目前电视频道不断增加，一个地区可以收到几套电视节目，但普通电视机一次只能接收一个频道的节目。由于人们对艺术观赏存在着差异，就很自然地想到在一台电视机上能同时接收二套（或二套以上）电视节目，以便适合不同爱好的观众同时观赏，或监视另一濒道节目以便及时换看。
国外首先研制出一种多屏幕电视机，大多数采用两个屏幕（个别有采用三个以上屏幕），它是在一个电视机机壳里安装两套完全独立的电视机机芯及一大一小两个显象管（大的是彩色的、小的一般是黑白的）如图1所示。观众可以从大屏幕上观看主要想看的节目，而用小屏幕监视另一套电视节目，或者同时观看二种节目，这种电视机实际上是两台电视机的组合，两个画面是分离的，所以也叫画外画电视机。
为了克服画外画电视机的体积大、成本高等缺点，随着电子技术的发展，又研制出一种画中画电视接收机，实现了在一个屏幕上观看两个画面。西德的格隆迪和得律风根等公司，日本夏普、日电和日立等公司都有产品，如日本夏普公司的 CT－1804X画中画电视机已投入市场。
图2是画中画电视机的屏幕示意图，从图中看到，在荧光屏的主要部分显示一个画面，叫主画面（一般是彩色的）；而在荧光屏的某一次要区域（例如图中右下角\(\frac{1}{9}\)的面积）显示另一个画面，称副画面（有黑白的也有彩色的）。副画面嵌在主画面内，这样在观看主画面节目的同时，可以很方便地监视另一频道的节目。如果不需要监视别的节目，可以把副画面消去，这时就象普通电视机一样，是一幅完整的图象了。
画中画电视机工作原理
图3是画中画电视机的原理方框图，从图中看到，它有两套各自独立的图象信号通道。主图象通道与一般电视机一样，而副图象通道多了一个存储器。主副图象的合成依靠一个电子开关完成，由控制信号发生器产生一套定时脉冲，控制副图象的再生及电子开关的转换，整机采用一套扫描系统，扫描与主图象信号同步。以下就几个主要问题作些介绍：
1．副画面如何镶嵌在主画面上：从图3可以看到，在视放级的输入端有一个电子开关，对主副图象进行选择。由于电子开关的转换，就使主画面的某一位置开了一个“窗口”，并在窗口中嵌进副画面。要使副画面固定在屏幕的某一位置，开关的动作应该与光栅扫描有严格的时间对应关系。比如要在屏幕的右下角显示副画面（图2），这就要求开关在每场扫描到屏幕的相应位置时接通副图象信号，而其它时间接通主图象信号。开关在每场的转换时序波形如图4所示，设开关在低电位（0）时，接通主图象信号；在高电位（1）时，接通副图象信号。
因副画面的面积（图2中degh）是整个屏幕面积的\(\frac{1}{9}\)，则副画面的宽和高各为屏幕宽和高的1;3。显然，副画面的每场扫描行数为主画面每场扫描行数的\(\frac{1}{3}\)，即为312.5×1;3=104行，图2中abce部分的扫描行数为312.5-104=208.5行。同理，副画面每行扫描时间为64×\(\frac{1}{3}\)=21μs。图4所示的开关时序波形中AB段是低电位（0）（含208.5行），开关接通主图象信号，显示主画面（图2中abce部分）；在BC段（含104行），每行前43μs（64－21＝43μs）为低电位（0），仍显示主画面（图2中cdfg部分），后21μs时间为高电位（1)而显示副画面（图2中degh部分）。如果要使“窗口”开在屏幕的其它位置,只要改变开关的转换时序就可以了。
2．副画面图象的再生：一般情况下，主、副图象的同步信号总是不同步的。而扫描系统是与主图象信号同步的，那么副图象在显示时也必须以主图象的同步信号作为扫描时间的基准。这样副图象的显示与接收到的信号在时间上不一致。为了不使副图象信号丢失，就需要将接收到的信号先存储一下，到显示时再取出来。由于存储和取出是以一场为周期进行的，所以需要存储的信息量应该为一场的信息量。
在副图象通道里，存储器插在视频检波器与电子开关之间，存储器的写入和读出逐场进行，实现了副图象的再生。在存储时以副图象的同步信号作为存储器写入脉冲的定时信号，而在取出时以主图象的同步信号作为存储器读出脉冲的定时信号，解决了同步问题。另一个问题是画面的缩小，这是由读出速度大于写入速度实现的。我国电视信号中行周期为64μs，因此一行中的存入时间也为64μs。由上边分析知，副图象画面在横向占屏幕的\(\frac{1}{3}\)，即它的一行时间只有21μs，要在21μs时间里显示64μs中存入的内容，很明显取出速度为存入速度的3倍。下边分析信号是怎样顺序存取的。
对于垂直方向一场中有312.5行，而副画面只有104行，因此，副画面在显示时要舍弃\(\frac{2}{3}\)的行数。在实际工作中，存储器在存入信号时只选了可能被显示的104行，这样可以节省存储量。为了将整个画面均匀地缩小，因此是每3行存入1行。
在水平方向，每行存储的象素数目可以根据需要选择。存储的象素越多，水平清晰度越高，但要求存储器的容量越大，存取速度也越快。统筹考虑，一般选取水平分解力与垂直分解力相当，那么一行中也只有3个象素存储1个，图5是象素存取的示意图。从图中看出，副画面图象清晰度，就信息量来说纵横两个方向都只有标准图象的\(\frac{1}{3}\)。但由于显示面积缩小了，因此，就单位面积内显示的象素来说，副画面与主画面有同样的分解力。
3．存储器：画中画电视接收机中使用的存储器有模拟存储器和数字存储器两大类。
模拟存储器直接记忆信号的模拟量，它有斗链器件（BBD）和电荷耦合器件（CCD）。在实际电路中，信号的写入与读出是以场为单位，用两个“一场存储器”交替进行的。当一个为写入方式时，而另一个是读出方式，并且每一场变换一次工作方式，图6是其示意方框图。首先，副图象存入存储器A，而存储器B为读出方式；下一场开关转换，副图象存入存储器B，而存储器A将上一场存入的内容取出。使用模拟存储器技术简单、成本也低，用它作出的画中画电视机的价格几乎接近一般电视机的价格。
数字存储器需将模拟信号先变成数字信号，用它存取的方框图如图7所示。在存储器的前后分别有一个模／数转换器和一个数／模转换器。数字存储器所存储的信息是一些0与1表示的数码，能不失真地长期保存。而模拟存储器中，记忆的内容是存入与信号电平成正比的电荷量，在信号的存、取过程中电荷会发生传输损耗而使图象劣化。因此，使用数字存储器的机器的图象稳定性和信噪比都较好。
4．静止图象的显示：使用了数字存储器之后，由于信息可以长期保存、反复使用，使画中画电视机还具有一个令人感兴趣的功能，即将活动图象“冻结”成静止图象。当观众对主图象的某一瞬间感兴趣并希望将它保留下来时，按动面板上的“存储”键，在副画面中就可以看到你所感兴趣的静止画面。
静止图象的显示与副图象的显示在原理上是一样的，只是在具体工作过程有两点区别。首先是模数转换器的输入信号是主图象而不是副图象（线路中用一个开关转换）。其次是存储器存入一场信号后不再存入新的内容，而读出时是一遍又一遍地反复读取。由于读出的信号每场都是一样的，于是画面就静止了。
画中画电视机的使用
画中画电视机通常有如下一些控制钮，为了用户能熟悉和掌握它们的使用方法，下边分别予以介绍：
1．节目预选装置：主画面和副画面各有一套节目预选装置。此外，对比度、亮度和色度的调整也是主、副画面各自独立的。它们的调节与普通电视机相同，不再赘述。
2．副画面切入：按下“副画面切入”键，副画面立即出现，当“副画面切入”键复位后，副画面消失。
3．副画面位置选择：一般副画面可出现在屏幕任意一个角上。按下“副画面位置”键，可以使副画面顺序地变换其显示位置。
4．主、副图象交换：按下“主副交换”键，可以使主画面和副画面的节目互换（预选器选台指示随之互换）。
5．静止图象：按下“存储”键，副画面即显示主图象的静止画面，其内容为按下瞬间的画面。如前所述，这个功能只有使用数字存储器的画中画电视机才具备这种功能。
总之，画中画电视机是电视机今后的发展方向之一，随着国家多路广播的开展，其应用范围将进一步扩大。目前这些产品在技术上还存在一些问题有待进一步改进。可以相信，随着电子工业的发展，这些技术问题会解决的，一种新颖的、经济实用的画中画电视机将在人们的家庭中出现。（郭斯宏）