专利名称：图象显示单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于输入视频信号和显示对应于该视频信号的图象的显示单元，特别是涉及适用于显示具有不同于显示图象的显示器的有效屏幕的高宽比的高宽比的图象的图象显示单元。
用于输入视频信号，例如电视信号和在显示器、例如阴极射线管(CTR)和液晶板上显示该视频信号的普通类型的显示单元被提供有各种手段，以便防止被显示的图象由于在显示器的有效显示屏幕的高宽比不同于输入视频信号的高宽比的情况下，产生失真。
例如，以下将描述高宽比为3∶4的视频信号被显示在有效屏幕的高宽比是9∶16的显示单元上的情况。
图1示出作为视频信号输入的和具有高宽比是3∶4的原始图象。该原始图象是由一中心大圆和与大圆周相切的4个小圆组成。
图2A至2C示出图1所示的具有高宽比3∶4的原始图象被显示在有效屏幕的高宽比是通常9∶16的显示单元上的举例。图2A示出的状态是，原始图象被横向显示，和视频信号的3∶4的比被保持在纵向上，以便使图象不失真。在此情况下，图象在上下部分缺少了约25％。图2B示出的状态是，该原始图象被纵向显示，和原始图象在横向被延长，以便匹配有效屏幕的高宽比。在此情况下，图象失真和看上去纵向被压缩，即，整个横向延长。图2C所示的情况是，该原始图象被纵向显示和保持原始图象的3∶4的比，以便使图象在横向不失真。在此情况下，屏幕的左右侧很大一部分空闲着，显示屏幕不能被有效利用。
如图2C所示，为在有效屏幕的高宽比是9∶16的图象显示装置上显示一原始图象并维持高宽比是3∶4的状态，水平偏转电流的幅度必须被降低。然而，如下所述，在此情况下，产生的问题是，由于水平偏转电流的跳变，在左右角处的图象信息不能被正确显示。
换言之，由于水平偏转线圈的电感和隔行电容的谐振等引起的阵铃分量，在跟踪开始后立即在水平偏转电流中产生波形的随机性，所以电子束的扫描速度被延迟，这样在左右角的图象被变形。如图2C所示，为在具有高宽比是9∶16的有效屏幕的图象显示装置中以高宽比是3∶4的状态显示一原始图象，从而必须将对应于该图象在屏幕的左右角部分的视频信号消隐，以便使图象的变形部分不能被看到。没有了在左右角处的图象信息，如此，在水平周期处的整个图象信息不能被显示。
为解决上述问题，还提供具有一种用于通过仅失真一小部分图象而显示整个图象或几乎图象的所有部分的图象模式的显示单元。图3A和3B示出被显示在普通类型的显示单元上的图1所示图象的其他举例。在这样普通类型的显示单元中，通过将显示在屏幕上最重要信息的中心附近的圆度近似显示为1和趋近两端的图象逐渐横向延长来防止图象失真。图3A示出，在这样显示单元的纵向上显示该图象的状态。图3B示出，采用在纵向增加扫描率的方法显示该图象，以便防止在这样的显示单元上两端被横向延长的状态。在任何情况下，在屏幕的几乎所有部分中，图象的高宽比是不准确的。
如上所述，在普通类型的显示单元中，为不失真地显示图象，必须保持图象的高宽比来在高宽比不同于图象高宽比的显示器上显示图象，产生的问题是，缺少图象的一个重要部分或者只使用有效屏幕的一部分。如果采用匹配屏幕的办法，图象被整个显示，则图象的部分或整个的高宽比必须被改变，产生的问题是，图象的整个或部分将被失真。如上所述的，如果光栅的线性度被改变，则在左右侧的图象的大小和轻度失真也会改变，随之而来的问题是，需要光栅的再调整。
本发明解决这样的问题和本发明的目的是提供一种显示单元，其中能够最大限度地利用有效屏幕而又不失真地显示图象。
在本发明中，为解决上述问题所提供的显示单元的特征在于，用于显示输入视频信号的显示单元被提供有信号处理装置，用于通过在时基基础上压缩一输入信号的一水平周期中的整个图象信息，产生所获得的压缩视频信号；同步信号产生装置，用于在从输入信号分离出来的同步信号的基础上，产生用于固定与上述压缩视频信号的相位关系的同步信号；和显示装置，用于与上述同步信号一起显示上述压缩视频信号。
在上述组成的显示单元中，该信号处理装置在时基基础上压缩在输入视频信号的一水平周期中的整个图象信息，并产生对应于显示器的新的压缩视频信号，同步信号产生装置根据从输入信号分离出来的同步信号产生对应于由该信号处理装置产生的新的压缩视频信号的同步信号。该显示装置根据由同步信号产生装置产生的新的同步信号，控制电子束的扫描，并在显示器上显示该产生的新的压缩视频信号。
图1示出具有高宽比是3∶4的作为视频信号输入的原始图象；图2A至图2C示出图1所示图象由普通类型的显示单元显示的举例；图3A和图3B示出图5所示图象由普通类型的显示单元显示的另一个举例；图4是等价于本发明的一实施例的显示单元的方框图；图5示出等价于本发明一实施例的该显示单元的信号处理装置和同步信号产生装置的方框图；图6A至6C示出输入到等价于本发明一实施例的该显示单元的视频信号和对应于该视频信号的水平偏转电流的波形；图7A至7C示出输入到等价于本发明一实施例的该显示单元的视频信号和对应于该视频信号的垂直偏转电流的波形；图8示出图1所示图象由等价于本发明一实施例的该显示单元显示的举例；图9示出图1所示图象由等价于本发明一实施例的该显示单元显示的另一个举例。
将参照本发明的附图、实施例进行如下描述。
图4是等价于本发明一实施例的显示单元的方框图。根据本发明的该显示单元的组成有，信号处理装置10，用于对输入的视频信号提供预定的处理和输出该信号；同步信号产生装置20，用于在分别从该视频信号分离出来的水平同步信号HD和垂直同步信号VD的基础上产生新的同步信号；垂直偏转电路30，用于在由同步信号产生装置20产生的新的垂直同步信号VD″的基础上产生垂直偏转电流；水平偏转电路40，用于在新的水平同步信号HD″和用于显示视频信号的显示器，即显示装置CRT50的基础上，产生水平偏转电流。例如，将根据国家电视系统委员会(NTSC)规定的其fh是15.734KHZ以及其fv是60KHZ的信号输入到该显示单元。这里，fh是水平频率，fv是垂直频率。下面为给出简洁的描述，只说明NTSC信号的亮度和同步信号。
信号处理装置10在时基的基础上压缩输入视频信号的水平周期中的整个图象信息，并将该压缩的视频信号输出到CRT50的阴极。同步信号产生装置20输入由未示出的同步分离电路从输入视频HD信号中分别分离出的水平同步信号HD和垂直同步信号VD，并在这些HD和VD同步信号的基础上产生新的水平同步信号HD″和新的垂直同步信号VD″。产生这些新的同步信号HD″和VD″，以便提供与将由信号处理装置10输出的视频信号有恒定的偏转相位关系的视频信号HD″和VD″。例如，产生延迟该偏转相位的新的水平同步信号HD″和垂直同步信号VD″，使得在一压缩视频信号基础上的图象被显示在显示装置的几乎是中心处的水平方向上。该新的垂直同步信号VD″被提供给垂直偏转电路30，由垂直偏转电路30和垂直偏转线圈VDY产生在新的垂直同步信号VD″基础上的垂直偏转电流。该新的水平同步信号HD″被提供给水平偏转电路40，由水平偏转电路40和水平偏转线圈HDY产生在该新的水平偏转信号HD″基础上的水平偏转电流。CRT50在提供给阴极的视频信号基础上发射电子束并在屏幕上显示图象。
以下将描述上述组成的显示单元的操作。输入信号是根据例如NTSC的信号，包括高宽比是3∶4的视频信号、水平同步信号HD和垂直同步信号VD。上述视频信号被提供给信号处理装置10，还提供给同步信号分离电路(未示出)，通过未示出的同步分离电路从输入的视频信号提取水平同步信号HD和垂直同步信号VD并提供给同步信号产生装置20。由同步信号产生装置20产生的新的垂直同步信号VD″被送到垂直偏转电路30，新的水平同步信号HD″被送到水平偏转电路40。由垂直偏转电路30和垂直偏转线圈VDY产生基于提供的垂直同步信号VD″基础上的垂直偏转电流。同样，由水平偏转电路40和水平偏转线圈HDY产生基于提供的水平同步信号HD″基础上的水平偏转电流。通过由垂直偏转线圈VDY和水平偏转线圈HDY产生的偏转磁场控制电子束的扫描。CRT50在提供给阴极的视频信号的基础上发射电子束和在屏幕上显示图象。以此方法，通过水平偏转电路40和水平偏转线圈HDY执行水平行扫描。同样，通过垂直偏转电路30和垂直偏转线圈VDY执行类似的垂直场扫描。
下面将详细描述信号处理装置10和同步信号产生装置20。图5示出等价于本发明实施例的该显示单元分别的信号处理装置和同步信号产生装置的方框图。
信号处理装置10具有第一锁相环(PLL)电路11(以下称为PLL11)和第二锁相环(PLL)12(以下称为PLL12)，该上述第一锁相环电路是用于分别输入从NTSC信号中分离的水平同步信号HD和垂直同步信号VD并在这些同步信号的基础上产生第一时钟信号的时钟信号产生装置；上述第二锁相环是用于产生具有比第一时钟信号频率高的第二时钟信号的时钟信号产生装置，并产生用于视频信号处理的基础时钟信号。进而，信号处理装置10被设置有，模数转换电路13(以下称为A/D转换电路)，用于输入一视频信号和根据第一时钟信号将该输入信号转换成数字信号；作为记录装置的存储器14，用于记录通过由A/D转换电路13转换一数字信号所获得的信号；数模转换电路15(以下称为D/A转换电路)，用于根据第二时钟信号读出记录在存储器14中的视频信号并将该视频信号转换成模拟信号；和放大电路16，用于放大该模拟信号。图4所示的同步信号产生装置20对应于图5所示的延迟电路21。
从输入的视频信号分别分离出的水平同步信号HD和垂直同步信号VD被送到第一PLL11。该第一PLL11产生用于在提供的同步信号基础上写入存储器14的具有预定频率的第一时钟信号。该第一时钟信号具有与例如水平同步信号HD同步的水平频率fh的858至910倍那么高的频率。第二PLL12产生具有比第一PLL11产生的时钟信号高的频率的时钟信号。该第二时钟信号被用于从存储器14的读出。该A/D转换电路13例如根据第一PLL11产生的第一时钟信号将输入信号转换成8比特数字信号。存储器14记录转换成数字信号的视频信号。在存储器14中能够记录两行的视频信号。根据由第二PLL12产生的第二时钟信号读出写入存储器14的视频信号。D/A转换电路15将读出数字信号转换成模拟信号并提供该模拟信号到放大电路16。该放大电路16放大该模拟信号并提供该模拟信号到CRT50的阴极。
延迟电路21输入分别从视频信号分离的水平同步信号HD和垂直同步信号VD并分别产生用于固定与由信号处理装置10产生的压缩的视频信号的相位关系的新的水平同步信号HD″和新的垂直同步信号VD″。例如，产生延迟该偏转相位的新的水平同步信号HD″和新的垂直同步信号VD″，使得在压缩视频信号基础上的图象被显示在几乎是该显示装置的中心处的水平方向中。
以下分别描述如上述组成的信号处理装置10和同步信号产生装置20的操作。首先将描述用于显示如上所述转换的视频信号的水平行扫描。图6A至6C示出等价于本发明一实施例的该显示单元的视频信号和对应于该信号的水平偏转电流的波形。图6A示出在一水平周期(1H)中输入的视频信号。一水平周期(1H)表明是从水平消隐间隔HBLK的开始到下一个水平消隐间隔HBLK的开始的周期。在例如消隐脉冲电平处的水平消隐信号被送到水平消隐间隔HBLK。接着，在有效图象区域的图象信号被送到水平消隐间隔HBLK。在该实施例中，提供相应于720点象素的信号并完成一个水平周期。
上述输入了视频信号的信号处理装置10根据由第一PLL11产生的第一时钟信号，通过A/D转换电路13将视频信号转换成数字信号，并将该数字信号记录在存储器14中。根据由第二PLL12产生的并且比由第一PLL11产生的第一时钟信号具有较高频率的第二时钟信号，读出被写入存储器14的视频信号，并通过D/A转换电路15转换成模拟视频信号，再通过放大电路16放大，然后送到CRT50的阴极。如上所述，由于该信号处理装置10利用由第一PLL11产生的第一时钟信号写入存储器14和利用由第二PLL12产生的并且比由第一PLL11产生的第一时钟信号具有较高频率的第二时钟信号从存储器14中读出，所以在时基的一个水平周期中压缩视频信号。图6B示出在转换从存储器14的读出后的输出信号。在此时，消隐脉冲电平HBLK′被设置成，使得紧接着水平消隐间隔HBLK在有效视频信号被读出之前的规定时间它被读出。该消隐脉冲电平HBLK′还被设置成，使得直到在有效视频信号被读出之后的下一个水平消隐间隔开始，它才被读出。在此情况下，由第一PLL11和第二PLL12产生的时钟信号的频率是根据用于原始视频信号的同步信号的频率和用于在屏幕上显示的在时间轴方向被压缩的视频信号的同步信号的频率之间的相互关系确定的。
通过延迟电路21产生用于固定在时间轴方向压缩的视频信号的相位和水平偏转相位之间的相互关系的水平同步信号HD″。换言之，为了在信号处理装置中使原始视频信号对存储器14经过写和读处理的目的，由于将被输出的在时间轴方向压缩的视频信号的相位比原始视频信号的同步信号的相位延迟得更多，所以，该信号处理装置10延迟该原始信号的同步信号一特定的时间，以便补偿相位之间的差，并产生一新的同步信号。例如，产生延迟该偏转相位的新的水平同步信号HD″和垂直同步信号VD″，使得在基于压缩的视频信号的基础上的图象被显示在几乎是显示装置的中心处的水平方向中。根据该信号通过水平偏转电路和水平偏转线圈执行具有正确相位的行扫描。图6C示出在水平周期中，偏转电流的波形。在这里，为方便起见，使水平消隐间隔HBLK与水平回扫时间相等。
如上所述，通过在时间轴上压缩视频信号，能够使图象不失真地将视频信号全部显示在有效屏幕上。进而，由于水平方向的光栅大小被固定，就不需要根据光栅大小、例如图象失真的波动而进行局部调整。
进而，由于水平偏转电流的幅度对应于高宽比是9∶16的有效屏幕的水平方向宽度，以及水平偏转电流的跳变(指的是图6C中示出的圆框包围的部分)发生的位置是高宽比是3∶4的有效屏幕的外边，即使当跳变发生时消隐被提供用于该周期的情况下，具有高宽比是3∶4的原始视频信号的图象信息也不会缺少。换言之，在本发明的图象显示单元中，由于具有高宽比是3∶4的视频信号在时间轴上被压缩，以及水平偏转电流对应于高宽比是9∶16的屏幕的整个宽度流动，所以图象不需要通过消隐遮掩，这样所有有效视频信号都能被显示。
接着描述垂直场扫描，以便显示如上述转换的视频信号。图7示出一个视频信号和对应于该视频信号的等价于本发明一实施例的显示单元中的垂直偏转电流的波形。图7A示意性地示出一视频信号的一垂直周期(1V)。一垂直周期(1V)指的是从一垂直消隐间隔VBLK的开始到下一个垂直消隐间隔VBLK的开始的一个周期。480行的有效行被紧接着垂直消隐间隔VBLK分配。通过延迟电路21产生用于固定在视频信号和垂直偏转信号之间的相位关系的垂直同步信号VD″。根据上述垂直同步信号VD″，通过垂直偏转电路30和垂直偏转线圈VD执行场扫描。图7C示出在一垂直周期中偏转电流的波形。虚线31a表示在执行480行场扫描的情况下的垂直偏转电流。如上所述，由于本发明的图象显示单元不需要水平消隐，，所以该显示单元能够保持正确高宽比的显示。因此，同普通电视机相比，本发明的图象显示单元能够在水平方向上多显示10％的图象。图8示出通过等价于本发明的实施例的显示单元使具有图5所示高宽比是3∶4的图象被显示在高宽比是9∶16的CRT上的举例。
再次描述图7A至7C。进而，还能够以不缺少视频信号的重要信息这样的大小显示图象。例如，假如400行被显示在有效屏幕上，则图象能被不失真地显示在CRT的有效屏幕(看图7D)的约90％上。图7C所示实线31b表示在此时的垂直偏转电流的波形。即，将被显示的视频间隔的偏转电流的峰-峰值(P-P)被固定。图9示出通过等价于本发明的实施例的显示单元使具有图1所示高宽比是3∶4的图象显示在只有400行的高宽比是9∶16的CRT的有效屏幕上的举例。如上所述，由于在垂直方向中的图象大小取决于扫描行数，所以不要求例如行内插的信号处理。
在以上描述中，输入信号是根据NTSC的信号，然而，本发明不限于此，输入信号也可以使用其他信号格式。显示屏幕的高宽比是9∶16，然而，本发明不限于此，显示单元可以是任意高宽比。
可以通过计算机实现上述功能。在此情况下，记录在计算机可读记录介质的程序中描述有显示单元应有的各功能的处理内容。借助计算机通过运行在计算机中的程序实现上述处理。对于计算机可读记录介质来说，有磁记录装置、半导体存储器和其他记录装置。在市场的销售中，这样的程序被存储在便携式记录介质、如光盘只读存储器(CD-ROM)和软盘上销售，以及存储在经由网络连接的计算机的存储器中，也能经由网络传输到其他计算机。当这样的程序在计算机运行时，它被存储到该计算机的硬盘和其他存储部件中，并被装入主存储器并执行。
如上所述，根据本发明，在输入视频信号的一水平周期中的整个图象信息以时基为基础被压缩，产生对应于一显示的新的视频信号，在从输入信号分离出来的同步信号的基础上，产生对应于新的压缩视频信号的同步信号，以及根据该同步信号，在显示器上显示该新的视频信号。因此，即使视频信号的高宽比和该显示器的高宽比不同，也能在不降低水平方向的象素数的条件下显示图象。还有，在此时，显示器的有效屏幕能在不失真该显示图象的情况下利用到最大限度。
权利要求
1.一种图象显示单元，能够在具有第一高宽比的有效屏幕的显示装置中有选择地显示具有第一高宽比的图象和具有低于所述第一高宽比的第二高宽比的图象，所述图象显示单元通过提供输入的视频信号给所述显示装置并在从所述输入视频信号分离的同步信号的基础上控制所述显示装置的偏转，显示对应于所述输入视频信号的图象，包括信号处理装置，用于产生通过在时基的基础上压缩所述输入的视频信号的一水平周期中的整个图象信息所获得的压缩视频信号；同步信号产生装置，用于在从所述输入的视频信号中分离的同步信号的基础上，产生用于固定与所述压缩的视频信号的相位关系的同步信号；和偏转装置，用于在所述新的同步信号基础上而不管所述输入的视频信号的图象的高宽比的不同，偏转所述显示装置的基本上整个宽度。
2.根据权利要求1的图象显示单元，其中所述同步信号产生装置包括一延迟装置，用于延迟偏转相位，使得在所述压缩视频信号基础上的图象被水平地显示在几乎是所述显示装置的中心处。
3.根据权利要求1的图象显示单元，其中所述信号处理装置包括第一时钟信号产生装置，用于在从所述输入视频信号分离出来的同步信号的基础上，产生第一时钟信号；一模数转换电路，用于根据来自所述第一时钟信号产生装置的第一时钟信号将所述的输入的视频信号转换成数字信号；记录装置，用于记录被转换成所述数字信号的视频信号；第二时钟信号产生装置，用于产生比所述第一时钟信号有较高频率的第二时钟信号；和数模转换电路，用于根据来自从所述第二时钟信号产生装置的所述第二时钟信号，读出由所述记录装置记录的视频信号，并将该信号转换成模拟信号。
4.根据权利要求1的图象显示单元，其中所述偏转装置执行场扫描，使得所述输入的视频信号的有效行的顶端和底端处的行被放置在所述显示装置的有效屏幕的外边。
全文摘要
提供一种在高宽比不同于视频信号的屏幕上最大限度地利用有效屏幕而又不失真地显示图象的显示单元。在时基的基础上,通过信号处理装置压缩输入的视频信号的一个水平周期中的整个图象信息,以便产生相应于该显示装置的新的视频信号。在通过同步信号产生装置从输入信号产生的同步信号HD和VD的基础上,产生对应于通过该信号处理装置产生的新的视频信号的同步信号HD“和VD”。在由垂直偏转电路、水平偏转电路和CRT组成的显示单元中,根据同步信号HD“和VD”控制电子束的扫描,在时基基础上压缩的视频信号被显示在CRT上。
文档编号H04N7/01GK1252673SQ9912187
公开日2000年5月10日 申请日期1999年9月10日 优先权日1998年9月10日
发明者铃木仁 申请人:索尼公司