专利名称：并排显示用的自动同步开关的制作方法
技术领域：
本发明的涉及能并排显示来自不同图像源和基本上同大小的图像的电视领域，特别涉及具有宽的显示格式比的屏幕的那种电视机。目前大多数电视机的显示格式比(即水平宽度对垂直高度的比值)为4∶3。宽显示格式比更接近地对应于电影的例如16∶9的显示格式比。本发明可应用于直视电视和投影电视。
宽显示格式比的电视适宜进行各种各样的显示，既适宜显示传统显示格式的信号，也适宜显示宽显示格式的信号，还可以在多图像显示中显示这两种显示格式的混合显示。然而，宽显示比屏幕的使用却带来了许多问题。改变了多信号源的显示格式比，因异步但同时显示的信号源而产生始终如一的定时信号，为产生多图像显示而要在多图像源之间进行转换，从压缩数据信号形成高分解力图像等等，这些都是这类问题的一般范畴。1991年12月12日公布的对应于PCT/US91/03746的专利申请WO91/19397公开了一种宽屏电视，该电视能从具类似或不同格式比的单个和多个图像源以可选择的显示格式比提供高分解力的单个和多个图像显示。
WO91/19397中公开的这种电视机能从例如两个视频源同时显示多个图像。视频源可以是电视机的频道选择器，盒式磁带录像机中的调谐机构、电视摄像机等。特别适用于宽屏电视的显示方式是从不同视频源(例如两个不同的频道)的基本上同大小的并排图像。在显示格式比(宽/高比)为16∶9的宽屏电视中，全屏显示的大小相当的各并排图像的格式显示比应为8∶9。为将4∶3图像放入8∶9的幅面，应将4∶3图像在水平方向上加以限制或水平压缩，或两种处理方式结合起来使用。
为并排显示两个图像，要把显示出来的图像锁定到两个进来的信号之一中。为方便起见，这信号就叫做第一信号或第一图像。这可以是并排方式中的左图像或右图像。然而，第一图像可能会不起作用。举例说，电视接收机可能会调谐到某一空白频道上，或者电视台可能停止广播，或者视频源可能中断。若第一图像不起作用，则第二图像也会失去同步。同步不当，第二图像就会晃动。
监控第一图像，为的是防止第一图像信号丢失时失去显示的同步化。本发明方案的并排图像显示系统包括第一电路和第二电路，第一电路用以将第一复合同步信号从具传统格式显示比的第一视频信号分离出来，第二电路用以将第二复合同步信号从具同样传统式显示比的第二视频信号分离出来。检测电路通过监测第一视频信号的水平同步分量检测第一视频信号的存在。视频显示控制电路有这样的一种工作方式，即表示第一和第二视频信号的图像都用并排的关系显示出来，而且图像幅形比基本上不失真。同步开关选择第一或第二复合同步信号，以便使视频显示同步。若检测不出第一视频信号的水平同步分量，第二复合同步信号的选择就自动进行。
检测电路包括一个同步分量分离器、一个带通滤波器和一个检测器。当第一视频信号出现时，就将水平同步信号分离出来并加以监测。检测电路产生表示是否有足够的水平同步分量存在的输出信号。本发明还包括一个与检测电路及自动同步开关相连接的微处理器。该微处理器控制自动同步开关的输出在检测电路检测不出第一视频信号时应为第二复合同步信号。
本发明还还包括第一信号处理装置，用以加速第一视频信号;视频显示装置，与自动同步开关的输出同步;垂直同步装置，用以使第二视频信号与第一视频信号以及视频显示装置垂直同步;第二信号处理装置用以加速所述第二视频信号;和混合装置，用以将第一和第二经处理的视频信号混合起来供并排显示之用。第一和第二信号处理装置能限制和缩小图像的大小，使第一和第二图像可以显示在宽屏显示器上。
这样，尽管第一图像丢失了，第二图像还是可以显示在并排视频显示系统上。
图1是宽屏电视机中自动同步开关的方框图。
图2是图1所示的检测电路所处理的复合视频信号的时间图。
图3是适宜用在检测电路中的同步分离器和带通滤波器的电路图。
图4是适用在检测电路中的带滞后现象的检测器的电路图。
图5是适宜在检测电路中的带通滤波器的方框图。
图6示出了图3和图5的带通滤波器的响应曲线。
图7是用以在2fH水平扫描下工作的宽屏电视机的方框图。
图8是图7的门阵列的方框图，图中示出了主信号通路、辅助信号通路和输出信号通路。
WO91/19397适宜以2fH水平扫描式作的宽屏电视机的总方框图如图7中所示，其总编号为10。电视机10通常包括视频信号输入部分20、机壳或电视微处理器(TVμp)216、宽屏处理器30、1fH/2fH转换器40、偏转电路50、RGB接口60、YCV/RGB转换器240、显像管驱动器242、直观式显像管或投射管244和电源70。YUV/RGB转换器240可以是工业上命名为TA7730式的。各种电路分组成不同的功能方框是为了便于说明而已，而不是想限制这些电路彼此之间的实际位置。
视频信号输入部分20适宜从不同的视频源接收多个复合视频信号。视频信号可有选择地转换，作为主视频信号和辅助视频信号显示出来。RF开关204有两个天线输入端ANT1和ANT2。两者是停播天线接收输入端和有线电视接收输入端。RF开关204控制控制哪一个天线输入应加到第一频道选择器206和第二频道选择器208。第一频道选择器206的输出是单芯片202的输入端，单芯片202履行一系列与频道选择、水平和垂直偏转以及视频控制有关的功能。具体常见的单芯片是工业上叫做TA7777型的单芯片。由于来自第一频道选择器206的信号而在单芯片中产生的视频信号V1DEOOUT输入到视频开关200，并输入到宽屏处理器30的TV1输入端。视频开关200的其它基带视频输入端取名为AUX1和AUX2。这些可以供电视摄像机、激光唱片播放机、录像带播放机、电视游戏机等使用。视频开关200的输出由机壳或TV微处理器216控制，在这里取名为SWITCHEDVIDEO。SWITCHEDVIDEO是宽屏处理器30的另一个输入。
宽频处理器的开关SW1在TV1和SWITCHEDVIDEO两信号之间进行选择，选择出来的结果作为SELCOMPOVT视频信号输入到Y/C解码器210。Y/C解码器210可以采用自适应行梳状滤波器。另两个视频源S1和S2也输入到Y/C解码器210。S1和S2各个表示不同的S-VHS信号源，且各个由这度信号和色度信号组成。从一对这度和色度信号中选取两个信号分别作为Y-M和C-IN信号加以输出，这项工作是由一个开关进行的，该开关可以作为Y/C解码器的一部分装设(例如装在某些自适应行梳状滤波器中)，也可以是分立开关，根据TV微处理器216进行选择的一对这度和色度信号作为输出，而分别称作Y-M和Y-IN。这之后就将所选取的一对这度和色度信号作为主信号，沿主信号通路进行处理。含有-M或-MN的信号名称与主信号通路有关。色度信号C-IN由宽屏处理器再回送到单芯片，供产生色差信号U-M和V-M之用。在这方面，U这个名称相当于(R-Y)，V则相当于(B-Y)。Y-M、U-M和V-M信号在宽屏处理器中转换成数字形式，提进一步进行信号处理用。
第二频道选择器208，在功能上是属于宽屏处理器30和一部分，产生基带视频信号TV2。开关SW2在TV2和SWITCHEDVIDEO信号之间进行选择，选择的结果作为Y/C解码器220的输入。Y/C解码器220可采用自适应行梳状滤波器。开关SW3和SW4在Y/C解码器220的亮度和色度输出与外视频源的分别取名为Y-EXT和C-EXT的亮度和色度信号这两组信号之间进行选择。Y-EXT和C-EXT信号对应于S-VHS输入端S1。Y/C解码器220和开关SW3和SW4可以在例如某些自适应梳状滤波器中结合在一起。这之后，将开关SW3和SW4的输出看作辅助信号，并沿辅助信号通路进行处理。所选取的亮度输出取名为Y-A。含有-A、-AX和-AUX的信号名称与辅助信号通路有关。所选取的色度信号转换成色差信号U-A和V-A。Y-A、U-A和V-A信号转换成数字形式，供进一步进行信号处理。视频信号源在主信号通路和辅助信号通路中的这种转换方案，最大限度地提高选择不同图像显示格式各不同部分在管理方面的灵活性。
宽屏处理器给同步分离器212提供对应于Y-M的复合同步信号COMPSYNC。水平和垂直同步分量H和V分别输入垂直脉冲分频电路214。垂直脉冲分频电路产生VERTICALRESET(垂直复位)信号送入宽屏处理器30中。宽屏处理器产生内部垂直复位输出信号INTVERTRSTOUT送到RGB接口60。RGB接口60中的一个开关在内部垂直复位输出信号与RGB源的垂直同步分量之间进行选择。该开关的输出即为选择出来的垂直同步分量SEL-VERT-SYNC，传送到偏转电路50。辅助视频信号的水平和垂直同步信号由宽屏处理器中的同步分离器250产生。
1fH/2fH转换器40负责将隔行扫描视频信号转换成逐行扫描的逐行扫描信号，例如各水平行显示两次的信号，或由同场的内插毗邻水平行产生另一组水平行的信号。某些情况下，采用前一行或采用内插行视乎在毗邻场或帧之间检测出的运动水平而定。转换电路40与视频RAM420配合工作。视频RAM可用来存储一个帧的一个或多个场，以便可以逐行显示。经转换作为Y-2fH和U-2fH信号的视频数据加到RGB接口60。
RGB接口60使对经转换的视频数据或外部RGB视频数据的选择得以进行，以便由视频信号输入部分显示出来。外部RGB信号可视为适宜2fH扫描的宽显示格式比信号。主信号的垂直同步分量由宽屏处理器作为INTVERTRSTOUT提供给RGB接口，从而使偏转电路50可以使用经选择的垂直同步分量(fvm或fvext)。宽屏电视机工作时，使用电视机的人就可以通过产生内部/外部控制信号INT/EXT选择外部RGB信号。然而在没有外部RGB信号时选择外部RGB信号输入会使光栅在垂直方向扭曲，并使阴极射线管或投射管损坏。因此，为了克服不存在外部RGB输入时进行的选择，RGB接口电路检测外部同步信号。WSP微处理器340还对外部RGB信号进行彩色和色调控制。
宽屏处理器30有一个画中画处理器301供对辅助视频信号进行特殊信号处理之用。门电路阵列300将各种显示格式的主视频信号数据和辅助视频信号数据结合起来。画中画处理器(PIP)301和门阵列300由宽屏微处理器(WSPμP)340控制。微处理器340在整个串行总线上响应TV微处理器216。串行总线有四个信号线，数据信号线、时钟器30还产生作为三级砂堡信号的复合垂直消陷/复位信号。不然垂直消隐和复位信号也可作为分立信号产生。视频信号输入部分给RGB接口提供复合消隐信号。
偏转电路50接收来自宽屏处理器的垂直复位信号、束自RGB接口60的经选择的2fH水平同步信号和来自宽屏处理器的另一些控制信号。这些另外的控制信号与水平相位调整、垂直幅度调整和东/西引线调整有关。偏转电路50给宽屏处理器30提供2fH回扫脉冲，给2fH转换器40提供1fH，并给RGB转换器240提供YUV。
整个宽屏电视机的工作电压由电源70产生，电源70可由交流干线电源供电。
门阵列300负责将来自主信号通路和辅助信号通路的视频信息结合起来以起来以进行复合宽屏显示。主视频信号以模拟形式和YUV格式作为命名Y-M、U-M和V-M的信号提供给宽屏处理器。这些主信号由模/数转换器从模拟形式转换成数字形式。图8中以方框图的形式示出了门阵列300的主信号通路304、辅助信号通路306和输出信号通路312。门阵列还包括时钟/同步电路320和WSPμP解码器310以WSPDATA表示的数据和地址输出线提供给上面所示的各主电路和通路，还提供给画中画处理器301和分解力处理电路370。
门阵列负责扩展、压缩和限制主视频通道的视频数据，必要时采用不同的图像显示格式。亮度分量Y-MN存入先进先出(FIFO)行存储器356中，存储时间的长短视手亮度分量的内插性质而定。经混合的色度分量U/V-MN存入FIFO358中。辅助信号亮度和色度分量Y-PIP、U-PIP和V-PIP由多路信号分离器355产生。亮度分量按需要在电路351中经过分解力处理，必要时由内插器359加以扩大，产生作为输出的信号Y-AUX。
在某些情况下，辅助显示的大小会与主信号显示一样大。存储往往因受到与画中画处理器和视频RAM350有关的限制而使其所提供的数据点数或像素数不足以填满如此大小的显示面积。在这种情况下，可以用分解力处理电路357使各像素复原成辅助视频信号，从而代替那些在数压缩或减少过程中丢失的信号。举例说，若视频信号原先经过抖颤调谐，则电路357可以是去抖颤调谐电路。
辅助视频输入数据以640fH的频率取样，然后存入视频RAM350中。从视频RAM350读出的辅助数据叫做VRAM-OUT。PIP电路301也能在水平和垂直方向上而且不对称地将辅助图像缩小同样的整数倍。4位元锁存器352、辅助FIFO354和时钟/同步电路320将辅助通道数据缓冲和同步化成主通道数字视频信号。VRAM-OUT数据由多路信号分离器355分类成Y(亮度)、U、V(彩色分量)和FSW-DAT(快速转换数据)。FSW-DAT表示写入视频RAM的是哪一个场型。PIP-FSW信号直接收自PIP电路后加到输出MUX控制电路321，以确定哪一个从视频RAM读出的场应在小图像显示方式期间显示出来。
辅助通道在640fH频率下取样，主通道则在1024fH频率下取样。辅助通道FIFO354将数据从辅助通道取样频率转换成主通道时钟频率。在此过程中，视频信号经过8/5(1024/640)的压缩。这是以妥善显示辅助通道信号所需要的4/3压缩还大的压缩。因此，要妥善显示4×3的小图像必须由内插器359将辅助通道加以扩大。内插器359由内插控制电路371控制，电路371本身则响应WSPμP340。所要求的内插器扩展量为5/6。扩展系数X可确定如下X＝(640/1024)＊(4/3)＝5/6电路367使色度分量U-PIP和V-PIP延迟一段时间，这个延迟时间的长短视乎亮度分量内插的性质而定，产生作为输出的信号U-AUX和V-AUX。主信号和辅助信号相应的Y、U和Y分量通过控制FIFO354、356和358的读启动信号在输出信号通路312的各多路调制器315、317和319中混合。多路调制器315、317和319对输出多路调器控制电路321起反应。输出多路调制器控制电路321对时钟信号CLK、线路信号SOL的开始、H-COUNT信号、垂直消隐复位信号和快速开关来自画中画处理器和WSPμP340的输出起反应。经多路调制的亮度和色度分量Y-MX、U-MX和V-MX分别加到相应的数/模转换器360、362和364上。各数/模转换器后面有若干低通滤波器。画中画处理器、门阵列和数据减缩电路的各种功能由WSPμP340控制。WSPμP340由串行总线将其与TVμP216相连接，因而对TVμP216起反应。串行总线可以是图中所示的四线总线，具有数据线路、时钟信号线路、起动信号线路和复位信号线路。WSPμP340通过WSPμP解码器310与门阵列的各不同电路联系。
在一种情况下，为了避免所显示图像的幅形比失真，需要将4×3NTSC图像压缩到4/3。在另一种情况下，可以将图像扩大以进行通常伴随有垂直变焦的水平变焦操作。将压缩减小到4/3以下可以进行达33%的水平变焦操作。由于亮度视频带宽(对S-VHS格式来说达5.5兆赫)占奈奎斯重影频率(时钟为1024fH时为9兆赫)很大百分比，因而采用试样内插器来重新计算输入图像至新像素的各位置。
亮度数据Y-MN选取经由根据图像的压缩或扩展重新计算试样值的主信号通路304中的内插器337的路径。各开关或路径选择器323和331的作用是例转主信号通路304相对于FIFO356和内插器的相对位置的布局。具体地说，这些开关选择内插器337出于压缩的需要是否在FIFO356之前，或者出于扩展的需要，FIFO356是否在内插器337之前。开关323和331对路径控制电路335起反应，电路335本身则对WSPμP340起反应。在小图像显示方式期间，辅助视频信号经压缩存入视频RAM350中，而为了实际用途才需要进行扩展。因此辅助信号通路中不需要进行相应的转接。
图1示出了带自动同步开关的视频显示系统，这种系统可用在WO91/19397所公开的宽屏电视机中。梳状滤波器734将第一图像视频信号或主视频信号分离成亮度Y和彩色C分量。第一复合同步信号分离器732从第一视频信号的Y分量获得第一复合同步信号。该第一复合同步信号传送到自动同步开关700的第一输入端704，自动同步开关700可以是TA7348型的工业产品。
梳状滤波器724将第二图像视频信号或辅助视频信号分离成Y和C分量。第二复合同步信号分离器726从第二视频信号的Y分量获得第二复合同步信号。同步分量分离器721从第二视频信号产生水平和垂直同步信号。水平和垂直同步信号传送到水平锁相环(PLL)和垂直脉冲分频电路723，再传送到画中画处理器725。画中画处理器与数/模换器720和场存储视频RAM718一起工作。从画中画处理器出来的复合同步信号馈到同步开关700的第二输入端702上。
自动同步开关输出端706与同步分量分离器712和水平PLL及垂直脉冲分频电路714相连接。电路714产生水平和垂直驱动信号，供同步化偏转显示装置之用。此外，还产生第一和第二视频信号的数字Y和C分量。主模/数转换器728与解调器730相连接，给宽屏处理器30提供经数字化的第一视频信号。第二模/数转换器720和场存储器718给宽屏处理器30提供经数字化的第二视频信号。解调器722给转换器720提供第二色度信号(R-Y)和(B-Y)。宽屏处理器30将第一和第二图像作为例如并排图像组合起来。经组合的图像由数/模(D/A)转换器731再转换成Y、U和V模拟信号。
自动同步开关输出706由视频信号/同步信号检测电路710和微处理器708控制。检测电路710通过分离和监测第一视频信号的水平同步分量检测是否有第一视频信号出现。若检测电路710检测出有第一视频信号出现，自动同步输出706就会是第一复合同步信号。若视频同步检测电路710检测不出有第一视频领事或第一复合同步信号出现，则自动同步开关输出706会是第二复合同步信号。这样，即使第一视频图像丢失了，也可以无晃动失真地显示第二视频图像。第一视频信号丢失或第一视频信号的同步分量不足时，控制宽频显示的同步信号源就会自动地转移到第二视频信号。这里令转接过程滞后一段时间，其目的是避免同步开关因影响检测过程的临时情况或因第一视频信号中水平同步分量足够而引起不必要的转接。
微处理器708可以由MotorolaMC68HCO572型的芯片(也叫做Telekat)组成，它对指示出有无第一视频信号出现的视频/同步检测电路710的输出起反应。若显示系统以只显示主图像的方式工作，则检测不出主图像信号时，微处理器708就会产生例如蓝色的显示场和字符“无信号”。若显示系统以PIP(画中画)或POP(画外画)或并排显示工作方式工作，微处理器708就指令自动同步开关700产生第二同步信号作为输出706。因此，检测不出主视频信号或第一视频信号时，辅助第二信号则控制显示的同步过程，从而避免第二图像晃动。
图3和4是检测电路的详细电路图。图3示出了同步分量分离器801连同检测电路710的削波和带通滤波器803。第一视频信号是在0.1微法(μf)电容器802上接收下来的。晶体管Q1截住所有大于VBE的有效视频信号，如图2中所示。这样，在输出端805处产生同步信号。同步分量分离器801的输出端805由电阻器808连接到带通滤波器803的输入端。图3和5中所示的双T带通滤波器803是个有源滤波器。图3中的晶体管Q2和图5中的运算放大器819给有源滤波器803提供递增益。带通滤波器803还包括47千欧电阻器808、两个100微微法(pf)电容器810、814、一个200微微法电容器812和两个100千欧电阻器816、818。如图6中所示，只有接近中心频率15.7千赫的水平同步分量能通过带通滤波器803。带通滤波器803的倒向水平同步分量接到检测器807上。滞后由1微法由容器824提供。出现足量的同步信号分量时，晶体管Q3导通并使2.2微法电容器834充电。这促使晶体管Q4导通，且表明检测线路840转入高电平。1兆欧电阻器836造成的滞后使晶体管Q3保持导通，并避免晶体管Q4截止。因此，检测线840当有第一视频信号检测出来时处于高电平，当检测不出第一视频信号时处于低电平。检测电路710的输出信号加到微处理器708上，微处理器708又控制自动同步开关700的工作。在第一视频信号丢失时通过采用第二视频同步信号来控制显示的偏移情况，可以不失真地显示第二图像。这种自动同步开关可与画中画(PIP)和画外画(POP)格式以及并排图像格式配合使用。
权利要求
1.一种视频显示系统，包括用以同时显示表示第一和第二视频信号的图像的图像显示装置(244)，其特征在于同步装置(700)，用以有选择地使所述显示装置(244)与所述第一视频信号或第二视频信号同步；分离装置(710)，用以将水平同步分量从所述第一视频信号分离出来；检测装置(710)，用以检测所述从所述第一视频信号分离出来的水平同步分量；和控制装置(708)，用以根据所述检测装置(710)控制所述可选择同步装置(700)，以便在锤检测到所述从所述第一视频信号分离出来的水平同步分量时使所述显示装置(244)与所述第一视频信号同步，否则就使所述显示装置(244)与所述第二视频信号同步。
2.如权利要求1所述的视频显示系统，其特征在于，所述分离装置(710)包括一有源滤波器(803)。
3.如权利要求1所述的视频显示系统，其特征在于，所述分离装置(710)包括一带通滤波器(803)。
4.如权利要求1所述的视频显示系统，其特征在于，所述分离装置(710)包括有源带通滤波器(803)。
5.如权利要求1所述的视频显示系统，其特征在于，所述分离装置包括信号发生装置(801)，用以从所述第一视频信号产生含有所述水平同步分量的中间信号;滤波器(803)，用以从所述中间信号提取所述水平同步分量。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置(710)具有滞后特性。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用以控制所述可选择同步装置的控制装置(708)包括一微处理器。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视频信号具格式显示比，且所述视频显示装置(244)具有比所述视频信号的所述格式显示比还大的格式显示比，且所述图像并排显示。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述各图像的大小基本相同。
全文摘要
一种视频显示系统，有一个视频显示器用以同时显示表示第一和第二视频信号的图像。同步电路(700)可选择地使视频显示器与第一或第二视频信号同步。水平同步分量从第一视频信号分离出来之后由检测电路(710)检测出来。用以控制可选择同步电路的电路(708)对检测电路起反应。检测出第一视频信号分离出来的水平同步分量时，就使视频显示器与第一视频信号同步，否则就使视频显示器与第二视频信号同步。
文档编号H04N5/66GK1103528SQ9312040
公开日1995年6月7日 申请日期1993年11月29日 优先权日1992年11月30日
发明者J·B·伦达罗 申请人:汤姆森消费电子有限公司