画面显示区的识别装置 本发明涉及电视接收机，尤其是涉及所谓宽屏幕电视接收机的画面显示区的识别电路，该电路用于识别是否有画面被显示在应显示画面或字符的特定区域内。
通过转换具有称为“维斯塔维兴系统宽银幕电影”(Vista Vi-sion)尺寸或“宽银幕电影”(Cinema Scope)尺寸的矩形画面(也称为宽银幕)的影片成为具有在标准制式(NTSC、PAL、SECAM等)电视接收机上显示的4∶3宽高比的画面而获得的视频软件，以及具有通过把用于对应于16∶9宽高比的帧面尺寸的宽屏幕电视接收机的高清晰度电视系统的广播信号转换成用于普通电视系统接收机的信号而获得的画面的广播节目，一直在增加。
市场上可购得的具有16∶9宽高比的显示屏幕的电视接收机称为宽屏幕电视接收机，以便在具有与普通电视系统的525行扫描线相似的屏幕上显示用于宽屏幕地这些视频软件的画面。
这种宽屏幕电视接收机带有供观众使用的多种显示模式，以利用这种视频软件或广播节目的优化的帧尺寸在电视接收机上观看这种视频软件或广播节目。观众操作一个遥控器之类的装置以选择所要的显示模式。
例如，宽屏幕电视接收机提供了下列显示模式。
(1)当视频软件的矩形画面被显示在宽屏幕电视接收机的屏幕上时，使用第一种显示模式；显示的画面参考一个中心按照一个标准帧尺寸的帧高度对宽帧尺寸的帧高度的比率在帧高度方向上被扩大，从而一个变焦画面被扩大以便实际占据整个宽屏幕并显示在其上。
(2)当视频软件信箱画面被显示在宽屏幕电视接收机屏幕上时，使用第二种显示模式，这种画面随着视频软件和外国影片具有叠加字幕的画面的不同有不同的画面显示区；由于在帧高度方向上固定被显示图象放大的基准点是不可能的，因而允许画面在帧高度方向上卷动，直到仅有画面的顶或底端部被卷出屏幕。
(3)当把具有宽高比为4∶3的普通系统的画面显示在宽屏幕上，以使之在帧高度方向上占据整个屏幕时，采用第三种显示模式；此时，在该宽屏幕的左和右端部产生无图象显示的部分，它妨碍了该宽屏幕的有效利用。所以，此时画面的中央部分不进行处理，而是将其左和右端在帧宽度方向上扩大，以使一个矩形画面被显示于整个宽屏幕上。
但对于观看者而言，不易选择用于视频软件或广播节目的最佳显示模式。
显示模式的自动选择系统受到关注，其中，广播一方或软件生产方把指示软件种类的识别信息插入到视频信号的垂直消隐期，且电视接收机根据识别信息自动地切换显示模式。但是，这种自动选择显示模式的系统的实现也遇到了问题，例如，在所有广播方或软件生产方都要求准备，且会使这种系统的电视接收机造价升高。因此，这种系统将不会在近期投入使用。
为了解决上述问题，在研究了电视机屏幕上的画面分布等之后，本申请受让人已制成了一种低价电视接收机以解决上述的问题，并在日本专利申请(94年8月16日提交)中公开。根据该申请，如图1所示，条状画面检测区a、b分别设置在图像显示屏的上部和中部，并有小的画面检测区c、d、e、f设置在图像显示屏的底部。检测是否有任何图像显示在上述从a到f的六个画面检测区的每一个之中。根据检测的结果，识别视频软件具有何种类型的画面。根据识别结果选择视频软件的最优显示模式。
但是，上述电视接收机的这种画面显示区识别系统有下列问题：
(1)在图像屏幕上只提供六个画面检测区。这一画面检测区的数目是不够的。如果未来的视频软件具有许多种分布的画面尺寸，则将不可能仅用上述的六个画面检测区对所有的视频软件的种类加以识别。而且，例如若对应于画屏中心部分的视频信号的电平显著地被改变，则使识别可能是错误的。
(2)由于画面显示区识别系统只采用一个基准黑电平，则该识别结果被表示为从对对应于画面检测区中每一个的视频信号电平是否等于或小于该黑电平进行识别而获得的两个值之一。结果是，如果黑电平自行改变，就可能会导致错误的识别。
(3)由于基准电平(黑电平)被固定，则若黑电平被变为更高的电平，就会将无画面显示的一部分错误地识别为有画面显示的一部分。
因此，上述画面显示区识别系统所遇到的要解决的问题是要精确地识别是否有任何画面被显示在画面检测区a至f的每一个之中。
本发明目的是提供一种画面显示区识别装置，它能够根据黑电平和白电平精确地确定是否有任何画面显示在一组画面显示区的每一个中，以便覆盖几乎整个电视接收机的屏幕。
按照本发明的一个方面，画面显示区识别装置包括一个画面检测区设置装置，用于设置画面检测区，以使得画面检测区将覆盖整个电视接收机的显示屏；一个检测装置，用于检测对应于每一个画面检测区的视频信号的电平；以及一个判定装置，根据来自检测装置的检测数据，判定在每一个画面检测区中是否有任何画面存在，该检测装置根据视频信号的亮度信号的黑电平和白电平对视频信号电平进行检测。
图1是画面检测区设置装置的示意图；
图2是据本发明实施例的画面显示区识别装置的框图；
图3是据图2实施例说明其三态判定的示意图；
图4是说明据图2所示实施例的画面检测区设置装置的示意图；
图5A-5D是说明根据图2所示实施例的峰值保持电路操作的示意图；
图6A-6B是表示在图2实施例中基准电平被改变时获得的信号电平的示意图。
现来描述根据本发明的实施例的画面显示区识别装置。
如图2所示，根据本发明的画面显示区识别装置包括输入端1、视频放大器2、同步信号分离电路3、消隐脉冲电平箝位电路4、峰值保持电路5、A/D转换器6和微计算机(或微控制器)7。
输入端1提供有如图3所示的公知的全电视信号SCOMP。在图3中，符号TSCAN、TBACK和H分别代表水平扫描周期，水平消隐周期和水平同步信号。
图3中的虚线WL、BL和PL分别代表白电平、黑电平和消隐脉冲电平(即消隐信号的电平)。黑电平BL实际上设置在等于消隐脉冲电平PL的电平上。
图3中的视频信号的亮度电平高于白电平的区域，视频信号亮度电平在白和黑电平之间的区域及视频信号亮度电平低于黑电平的区域分别由符号I、II和III表示。
输入到输入端1的全电视信号SCOMP被送到视频放大器2和同步信号分离电路3。
视频信号放大器2是由晶体管之类的器件构成并将全电视信号SCOMP放大，输出到消隐脉冲电平箝位电路4。
同步信号分离电路3从全电视信号SCOMP提取水平同步信号H和垂直同步信号V，并将提取的H和V信号送到微计算机7，还将水平同步信号H送到消隐脉冲电平箝位电路4。
消隐脉冲电平箝位电路4具有的功能是在水平同步信号H的每一个定时把从视频放大器2输出的全电视信号SCOMP的消隐脉冲电平PL设置在同一电平。
这种操作的原因在于，由于当视频放大器2放大全电视信号SCOMP时该全电视信号SCOMP的DC分量被丢失，消隐脉冲电平PL被防止随着代表亮画面和暗画面的全电视信号SCOMP而改变。例如，消隐脉冲电平箝位电路4恢复DC分量以将全电视信号SCOMP的消隐脉冲电平设置在同一电平。
随即，消隐脉冲电平箝位电路4把全电视信号SCOMP输出到峰值保持电路5。
如上所述，峰值保持电路5被供以具有恒定消隐脉冲电平PL的全电视信号SCOMP。如后面要详述的那样，峰值保持电路5是根据从微计算机7输出的定时信号ST而受控，并具有检测对应于画面检测区的视频信号的最大值(峰值)并把指示该最大值的一个信号输出的功能。
A/D转换器6把表示自峰值保持电路5输出的峰值信号转换成数字信号并将其输出到微计算机7。
微计算机7包括有如中央处理单元(CPU)、存储器、定时计数器之类的硬件以及稍后描述的执行各种功能的程序。
在微计算机7的输入端CH和CV分别提供有来自同步信号分离电路3的水平同步信号H和垂直同步信号V，而在其输入端IN提供有表示来自A/D转换器6的峰值的数字信号。
微计算机7把定时信号ST从输出端T送到峰值保持电路5。
具有如此配置的画面显示区识别装置的微计算机7按照上述预定程序执行处理，以完成以下操作：
(1)设置画面检测区的操作；
(2)控制峰值保持电路5的操作；
(3)识别是否有任何画面被显示在上述画面检测区域的每一个中的操作；
(4)确定电平具有从上述识别获得的三个值中哪一个值的操作(三态判定)；
(5)调节黑电平的操作；以及
(6)比较对应于同一画面检测区域的视频信号的被测峰值的操作。(1)画面检测区域的设置：
如图4所示，微计算机7在电视接收机的图像屏幕8上设置16个画面检测区9A-9P，以使这16个画面检测区9A-9P能覆盖几乎整个图像屏幕8。微计算机7在画面检测区9A至9P的每一个中水平扫描行上的合适的点处设置取样点。微计算机7以来自水平同步信号的时间值计算取样点的坐标，并将这些计算的时间值存储在存储器中。
尽管本实施例中在图像屏幕8上设置了9A-9P这16个画面检测区，但本发明并不局限于此，只要将画面检测区设置成能够覆盖几乎全部图像屏幕8就足够了。
水平条状画面检测区9A至9P这16个区中的9A设置在图像屏幕8的上部。已知该图像屏幕8的上部只用于具有4∶3宽高比的标准尺寸的画面，当显示其它尺寸的画面时就变成无图像被显示的区域。
已知图像屏幕8的中心部分是既用于标准尺寸的画面也用于“维斯塔维兴系统宽银幕电影”、“宽银幕电影”之类的矩形画面。9B至9J这几个小画面检测区设置在图像屏幕8的中部，集中成三行三列。
由于画面检测区9B至9J集中置于图像屏幕8的中部，因而有可能识别视频软件画面尺寸的每一种类，并且有可能改进对应于画面中部且显著变化的视频信号的电平的检测精度。
而且，在外国电影等的情况下显示叠加字幕的图像屏幕8的底部上有6个具有与画面检测区9B-9J相同大小的小画面检测区9K至9P，设置成两行三列。2、峰值保持电路的操作的控制
如图5A所示，微计算机7把用于画面检测区9A-9P的定时信号(后面分别称为定时信号STA-STP)在画面检测区域9A至9P的取样点送到峰值保持电路5。
具体地说，以垂直同步信号V为基准，每当水平同步信号H被从同步信号分离电路3输入时，微计算机7控制其定时计数器开始计数。当定时计数器的计数值与画面检测区9A至9P的每一个的取样点的坐标相符合时，该微计算机7就将定时信号STA至STP的每一个送到图5A所示的峰值保持电路5。当定时计数器计数值与画面检测区9A-9P的水平扫描行上的任何一个设定取样点的坐标都不相符时，微计算机7则停止将定时信号STA至STP的任何一个送到峰值保持电路5。
峰值保持电路5包括用于暂存取样点的所检测电压值的寄存器。响应来自微计算机7的定时信号STA至STP中的每一个，该峰值保持电路5检测取样点的电压值并把它们暂存在寄存器中。峰值保持电路5将当前取样点的被测电压值与暂存在寄存器内的在先前取样点测得的电压值相比较并据比较结果将较大的值存在寄存器内。所以，该寄存器能将在画面显示区9A至9P每一个中在所有取样点的所检测电压值的最大值加以存储。峰值保持电路5将指示该最大值的信号输出到A/D转换器7。
图5C示出当针对标准电视接收机的“宽银幕电影”尺寸的外国影片的画面在宽屏幕电视接收机的图像屏幕8上照原样显示时所获得画面的简单实例。该图像的画面尺寸在帧高度方向上未被扩大，因而被显示的图像在帧高度方向上未被充分扩大。
图5B示出对应于显示在图像屏幕8上的画面一部分的视频信号的亮度电平。具体地说，图像屏幕8的上部8a是没有显示画面的部分。稍暗的背景部分8b显示在图像屏幕8的中央。椭圆部分8c显示在稍暗背景部分8b的中央。较亮的矩形部分8d显示在该椭圆部分8c中。叠加字幕部分8e明亮地显示在图像屏幕8的暗的底部。
如图5D所示，当此种画面显示在图像屏幕8上时，峰值保持电路5根据图5A所示的定时信号STA至STP输出指示图5B所示的亮度电平的输出信号S5A至S5P。输出信号S5A至S5P分别对应画面显示区9A至9P。
具体地说，由于此时上部8a是无画面被显示的区域，根据图5A所示的定时信号STA，峰值保持电路5不将输出信号S5A输出。根据图5A所示的定时STB至STD，峰值保持电路5输出对应于稍暗背景部分8b的输出信号S5B至S5D，它们实际具有在黑电平和白电平之间的亮度电平的中间值。根据定时信号STE至STG和定时信号STH至STJ，峰值保持电路5分别输出对应于亮的椭圆部分8c和更亮矩形8d并具有实际接近白电平的亮度电平的输出信号S5E至S5G和输出信号S5H至S5J。根据定时信号STK到STM和定时信号STN到STP，峰值保持电路5分别输出对应于叠加字幕8e和具有在白电平的亮度电平的输出信号S5K至S5M和输出信号S5N至S5P。如此获得的指示亮度电平的信号被用作识别画面的存在与否的数据。(3)画面存在或不存在的识别
微计算机7在存储器中存有多个基准电平。
微计算机7将来自A/D转换器6的数字信号输出与基准信号电平相比较，以识别对应于画面显示区9A至9P的视频信号的亮度电平。根据识别结果，微计算机7判定是否有任何画面被显示在画面显示区9A至9D的每一个中。根据判定结果，微计算机7根据(例如)一个预定画面尺寸识别算法来确定显示画面的画面尺寸种类，从而选择显示模式。当微计算机7判定是否有任何显示被显示在对应于叠加字幕区8e的一区域中时，其白电平也被检测，且该微计算机7不仅采用黑电平也采用白电平用于上述识别，这就改进了识别的可靠性。(4)三态判定
当计算机7在上述对画面存在与否作识别过程中识别画面是否存在时，该微计算机7执行所谓的三态判定，即采用如图3所示的基准电平的两个不同基准值WL和BL，以确定视频信号电平落在高于白电平、低于黑电平以及白电平和黑电平之间这些区域的哪一个之中。当只有黑电平被用作基准电平时，如果黑电平是高值，则微计算机7就会误判一个有任一画面显示的区域为一个无画面显示的区域。因而，三态判定可防止这种误判。因此，在判定是否有任何画面存在时，能改进这种判定的准确性。(5)调节黑电平
当微计算机7受某些条件的制约而降低存储在存储器中的黑电平的基准值BL时，有可能调节其亮度电平都被识别为低于如6A所示的黑电平的电平的视频信号，而且如图6B所示，有可能从图6A所示的视频信号检测高于黑电平的亮度电平。可通过只改变微计算机7存储器的内容而容易地实现这种调节。(6)比较从对应于同一画面检测区的视频信号获得的检测值
微计算机7把从对应于同一画面检测区的视频信号检测的峰值存储在存储器中一段预定的时间，从而存储对应于画面检测区的视频信号的改变。因而有可能通过比较在预定时间内获得的峰值而检测其亮度电平不显著改变的画面。
尽管在本实施例中将画面检测区9A-9P的数目、位置和尺寸设置成如图4所示，但本发明不局限于此，且其数目、位置、和尺寸可按存储在微计算机7中的程序而容易地被改变。
根据本实施例的该画面显示区识别装置可与其中带有该装置的电视接收机共用视频放大器2、同步信号分离电路3、及消隐脉冲电平箝位电路4。
如上所述，利用三态判定、黑电平调节、峰值的暂时记录等技术的正确组合，有可能很精确地识别该画面检测区是否是无图像显示的部分或是有任何图像显示的部分。
如上所述，根据本发明的画面显示区识别装置，由于是根据黑电平和白电平来检测是否有任何画面被显示在为覆盖几乎整个电视接收机图像屏幕8而配备的画面检测区9A至9P的每一个上，因而有可能进行三态判定，并确定被显示于画面检测区但叠加的字幕不显示于其上的任何画面。
由于黑电平的基准值能被正确地设定并改变，因而例如在具有低黑电平的视频信号电平被识别时，有可能选择性地降低黑电平的基准值。这将会导致黑电平的灵敏度的增加。
而且，由于是将峰值与原先的峰值比较且将比较结果存储一个预定时间，因而有可能以简单方法检测其亮度电平不显著改变的视频信号。
上面已参照附图对本发明优选实施例作了介绍，应当明白，本发明不局限于上述实施例，本专业人士在不背离如所附权利要求书定义的本发明精神实质或范围的条件下可实现各种改变及修正。