图像信号处理装置

1.一种用于显示设备的图像信号处理装置，用于处理具有多个信号 格式中的一种信号格式的输入图像信号，该图像信号处理装置包括：
用于从所述输入图像信号产生和分离一个同步信号的装置；
时钟信号发生器，用于产生相位锁定于所述输入图像信号的相位的 时钟信号；
用于检测所述多个信号格式中的哪个格式与所述输入图像信号对应 的装置；
输出系统时钟信号生成器，用于生成在显示设备上显示被译码的输 入图像信号的同步脉冲，以及相位锁定于所述同步脉冲的输出系统时钟 信号；
存储器，用于存储处理图像信号的多个程序；
控制装置，用于基于被检测出的输入图像信号的格式，选择存储在 所述存储器中的用于将输入图像信号进行译码的程序；
第一信号处理器，用于使用所述被选择的程序将所述输入图像信号 译码，并且生成一个输出图像信号；
存储装置，用于存储所述第一信号处理器的输出图像信号；
第二信号处理器，用于使用所述被选择的程序处理来自所述存储装 置的输出图像信号；
使用相位锁定到具有同步信号f2的输出系统时钟，将分别具有同步 信号f1和f2的两个图像信号在该显示设备上进行分割显示或重叠显示， 其中f1是由第一信号处理器所处理的输入图像信号的同步信号频率，f2 是与f1具有频率差的外部频率输入。
2.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其特征在于：
所述第二信号处理器使用的频率是输入图像信号的同步信号频率的 两倍。
3.根据权利要求1或2所述的图像信号处理装置，其特征在于：所 述输出系统时钟信号生成器生成相位锁定于一个外部同步信号的时钟信 号。
4.根据权利要求1或2所述的图像信号处理装置，其特征在于：所 述时钟信号生成器包括一个压控振荡器，用于输出具有多于一个频率的 时钟信号。
5.根据权利要求1或2所述的图像信号处理装置，其特征在于：
该显示设备是一个阴极射线管，包括：
第三信号处理器，用于参照来自输出系统时钟信号生成器的系统时 钟信号将输出偏转；
第二存储装置，用于存储多个程序；
第二选择装置，用于根据输入图像信号的格式选择存储在所述第二 存储装置中的程序。
6.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：还包括
CPU，
所述第一信号处理器包括排列为矩阵的多个处理部件，每个处理部 件包括一个算术逻辑运算单元，控制该算术逻辑运算单元的指令寄存器 以及输入数字值的数据寄存器，
其中每个寄存器与该CPU相连，从而通过重写数据寄存器动态地改 变信号处理。

技术领域\n本发明涉及使用可编程运算装置再生处理图像信号的图像信号处理装 置。\n背景技术\n近年来，电视信号的广播方式已多样化，现在，不仅仅是使用地表波 的NTSC制式的现行的电视广播(以后，简称为NTSC制式TV广播)， 而且已实现了使用广播卫星及通信卫星的NTSC制式广播及高品质电视 广播和数字电视广播。\n随着这种广播方式的多样化，要求电视接收机具有可以接收利用各种 广播方式广播的电视信号的功能。另外，由于微机等信息机器的普及，也 要求家庭的电视接收机具有所谓的VGA(图像图形阵列)分类的分辨率 的显示能力。\n以往，接收处理不同的广播方式的电视信号，对于每一种方式要切换 场频、分辨率和水平扫描线的数量等，所以，电路规模庞大而复杂。\n例如，图6是接收NTSC制式电视图像信号和MUSE制式电视信 号的电视接收机的框图。\n下面，先介绍NTSC制式电视图像信号的接收。NTSC制式电视 图像信号由调谐器进行选台，经VIF(图像中频)放大电路放大并由检 波电路检波后成为基带的NTSC制式电视图像信号。基带的NTSC制 式电视图像信号输入图6的输入端子72，由箝位电路82将基带的 NTSC制式电视图像信号的直流电平调整为适当的电平，A/D变换器8 3将基带的NTSC制式电视图像信号进行量化，变换为数字信号。量化 频率为与色副载波相位同步的色副载波的频率的4倍(以后，简写为4fsc) 即约14MHz。数字化的基带的NTSC制式电视图像信号供给NTSC 制式图像信号译码电路76N。\n另一方面，在NTSC制式复合图像信号的同步信号再生电路75中， 使用包括晶体谐振器102的谐振电路从已量化的数字NTSC制式复合 图像信号中再生与色副载波相位同步的时钟信号Φ81。另外，在同步信号 再生电路75中，还使用时钟信号Φ81检测已量化的数字NTSC制式复 合图像信号的同步信号成分，再生水平同步信号和垂直同步信号，发生与 输入的水平同步信号相位同步的时钟信号Φ82和箝位脉冲等所需要的脉冲 信号。在NTSC制式复合图像信号的译码电路76N中，使用时钟信号 Φ81、时钟信号Φ82和水平同步信号等进行亮度信号处理和色度信号处理， 将NTSC制式复合图像信号译码。\n在ED2制式(以后，简写为ED2)复合图像信号的译码电路76E 中，除了上述76N的处理外，还使用与时钟信号Φ81和Φ82相位同步的 时钟信号和同步信号对ED2制式复合图像信号进行水平高频区增强信号 再生处理。使用与输出系统的水平、垂直同步脉冲同步的时钟信号Φ83对 进行了以上处理的图像信号进行采样，并使之与输出系统的水平、垂直同 步脉冲同步。时钟信号Φ83与由包括晶体103的谐振电路形成的输出系 统的水平、垂直同步脉冲同步。上述处理后的图像信号是ED2制式图像 信号时，就使用时钟信号Φ83和与Φ83相位同步的时钟信号进行垂直增强 信号再生处理。\n另外，可以用共同的电路进行76N的亮度信号处理和76E的亮度 信号处理，也可以用共同的电路进行76N的色度信号处理和76E的色 度信号处理。\n下面，说明MUSE制式电视图像信号的译码处理。由调谐器进行选 台，由VIF电路进行放大并由检波电路进行检波后的基带的MUSE制 式电视图像信号供给输入端子71。由箝位电路92调整输入的MUSE 制式电视图像信号的直流电平，由A/D变换器93进行量化，变换为数 字复合图像信号。量化频率使用与水平相位基准信号同步的约16.2M Hz的时钟信号。数字化的MUSE制式复合图像信号供给MUSE制式 复合图像信号译码器74。译码器74使用场内内插、帧内内插或帧间内 插，通过近似地内插未传送的标本点信息，再生宽频带的高品位图像信号。\n另一方面，在MUSE制式复合图像信号的同步信号再生电路73中， 从MUSE制式复合图像信号中再生水平相位基准信号、水平同步信号、 垂直相位基准信号和垂直同步信号，同时，使用包括晶体谐振器100的 谐振电路再生用于使MUSE制式复合图像信号的译码处理电路动作所需 要的时钟信号Φ91，发生各种输入处理控制信号。另外，在MUSE制式 复合图像信号中，将水平扫描期间内的图像信号压缩为11/12进行发 送，在译码一侧必须进行解压，由包括晶体谐振器101的谐振电路发生与 显示装置的水平扫描周期脉冲相位同步的约44MHz的时钟信号Φ93。经 过译码处理的图像信号在MUSE制式复合图像信号的译码处理电路的最 后级利用约44MHz的时钟信号Φ93进行采样，与水平扫描同步脉冲同 步。NTSC制式复合图像信号译码电路76N、ED2制式复合图像信 号译码电路76E、MUSE制式电视图像信号译码电路74的输出分别 由D/A变换器87、97变换为模拟信号，由开关电路80选择输出某 一种信号。另外，同样同步信号也由开关电路79选择输出。\n发明内容\n本发明涉及使用可编程运算装置再生处理图像信号的图像信号处理装 置。\n通常，为了将大量的不同格式的电视图像信号输入进行译码处理，与 输入信号格式的种类对应地需要多个专用译码电路、同步再生电路和时钟 发生器，从而电路规模增大，同时在成本和生产效率方面也不利。\n为了解决上述问题，本发明提供一种用于显示设备的图像信号处理装 置，该图像信号处理装置处理具有多个信号格式中的一种信号格式的输入 图像信号，用于从所述输入图像信号产生和分离一个同步信号的装置；时 钟信号发生器，用于产生相位锁定于所述输入图像信号的相位的时钟信号； 用于检测所述多个信号格式中的哪个格式与所述输入图像信号对应的装 置；输出系统时钟信号生成器，用于生成在显示设备上显示被译码的输入 图像信号的同步脉冲，以及相位锁定于所述同步脉冲的输出系统时钟信号； 存储器，用于存储处理图像信号的多个程序；控制装置，用于基于被检测 出的输入图像信号的格式，选择存储在所述存储器中的用于将输入图像信 号进行译码的程序；第一信号处理器，用于使用所述被选择的程序将所述 输入图像信号译码，并且生成一个输出图像信号；存储装置，用于存储所 述第一信号处理器的输出图像信号；第二信号处理器，用于使用所述被选 择的程序处理来自所述存储装置的输出图像信号；使用相位锁定到具有同 步信号f2的输出系统时钟，将分别具有同步信号f1和f2的两个图像信号 在该显示设备上进行分割显示或重叠显示，其中f1是由第一信号处理器所 处理的输入图像信号的同步信号频率，f2是与f1具有频率差的外部频率输 入。\n按照本发明，通过改写使运算电路动作的程序，对于大量的不同的信 号格式的输入电视信号，可以用同一硬件可编程地处理多种信号，从而可 以提供成本低、生产效率高的优异的图像信号处理装置。\n本发明通过根据输入图像信号的种类将可编程运算装置和时钟信号发 生装置进行可编程切换，便可用同一硬件处理大量的不同的信号格式的输 入图像信号。\n本发明可以使相互不同步并且信号格式不同的2种图像信号的全部或 一部分显示在同一画面上。\n本发明通过使用VCO(压控振荡器)，与多个信号格式的输入图像 信号对应地可以输出范围宽的振荡频率。\n本发明以图像信号显示用同步脉冲为基准利用可编程运算装置任意选 择与所显示的图像信号的格式对应的偏转系统的处理，就可以与多个输出 显示形式对应。\n附图说明\n图1是表示本发明的图像信号处理装置的结构的框图。\n图2是表示图1所示的图像信号处理装置中的输入同步信号处理电路 的结构的框图。\n图3是表示图1所示的图像信号处理装置中的输出同步信号处理电路 的结构的框图。\n图4是表示图1所示的图像信号处理装置中的偏转输出生成电路的结 构的框图。\n图5是表示图1所示的图像信号处理装置中的可编程运算电路的结构 的框图。\n图6是表示先有的接收处理NTSC制式电视图像信号和MUSE制 式电视图像信号的图像信号处理装置的结构的框图。\n具体实施方式\n图1是表示本发明的图像信号处理装置的结构的框图。假定输入的图 像信号是例如MUSE制式复合图像信号、NTSC制式复合图像信号、 高分辨率基带信号等多种复合图像信号(包括同步信号)。\n首先，在选择电路1中，选择1个图像信号，由箝位电路2调整其直 流电平，由A/D变换器3将其变换为数字图像信号。数字图像信号被供 给第1可编程运算电路4和输入同步信号处理电路8。输入同步信号处理 电路8具有从输入的图像信号中分离、再生同步信号的功能和发生与输入 的图像信号的水平相位基准信号相位同步的时钟信号的功能。\n图2是表示输入同步信号处理电路8的结构的框图。输入同步信号处 理电路8具有与多个复合图像信号输入对应包括可编程计数器的结构，但 是，也可以使之成为与多个输入复合图像信号对应切换构成上述电路的各 块的功能和动作的结构。首先，在同步信号检测器20中，分离、抽出数 字图像信号中的水平同步信号成分和垂直同步信号成分。例如，在NTS C制式复合图像信号的情况下，由于同步信号被规定为比图像信号的黑电 平低的电平，所以，通过将同步信号分离电路的限幅电平设定为适当的值， 将限幅后的输出进行积分，便可分离、抽出水平同步信号成分和垂直同步 信号成分。另外，在MUSE制式电视信号的情况下，通过求取时间的自 相关，检测垂直同步信号成分即帧同步脉冲。利用由上述帧脉冲起动的计 数器可以发生水平同步信号。\n数字复合图像信号被输入同步基准信号读入存储器25。同步基准信 号读入存储器25在MUSE制式复合图像信号的情况下抽出混合的水平 相位基准信号的波形，在NTSC制式复合图像信号的情况下抽出用于再 生色副载波的彩色突发脉冲信号。将抽出的数字信号波形传送给CPU1 2，由CPU12进行环路滤波运算，计算供给VCO11a的控制电压端 子28的控制电压V28，供给VCO11a，形成反馈回路。\nVCO11a是电压控制型的宽频带频率可变时钟脉冲发生器，例如， 使用以正反馈振荡器作为振荡源、可以发生MUSE制式复合图像信号用 的约32MHz的时钟脉冲、或NTSC制式复合图像信号用的约28MH z的时钟脉冲或VGA信号用的约50MHz的时钟脉冲等频率范围的时 钟脉冲的发生器。\nVCO11a输出的时钟脉冲Φ29被供给A/D变换器3、可编程运 算电路4和输入同步信号处理电路8，作为系统时钟脉冲使用。\n为了处理VTR的再生输出信号那样的非标准NTSC制式复合图像 信号等，从同步信号检测器20输出的水平同步脉冲不能被直接使用，必 须使用环路滤波器进行稳定化处理。在水平相位检测器21a中，检测发 生的水平同步脉冲与由水平相位检测器21a检测的水平同步信号的相位 差。检测结果被传送给CPU12，计算消除相位差的水平可编程计数器 23a的分频比，并将该计算结果设定到水平可编程计数器23a中，形成 反馈回路。这里，上述计算结果是示出了1个水平扫描期间内的输入系统 时钟脉冲的个数。水平可编程计数器23a的分频输出被作为存储器5的 写入地址信号向存储器5输出。在系统时钟的反复周期以下的相位差作为 水平畸变量可以由CPU12检测出，通过由可编程运算电路4乘以消除 畸变量的相位修正，消除相位差。\n另外，使用脉冲生成计数器24a将水平可编程计数器23a的分频 输出调整为任意的相位及脉冲宽度，作为检测水平同步脉冲Φ31供给输出 同步脉冲处理电路9。由图2的同步信号检测器20检测的垂直同步信号 也由脉冲生成计数器24a调整为任意的相位及脉冲宽度，作为检测垂直 同步脉冲Φ32输出。\n另一方面，输入可编程运算电路4的数字图像信号与输入图像信号的 种类对应地被进行各种必要的译码处理。图5表示可编程运算电路的结构 例子。按照MIMD(多重指令多重数据流)方式，将运算元件50配置 成矩阵状，利用联结成格子状的网络配线结合各运算元件。运算元件50 由算术逻辑单元ALU、控制ALU的命令寄存器和数值输入用的数据寄 存器构成。各种寄存器通过专用的配线与CPU12连接，可以与各种输 入图像信号或各种译码模式对应地进行改写，可以动态地改变信号处理内 容。\n表1是图像信号处理方式和可编程运算电路的信号处理内容的对比 表。\n表1\n\n如表1所示，将NTSC制式电视信号译码时，可编程运算电路4进 行YC分离处理、色度信号解调处理和ACC处理等，将ED2制式电视 信号译码时，运算电路4进行YC分离处理、色度信号解调处理、ACC 处理和水平增强信号处理等。使用输入系统时钟脉冲Φ29进行这些处理。 另外，在进行MUSE制式电视信号的译码处理时，运算电路4进行静止 区域内插处理、运动区域内插处理、运动检测处理和逐行译码处理等。\n其次，由运算电路4译码处理过的信号与显示系统的系统时钟脉冲同 步，被写入存储器5内。不论进行非同步处理还是同步处理，按不同的系 统时钟动作的电路间的数字信号的收发处理，通常使用可以交替地进行读 入、写入的存储器。存储器5的写入地址，利用输入同步信号和由发生与 其同步的各种脉冲的输入同步信号处理电路8所发生的输入系统时钟脉冲 Φ29形成。\n下面，参照图3说明输出同步信号处理电路9。使用由输入同步信号 处理电路8检测的水平同步信号Φ31、垂直同步信号Φ32和外部同步信号 Φ16形成PLL(锁相环路)环路，使输出(显示)系统的系统时钟与外 部同步信号Φ16同步。\n外部同步信号Φ16，在例如两画面显示电视的情况下，将显示同步脉 冲的基准作为在主画面上显示的图像信号的同步信号，形成用于在存储器 5中写入在副画面上显示的图像信号的地址。在图2和图3中省略了外部 同步信号输入时的信号处理，但是，使存储器5与外部同步信号同步时， 可以切换写入地址。在外部同步输入时，以场为单位使写入地址电路动作， 消除帧频率之差。在内部输入同步信号时，以帧为单位使写入地址电路动 作。通过使用外部同步信号Φ16及与Φ16同步的输入系统时钟脉冲Φ69和 内部输入系统时钟脉冲Φ29将非同步的两种数字图像信号写入存储器5， 使用同一显示系统的系统时钟从存储器5读出数字图像信号，可以在显示 装置上进行所谓的两画面显示。\n在NTSC制式图像信号的情况下，由于进行水平扫描线(行)内插 处理等以行为单位的图像信号处理，所以，必须以行为单位使时钟脉冲的 个数与显示宽度(像素数)一致，必须发生与行频率(水平扫描频率)相 位同步的时钟脉冲。在水平相位检测部21b中，检测利用将约28MH z的时钟分频为1/1820的水平可编程计数器23b形成的水平同步 脉冲Φ34与检测水平同步脉冲Φ31的相位差，由CPU12计算检测结果， 并将该计算结果变换为电压值，从端子28作为V28输出，控制VCO1 1b的振荡频率。由于与显示装置的水平扫描频率同步的输出系统时钟Φ33 从VCO11b供给水平可编程计数器23b，所以，便形成反馈环路。 输出同步生成电路9全部以输出系统时钟Φ33为基准时钟而动作。通常， 环路滤波器的时间常数设定得非常大，所以，可以生成与输入的行频率同 步并且不受输入水平同步信号的颤动影响的稳定的输出系统时钟。\n利用脉冲生成计数器24b将由水平同步脉冲控制的可编程计数器 23b的水平周期脉冲输出调整为任意的相位和脉冲宽度，作为输出系统的 水平同步脉冲Φ35而输出。同样，检测的垂直同步脉冲也利用脉冲生成计 数器24b进行相位和脉冲宽度调整，作为垂直同步脉冲Φ36而输出。\n另外，在MUSE制式复合图像信号的情况时，输出系统的系统时钟 Φ33的频率约为44MHz，由水平同步脉冲控制的可编程计数器23b 的分频比是1/1320。\nVCO11a、VCO11b是与宽范围的输出信号频率对应，具有 约10MHz～约50MHz的宽范围的频率可变范围的振荡器。\n存储器5的读出地址在输出同步处理电路9中形成。在NTSC制式 复合图像信号及MUSE制式复合图像信号的情况时，使用行存储器，图 像信号以行为单位进行处理，利用输出系统时钟Φ33进行读出，进行相位 和频率的变换。\n在可编程运算电路6中，使用输出系统时钟Φ33和输出同步脉冲进行 图像信号的译码处理。如表1所示，例如在NTSC制式电视信号的译码 处理的情况下，进行扫描线内插处理、字幕插入处理和画质修正处理等。 在ED2信号的译码处理的情况下，进行扫描线内插处理、VT/VH再 生处理、字幕插入处理和画质修正处理等。在NTSC制式复合图像信号 的译码处理的情况下，进行扫描线内插处理、字幕插入处理和画质修正处 理等。在ED2制式复合图像信号的译码处理的情况下，进行扫描线内插 处理、VT/VH再生处理、字幕插入处理和画质修正处理等。CPU1 2通过从存储多个信号处理程序的ROM中将处理图像信号所需要的程序 装载到可编程运算电路的命令寄存器中，与各种输入图像信号对应。译码 处理已结束的图像信号由D/A变换器7变换为模拟信号后，作为图像信 号而输出。另外，从输出同步脉冲发生电路9得到整形为脉冲波形的同步 脉冲Φ18。\n下面，使用图4说明偏转输出生成电路10。图像输出显示装置为C RT时，为了实现CRT固有的水平偏转系统的特性稳定化，将水平偏转 驱动脉冲反馈给水平相位检测器21c，形成水平环路滤波器(PLL电 路)。由水平相位检测电路21c检测输出水平同步脉冲Φ35与偏转系统 的水平偏转驱动脉冲Φ41的频率差和相位差。检测结果输入利用CPU12 构成的水平同步环路滤波运算电路，计算相位差，将补偿所计算的相位差 的值设定为水平可编程计数器23c的分频比。其次，水平可编程计数器 23c的输出由脉冲发生计数器24c调整相位和脉冲宽度。以上的处理 是以输出系统的系统时钟单位进行的，所以，在输出系统的系统时钟Φ3 3的时钟频率以下的相位差不计(换言之，对相位差没有响应)。在时钟 畸变修正电路40中，用水平同步环路滤波运算电路12计算相位差，并 将计算的相位差进行模拟的补偿，放大得到的水平周期的脉冲波形，作为 水平偏转输出脉冲Φ42而输出。垂直同步输出脉冲Φ36由脉冲生成计数器 24c进行波形整形后，作为垂直偏转输出脉冲Φ43而输出。根据水平偏 转输出脉冲Φ42和垂直偏转输出脉冲Φ43，通过将与所显示的图像信号对 应的偏转系统的处理进行可编程的切换，可以与多个输出形式对应。\n这样，通过采用将可编程运算电路与存储器的输入级和输出级连接的 结构，便可用同一信号处理电路处理包括同步信号频率、场频率、采样(量 化)频率等不同的多种广播制式的图像信号或复合同步信号的量化频率不 同的数据信号。