PT97811B - Dispositivo de controlo video com deteccao automatica de letra de forma - Google Patents

Description

invento refere-se ao campo de televisões que têm visores de imagem múltipla para sinais video assíncronos, e em particular, para tais televisões que têm um écran de relação de formato de visionamento largo. A maior parte das televisões de hoje têm uma relação de formato de visionamento de entre a largura horizontal para a altura vertical, de 4:3. Uma relação de formato de visionamento largo corresponde mais de perto à relação de formato de visionamento dos filmes, por exemplo 16:9. O invento é aplicável tanto a televisões de visão directa como a televisões de projecção.

As televisões que têm uma relação de formato de visionamento de 4:3, muitas vezes referido como 4x3, estão limitadas nos modos como podem ser visionadas as fontes de sinal video simples e múltiplo. As transmissões de sinal de televisão de estações emissoras comerciais, excepto para material experimental, são emitidas com uma relação de formato de visionamento de 4x3. Muitos espectadores acham o formato de visionamento de 4x3 menos atraente do que a relação de formato de visionamento mais largo associada a filmes. As televisões com uma relação de formato de visionamento largo fornecem não apenas um visionamento mais atraente, mas são capazes de visionar fontes de sinal de formato de visionamento largo num correspondente formato de visionamento largo. Filmes parecem” filmes, não cortados ou suas versões distorcidas. A fonte video não necessita de ser cortada, quer quando convertida de filme para video, por exemplo por um dispositivo de telecinema, quer por processadores na televisão.

As televisões com uma relação de formato de visionamento largo são também apropriadas para uma variedade grande de visores tanto para sinais de formato de visionamento convencional como largo, bem como suas combinações em visores de imagem múltipla. Contudo, a utilização de um écran de relação de visionamento largo impõe numerosos problemas. Mudando as relações de formato de visionamento de fontes de sinal múltiplo, desenvolvendo sinais de temporização consistentes a partir de fontes assíncronos mas

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-3simultaneamente visionadas, comutando entre fontes múltiplas para gerar visionamentos de imagem múltipla, e fornecendo imagens de alta resolução a partir dos sinais de dados comprimidos, são categorias gerais de tais problemas. Tais problemas são resolvidos numa televisão de écran largo de acordo com este invento. Uma televisão de écran largo de acordo com os vários aspectos deste invento é capaz de proporcionar alta resolução, visionamentos de imagem simples e múltipla, a partir de fontes assíncronas simples e múltiplas que têm relações de formato semelhantes ou diferentes, e com relações de formato de visionamento seleccionáveis.

Quase todos os produtos video disponíveis correntemente pelos consumidores têm uma relação de formato de visionamento de 4x3, ao passo que a relação de formato de visionamento da produção video varia grandemente. Se uma relação de aspecto maior do que 4x3 é utilizada para a produção video, uma conversão da relação de aspecto deve ser executada antes do visionamento numa televisão ou ocorrerá distorção de imagem. Um processo de conversão de relação de aspecto é conhecido como letra de forma. A letra de forma mantém mais (ou toda) informação horizontal, com o sacrifício do número de linhas visionadas em cada campo. Uma fonte video produzida no formato de 16x9 conteria 181 linhas de video em cada campo quando convertido para um formato de letra de forma de 4x3. As linhas extras que não são utilizadas em cada campo podem ser ajustadas para um nível preto (ou cinzento) de campo plano. Fontes de relação de aspecto mais elevada conteriam proporcionalmente menos linhas por campo.

Uma televisão de écran largo, como descrita nisto aqui por exemplo, pode ter uma relação de formato de visionamento de 16x9. Isto fornece uma oportunidade para visionar sinais no formato de letra de forma com maior flexibilidade. Sinais letra de forma que foram produzidos originalmente na relação de aspecto de 16x9 podem ser ampliadas, isto é expandidas, verticalmente para encher o écran, sem nenhuma perda da informação horizontal ou distorção. Um circuito de detecção automática de letra de forma de acordo com uma disposição do invento pode identificar as regiões de campo plano no campo video que são representativos do formato de

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letra de forma do visionamento para sinais video. Isto pode ser efectuado por diferentes processos e aparelhos correspondentes, de acordo com as disposições do invento descritas nisto aqui.

Numa disposição do invento, um detector automático de letra de forma é baseado na presunção de que um sinal video de letra de forma terá três zonas, denominadas A, B e C. As zonas A e C não têm video activo, ou o mínimo dos níveis de luminância video que são menores do que um predeterminado limiar de luminância, e correspondem às barras escuras. A zona B tem video activo, ou pelo menos os níveis de luminância video que são maiores do que o predeterminado limiar de luminância, correspondendo à imagem entre as barras escuras. Os intervalos de tempo respectivos das zonas A, B e C são uma função do formato de letra de forma, que pode variar por exemplo de 16x9 a 21x9. A duração de tempo das zonas A e C é aproximadamente de 20 linhas cada para o formato de letra de forma 16x9. O detector de letra de forma examina os níveis de luminância para as regiões A e/ou C. Se video activo, ou pelo menos um mínimo nível de luminância video, é encontrado nas zonas A e/ou C, o detector de letra de forma fornece um sinal de saída, por exemplo um 0 lógico, indicando uma fonte de sinal NTSC de relação de formato de visionamento normal de 4x3. Contudo, se o video é detectado na zona B, mas não nas zonas A e C, então o video é presumido ser uma fonte de sinal de letra de forma. Neste caso, o sinal de saída seria um 1 lógico.

A operação do detector pode ser melhorada por histerese. Logo que seja detectado um sinal de letra de forma, um número mínimo de campos de sinal de não letra de forma deve ser detectado antes do visionamento ser mudado para o necessário para sinais normais de 4x3. Semelhantemente, logo que seja detectado um sinal normal de 4x3, o formato de letra de forma deve ser detectado para um número mínimo de campos antes de se comutar o visor para um modo de écran largo.

Numa outra disposição do invento, a detecção de letra de forma é efectuada calculando-se dois gradientes para cada linha no campo video. Quatro valores são necessários para calcular os

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-5dois gradientes: valores máximo e mínimo da linha corrente, e valores máximo e mínimo da linha anterior. 0 primeiro gradiente, designado por o gradiente positivo, é formado subtraindo-se o valor mínimo da linha anterior do valor máximo da linha corrente. O segundo gradiente, designado por o gradiente negativo, é formado subtraindo-se o valor mínimo da linha corrente do valor máximo da linha anterior. Qualquer um dos gradientes pode ter valores positivos ou negativos dependendo do conteúdo da cena, mas os valores negativos de ambos os gradientes podem ser ignorados. Isto porque num momento apenas um gradiente pode ser negativo, e a grandeza do gradiente com o valor positivo será sempre maior do que ou igual à grandeza do gradiente com o valor negativo. Isto simplifica o conjunto de circuitos eliminando-se a necessidade de calcular um valor absoluto dos gradientes. Se qualquer gradiente tem um valor positivo que excede um limiar programável, o video é considerado estar presente quer sobre a linha corrente quer sobre a linha anterior. Estes valores podem ser utilizados por um microprocessador para fazer uma determinação de se a fonte video está ou não no formato de letra de forma.

De acordo ainda com uma outra disposição do invento, o circuito de detecção automática de letra de forma pode implementar automaticamente a ampliação vertical ou expansão do sinal de relação de formato de visionamento de 4x3 que inclui o visionamento de letra de forma de relação de formato de visionamento de 16x9. Quando é detectado o formato de letra de forma, a altura da deflexão vertical pode ser automaticamente aumentada de 4/3, que possibilita à porção de video activo do sinal de letra de forma encher o écran largo sem distorção da relação de aspecto da imagem.

As figuras l(a)-l(i) são úteis para explicar os diferentes formatos de visionamento de uma televisão de écran largo.

A figura 2 é um diagrama de blocos de uma televisão de écran largo de acordo com os aspectos deste invento e adaptado para operação em exploração horizontal 2f_H.

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A figura 3 é um diagrama de blocos do processador de écran largo mostrado na figura 2.

A figura 4 é um diagrama de blocos que mostra detalhes adicionais do processador de écran largo mostrado na figura 3.

A figura 5 é um diagrama de blocos do processador de imagem em imagem mostrado na figura 4.

A figura 6 é um diagrama de blocos da disposição de portas na figura 4 e que ilustra os percursos principal, auxiliar e de sinal de saída.

As figuras 7 e 8 são diagramas de temporização úteis para explicar a geração do formato de visionamento mostrado na figura l(d), que utiliza sinais completamente cortados.

A figura 9 é um diagrama de blocos de um circuito para gerar o sinal interno 2fjj na conversão de lf_H para 2fjj.

A figura 10 é um bloco de combinação e diagrama circuito para o circuito de deflexão mostrado na figura 2.

A figura 11 é um diagrama de blocos da interface RGB mostrada na figura 2.

As figuras 12 e 13 são diagramas úteis para explicar a operação de um detector automático de letra de forma.

A figura 14 é um diagrama de blocos de um detector automático de letra de forma como explicado em ligação com as figuras 12-13.

A figura 15 é um diagrama de blocos de um circuito alternativo para implementar um detector automático de letra de forma.

A figura 16 é um diagrama de blocos de um circuito de

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-Ίcontrolo de dimensão vertical que inclui um detector automático de letra de forma.

As várias partes da figura 1 ilustram algumas, mas não todas das várias combinações dos formatos de visionamento de imagem simples e múltipla que podem ser implementadas de acordo com as diferentes disposições do invento. As seleccionadas para ilustração pretendem facilitar a descrição de circuitos particulares que compreendem televisões de écran largo de acordo com as disposições do invento. Para efeitos de conveniência na ilustração e explicação disto aqui, uma relação de formato de visionamento convencional de entre largura por altura para uma fonte video ou sinal é geralmente julgado ser 4x3, enquanto que uma relação de formato de visionamento de écran largo de entre largura por altura para uma fonte video ou sinal é geralmente julgado ser 16x9. As disposições do invento não estão limitadas por estas definições..

A figura l(a) ilustra uma televisão, de visão directa ou de projecção, que tem uma relação de formato de visionamento convencional de 4x3. Quando é transmitida uma imagem de relação de formato de visionamento de 16x9, como um sinal de relação de formato de visionamento de 4x3, aparecem barras pretas no topo e no fundo. Isto é vulgarmente referido como o formato de letra de forma. Neste caso, a imagem visionada é bastante pequena relativamente à área total de visionamento disponível. Alternativamente, a fonte de relação de formato de visionamento de 16x9 é convertida antes da transmissão, de modo a encher a extensão vertical de uma superfície de observação de formato de visionamento de 4x3. Contudo, muita informação será cortada dos lados esquerdo e/ou direito. Como uma alternativa adicional, a imagem de letra de forma pode ser expandida verticalmente mas não horizontalmente, por meio disso a imagem resultante evidenciará distorção por alongamento vertical. Nenhuma das três alternativas é particularmente atractiva.

A figura l(b) mostra um écran de 16x9. Uma fonte video de relação de formato de visionamento de 16x9 seria totalmente

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visionada, sem cortes e sem distorção. Uma imagem de letra de forma de relação de formato de visionamento de 16x9, que está ela própria num sinal de relação de formato de visionamento de 4x3, pode ser progressivamente explorada por duplicação de linha ou adição de linha, de modo a proporcionar um visionamento maior com suficiente resolução vertical. Uma televisão de écran largo de acordo com este invento pode visionar um tal sinal de relação de formato de visionamento de 16x9 quer a fonte principal ou fonte auxiliar quer uma fonte externa RGB.

A figura l(c) ilustra um sinal principal de relação de formato de visionamento de 16x9 no qual é visionada uma imagem inserida de relação de formato de visionamento de 4x3. Se ambos os sinais video principal e auxiliar são de fontes de relação de formato de visionamento de 16x9, a imagem inserida pode ter também uma relação de formato de visionamento de 16x9. A imagem inserida pode ser visionada em muitas posições diferentes.

A figura l(d) ilustra um formato de visionamento, em que os sinais video principal e auxiliar são visionados com a mesma dimensão de imagem. Cada área de visionamento tem uma relação de formato de visionamento de 8x9, que é certamente diferente tanto de 16x9 como de 4x3. A fim de mostrar uma fonte de relação de formato de visionamento de 4x3 numa tal área de visionamento, sem distorção horizontal ou vertical, o sinal deve ser cortado nos lados esquerdo e/ou direito. A maior parte da imagem pode ser exibida, com menos cortes, se for tolerada alguma distorção da relação de aspecto por compressão da imagem. A compressão horizontal resulta no alongamento vertical dos objectos da imagem. A televisão de écran largo de acordo com este invento pode proporcionar qualquer mistura de corte e distorção de relação de aspecto a partir de corte máximo com nenhuma distorção da relação de aspecto a nenhum corte com máxima distorção da relação de aspecto.

As limitações da amostragem de dados no percurso de processamento do sinal video auxiliar complicam a geração de uma imagem de alta resolução que é tão grande em dimensão como o

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visionamento do sinal video principal. Vários processos podem ser desenvolvidos para superar estas complicações.

A figura l(e) é um formato de visionamento em que uma imagem de relação de formato de visionamento de 4x3 é visionada no centro de um écran de relação de formato de visionamento de 16x9. Barras escuras são evidentes nos lados direito e esquerdo.

A figura l(f) ilustra um formato de visionamento em que são visionadas simultaneamente uma imagem grande de relação de formato de visionamento de 4x3 e três imagens mais pequenas de relação de formato de visionamento de 4x3. Uma imagem mais pequena fora do perímetro da imagem grande é algumas vezes referida como um POP, isto é uma imagem fora de imagem, em vez de um PIP, uma imagem em imagem. Os termos PIP ou imagem em imagem são aqui utilizados para ambos os formatos de visionamento. Nas circunstâncias onde a televisão de écran largo está fornecida com dois sintonizadores, quer ambos internos quer um interno e um externo, por exemplo num gravador de cassetes video, duas das imagens visionadas podem visionar movimento em tempo real de acordo com a fonte. As restantes imagens podem ser visionadas no formato de quadro de imobilização. Será apreciado que a adição de sintonizadores adicionais e percursos adicionais de processamento de sinal auxiliar podem proporcionar mais do que duas imagens em movimento. Será também apreciado que a imagem grande por um lado, e as três imagens pequenas por outro lado, podem ser comutadas em posição, como mostrado na figura l(g).

A figura l(h) ilustra uma alternativa em que a imagem de relação de formato de visionamento de 4x3 está centrada, e seis imagens mais pequenas de relação de formato de visionamento de 4x3 são visionadas em colunas verticais em qualquer um dos lados. Como no formato anteriormente descrito, uma televisão de écran largo fornecida com dois sintonizadores pode proporcionar duas imagens em movimento. As restantes onze imagens estarão no formato de quadro de imobilização.

A figura l(i) mostra um formato de visionamento que tem uma

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grelha de doze imagens de relação de formato de visionamento de 4x3. Um tal formato de visionamento é particularmente apropriado para um guia de selecção de canal, em que cada imagem é pelo menos um quadro de imobilização de um canal diferente. Como antes, o número de imagens em movimento dependerá do número de sintonizadores disponíveis e percursos de processamento de sinal.

Os vários formatos mostrados na figura 1 são ilustrativos, e não limitativos, e podem ser implementados por televisões de écran largo mostradas nos restantes desenhos e descritas em detalhe mais abaixo.

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Um diagrama de blocos global para uma televisão de écran largo de acordo com as disposições do invento, e adaptado para operar com exploração horizontal 2f_H, está mostrada na figura 2 e geralmente designada por 10. A televisão 190 compreende geralmente uma secção de entrada de sinais video 20, uma base ou microprocessador TV 216, um processador de écran largo 30, um conversor 40 de lf_H para 2f_H, um circuito de deflexão 50, uma interface RGB 60, um conversor de YUV para RGB 240, accionadores de cinescópio 242, tubos de visão directa ou de projecção 244 e uma fonte de energia 70. O agrupamento de vários circuitos em diferentes blocos funcionais é feito para efeitos de conveniência _ na descrição, e não pretende ser como limitativo da posição Jr física relativa de tais circuitos entre si.

A secção de entrada de sinais video 20 está adaptada para receber uma pluralidade de sinais video compostos de diferentes fontes video. Os sinais video podem ser comutados selectivamente para visionamento como sinais video principal e auxiliar. Um comutador RF 204 tem duas entradas de antena ΑΝΤΙ e ANT2. Estas representam entradas tanto para recepção por antena aérea como para recepção por cabo. 0 comutador RF 204 controla que entrada de antena é fornecida a um primeiro sintonizador 206 e a um segundo sintonizador 208. A saída do primeiro sintonizador 206 é uma entrada para uma monopastilha 202, que executa uma pluralidade de funções relativas à sintonização, deflexão horizontal e vertical e controlos video. A monopastilha particular mostrada é

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industrialmente designada por tipo TA7730. 0 sinal video de banda de base VIDEO OUT desenvolvido numa monopastilha e resultando do sinal do primeiro sintonizador 206 é uma entrada tanto para o comutador video 200 como para a entrada TV1 do processador de écran largo 30. Outras entradas video de banda de base para o comutador video 200 são designadas AUX1 e AUX2. Estas devem ser utilizadas para câmaras video, reprodutores de discos laser, reprodutores de cassetes video, jogos video e similares. A saída do comutador video 200, que é controlada pela base ou microprocessador TV 216 é designado SWITCHED VIDEO. 0 SWITCHED VIDEO é uma outra entrada para o processador de écran largo 30.

Com referência adicional à figura 3, um processador de écran largo de comutador SW1 selecciona entre os sinais TV1 e SWITCHED VIDEO como um sinal video SEL COMP OUT que é uma entrada para um descodificador Y/C 210. 0 descodificador Y/C 210 pode ser implementado como um filtro pente em linha adaptativo. Duas fontes video adicionais Sl e S2 são também entradas para o descodificador Y/C 210. Cada um dos Sl e S2 representam fontes diferentes S-VHS, e cada uma consiste de sinais de luminância e crominância separados. Um comutador, que pode ser incorporado como parte do descodificador Y/C, como em alguns filtros pente em linha adaptativos, ou que podem ser implementados como um comutador separado, é +responde ao microprocessador TV 216 para seleccionar um par de sinais de luminância e crominância como saídas designadas Y_M e C_IN respectivamente. 0 par seleccionado de sinais de luminância e crominância é considerado consequentemente o sinal principal e é processado ao longo de um percurso do sinal principal. As designações de sinal incluindo _M ou _MN referem-se ao percurso de sinal principal. 0 sinal de crominância C_IN é redireccionado pelo processador de écran largo de volta à monopastilha, para desenvolver sinais de diferença de cor U_M e V_M. Relativamente a isto, U é uma designação equivalente para (R-Y) e V é uma designação equivalente para (B-Y). Os sinais Y_M, U_M e V_M são convertidos para o formato digital no processador de écran largo para processamento de sinal adicional.

O segundo sintonizador 208, definido funcionalmente como

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parte do processador de écran largo 30, desenvolve um sinal video de banda de base TV2. Um comutador SW2 selecciona entre os sinais TV2 e SWITCHED VIDEO como uma entrada para um descodificador Y/C 220. 0 descodificador Y/C 220 pode ser implementado como um filtro pente em linha adaptativo. Os comutadores SW3 e SW4 seleccionam entre as saídas de luminância e crominância do descodificador Y/C 220 e os sinais de luminância e crominância de uma fonte video externa, designada Y_EXT e C_EXT respectivamente. Os sinais Y_EXT e C_EXT correspondem à entrada SI S-VHS. 0 descodificador Y/C 220 e os comutadores SW3 e SW4 podem estar combinados, como em alguns filtros pente em linha adaptativos. A saída dos comutadores SW3 e SW4 é consequentemente considerada o sinal auxiliar e é processado ao longo de um percurso de sinal auxiliar. A saída de luminância seleccionada é designada Y_A. As designações de sinal incluindo _A, _AX e _AUX referem-se ao percurso de sinal auxiliar. A crominância seleccionada é convertida para sinais de diferença de cor U_A e V_A. Os sinais Y_A, U_A e V_A são convertidos para o formato digital por processamento de sinal adicional. A disposição da fonte de sinal video comutando nos percursos de sinal principal e auxiliar maximiza a flexibilidade gerindo a selecção da fonte para as diferentes partes de diferentes formatos de visionamento de imagem.

Um sinal de sincronização composto COM SYNC, correspondendo a Y_M é fornecido pelo processador de écran largo a um separador síncrono 212. Os componentes de sincronização horizontal e vertical H e V respectivamente são entradas para um circuito de contagem descendente vertical 214. 0 circuito de contagem descendente vertical desenvolve um sinal VERTICAL RESET (restabelecimento vertical) que é dirigido para o processador de écran largo 30. 0 processador de écran largo gera um sinal de saída de restabelecimento vertical interno INT VERT RST OUT dirigido para a interface RGB 60. Um comutador na interface RGB 60 selecciona entre o sinal de saída de restabelecimento vertical interno e o componente de sincronização vertical da fonte RGB externa. A saída deste comutador é um componente de sincronização vertical seleccionado SEL_VERT_SYNC dirigido para o circuito de

deflexão 50. Os sinais de sincronização horizontal e vertical do sinal video auxiliar são desenvolvidos pelo separador síncrono 250 no processador de écran largo.

O conversor 40 de lf_H para 2f_H é responsável para converter os sinais video entrelaçados para sinais não entrelaçados explorados progressivamente, por exemplo um em que cada linha horizontal é visionada duas vezes, ou é gerado um conjunto adicional de linhas horizontais interpolando-se as linhas horizontais adjacentes do mesmo campo. Em alguns casos, a utilização de uma linha anterior ou a utilização de uma linha interpolada dependerá do nível de movimento que é detectado entre campos ou quadros adjacentes. O circuito conversor 40 funciona em conjunção com uma RAM video 420. A RAM video pode ser utilizada para armazenar um ou mais campos de um quadro, para possibilitar o visionamento progressivo. Os dados video convertidos como os sinais Y_2f_H, U_2fjj e V_2f_H são fornecidos à interface RGB 60.

A interface RGB 60, mostrada em maior detalhe na figura 11, possibilita a selecção dos dados video convertidos ou dados video RGB externos para visionamento pela secção de entrada de sinais video. 0 sinal externo RGB é julgado ser um sinal de relação de formato de visionamento largo adaptado para exploração 2fjj. 0 componente de sincronização vertical do sinal principal é fornecido à interface RGB pelo processador de écran largo como INT VERT RST OUT, possibilitando um sincronismo vertical seleccionado (f_Vm ou fvextJ P^ara estar disponível para o circuito de deflexão 50. 0 funcionamento da televisão de écran largo possibilita a selecção pelo utilizador de um sinal RGB externo, gerando-se um sinal de controlo interno/externo INT/EXT. Contudo, a selecção de uma entrada de sinal RGB externo, na ausência de um tal sinal, pode resultar no colapso vertical do quadro, e danos no tubo de raios catódicos ou tubos de projecção. Consequentemente, o circuito interface RGB detecta um sinal de sincronização externo, a fim de cancelar a selecção de uma entrada RGB externa não existente. O microprocessador WSP 340 fornece também controlos de cor e matiz para o sinal RGB externo.

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processador de écran largo 30 compreende um processador de imagem em imagem 320 para processamento de sinal especial do sinal video auxiliar. O termo imagem em imagem é algumas vezes abreviado como PIP ou pix-in-pix. Uma disposição de portas 300 combina os dados de sinal video principal e auxiliar numa variedade grande de formatos de visionamento, como mostrado pelos exemplos das figuras de l(b) a l(i). 0 processador de imagem em imagem 320 e a disposição de portas 300 estão sob o controlo de um microprocessador de écran largo (WSP μΡ) 340. 0 microprocessador 340 é +responde ao microprocessador TV 216 através de um bus série. O bus série inclui quatro linhas de sinal, para dados, sinais relógio, sinais de +capacitação e sinais de restabelecimento. O processador de écran largo 30 gera também um sinal de apagamento/restabelecimento vertical composto, como um sinal castelo de areia de três níveis. Alternativamente, o apagamento vertical e os sinais de restabelecimento podem ser gerados como sinais separados. Um sinal de apagamento composto é fornecido pela secção de entrada de sinal video à interface RGB.

circuito de deflexão 50, mostrado em maior detalhe na figura 10, recebe um sinal de restabelecimento vertical de um processador de écran largo, um sinal de sincronização horizontal 2f_H seleccionado da interface RGB 60 e sinais de controlo adicional do processador de écran largo. Estes sinais de controlo adicional referem-se ao faseamento horizontal, ajustamento de dimensão vertical e ajustamento do almofada este-oeste.. 0 circuito de deflexão 50 fornece impulsos de retorno 2fjj ao processador de écran largo 30, o conversor 40 de lf_H para 2f_H e o conversor 240 de YUV para RGB.

As tensões de funcionamento para toda a televisão de écran largo são gerados por uma fonte de energia 70 que pode ser alimentada por uma fonte de energia CA (corrente alternada).

O processador de écran largo 30 está mostrado em maior detalhe na figura 3. Os componentes principais do processador de écran largo são uma disposição de portas 300, um circuito de imagem em imagem 301, conversores de analógico para digital e

digital para analógico, o segundo sintonizador 208, um microprocessador processador de écran largo 340 e um codificador de saída de écran largo 227. Detalhes adicionais do processador de écran largo estão mostrados na figura 4. Um processador de imagem em imagem 320, que constitui uma parte significativa do circuito PIP 301, está mostrado em maior detalhe na figura 5. A disposição de portas 300 está mostrada em maior detalhe na figura 6. Inúmeros componentes mostrados na figura 3 foram já descritos em detalhe.

segundo sintonizador 208 tem a ele associados um andar IF 224 e um andar audio 226. O segundo sintonizador 208 funciona também em conjunção com o WSP μΡ 340. 0 WSP μΡ 340 compreende uma secção de entrada saída 1/0 340A e uma secção de saída analógica 340B. A secção I/O 340A fornece sinais de controlo de cor e matiz, o sinal INT/EXT para seleccionar a fonte video RGB externa e sinais de controlo para os comutadores de SWl até SW6. A secção I/O controla também o sinal EXT SYNC DET da interface RGB para proteger o circuito de deflexão e tubo(s) de raios catódicos. A secção de saída analógica 340B fornece sinais de controlo para dimensão vertical, ajustamento este-oeste e fase horizontal, através dos respectivos circuitos de interface 254, 256 e 258.

A disposição de portas 300 é responsável para combinar a informação video dos percursos de sinal principal e auxiliar para implementar um visionamento de écran largo composto, por exemplo um dos mostrados nas diferentes partes da figura 1. A informação de relógio para a disposição de portas é fornecida pelo circuito fechado de bloqueio de fase 374, que funciona em conjunção com o filtro de passagem de baixas frequências 376. 0 sinal video principal é fornecido ao processador de écran largo no formato analógico, e formato YUV, como sinais designados por Y_M, U_M e V_M. Estes sinais principais são convertidos do formato analógico para o formato digital pelos conversores de analógico para digital 342 e 346, mostrados em maior detalhe na figura 4.

Os sinais do componente de cor são referidos pelas

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designações genéricas U e V, que podem estar associados quer aos sinais R-Y ou B-Y, quer aos sinais I e Q. A largura de banda da luminância amostrada está limitada a 8 MHz porque a frequência do relógio do dispositivo é 1024f_H, que é aproximadamente de 16 MHz. Um único conversor de analógico para digital e um comutador analógico podem ser utilizados para amostrar os dados do componente de cor porque os sinais U e V estão limitados a 500 kHz, ou 1,5 MHz para a largura I. A linha seleccionada UV_MUX para o comutador analógico, ou dispositivo de multiplexação 344, é um sinal de 8 MHz derivado dividindo-se o relógio do dispositivo por 2. Um início largo mono relógio do impulso de linha SOL restabelece sincronizadamente este sinal para zero no começo de cada linha video horizontal. A linha UV_MUX oscila então em estado cada ciclo de relógio através da linha horizontal. Visto que o comprimento de linha é um número par de ciclos de relógio, o estado do UV_MUX, uma vez iniciado, oscilará consistentemente 0, 1, 0, 1,...., sem interrupção. Os fluxos de dados Y e UV fora dos conversores de analógico para digital 342 e 346 são deslocados porque os conversores de analógico para digital têm cada um 1 ciclo de relógio de atraso. A fim de acomodar para esta mudança de dados, a informação do acesso de relógio do percurso de processamento de sinal principal 304 deve ser apagado semelhantemente. Se a informação do acesso de relógio não for apagada, os dados UV não serão correctamente emparelhados quando apagados. Isto é importante porque cada par UV representa um vector. Um elemento U de um vector não pode ser emparelhado com um elemento V de um outro vector sem causar uma mudança de cor. Por sua vez, uma amostra V de um par anterior será apagado junto com a amostra corrente U. Este processo de multiplexação UV é referido como 2:1:1, dado que há duas amostras de luminância para cada par de amostras de componente de cor. A frequência Nyquist tanto para U como para V é efectivamente reduzida para metade da frequência de luminância Nyquist. Consequentemente, a frequência Nyquist da saída do conversor de analógico para digital para o componente de luminância é 8 MHz, enquanto que a frequência Nyquist da saída do conversor de analógico para digital para os componentes de cor é 4 MHz.

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circuito PIP e/ou a disposição de portas podem incluir também meios para aumentar a resolução dos dados auxiliares apesar da compressão de dados. Inúmeros esquemas de redução de dados e de restauração de dados foram desenvolvidos, incluindo por exemplo compressão de pixels emparelhados e excitação e não excitação. Além do mais são contemplados diferentes sequências de excitação envolvendo diferentes números de bits e diferentes compressões de pixels emparelhados envolvendo diferentes números de bits. Um de uma pluralidade de esquemas particulares de redução e restauração de dados podem ser seleccionados pelo WSP μΡ 340 a fim de maximizar a resolução do video visionado para cada tipo particular de formato de visionamento de imagem.

A disposição de portas inclui interpoladores que funcionam em conjunção com memórias de linha, que podem ser implementadas como FIFO 356 e 358. 0 interpolador e as FIFO são utilizados para reamostrar o sinal principal como desejado. Um interpolador adicional pode reamostrar o sinal auxiliar. Os circuitos de relógio e sincronização na disposição de portas controlam a manipulação de dados tanto do sinal principal como do sinal auxiliar, incluindo a sua combinação num único sinal video de saída que tem os componentes Y_MX, U_MX, e V_MX. Estes componentes de saída são convertidos para o formato analógico pelos conversores de digital para analógico 360, 362 e 364. Os sinais de formato analógico, designados Y, U e V, são fornecidos ao conversor 40 de lf_H para 2f_H para conversão para exploração não entrelaçado. Os sinais Y, U e V são também codificados para o formato Y/C pelo codificador 227 para definir um sinal de saída de relação de formato de visionamento largo Y_OUT_EXT/C_OUT_EXT disponível nas tomadas do painel. 0 comutador SW5 selecciona um sinal de sincronização para o codificador 227 quer da disposição de portas, C_SYNC_MN quer do circuito PIP, C_SYNC_AUX. 0 comutador SW6 selecciona entre Y_M e C_SYNC_AUX como sinal de sincronização para a saída do painel de écran largo.

As porções do circuito de sincronização horizontal estão mostradas em maior detalhe na figura 9. O comparador de fase 228 é parte de um circuito fechado de bloqueio de fase que inclui o

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filtro de passagem de baixas frequências 230, o oscilador controlado por tensão 232, o divisor 234 e o condensador 236. 0 oscilador controlado por tensão 232 funciona a 32f_H, +responde a um ressonador cerâmico 238 ou algo semelhante. A saída do oscilador controlado por tensão está dividida por 32 para proporcionar um segundo sinal de entrada de frequência apropriada ao comparador de fase 228 . A saída do divisor 234 é um sinal de temporização REF lfjj. Os sinais de temporização REF 32f_H e REF lf_H são fornecidos a um contador 400 dividido por 16. Uma saída 2f_H é fornecida a um circuito de largura de impulso 402. Ajustando previamente o divisor 400 pelo sinal lfjj REF assegura que o divisor funciona sincronizadamente com o circuito fechado de bloqueio de fase da secção de entrada dos sinais video. 0 circuito de largura de impulso 402 assegura que um sinal 2f_H-REF terá uma largura de impulso adequada para assegurar funcionamento apropriado do comparador de fase 404, por exemplo um do tipo CA1391, que constitui parte de um segundo circuito fechado de bloqueio de fase incluindo o filtro de passagem de baixas frequências 406 e o oscilador controlado por tensão 408. 0 oscilador controlado por tensão 408 gera um sinal de temporização interno 2f_H, que é utilizado para accionar o visionamento explorado progressivamente. O outro sinal de entrada para o comparador 404 é o dos impulsos de retorno 2f_H ou um sinal de temporização referido àquilo. A utilização do segundo circuito fechado de bloqueio de fase incluindo o comparador de fase 404 é útil para assegurar que cada período de exploração 2f_H é simétrico dentro de cada período lf_H do sinal de entrada. Caso contrário o visionamento pode exibir uma separação de quadro, por exemplo, em que metade das linhas video são deslocadas para a direita e metade das linhas video são deslocadas para a esquerda.

O circuito de deflexão 50 está mostrado em maior detalhe na figura 10. Um circuito 500 é fornecido para ajustar a dimensão vertical do quadro, de acordo com uma quantidade desejada de sobreexploração vertical necessário para implementar diferentes formatos de visionamento. Como ilustrado diagramaticamente, uma fonte de corrente constante 502 fornece uma quantidade constante de corrente que carrega um condensador de rampa vertical

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504. Um transístor 506 está acoplado em paralelo ao condensador em rampa vertical, e descarrega periodicamente o condensador responsivo ao sinal de restabelecimento vertical. Na ausência de qualquer ajustamento, a corrente Ir^mp fornece a dimensão vertical máxima disponível para o quadro. Isto deve corresponder à extensão da sobreexploração vertical necessário para encher o visionamento de écran largo por uma fonte de sinal de relação de formato de visionamento expandido de 4x3, como mostrado na figura l(a). Para a extensão em que é necessário uma menor dimensão do quadro vertical, uma fonte de corrente ajustável 508 desvia uma quantidade variável de corrente I_ADJ de Ip^MP' P^ara Q^ue ° condensador de rampa vertical 504 carregue mais lentamente e para um valor de pico mais pequeno. A fonte de corrente variável 508 é responsiva a um sinal de ajustamento de dimensão vertical, por exemplo no formato analógico, gerado pelo circuito de controlo da dimensão vertical 1030 mostrado na figura 16. 0 ajustamento da dimensão vertical 500 é independente de um ajustamento da dimensão vertical manual 510, que pode ser implementado por um potenciómetro ou botão de ajustamento no painel posterior. Em qualquer caso, a bobina(s) de deflexão vertical 512 recebe(m) corrente de acionamento de grandeza apropriada. A deflexão horizontal é fornecida pelo circuito de ajustamento de fase 518, circuito de correcção do almofada Este-Oeste 514, um circuito fechado de bloqueio de fase 2fjj 520 e o circuito de saída horizontal 516.

O circuito interface RGB 60 está mostrado em maior detalhe na figura ll. o sinal que está para ser visionado fundamentalraente será seleccionado entre a saída do conversor 40 de lf_H para 2f_H e uma entrada RGB externa. Para efeitos da televisão de écran largo descrita nisto aqui, a entrada RGB externa é suposta ser uma fonte explorada progressivamente de relação de formato de visionamento largo. Os sinais RGB externos e um sinal de apagamento composto da secção de entrada dos sinais video 20 são entradas para um conversor de RGB para Y U V 610. 0 sinal de sincronização composto externo 2f_H para o sinal RGB externo é uma entrada para o separador de sinal de sincronização externo 600. A selecção do sinal de sincronização vertical é

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implementado pelo comutador 608. A selecção do sinal de sincronização horizontal é implementado pelo comutador 604. A selecção do sinal video é implementado pelo comutador 606. Cada um dos comutadores 604, 606 e 608 é +responde a um sinal de controlo interno/externo gerado pelo WSP μΡ 340. A selecção de fontes video internas ou externas é uma selecção do utilizador. Contudo, se um utilizador selecciona inadvertidamente uma fonte RGB externa, quando uma tal fonte não está ligada ou sintonizada, ou se a fonte externa cai, o quadro vertical entrará em falha, e podem resultar sérios danos ao tubo(s) de raios catódicos. Consequentemente, um detector de sincronização externo 602 verifica a presença de um sinal de sincronização externo. Na ausência de um tal sinal, um sinal de controlo de cancelamento de comutação é transmitido a cada um dos comutadores 604, 606 e 608, para evitar a selecção da fonte RGB externa se o sinal daquilo não está presente. O conversor de RGB para YUV 610 recebe também sinais de controlo de cor e matiz do WSP μΡ 340.

A figura 4 é um diagrama de blocos que mostra detalhes adicionais do processador de écran largo 30 mostrado na figura 3. Os sinais Y_A, U_A e V_A, são uma entrada para o processador de imagem em imagem 320 , que pode incluir um circuito de processamento de resolução 370. A televisão de écran largo de acordo com aspectos deste invento pode expandir e comprimir video. Os efeitos especiais caracterizados pelos vários formatos de visionamento composto ilustrados em parte na figura 1 são gerados pelo processador de imagem em imagem 320, que pode receber sinais de dados processados de resolução Y_RP, U_RP e V_RP do circuito de processamento de resolução 370. 0 processamento de resolução não necessita de ser utilizado todas as vezes, mas durante os formatos de visionamento seleccionados. O processador de imagem em imagem 320 está mostrado em maior detalhe na figura 5. Os componentes principais do processador de imagem em imagem são uma secção do conversor de analógico para digital 322, uma secção de entrada 324, uma secção de comutação rápida (FSW) e colectora 326, uma secção de controlo e temporização 328 e uma secção conversora de analógico para digital 330.

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processador de imagem em imagem 320 pode ser caracterizado como uma variação melhorada de uma pastilha básica CPIP desenvolvida pela Thomson Consumer Electronics, Inc. A pastilha básica CPIP está descrita mais detalhadamente numa publicação intitulada The CTC Picture in Picture (CPIP) Technical Training Manual, (Manual de Instrução Técnica do CTC 140 de Imagem dentro Imagem (CPIP)), disponível da Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indiana. São possíveis inúmeras características especiais ou efeitos especiais, sendo ilustrativos os seguintes. 0 efeito especial básico é uma imagem grande que tem uma imagem pequena uma que cobre uma sua porção como mostrado na figura l(c). As imagens grande e pequena podem resultar do mesmo sinal video, de sinais video diferentes e podem ser intercambiados ou permutados. Falando de um modo geral, o sinal audio é comutado para corresponder sempre à imagem grande. A imagem pequena pode ser movida para qualquer posição sobre o écran ou pode avançar através de uma pluralidade de posições predeterminadas. Uma característica de ampliação aumenta e diminui a dimensão da imagem pequena, por exemplo para qualquer uma de uma pluralidade de dimensões ajustadas previamente. Em algum ponto, por exemplo o formato de visionamento mostrado na figura l(d), as imagens grande e pequena são de facto da mesma dimensão.

Num modo de imagem simples, por exemplo o mostrado nas figuras l(b), l(e) ou l(f) um utilizador pode ampliar o conteúdo da imagem simples, por exemplo, em passos de uma relação de 1,0:1 a 5,0:1. Enquanto que no modo de ampliação um utilizador pode procurar ou panoramizar através do conteúdo da imagem possibilitando à imagem no écran a mover-se através de diferentes zonas da imagem. Em qualquer caso, quer a imagem pequena ou a imagem grande, quer a imagem ampliada podem ser visionadas no quadro de imobilização (ainda no formato de imagem). Esta função possibilita um formato estroboscópio, em que os últimos nove quadros de video podem ser repetidos sobre o écran. A frequência de repetição do quadro pode ser alterada de trinta quadros por segundo para zero quadros por segundo.

processador de imagem em imagem utilizado na televisão de

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écran largo de acordo com uma outra disposição do invento difere da presente configuração da pastilha básica CPIP acima descrita. Se a pastilha básica CPIP for utilizada com uma televisão que tem um écran de 16x9, e sem um circuito de aceleração video, as imagens inseridas exibiriam distorção da relação de aspecto, devido à expansão horizontal efectiva de 4/3 vezes que resulta da exploração através do écran mais largo de 16x9. Objectos na imagem seriam alongados horizontalmente. Se um circuito de aceleração externo for utilizado, não haveria distorção da relação de aspecto, mas a imagem não encheria todo o écran.

Os processadores de imagem em imagem existentes baseados na pastilha básica CPIP utilizados nas televisões convencionais funcionam de uma maneira particular que tem certos consequências indesejáveis. O video de entrada é amostrado por um relógio 640fjj que está bloqueado para o sinal de sincronização horizontal da fonte video principal. Por outras palavras, os dados armazenados na RAM video associada à pastilha CPIP não são amostrados perpendicularmente relativamente à fonte video auxiliar de entrada. Isto é uma limitação fundamental do processo do CPIP básico de sincronização de campo. A natureza não perpendicular da frequência de amostragem de entrada resulta em erros de assimetria dos dados amostrados. A limitação é um resultado da RAM video utilizada com a pastilha CPIP, que deve utilizar o mesmo relógio para escrever e ler dados. Quando os dados da RAM video, tal como a RAM video 350, são visionados, os erros de assimetria são vistos como oscilação aleatória ao longo dos bordos verticais da imagem e são geralmente considerados bastante sujeitos a objecções.

processador de imagem em imagem 320, de acordo com uma disposição do invento e diferente da pastilha básica CPIP, está adaptada para comprimir assimétricamente os dados video num de uma pluralidade de modos de visionamento seleccionáveis. Neste modo de funcionamento, as imagens são comprimidas de 4:1 na direcção horizontal e de 3:1 na direcção vertical. Este modo assimétrico de compressão produz imagens de relação de aspecto distorcida para armazenamento na RAM video. Os objectos nas

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-23í·^'' imagens são comprimidos horizontalmente. Contudo, se estas imagens são lidas normalmente, como por exemplo no modo de exploração de canal, para visionamento de um écran de relação de formato de visonamento de 16x9, as imagens parecem correctas. A imagem enche o écran e não há distorção da relação de aspecto. 0 modo de compressão assimétrico de acordo com este aspecto do invento torna possível gerar formatos de visionamento especiais num écran de 16x9 sem o conjunto de circuitos externo de aceleração.

Nos modos PIP de écran cheio, o processador de imagem em imagem, em conjunção com um oscilador de curso livre 348 tomará a entrada Y/C de um descodificador, por exemplo um filtro pente em linha adaptativo, descodificam o sinal nos componentes de cor Y, U, V e geram impulsos de sincronismo horizontal e vertical. Estes sinais são processados no processador de imagem em imagem para os vários modos de écran cheio tal como ampliação, imobilização e exploração de canal. Durante o modo de exploração de canal, por exemplo, o sincronismo horizontal e vertical presentes a partir da secção de entrada dos sinais video terá muitas discontinuidades porque os sinais amostrados (canais diferentes) terão impulsos de sincronismo não referidos e serão comutados em convenientes momentos aleatórios no tempo. Além disso o relógio amostra (e relógio RAM video de leitura /escrita) é determinado pelo oscilador de curso livre. Para os modos de ampliação e imobilização, o relógio amostra estará bloqueado para sincronismo horizontal video de entrada, que nestes casos especiais é o mesmo que a fequência do relógio de visionamento.

Referindo-se outra vez à figura 4, as saídas Y, U, V e C_SYNC (sincronismo composto) do processador de imagem em imagem no formato analógico podem ser recodifiçados nos componentes Y/C pelo circuito de codificação 366, que funciona em conjunção com um oscilador de 3,58 MHz 380. Este sinal Y/C_PIP_ENC pode ser ligado a um comutador Y/C, não mostrado, que possibilita que os componentes recodifiçados Y/C sejam substituidos pelos componentes Y/C do sinal principal. A partir deste ponto, os sinais Y, u, V e de sincronismo do PIP codificado seriam a base

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para a temporização horizontal e vertical no resto da base. Este modo de funcionamento é apropriado para implementar um modo de ampliação para o PIP, baseado no funcionamento do interpolador e FIFO no percurso de sinal principal.

Com referência adicional à figura 5, o processador de imagem em imagem 320 compreende a secção de conversão de analógico para digital 322, a secção de entrada 324, a secção de comutação rápida FSW e de controlo de bus 326, a secção de temporização e controlo 328 e a secção de conversão de digital para analógico 330. Geralmente, o processador de imagem em imagem 320 digitaliza o sinal video em sinais de luminância (Y) e de diferença de cor (U,V), subamostrando e armazenando os resultados numa RAM video 350 de 1 megabit como acima explicado. A RAM video 350 associada com o processador de imagem em imagem 320 tem uma capacidade de memória de 1 megabit, que não é suficientemente grande para armazenar um campo cheio de dados video com amostras de 8 bits. Capacidade de memória aumentada tende a ser cara e pode necessitar de um conjunto de circuitos de gestão mais complexos. 0 menor número de bits por amostra no canal auxiliar representa uma redução na resolução da quantização, ou largura de banda, relativa ao sinal principal, o qual é processado inteiramente com amostras de 8 bits. Esta redução efectiva de largura de banda não é habitualmente um problema quando a imagem visionada auxiliar é relativamente pequena, mas pode ser incómoda se a imagem visionada auxiliar é maior, por exemplo da mesma dimensão que a da imagem visionada principal. 0 circuito de processamento de resolução 370 pode implementar selectivamente um ou mais esquemas para aumentar a resolução de quantização ou largura de banda efectiva dos dados video auxiliares. Inúmeros esquemas de redução de dados e recuperação de dados foram desenvolvidos, incluindo por exemplo, compressão de pixels emparelhados e excitação e não excitação. Um circuito de não excitação estaria disposto a jusante da RAM video 350, por exemplo no percurso do sinal auxiliar da disposição de portas, como explicado em maior detalhe mais abaixo. Além do mais, estão contemplados diferentes sequências de excitação e não excitação envolvendo diferentes números de bits e diferentes compressões de pixels emparelhados

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envolvendo diferentes números de bits. Um de uma pluralidade de esquemas de redução de dados e de recuperação de dados pode ser seleccionado pelo WSP μΡ a fim de maximizar a resolução do video visionado para cada tipo particular de formato de visionamento de imagem.

Os sinais de luminância e de diferença de cor do sinal video auxilar são armazenados de uma maneira Y, U, V de seis bits de 8:1:1 numa RAM video 350 que constitui parte do processador de imagem em imagem. Por outras palavras, cada componente é quantizado em amostras de seis bits. Há oito amostras de luminância para cada par de amostras de diferença de cor.

Resumidamente, o processador de imagem em imagem 320 é operado num modo por meio do qual os dados video de entrada são amostrados com uma frequência de relógio de 640fjj bloqueada por sua vez para o sinal de sincronização video auxiliar de entrada. Neste modo, os dados armazenados na RAM video 350 são amostrados perpendicularmente. Quando os dados são lidos da RAM video 350 do processador de imagem em imagem, eles são lidos utilizando o mesmo relógio 640f_H bloqueado para o sinal video auxiliar de entrada. Contudo, mesmo pensando que estes dados são amostrados e armazenados perpendicularmente, e que podem ser lidos perpendicularmente, eles não podem ser visionados dírectamente perpendicularmente da RAM video 350, devido à natureza assíncrona das fontes video principal e auxiliar. As fontes video principal e auxiliar devem ser esperadas ser síncronas apenas no instante em que elas estão a visionar os sinais da mesma fonte video.

percurso de sinal principal 304, o percurso de sinal auxiliar 306 e o percurso de sinal de saída 312 da disposição de portas 300 estão mostrados no diagrama de blocos da figura 6. A disposição de portas compreende também um circuito de sincronismo/relógios 320 e um descodificador WSP μΡ 310. Os dados e as linhas de saída de endereços do descodificador WSP μΡ 310, identificados como WSP DATA, são fornecidos a cada um dos percursos e circuitos principais acima identificados, bem como o processador de imagem em imagem 320 e circuito de processamento de resolução

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-26370. Será apreciado que de qualquer forma certos circuitos são, ou não são, definidos como fazendo parte da disposição de portas é puramente um questão de conveniência para facilitar a explicação das disposições do invento.

A disposição de portas é responsável por expandir, comprimir e cortar os dados video do canal video principal, quando e se necessário, para implementar diferentes formatos de visionamento de imagem. 0 componente de luminância Y_MN é armazenado num memória de linha primeiro a entrar primeiro a sair (FIFO) 356 para uma extensão de tempo dependente da natureza da interpolação do componente de luminância. Os componentes de crominância combinada U/V_MN são armazenados na FIFO 358. A luminância do sinal auxiliar e os componentes de crominância Y_PIP, U_PIP e V_PIP são desenvolvidos pelo dispositivo de desmultiplexação 355. 0 componente de luminância suporta o processamento de resolução, quanto desejado, no circuito 357, e é expandido quanto necessário pelo interpolador 359, gerando o sinal Y_AUX como uma saída.

Em alguns casos, o visionamento auxiliar será tão grande como o visionammento do sinal principal, como mostrado por exemplo na figura l(d). As limitações de memória associadas ao processador de imagem em imagem e à RAM video 350 podem proporcionar um número insuficiente de pontos de dados, ou pixels para encher uma tal área de visionamento. Nestas circunstâncias, o circuito de processamento de resolução 357 pode ser utilizado para recuperar os pixels para o sinal video auxiliar para substituir os perdidos durante a compressão ou redução de dados. 0 processamento de resolução pode corresponder ao processamento de resolução empreendido pelo circuito 370 mostrado na figura 4. Como um exemplo, o circuito 370 pode ser um circuito de excitação e o circuito 357 pode ser um circuito de não excitação.

O canal auxiliar é amostrado à frequência de 640f_H enquanto que o canal principal é amostrado a uma frequência de 1024fjj. 0 canal auxiliar FIFO 354 converte os dados da frequência de amostra do canal auxiliar para a frequência de relógio de canal principal. Neste processo, o sinal video suporta uma compressão

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de 8/5 (1024/640). Isto é maior do que a compressão de 4/3 necessária para visionar correctamente o sinal de canal auxiliar. Além disso, o canal auxiliar deve ser expandido pelo interpolador 359 para visionar correctamente uma imagem pequena de 4x3. 0 interpolador 359 é controlado pelo circuito de controlo de interpolador 371, que é ele próprio responsivo ao WSP μΡ 340. A quantidade da expansão de interpolador necessária é 5/6. O factor de expansão X é determinado como se segue:

X = (640/1024) * (4/3) = 5/6

Os componentes de crominância U_PIP e V_PIP são atrasados pelo circuito 367 por uma extensão de tempo dependente da natureza da interpolação do componente de luminância, gerando os sinais U_AUX e V_AUX como saídas. Os respectivos componentes Y, U e V dos sinais principal e auxiliar são combinados nos respectivos dispositivos de multiplexação 315, 317 e 319 no percurso do sinal de saída 312, controlando-se os sinais que possibilitam a leitura das FIFO 354, 356 e 358. Os dispositivos de multiplexação 315, 317 e 319 são responsivos ao circuito de controlo do dispositivo de multiplexação de saída 321. 0 circuito de controlo do dispositivo de multiplexação 321 é responsivo a um sinal de relógio, a um início de sinal de linha, a um sinal de contador de linha horizontal, ao sinal de restabelecimento do apagamento vertical e à saída do comutador rápido do processador de imagem em imagem e ao WSP μΡ 340 . Os componentes de luminância e crominância multiplexados Y_MX, U_MX e V_MX são fornecidos aos respectivos conversores de digital/analógico 360, 362 e 364 respectivamente. Os conversores de digital para analógico são seguidos por filtros de passagem de baixas frequências 361, 363 e 365 respectivamente, mostrados na figura 4. As várias funções do processador de imagem em imagem, a disposição de portas e o circuito de redução de dados são controlados pelo WSP μΡ 340. O WSP μΡ 340 é responsivo à TV μΡ 216, estando aí ligado por um bus série. 0 bus série pode ser um bus de quatro fios como mostrado, tendo linhas para dados, sinais de relógio, sinais de capacitação e sinais de restabelecimento. 0 WSP μΡ 340 comunica com os diferentes circuitos da disposição de

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portas através de um descodificador WSP μΡ 310.

Num caso, é necessário comprimir o video NTSC de 4x3 por um factor de 4/3 para evitar a distorção da relação de aspecto da imagem visionada. No outro caso, o video pode ser expandido para executar as operações de ampliação acompanhadas habitualmente por ampliação vertical. As operações de ampliação horizontal até 33% podem ser executadas reduzindo-se as compressões para menos de 4/3. Um interpolador de amostra é utilizado para recalcular o video de entrada para posições de um pixel novo porque a largura de banda video de luminância, até 5,5 MHz para o formato S-VHS, ocupa uma percentagem grande da sobre frequência da envolvente Nyquist, que é de 8 MHz para um relógio de 1024f_H.

Como mostrado na figura 6, os dados de luminância Y_MN são encaminhados através de um interpolador 337 no percurso de sinal principal 304 que recalcula os valores de amostra baseados na compressão ou na expansão do video. A função dos comutadores ou selectores de rota 323 e 331 é inverter a topologia do percurso de sinal principal 304 relativamente às posições relativas da FIFO 356 e do interpolador 337. Em particular, estes comutadores seleccionam se o interpolador 337 precede a FIFO 356, como pretendido para a compressão de imagem, ou se a FIFO 356 precede o interpolador 337 como pretendido para a expansão de imagem. Os comutadores 323 e 331 são responsivos a um circuito de controlo de rota 335, que é ele próprio responsivo ao WSP μΡ 340. Será recordado que o sinal video auxiliar é comprimido para armazenamento na RAM video 350, e apenas é necessário expansão para efeitos práticos. Consequentemente, não é necessária comutação comparável no percurso do sinal auxiliar.

A fim de implementar compressões video através da utilização de uma FIFO, por exemplo, toda a quarta amostra pode ser inibida de ser escrita na FIFO 356. Isto constitui uma compressão de 4/3. A função do interpolador 337 é recalcular as amostras de luminância que estão a ser escritas na FIFO para que os dados lidos da FIFO sejam lisos em vez de recortados. As expansões podem ser executadas exactamente da maneira oposta à das compressões. No caso de compressões o sinal que possibilita a

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escrita tem informação de acesso de relógio a ele fixada na forma de impulsos de inibição. Para expandir dados, a informação de acesso de relógio é aplicada ao sinal que possibilita a leitura. Isto interromperá os dados quando eles estiverem a ser lidos da FIFO 356. Neste caso a função do interpolador 337, que segue a FIFO 356 durante este processo, é recalcular os dados amostrados a partir dos recortados aos lisos. No caso de expansão os dados devem interromper equanto estão a ser lidos da FIFO 356 e enquanto estão a ser cronometrados no interpolador 337. Isto é diferente do caso de compressão onde os dados são continuamente cronometrados através do interpolador 337. Para ambos os casos, compressão e expansão, as operações de acesso de relógio podem ser facilmente executadas de uma maneira síncrona, isto é, os acontecimentos podem ocorrer baseados nos bordos ascendentes do relógio do dispossitivo 1024fjj.

A interpolação do sinal auxiliar tem lugar no percurso de sinal auxiliar 306. 0 circuito PIP manipula uma memória de campo 8:1:1, Y, U, V de 6 bits, a RAM video 350, para armazenar os dados video de entrada. A RAM video 350 suporta dois campos de dados video numa pluralidade de localizações de memória. Cada localização de memória suporta oito bits de dados. Em cada localização de 8 bits há uma amostra Y (luminância) de 6 bits (amostrados a 640f_H) e outros 2 bits. Estes outros dois bits suportam quer dados de comutação rápida quer parte de uma amostra U ou V (amostrada a 80f_H). Os valores dos dados de comutação rápida indicam que tipo de campo foi escrito na RAM video. Visto que há dois campos de dados armazenados na RAM video 350, e que toda a RAM video 350 é lida durante o período de visionamento, ambos os campos são lidos durante a exploração do visionamento. 0 circuito PIP 301 determinará qual o campo que será lido da memória para ser visionado através da utilização dos dados de comutação rápida. O circuito PIP lê sempre o tipo de campo oposto ao que está a ser escrito para superar um problema de movimento rápido. Se o tipo de campo que está a ser lido é do tipo oposto do que está a ser visionado, então o campo equiparado armazenado na RAM video é invertido apagando-se a linha de topo do campo quando o campo é lido da memória. 0 resultado é que a imagem

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-30pequena mantém o entrelaçamento correcto sem um movimento rápido. 0 circuito de relógio/sincronismo 320 gera sinais de leitura, escrita e capacitação necessários para operar as FIFO 354, 356 e 358. As FIFO para os canais principal e auxiliar estão habilitadas para escrever dados no armazenamento para aquelas porções de cada linha video que é necessária para visionamento subsequente. Os dados são escritos a partir de um dos canais principal e auxiliar, mas não ambos, quanto necessário para combinar os dados de cada fonte sobre a mesma linha video ou linhas de visionamento. A FIFO 354 do canal auxiliar é escrita sincronizadamente com o sinal video principal. Os componentes do sinal video principal são lidos nas FIFO 356 e 358 sincronizadamente com o sinal video principal, e são lidos da memória sincronizadamente com o video principal. Quantas vezes a função de leitura é comutada de um lado a outro entre os canais principal e auxiliar é uma função do efeito especial particular escolhido.

A geração de diferentes efeitos especiais tais como imagens cortadas de lado-a-lado são realizadas através da manipulação do sinais de controlo que possibilitam a leitura e escrita para a memória de linha das FIFO. 0 processo para este formato de visionamento está ilustrado nas figuras 7 e 8. No caso de imagens visionadas cortadas de lado-a-lado, o sinal de controlo que possibilita a escrita (WR_EN_AX) para a FIFO 354 de 2048x8 do canal auxiliar está activo para (1/2) * (5/2) = 5/2 ou aproximadamente 41% do período de linha activa de visionamento (pós aceleração), ou 67% do período de linha activa de visionamento (antes de aceleração), como mostrado na figura 7. Isto corresponde a cortar aproximadamente 33% (aproximadamente 67% da imagem activa) e a expansão do interpolador do sinal de 5/6. No canal video principal, mostrado na parte superior da figura 8, o sinal de controlo que possibilita a escrita (WR_EN_MN_Y) para as FIFO 356 e 358 de 910x8 está activo para (1/2) * (4/3) = 0,67 ou 67% do período de linha activa de visionamento. Isto corresponde a cortar aproximadamente 33% e uma relação de compressão de 4/3 a ser executada no video canal principal pelas FIFOS de 910x8.

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Em cada uma das FIFO, os dados video são armazenados num acumulador intermédio para serem lidos num ponto particular no tempo. A zona activa de tempo onde os dados podem ser lidos de cada FIFO é determinada pelo formato de visionamento escolhido. No exemplo mostrado do modo cortado de lado-a-lado, o video canal principal está a ser visionado na metade esquerda do visor e o canal video auxiliar é visionado na metade direita do visor. As porções video arbitrárias das formas de onda são diferentes para os canais principal e auxiliar como ilustrado. 0 sinal de controlo que possibilita a leitura (RD_EN_MN) do canal principal das FIFOS de 910x8 é cativo para 50% do período de linha activa de visionamento, do visionamento que começa com o início do video activo, seguindo imedíatamente a entrada posterior video. 0 sinal de controlo que possibilita a leitura do canal auxiliar (RD_EN_AX) é cativo para os outros 50% do período de linha activa de visionamento que começa com o bordo descendente do sinal RD_EN_MN e terminando com o começo da entrada frontal do canal video principal. Será observado que os sinais de controlo que possibilitam a escrita são síncronos com os seus respectivos dados de entrada FIFO (pricipais ou auxiliares) enquanto que os sinais de controlo que possibilitam a leitura são síncronos com o video canal principal.

formato de visionamento mostrado na figura l(d) é particularmente desejável dado que ele possibilita que sejam visonadas duas imagens de campo quase cheio num formato de lado-a-lado. O visionamento é particularmentte efectivo e apropriado para um visor de relação de formato de visionamento largo, por exemplo 16x9. A maior parte dos sinais NTSC são representados num formato 4x3 que corresponde é claro a 12x9. Duas imagens NTSC de relação de formato de visionamento de 4x3 podem ser apresentadas no mesmo visor de relação de formato de visionamento de 16x9, quer cortando-se as imagens de 33% quer comprimindo as imagens de 33%, e introduzindo distorção da relação de aspecto. Dependendo da preferência do utilizador, a relação corte de imagem por distorção da relação de aspecto pode ser ajustada a quaisquer valores entre os limites de 0% e 33%. Como um exemplo, duas imagens lado-a-lado podem ser apresentadas

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como comprimidas a 16,7% e cortadas a 16,7%.

tempo de visionamento horizontal para um visor de relação de formato de visionamento de 16x9 é o mesmo que o para um visor de relação de formato de visionamento de 4x3, porque ambos têm um comprimento de linha nominal de 62,5 microssegundos. Consequentemente, um sinal video NTSC deve ser acelerado por um factor de 4/3 para perservar um relação de aspecto correcta, sem distorção. 0 factor de 4/3 é calculado como a relação de dois formatos de visionamento:

4/3 = (16/9) / (4/3)

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Interpoladores variáveis são utilizados de acordo com aspectos deste invento para acelerar os sinais video. No passado, foram utilizadas FIFO tendo diferentes frequências de relógio nas entradas e saídas para executar uma função similar. Por meio de comparação, se dois sinais NTSC de relação de formato de visionamento de 4x3 são visionados num único visor de relação de formato de visionamento de 4x3, cada imagem deve ser distorcida ou cortada, ou alguma sua combinação, por 50%. Uma aceleração comparável à necessária para uma aplicação de écran largo não é necessária.

Geralmente, o visor video e o dispositivo de deflexão estão sincronizados com o sinal video principal. O sinal video principal deve ser acelerado, como acima explicado, para encher o visionamento de écran largo. 0 sinal video auxiliar deve estar sincronizado verticalmente com o primeiro sinal video e com o visor video. 0 sinal video auxiliar pode ser apagado por uma fracçao de um período de campo numa memória de campo, e então expandido numa memória de linha. A sincronização dos dados video auxiliares com os dados video principais é efectuada utilizandose a RAM video 350 como uma memória de campo e um dispositivo de memória de linha primeiro a entrar primeiro a sair (FIFO) 354 para expandir o sinal.

Contudo, a natureza assíncrona dos relógios de leitura e escrita necessita que os passos a serem empreendidos para evitar

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colisões do ponteiro de leitura/escrita. As colisões do ponteiro de leitura/escrita ocorrem quando dados antigos são lidos da FIFO antes dos novos dados terem uma oportunidade de serem escritos na FIFO. As colisões do ponteiro de leitura/escrita ocorrem também quando novos dados cancelam a memória antes dos dados antigos terem uma oportunidade de serem lidos da FIFO. A dimensão da FIFO refere-se à capacidade mínima de armazenagem de linha considerada ser a razoavelmente necessária para evitar colisões do ponteiro de leitura/escrita.

processador de imagem em imagem funciona de uma tal maneira que os dados video auxiliares são amostrados por um relógio 640f_H bloqueado para o componente de sincronização horizontal do sinal video de entrada auxiliar. Esta operação possibilita que dados amostrados perpendicularmente sejam armazenados na RAM video 350. Os dados devem ser lidos da RAM video à mesma frequência 640fjj. Os dados não podem ser visionados perpendicularmente da RAM video sem modificação devido à natureza geralmente assíncrona das fontes video principal e auxiliar. A fim de facilitar a sincronização do sinal auxiliar ao sinal principal, a memória de linha com relógios de acesso de escrita e leitura independentes são dispostos no percurso do sinal auxiliar depois da saída da RAM video 350.

Visto que a leitura e a escrita de dados do canal auxiliar FIFO é assíncrona, e a frequência do relógio de leitura é consideravelmente mais rápida do que a frequência do relógio de escrita, há a possibilidade de colisões do ponteiro de leitura/escrita. Uma colisão do ponteiro de leitura/escrita ocorre quando um sinal que possibilita a leitura é recebido antes dos dados antigos, que já tinham sido lidos antecipadamente, tenham sido substituídos pelos dados escritos recentemente. A integridade do entrelaçamento deve também ser perservada. Uma memória suficientemente grande dever ser escolhida no primeiro caso a fim de evitar a colisão do ponteiro de leitura/escrita no canal auxiliar FIFO.

É uma vantagem particular das televisões de relação de

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formato de visionamento largo que os sinais de letra de forma possam ser expandidos para encher o écran de visionamento de relação de formato de visionamento largo, embora possa ser necessário interpolar o sinal para proporcionar resolução vertical adicional. De acordo com um aspecto do invento, é fornecido um circuito de detecção automática de letra de forma, que implementa automaticamente a expansão do sinal de relação de formato de visionamento de 4x3 que inclui o visionamento de letra de forma de relação de formato de visionamento de 16x9. 0 detector automático de letra de forma está explicado em detalhe em ligação com as figuras 12-16.

A fim de aumentar a altura vertical do sinal de letra de forma, a frequência de exploração vertical do visor video é aumentada, para que as zonas pretas no topo e fundo da imagem sejam eliminadas, ou, pelo menos, substancialmente reduzidas. 0 detector automático de letra de forma é baseado na pressuposto de que o sinal video corresponderá geralmente ao mostrado em forma de diagrama na figura 12. As zonas A e C não têm video activo, ou pelo menos níveis de luminância video que são menores do que um predeterminado limiar de luminância. A zona B tem video activo, ou pelo menos níveis de luminância video que são maiores do que o limiar de luminância predeterminado. Os intervalos de tempo respectivos da zonas A, B e C são uma função do formato de letra de forma, que pode variar de 16x9 a 21x9. A duração do tempo das zonas A e c é aproximadamente de 20 linhas cada para o formato de letra de forma de 16x9. 0 detector de letra de forma examina os níveis de luminância para as zonas A e/ou C. Se é encontrado, video activo ou pelo menos um nível mínimo de nível de luminância, nas zonas A e/ou C, o detector de letra de forma fornece um sinal de saída,,por exemplo um 0 lógico, que indica uma fonte de sinal NTSC de relação de formato de visionamento normal de 4x3. Contudo, se é detectado video na zona B, mas não nas zonas A e C, então o video é presumido ser uma fonte de sinal de letra de forma. Neste caso, o sinal de saída seria um 1 lógico.

funcionamento do detector pode ser aumentado por histerese, como mostrado diagramaticamente na figura 13. Uma vez

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-35que tenha sido detectado um sinal de letra de forma, um número mínimo de campos de sinal não letra de forma deve ser detectado antes do visionamento ser mudado para o necessário para sinais normais de 4x3. Semelhantemente, um vez que um sinal normal de 4x3 tenha sido detectado, o formato de letra de forma deve ser detectado para o número mínimo de campos antes de comutar o visionamento para o modo de écran largo. Um circuito 1000 para implementar esta técnica está mostrado na figura 14. O circuito 1000 compreende um contador de alinhamento 1004, um contador de linha 1006 e um circuito detector 1002, no qual o algoritmo acima descrito é executado para analizar o sinal video.

Numa outra disposição do invento, a detecção de letra de forma é efectuada calculando-se dois gradientes para cada linha no campo video. São necessários quatro valores para calcular os dois gradientes: valores máximo e mínimo da linha corrente, e valores máximo e mínimo da linha anterior. O primeiro gradiente, designado o gradiente positivo, é formado subtraindo-se o valor mínimo da linha anterior do valor máximo da linha corrente, o segundo gradiente, designado o gradiente negativo, é formado subtraindo-se o valor mínimo da linha corrente do valor máximo da linha anterior. Qualquer dos gradientes pode ter valores positivos ou negativos dependendo do conteúdo da cena, mas os valores negativos de ambos os gradientes podem ser ignorados. Isto é porque apenas um gradiente pode ser negativo num momento, e a grandeza do gradiente com o valor positivo será sempre maior do que ou igual à grandeza do gradiente com o valor negativo. Isto simplifica o conjunto de circuitos eliminando-se a necessidade de calcular um valor absoluto dos gradientes. Se qualquer um dos gradientes tiver um valor positivo que excede um limiar programável, video é considerado estar presente quer na linha corrente quer na linha anterior. Estes valores podem ser utilizados por um microprocessador para fazer uma determinação de se a fonte video está ou não no formato de letra de forma.

Um circuito 1010 para implementar este processo de detecção de letra de forma está mostrado no diagrama de blocos na figura 15. 0 circuito 1010 compreende um filtro de entrada de

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luminância, um detector de máximo de linha (max) 1020, um detector de mínimo de linha (min) 1022, e uma secção de saída 1024. 0 filtro de entrada de luminância compreende andares de resposta de impulso finito (FIR) 1012 e 1014 bem como um endereço 1016 e 1018. 0 circuito de detecção de letra de forma 1010 funciona nos dados de luminância digital Y_IN do processador de écran largo. Um filtro de entrada é utilizado a fim de melhorar o rendimento do ruído e tornar a detecção mais segura. Este filtro tem essencialmente de dois andares em cascata FIR, que têm uma função de transferência, como se segue:

J H(Z) = (1/4) * (1 + Z^-1) * (1 + Z”³)

A saída de cada andar está truncada para oito bits (divididos por dois) para manter um ganho DC (corrente contínua) de um.

detector de máximo de linha 1020 inclui dois registos. 0 primeiro registo contém o valor de pixel máximo (max pix) no ponto corrente no período de linha. Ele é iniciado no início de cada período de linha por um impulso largo de relógio designado SOL (Início de Linha) para um valor de 8Oh. 0 valor de 8Oh representa o valor mínimo possível para um número de oito bits no . formato de complemento dois. O circuito é disponibilizado por um '-F sinal, designado LTRBXEN, que sobe para aproximadamente 70% da linha video activo. O segundo registo contém o valor máximo de pixel (linha máxima) para toda a linha anterior, e é actualizado uma vez por período de linha. Dados de luminância de entrada Y_IN são comparados ao valor de pixel máximo corrente armazenado no registo de pixel máximo. Se ele excede o valor do registo, o registo de pixel máximo é actualizado no ciclo de relógio seguinte. No fim da linha video, o pixel máximo conterá o valor máximo sobre toda a porção da linha para a qual foi disponibilizada. No começo da linha video seguinte, o valor do registo de pixel máximo é carregado no registo de linha máxima.

O detector de mínimo de linha 1022 trabalha de uma maneira idêntica excepto que o registo de mínimo de linha conterá o valor

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-37de pixel mínimo para a linha anterior. 0 valor de pixel tííínimo é iniciado para um valor de 7Fh, o qual é o valor de pixel máximo possível para um número de oito bits no formato de complemento dois.

A secção de saída 1024 extrairá o valor do registo de linha máximo e o valor de registo de linha mínimo, e armazena-os em trincos de oito bits que são actualizados uma vez por linha. Dois gradientes são então calculados, nomeadamente o gradiente positivo e o gradiente negativo. Sobre a primeira linha num campo onde qualquer um destes gradientes é positivo e maior do que o limiar programável, é gerado um sinal de capacitação que permite que um primeiro registo de linha seja carregado com o valor de contagem da linha corrente. Sobre cada linha onde qualquer um dos gradientes é positivo e excede o limiar programável, é gerado um outro sinal de capacitação o qual possibilita que um registo da última linha seja carregado com o valor de contagem da linha corrente. Desta maneira o registo da última linha conterá a última linha do campo onde o limiar for excedido. Ambos destes sinais de capacitação são apenas tolerados ocorrer entre as linhas 24 e 250 em cada campo. Isto evita detecções falsas baseadas sobre informação de aprisionamento fechada e sobre os transientes de comutação da cabeça do VCR. No começo de cada campo, o circuito é reiniciado, e os valores dos registos da primeira linha e da última linha são carregados nos respectivos registos terminais de letra de forma. Os sinais LTRBX_BEG e LTRBX_END marcam respectivamente o começo e o fim de um sinal letra de forma.

A figura 16 ilustra um detector automático de letra de forma como parte de um circuito de controlo de dimensão vertical 1030. 0 circuito de controlo de dimensão vertical compreende um detector de letra de forma 1032, um circuito de controlo de visionamento vertical 1032 e um dispositivo de saída de 3 estados 1034. De acordo com uma disposição do invento, o circuito de detecção automático de letra de forma pode implementar automaticamente ampliação vertical ou expansão do sinal de relação de formato de visionamento de 4x3 que inclui o visionamento de letra de forma de relação de formato de

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-38visionamento de 16x9. Quando o sinal de saída VERTICAL SIZE ADJ (ajustamento da dimensão vertical) torna-se activo, a altura de deflexão vertical é aumentada de 4/3 (ver a figura 10), que possibilita à porção video activa do sinal de letra de forma encher o écran largo sem distorção da relação de aspecto da imagem.

Ainda numa outra alternativa, não ilustrada nos desenhos, o detector automático de letra de forma pode compreender um circuito para descodificar uma palavra código ou sinal executado por uma fonte de sinal de letra de forma, que identifica o sinal como formato de letra de forma.

Claims (4)

1. REIVINDICACÕES

   1 - Dispositivo de controlo video, caracterizado por compreender :

   um dispositivo tendo um quadro dimensionalmente ajustável;

   meios para detectarem uma fonte de sinal video de letra de forma; e meios para controlarem, dimensionalmente o dito quadro do dito dispositivo de deflexão, que responde aos ditos meios de detecção.
2. 2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos meios de detecção e os ditos meios de controlo serem automaticamente operáveis.
3. 3 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterido por os ditos meios de detecção compreenderem:

   meios para medirem os níveis de luminância video da dita fonte de sinal video em, pelo menos, duas regiões de cada campo video; e meios para compararem os ditos níveis de luminância de cada dita região com os respectivos níveis de limiar.
4. 4 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de detecção compreenderem:

   meios para compararem os respectivos valores de luminância mínimo e máximo de uma pluralidade de linhas video sucessivas;

   meios para armazenarem valores de luminância mínimo e máximo da dita pluralidade de linhas video;

   meios para gerarem gradientes indicativos dos ditos valores