專利名稱：全頻道收錄及重放的錄-放像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電視信號的處理、記錄與重放技術。具體地說，本發(fā)明涉及一種可同時對多頻道的電視信號進行處理并按照預定格式將其記錄在載體上，并可按所說的格式選擇其一或幾個以至全部記錄的電視信號同時進行重放的錄-放像設備。
如所周知，普通家用錄像機的功能在于能夠把電視節(jié)目記錄在磁帶上并在重放時經一電視機進行所記錄的節(jié)目重放。但是，目前的家用錄像機尚不能同時記錄兩個或兩個以上的頻道的電視節(jié)目并通過一臺電視機有選擇地重放其中一個節(jié)目及相應的伴音，或同時地重放這些節(jié)目中的若干個節(jié)目的組合，亦即像“畫中畫”電視機所能作到的那樣;也不能同時重放或輸出多套電視信號。
本發(fā)明的目的在于提供一種錄像-放像設備，它不僅能收錄一個電視節(jié)目并進行重放，而且能同時收錄兩套或兩套以上的電視節(jié)目，并且能夠同時將所有的這些電視圖像信號以及其中一套節(jié)目的伴音信號進行重放，或選擇兩套節(jié)目進行畫面的“嵌套”以形成主-次圖象的畫面并選擇其中的一套節(jié)目的伴音進行重放。這樣，就可以使普通的家用電視機具有“畫中畫”的收看效果。
本發(fā)明的另一目的是使所述的錄-放像設備能夠對其所記錄的多套節(jié)目以任意輸出格式進行組合并以一個電視信號輸出，同時輸出一路伴音信號。
本發(fā)明的又一個目的是使所述的錄-放像設備可作為一個多套節(jié)目的記錄器及多個電視信號同時輸出的信號源使用，可在其所有的多個視頻輸出端上，同時為多臺電視機提供不同的節(jié)目信號。
如

圖1所示，為了實現本發(fā)明的上述目的，依照本發(fā)明的錄-放像設備包括以下幾個構成部分。
多頻道電視信號處理器1，它接收由外部信號源提供的一個或多個電視信號，這些信號可以是由普通的電視天線接收的信號，也可以是以其它若干個錄像設備或攝像設備提供的信號。這些信號用V1V2……Vn表示。多頻道電視信號處理器1的作用在于，可以分別對這多個電視信號同時進行處理。在控制/選擇邏輯輸出電路8的控制指令下，多頻道電視信號處理器1對輸入的n個信號V1-Vn進行選擇，從這n個信號中選擇出若干或全部n個信號，分別將這些信號同時地在多頻道電視信號處理器1中進行差頻、放大、檢波等處理，并完整地輸出1至n路視頻圖象信號以及與其相對應的1-n路伴音信號。其中1-n路視頻圖像信號經輸出端口V送至圖像綜合器2，而1-n路伴音信號經輸出端口A0送至伴音綜合器3。
圖像綜合器3對所接收的一個或多個視頻信號進行進一步的處理。在控制/選擇邏輯輸出電路的控制指令下，圖像綜合器2內部的CPU將按指定的格式分別對多個視頻信號進行取樣，并將其各自的取樣所得的數字信號按指定的格式存貯在一個場存貯器的各個相應的區(qū)域內。隨后，圖像綜合器2還要對存儲在場存貯器中的各路數字化的視頻圖像信號進行統(tǒng)一的處理(具體的處理方法將在下面的實施例中加以介紹)，以便輸出所需的數字化的圖像場信號或模擬的場圖象信號，從而滿足在記錄/重放單元4中進行記錄的要求。很顯然，為了將這些存儲在場存貯器中的數字圖像信號形成一個統(tǒng)一的、以便記錄在載體上的視頻信號，針對不同的模擬記錄方式和數字記錄方式，在圖像綜合器2內部采用的信號處理方式是不相同的。顯然而且必須作到的一點是，依照不同的記錄方式(數字方式或是模擬方式)，圖像綜合器2內部CPU在控制/選擇邏輯輸出電路8的格式命令下，按照預定的格式控制其內部電路，將輸入的1-n路視頻圖像信號綜合形成單一畫面的統(tǒng)一視頻信號。
與圖像綜合器2相對應，伴音綜合器的作用在于，按照控制/選擇邏輯輸出電路8的指令，將由多頻道電視信號處理器1輸出的多路伴音信號進行處理，以便輸出為記錄/重放單元4所需形式的多路伴音信號。同樣很顯然，針對不同的記錄方式，在控制/選擇邏輯輸出電路8的指令下，伴音綜合器3內部的CPU將控制該綜合器內部的電路對多路伴音信號進行不同方式的處理，關于這一點，將通過下面要提到的實施例進行介紹。
記錄/重放單元對來自圖象綜合器2的圖象信號和伴音綜合器3的多路伴音信號進行記錄。其記錄原理可認為同于通常的VCR，但主要的區(qū)別在于，此時要在記錄載體上(此時為磁帶，當然采用光學記錄時，其載體應為光盤)記錄所輸入的多路的編碼伴音信號。如果來自圖象綜合器2和伴音綜合器3的信號都是模擬信號，那么記錄下來而成的為一模擬信號磁帶。特別應指出的是，當只選擇一路電視信號從多頻道電視信號處理器1輸出時，此時的記錄/重放單元4可在控制/選擇邏輯輸出電路8的控制下產生出可供普通家用錄像機重放的磁帶。但是，當有多路電視信號時，由記錄/重放單元所記錄的磁帶是不能供普通家用錄像機使用的，因為這些普通錄像機中沒有對多個伴音進行選擇識別的機構。當由圖象綜合器2和伴音綜合器3輸出的信號是數字信號時，由記錄/重放單元4產生的載體是數字磁帶。當然，此時可以用圖象綜合器2和伴音綜合器3輸出的數字信號在控制/選擇邏輯輸出電路的控制下對光盤記錄系統(tǒng)的激光束進行調制，以使之形成載有綜合數字圖象和伴音的激光視盤。因而，當選擇數字記錄的模式時，記錄/重放單元4既可是磁帶記錄系統(tǒng)，也可為激光記錄系統(tǒng)。
下面來描述重放部分電路圖象控制選擇器(5)，伴音控制選擇器6，及輸出視頻信號合成器(7)的工作情況。
圖像控制選擇器5對于最終由輸出視頻信號合成器7輸出的視頻信號的內容起著最直接的確定作用。在控制/選擇邏輯輸出電路的控制下，圖象選擇控制器接收由記錄/重放單元4輸出的視頻信號并對其進行進一步的處理。當輸入的是一個數字信號時，該單元進行的主要處理是將其再次存入一個內部場存儲器中，隨后，內部CPU響應由控制/選擇邏輯輸出電路來的選擇邏輯指令而輸出相應的控制指令，以預定所期的格式，從場存儲器中讀出所需的、用于構成顯示圖象的那些數字數據，再經進一步的處理，以便在它的輸出端輸出可供顯示的一個模擬視頻信號。如果輸入的是模擬信號，圖象控制選擇器5仍然要將其變換成數字信號并存入其內部的場存儲器中，隨后的處理過程與上述當輸入數字信號時所進行的處理相同。
很顯然，圖像控制選擇器5中的場存儲器的讀出方式對于顯示圖像的畫面起著決定作用。一般地說，在存儲器，受控制/選擇邏輯輸出電路8的控制，已經按照圖像綜合器2的輸出格式存儲著所選擇的若干個電視頻道的視頻信號。當然，從圖像控制選擇器輸出的信號格式，并不局限于圖像綜合器2的輸出格式，它可以在內部CPU的控制下，選擇出一個或幾個所存的圖像作為輸出。當存儲的數字信號表示的電視圖像的頻道數越多時，其讀出格式的組合方式也就越多，同時，按照逐行方式讀出所選擇的各個視頻信號的數字信號以便逐行、逐場地形成所需的一個或多個視頻信號的過程就越復雜，而且按照不同格式所需而由CPU控制的存儲于圖像控制選擇器5內部的控制程序也就越多越復雜。關于圖像控制選擇器5所進行的輸出格式的選擇，在后面的實施例中還要進行說明。
與圖像控制器5的工作相對應，伴音控制選擇器6將從伴音綜合器3輸出的多路伴音全部從記錄/重放單元4接收，在控制/選擇邏輯輸出電路的控制下，其內部CPU將與圖像選擇器5的內部CPU同步，選擇出一路或多路伴音信號經輸出端輸出。
在控制/選擇邏輯輸出電路的控制下，輸出視頻信號合成器7將收到的一個或多個圖像信號和一個或多個伴音信號進行合成，以便形成一個或多個全電視信號。舉例來說，可以將一視頻信號和相應的伴音信號調制在一個射頻載波上輸出，或者將收到的若干個視頻信號和相應的若干個伴音信號分別調制在若干個不同的射頻載波上輸出。
從上面的介紹可以看出，整個設備的工作過程都離不開控制/選擇邏輯輸出電路8的指令控制。該控制/選擇邏輯輸出電路決定著對于V1-Vn的若干電視信號的選擇、綜合圖像及伴音信號的輸出格式、圖像選擇控制器5和伴音控制選擇器6的工作格式以及輸出、輸出電視信號合成器的工作格式。除此以外，控制選擇邏輯輸出電路8還必須通過對上述各部分內部的CPU進行控制，協(xié)調它們的相互工作配合關系和同步關系?？刂?選擇邏輯輸出電路本身可以是一個組合邏輯電路而構成的，由多位輸出譯碼來確定各部分電路的工作格式，啟動它們內部的控制程序按照選擇的工作格式進行所需的操作。很顯然，控制/選擇邏輯輸出電路要組合輸出兩類不同的指令。一種指令用于記錄部分的電路工作，另一種用于輸出重放部分的電路的工作。具體地說，用于記錄部分電路的工作指令要決定V1-Vn信號的選擇，圖像綜合器3和伴音綜合器4的工作模式;而用于輸出重放部分電路的指令要確定圖像控制選擇器5、伴音控制選擇器6和輸出電視信號合成器7的工作格式。此外，該電路還要發(fā)出對記錄/重放單元的錄/放指令。控制選擇邏輯輸出電路8本身受到來自外部的信號的控制，該控制信號可以從設備本身的控制面板上的按鍵輸入，或者是從紅外控制器發(fā)出，由設備的紅外感應窗接收而輸入。
為了對本發(fā)明構思有進一步的理解，現參照圖2，對一個有兩個電視節(jié)目輸入的情況作進一步的介紹。為方便起見，圖2中假設兩個電視信號是從天線TX經同軸饋線輸入到兩個電視信號處理器1和2的。同時為了簡化，略去了控制/選擇邏輯輸出電路;但應清楚，圖中各部分電路的工作均是在控制/選擇電路的邏輯控制下實現的。
在圖2中，由天線輸入的兩路電視信號分別送入兩個電視信號處理器1和2，經處理后，在它們各自的視頻信號輸出端和伴音信號輸出端分別得到各自的圖像視頻信號和伴音信號。兩個圖像視頻信號同時由V和V輸入圖像綜合器3，在3的內部，將輸入的兩個視頻圖像信號綜合處理成能夠同時記錄的、成為一個視頻信號的綜合圖像信號，其記錄載體可選擇為磁帶，而且在該綜合圖像信號是數字形式時，還可記錄在光盤上。綜合圖像信號經輸出V合出輸出。
兩路伴音信號同時由A入1和A入2輸入伴音綜合器4，在其內部，將兩路伴音綜合處理成能夠記錄在磁帶上或光盤上的綜合數字伴音信號，并由輸出端A合出輸出。
由V合入輸入綜合視頻信號(模擬信號或數字信號)和由A合入輸入的綜合伴音信號在記錄/重放單元5中被記錄在適當的載體上(磁帶或光盤)并通過記錄載體進行重放，使上述信號分別由相應的視頻輸出端V′合出及A′合出輸出。
圖像控制選擇器6將輸入的上述綜合視頻信號進行進一步的處理，并按照末示出的控制/選擇邏輯電路的指令輸出能選擇的一定格式的一個統(tǒng)一的視頻信號，或分別經兩個輸出端分別輸出兩個原來的視頻信號。
在圖2中僅有兩路輸入信號的情況下，由圖像控制選擇器6輸出的圖像格式的最少可能情況可以由圖3所示的a-e的5種方案表示。其中圖a和圖b表示分別輸出兩路不同信號的情況;圖c表示同時將a和b的圖像用一個電視畫面進行完整表現的格式，其中無圖像的屏幕部分可顯示某種預定的彩色襯底(如蘭色);圖d表示的是圖a表示的畫面為主圖像而圖b表示的畫面為子圖像時的“畫中畫”顯示的格式;圖e表示的是當圖b表示的畫面為主圖像而圖a表示的畫面為子圖像時的“畫中畫”顯示的格式?？梢岳斫?，如果是在一個具有多于兩路電視信號輸入的情況的實施例中，這種圖像輸出格式的選擇將會變得復雜。當然可以進行約定，選擇出一些固定的輸出格式而對其它輸出可能的組合情況加以限制。
圖像控制選擇器6對于輸出格式的選擇同樣受控于未示出的控制/選擇邏輯輸出電路用于重放的控制邏輯信號?？刂菩盘柦涀g碼后送到圖像控制選擇器6的內部CPU，該CPU隨即啟動相應的控制程序，使整個圖像輸出控制器轉入與其預期格式相對應的工作狀態(tài)，從而對輸入的視頻信號進行相應的選擇、變換、存儲、讀取再變換，放大及其它必要的處理，最終將從記錄/重放單元來的視頻信號制作成相應選擇格式的“新”的電視信號，并從其輸出端輸出。由其內部CPU所執(zhí)行的全部與各種格式相應控制程度已經硬化在其內部的存儲器中。當然，在有更多的電視信號同時輸入的實施例中，這種程序就會變得更復雜。
在圖2所示的情況中，由未示出的控制/選擇邏輯輸出電路發(fā)出的用于重放部分的控制邏輯編碼可由三位二進制數即可實現。三位碼可以表示最多8(23＝8)種狀態(tài)，(即格式)，可以選擇其中5種來表示預定的如圖3中所示的圖a-e不同的輸出格式。設計這樣一種組合邏輯電路是容易的。
在圖2中的伴音控制選擇器7將輸入的綜合伴音信號分離還原成原來的兩個伴音信號，并控制相應的選擇格式輸出。當選擇如圖3a與b的輸出格式時，按照其內部CPU的指令，在其輸出端輸出相應的一路伴音;當選擇的是圖3c-3e的輸出格式時，則CPU只能按照相應格式的事先約定在輸出端輸出一路伴音。比如說，約定在“畫中畫”的格式中，輸出主畫面相應的那個伴音信號。象在對圖像控制選擇器6的計論的那樣，伴音控制選擇器7對來自記錄/重放單元5的兩個伴音信號的接收，處理、選擇、切換都是在其CPU在執(zhí)行其內部固化控制程序的過程中實現的。
由圖像控制選擇器6和伴音控制選擇器7輸出的圖像信號與伴音信號同時輸入電視信號合成器8，在8中可對輸出用的載波進行調整制，并經發(fā)射器發(fā)射或由閉路線傳送。
圖4示出的是一個與圖2相對應的實施例的詳圖，在該實施例中，記錄/重放單元采用的是模擬記錄方式。
在本發(fā)明的實施例中，單元12-20構成了圖像綜合器，單元22-28組成圖象控制選擇器，而調制器30起到電視信號合成器的作用。
在本實施例中，電視信號從天線進入電視信號處理器10和11，經在其中的調諧器、中頻放大器、檢波器等電路的處理，得到兩路視頻信號V1和V2及兩個伴音信號A1及A2。上述的視頻信號V1和V2分別在視頻處理單元12和18中進行幅度處理并分離出亮度同步信號及色度同步信號送到記錄控制與同步單元20。上述視頻信號經視頻處理單元12和18處理后，分別送至A/O轉換單元13和19進行模-數轉換，所得到的數字視頻信號在記錄控制與同步單元20的控制下分別寫入存儲器14的兩個不同的地址空間。記錄控制與同步單元20按照外部指令(由控制/選擇邏輯輸出電路提供)的設定，將存儲器14存儲的兩路信號中的一種或兩路數字視頻信號送到壓縮編碼單元15。當僅接收或錄制一路電視信號時，記錄控制與同步單元20控制選定的一路電視信號時，記錄控制與同步單元20控制選定的一路信號從存儲器14經壓縮編碼單元15但在其中不進行壓縮處理而直接送至D/A轉換單元16;當需同時接收、錄制兩路電視信號時，記錄控制與同步單元20按照隔行隔點的讀出存儲的圖像數據的方式從存儲器14中讀出存儲的兩路視頻數字信號，并在壓縮編碼單元15中形成以1/4屏幕顯示的，分別占有左上右下(或右上左下)屏幕的、包含有兩個畫面的復合電視信號，即與圖3c的顯示格式相對應的畫面顯示。此時，另外兩個無圖象的1/4區(qū)域，可用某種基色(比如蘭色)填充。上述復合視頻信號經D/A轉換單元16轉換成模擬視頻信號后送至視頻信號單元17進行處理，輸出的模擬復合視頻信號送至記錄/重放單元以便記錄在磁帶上。
上述視頻信號處理器10和11還分別分離出兩路電視伴音信號并直接送至記錄/重放單元21。
記錄/重放單元21將視頻處理單元17輸出的復合模擬視頻信號經頻率分離后對亮度信號進行調制和對色度信號進行降頻處理，隨后將這亮度和色度信號合成為可供記錄在磁帶上的視頻信號。在這種只有兩個電視信號輸入的模擬記錄的方案中，記錄/重放單元21可將從視頻信號處理器10和11輸出的兩路伴音信號分別記錄在磁帶的兩條伴音磁道上，如本實施例中所示。重放時，記錄/重放單元21將重放的模擬視頻信號經高通濾波器和低通濾波器的分離，解調后恢復亮度Y和經變頻后恢復色度信號C。然后再將Y信號和C信號合成復合電視信號并輸出到重放信號處理單元22。
重放信號處理單元22將上述記錄/重放單元21輸出的復合模擬視頻信號進行亮度同步和色度同步的提取，并將其送至重放控制與同步單元28。經上述重放信號處理單元22處理后輸出的視頻信號經A/D轉換單元進行模數轉換，輸出的數字信號在重放控制與同步單元28的控制下寫入存儲器24。
在重放記錄有兩路電路電視節(jié)目的磁帶時，如果外部命令設定只播放其中的一路，即如圖3a和3b所給出的格式，重放控制與同步單元28控制存儲器將相應的所選一路圖象的數字信號傳送到內插入及輸出格式存儲單元25，經內插放大處理后恢復成完整的一幅屏幕的圖象信號，隨后送到D/A轉換器單元26轉換成模擬視頻信號，再經視頻輸出單元27進行同步及幅度放大后輸出。如果外部命令設定同時播放兩路電視節(jié)目并以“畫中畫”的主-子圖象格式顯示時，(即以圖3d或3e的格式顯示)重放控制與同步控制單元28控制存儲器24將設定為主圖象的一路視頻數字信號進行上述的內插入大處理，使之成為完整一幅屏幕的視頻信號，但此時將另一路視頻信號取樣數的1/2壓縮，并以此取代上述主畫面中相應位置的象素取樣，以構成“畫中畫”方式的復合視頻數字信號。上述復合視頻數字信號經D/A轉換單元26轉換成模擬信號后，經視頻輸出單元27進行同步和幅度放大后輸出。
最簡單的重放格式，對于重放電路部分而言是記錄格式完全相同的格式，即如圖3c所示的格式。此時，存儲器中的讀取是完全按編碼數字視頻信號的寫入方式進行的，因而其控制程序最簡單。
記錄/重放單元21的兩路輸出伴音信號輸入到伴音控制器29，由重放控制和同步單元28選定一路與畫面(或畫面的主圖象或兩路完整圖象畫面之一)相對應的伴音經放大后由音頻輸出端輸出。
由視頻輸出單元輸出的視頻信號和由伴音控制器29輸出的伴音信號同時被送到調制解調器30，并調制在射頻載波上發(fā)射以供電視機接收。
在圖5中示出了另一個與圖2相對應的更詳細的電路實施例。不同于前一個實施例，在本實施例中，記錄/重放單元采用的是數字信號的記錄。
在本發(fā)明的這個實施例中，單元30-39組成圖象綜合器，單元49-55組成伴音綜合器，單元41-48組成圖象控制器，單元56-60組成伴音控制器。
電視信號由天線輸入電視信號處理器10和20，經調諧、中放、檢波后輸出的視頻信號V1和V2分別進入視頻處理單元30和34。其中的一路信號V1經過視頻處理單元30進行幅度處理并分離出亮度同步及色度同步信號。上述的兩個同步信號送至記錄控制單元36，并由該單元產生所需的，用于視頻信號記錄的各時基信號。視頻信號V經視頻處理單元30進行諸如放大，同步分離、亮、色分離等處理后，送到A/D轉換器進行模-數轉換。A/D轉換器單元31輸出的數字圖象采樣的數據經輸入接口32并在記錄控制單元的36的控制下按地址產生單元37產生的地址寫入存儲器33。
由電視信號處理器20輸出的另一路視頻信號V2所經的處理同V所受的上述處理相同，同樣在記錄控制器36的控制下經輸入接口32按照地址產生器37的給出的地址，寫入存儲器33的另一個存儲區(qū)。記錄控制單元36按照外部命令(由控制/選擇邏輯輸出電路提供)將存儲器中的兩路視頻數字信號逐場分時地輸入到綜合信號處理單元39。在其中，將并行輸入的亮度信號數據、兩個色差信號數據進行并-串聯的轉換，并進行時基壓縮、增幅、同步處理后，以便輸出得合數字視頻信號在/重放單元40中進行記錄。
上述的電視信號處理器10和20還分別分離并輸出兩路相應的伴音信號A1和A2。這兩路音頻信號分別輸入到A/D轉換器49和50進行轉換，輸出的兩路數字信號在記錄控制單元55的控制下經接口51存入存儲器52的兩個不同的存儲區(qū)。在來自控制/選擇邏輯輸出電路的指令的控制下，單元55將兩路伴音信號經輸出接口送入綜合編碼器54，在其中進行編碼并與單元39相配合，將兩路伴音數字信號由記錄/重放單元40記錄于載體上。
在重放時，重放視頻信號由記錄/重放單元40的復合視頻信號輸出端(V合出)輸出至分離解碼單元41，在此單元中，不同信號成分的編碼數據被彼此分離，以便將這些數字信號按照地址產生單元46產生的地址寫入存儲器42的不同空間。重放控制單元47控制著地址產生單元46的地址產生來實現上述的信號數據的分離及寫入。
當外部命令指定僅重放一路電視圖象時，重放控制單元47控制地址產生單元46和存儲器42將選定的一路電視信號的采樣數據輸入到輸出格式存儲器43，并經D/A轉換單元44和視頻處理單元45的處理后，得到一路完整的復合電視信號(即實現如圖3a及3b的直線格式)，在實現如圖3c所示的重放格式的控制指令下，地址產生器46將輸出一地址函數，將所存的兩路數字信號進行選擇轉存，以形成包括兩個顯示畫面的一個完整的電視信號。而所空的屏幕區(qū)域用單一基色數據填充，隨后再將已在輸出格式存儲器中已形成的上述內容送至D/A轉換器44及視頻處理器45，從而實現如圖3c所示的格式重放。當外部命令指令同時實現兩路電視圖象如圖3d和3e(即壓縮比為2)的主-子圖象嵌套格式的重放，或實現如圖3e′或3d′的(即壓縮比為3)主-子圖象嵌套格式的重放時，重放控制單元47將指定的子圖象的一路畫面壓縮數據為1/4或1/9的原畫面數據并同指定為主圖象的一路數字數據進行在輸出格式存儲器內的組合，再送至D/A轉單元44。D/A轉換單元將上述數字信號轉換成模擬信號，輸出到視頻處理單元45，根據由同步和時鐘單元48產生的同步信號，對所述的模擬信號進行同步處理，最后由視頻處理單元45輸出模擬視頻信號供電視接收機顯示。
參考對于圖象信號的處理方式，可對于兩路伴音信號進行相類似的處理。當然，由于信號性質的不同，一般地說，對于伴音的處理要容易的多。記錄/重放單元40從A合出輸出的復合伴音信號送到伴音分離解碼單元56，由該單元分離出兩路數字伴音信號。選擇切換單元57按照重放控制單元60的指令，與輸出畫面的格式相對應選擇出兩路數字伴音信號之一送到D/A轉換單元58，由該D/A轉換器輸出的模擬伴音信號經輸出處理單元58放大后輸出的音頻信號提供給電視接收機作為伴音。
在本實施例中，上述的視頻處理單元45輸出的視頻信號和輸出處理單元59輸出的伴音信號還送到調制單元61，對射頻載波進行調制，以供電視機接收。
為了對本發(fā)明的存儲、取樣的過程以及對于數據讀出及格式形成的過程有進一步的了解，下面參照圖6及圖7分別加以介紹。
為了使下面的闡述更具體化以利于理解，我們任取一種電視制式來加以說明，例如說NTSC制式。應當明白，雖然下面的解釋及計算均以NTSC制式的有關數據為根據，但這些說明及數據的計算方法同樣也適用于PAL或SECAM制式的電視信號，只是將具體的行、場數據用相應的數據取代即可。
現在來參考圖6對本發(fā)明的電視信號的取樣及存儲的過程作更詳細的說明。圖6可以看作是對于圖5中單元31至單元40的詳細的表示方框圖。
為了使色度信號的處理方便起見，一般地說，是將時鐘鎖相到彩色副載波fsc頻率的整數倍上來對視頻信號取樣。對于NTSC制式的視頻信號而言，它的彩色副載波為4.43MHz。如圖6中所示，本實施例中采用4fsc作為視頻信號的取樣頻率。以往的實踐表明，這樣的取樣密度下重現的視頻信號具有足夠好的清晰度。同時，為了有良好的錄制效果，在本實施例中，對于兩個色差信號的取樣頻率也為4fsc。對于4fsc(即14.3MHz)的取樣頻率，其周期為70ns，在此取樣條件下，對于63.5μs的NTSC制式的行掃描周期中，要有910個取樣編碼數據，即910個抽樣象素。相應地，在一個場存儲器中，相應于每一行取樣碼的行存儲單元都擁有910個8比特字長的存儲子單元。這種存儲器的要求對于NTSC制式的信號來講是不變的，因為在NTSC制式中，每個水平掃描的行信號都存在著精確的227.5個彩色副載波周期。因此，在四倍于彩色副載波的取樣頻率(4fsc＝14.3MHz)上進行A/D變換時，每行都精確地存在著910(＝4×227.5)個象素。對于被編碼的Y、R-Y、B-Y信號中的每一個而言，均采用每個樣值8比特的均勻量化的PCM編碼方式，在取樣結構上，對于行、場和幀的重復，R-Y、B-Y的取樣點的位置相同，并且和每一行的Y的樣點位置一致。
在決定本電路中的存儲器的選取時，一是考慮它的所需的容量，再就是考慮它的存儲速度的要求。在本實施例中，6個信號分量(即亮度信號Y1、Y2，色差信號R1-Y1，B1-Y1和R2-Y2，B2-Y2)同時并行地輸入到6個相應的A/D轉換器。由于對于兩路電視信號的處理方式相同，而且對兩路中每一對相應的成分的信號處理手段也完全一樣，因此現僅就Y1和Y2的信號成分被取樣而存入Y場存儲器的情況加以介紹，而對于B1-Y1與B2-Y2和R1-Y1與R2-Y2的處理可完全參照Y1與Y2的處理方式進行。
圖中與A/D轉換器相聯接的緩沖存儲器的容量，只要能夠存儲兩行完整的取樣信號即可。而在Y場存儲器中，包含有兩個獨立的分離部分，每個分離部分都可單獨地受外部時鐘的控制而且都具有存儲一完整幀取樣信號的存儲空間，而整個Y場存儲器共可容納兩幀(四場)亮度信號的取樣數據。
當著緩沖存儲器中的兩個行存儲器之一被寫入正在由A/D取樣輸出的一行亮度數字信號時，另一個行存儲器中的前一行信號則以兩倍于取樣頻率的速度被讀出到Y場存儲器的一個分離部分。這樣，在一個A/D的行取樣時間內，寫入分配器內的一個多路開關以8fsc的開關速率將Y1的一行數字取樣編碼數據和Y2的一行數字取樣編碼數據分別地送入了Y場存儲器中的兩個連續(xù)地址中。以這樣的方式，可在一個場周期內將來自單元30和單元34(參見圖5)的兩個亮度信號Y與Y寫入Y場存儲器中的一個分離部分，全部數據所占有的空間為910×625個8比特存儲容量。當著開始下一場的信號取樣時，寫入地址發(fā)生器和地址多路開關共同將多路開關送入的信號存入Y場存儲器的另一個分離部分，與此同時，按照其地址發(fā)生器及時基信號，來進行對已存的前場亮度信號數據的輸入到綜合處理/轉存選擇單元的處理。
對于同一時基而言，通過寫入分配器的一個多路開關將緩沖存儲器的行取樣信號寫入Y場存儲器的過程，是一個時基壓縮的過程。并且，同樣地對每一個色差信號都有相應的多路開關實現與上述亮度信號數據所經歷的相類似的壓縮，從而在一個場周期內，將兩路電視信號的取樣編碼數據經寫入分配器存入到三個場存儲器中。
綜合處理及轉存選擇單元的作用在于它將并行輸入的三路取樣數字編碼信號用多路開關作切換處理，一方面在地址多路開關的配合下使原來的兩種不同電視信號取樣數據在場存儲器中的相間排列轉換成同一電視信號取樣數據在記錄介質上的一場內連續(xù)排列而實現兩路電視信號對應成分的數據的場相間排列，與此同時，實現數據從存儲器至記錄/重放單元的并-串行轉換。應當清楚，無論是采用磁帶還是采用光盤作為存儲介質，由于相對于時間軸而言，介質上的數據信息均須為“串行”排列的，因而進行這種并-串行轉換是必須的;另一方面，該單元的轉存選擇功能可對現存的兩路信號的取樣數據加以選擇，例如使其中某一種電視信號的取樣數據不能被送到記錄/重放單元。
下面來參照圖7對本發(fā)明的設備的信號重放及格式形成過程作更為詳細的說明。圖7可以看作是對于圖5中單元40至48的詳細的表示方框圖。介紹的重點在于重放格式的形成過程。
重放的數字編碼數據經讀出緩沖存儲器、碼分配多路開關、并在讀出地址發(fā)生器和地址多路開關的配合下寫入三個場存儲器，其各部分的工作原理與前面圖6所介紹的相應部分相同，所具有的差別在于，在寫入場存儲器的過程中進行的是串-并轉換(即數據由串行變?yōu)椴⑿?，即相對于時間軸進行了進基的擴展。此外，在一個場存儲中，為了進一步處理的方便，同一電視信號的同一場的某一信號成分(例如亮度信號Y)在存儲器中是以連續(xù)地址存放的。這樣，可以采用雙端口自動循環(huán)地址存儲器RAM(例如日立公司的HM53051P型RAM，262144 8比特字節(jié)總存儲量)，這種存儲器在給出一起始地址后，在時鐘控制下可自動地順序存取，而且可利用它的兩個端口同時地進行存入與讀出的操作。場存儲具有這樣的功能對于后面要進行的格式形成的讀取控制帶來很大的方便。
輸出格式的形成是通過有選擇地將所存的數據信息按照一定規(guī)則寫入輸出格式存儲器而實現的。作為例子，選擇亮度信號來討論如何實現壓縮比為3的“畫中畫”的顯示格式(即圖3d′和3e′的畫面格式)。在圖3所示的格式選擇中，相對而言，這種兩路電視信號的畫面嵌套的顯示格式是最為復雜的。
首先考慮這種主-子畫面嵌套格式中，當壓縮比為3時其子畫面所含的信息量。
對于NTSC制式的彩色電視信號(525行/幀、即262.5行/場 TH＝63.5μs)，在以4fsc(14.3MHz)對其進行PCM取樣時，每一個水平掃描行共有910個取樣數據。在這910個數據中，表示圖象信息的數據(與掃描正程相對應)共有760個，而另外的910-760＝150個取樣數據發(fā)生在行消隱期間而與圖象內容無關。相類似地，在每一場中有21行的掃描線發(fā)生在垂直消隱回掃期中，因此，對于一個完整的電視畫面的一場，共有262.5-21＝241.5行掃描線與圖象畫面的內容相關。根據這一推算，一場電視信號在4fsc頻率下的PCM取樣數據中，總共有241.5×760個取樣數據與畫面內容相關。如若要實現如圖3d′及3e′子圖象壓縮比為3的“畫中畫”顯示畫面，必須將作為子圖象的一路電視信號的取樣數據進行相應的壓縮，壓縮后的與子圖象相對應的數據量為(1/3×241.5)×(1/3×760)即為80×253個取樣數據。這表示的是，壓縮而得到的子圖象在一場電視畫面中占有的行數是80而每行的取樣值是約為253個。對于這些取樣值的選擇可通過每三個取樣數據選其一的等距選取方式進行，同時每三行中選擇一行。因此，在將Y場存儲器中的取樣數字數據寫入輸出格式存儲器時，為實現如圖3d′和3e′的壓縮比為3的子圖象嵌套顯示格式，在每一場中的前80行中的從第1至第253個取樣數據是由用上述的“三取一”的方法而獲得的子圖象的取樣數據，這些行中從第254至760的取樣數據是主圖象的相應的取樣數據。只要有準確的時鐘和精確的地址控制，實現一場電視畫面信號的前80行的連結是完全可能的。在一場畫面中的第81至252.5行，則可將場存儲器中的主圖象的取樣數據轉存入格式形成存儲器中相對應的存儲地址單元之中即可實現。還應當注意，為了實現兩路信號的讀出完成的同步，此時的子圖象取樣數據的讀出速率僅為主圖象的1/3。
很顯然，采用同樣的方法，可實現對兩個色差信號的數據處理。利用本方法，還可實現其它輸出格式的形成。比如說，為實現如圖3d和3e所示子圖象壓縮比為2的顯示格式，可采用完全類似的方法，不過此時對子圖象取樣數據的選擇是隔行隔點進行的(即“二取一”)，而對于圖3c所示的顯示格式，則需要采用同時對兩路電視信號的取樣數據同時進行隔行隔點的數據選擇(即進行壓縮比為2的數據壓縮)，而每一行中的無圖象信息的半行可填充以某一基色作為襯底。
應當說明的是，上面的對于圖6及圖7的原理性的說明在理論上是完全行得通的，采用超高速及高精度的存儲器件及多路轉換器在實踐中也是可能的，當然，這勢必要使整個裝置的控制電路復雜而成本增大。為了采用低價的、通用的電路部件，在實際中還要對圖中所示的電路方案稍加改動。
應當注意到，按照上述參照圖6所做的闡述，當著三個場存儲器中的取樣數據轉存記錄于記錄載體上時，所進行的并-串轉換即為一個時基壓縮的過程。為了在一個場周期中讀出六場取樣數據(兩場為Y，兩場為R-Y，兩場為B-Y)，這就使得從場存儲器中的數據讀出速率為6×4fsc＝24fsc，也就是說，每一個8比特的取樣數據僅有稍大于10ns的讀出時間。對于普通RAM這是一個很高的要求，因而不易實現。因此，在實際中可采用已存于場存儲器中的數據選擇地讀出方法，也就是說，先壓縮再記錄的方法。比如說，采用隔行隔點地將已存的取樣數據經綜合處理/轉存選擇單元送到記錄載體進行記錄，這樣，對于作為場存儲器的RAM存儲器可有約50ns的單元讀取時間，這對于普通的RAM而言是可行的。
與上段中的讀取方法相對應，為了保證在圖7所示重放電路中實現足夠的重放清晰度，在將重放的取樣數據存入場存儲器以前，要進行相應的行內插處理，以便恢復丟失的所有象素的取樣數據。這些內容對于本專業(yè)的技術人員而言是熟悉的，因此不再多述。內插處理的最終結果，使得圖7所示的電路中的場存儲器中的數據信息量與圖6所示電路中的場存儲器中的數據信息量相同。
圖8示出的是本發(fā)明的另一個實施例的電路的一部分。在本實施例中，示出了同時有四路電視信號同時輸入的情況。在此種情況下，裝置的重放部分的硬件電路與圖5中所示出的實施例的重放部分電路在原理上是相同的，因此將這一部分省略。但很明顯，由于此時可能有四路電視信號的數字取樣信號同時從記錄/重放單元輸出，因而具體的電路詳部分以及在重放來自控制/選擇邏輯輸出電路的外部指令以及由重放控制器所執(zhí)行的控制程序顯然要比由圖5所示出的實施例的情況復雜。
在這一原理框圖所對應的實施例中，在外部指令的控制下，電視信號處理器選擇輸入信號Va-Vd的一至四路進行處理，然后將各路圖象信號送入視頻信號處理器a-d，將各路伴音信號輸入各自的A/D轉換器。各路視頻信號經處理后再經各自A/D轉換器轉換成數字編碼信號，并在記錄控制器的控制下，各路數字信號被存儲在由地址產生器分配的存儲器的一個存儲區(qū)域內。時基產生器產生的時基及同步信號送到綜合信號處理器，在綜合信號處理器中，按照記錄控制器的指令以一定的讀出方式讀出取樣的數字圖象信號并被綜合成可供記錄于載體的綜合圖象數字信號。
同樣，各路伴音信號經各自的A/D轉換器轉換成數字伴音信號，在記錄控制器的控制下，各路數字伴音信號經輸入接口被存儲在所分配的存儲器的某一區(qū)域內。在綜合編碼器中，經由輸出接口來的各種數字伴音信號被綜合成某一特定格式的、可記錄的綜合伴音信號。
雖然本實施例中有四路電視信號同時輸入，但在處理每一路信號的方法上與圖5所示的實施例相同，在對四路信號所進行的取樣以及取樣編碼數據的存儲、綜合、記錄等處理在原理上均可參考圖5實施例中有關的說明部分。
圖9示出了本發(fā)明的又一個實施例。本實施例是在由圖5表示的實施例的基礎上進行改進而得到的。由于本實施例的記錄部分的電路框圖及相應的實際構成與圖5表示的實施例完全相同，因而省略。在圖5的基礎上，本實施例電路又增加了重放電路部分的第二個視頻信號D/A轉換器430和第二個伴音D/A轉換器570;以及第二個視頻處理器440和第二個伴音輸出處理器580。而且，在輸出部分又增加了第二個調制器61。采用本實施例的電路可以實現同時分別輸出由電視信號處理器10和11輸入的兩路電視信號，以供兩個顯示器(例如電視機)同時收看。由于在本實例中側重于分別輸出兩路不同的電視信號，因而在圖5中出現的用于單一屏幕顯示的輸出格式存儲器43被省略。
在收到控制選擇邏輯輸出電路發(fā)出的相應于輸出兩路不同電視信號的指令后，重放控制器46將存儲在存儲器42內的兩路不同電視信號的取樣編碼數據分別輸出到兩個各自的D/A轉換器43和430，隨后，將所得的兩路模擬信號分別輸入到視頻處理器40和440，在這兩個視頻處理器中，兩路信號連同由同步和時鐘發(fā)生器47提供的同步信號一起被綜合成兩路視頻信號輸出，并分別被送到調制器60和61。
同時，由選擇切換單元56輸出的兩路數字伴音被分別送到兩個數-模轉換器57和570，以便產生出兩路伴音信號。并且，這兩路伴音信號被分別送到伴音輸出處理器58和580，再送至相應的調制器60和61。最后，由調制器60和61同時提供兩路不同電視節(jié)目以供兩個不同電視機播放。
權利要求
1.一種同時接收、處理多頻道電視信號及選擇其一或同時播放所有接收的電視信號的錄放像設備，其特征在于包括a)多個電視信號處理器，用于分別對輸入的多個電視信號進行處理并在每個處理器的第一輸出端輸出一個視頻信號而在第二輸出端輸出相應的伴音信號；b)圖象綜合器，用于對上述的多個視頻信號進行綜合處理，以合成一個適合在屏幕上分區(qū)地同時顯示的綜合圖象信號;c)伴音綜合器，用于對上述的多個伴音信號進行綜合處理，以合成可同時記錄的含有多個伴音信號的綜合伴音信號;d)記錄/重放單元，用于將上述的綜合圖象信號和綜合伴音信號同時記錄在載體上;e)圖象控制選擇器，用于將接收的綜合圖象信號按照輸入指令給定的格式進行控制選擇及組合，以提供相應的一個視頻信號或多個與各電視信號處理器相對應的視頻信號;f)伴音控制選擇器，用于按照輸入的指令選擇提供一路或多路伴音信號;g)輸出視頻信號合成器，用于將e)和f)所述的視頻信號和伴音信號合成為一個或多個可提供給電視機重放的一個或多個全電視信號;h)控制/選擇邏輯輸出電路，用于產生記錄格式控制信號和產生用于重放格式的控制信號，并將這兩種信號送至相應的各部分內部的控制電路，以使各部分轉入預期的工作控制程序。
全文摘要
一種可同時對多頻道電視信號進行處理，并按照預定的格式記錄于載體上，而且可按所選擇的格式選擇其一、若干或全部所記錄的電視信號進行重放的錄—放像設備。它包括有多頻道電視信號處理器1，圖像綜合器2，伴音綜合器3，記錄/重放單元4，圖像控制選擇器5，伴音控制選擇器6、輸出視頻信號合成器7和控制/選擇邏輯輸出電路8。本設備可使普通電視機具有“畫中畫”的收看效果，并且可同時將所記錄的多套節(jié)目分別提供給多個電視機播放。
文檔編號H04N5/7826GK1060191SQ9110936
公開日1992年4月8日 申請日期1991年9月20日 優(yōu)先權日1991年9月20日
發(fā)明者余志斌 申請人:余志斌