专利名称:用于对视频数据行进行乘法处理的系统及其方法
本发明涉及一种处理视频数据的具有一种副系统的信息处理系统。本发明尤其但并不专门涉及一种家庭影院设备。本发明还涉及具有一种视频行乘法装置的一种电子电路，以及一种相乘视频行的方法。
家庭娱乐系统是一个致力于家庭娱乐的设备，并能够按协同方式处理正在由各种各样的信息源提供的音频、视频和图形信息。家庭娱乐系统的一个例子是Gateway2000的Destination D5-200计算机。例如，见1997，5，6编辑的PC杂志中Bruce Brown的“Gateway2000Destination D5-200”的文章。这种计算机考虑信息内容选择，使它的所有用户控制功能综合在单一操作系统上运行的软件应用中。
通过电子束扫描一个CRT的荧光屏，能够实现计算机视频和电视视频。该电子束从该CRT的左上顶端开始并从左至右贯穿屏幕地扫描水平行，按该顺序照亮一个像素接一个像素。当该电子束到达屏幕的右底端时，在隔行扫描的情况下，就已经完成了一场，而在非隔行扫描的情况下，就已经完成了一帧。诸如NTSC和PAL的常规TV标准规定，当从约五倍画面高度的一段距离观看时，在相对小的显示装置上产生可接受的图像。在激光盘(例如，NTSC，PAL)或在DVD(例如，MPEG2 ML/MP)上所存储的电影的格式中，也已经考虑了这些标准。
家庭影院设备通常使用高清晰度显示设备大显示屏幕，诸如那些前端或后端投影TV或诸如用于PC的高分辨率显示装置。当在大的或高分辨率显示装置上观看时，按适当规定的视频格式的数字视频的常规处理，产生了接收的图像质量的严重劣化。不希望的结果之一是可以看到行的结构。
解决在大的或高分辨率显示装置上可以看到不希望的行结构的问题的办法是使用数字视频处理技术来提高构成图像的行数量。分离行乘法装置是可购买到的，但相当昂贵，范围在$2000(ExtronElectronics的lancia)至$34000(Snell & Wilcox)之间。
本发明的一个目的是以非常低的成本在上述限定类型的家庭影院中实现专业或接近专业的质量的行乘法处理。
至此，本发明的第一方面是提供一种信息处理系统，该系统包括一个用于去隔行视频数据的行乘法装置；一个图形控制器，具有一个用于对所述视频数据定标的定标器；该行乘法装置耦合至该图形控制器，用于经该定标器实现进一步的行乘法处理。本发明的第二方面是提供一种处理视频数据并包括耦合至一个具有一个定标器的图形控制器的一个行乘法装置的电子电路，所述行乘法装置用于去隔行视频数据，并且所述定标器用于对所述视频数据定标。本发明的第三方面是提供一种处理视频数据的方法，该方法包括对视频行进行乘法处理，该乘法处理包括以下处理步骤使用视频行乘法装置对视频数据去隔行，以及使用一个图形控制器的定标器对所述去隔行视频数据定标。本发明的第四个方面提供一种用于处理视频数据的装置，包括一个用于对视频数据定标的定标器，所述定标器被设置成用于获得去隔行视频数据并且对所述去隔行视频数据定标。
在优选实施例中，本发明的系统是一种家庭影院，该家庭影院包括视频数据处理设备以及一个PC的协同的组合。在该优选实施例中，该视频副系统具有一个去-隔行器/行倍频器块，例如，GenesisMicrochip，Inc.的gmVLD8 DICE Video Line Doubler，用以处理数字隔行的视频输入数据，而该PC有一个图形控制器，例如，TridentMicrosystems，Inc.的3DImage975，用于产生图形数据，该图形控制器具有定标换算能力。如所知，通过将像素相乘或在像素之间内插，一种定标器能够控制垂直扫描不足或过扫。包括了级联的该去-隔行器/行倍频器块和该定标器的一种视频数据路径，提供了接近专业质量的行四倍频处理。
结合附图以举例方式说明本发明，其中
图1是本发明的系统的方框图；图2和3是按本发明的系统的不同实施例的视频/图形数据路径的方框图；图4是本发明中视频路径的构形的图；通观这些图，相同的参考标记表示相似或相应的特征。
图1是本发明的数据处理系统100的功能方框图。系统100包括具有音频和视频功能的AV-副系统102；控制装置104，在该例子中为一种PC；以及内联副系统102和PC104的装置接口106。
例如，副系统102包括以下装置(未示出)DVD驱动器、TV调谐器、FM调谐器、以及具有DolbyDigital和DolbyPro’Logic能力的音频预放大器(“Dolby”是Dolby Laboratories的商标)。副系统102有用于接收来自各种各样源(未示出)的信号的输入端，以及连接至扬声器108和SVGA显示器110的输出端，其中该各种各样源是DSS(数字卫星系统)、电缆TV、第一和第二视频盒式录象机VCR1和VCR2、收音机FM等。通过例如经连接器116接至副系统102的遥控装置112和红外眼114的组合，或通过前端按键118，AV-副系统102提供针对音频和视频功能性的直接和实时的用户控制。
通过包含了例如复杂的GUI软件以及软件升级的软件操作，PC104进行AV-副系统102的音频和视频功能性的控制，该复杂的GUI软件用于源选择、VBI的处理和其他AV-服务、音频和视频功能性的设置；该软件升级用于AV-副系统102的未来版本的处理器(未示出)，其中音频和视频功能性的设置是指诸如亮度和对比度的选择；以及音频模式(单音、立体声或环绕)、视频节目、网络访问的选择。PC104可以进行软件操作，以通过计算机生成的图形和伴音，组合由多重内容信息源DSS、VCR1、VCR2、TV、FM输入的视频和音频内容。
系统100有与PC104相通信的用户接口120，它包括经红外眼114与PC104相连接的例如无线键盘和无线鼠标。遥控装置112与UI用户接口120使用不同的IR-通信协议或不同的命令组。当正在操作用户接口120时，显示器110向用户输出可视反馈。
装置接口106让PC104控制AV-副系统102，并让副系统102把在副系统102中的各种各样事件通知PC104，这些与PC104上运行的软件操作相应。同样，装置接口106传递由UI 120输入的并由与副系统102连接的IR眼114接收的IR命令。装置接口106包括微处理器122，监视副系统102的状态并把任何状态变化通知给PC104。例如，当用户经遥控装置112调整伴音音量时，微处理器122发出该状态变化并把这种调整传递至PC104。当用户随后恢复用于在显示器110上显示的该复杂GUI时，该已调整的音量的设置已经被处理并显示的状态与最近的用户-对话相一致，该最近的用户-对话是或者通过遥控装置112或者通过用户接口120来进行的。
装置接口106监视PC104的心跳(heart beat)。每当出现周期性的特殊命令时PC104就向副系统102发出数据流。这种命令的唯一目的是通知该系统该PC104仍然在运行的这样的事实。该特殊命令通常称作为“心跳(heart beat)”。通常每秒发出一次心跳。装置接口106有防障定时器(fail safe timer)124.一旦接收到心跳，就复位该定时器124。该定时器124在如2秒之后期满，该时段基本比两个相邻心跳之间的周期长。当PC104失速时，装置接口106停止接收该心跳，则定时器124期满。这进一步证实PC104变得无效而不能够控制副系统102。此时，副系统102将继续提供音频和视频服务，但与PC104相独立地有简化的常规屏幕显示。例如，当在PC104的故障时或在重新引导期间，和与任何其他常规系统对话相同，用户经遥控装置112与副系统102保持对话，以便改变TV频道或音频源，或以便把显示器输入从TV改变至VCR。
视频/图形数据路径图2是从各种各样源至显示器110的视频/图形数据路径200的第一实施例的功能方框图。副系统102和PC104都控制该路径200。路径200包括多路复用器MUX202，它有接收模拟信号DSS、AUX、TV、VCR1和VCR2的输入端，例如，MUX202有连接至AD-转换器204的输出端。该AD-转换器204的输出端连接至第一切换器206的一个输入端，而第一切换器206的另一个输入端接收来自DVD的数字信号。经过微处理器122，切换器206受遥控装置112的控制。切换器206的输出端直接与第二切换器208的一个输入端连接。该切换器206的输出端还经OSD装置210与切换器208的另一输入端连接，关注简单的屏幕显示功能。经过遥控装置112控制切换器208和OSD装置210。切换器208的输出加到一个去隔行器212。如所知，视频源通常交替地发送偶数行的场和奇数行的场，因此在接收端必须重排这些行(或去隔行扫描)。去隔行器212的输出端经DA-转换器214连接至第三切换器216的一个输入端。去隔行器212的该输出端还经电路218以及另外的DA-转换器220连接至切换器216的另一个输入端，该电路218用于在PC104的控制下把图形叠加到去隔行器212的该输出端。切换器216的该输出加到SVGA显示器110。在该实施例中，组件202-220集成在副系统102之内，但很显然，其他的构形也是可以的，例如，组件202-220的一部分装备在装置接口106中。在该优选实施例中，电路218和DA-转换器220都包含在图形控制器406中，结合图4将进一步说明该图形控制器406。
如上所述，系统100有防障定时器124，当PC104停止发出它的心跳时，该防障定时器124就期满。如果该定时器124期满，则微处理器122把切换器208和216切换至点划线所示的位置。在这种情况下，数据路径200仍使得OSD装置210能按常规方式控制简单消息的屏幕显示，与在PC104上运行GUI软件操作下所生产的全图形不同。注意在这种情况下图形电路218已经被短路。大体上，所剩下的是消费者电子设备的常规数据路径。换言之，如果该定时器124期满，则微处理器122发送一个请求至PC104以检验该PC104是否响应。如果该PC104不响应，则微处理器122按上述方式切换这些切换器208和216。如果该PC104响应，则该定时器124复位。这样近似于提供了一种附加的安全测试，因而不会过早地切换这些切换器208和216。
图3是从各种各样源至显示器110的视频/图形数据路径300的第二实施例的功能方框图。与实施例200的区别主要在于不同的输入信号。路径300包括多路复用器302，该多路复用器302接收模拟信号DSS、VCR1和VCR2(上面已讨论过)、模拟输入信号LD(激光盘)以及接收来自多路复用器304输出端的模拟信号。多路复用器304接收输入信号TV和AUX(上面已讨论过)以及由DVD信号经D/A转换器(未示)转换的模拟视频信号。多路复用器304和302都是经过微处理器122受到控制的。多路复用器302的输出端连接至输出节点306，以便与VCR的一个记录输入端连接。该输出端还连接至OSD210，OSD210的输出接至节点308，以便与标准NTSC显示器的一个输入端连接。OSD210的输出端和多路复用器304的输出端都连接至切换器208，它们的输出信号经AD转换器310耦合至去隔行器212。PC104向定时器124输出心跳。例如，该心跳速率取决于PC104的操作模式。PC104通知控制器122改变到另一模式，因此控制器122编程该定时器124，使它在不同的时间阶段之后期满，该不同的时间阶段适应于不同的心跳速率。另一例子，PC104通知控制器122进入睡眠状态，在该睡眠状态下心跳暂停。然而缺少心跳并不指示PC104发生故障，而是定时器124复位并冻结。一旦唤醒，PC104通知控制器122，然后该控制器122解冻定时器124，则恢复输出心跳。AD转换器310与去隔行器212之间的切换器312，在AD转换器输出310与数字DVD输出之间选择。切换器312对应于系统200中的切换器206。
除了切换器216的输出端连接至逐行扫描显示器110的一个输入端以外，路径300的余下部分与路径200相似。非-隔行扫描的图像的另一名称是‘逐行’扫描。取消隔行就降低了可视行结构。这与加倍行数量所达到的效果相同。非-隔行扫描的图像看起来显著地更加紧凑和稳定。利用隔行扫描，按半场频出现仅与一行相应的微小的细节，即，它们被视为行闪烁。如果该细节分布于两行之间，则呈现上下抖动。这被称为行颤。逐行扫描图像还生产稍微亮一些的图像按两倍常规频率刷新荧光屏的每一行，因此就隔行扫描的图像产生的情况来说，该两次刷新行为之间的亮度是不会衰减的。
在该优选实施例中，电路218和DA转换器220都包含在图形控制器406中，结合图4将进一步说明该图形控制器406。在图1的图中按分离的方框显示副系统102和装置接口106。注意该装置接口106还能够至少部分地与副系统102物理地相集成。类似，IR眼114能够或者集成在副系统102之内或者与装置接口106相集成。
在未公开的未决的美国专利申请系列号08/880387、“从属DSP重新引导失速的主处理器”中，公开了一种家庭影院设备，包括一个或多个从属处理器，例如，DSP，用于处理特定任务；以及一个主处理器，例如，CPU，用于系统的控制。如果该主处理器失速，则该从属处理器能够重新引导该主处理器。这种从属控制的重新引导，避免了手动冷却系统的重新引导，并在具有非同步操作部分的开放式体系多媒体系统中是特别优越的。
视频数据路径图4是系统100的方框图，表示数字视频数据路径的具体构形400的细节。
AV副系统102连接至VGA或SVGA显示器110。AV副系统102功能性地包括并控制去-隔行器/行倍频器402。电路402包括例如Genesis Microchip，Inc.的“gmVLD8 DICE视频行倍频器”。该“gmVLDg”是一种可购买到的去-隔行器/行倍频器，用于把隔行扫描的视频转换为可在逐行扫描系统(例如，VGA计算机屏幕)上显示的信号。电路402接收720X240场(240行，每行720像素)的隔行扫描视频数据，并输出完全的720 X480场(每行有720像素，共480行)。这些数字仅是用来说明的，并仅涉及使用858X525的隔行扫描制式的NTSC的可视行，即，CCIR601标准。注意该720 X480数字涉及实际的帧面积，而858X525数字涉及全部面积，包括，例如，水平和垂直回扫。电路402的一个输出端连接至PC104中的图形板404。图形板404包括图形控制器406。图形控制器406包括例如TridentMicrosystem，Inc.的3DImage975。该3DImage975是一种可购买到的3维加速器，它包括有定标器(scaler)408。定标器408用于控制TV显示的垂直扫描不足或过扫。即，定标器408起拉长或缩短视频数据的作用，以使它适合显示器110的屏幕上的窗口410。尽管该窗口410显示出仅占据显示器110的屏幕的小部分，但可以编程地基本占据全部该屏幕。典型的NTSC TV能够在屏幕上显示420水平行，因此，为了矫正宽高比例，大于420行的图形显示模式需要缩小比例，而小于420行的图形显示模式需要放大比例。通过适当的像素块计时，可实现水平比例换算。在该3DImage975中的垂直扫描是可软件控制的，这样使该图像被灵活地比例换算。
在目前的例子中，图形板404装备了含有4MB的EDO(扩展的数据-输出)DRAM的显示存储器412。该扩展的数据-输出使该存储器控制器开始一种新的列地址指令的同时以当前的地址读取数据。显示存储器412的内容代表窗口410的内容。
图形板404发出视频输出数据，去-隔行扫描的1440X960制式(960行，每行1440像素)或隔行扫描7200X960制式。该3DImage975可编程地来发出去-隔行扫描的或隔行扫描的视频输出数据。隔行扫描的视频输出降低了所需要的带宽。进行隔行扫描的视频输出的一种简单的方式是使偶场或者奇场移动半个单一行，这样相同的场就显示两次。这样可能导致一些行闪烁，但由于现有的更细密的行结构，因此这是可以接受的。在图4所示的家庭影院设备的范例中，AV副系统102和PC104安装在单一的板414上，在单一的房间(未示)之内它们与DVD播放器(未示)相组合，以提供功能强且紧凑的复合件设备。结合图2和3，注意图形控制器406能够被旁路，因此去-隔行扫描器/行倍频器402能够向显示器110直接地发送数据。这在PC出现故障的情况下有很大地优越性此时用户仍然能接收视频。
权利要求
1.一种信息处理系统，该系统包括一个用于去隔行视频数据的行乘法装置；一个图形控制器，具有一个用于对所述视频数据定标的定标器；其特征在于该行乘法装置耦合至该图形控制器，用于经该定标器实现进一步的行乘法处理。
2.依据权利要求
1的系统，其特征在于该行乘法装置具有一个输出端耦合至该图形控制器的一个输入端。
3.依据权利要求
1的系统，其特征在于所述定标器被用来控制垂直扫描不足或过扫。
4.依据权利要求
3的系统，其特征在于该图形控制器可控制地提供隔行的视频输出数据。
5.依据权利要求
4的系统，其特征在于该图形控制器通过垂直地移动一相同的场，可控制地提供该隔行的视频输出数据。
6.依据权利要求
1至5之一的系统，其特征在于在该行乘法装置与该定标器之间的一种耦合是可控制的，以旁路该图形控制器。
7.依据权利要求
1至5之一的系统，其特征在于该行乘法装置包括一种行倍频器。
8.一种处理视频数据并包括耦合至一个具有一个定标器的图形控制器的一个行乘法装置的电子电路，所述行乘法装置用于去隔行视频数据，并且所述定标器用于对所述视频数据定标。
9.一种处理视频数据的方法，该方法包括对视频行进行乘法处理，其特征在于该乘法处理包括以下处理步骤使用视频行乘法装置对视频数据去隔行，以及使用一个图形控制器的定标器对所述去隔行视频数据定标。
10.一种用于处理视频数据的装置，包括一个用于对视频数据定标的定标器，所述定标器被设置成用于获得去隔行视频数据并且对所述去隔行视频数据定标。
11.根据权利要求
10的装置，其特征在于所述定标器被设置成用于在垂直和/或水平上对所述去隔行视频数据定标。
12.一种消费是电子设备，包括一种媒体播放器和如权利要求
10所述的装置或如权利要求
8所述的电子电路。
专利摘要
一种家庭影院设备包括视频处理副系统以及一个能控制该副系统的PC。该副系统具有一个去隔行器/行倍频器，而该PC有一个具有定标能力的图形控制器。该行倍频器与该定标器的结合起到一种行四倍频器的功能。
文档编号H04N7/01GKCN1183758SQ98802111
公开日2005年1月5日 申请日期1998年8月27日
发明者P·钱伯斯, C·D·科莱, M·威廉斯, J·赫费尔曼 申请人:皇家菲利浦电子有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan