本发明涉及双语字幕的观众选择式字幕广播装置和方法，特别是涉及一 种能够传输双语字幕的观众选择式字幕广播方法，该方法接收通过专用的外 语字幕频道传送的外语字幕信息，并且从一个字形ROM(只读存储器)中输出 对应于所接收的字幕信息的字符数据，从而在播放外国电影时可以显示外语 字幕文字。

电视广播中的字幕广播系统可以分类为开放(open)字幕系统和闭路 (closed)字幕系统，前者是在电视信号的有效周期内叠加字幕信号，通过广播 电台的选择在电视屏幕上显示出重要新闻，通告等等，而后者是在电视信号 的非有效周期，也就是垂直消隐间隔对字幕信号进行编码，根据观众的选择 在屏幕上显示文字字幕。

闭路字幕广播从1978年起已经在美国被使用，可供听力有困难的人或 是因没有手语就不能识别场景讲话的人使用。这种闭路字幕广播还可以用于 外语学习。

1994年三月授权的美国专利5,294,982号公开了一种适合显示罗马字 符和音节字符的闭路字幕广播系统。在该专利中详细地说明了例如韩国语音 节字符的字幕。按照该专利的方式，为了广播汉高(Hangul(韩国语字母表)) 的闭路字幕，把一个汉高(Hangul)字符分离成初始，中间和结尾辅音音素， 并且发送与各个辅音音素相对应的ASCII(美国信息交换标准代码)码。在接收 部分中接收ASCII码并对其解码，然后将初始，中间和结尾辅音音素变换， 以形成并且显示出汉高(Hangul)字符。

然而，按照这种惯用的汉高(Hangul)闭路字幕系统，由于至少需要三或 四个字节的数据才能代表一个汉高(Hangul)字符，其传输速度和显示速度比 较慢。另外，由于一个汉高(Hangul)字符的位置是通过三或四个字节数据的 组合来检索的，其解码过程比较复杂，因而增加了字幕解码器的成本。

此外，惯用的汉高(Hangul)闭路字幕系统难以同时显示中文字符，汉高 (Hangul)和日文，也难以同时显示英文，俄文和希腊文，以及显示特殊的符 号。

另外，由于在附加信息和随后再显示的附加信息之间显示文字信息的情 况下需要采用一个控制码，在文字信息和附加信息之间没有独立性，并且使 用于区别文字信息显示模式的控制系统变得复杂化。如果在接收设备开始工 作时没有接收到显示模式控制码，在接收到下一个控制码之前就不能显示文 字信息。

此外，由于惯用的系统是按照美国的电视广播条件研制的，它在韩国这 样的山区面积超过70％的地理条件下表现出劣质的接收状态，因此而降低了 字幕显示的质量。另外，在播放电影时已经使用过的外语字幕信息只有英文。

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种观众选择式 双语字幕广播方法，它可以发送各种外语的字幕信息，例如德语，法语和英 语，特别是在播放电影的情况下可以接收字幕信息，并将其显示在电视屏幕 上。

为了实现上述目的，本发明提供了一种观众选择式双语字幕广播方法， 用于在不影响电视视频信号发送的一条特定水平行上对字幕信号编码，该方 法包括以下步骤：确定输入数据是否字幕文字信息数据；接收一个同步计数 器的计数值；确定该计数值是奇数还是偶数，如果确定的计数值是奇数，就 确定当前的场是奇数场，并且输入汉高(Hangul)字幕文字信息，如果确定的 计数值是偶数，就确定当前的场是偶数场，并且输入外语字符代码和相应的 外语字幕文字信息以及对字幕文字信息编码并将其叠加在准备发送的电视视 频信号中。

通过以下参照附图对最佳实施例的说明使本发明的上述目的，其他特征 及其优点更加明显。

图1是采用了本发明的观众选择式字幕广播方法的一个电视广播系统的 示意性框图；

图2是一个用于接收本发明的观众选择式字幕广播的电视接收机的示意 性框图；

图3是按照本发明的字幕信号结构的示意图；

图4A和4B表示按照本发明的字幕信号的数据包结构的示意图；

图5是用于解释本发明的控制代码的示意图；

图6是用于解释本发明的字符代码结构的示意图，表示了一个汉高 (Hangul)填空(completion)式代码表；以及

图7和8是包括本发明的观众选择式双语字幕广播和接收方法的算法原 理图。

图1表示了包括本发明的观众选择式字幕广播方法的电视广播系统的结 构。

参见图1，由一个音频信号处理部分30对通过麦克风10输入的音频信 号进行混频和放大，然后将其提供给电视(TV)信号调制部分50。由一个视频 信号处理部分40对通过摄像机20输入的视频信号进行放大和编辑，然后将 其提供给TV信号调制部分50。TV信号计制部分50采用残留边带调制方 式对音频信号进行频率调制，对视频信号进行幅度调制，对调幅(AM)的信号 和调频(FM)的信号进行频分多路复用和频率转换，从而产生高频信号。然后 由高频输出部分60放大这种高频信号，将其作为电视信号通过天线发送。

汉高(Hangul)字幕信息和对应这种字幕文字的外语字幕信息通过设在字 符信息发生部分71中的字符信息输入部分71a输入到字幕编码块(block)70。 用于控制字幕的控制信息通过控制信息输入部分71b输入。字符信息输入部 分71a包括一个键盘，用于输入汉高(Hangul)，英文，中文，日文等等字符以 及特殊的字符，并且响应输入的字符信息而输出音节字符，例如2字节的汉 高(Hangul)填空式代码(KSC5601)。控制信息输入部分71b包括例如模式选择 键，功能选择键等等的键盘，并且响应输入的控制信息而输出一个7位二进 制代码。

字符代码发生部分71c把输入的2字节字符代码中每个字节的MSB(最 高有效位)用作为字幕文字/附加信息标志，并且在附加信息中用“0”代替 MSB，从而产生一个18位字符代码的数据包，然后为每个字节加上奇偶校 验位。

控制代码发生部分71d产生18位控制代码的数据包，它通过把输入的7 位控制信息分成高4位和低3位，为高4位加上一个奇偶校验位，2位的控 制代码判别位，以及一个文字/附加标志，从而产生一个高字节，为低3位加 上第一奇偶校验位，第二奇偶校验位，2位的控制代码判别位，以及一个字 幕文字/附加信息标志，从而产生一个低字节，然后为产生的每个字节加上一 个奇偶校验位。在下文中会说明该数据包的细节。

一个数据包调制部分74采用数字调制方式来调制字符代码发生部分71c 或是控制代码发生部分71d产生的数据包。

同步计数器部分72接收视频信号处理部分40提供的同步信号，并且由 一个垂直同步信号使其复位。同步计数器部分72对水平同步信号计数，计算 出扫描线的数目。窗口信号发生部分73接收同步计数器部分71的计数值， 并且产生一个窗口信号，这是一个开关部分75的开关控制信号，用于把字幕 信号叠加在视频信号处理部分40输出的视频信号中特定的行上。

奇数场检测器76检测同步计数器部分72的计数值是奇数或是偶数。如 果计数值是奇数，奇数场检测器76就控制开关部分79，把汉高(Hangul)字幕 信息输入部分77直接连接到字符信息发生部分71，使字符信息发生部分71 产生一个与预先输入的汉高(Hangul)字幕信息相对应的字符代码。然后把这 一字符代码叠加在准备发送的视频信号中。

如果奇数场检测器76确定了计数值是一个偶数，开关部分79就被切 换，从而把外语字幕信息输入部分78直接连接到字符信息发生部分71，使 字符信息发生部分71产生一个与预先输入的外语字幕信息相对应的字符代 码。然后把这一字符代码叠加在准备发送的视频信号中。

图2表示一个电视接收机的结构，用于接收本发明的观众选择式字幕广 播。

参见图2，用调谐器110从通过天线接收的高频信号中选择一个指定频 道的电视信号，对选定的电视信号解调，并且输出音频信号和视频信号。音 频信号处理部分120对音频信号进行均衡和放大，然后将其输出到一个扬声 器130。视频信号处理部分140对视频信号进行亮度处理和色度处理，输出 红(R)，绿(G)，蓝(B)的视频信号。RGB视频信号通过混频器150被提供给 显示驱动部分160。显示驱动部分160响应这一RGB视频信号，驱动一个 CRT(阴极射线管)170，在CRT170的屏幕上显示相应的图像。

在字幕解码块(block)200中，通过模-数(A/D)转换器210把视频信号转 换成数字信号，并将此数字信号输入到一个字幕处理部分230。同时用一个 同步分离器220从视频信号中分离出垂直的和水平的同步信号，并且将同步 信号输出到字幕处理部分230。

字幕处理部分230产生一个时钟信号，它与在视频信号处理部分140中 处理的色同步信号同步，并且从A/D转换器210输出的数字信号中提取字幕 数据包。然后，字幕处理部分230对提取的数据包解码，响应解码的控制代 码来控制字幕的处理，并且响应解码的字符代码，从字形(font)ROM240读出 字符数据，以便把读出的字符数据存入显示存储部分250。字幕处理部分230 把存储在显示存储部分250中的字符数据转换成RGB视频信号，把这种RGB 信号传递到混频器150。在系统控制部分180按此方式工作时，也就是当系 统控制部分180把通过指令输入部分190输入的有关字幕的指令传递给字幕 处理部分230时，字幕处理部分230就执行数据通信，并且响应来自字幕处 理部分230的控制数据，对系统进行控制。

显示存储部分250是由汉高(Hangul)字幕信息存储部分252和外语字幕 信息存储部分254构成的。

由字幕控制部分230来确定从A/D转换器210输入的数据是汉高(Hangul) 字幕信息还是外语字幕信息，并且控制上述存储部分252和254，在其中分 别存储输入的信息。

然后，字幕控制部分230按照通过指令输入部分190选择的模式读出存 储在存储部分250中的信息，并且从字形(font)ROM240中读出对应于这种信 息的字符数据，以便把读出的字符数据输出到屏幕上。

以下要说明在上述字幕广播和接收系统中使用的字幕信号的具体结 构。

为了发送字幕数据，可以利用垂直消隐期间的第10到20、有效视频周 期中第21和第262行中的一条行。另外，为了提高数据传输速率或是其他目 的，使用的行可以超过一条。然而，在字幕广播中，传输整场数据是没有意 义的，因此，不预考虑。

字幕数据的传输比特率应该处在447443.125bps±125bps的范围内，并 且长期(long-term)变化的最大值应该小于±196(0.0125bps)。仅仅在发送彩色 电视信号时才需要使用字幕数据信号。另外，传输比特率被确定为色度副载 波频率fsc(3579545±10Hz)的1/8。而色度副载波与色同步信号的频率是同 步的。色度副载波在扫描行之间应该具有连续的相位。如果由于图像编辑造 成了色度副载波的相位不连续色度副载波至少应该与相应行上的色同步信号 实现频率同步。

采用称为BPSK(二进制移相键控)或PRK(反相键控)的数字调制方法来 调制数据，在其中用0度相位，fsc/8(447.443KHz)频率的正弦波的一个周期 来代表逻辑“1”，并且用180度相位，fsc/8(447.443KHz)频率的正弦波的一 个周期来代表逻辑“0”。相位偏差的最大范围是±10。最佳的信号波形可 以按照电视频道的频谱特性而变化，参见下文。然而，由于基本的限带频率， BPSK波形在发生逻辑值转变(transtion)的区域内会出现严重的畸变，因此， 在广播中需要使用通过截止频率为3.5MHz的第二Butterworth滤波器并且随 后在广播时进行相位补偿的波形。准备采用的Butterworth滤波器的脉冲响应 可以表示为：

由于字幕信号的波形不是一种NRZ(非归零制)波形，而是一个纯正弦 波，因此不需要采用上述的标准。然而，考虑到韩国这样的山区面积超过70％ 的地理条件，为了扩大接收范围，正弦波的最大值被确定为90±5IRE。由 于滤波器的通带特性，尽管限定了正常数据信号的最大幅值，数据信号中仍 可能出现过调量(overshoot)，这种过调量的最大绝对值被确定为5IRE。

参见图3，字幕信号的数据行(line)是由6个周期的位时钟同步信号302， 文字起始信号304，以及18位的数据行(line)306构成的。

由字幕解码块(block)提取6个周期正弦波的位时钟同步信号302，并且 采用fsc/4(894.886KHz)的频率读出18位数据的该位周期。如果相应扫描行的 色度副载波的相位是0度，位时钟同步信号302的起始点与水平同步信号下 降沿的中心点OH的距离就是9.5μs(色同步信号的34个周期)，同时，如果 相应扫描线的色度副载波的相位是180度，它的起始点与水平同步信号下降 沿的中心点OH的距离就是9.64μs(色同步信号的34.5个周期)。位时钟同 步信号与相应扫描行的色同步信号的频率是同步的，因此就能从色同步信号 中提取位时钟同步信号。

文字起始信号304的频率是fsc/16(223.722KHz)，并且相当于相位为180 度的正弦波的一个周期。文字起始信号304代表18位数据包的起始。

数据行306包括18位，其位速率是fsc/8(447.443KHz)。用BPSK调制 方式来调制数据行306。

参见图4A和4B，数据包包括三部分，也就是以文字为单位的奇偶校验 P，字幕文字/附加信息标志C/T，和一个代码值。D0到D8代表低位字， D9-D17代表高位字，而D17代表用于首先检测传输误差的偶数奇偶校验。 D7和D16是字幕文字/附加信息标志，对于字幕文字的情况，该值是“0”， 如果是附加信息，该值就是“1”。D7和D16的值应该彼此相符(coinciok)。 这些标志被用于保持文字的优先权顺序。D0到D6，和D9到D15表示代码 值。如果D5，D6，D14和D15的代码值是“0”，就将其确定为控制代码。否 则就将其视为字符代码。

参见图4A，7位控制代码的D1，D2，D3，D9，D10，D11和D12是控制代码 数据位，而D0，D4，D8和D13是控制代码数据位的奇偶校验位。图5示出低 位字的3位代码值被用于指定以下五种功能：彩色指定，字符属性和上滚动， 显示方法和下滚动，位置的移动，以及矩阵位置指定。控制代码高位字的4 位代码值指定了上述各种功能的16种子功能。此处的D0是D1，D2，D3和 D4的奇偶校验，D4是D1，D2，D10和D11的奇偶校验，而D13是D9， D10，D11和D12的奇偶校验。

另外，为了数据的安全接收，控制代码是连续两次发送的，并且水平/ 垂直写指定代码和矩阵位置指定代码是按照4秒一次周期的发送的。以下会 说明这种控制代码的细节。

参见图6，字符代码包括了由低位字D0到D6和高位字D9到D15的 KSC 5601代码的数据位。D8是D0到D7的偶数奇偶校验。

在本发明中没有使用ASCII码。D0到D6的7位对应KSC 5601中除 MSB之外的低字节，而D9到D15的7位对应其中除MSB之外的高字节。 在图6所示的Hangul填空式代码(KSC 5601)中对a1和a2行(特殊字符)，a3 行(英文字符)，a4行(结尾辅音音素)，a5行(希腊文)，aa到ab行(日文片假 名/平假名)，ac行(俄文)，ad行(德文)，ae行(法文)，b0到c8行汉高(Hangul) 以及ca到fd(中文字符)的使用作出了限制。为字符发送一次这种字符代码。

如上所述，汉高(Hangul)字幕可以使用一个场中限定的一条特定扫描行 来发送，因此，在一场中至少有一条传输扫描行被限定为一个频道。NTSC 制式的电视采用交替的扫描构成两个场，因此，在广播字幕时可以使用两个 频道。具体地说，可以使用例如多音频系统的由两种语言构成的字幕文字。 在这种情况下，奇数场频道被用于汉高(Hangul)字幕文字，而偶数场频道被 用于外文的字幕文字。通过各个频道发送的控制代码采用相同的代码组(code set)，并且所有字符代码均被包括在KSC 5601中。

通过字幕广播频道可以发送两种类型的信息，并且根据信息类型来改变 其分析和显示方法。一种是关于广播的视频信号的字幕文字，而另一种是与 显示在屏幕上的广播信号内容无关的附加信息TEXT。

在数据包结构的LSWord和MSWord中，如果字幕文字/附加信息标志值 全是“0”，就认为此代码是用于显示字幕文字，而不管该代码是控制代码还 是字符代码。在这种情况下，与音频信号相吻合的文字被显示成一个字幕， 盖住一部分图像。

同时使用约2到5行(rows)的字幕文字。为了显示连续的文字，字幕文 字需要在屏幕上预定的字幕显示区域内向上滚动，或是在前面的字幕文字消 失之后在预定区域上显示新的字幕文字。

在通过一个频道发送字幕信号时，几种语言的字符可以混合，或是通过 这一频道专门发送汉高(Hangul)字符或外文字符。如果通过两个频道发送字 幕，就把频道分成一个专门用于汉高(Hangul)，另一个专门用于外文。

由于字幕文字需要与音频信息相吻合，字幕文字在占用以两个字为单元 的频道时对附加信息具有优选权。

在数据包的LSWord和MSWord中，如果字幕文字/附加信息的标志值都 是“1”，就认为此代码是用于显示附加信息，而不管该代码是控制代码还是 字符代码。这种附加信息就象计算机通信那样被显示在整个屏幕上，而不管 广播信号的内容。在此时不需要使用滚动功能。

如果通过两个频道发送附加信息，不需要象字幕信息那样分割附加信 息。附加信息可以在该频道没有承载字幕信息的任何时间占用这些频道，但 是，如果需要发送字幕文字，就需要立即将右频道的占用权移交给字幕。附 加信息只有在字幕文字的传输结束之后才能占用这一频道。

图7是包括本发明的观众选择式双语字幕广播方法的算法原理图，该方 法用于在不影响电视视频信号发送的一条特定水平行上对字幕信息进行编 码。参见图7，首先要检查输入数据是不是字幕文字信息(S8)，并且接收同 步计数器的计数值(步S10)。然后要确定计数值是不是奇数(步S20)，如果是， 就输入汉高(Hangul)字幕信息(步S30)，如果不是，就变成输入外文字符代码 和外文字幕信息(步S40)。此后把字幕信息转换成代码，并且与发送的视频信 号混合(步50)。

图8是包括本发明的观众选择式双语字幕接收方法的算法原理图，该方 法用于接收并有选择地显示字幕信息，这种字幕信息是在不影响电视视频信 号的一条特定水平行上编码的。参见图8，从接收的电视视频信号中提取字 幕信号(步S21)，把提取的字幕信号恢复成数字数据(步S22)，并且检测恢复 数据的误差(步S23)。然后要确定该数据是不是汉高(Hangul)字幕文字信息(步 S24)。如果该数据被确定为汉高(Hangul)字幕文字信息，就从字形ROM240 中读出对应这一汉高(Hangul)字幕文字信息的字符数据，并且将其存入Hangul 字幕信息存储部252(步S25)，如果该数据被确定为外文字幕文字信息，就从 字形ROM240中读出对应这种外文字幕文字信息的字符数据，然后将其存入 外文字幕信息存储部254(步S26)。然后要确定通过指令输入部分190选择的 模式是不是汉高(Hangul)字幕模式(步S27)。如果是，就从汉高(Hangul)字幕信 息存储部252中读出字符数据(步S28)，然后与准备输出到屏幕上的视频信号 混合(步S29)，如果不是，就从外文字幕信息存储部254中读出字符数据(步 S30)，然后与准备输出到屏幕上的视频信号混合(步S29)。

在电影一类的多音频系统中，可以使用奇数场和偶数场频道广播两种语 言的闭路字幕。在这种情况下，可以通过KSC 5601的行(row)号来识别语言 的种类，然后在接收机中显示。在广播电台广播一种语言的字幕文字时，象 多音频系统中的情况一样，在相应节目开始的一分钟左右可以显示相应的节 目。

如上所述，按照本发明，可以发送各种外语的字幕信息，例如德语，法 语，以及我们熟悉的英语，并将其显示在电视屏幕上，特别是在播放电影的 情况下。

尽管本发明是参照其最佳实施例来说明和解释的，本领域的技术人员在 不脱离本发明精神和范围的条件下显然还能改变其形式和细节。