CN1151812A - 具有将hdtv与ntsc频道相结合能力的电视系统 - Google Patents

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Abstract

一种电视接收机系统包括一个HDTV调谐器(122)和一个NTSC调谐器(124)。在一种频道选择模式下，根据输入的频道号、“频道增”或“频道减”命令，或频道标记，控制器(160)搜索(310)相关联的HDTV频道(420)与NTSC频道(410)的“配对频道”表(400)。如果一个HDTV频道与该频道号或频道标记相关联，控制HDTV调谐器(122)选择该HDTV频道。如果没有HDTV频道与该频道号或频道标记相关联，则控制NTSC调谐器(124)选择相应的NTSC频道。在另一实施例中，控制器判定实际上是否正接收HDTV信号。如果不是，控制器(160)致使NTSC调谐器选择相应的NTSC频道。还有一个实施例中，通过扩展数据服务(EDS)传输发送“配对频道”数据并自动装入存储器中。

Description

具有将HDTV与NTSC频道 相结合能力的电视系统
本发明涉及电视接收机领域，并且特别涉及对NTSC(即常规)信号和HDTV(即数字高清晰度宽屏)信号二者进行调谐的电视接收机。
拟议在美国使用的HDTV(数字高清晰度宽屏电视)系统与目前使用的常规NTSC广播标准完全不兼容。二者之间的主要区别是：HDTV系统是数字式的，而NTSC系统是模拟式的；HDTV系统采用16∶9的宽高比，而NTSC系统采用4∶3的宽高比；HDTV系统将有1125条电视扫描线，而NTSC系统只有525条。因此，如果广播业立即采用数字式的HDTV系统而放弃NTSC系统，那么在近几年中购买的NTSC电视接收机尽管仍然能够很好地服务，却也只能成为过时品而被废弃。为了避免这种结果，目前人们预计从常规的模拟式NTSC标准广播向数字式HDTV电视广播的过渡会在一个时期内完成，这个时期可能会持续大约十五年，以使得旧的NTSC电视接收机能够正常损耗掉。在这一时期电视台将在FCC(联邦通信委员会)分配给其使用的两个电视频道上“同时广播”他们的节目。其中的每个频道将包括6MHz的带宽，并且不必是邻接的。这两个频道中的一个是目前指定的模拟NTSC频道，而另一个则指定来传送HDTV节目。
不要指望所有电视台会在同一天开始发送HDTV信号。相反，在某些地区的电视台很有可能会在几个星期、几个月或甚至几年之后才开始HDTV传输，这要取决于他们各自的经济状态是否允许。可以预计在过渡时期生产的电视接收机将同时包括一个HDTV调谐器和信号处理部分以及一个NTSC调谐器和信号处理部分。这样，电视接收机就可以接收和播出两个系统的信号。
如上所述，在某一地区的每个电视台将被指派两个频道。很有可能这些频道是不相邻的，甚至不可能有遍及国内的配对频道模式，其原因是现实存在的频谱拥塞。也就是说，在NTSC频道号和HDTV频道号之间没有固定的关系。
然而，尽管信号是以两个相异的频率运载，并且它们实际上是不兼容的，但观众可能会将该传输看作是一个电视频道，因为可同时在这两个频道上广播同样的电视节目。也就是说，具有NTSC格式的某个电视节目版本可能在NTSC频道上播出，而在同一时间其相应的HDTV格式的版本则在同一电视台的与前者配对的HDTV频道上播出。对于非专业性的观众来说，由于不能完全理解系统的区别，会很自然地希望通过单一选择调到他所需要的电视节目，而与他过去所做的并无两样。
为了免除观众需要记忆NTSC频道4(举例说明)与HDTV频道41(举例说明)是配对的这样一种麻烦，将提供一种调谐设置过程，这样观众就可以指定在他所在地区的配对频道。
由索尼KW-3600HD电视接收机得知有一种双制式(即高清晰度TV/NTSC)电视接收机，它是由索尼公司于1990年在日本生产并上市的。KW-3600HD包括接收并显示NTSC信号和高清晰度模拟信号(即MUSE制式)的电路。注意到在日本仅有两个MUSE频道，因此，它们没有与相应的NTSC频道“配对”。
由美国专利4,600,918(Bellisomi等人)和美国专利4959720(Duffield等人)已知将一个标记(例如，WNBC)与一个频道号联系起来，然后通过输入所需频道的标记调谐该频道。但是，如上所述，观看者能够将从同一电视台发射的HDTV和NTSC广播认作为是单频道，因此观看者希望每个电视台仅具有一个标记(即，WTTV)。这样，当至少某些电视台具有分配给他们的NTSC频道和HDTV频道二者时，所存在在问题是怎样在组合的HDTV兼容与NTSC兼容电视接收机中执行按标记调谐功能。
本发明的目的是提供一种电视接收机系统，它包括用于接收和处理HDTV制式的电视信号的第一调谐器和信号处理装置，以及用于接收和处理NTSC制式的电视信号的第二调谐器和和信号处理装置。该电视接收机包括一个控制器，它根据用户的输入将一对电视频道联系起来，一个是NTSC信号传播频道，另一个是HDTV信号传播频道。响应频道选择，控制器在一个表中检索与特定频道号关联的那些频道。如果HDTV频道与那个号相关联，那么就控制HDTV调谐器来选择该HDTV频道。如果HDTV频道不与那个号相关联，那么就控制NTSC调谐器来选择相应的NTSC频道。
在本发明的第二实施例中，电视接收机包括一个控制器，它根据用户的输入将单个标记与一对电视频道相联系，一个是NTSC信号传播频道，另一个是HDTV信号传播频道。根据通过标记的频道选择，控制器在一个列表中搜索与该特定标记相关联的那些频道。如果HDTV频道与该标记相关联，则控制HDTV调谐器选择HDTV频道。如果没有HDTV频道与该标记相关联，则控制NTSC调谐器选择相应的NTSC频道。
在本发明的另一实施例中，如果一个HDTV频道与一个为频道选择而输入的标记相关联，控制器就判定实际上是否正在接收HDTV信号。如果是正在接收，控制器致使HDTV调谐器选择HDTV频道，如果不是，控制器就致使NTSC调谐器选择相应的NTSC频道。
在本发明的另一个实施例中，与配对的NTSC和HDTV频道相关的数据经由扩展数据服务(EDS)信号来传送(该EDS信号由广播电台在场消隐期间发射)，并且自动装入接收机中适当的RAM区域。
图1示出了适用于本发明的电视接收机的简化方框图；
图2a和2b示出了具有有益于理解本发明的屏幕显示的16∶9显示屏；
图3的流程图示出了用于图1的控制器的相关的控制程序部分；
图4示出了图1控制器的一部分存储器配置的简化图示；
图5a和5b示出了16∶9的显示屏，其上示出了输入频道配对信息的列表；
图6示出了适用于本发明另一实施例的电视接收机的简化方框图。
图1以方框图的形式示出了接收和处理以HDTV制式和诸如NTSC的常规制式发射的电视信号的一种双系统电视的电路。这种接收机装有宽屏显像管，用于以16∶9的宽高比显示HDTV电视图像。图1的接收机也包括一个能够仅以常规的4∶3宽高比处理信号的NTSC信号路径。这种装置的优点在于，当没有HDTV信号可供观看时，它使用NTSC调谐器。在这种接收机中产生的图像被示于图2a和2b。注意图2a的图像200a与图2b的图像205b是不同的。在图2a中，图像是16∶9宽屏HDTV图像，而在图2b中图像是来自一个“配对的”NTSC频道的常规4∶3(即NTSC、PAL或SECAM)图像。屏侧区域200b不包含图像信息并可以用30％亮度的信号照射以减小不均匀显像管的衰减。
在前面所作描述的基础上，下面将对图1中执行本发明的装置进行描述。将RF信号加到信号分离器110的输入端。来自信号分离器110的第一输出端的RF信号被加到HDTV调谐器122。分离器110还提供RF信号到4∶3(例如NTSC)调谐器124。上面所述的二个调谐器均由控制器160控制。控制器160包括一个RAM(随机存取存储器)162、一个CPU(中央处理单元)164和一个ROM(只读存储器)166。控制器160可以是一台微计算机、一个微处理器、或者是一个专用的常规集成电路控制器。RAM162和ROM166既可以设在控制器160的内部，也可在其外部。控制器160也控制电视接收机中与本发明主题没有特别关系的其它部件，如电源单元170、偏转单元172和会聚组件174。
HDTV调谐器122可以是由1993年8月10日授权的美国专利US5,235,424(Wagner等人)中知道的类型。HDTV调谐器122和4∶3(例如NTSC)调谐器124将其各自收到的RF信号转换为一个中频(IF)信号，并且将该IF信号加到各自的IF放大器132或134。HDTV IF单元132对提供给它的信号予以放大，并将放大的IF信号加到A/D(模-数)转换器136。A/D单元136将IF信号从模拟范畴转换到数字范畴，并将得到的数字信号加到音频/视频解调器单元138。本领域的技术人员知道，音频/视频解调器单元138包括这样一些公知的子单元，如均衡器和传输单元，由于这些子单元与本发明主题并不密切相关，因此在图中没有示出，也没作详细的描述。音频/视频解调器单元138将视频和音频信号分开，将视频信号提供给视频开关SW4的第一输入端，将音频信号提供给音频放大器单元146的一个输入端，单元146解调立体声音频信号，将信号放大并加到一对扬声器147上。
4∶3图像IF单元134连接到4∶3图像解调器140的输入端，后者将IF信号转换为基带4∶3视频信号，并将其加到A/D转换器单元142进行数字变换。得到的数字信号被提供给宽屏处理器(WSP)单元144，其将收到的4∶3NTSC信号转换为16∶9格式。宽屏处理器(WSP)单元144的输出被加到扫描变换器单元146转换为HDTV扫描速率。
扫描变换器单元146的输出被加到视频开关SW4的一个输入端。开关SW4在控制器160的控制下操作，在其输入端选择两个信号中的其中一个加到视频控制单元148进行放大。视频控制单元148将放大的信号加到显示设备150的输入端。当然，显示设备150可以是显像管、一组投影管或者是一个LCD(液晶显示)装置。
音频单元146在控制器160的控制下操作，它包括音频选择电路，用于选择伴随主图像的适当的音频信号。关于这一点，音频单元146有一个第二输入端，用于接收与来自A/D单元142的NTSC信号相关的音频信号。
电源单元170既包括备用电源，也包括工作电源。偏转单元172提供水平(H)和垂直(V)偏转信号，会聚单元174控制显示器150上R、G和B彩色信号的适当配准。
下面参考图2a和2b、图3的流程图和图4的存储器配置来描述本发明的“调谐相关联频道”特征的操作。在图2a中，接收并显示一个游艇竞赛的16∶9HDTV图像200a，而在图2b中，一个同样的游艇竞赛的4∶3NTSC图像205b被从配对的NTSC频道接收并显示。
“调谐相关联频道”功能是采用图3所示的控制器160的部分控制程序来实现的，下面将作详细描述。
参看图4，所示的存储器阵列400包括三部分410-430。410部分在存储单元411-416存储由用户直接或经由自动编程方式输入的NTSC频道号。420部分在存储单元421-426存储用户输入的HDTV频道号。另一个部分430在存储单元431-436存储由用户直接输入或从菜单选择的标记，并用在本发明的“按公共标记调谐”实施例中。可以这样来存储标记和频道号，例如，存储在存储单元431中的标记与存储在存储单元421中的HDTV频道号和存储在存储单元411中的NTSC频道号均相关联。注意到存储单元426包括代码00，即一个不存在的频道号，指示NTSC频道22这时没有配对的HDTV频道。上面描述的存储器阵列仅是可以用于联系标记与NTSC频道和HDTV频道的许多编程技术中的一种，其它可以是树结构的各种变形，或者就是指向可以找到数据的特定区域的简单指针。本发明不打算局限于所采用的数据结构类型。
返回图3的流程图，当收到来自一个遥控单元(没有示出)的改变频道命令或按标记调谐命令时，即进入步骤300。为了说明起见假定用户输入的频道号是NTSC频道8，该频道号将会在存储单元413中找到，并搜索存储器以找出它的相应HDTV频道号(步骤310)。在这种情况下，将会发现NTSC频道8(从存储单元413)对应于HDTV频道45(从存储单元423)。另一方面，用户可输入一个频道标记。为了说明起见假定用户输入的标记是WISH，该标记将在存储单元433中找到，并对存储器进行搜索以找到其相应的HDTV和NTSC频道号(步骤310)。在这种情况下，将会发现相应频道号是HDTV频道45(从存储单元423)和NTSC频道8(从存储单元413)，如以上所指出的。利用这些频道号NTSC以及HDTV调谐器被调谐到适当频道。在步骤320，检查来自HDTV调谐器122的信号确定是否存在一个有效的HDTV信号。如果在步骤320确定HDTV信号不是有效的，则没有取得至步骤350的路径，在步骤350中检查当前是否正在显示NTSC视频。如果是，无需再做任何事情，并在步骤370退出该例程。然而，如果得不到HDTV信号而且未显示NTSC视频，则控制开关SW4选择NTSC视频显示(步骤360)。如果在步骤320确定HDTV信号是有效的，则取“是”路径至步骤330。在步骤330，控制器160确定当前是否正在显示HDTV视频。如果是，则无需再做任何事情，并在步骤370退出该例程。然而，如果可获得HDTV视频供观看但此时不选择HDTV信号，则控制开关SW4选择HDTV视频供观看(步骤340)。在没有配对的HDTV频道的情况下，那么在步骤320HDTV信号不是有效的，切换开关SW4选择NTSC信号。另一方面，在没有HDTV频道数据的情况下，该例程可简单地直接进到步骤360。
重要的是注意在上述系统中，HDTV信号是优先的。亦即，接收机首先将试图调谐与输入的频道号或频道改变命令相关联的HDTV频道。在一个已输入标记的情况下，接收机首先将试图调谐到与给定标记相关联的HDTV频道，而不是也与该标记相关联的NTSC频道。仅仅在两种条件下接收机将缺省到NTSC频道。第一种是，当不存在与特定标记相关联的HDTV频道时，第二种是，当在所需HDTV频道上不存在有效HDTV信号时。
还可设想接收机以如下方式工作。输入一NTSC频道号导致对该NTSC频道的选择。输入一HDTV频道号在可获得该HDTV频道时导致对该HDTV频道的选择，而如果得不到所需要的HDTV频道则选择相应的NTSC频道。输入“频道增”或“频道减”命令导致在可得到的情况下选择相应于NTSC优先频道表中的下一NTSC频道的HDTV频道，而在得不到HDTV频道时则选择来自NTSC优先频道表的NTSC频道。
进一步设想接收机可以下述方式使用扩展数据服务(EDS)信号。如果不管什么时候在NTSC频道具有一有效的“配对”HDTV频道时将“标志位”加到EDS信号，则无论是直接输入频道号还是输入“频道增”或“频道减”命令的频道改变命令都导致对相应到NTSC优先频道表中下一NTSC频道的HDTV频道的选择。如果EDS“HDTV有效”标志指出得不到相对应的HDTV频道，则选择NTSC频道。因此，由EDS“HDTV有效”标志位的状态确定将选择HDTV或NTSC中的哪一个。
如果当未收到标记或频道改变命令时在步骤320周期性地进入图3的流程图，则在当前调谐的HDTV频道停止播出HDTV信号的情况下接收机将自动地切换到对相应的“配对”NTSC频道的NTSC接收。这种工作方式是有益的，因为如上所述当HDTV广播开始时，可能不存在足够的HDTV编程来支持HDTV信号的连续广播。
图5a和5b示出了输入将NTSC频道与配对的HDTV频道相联系的数据的列表。图5a的显示屏500a示出了一个NTSC频道表510a和一个HDTV频道表520a。NTSC频道表500a包括可能已经由自动编程功能自动输入的频道数据。HDTV频道表没有有用的频道信息，在每个存储单元中只包括代码00。光标530a和屏幕底部的文本信息相结合，指示用户要为他所在收视地区的HDTV频道输入相应于NTSC频道4的HDTV频道号。因此，图5a示出了当用户开始初始设置过程时列表的样子，而图5b示出了当用户已完成输入相应的HDTV频道的数据时列表的样子。注意相应于NTSC频道22的HDTV列表存储单元仍然包括代码00，表明在这个例子中频道22没有相应的HDTV“配对”频道。图5b中标有与图5a相同标号的部件具有相同的作用，因此不再重复描述。
另一方面，“配对频道”数据可以经由称为扩展数据服务(EDS)信号的辅助信号(正在某些电视节目的垂直消隐期间发射)来发送，并且可以自动装入存储器。用于完成该任务的设备示于图6。图6中标有与图1相同标号的部件具有相同的作用，因此不作重复描述。参考图6，数据限幅单元685从解调器640收到包括闭路字幕(closed caption)或EDS数据的复合视频信号。数据限幅器685将EDS数据从视频信号中分离出来，并经由一个导线阵列(总体上指定为687)提供给控制器660和一个闭路字幕OSD处理器单元680。闭路字幕OSD处理器单元680的输出信号经由A/D转换器单元684提供给宽屏处理器(WSP)单元644，以便在接收机的显示屏上显示。与配对的HDTV和NTSC频道相关的EDS数据由控制器660来识别，并且装入RAM440的适当表中。这样用户就省去了在设置过程中输入相应的HDTV频道号的任务。
这里使用的术语“控制器”包括微处理器、微计算机、专用的控制集成电路等等。术语“电视接收机”包括具有显示器的电视接收机(通常所称的“电视机”)，以及不具有显示器的电视接收机(例如VCR)。
虽然在本说明书的例子中明确提及了NTSC制式的信号，但本发明也同样适用于PAL或SECAM制式的电视信号，这里所用的“常规的电视信号”包括当前用来产生4∶3宽高比图像的所有电视信号系统。

Claims (13)

1、在一种电视系统中，设备包括：
一个常规调谐器(124)和信号处理装置(134，140，142)，用于以常规制式接收和处理电视信号；
一个HDTV调谐器(122)和信号处理装置(132，136)，用于以HDTV制式接收和处理电视信号；
一个控制器(160)，响应用户输入的数据或命令来产生控制信号；
存储器电路(162)，用于存储以HDTV制式广播的电视频道(420)和以常规制式广播的电视频道(410)的频道相关数据(400)；以及
一个开关(SW4)，用于在被耦合接收常规视频信号的第一输入端和被耦合接收HDTV视频信号的第二输入端的其中一个上选择信号；
根据有效HDTV信号不存在的判定所述控制器(160)致使所述开关(SW4)选择收看所述常规视频信号。
2、根据权利要求1所述的电视系统，其中所述常规调谐器是一个NTSC调谐器。
3、根据权利要求1所述的电视系统，其中所述常规调谐器是一个PAL调谐器。
4、根据权利要求1所述的电视系统，其中所述常规调谐器是一个SECAM调谐器。
5、一种电视系统，包含：
一个常规的调谐器(124)和信号处理装置(134，140，142)，用于以常规制式接收和处理电视信号；
一个HDTV调谐器(122)和信号处理装置(132，136)，用于以HDTV制式接收和处理电视信号；
一个控制器(160)，响应所述用户输入的数据或命令来产生控制信号；
存储器电路(162)，用于存储以HDTV制式广播的电视频道(420)和以常规制式广播的电视频道(410)的频道相关数据(400)；以及
一个开关(SW4)，具有被耦合接收常规视频信号的第一输入端和被耦合接收HDTV视频信号的第二输入端，所述开关选择在所述输入端之一上的信号；
响应(310)频道改变命令的输入，所述控制器(160)搜索所述存储器电路，并检索以所述HDTV制式播出的所述电视频道的频道号(421-426)和以所述常规制式播出的所述电视频道的频道号(411-416)，所述控制器(160)根据所述检索到的频道号使所述HDTV调谐器(122)和所述常规调谐器(124)调谐到它们的相应频道；
所述控制器(160)响应有效HDTV信号存在的判定(320)使所述开关(SW4)选择(330，340)收看所述HDTV视频信号，响应所述有效HDTV信号不存在的判定使所述开关选择(350，360)收看所述常规视频信号。
6、根据权利要求5所述的电视系统，其中所述常规调谐器是NTSC调谐器。
7、根据权利要求5所述的电视系统，其中所述常规调谐器是PAL调谐器。
8、根据权利要求5所述的电视系统，其中所述常规调谐器是SECAM调谐器。
9、如权利要求5所述的电视系统，其中：
所述存储器电路(162)还存储表示与以HDTV制式播出的电视频道和以常规制式播出的电视频道相关联的标记(430)的数据；以及
响应所述标记的输入，所述控制器(160)搜索所述存储器电路，并检索以所述HDTV制式播出的所述电视频道的频道号(421-426)和以所述常规制式播出的所述电视频道的频道号(411-416)，根据所述检索到的频道号所述控制器(160)使所述HDTV调谐器(122)和所述常规调谐器(124)调谐到它们的相应频道。
10、根据权利要求9所述的电视系统，其中所述常规调谐器是NTSC调谐器。
11、根据权利要求9所述的电视系统，其中所述常规调谐器是PAL调谐器。
12、根据权利要求9所述的电视系统，其中所述常规调谐器是SECAM调谐器。
13、如前述权利要求中任何一项所述的电视系统，还包含：
用于接收和处理在所述常规电视信号的同步部分期间发射的辅助数据、表示一个相关联HDTV频道的可用性的数据的电路；以及
响应频道改变命令的输入并响应表明一相关联的HDTV频道的可用性的所述辅助数据，所述控制器搜索所述存储器电路，并检索以所述HDTV制式播出的所述电视频道的频道号，所述控制器使所述开关选择收看所述HDTV视频信号；
响应频道改变命令的输入并响应表明一个相关联HDTV频道的不可用性的所述辅助数据，所述控制器使所述开关选择收看所述常规视频信号。
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