디지털/아날로그 변환기(330)가 있다. 타이밍 및 제어부(328)는 제11도에 보다 상세히 도시되어 있다.
PIP 프로세서(320)는 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코오포레이티드사에서 개발된 기본 CPIP 칩의 개선된 변형물로서 실시될 수 있다. 기본 CPIP 칩은 미국 인디아나주의 인디아나폴리스에 소재한 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스 인코포레이티드사에서 출간한 The CTC 140 Picture in Picture(CPIP) Technical Traning Manual이라는 명칭의 출판물에 더 상세히 설명되어 있다. 다수의 특수한 특징 또는 효과가 가능하며 이에 대해 후술할 것이다. 기본적인 특수 효과는 제1(c)도에 도시된 바와 같이 대형 화상의 일부분에 소형 화상을 중첩한 디스플레이이다. 대형 화상 및 소형 화상은 동일한 비디오 신호 또는 상이한 비디오 신호로부터 발생될 수 있으며 이들은 상호 교체되거나 혹은 스왑(swap)될 수 있다. 일반적으로, 오디오 신호는 항상 대형 화상에 대응하도록 전환된다. 소형 화상은 스크린상의 어떠한 위치로로 이동되거나 또는 다수의 소정 위치를 통하여 단계적으로 이동될 수 있다. 줌 특징은 소형 화상의 크기를 예를 들어 이미 설정된 수많은 크기들중 임의의 어느 하나로 증가 및 감소시킨다. 제1(d)도에 도시된 디스플레이 포맷에서 처럼 어떤 지점에서 대형 화상과 소형 화상이 사실상 동일한 크기가 된다.
제1(b)도, 제1(e)도 또는 제1(f)도에 도시된 도면과 같은 단일 화상 모드에서, 사용자는 예를 들어 1.0:1 내지 5.0:1의 비율로 단계적으로 단일 화상의 내용을 확대 및 축소시킬 수 있다. 줌 모드 동안, 사용자가 화상 내용을 검사 또는 패닝(상하로 움직이게 함)할 수 있어 스리린 이미지가 화상이 상이한 영역을 가로질러 이동할 수 있게 될 것이다. 어떤 경우에든 즉, 소형 화상이나 대형 화상 또는 줌 화상은 고정 프레임(정지 화상 포맷)으로 디스플레이될 수 있다. 이러한 기능은 비디오의 최종 9프레임의 비디오가 스크린상에 반복될 수 있는 스트로브 포맷을 가능하게 한다. 프레임 반복율은 초당 30프레임에서 초당 0프레임까지 변경될 수 있다.
본 발명의 또다른 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼에 사용되는 PIP 프로세서는 전술된 기본 CPIP칩의 현재 구조와는 상이하다. 기본 CPIP 칩이 16×9 스크린을 갖는 텔레비젼에 비디오 속도 증가 회로가 없이 사용될 경우, 삽입 화상은 더 넓은 16×9 스크린상이 주사에 의해 발생되는 실질적인 4/3배의 수평 확장으로 인해 종횡비 왜곡을 나타낼 것이다. 화상내의 물체는 수평으로 연장될 것이다. 외부의 속도 증가 회로가 이용될 경우, 종횡비 왜곡은 발생하지 않지만 전체 스크린에 화상이 전부 채워지지는 않을 것이다.
종래의 텔레비젼에 사용된 바와 같은 기본 CPIP 칩에 기반을 둔 PIP 프로세서는 어떤 바람직하지 않은 결과를 낳는 특정 방식으로 동작된다. 유입되는 비디오는 메인 비디오 소스의 수평 동기 신호에 대해 고정되는 640fH클록으로 샘플링된다. 즉, CPIP 칩과 관련된 비디오 RAM에 저장된 데이터는 유입 조조 비디오 소스에 대해 직교적으로 샘플링되지 않는다. 이것이 필드 동기에 대한 기본 CPIP방법상의 근본적인 한계이다. 입력 샘플링율의 비직교 성질(nonorthogonal nature)은 스큐 에러(skew error)를 유발시킨다. 이러한 한계는 CPIP 칩과 함께 비디오 RAM이 사용되어 데이터를 기록 및 판독하기 위해 동일 클록을 사용해야만하는 결과에서 비롯된다. 비디오 RAM(350)과 같은 비디오 RAM으로부터의 데이터가 디스플레이될 경우, 스큐 에러는 화상의 수직 에지를 따라 랜덤한 지터(jitter)로 나타나며, 이러한 지터는 통상 아주 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
기본 CPIP 칩과는 상이한 본 발명의 장치에 따른 PIP 프로세서(320)는 비디오 데이터를 복수의 선택 가능한 디스플레이 모드들 중 하나의 모드로 비대칭 압축시키는데 적합하다. 이러한 동작 모드에서, 화상은 수평 방향으로 4:1, 수직 방향으로 3:1 압축된다. 이러한 비대칭 압력 모드는 비디오 RAM에의 저장을 위한 종횡비 왜곡된 화상을 발생한다. 화상에서의 물체는 수평으로 압착된다. 그러나, 이들 화상이 16×9 디스플레이 포맷비 스크린의 디스플레이를 위해 예를 들어 채널 주사 모드에서와 같이 정상적으로 판독될 경우, 화상은 올바르게 나타난다. 이때 스크린에는 화상이 전부 채워지게 되며 종횡비에는 왜곡이 나타나지 않는다. 본 발명의 이러한 특징에 따른 비대칭 압축 모드에 의해 외부의 속도 증가 회로 없이도 16×9 스크린 상에 특수 디스플레이 포맷을 발생할 수 있게 된다.
제11도는 예를 들어 상술한 CPIP 칩의 수정된 버전인 PIP 프로세서의 타이밍 및 제어부(328)의 블록도이다. 상기 타이밍 및 제어부는 복수의 선택 가능한 디스플레이 방식중 하나로서 비대칭 압축을 실시하기 위함 추림(decimation) 회로(328C)를 포함한다. 다른 디스플레이 모드는 상이한 크기를 갖는 보조 화상을 제공한다. 각각의 수평 및 수직 추림 회로는 WSP μP(340)의 제어하에서의 테이블 값으로부터의 압축 인자를 위해 프로그램된 카운터를 포함한다. 그 값의 범위는 1:2, 2:1, 3:1 등이 될 수 있다. 압축 인자는 테이블을 구성한 방법에 따라서 대칭 또는 비대칭이 될 수 있다. 압축비의 제어는 또한 WSP μP(340)의 제어하에서 전체적으로 프로그램 가능한 범용 추림 회로에 의해 실시될 수 있다.
풀 스크린 PIP 모드에서, PIP 프로세서는 자주(free run) 발진기(348)와 함께 예컨대 적응형 라인 콤브 필터와 같은 복호 회로로부터 Y/C 입력을 수신하고, 그 신호를 Y, U, V 컬러 성분으로 디코딩하며, 수평 및 수직 동기 펄스를 발생시킬 것이다. 이들 신호는 줌 모드, 정지 모드(freeze mode), 채널 주사 모드 등의 여러 가지 풀 스크린 모드를 위해 PIP 프로세서에서 처리된다. 예를 들어, 채널 주사 모드 동안, 비디오 신호 입력부로부터 제공된 수평 및 수직 동기는 샘플링된 신호(상이한 채널)가 동기 펄스와 관련이 없고 조만간 랜덤한 움직임에서 스위칭될 것이기 때문에 많은 불연속성을 가질 것이다. 따라서, 샘플 클록( 및 판독/기록 비디오 RAM 클록)은 자주 발진기에 의해 결정된다. 정지 모드 및 줌 모드의 경우, 샘플 클록은 이러한 특수 경우에 디스플레이 클록 주파수와 동일하게 되는 유입 비디오 수평 동기에 동기될 것이다.
제4도를 참조하면, PIP 그로세서로부터 출력된 아날로그 형태의 Y, U, V 및 C_SYNC(복합 동기 신호)는 3,58㎒ 발진기(380)와 관련하여 동작하는 부호화 회로(366)에 의해 Y/C 성분으로 재엔코딩될 수 있다. 이 Y/C_PIP_ENC 신호는 Y/C 스위치(도시되지 않음)에 접속될 수 있고, 이로써 재엔코딩된 Y/C 성분이 메인 신호의 Y/C 성분 대신 사용될 수 있게 된다. 이 점에서, PIP 엔코딩된 Y, U, V 및 동기 신호는 새시의 나머지 부분에서 수평 및 수직 타이밍의 기초가 된다. 이러한 모드의 동작은 메인 신호 경로에서의 보간 회로 및 FIFO의 동작에 의거하여 PIP에 대해 줌 모드를 실행하는데 적합하다.
제5도에서, PIP 프로세서(320)는 아날로그/디지탈 변환부(322)와, 입력부(324), 고속 스위치 FSW와, 버스제어부(326)와, 타이밍 및 제어부(328)와, 디지털/아날로그 변환부(33))를 포함한다. 일반적으로, PIP 프로세서(320)는 비디오 신호를 휘도 신호(Y) 및 색차 신호(U,V)로 디지털화하고 서브 샘플링하여 그 결과를 상술한 바와 같은 1Mbit 비디오 RAM(350)에 저장한다. PIP 프로세서(320)와 관련된 비디오 RAM(350)은 1Mbit의 메모리 용량을 갖는데, 이것은 8비트 샘플을 갖는 비디오 데이터의 전체 필드를 저장하기에 충분하지는 않은 용량이다. 메모리 용량을 증가시키면, 비용이 상승되고, 보다 복잡한 관리 회로를 필요로 할 것이다. 보조 채널에서의 샘플당 비트수를 작게 하면 시종일관 8비트 샘플로 처리되는 메인 신호와 관련한 양자화 해상도 또는 대역폭이 감소된다. 이러한 대역폭이 실질적인 감소는 보조 디스플레이 화상이 비교적 작을 때는 항상 문제가 되는 것은 아니지만 보조 디스플레이 화상이 예를 들어 메인 디스플레이 화상과 동일한 크기인 경우와 같이 큰 경우에는 곤란한 문제가 될 수 있다. 해상도 처리 회로(370)는 보조 비디오 데이터의 양자화 해상도 또는 유효 대역폭을 증가시키기 위한 한가지 이상의 방식을 선택적으로 실행할 수 있다. 예를 들어 쌍을 이루는 화소 압축(paired pixel compression) 방식과 디더링 및 디디더링 방식을 포함한 다수의 데이터 감소 및 데이터 복원 방식이 개발되었따. 디디더링 회로는 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같은 게이트 어레이의 보조 신호 경로에서의 비디오 RAM(350)의 후단에 배치될 것이다. 또한 상이한 비트수를 포함하는 상이한 디더링 및 디디더링 시퀀스와 상이한 비트수를 포함하는 상이한 쌍을 이루는 화소 압축이 고려된다. 각각의 특수한 종류의 화상 디스플레이 포맷에 대한 디스플레이 비디오의 해상도를 최대로 하기 위해 다수의 특수한 데이터 감소 및 복원 방식 중의한 방식의 WSP μP에 의해 선택될 수 있다.
휘도 및 색차 신호는 8:1:1의 6-비트 Y, U, V 휴형으로 저장된다. 즉, 각 성분은 6-비트 샘플로 양자화된다. 색차 샘플의 쌍 마다에 대해 8개의 휘도 샘플이 존재한다. PIP 프로세서(320)는 유입 비디오 데이터가 유입 보조 비디오 동기 신호에 동기된 640fH클록 주파수로 샘플링되는 모드로 동작된다. 이 모드에서는 비디오 RAM에 저장된 데이터가 직교적으로 샘플링된다. 데이터가 PIP 프로세서 비디오 RAM(350)으로부터 판독될 경우, 그 데이터는 유입 보조 비디오 신호에 동기된 동일한 640fH클록을 사용하여 판독된다. 그러나, 이러한 데이터가 직교적으로 샘플링 및 저장되어 직교적으로 독출될 수 있다고 하더라도, 메인 비디오 소스와 보조 비디오 소스의 비동기적 성질로 인하여 비디오 RAM(350)으로부터 직접 직교적으로 디스플레이될 수는 없다. 메인 비디오 소스와 보조 비디오 소스는 이들이 동일한 비디오 소스로부터이 신호를 디스플레이하는 경우에만 될 수 있을 것이다.
비디오 RAM(350)으로부터의 데이터 출력인 보조 채널을 메인 채널에[ 동기시키기 위해서는 추가의 처리 과정이 필요하다. 다시 제4도를 참조하면, 2개의 4비트 래치(352A, 352B)는 비디오 RAM 4-비트 출력 포트로부터의 8-비트 데이터 블록을 재합성하기 위해 사용된다. 이 4비트 래치는 또한 데이터 클록 주파수를 1280fH에서 640fH로 감소시킨다.
일반적으로 비디오 디스플레이 및 편향 시스템은 메인 비디오 신호에 동기화된다. 메인 비디오 신호는 상술한 바와 같이 와이드 스크린 디스플레이를 채우기 위해 속도가 증가되어야 한다. 보조 비디오 신호는 제1비디오 신호와 비디오 디스플레이에 수직으로 동기되어야 한다. 보조 비디오 신호는 필드 메모리에서이 필드 주기의 일부 만큼 지연되어 그 후 라인 메모리에서 확장될 수 있다. 간략히 말해서, 필드 메모리로서 비디오 RAM(350)을 이용하고 신호를 확장시키기 위해 선입선출(FIFO) 라인 메모리 소자(354)를 이용함으로써 보조 비디오 데이터와 메인 비디오 데이터와의 동기를 달성할 수 있다. FIFO(354)의 크기는 2048×8 이다. FIFO의 크기는 판독/기록 포인터 충돌을 방지하는데 필요하다고 생각되는 최소한의 라인 저장 용량과 관련이 있다. 판독/기록 포인터 충돌은 새로운 데이터가 FIFO로 기록될 기회를 갖기 전에 이전의 데이터가 FIFO로부터 판독될 때 발생한다. 또한 이전의 데이터가 FIFO로부터 판독될 기회를 갖기 전에 새로운 데이터가 메모리를 과기록할 때 판독/기록 포인터 충돌이 일어난다.
비디오 RAM(350)으로부터의 8비트 DATA_PIP 데이터 블록은 비디오 데이터를 샘플링하는데 사용된 동일한 PIP 프로세서 640fH클록을 갖는 2048×8 FIFO(354)로 기록된다. 여기서, 640fH클록은 메인 신호가 아닌 보조 신호로 동기된다. FIFO(354)는 메인 비디오 채널의 수평 동기 성분으로 동기되는 1024fH의 디스플레이 클록을 사용하여 판독된다. 판독 및 기록 포트 클록과 무관한 다중라인 메모리(FIFO)를 사용하면, 제2비율로 직교적으로 디스플레이되도록 제1비율로 데이터를 직교적으로 샘플링할 수 있다. 그러나, 판독 및 기록 클록의 비동기적 성질로 인한 판독/기록 포인터 충돌을 방지하기 위한 조치가 필요하다.
게이트 어레이(300)의 메인 신호 경로(304), 보조 신호 경로(306) 및 출력 신호 경로(312)는 제6도에 블록도로 도시되어 있다. 게이트 어레이는 또한 클록/동기 회로(320)와 WSP μP 복호 회로(310)를 포함한다. WSP DATA로 표시된 WSP μP 복호 회로(310)의 데이터 및 어드레스 출력 라인은 PIP 프로세서(320) 및 해상도 처리 회로(370)뿐만 아니라 가가 메인 회로와 전술된 신호 경로에 공급된다. 게이트 어레이의 일부로서 특정 회로가 형성되는지의 여부는 본 발명의 장치에 대한 설명을 용이하게하기 위한 편리성과 상당한 관련이 있다.
게이트 어레이는 필요할 경우 상이한 화상 디스플레이 포맷을 구현하도록 메인 비디오 채널의 비디오 데이터를 확장, 압축 및 크로핑하는 기능을 한다. 휘도 성분 Y_MN은 휘도 성분의 보간 성질에 좌우되는 시간 길이 동안 선입선출(FIFO)라인 메모리(356)에 저장된다. 합성된 색도 성분 U/V_MN은 FIFO(358)에 저장된다. 보조 신호 휘도 및 색도 성분 Y_PIP, U_PIP 및 V_PIP는 디멀티플렉서(355)에 의해 형성된다. 휘도 성분은 필요한 경우 회로(357)에서 해상도 처리되고, 필요한 경우 출력으로서 신호 Y_AUX를 발생하는 보간 회로(359)에 의해 확장된다.
어떤 경우에는 보조 디스플레이가 제1(d)도의 예에 도시된 바와 같이 메인 신호 디스플레이 정도의 크기가 될 것이다. PIP 프로세서 및 비디오 RAM(350)과 관련된 메모리 한계는 이러한 큰 디스플레이 영역을 채우기에는 불충분한 수의 데이터 포인트 또는 화소를 제공할 수 있다. 이러한 상황에서, 해상도 처리 회로(357)는 데이터 압축 즉, 감소 동안 손실된 화소를 제자리에 위치시키기 위하여 보조 비디오 신호에 대한 화소를 복원하도록 사용될 수 있다. 그 해상도 처리 과정을 제4도에 도시된 회로(370)에 의해 취해진 해상도 처리 과정과 일치할 수도 있다. 예을 들면, 회로(370)로는 디더링 회로가 가능하고, 회로(357)로는 디디더링 회로가 가능하다.
보조 비디오 입력 데이터는 640fH의 샘플링율로 샘플링되어 비디오 RAM(350)에 저장된다. 비디오 RAM(350)으로부터 판독된 보조 데이터는 VRAM_OUT으로 표시된다. PIP 회로(301)는 동일한 정수 인자만큼 보조 화상을 비대칭적으로 뿐만아니라 수평 및 수직으로 감소시키는 성능을 갖는다. 다시 제10도를 참조하면, 보조 채널 데이터는 4비트 래치(352A, 352B), 보조 FIFO(354), 타이밍 회로(369) 및 동기 회로(368)에 의해 버퍼링되어 메인 채널 디지털 비디오에 동기된다. VRAM_OUT 데이터는 디멀티플렉서(355)에 의해 Y(휘도), U, V(컬러 성분) 및 FSW_DAT(고속 스위치 데이터)로 분류된다. FSW_DAT는 어느 필드 타입이 비디오 RAM에 기록되었는지를 나타낸다. PIP_FSW 신호는 PIP 회로로부터 직접 수신되어 출력 제어 회로(321)에 인가되는데, 상기 출력 제어 회로에서는 .비디오 RAM으로부터 판독된 필드 중 어느 필드가 작은 화상 모드 동안 디스플레이되어야 하는지에 관한 결정이 이루어진다.
보조 채널은 640fH의 샘플링율로 샘플링되는 반면 메인 채널은 1024fH의 샘플링율로 샘플링된다. 보조 채널 FIFO(354)는 보조 채널 샘플링율에서 메인 채널 클록 주파수로 데이터를 변환시킨다. 이 과정에서, 비디오 신호는 8/5(1024/640)압축된다. 이것은 보조 채널 신호를 정확히 디스플레이 하는데 필요한 4/3 압축보다 더 많은 수치이다. 따라서, 보조 채널은 4×3 소형 화상을 정확히 디스플레이하기 위해 보간 회로(359)에 의해 확장되어야 한다. 보간 회로(359)는 WSP μP(340)에 자체 응답하는 보간 회로 제어 회로(371)에 의해 제어된다. 요구되는 보간 회로의 확장랴은 5/6이다. 확장 인자 X는 다음 식과 같이 결정된다.
X=(640/1024)*(4/3)=5/6
색도 성분 U_PIP 및 V_PIP은 휘도 성분의 보간 성질에 좌우되는 시간 길이 동안 라인 지연 회로(367)에 의해 지연되며, 이 지연 회로는 출력으로서 신호 U_AUX 및 V_AUX를 발생시킨다. 메인 및 보조 신호의 각 Y, U 및 V 성분은 FIFO(354,356,358)의 판독 인에이블 신호를 제어함으로써 출력 신호 경로(312)에서의 각 멀티플렉서(315,317,319)에서 합성된다. 멀티플렉서9315,317,319)는 출력 멀티플렉서에 제어 회로(321)에 응답한다. 출력 멀티플렉서 제어 회로(321)는 클록 신호 CLK, 라인 개시 신호 SOL, H_COUNT 신호, 수직 블랭킹 리셋 신호 및 PI 프로세서와 WSP μP(340)로부터의 고속 스위치의 출력에 응답한다. 멀티플렉싱된 휘도 및 색도 성분 Y_MX, U_MX 및 V_MX는 각 디지털/아날로그 변환기(360,362,364)에 각각 공급된다. 디지털/아날로그 변환기 다음에는 제4도에 도시된 바와 같이 각각 저역 통과 필터(361,363,365)가 후속된다. PIP 프로세서, 게이트 어레이 및 데이터 감소 회로의 여러 기능들은 WSP μP(340)에 의해 제어된다. WSP μP(340)는 직렬 버스에 의해 접속되어 있는 TV μP(216)에 응답한다. 직렬 버스로는 도시된 바와 같이 데이터, 클록신호, 인에이블 신호 및 리셋 신호를 위한 라인을 갖는 4개의 와이어 버스가 가능한다. WSP μP(340)은 WSP μP 복호 회로(310)를 통해 게이트 어레이의 상이한 회로들과 연결되어 있다.
한 경우에서, 디스플레이된 화상의 종횡비 왜곡을 방지하기 위해 4×3 NTSC 비디오 신호를 4/3 인자만큼 압축시킬 필요가 있다. 또 다른 경우에서, 비디오 신호는 보통 수직 줌에 의해 일반적으로 수반되는 수평 줌 동작을 실행하도록 확장될 수 있다. 33%까지의 수평 줌 동작은 압축을 4/3 이하가 되도록 감소시킴으로써 달성될 수 있다. S-VHS에 대해서는 최대 5.5㎒인 휘도 비디오 대역폭이 1024fH클록에 대해 8㎒인 나이퀴스트 플드 오버(Nyquist fold over) 주파수의 상당 퍼센트를 차지하고 있기 때문에, 샘플 보간 회로는 새로운 화소 위치에 대한 유입 비디오를 재계산하는데 사용된다.
제6도에 도시된 바와 같이, 휘도 데이터 Y_MN는 비디오 신호의 압축 또는 확장에 근거한 샘플 값을 검사하는 메인 신호 경로(304)에서의 보간 회로(337)를 통해 라우팅된다. 스위치, 즉 전송로 선택기(323, 331)의 기능은 FIFO(356) 및 보간 회로(337)의 상대적 위치에 대해 메인 신호 경로(304)의 토폴로지(topology)르르 반전시키는 것이다. 특히, 이들 스위치는 보간 회로(337)가 압축을 위해 요구된 바와 같이 FIFO(356)보다 선행할지 아니면 FIFO(356)가 확장을 위해 요구된 바와 같이 보간 회로(337)보다 선행해야 하라 것인지를 선택한다. 스위치(323,331)는 전송로 제어 회로(335)에 응답하며, 전송로 제어 회로(335)는 또한 WSP μP(340)에 응답한다. 소형 화상 모드 동안 보조 비디오 신호가 비디오 RAM(350)에의 저장을 위해 압축되며 실질적으로는 확장만이 필요하다는 사실은 이미 설명하였다. 따라서, 보조 신호 경로에서는 메인 경로에서와 같은 스위칭은 필요치 않다.
메인 신호 경로에 대해서는 제9도에 보다 상세히 도시되어 있다. 스위치(323)는 2개의 멀티플렉서(325,327)에 의해 실행된다. 스위치(331)는 멀티플렉서(333)에 의해 실행된다. 3개의 멀티플렉서는 전송로 제어 회로(335)에 응답하고, 이 전송로 제어 회로(335)는 또한 WSP μP(340)에 응답한다. 수평 타이밍/동기화 회로(335)는 래치(347,351)와 멀티플렉서(353)뿐만 아니라 FIFO의 기록 및 판독을 제어하는 타이밍 신호를 발생시킨다. 클록 신호 CLK 및 라인 개시 신호 SOL는 클록/동기 회로(341)에 의해 발생된다. 아날로그/디지탈 변환 제어 회로(369)는 Y_MN, WSP μP(340) 및 UV_MN의 최상위 비트에 응답한다.
보간 회로 제어 회로(349)는 중간 화소 위치 값(K), 보간 회로 보상 필터 가중치(weighting)(C), 휘도에 대한 클록 게이팅 정보 CGY 및 컬러 성분에 대한 클록 게이팅 정보 CGUV를 발생시킨다. 클록 게이팅 정보는 압축 효과를 위해 일부 클록에서 샘플이 기록되지 못하도록 하거나 확장을 위해 일부 샘플이 여러번 판독되도록 하기 위해서 FIFO 데이터를 일시 정지(추림)시키거나 FIFO 데이터를 반복시킨다.
이러한 압축에 대해서는 제15도에 도시되어 있다. LUMA_RAMP_IN 라인은 FIFO에 기록되고 있는 램프 비디오 데이터를 나타낸다. WR_EN_MN_Y 신호는 활성 상태일 때 하이이다. 즉, 이 신호가 하이일 때에는 데이터가 FIFO에 기록되고 있다는 것을 의미한다. 매 4번째 샘플은 FIFO로 기록되는 것이 금지된다. 불균일한 라인 LUMA_RAMP_OUT은 데이터가 최초에 보간되지 않을 경우, FIFO로부터 판독될 때의 휘도 램프 데이터를 나타낸다. 휘도 FIFO로부터 판독되는 램프파의 평균 경사도는 입력 램프파보다 33% 더 크다. 램프파를 판독하는데 소요되는 활성 판독 시간은 데이터로 기록하는데 소요되는 시간에 비해 33% 더 적게 걸린다. 이로써, 4/3 압축이 이루어진다. 보간 회로(337)의 기능은 FIFO로부터 데이터 판독이 불균일하지 않고 원활히 될 수 있도록 FIFO에 기록되는 휘도 샘플을 재계산하는 것이다.
확장은 압축과는 정확히 반대의 방법으로 실행될 수 있다. 압축의 경우에 있어서, 기록 인에이블 신호는 금지 펄스의 형태로 부가된 클록 게이팅 정보를 갖는다. 데이터를 확장하기 위해 클록 게이팅 정보가 판독 인에이블 신호에 인가된다. 이로써 제16도에 도시된 바와 같이 FIFO(356)로붙 판독될 때이 데이터가 일시정지될 것이다. LUMA_RAMP_IN 라인은 FIFO(356)에 기록되기 전의 데이터를 나타내고, 불균일한 라인 LUMA_RAMP_OUT은 FIFO(356)로부터 판독될 때의 데이터를 나타낸다. 이 경우, FIFO를 후속하는 보간 회로의 기능은 샘플링된 데이터를 확장 후에 불균일한 데이터에서 균일하게 샘플링된 데이터로 재계산하는 것이다. 확장의 경우, FIFO(356)로부터 판독되고 보간 회로(337)를 통해 클록되는 동안 데이터는 일시정지되어야 한다. 이것은 데이터가 보간 회로(337)를 통해 지속적으로 클록되는 압축의 경우와는 다르다. 이러한 압축 및 확장의 경우 모두에 대해, 클록 게이팅 동작은 동기 방식으로 용이하게 실행될 수 있다. 즉, 1024fH시스템 클록의 상승 구간을 기초로 어떠한 사항들이 발생할 수 있다.
휘도 보간에 대한 이러한 토폴로지에는 수많은 장점들이 있다. 클록 게이팅 동작 즉, 데이터 추림 및 데이터 반복은 동기 방식으로 실행될 수 있다. 보간 회로와 FIFO의 위치를 서로 교체하고자 할 때 전환 가능한 비디오 데이터 토폴로지가 사용되지 않았다면, 판독 또는 기록 클록은 데이터를 일시 정지 또는 반복시키기 위해 더블 클록되어야 한다. 더블 클록된다.는 의미는 단일 클록 사이클에서 2개의 데이터 포인트가 FIFO에 기록되거나 단일 클록 사이클 동안 2개의 데이터 포인트가 FIFO로부터 판독외어야 한다는 것을 의미한다. 그 결과의 회로는 기록 또는 판독 클록 주파수가 시스템 클록 주파수의 2배가 되어야 하기 때문에 시스템 클록과 동기적으로 동작하도록 구성될 수 없다. 더욱이, 전환 가능한 토폴로지는 압축과 확장을 행하는데 불과 하나의 보간 회로와 하나의 FIFO 만을 필요로 한다. 만일 본 명세서에 기술된 비디오 전환 장치가 사용되지 않았을 경우, 압축과 확장 기능을 달성하기 위해서는 2개의 FIFO를 사용하여야만 더블 클록 상황을 방지할 수 있다. 확장을 위한 하나의 FIFO는 보간 회로 앞에 설치되어야 하고, 압축을 위한 다른 하나의 FIFO는 보간 회로 다음에 설치될 필요가 있다.
각 FIFO 로부터 판독된 샘플과 동수의 샘플이 각 FIFO에 기록되도록 보장하는 것은 어려운 일이다. Y 및 UV에 대한 클록 게이트 기록 펄스(CGY_WR 및 CGUV_WR)는 동시에 활성화 되지만. Y에 대한 클록 게이트 판독 펄스(CGY_RD)가 활성화 되는 것과 동일한 시기에 활성화 되지는 않는다. 다시 말하여, 비디오 데이터의 확장 및 압축이 발생하고 있다는 사실로 인해 판독 및 기록 포인터가 동수의 장소로 전진하도록 하는데에는 다른 수의 클록 펄스가 필요하다. 판독된 샘플과 동수의 샘플이 기입되도록 보장하기 위한 회로가 제 17도에서 블록도 형태로 도시된다.
제17도는 WR_EN_FIFO_Y(경우1), WR_EN_FIFO_UV(경우2), RD_EN_FI
FO_Y 및 RD_EN_FIFO_UV로 표시된 Y 및 UV 성분용의 FIFO에 대한 WR_RD_EN_FIFO_Y 및 RD_EN_FIFO_UV로 표시된 Y 및 UV 성분용의 FIFO에 대한 기록 및 판독 인에이블 신호를 발생하는데 사용되는 3개의 동일 회로중 하나를 예시한 것이다. 확장의 경우에는 RD_EN_FIFO_Y 및 RD_EN_FIFO_UV 신호가 동일한 것으로 되어 RD_EN_FIFO_Y_UV( 경우 3)로서 표시될 것이다. 먼저 경우 1에 대하여 회로(1100)를 설명한다. 회로(1100)는 비교기(1102)를 통해 WR_BEG_MN을 H_COUNT의 상위 8개의 비트와 비교환다. 값 H_COUNT는 라인 기간내에서의 화소 위치를 판정하는데 사용되는 10비트 카운터 값이다. 카운터는 라인 개시 신호 SOL에 의해 소거된다. SOL 신호는 매 라인의 개시점에서 수평 카운터 H_COUNT를 0으로 초기화하는데 사용되는 단일 클록 와이드 펄스이다. SOL 펄스는 통상적으로 수평 동기 성분의 상승 구간과 일치된다.
비교기(1102)의 출력은 회로(1118)에 의해 지연되고, NAND 게이트(1104)에서 자신의 반전되었지만 지연되지 않은 버전과 비교된다. NAND 게이트(1104)의 출력, 즉 1 클록 주기 와이드 활성 LO 신호는 10비트 길이 카운터(1106)의 로드 입력단 LD에 입력된다. LD 입력단은 10비트 FIFO길이 카운터(1106)에 시스템 클록의 상승 구간을 로드하는데 사용된다. LENGTH 신호의 비트들은 인버터 어레이(1110)에 의해 반전된다. LENGTH 값은 실제로 FIFO에 기록된 데이터 샘플의 수를 판정하기 위해 10비트 카운터의 상위 8개의 비트를 로드하는데 사용된다. 인버터 어레이(1110)의 출력은 카운터(1106)의 로드 인 입력단 LD IN의 최상위 비트들에 공급된다. 최하위의 2비트는 논리적으로 HI로 고정된다. 유효 로드 인 값은 _LENGTH-1이다. _LENGTH-1 중 -1 부분을 조정하기 위해서, 카운터(1106)는 길이 카운터(1106)가 0에 도달하기 1 클록 사이클 전에 발생하는 리플 캐리 아웃 신호 RCO에 의해 그 동작이 중단된다. 클록 게이팅 정보는 게이트(1112)에서 리플 캐리 아웃 신호 RCO와 NOR 연산된다. 그 동일한 인에이블 신호는 게이트(1116)에 의해 반전되어 FIFO에 대한 인에이블 신호로서 사용된다. 이에 따라 FIFO 메모리 및 카운터가 정확히 동일한 방식으로 인에이블되어, 정확한 수의 샘플이 기록되게 한다. 경우 2에서도, 역시 WR_BEG-MN이 H_COUNT와 비교된다. 그러나, CGUV_WR 신호는 WR_EN_FIFO_UV 신호를 출력으로 발생하는데 사용된다. 경우 3에서, RD_BEG_MN은 H_COUNT와 비교되고, CGY_RD 신호가 RD_EN_FIFO_Y_UV 신호를 출력으로 발생하는데 사용된다.
보조 신호의 보간은 보조 신호 경로(306)에서 발생한다. PIP 회로(301)는 유입 비디오 데이터를 저장하도록 6비트 Y, U, V 8:1:1 필드 메모리인 비디오 RAM(350)을 조정한다. 비디오 RAM(350)은 복수의 메모리 위치에 2개 필드의 비디오 데이터를 유지한다. 각 메모리 위치는 8비트의 데이터 비트를 유지한다. 각 8-비트 위치에는 하나의 6-비트 Y(휘도) 샘플(640fH로 샘플링된) 및 다른 2개의 비트가 있다. 이들 2개의 다른 비트는 고속 스위치 데이터(FSW-DAT), 아니면 U 또는 V 샘플(80fH샘플링된)의 일부를 유지한다. FSW_DAT 값은 어느 유형의 필드가 비디오 RAM에 기록되어 있는지를 나타낸다. 비디오 RAM(350)에 2개 필드의 데이타가 저장되어 있고 전체 비디오 RAM(350)이 디스플레이 기간 동안 판독되기 때문에, 디스플레이 주사 동안 2개의 필드 모두가 판독된다. PIP 회로(301)는 고속 스위치 데이터를 사용하여 어느 필드가 메모리로부터 판독되어 디스플레이될지를 결정할 것이다. PIP 회로는 모션 티어(motion tear)문제를 해소하기 위해 기록되어 있는 반대의 필드 타입을 항상 판독한다. 판독되는 필드 타입이 디스플레이 되는 필드 타입과 반대 타입일 경우, 비디오 RAM에 저장된 짝수 필드는 이 플드가 메모리로부터 판독될 때 필드의 최상부 라인을 삭제시킴으로써 반전된다. 그 결과, 소형 화상은 모션 티어없이 정확한 인터레이스 주사를 유지한다.
클록/동기 회로(341)는 FIFO(354,356,358)를 동작시키는데 필요한 판독, 기록 및 인에이블 신호를 발생시킨다. 메인 채널 및 보조 채널용의 FIFO는 후속 디스플레이를 위해 요구되는 각 비디오 라인의 메인 채널 부분과 보조 채널 부분을 위한 저장 공간에 데이터를 기록하도록 인에이블 된다. 메인 채널과 보조 채널 양자의 데이터가 기록되지 않고 메인 채널 또는 보조 채널 중의 한 채널로부터의 데이터가 기록되므로, 각각의 소스로부터의 데이터를 디스플레이의 동일 비디오 라인 또는 복수의 비디오 라인으로 합성하는 것이 필요하다. 보조 채널의 FIFO(354)는 보조 비디오 신호에 동기하여 기록되고, 메인 비디오 신호에 동기하여 메모리로부터 판독된다. 메인 비디오 신호 성분은 메인 비디오 신호에 동기하여 FIFO(356,358)에 기록되고, 메인 비디오에 동기하여 메모리로부터 판독된다. 메인 채널과 보조 채널간의 판독 순서가 전환되는 횟수는 선택된 특수 효과에 좌우된다.
크로핑되어 나란하게 디스플레이되는 화상(cropped side-by-side pictures)과 같은 상이한 특수 효과는 라인 메모리 FIFO에 대한 판독 및 기록 인에이블 제어 신호를 조작함으로써 실현된다. 이러한 디스플레이 포맷에 대한 처리는 제7도 및 제8도에 도시되어 있다. 크로핑되어 나란하게 디스플레이된 화상의 경우, 보조 채널의 2048×8 FIFO(354)에 대한 기록 인에이블 제어 신호(WR_EN_AX)는 제7도에 도시된 바와 같이(1/2)*(4/3)=0.67 또는 보조 채널 활성 라인 기간(속도 증가후)의 67% 동안 활성 상태가 된다. 이것은 보조 채널 비디오에 대해 실행되는 대략 33% 크로핑(67% 활성 화상) 및 4/3 압축율과 일치한다. 제 8도의 상부에 도시된 메인 비디오 채널에서, 910×8 FIFO(356,358)에 대한 기록 인에이블 제어 신호(WR_EN_MN_Y)는 메인 채널 활성 라인 기간의 (1/2)*(4/3)=0.67(67%) 동안 활성 상태가 된다. 이것은 910×8 FIFO에 의해 메인 채널 비디오에 대해 실행되는 대략 33% 크로핑 및 4/3의 압축율과 일치한다.
각 FIFO에서는, 비디오 데이터가 버퍼링되어 제시간에 특정 포인트에서 판독된다. 데아타가 각 FIFO로부터 판독될 수 있는 시간의 활성 영역은 선택된 디스플레이 포맷에 의해 결정된다. 크로핑되어 좌우 양측에 화상이 디스플레이 되는 모드의 예에서, 메인 채널 비디오는 화면의 중간 지점을 기준으로 좌측에 디스플레이되고 보조 채널 비디오는 우측에 디스플레이된다. 임의의 비디오 부분의 파형은 도시된 바와 같이 메인 채널과 보조 채널이 서로 상이하다. 메인 채널 910×8 FIFO의 판독 인에이블 제어 신호(RD_EN_MN)는 비디오 백 포치(back porch)에 후속되는 활성 비디오의 개시점에서 시작되는 디스플레이의 디스플레이 활성 라인 기간중 50% 동안 활성화 된다. 보조 채널 판독 인에이블 제어 신호(RD_EN_AX)는 RD_EN_MN 신호의 하강 에지에서 시작되고 메인 채널 비디오 플런트 포치(front porch)의 시작점에서 종료되는 디스플레이 활성 라인 기간의 나머지 50% 동안 활성화된다. 기록 인에이블 제어 신호는 각가의 FIFO 입력 데이타(메인 또는 보조)에 동기하는 한편, 판독 인에이블 제어 신호는 메인 채널 비디오에 동기된다.
제1(d)도에 도시된 디스플레이 포맷은 2개의 거의 전체 필드의 화상을 좌우 양측에 디스플레이하는 포맷으로 디스플레이하고자 할 때 특히 바람직하다. 이러한 디스플레이는 예를 들어 16×9의 와이드 디스플레이 모맷비 디스플레이를 위해 특히 적합하다. 대부분의 NTSC 신호는 4×3 포맷으로 표시되며, 이 포맷비는 당연히 12×9 포맷과도 대응한다. 2개의 4×3 디스플레이 포맷비 NTSC 화상은 화상을 33% 크로핑하거나 압착하여 종횡비를 왜곡시킴으로써 동일한 16×9 디스플레이 포맷비 디스플레이로 제공될 수 있다. 사용자의 기호에 따라서, 화상 크로핑 대종횡비 왜곡의 비는 0 내지 33 범위내에서 설정될 수 있다. 예를, 2개의 좌우 양측 디스플레이된 화상은 16.7% 압착 및 크로핑된 형태로 제공될 수 있다.
16×9 및 4×3 디스플레이 포맷비 디스플레이가 모두 62.5 ㎲ec동상적인 라인 길이를 가지므로 16×9 디스플레이 포맷비 디스플레이를 위한 수평 디스플레이 시간은 4×3 디스플레이 포맷비 디스플레이와 동일하다. 따라서, NTSC 비디오 신호는 왜곡 없이 정확한 종횡비를 유지하기 위해 4/3 계수로 속도 증가되어야 한다. 4/3 계수는 2개의 디스플레이 포맷의 비로 계산된다:
4/3 = (16/9)/(4/3)
본 발명의 특징에 따라 비디오 신호의 속도를 증가시키기 위해 가변 보간 회로가 이용된다. 종래에는 동일 기능을 실행하기 위해 입력 및 출력에서 상이한 클록 주파수를 갖는 FIFO가 사용되어 왔다. 2개의 NTSC 4 ×3 디스플레이 포맷비 신호가 하나의 4 ×3 디스플레이 포맷비 디스플레이상에 디스플레이될 경우, 각 화상은 50%로 왜곡 또는 크로핑되거나 아니면 50%로 왜곡과 크로피이 조합되어야 한다. 와이드 스크린 응용에 필요한 속도 증가에 필적할 만한 속도 증가는 불필요하다.
본 발명은 텔레비전 분야에 관한 것으로서, 특히 여러 가지 디스플레이 포맷을 구현하기 위해 비디오 데이터를 보간해야 하는 와이드 디스플레이 포맷비 스크린을 갖는 텔레비젼에 관한 것이다. 오늘날 대부분의 텔레비젼은 수평폭 대 수직 높이가 4:3인 디스플레이 포맷비를 갖는다. 와이드 디스플레이 포맷비는 예컨대 16:9인 영화의 디스플레이 포맷비와 거의 일치한다. 본 발명은 직시(direct view) 텔레비젼과 투사 텔레비젼에 적용된다.
흔히 4×3으로서도 표현되는 4:3 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 단일 및 다수의 비디오 신호 소스를 디스플레이할 수 있는 방식으로 제한되고 있다. 시험 방송을 제외한 상업용 방송 업체의 텔레비젼 신호 전송은 4×3 디스플레이 포맷비로 방송된다. 많은 시청자들은 영화와 관련된 보다 넓은 디스플레이 포맷비가 4×3 디스플레이 포맷비보다 큰 만족감을 준다는 것을 알고 있다. 와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 보다 큰 만족을 주는 디스플레이를 제공할 뿐만 아니라 와이드 디스플레이 포맷 신호 소스를 그에 대응한 와이드 디스플레이 포맷으로 디스플레이할 수 있다. 따라서, 영화가 크로핑(cropping)되거나 왜곡되지 않은 영상으로 표시되므로, 비디오 소스를 필름에서 비디오로 변환할 때 예를 들어 텔리신(telecine) 장치 또는 텔레비젼의 프로세서에 의해 비디오 소스가 크로핑되지 않아도 된다.
또한 와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 통상의 디스플레이 포맷신호 및 와이드 디스플레이 포맷 신호 모두에 대한 다양한 디스플레이와 이들 디스플레이 포맷 신호를 다중 화상 디스플레이로 조합하는데 적합하게 되었다. 그러나, 와이드 디스플레이 포맷비스크린의 사용예는 이에 따른 수많은 문제점들이 파생된다. 이러한 문제점들로서는, 다수의 신호 소스의 디스플레이 포맷비를 변경시키는 문제, 비동기적이지만 동시에 디스플레이된 소스로부터 일관된 타이밍 신호를 형성하는 문제, 다중 화상 디스플레이를 발생시키도록 다중 소스들간에 스위칭하는 문제 및 압축된 데이터 신호들로부터 고해상도 화상을 제공하는 문제 등이 있다. 이러한 문제점들은 본 발명에 따른 와이드 스크린 텔레비젼을 사용하면 해결될 수 있다. 본 발명의 여러 장치에 따른 와이드 스크린 텔레비젼은 유사하거나 상이한 포맷비를 갖는 단일 및 다수의 소스로부터 고해상도의 단일 및 다중 화상 디스플레이를 선택 가능한 디스플레이 포맷비로 제공할 수 있다.
와이드 디스플레이 포맷비를 갖는 텔레비젼은 기본 수평 주사율 혹은 표준 수평 주사율과 그 배수의 수평 주사율로 인터레이스 방식 주사(비월 주사) 및 넌인터레이스 방식 주사 모두에 의해 비디오 신호를 디스플레이하는 텔레비젼 시스템으로 실시될 수 있다. 예컨대, 표준 NTSC 비디오 신호는 각 비디오 프레임의 연속필드(여기서, 각각의 필드는 대략 15,734㎐의 기본 또는 표준 수평 주사율에서의 라스터 주사 동작에 의해 발생됨)를 인터레이스 방식으로 주사함으로써 디스플레이된다. 비디오 신호에 대한 기본 주사율은 fH,1fH및 1H 등 여러 가지로 표현될 수 있다. 1fH신호의 실제 주파수는 서로 다른 비디오 표준 규격에 따라 변할 것이다. 텔레비젼 치의 화질을 향상시키고자는 노력에 의해, 비디오 신호를 순차적으로, 즉 넌인터레이스 방식으로 디스플레이하는 시스템이 개발되었다. 순차 주사에서는 각각의 디스플레이된 프레임이 인터레이스 주사 포맷의 2개의 필드중 한 필드를 주사하기 위해 할당된 시간 간격과 동일한 시간 간격으로 주사되어야 한다. 플리커 프리 AA-BB 디스플레이는 각 필드가 연속적으로 두 번 주사되어야 한다. 각각의 경우, 수평 주사 주파수는 표준 수평 주파수의 2배가 되어야 한다. 이러한 순차 주사 디스플레이 또는 플리커 프리 디스플레이를 위한 주사율은 2fH및 2H로서 표시된다. 예를 들어, 미합중국 표준에 따른 2fH의 주사 주파수는 대략 31,468㎐이다.
메인 비디오 신호의 주요 신호 처리는 특히 와이드 스크린 텔레비젼에 적합한 각종 디스플레이 포맷을 실행하는데 필요하다. 비디오 데이터는 원하는 포맷에 따라 선택적으로 압축 및 확장되어야 한다. 예컨대, 하나의 경우에 있어서, 디스플레이되는 화상의 종횡비 왜곡을 방지하기 위해서는 4×3 NTSC 비디오를 4/3 압축비로 압축시킬 필요가 있다. 다른 경우에 있어서, 예컨대, 비디오는 대개 수직 줌(zooming)이 수반되는 수평 줌 동작을 실행하기 위해 확장될 수 있다. 33% 까지의 수평 줌 동작은 4/3 이하로 압축을 저감함으로써 실현될 수 있다. S-VHS 포맷에 대한 5.5㎒까지의 휘도 비디오 대역폭이 1024fH시스템 클록에 대해 8㎒인 나이퀴스트 폴드 오버(Nyquist fold over) 주파수의 큰 퍼센트를 차지하고 있기 때문에, 샘플 보간 회로는 새로운 화소 위치에 대하여 입력되는 비디오를 재계산하기 위해 사용된다.
메인 신호에 대한 휘도 데이터는 데이터를 압축 및 확장시키기 위한 FIFO라인 메모리와 데이터를 고르게 하기위해 비디오의 압축 또는 확장에 따라서 샘플값을 재계산하는 보간 회로를 포함하는 메인 신호 경로를 따라 전송된다. 그러나, FIFO와 보간 회로의 상대 위치는 확장시보다 압축시에 차이가 난다. 본발명의 장치에 따라서, 스위치 또는 전송로 선택기는 FIFO와 보간 회로의 상대 위치에 대해 메인 신호 경로의 토폴로지를 전환하여 2개의 FIFO와 2개의 보간 회로를 필요로 하는 2개의 메인 신호 경로에 대한 필요성을 제거한다. 특히 이들 스위치는 보간 회로가 압축시에 필요한 FIFO보다 선행하는지 또는 FIFO가 확장시에 필요한 보간 회로보다 선행하는지를 선택한다. 스위치는 그 자체가 마이크로프로세서에 응답하는 전송로 제어 회로에 응답할 수 있다.
보간 회로 제어 회로는 화소 위치값, 보간 회로 보상 필터 중량 및 휘도 데이터에 대한 클록 게이팅 정보를 발생시킨다. 압축을 위해 보다 많은 샘플들이 판독되기 보다 기록되거나 또는 확장을 위해 보다 많은 샘플들이 기록되기 보다 판독되는 정보들은 FIFO 데이터를 추림하거나 또는 반복하는 클록 게이팅 정보이다. 예컨대, 4/3 압축을 행하기 위해서, 매 4번째 샘플은 FIFO로 기록되는 것이 금지된다. 휘도 FIFO로부터 판독된 램프파의 평균 경사도는 대응하는 입력 램프파보다 33% 만큼 더 크다. 램프파를 판독하는데 소요되는 활성 판독 시간은 데이터로 기록시키는데 소요되는 시간에 비해 33% 더 적게 걸리다는 사실에 주목하자. 이로써, 4/3 압축이 이루어진다. 보간 회로의 기능은 FIFO로부터 데이터 판독이 불균일하지 않고 원활히 될 수 있도록 FIFO에 기록되는 휘도 샘플을 재계산하는 것이다.
확장은 압축과는 정확히 반대의 방법으로 실행될 수 있다. 압축의 경우에 있어서, 기록 인에이블 신호는 금지 펄스의 형태로 부가된 클록 게이팅 정보를 갖는다. 데이터를 확장하기 위해, 클록 게이팅 정보가 판독 인에이블 신호에 인가된다. 이로 인해 클록 게이팅 정보가 FIFO로부터 판독될 때 데이터는 일시 정지될 것이다. 휘도 FIFO로부터 판독되는 램프파의 평균 경사도는 4/3 확장 또는 줌을 위한 대응하는 입력 램프파에 비해 33% 더 작다. 이 경우, FIFO를 후속하는 보간 회로의 기능은 샘플링된 데이터를 확장 후에 불균일한 데이터에서 균일하게 샘플링된 데이터로 재계산하는 것이다. 확장의 경우, FIFO로부터 판독되고 보간 회로를 통해 클록되는 동안 데이터는 일시 정지되어야 한다. 이것은 데이터가 보간 회로를 통해 지속적으로 클록되는 압축의 경우와는 다르다. 이러한 압축 및 확장의 경우 모두에 대해, 클록 게이팅 동작은 동기 방식으로 용이하게 실행될 수 있다. 즉, 1024fH시스템 클록의 상승 구간을 기초로 어떠한 사항들이 발생할 수 있다.
휘도 보간에 대한 이러한 토포로지에는 수많은 장점들이 있다. 클록 게이팅 동작 즉, 데이터 추림 및 데이터 반복은 동기 방식으로 실행될 수 있다. 보간 회로와 FIFO의 위치를 서로 교체하고자 할 때 전환 가능한 비디오 데이터 토폴로지가 사용되지 않았다면, 판독 또는 기록 클록은 데이터를 일시 정지 또는 반복시키기 위해 더블 클록되어야 한다. 더블 클록된다는 의미는 단일 클록 사이클에서 2개의 데이터 포인트가 FIFO에 기록되거나 단일 클록 사이클 동안 2개의 데이터 포인트가 FIFO로부터 판독되어야 한다는 것을 의미한다. 그 결과의 회로는 기록 또는 판독 클록 주파수가 시스템 클록 주파수의 2배가 되어야 하기 때문에 시스템 클록과 동기적으로 동작하도록 구성될 수 없다. 더욱이, 전환 가능한 토폴로지는 압축과 확장을 행하는데 불과 하나의 보간 회로와 하나의 FIFO만을 필요로 한다. 만일 본 명세서에 기술된 비디오 전환 장치가 사용되지 않았을 경우, 압축과 확장 기능을 달성하기 위해서는 2개의 FIFO를 사용하여야만 더블 클록 상황을 방지할 수 있다. 확장을 위한 하나의 FIFO는 보간 회로 앞에 설치되어야 하고, 압축을 위한 다른 하나의 FIFO는 보간 회로 다음에 설치될 필요가 있다.
적절한 회로 동작을 위한 조건중 하나는 가가 수평 라인에 대하여 FIFO에 기록된 데이터 샘플의 수가 그 수평 라인에 대하여 FIFO로부터 판독된 데이터 샘플의 수와 정확히 일치하여야 한다는 것이다. 만일 FIFO로부터 판독된 샘플수와 동수의 샘플이 FIFO에 기입되지 않으면, 메인 채널 화상이 라인 단위 포인터 선행(line by line pointer precession), 판독 또는 기입으로 인해 극심하게 기울어지게 될 것이다. 이러한 필요성은 메인 채널 FIFO가 필드당 1회 리셋된다는 사실로부터 설명될 수 있다. 먼저 기록 포인터가 메인 신호 수직 동기 펄스에 따라서 리셋된 다음, 한 라인 후에 판독 포인터가 리셋된다.
비디오 데이터의 확장 및 압축이 발생된다는 사실로 인해 동수의 장소로 전진시키기 위해 판독 및 기록 포인터에 대해 다른 수의 클록 사이클이 필요할수도 있다. 기입된 데이터 샘플의 수가 모드에 관계없이 항상 판독된 데이터 샘플의 수와 일치하도록 하기 위해서는 메인 Y FIFO 및 UV FIFO에 대한 판독 및 기록 인에이블 신호를 발생하기 위해 3개의 레지스터 값 및 2개의 제어 신호가 사용된다. WSP μP(340)에 의해 제공된 2개의 레지스터 값 WR_BEG_MN 및 RD_BEG_MN은 수평 화소 계수 값(count value) H_COUNT와 관련하여 판독 및 기입이 시작될 수평 라인 기간에서의 위치를 지정한다. 이 화소 계수 값 H_COUNT는 라인 기간내에서의 화소 위치를 판정하는데 사용되는 10비트 카운터 값이다. 이 카운터는 라인 개시 신호 SOL에 의해 소거된다. SOL 신호는 매 라인의 개시점에서 수평 카운터 값 H_COUNT를 0으로 초기화하는데 사용되는 단일 클록 와이드 펄스이다. SOL 펄스는 통상적으로 수평 동기 성분의 상승 구간과 일치된다.
제3레지스터 값 LENGTH는 실제로 FIFO에 기입되거나 FIFO로부터 판독된 데이터 샘플의 수를 판정하기 위해 10비트 카운터의 상위 8개의 비트를 로드하는데 사용된다. 레지스터 값의 비트들이 반전되고 최하위의 2개의 비트가 논리적으로 HI로 로드되어, 그 결과 _LENGTH-1이 된다. 신호 앞에 추가된 _표시는 논리적인 반전을 표시한다. 따라서, 카운터가 오버플로우되는 경우, 즉 리플 캐리아웃이 HI로 진행하는 경우, 요구된 수의 샘플이 기록 또는 판독될 것이다. 기록 또는 판독된 화소 샘플의 실제 개수는 레지스터가 카운터의 상위 8개의 비트에 로드되기 때문에 LENGTH×4가 된다. 클록 게이팅의 효과는 카운터에 대한 인에이블은 FIFO에 대한 인에이블로서도 사용될 수 있으며, 이로써 기록 또는 판독된 샘플의 수가 모드에 관계없이 항상 LENGTH×4가 된다.

Claims (4)

  1. 비디오 신호용 라인 메모리와; 상기 비디오 신호를 확장 및 압축하는 동안에 매 라인당 상이한 수의 데이터 샘플들이 저장되는 상기 라인 메모리에 비디오 데이터 샘플을 기록하고 상기 라인 메모리로부터 비디오 데이터 샘플을 판독하는 것을 제어하기 위한 제어 수단과; 상기 라인 메모리의 판독 또는 기록이 시작되는 수평 라인 기간 내의 위치를 지정하는 제1값과 각 라인 기간내의 화소 위치를 지정하는 제2값을 비교하기 위한 비교 수단과; 상기 라인 메모리에 저장된 데이터 샘플수의 값을 저장하기 위한 저장 수단과; 제1입력으로서 상기 비교 수단의 출력을 갖고 제2입력으로서 상기 라인 메모리에 저장된 데이터 샘플의 수를 가지며, 실제로 상기 라인 메모리에 기록되거나 상기 라인 메모리로부터 판독되었던 데이터 샘플수를 계수하기 위한 카운트 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라인 메모리에서 압축 또는 확장된 데이터를 매끄럽게(smoothly)하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 라인 메모리는 독립적으로 인에이블되는 기록 및 판독 포트를 갖는 선입선출(FIFO)장치인 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 회로.
  4. 비디오 신호 처리 회로의 라인 메모리용 제어기에 있어서, 상기 비디오 신호를 확장 및 압축하는 동안에 매 라인당 상이한 수의 데이터 샘플들이 저장되는 상기 라인 메모리에 비디오 데이터 샘플을 기록하고 상기라인 메모리로부터 비디오 데이터 샘플을 판독하는 수단과; 상기 라인 메모리의 판독 또는 기록이 시작되는 수평 라인 기간내의 제1화소 위치를 지정하는 제1값과 각 라인 기간내의 제2화소 위치를 지정하는 제 2값을 비교하는 수단과; 상기 라인 메모리에 저장된 데이터 샘플수에 대응하는 제3값을 저장하기 위한 수단과; 제1입력으로서 상기 비교 수단의 출력을 갖고 제2입력으로서 상기 제3값을 가지며, 실제로 상기 라인 메모리에 기록되거나 상기 라인 메모리로부터 판독되었던 데이터 샘플수를 계수하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 라인 메모리용 제어기.
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