电视接收器 【技术领域】
本发明是一种电视接收器，特别是关于电视接收器的水平以及垂直扫描系统的设计。
技术背景
电视机的显示器闪烁问题，是由于低的画面扫描速率，即是每秒50-60个画面(50Hz～60Hz)，这个问题已经被讨论了许多年，特别是在每秒50个画面(50Hz PAL)的电视系统的一些国家的观众被这个问题所困扰，观众眼睛必须忍受电视闪烁的不良影响，若是以每秒60个画面(60Hz)作为画面扫描频率的电视系统就比较好了。常见的电视，纵使提高电视解晰度以及提高媒体内容，依然存在着恼人的闪烁问题，这种闪烁问题是传统电视的一个主要缺点。现代科技建议提高显示器的品质，例如高画质电视(High Definition Television，HDTV)，由政府以及产业领袖共同推动建立的新标准，但是这个过程却是非常缓慢的，其原因是在于尚未成熟的基础建设、产业计划内容尚未周详、昂贵的价格、以及尚未解决的调变标准等等。
另外一个提议是采用双倍频垂直更新速率或是逐行连续式扫描，例如“100i”系统(100Hz交错式)或是“60p”(60Hz逐行连续式)系统，这些系统需要昂贵的元件以及建立一个新的架构，包含了阴极射线管(cathode ray tube，CRT)以及其它控制电路地更新，这些系统由于价格过高不易被消费者接受。
【发明内容】
本发明的目的之一是减少电视画面的闪烁；
本发明的目的之二是在传统的电视传输标准下，例如NTSC，PAL以及SECAM减少电视画面的闪烁；
本发明的目的之三是减少电视画面的闪烁而不增加太多成本。
这些目的可以用提高电视画面的扫描频率来达成，这可以经由提高水平扫描频率以及垂直扫描频率而提高每秒的画面数目，便可以减少画面的闪烁，同时，每一条扫描线的影像信号必须保持不变。也就是必须减少每一水平扫描线上的每一画素(像素)的滞留时间，以及减少每一画面时间。(也就是提高每一秒钟的画面数目)。
为了要减少电视显示器的闪烁，本发明的设计就是采用标准频率1.5倍的电视同步信号，用以产生75.00Hz的垂直扫描频率于PAL系统，或是产生89.91Hz的垂直扫描频率于NTSC系统。1.5倍频率乃是在减低闪烁以及价格之间的较佳平衡的选择。
本发明除了采用1.5倍频之外，其余的同步处理都与传统的标准电视相同。阴极射线管(cathode ray tube，CRT)仍然可以使用现在通用的标准电视阴极射线管，同时，传统电视机所使用的水平偏向电路的设计，在NTSC，PAL以及SECAM不同系统中也一致，不需转换，同时，成本则与现有的电视水平偏向电路相差无几。本发明的一个独特的优点，便是对于所有尺寸的电视接收器具有适用性，例如最流行的家用25”～36”电视。这些电视机通常都不具有高画质系统，因为高画质电视需要较大尺寸的显示屏，通常大于40”，以便欣赏高解晰度的画质。
本发明同样的架构，当然也可以延伸使用在高画质电视，然而，高画质电视系统的成本会增加许多，这是由于同步扫描所需要的多种频率、阴极射线管(CRT)、以及高解析度所需要的逐行连续式扫描的价格高昂所致。
至于本发明的详细构造、应用原理、作用与功效，则参照下列依附图所作的说明即可得到完全的了解：
【附图说明】
图1是显示传统的电视接收器的运作方块图；
图2是显示本发明改变水平扫描频率的基本流程图；
图3A是显示水平同步信号以及垂直同步信号时序图<NTSC或是PAL(M)时序图>；
图3B是显示水平同步信号以及垂直同步信号时序图<PAL(I，B，G，H，D，N)或是SECAM时序图>；
图4是显示本发明的电视接收器方块图；
图5是显示使用本发明于一般电视机中的影像处理芯片；
图6是显示影像处理芯片方块图；
【具体实施方式】
本发明用以减少电视画面显示器的闪烁，可以适用于现今通用的标准电视机的硬体组态，不需要消费者支付像逐行扫描电视或是高画质电视的昂贵的价格，又相容于现今的电视广播标准。
现今的电视机方块图如图1所示，包含调节器10，媒体放大器11，声音解码器12用以解码调频音讯，声音处理器13用以处理调变信号，声音放大器14用以放大声音信号并驱动扩音机(电视喇叭)15。影像处理部分包含影像译码器16用以转换调幅扫描线的影像信号使成为数位资料，以及产生水平同步频率Fh以及垂直同步频率Fv，这些频率都是依据NTSC，PAL以及SECAM标准用以产生交错的影像信号，那是分别对应在50Hz或是60Hz的画面速率下，每一个画面产生525或是625条扫描线。这些数位资料会在影像处理器17中加以处理，以及转变而产生类比信号，这些信号被影像放大器18加以放大，以便驱动阴极射线管19。影像解码器16产生分离的同步信号，用以馈入影像同步处理器20，阴极射线管19偏向轭经由偏向输出级22加以控制。每一画面以扫描速率的一半交错扫描包含奇数场和偶数场。
本发明的主要原理是增加画面的扫描频率，此一目的可以经由提高水平扫描频率以及垂直扫描频率而达成。当每秒的画面数目增加时，画面与画面之间的间隔变短，因而改善由于缓慢的垂直扫描所引起的闪烁问题。
在本发明中以提高水平扫描频率以及垂直扫描频率，来提高整个画面的扫描频率以减低闪烁。然而，每一水平扫描线的影像信号必需被整合。每一条水平扫描线都是由许多个像素所构成的，经由缩短每一个像素的滞留时间，就可以减少水平扫描线的扫描时间，也就是说，水平扫描频率必须提高。同样地，垂直扫描是由许多扫描线所构成的(例如NTSC系统每一个偶数或是奇数扫描线的画面扫描具有262.5扫描线)。经由缩短每一水平扫描线的扫描时间，每一垂直扫描所需要的时间便可以缩短。
当垂直扫描频率提高至1.5倍时，画面扫描的时间便减少了，以及传统的两次扫描画面的时间可以提供三次扫描，而降低画面的闪烁。因为闪烁是由于缓慢的扫描频率接近或是低于人类眼睛的暂留敏感度的极限的缘故，所以只要提高单位时间内的画面数目，便可以大大地减少影像闪烁的问题。
在本发明中，所有输入信号都是标准的信号，包含NTSC，PAL以及SECAM信号，他们分别具有下述的水平同步频率Fh、以及垂直同步频率Fv的规格：
NTSC：Fh＝15.734KHz，Fv＝59.94Hz
PAL(I，B，G，H，D，N)：Fh＝15.625KHz，Fv＝50.00Hz
SECAM：Fh＝15.625KHz；Fv＝50.00Hz
本发明是增加水平同步频率以及垂直频率1.5倍，图2显示本发明的频率改变方块图。其中的声音信号，是在不同的频率控制，所以被分离开来另外处理。
本发明包含扫描速率转换是必须的，同时能够转换收到的影像格式成为想要显示的格式，将输出影像扫描线的数目、以及像素时脉频率，设计成为可程序化的影像处理器中。
本发明重新设计的Fh以及Fv产生如下的规格：
NTSC：Fh＝23.601KHz，Fv＝89.91Hz
PAL(I，B，G，H，D，N)：Fh＝23.4375KHz，Fv＝75.00Hz
PAL(M)：Fh＝23.601KHz，Fv＝89.91Hz
SECAM：Fh＝23.4375KHz，Fv＝75.00Hz
同步频率的改变实施方式如图2所示，影像译码器16经A/D转换技术，转换类比影像信号使成为数位资料。数位影像资料对应于水平扫描线上的每一个像素，经由资料通路27写入到画面缓冲器28中的记忆体以保存影像数位资料，储存在画面缓冲器28中的数位资料被以较快的时脉速率加以读出，然后被转换成为类比影像信号于读取资料区块31用以驱动阴极射线管，因此，用以显示的水平扫描线的扫描时间变得比输入的水平扫描线的时间为短。控制下一次折返扫描线时间的输入水平同步信号被写入到画面缓冲器之中，然后经过显示控制电路转换到一个比输入的同步信号快的新的同步信号。同样地，用以控制每一次垂直扫描的折返时间的输入的垂直同步信号，也被转换成为一个较快的同步信号。
于画面缓冲器记忆体中读取资料的时脉是由时脉产生器32所产生的，这是一个频率产生器，其是使用一个水晶震荡器作为参考频率以及相锁定回路，用以产生一个不同的新时脉以及同步频率。频率产生器的输出频率，是被可程序化暂存器36所控制，其是用以决定频率产生器中的电压控制的震荡器的频率分割，用以产生NTSC、PAL或是SECAM系统所需要的新的频率。来自于时脉产生器32的信号被馈入于阴极射线管时序控制区块，其是经由一个画面缓冲器读取控制区块26馈入时脉频率于画面缓冲器；以及产生新的显示器水平同步频率23.601kHz(使用于NTSC信号)以及新的垂直同步频率89.91Hz(使用于NTSC信号)。水平同步信号是由像素计数器33所产生的，其是于比较区块35中，计算每一扫描线的像素的数目，用以比较于一个事先决定的Fh的计数，以便在水平同步开始以及停止区块34，控制水平扫描的折返以及重新开始。同样地，垂直同步信号是由扫描线计数器37所产生的，其是计算每一次垂直扫描的扫描线数目，用以比较于在比较区块39中事先决定的Fv计数，用以控制垂直同步开始以及停止区块38中的垂直扫描的折返以及重新开始。新的同步信号时序图比对于传统的同步信号，如图3A所示NTSC标准、以及图3B显示PAL标准。
提高电视接收器的水平同步以及垂直同步的计划，是包含于以画面为基础的影像处理器区块47，作为一个电视接收器区块，如图4.所示，以画面为基础的影像处理器区块47也包含了现代电视接收器的其它特征，如图5所示，这些特征包含影像像机、VCR、PC-VGA、MPEG影像，数位影像介面(Digital Visual Interface，DVI)影像的输入，所有这些应用的输入信号，都是采用传统的格式，例如NTSC，PAL或是SECAM，以及以相同的方式处理如图2所示。本发明的影像处理器区块47的方块图，如图5所示，这个区块是一个以画面为基础的影像处理器，用以产生大约为23.5KHz Fh同步处理器，以及对应的Fv以提供NTSC、PAL以及SECAM系统使用；主要改变是取代传统的电视接收器中的影像处理器，如图1所示，具有画面为基础的影像处理器用以产生同步信号。
本发明以画面为基础的影像处理器，是一个系统单芯片(System-On-Chip，SOC)，使用先进的互补式金氧半场效电晶管(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)混合式信号技术，结合了交错式到逐行连续式扫描、以及回复到交错式的转换，可程序的放大或是缩小、阴极射线管时序产生以及许多其它的影像处理技巧。本发明的主要特征是以1.5倍的同步频率，芯片大小约25mm2使用CMOS 0.18um或是0.25um技术，这需要4M Byte，8M Byte，或是16M Byte位元的画面缓冲器。图6显示以画面为基础的影像处理器区块47的功能方块图。
以画面为基础的影像处理器区块47的功能描述如下：
1.MCU I/F(MCUIF)：微处理器(MCU)接口提供一个装置，以便内键或是外部的低成本CPU、以及韧体，与晶片沟通，用以设定组态暂存器、使其得以动作，使影像信号串的变化，能够经由记忆体仲裁器，写入到画面缓冲器...等等，这包含了屏幕上显示器控制以及I2C串联总线。
2.暂存器：暂存器驻在于所有需要暂存器的区块之中，这包含了组态以及控制暂存器，这些暂存器使用MCU经由I2C总线存取之，其目的是为了要在每一区块之中分离出个别的暂存器，以便IC布局层面的最佳化，以及避免布局路径的拥塞，其是用以比对于只有一个中央暂存器区块的路径拥塞。
3.影像输入埠(video input port，VIP)：影像输入埠提供不同的数位解码器一个接口，或者作为一个内键集成的影像解码器选择。影像资讯串包含了影像解码器输出的两个埠，数位RGB、YCbCr、YPbPr以及DVI接收器的输出。这包含了汇流排宽度以及亮度和颜色相位间的转换，以便影像到画面缓冲器记忆体的写入。
4.影像解码器(CVD)：内键影像解码器较佳的方式是采取外部的调节器输出，包含composite或是S端子信号，然后产生内部的影像输入埠需要的数字YUV信号。影像解码器最好是包含数字3D梳状过滤以及字幕或是资讯串的解码。
5.ADC：具有两套ADC接到两组高频头的输出，以便SOC于影像输入源中能够支持画中画(picture in picture，PIP)或是画面分割(picture on picture，POP)，其中需要至少一组高速ADC以便处理高速影像解码器、或是YPbPr/RGB等逐行扫描的信号源。
6.记忆体控制器(MIU)：记忆体控制器提供画面缓冲器记忆体的优先存取控制。记忆体仲裁依据固定的优先性结合可程序的循环长度而执行。记忆体的更新循环是由其内部的时钟计数器512或是由视讯扫描为空白的区间时提供。
7.屏幕控制显示框(on-screen display，OSD)书写区块：本区块包含屏幕上显示器控制的资料，被写入到显示器记忆体。屏幕控制显示框资料可以是以文字作为基础的或是以图像为基础的资料，书写屏幕控制显示框资料进入记忆体，然后显示控制线路可以将屏幕控制显示框的尺寸进行放大或是缩小处理。
8.绘图引擎(GFX)：本区块提供64-位元2D图像加速，这包含了位元区块转换(BitBLT)以及画线的引擎等，它可以在每一个时脉区间内，完成一个绘图指令的动作。以画面为基础的影像处理器区块47保留此一区块作为互动式电视或是电子节目单的程序化的导引换页功能的使用。
9.屏幕控制显示框(OSD)控制：硬件OSD控制区块处理OSD影像记忆体、闪烁透明度、以及混合的读取。
10.显示/影像先进先出：影像覆盖先进先出区块，处理影像重叠的记忆体读取的存取，包含OSD的影像信息串，画中画(PIP)、或是分割画面(POP)。扫描速率转换以及去除交错式功能，也需要对缓冲器进行读取存取。
11.图像管线：此一区块包含像素路径所需要的图像或是图像显示(video graphic adaptor，VGA)相容性逻辑；包含了VGA属性控制，以及许可OSD、PIP、以及数位RGB信息串覆盖的转换。
12.调色盘：此一区块包含两套SRAM，一套使用于显示输出的Gamma控制，另外一套使用于储存以图像为基础的OSD影像。
13.影像管线：影像管线执行影像加速，控制以及混合功能。这些功能包含：PIP影像窗口的设定、POP、彩色相位转换、X以及Y影像的尺寸变化，例如：4∶3、16∶9、全景画、放大缩小、去除交错式、画面-速率转换；以及使用影像1以及影像2先进先出(FIFO)、以便储存现在的以及处理中的垂直插入的扫描线影像资料。
14.显示器导管：此一区块合并初级影像显示、覆盖、以及屏幕上显示框(OSD)。包含亮度信号和颜色信号控制、颜色转换、Gamma控制、黑色位准调整、亮度/对比调整、白色位准微调、色彩、饱和位准、以及覆盖画面混合...等等的高等画面处理，都在此一区块处理。
15.阴极射线管控制(CRTC)：此一CRTC区块控制显示的同步信号、覆盖、以及屏幕上显示(OSD)的位置。
16.声音唇同步(audio lip sync，ALS)：此一区块包含声音信号对准输出影像资讯串所需要的同步电路的管线级控制。
17.DAC：此一区块包含RGB监视器的数位到类比转换器。以3.3V的作业电压，可以运作到170Mhz。
18.PLL：此一区块包含记忆体的时脉相锁定回路、以及显示像素时钟的产生。
19.时脉：此一区块包含时脉致能、多工器以及缓冲器，提供记忆体、像素、总线、以及影像埠时脉。
20.能源管理：此一区块包含不同的能源管理特性的控制。
21.测试电路：此一区块包含测试电路，提供标准的电池逻辑、以及扫描线缓冲器/静态随机存取逻辑。
以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所含盖。