DE3542102A1 - Fernsehgeraet mit fortlaufender abtastung - Google Patents

Description

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U.S. Serial No. 676,946

Piled: November 30, 1984

EGA Corporation 201 Washington Road, Princeton, N.J. (US)

Fernsehgerät mit fortlaufender Abtastung

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehgeräte wie Fernsehempfänger oder Monitore, die mit "fortlaufender" Abtastung arbeiten und Videosignale, die mit Standard-Zeilenfrequenz im Zeilensprung verflochten erscheinen, zum Zwecke der Wiedergabe in eine Form mit höherer Zeilenfrequenz und ohne Zeilensprung-Verflechtung bringen. Es sind fortlaufend abtastende Fernsehempfänger und Monitore vorgeschlagen worden, worin die Horizontalabtastfrequenz vervielfacht, z.B. verdoppelt, wird und für 3*ede Zeile der ankommenden Videoinformation mehrere Zeilen, z.B. zwei Zeilen, wiedergegeben werden (bei denen es sich entweder um Wiederholungen oder Interpolationen aus ankommenden Videozeilen handelt). Auf diese Weise wird ein Bild mit weniger sichtbarer Zeilenstruktur erhalten.

In einem bekannten fortlaufend abtastenden Empfänger, bei welchem die hinzugefügten Zeilen Kopien der ankommenden Videozeilen sind, wird jede Zeile der Videoinformation in jeweils einem von zwei Speichern gespeichert. Während das ankommende Videosignal mit einer Standard-Zeilenfre-

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quenz in ein erstes Exemplar der Speicher eingeschrieben wird, wird das zweite Exemplar der Speicher zweimal mit einer !Frequenz ausgelesen, die doppelt so hoch wie die Standard-Zeilenfrequenz ist, so daß innerhalb eines Standard-Zeilenintervalls zwei Zeilen zeitlich komprimierter VideoinformatioL geliefert werden. Das Ausgangssignal des zweiten Speicheis wird auf eine Wiedergabeeinrichtung gegeben, die mit einer verdoppelten, mit der Auslesung des Speichers synchronisierten Horizontalabtastfrequenz arbeitet, so daß die Anzahl wiedergegebener Zeilen des Videosignals verdoppelt wird. Ein Beispiel für einen solchen fortlaufend abtastenden Empfänger ist in der US-Patentschrift 4 415 931 beschrieben.

Man hat erkannt, daß sich gewisse Begleiteffekte (z.B. Interzeilenflimmern, Aufbrüche an linien bei Bewegung, usw.) in wünschenswerter Weise vermindern lassen, indem man die hinzugefügten Zeilen dejg Videosignals durch Interpolation aus dem Originalsignal gewinnt. Dieses kann entweder vor oder nach der Zeitkomprimierung des Videosignals im Speicher geschehen. Ein Beispiel für ein fortlaufend abgetastetes Wiedergabesystem, bei welchem die zusätzlichen Abtastzeilen durch Interpolation aus den Originalzeilen vor der Zeitkomprimierung erhalten werden, ist in der US-Patentschrift 4 400 719 beschrieben. Eine Alternative, nämlich die Durchführung der Interpolation nach der Zeitraffung des Videosignals,ist in der Britischen Patentanmeldung 2 111 34-3A (Sony) beschrieben, die am 29. Juni 1983 veröffentlicht wurde.

Es wurde ferner erkannt, daß man sichtbare Begleiteffekte in einem fortlaufend abtastenden Empfänger zusätzlich dadurch vermindern kann, daß man eine Kombination von Zeilenspeichern und Teilbild- oder Vollbildspeichern verwendet, um die Zeitkomprimierung der Videoinformation zu bewirken. Eine Anordnung, bei welcher die Teilbildfrequenz verdoppelt und die Anzahl von Zeilen pro Teilbild eben-

falls verdoppelt wird, ist in der US-Patentschrift 4 522 750 beschrieben.

Bei solchen fortlaufend abtastenden Systemen vom "Zeilen"- oder "Teilbild"- oder "Vollbild"-Typ wird die Horizontalabtastfrequenz um denselben Zeitkompressionsfaktor (z.B. 2:1 oder 4:1) erhöht, dem auch das Videosignal unterworfen wird. Wenn z.B. in der Video-Verarbeitungseinrichtung (Videoprozessor) für die Wiedergabe die Zeilenfrequenz verdoppelt oder vervierfacht wird, dann muß die Horizontalabtastfrequenz ebenfalls verdoppelt bzw. vervierfacht werden. Dies verkürzt aber in unerwünschter Weise die Horizontalrücklaufzeit. Die Auswirkungen einer Verminderung der .Rücklauf zeit sind zahlreich. In einem mit doppelter Frequenz abtastenden System beispielsweise muß die Ablenk-Versorgungsspannung für eine gegebene Jochwicklung ebenfalls verdoppelt werden, um die erforderliche Änderung im Jochstrom zu bewirken. Der Spitzenwert der Rücklaufspannung verdoppelt sich dann ebenfalls, wie alle Ablenk-Spannungswellenformen in ihrer Amplitude um einen gegebenen Faktor erhöht und hinsichtlich der Zeit um denselben Faktor komprimiert werden. Daher werden die Ausschalt-Leistungsverluste im Horizontalendtransistor um den Faktor 8 erhöht. Die verkürzte Ausschaltzeit und die doppelt so hohe Spannung haben zur Folge, daß die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs (dv/dt) bei Ausschaltung viermal so hoch ist. Der Energieverlust pro Ausschaltung beträgt somit gegenüber dem Normalfall das Vierfache und die Frequenz oder Häufigkeit der Ausschaltungen ist doppelt so hoch wie im Normalfall, so daß sich insgesamt eine Verachtfachung des Ausschalt-LeistungsVerlustes ergibt. Würde man versuchen, dieses Problem dadurch zu lösen, daß man die Jochimpedanz um den Faktor 4 reduziert, dann wären die Jochspannungen zwar so hoch wie im Normalfall, die Ströme hingegen wären doppelt so hoch. Die erwähnte Bemessung der Impedanz würde also die Leistungsverluste nicht verändern.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem mit fortlaufender Abtastung des Zeilen-, Teilbild- oder Vollbild-Typs arbeitenden Fernsehgerät (Empfänger oder Monitor) die auf dem Ablenksystem liegende Bürde wesentlich zu vermindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Ausbildung des Fernsehgerätes gelöst.

Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip besteht darin, das wiederzugebende Videosignal zeitlich um einen Faktor zu komprimieren, der größer ist als der Faktor der Erhöhung der Zeilenfolgefrequenz bei der Wiedergabe. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fernsehgerät enthält eine Quelle zur Lieferung eines Videoeingangssignals einer gegebenen Zeilenfrequenz. Eine mit der Quelle verbundene Verarbeitungseinrichtung komprimiert das Videoeingangssignal zeitlich um einen Faktor K und erhöht die Zeilenfrequenz des zeitkomprimierten Signals um einen anderen Faktor N, wobei K größer ist als N, um ein verarbeitetes Videoausgangssig-ηal zu liefern. Mit der Verarbeitungseinrichtung ist zur bildlichen Wiedergabe des verarbeiteten Videoausgangssignals eine Wiedergabeeinrichtung gekoppelt, deren Horizontalabtastfrequenz gleich dem N-fachen der gegebenen Zeilenfrequenz ist.

In bekannten Einrichtungen zur Zeitkomprimierung für fortlaufende Abtastung werden taktgesteuerte !Speicher verwendet, in welche die Bildpunktwerte, die durch Abfragen des Videosignals mit einem ganzzahligen Vielfachen (z.B. dem

^O Vierfachen) der Farbhilfsträgerfrequenz erzeugt worden sind, unter Taktsteuerung mit dieser Frequenz eingegeben werden. Die Auslesung der Bildpunktwerte erfolgt mit einer Taktfrequenz, die ein anderes, höheres ganzzahliges Vielfaches (z.B. das Achtfache) ist, um die Zeitkomprimierung zu bewirken. Es ist wünschenswert, die ganzzahlige Beziehung für die Taktfrequenzen beizubehalten, auch dann, wenn der Faktor K nicht ganzzahlig ist.

Dies kann gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung mit der im Patentanspruch 8 beschriebenen Ausbildung eines Fernsehgerätes erreicht werden. Ein Fernsehgerät, das eine Quelle einer gegebenen Taktfrequenz hat, um ein digitales Videoeingangssignal mit einer gegebenen Zeilenfrequenz und einer der gegebenen Taktfrequenz gleichen Bildpunktwert-Folgefrequenz zu liefern, enthält folgende Einrichtungen: einen mit der erwähnten Quelle gekoppelten Umsetzer, der das Videoeingangssignal in ein Videoausgangssignal umsetzt, welches eine verminderte Anzahl von Bildpunktwerten pro Zeile enthält, zwischen denen Null-Intervalle liegen, so daß im Effekt die Bildpunktfrequenz vermindert wird, ohne die erwähnte Taktfrequenz zu vermindern; eine Speichereinrichtung und eine Einrichtung zum Einschreiben des Videoausgangssignals in die Speichereinrichtung mit der gegebenen Taktfrequenz und zum Auslesen des gespeicherten Signals mit einer höheren Taktfrequenz, so daß ein zeitkomprimiertes Videoausgangssignal erhalten wird; eine Sperreinrichtung zur Verhinderung der Einspeicherung der Videoausgangssignale während der erwähnten Null-Intervalle.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines mit fortlaufender Abtastung arbeitenden Fernsehgerätes (Empfänger oder Monitor) gemäß der Erfindung;

Figuren 2, 3 und 4- zeigen Zeitdiagramme und Wellenformen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Fernsehgerätes nach Fig. 1;

Fig. 5 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Fernsehgerätes nach Fig. 1·

Fig. 6 zeigt anhand eines Blockschaltbildes eine Modifikation des Fernsehgerätes nach Fig. 1. „_n

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Die Prinzipien der Erfindung können auf fortlaufend abtastende Systeme unterschiedlicher Typen angewandt werden, egal, ob sie mit Zeilenspeichern, Teilbildspeichern, Vollbildspeichern oder einer Kombination dieser Speicher arbeiten, um die Anzahl wiedergegebener Zeilen eines Standard-Videosignals zu erhöhen, z.B. eines Signals der NTSO-, der PAL- oder der SECAM-Norm. In solchen Systemen werden die Leistungsanforderungen an die Ablenkeinrichtung vermindert, wenn das Videosignal gemäß der Erfindung um einen Faktor komprimiert ist, der größer ist als der Faktor der Erhöhung der Zeilenfrequenz in der Wiedergabe. Bei dem speziellen, in Fig. 1 dargestellten System besteht ein zusätzlicher Vorzug darin, daß die Komprimierungsfaktoren für das Videosignal in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die Speicheranforderungen geringer sind und die Speicher-Taktsignale auch dann in ganzzahliger Beziehung zueinander stehen, wenn der Komprimierungsfaktor keine ganze Zahl ist. Dieses letztgenannte Merkmal des speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung vereinfacht die Erzeugung der Lese/Schreib-Taktsignale sehr.

Das einen Fernsehempfänger oder Monitor darstellende Fernsehgerät 10 nach Fig. 1, das im folgenden der Einfachheit halber nur als "Empfänger" bezeichnet sei, ist vom sogenannten "line pro-scan"-Typ (fortlaufende Abtastung mit zeilen weiser Verdichtung ), bei welchem Einzeilen-Speicher verwendet werden, um ein Videosignal für die Wiedergabe zu beschleunigen bzw. zu raffen (d.h. zeitlich zu komprimieren). Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß das Videosignal das NTSC-Format hat, bei welchem die Zeilenlänge oder -periode etwa 63,6 Mikrosekunden beträgt, und zwar 52,6 Mikrosekunden für den "aktiven Bildteil" (d.h. den die wiederzugebende Bildinformation enthaltenden Teil) und 11,0 Mikrosekunden für das Austast-Intervall, worin das Horizontalsynchronsignal und der das Farbbezugssignal darstellende Burst untergebracht sind. Dieses Standardformat ist in der Fig. 2 durch das Zeit-

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- 11 diagramm A veranschaulicht.

Der Empfänger 10 enthält einen Empfangsteil 12 mit Tuner, ZF-Verstärker und Detektor herkömmlicher Bauart und mit einem Antenneneingang (ANT) 14- zum Anschluß einer Quelle modulierter HF-Videosignale sowie mit einem Ausgang zur Lieferung eines Videoausgangssignals S1 im Basisband. Das Basisbandsignal S1 kann alternativ auch aus einer Quelle kommen, die mit einem Hilfseingang (AUX) 16 gekoppelt ist. Der Empfangsteil 12 kann weggelassen werden, wenn das Gerät nur als Monitor Verwendung finden soll.

Das Basisbandsignal S1 vom Empfangsteil 12 oder vom Hilfseingang 16 wird auf einen Analog/Digital-Wandler herkömmlicher Bauart gegeben (z.B. auf einen 8 Bits liefernden Video-Blitzkonverter), um es in Digitalform als Signal S2 umzuwandeln. Die Umwandlung in Digitalform ist vorteilhaft, weil dadurch eine nachfolgende binäre Geschwindigkeitsumsetzung zur Verminderung des Aufwandes für Speieher mit wahlfreiem Zugriff (Randomspeieher oder abgekürzt BAM) möglich ist und die Speicher-Taktsteuerung vereinfacht wird. Falls solche Merkmale in einem speziellen Anwendungsfall nicht erwünscht sind, kann der Umwandler 18 fortgelassen werden, und die Zeitkomprimierung der Videoinformation kann mit Hilfe taktgesteuerter Speicher erfolgen, die für Signale in quasi-digitaler oder in einfach abgefragter Form ausgelegt sind wie z.B. ein CCD-Speicher (Speicher aus ladungsgekoppelten Elementen).

Das digitalisierte Videosignal S2 wird an eine digitale Synchronsignal-Abtrennstufe 20 gegeben, welche die Horizontal synchronkomponenten H und die Vertikalsynchronkomponenten V des Signals S2 abtrennt. Alternativ kann die Abtrennstufe 20 auch eine Analqgschaltung sein\ in diesem Fall wäre das analoge Signal S1 anstelle des Digitalsignals S2 an diese Schaltung anzulegen. Die Vertikalsynchronkomponente (z.B. 60 Hz für monochromatisches oder 59,9 Hz

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für farbiges NTSC-Fernsehen) wird über eine herkömmliche Vertikal-Ansteuereinheit 22 an die Vertikalablenkspulen einer herkömmlichen Wiedergabeeinrichtung 24 gelegt, die z.B. eine Bildröhre oder ein Projektionsgerät sein kann. Die Horizontalsynchronkomponente (H) wird auf einen Prequenzverdoppler 26 gegeben, der die Horizontalzeilenfrequenz verdoppelt, um ein Horizontalsynchronsignal mit doppelter Zeilenfrequenz (2 H) an eine Ansteuereinheit 27 zu legen, die daraufhin ein Horizontalablenksignal S3 doppelter Zeilenfrequenz für die Wiedergabeeinrichtung 24 erzeugt. Da die Vertikalablenkfrequenζ dem NTSC-Standard entspricht und die Zeilenfrequenz verdoppelt worden ist, erzeugt die Wiedergabeeinrichtung 24- einen Abtastraster doppelter Zeilenzahl, d.h. einen Raster, der 525 statt 262,5 Zeilen pro Teilbild hat. Die Zeilenfrequenz des Videosignals 82 wird ebenfalls verdoppelt (d.h. auf das Zweifache der Zeilenfrequenz des ankommenden Videosignals gebracht), und das resultierende Videosignal S4-doppelter Zeilenfrequenz wird auf die Wiedergabeeinrichtung 24 gegeben, so daß ein Bild wiedergegeben wird, das 525 Zeilen pro Teilbild mit einer weniger sichtbaren Zeilenstruktur hat.

In einem herkömmlichen fortlaufend abtastenden Empfänger würde die Ansteuereinheit 27 normalerweise so eingestellt werden, daß sie an das Joch der Wiedergabeeinrichtung 24 ein mit doppelter Zeilenfrequenz schwingendes Horizontalablenksignal liefert, worin die HinlaufIntervalle jeweils 26,3 Mikrosekunden und die Rücklaufintervalle jeweils 5ϊ5 Mikrosekunden betragen. Die Wellenform B in Fig. 2 zeigt, daß das aktive Bildintervall (26,3 Mikrosekunden) und das Austastintervall .(5»5 Mikrosekunden) des herkömmlichen doppelt-zeilenfrequenten Videosignals genau halb so land sind wie die betreffenden Intervalle des NTSC-Standards (52,6 und 11,0 Mikrosekunden). Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Ansteuereinheit 26 so eingestellt werden kann, daß ein RücklaufIntervall

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(Austastintervall) erhalten wird, welches im wesentlichen gleich demjenigen des normal-zeilenfrequenten Videoeingangssignals S1 ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Videosignal um einen Faktor komprimiert, der größer ist als der Paktor, um den die Zeilenfrequenz erhöht wird. Beim hier beschriebenen Beispiel wird das Videosignal im Verhältnis 2,5:1 komprimiert, während die Zeilenfrequenz um den Faktor 2:1 erhöht wird. Infolgedessen steht für den Horizontalrücklauf eine Zeit von 10,8 Mikrosekunden zur Verfugung, wie es die Diagramme C und D in Fig. 2 zeigen. Die Anforderungen an die Ablenkschaltung sind somit sehr viel geringer, da es die stärkere Komprimierung der aktiven Bild- zeit erlaubt, zwei komprimierte aktive Bildintervalle und zwei Standard-EücklaufIntervalle innerhalb einer Standard-Zeilenperiode unterzubringen. Für ein gegebenes Standard-Ablenkjoch in der Wiedergabeeinrichtung 24- wäre die Versorgungsspannung 2,5-mal so hoch wie normal (anstatt doppelt so hoch), gedoch ist der Spitzenwert der Rücklaufspannung am Joch und die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung (dv/dt) am Beginn des Rücklaufs der gleiche wie in einem normalen (nicht-fortlaufend abtastenden) System. Die Änderung von einer 2:1-Komprimierung (herkömmliche fortlaufende Abtastung) auf eine 2,5:1-Komprimierung vermindert die Ausschaltverluste um den Faktor 4, und der Spitzenwert der Rücklaufspannung am Horizontalendtransistor ist wesentlich kleiner als im Falle, daß für den Rücklauf nur 5»5 Mikrosekunden zur Verfügung stünden.

Zusammenfassend kann also folgendes gesagt werden: Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht eine Standardzeile des NTSC-Fernsehens aus 52,6 Mikrosekunden aktiver Bildzeit und 11 Mikrosekunden Rücklaufzeit (Austastzeit). Bei einem herkömmlichen fortlaufend abtastenden System mit Zeilenverdopplung beträgt die Zeilenperiode in der Wiedergabe 31,8 Mikrosekunden, bestehend aus 26,3 Mikrosekunden aktiver

Bildzeit und 5,5 Mikro Sekunden Rücklauf zeit. Durch. Komprimierung der Yideoinformation gemäß der Erfindung um 2,5:1 (für Signale des NTSO-Pormats) belegt eine Zeile 25,4- Mikro Sekunden, von denen 4,4 Mikrosekunden für die Austastung zur Verfugung stehen. Die Summe der 4,4 Mikrosekunden aus der im Verhältnis 2,5*1 komprimierten Zeile und der 6,4 MikroSekunden,die von den 31,8 Mikrosekunden der halben Normalzeilenperiode noch übrig bleiben, ergibt 10,8 Mikrosekunden, was 98$ des normalen NTSO-Rücklauf-Intervalls von 11,0 Mikrosekunden entspricht. Es können auch andere Komprimierungsfaktoren benutzt werden. Wie noch gezeigt wird, ist jedoch der Faktor 2,5:1 optimal für NTSC-Signale in einem System, das mit doppelter Abtastgeschwindigkeit arbeitet (d.h. mit einer im Verhältnis 2:1 erhöhten Zeilenfrequenz).

Im Empfänger nach Fig. 1 erfolgt die Komprimierung des Videosignals S2 mittels eines für die fortlaufende Abtastung vorgesehenen Prozessors 30 (sogenannter FA-Prozessor). Dieser Prozessor hat einen Eingang, der über eine Video-Verarbeitungseinheit 28 mit dem Ausgang des A/D-Wandlers 18 verbunden ist, und einen Ausgang, der über einen Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 29 mit der Wiedergabeeinrichtung 24 gekoppelt ist. Die Verarbeitungseinheit 28 ist herkömmlicher Bauart und erfüllt Punktionen wie die Trennung von Farbart- und Leuchtdichte in format ion, die Fleischfarbtonkorrektur, die Versteilerung, usw.. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist die Verarbeitung der Farbartinformation nicht dargestellt; das Farbartsignal kann jedoch (falls es getrennt vom Leuchtdichtesignal verarbeitet wird) um den Faktor 2,5:1 in einem dem Prozessor 30 ähnlichen Prozessor komprimiert werden und dann in geeigneter Weise mit dem Leuchtdichtesignal matriziert werden, um die passenden AnSteuersigna-Ie für die Wiedergabeeinrichtung 24 zu erzeugen.

Im Prozessor 30 wird das von der Einheit 28 kommende

Videosignal S5 einer T&irtgebereinheit 32 zugeführt und auf einen 5:4-Datengescⁱiwindigkeitswandler 34- gegeben. Die Einheit 32 enthält herkömmliche Zähler, Decoder und auf den Burst synchronisierte Schleifen, um verschiedene Zeitsteuersignale zu erzeugen; hierzu gehört ein Schreibtaktsignal S6 mit einer Frequenz gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz (4-'F) und ein Le se takt sign al S7 mit einer Frequenz gleich dem Achtfachen der Farbhilfsträgerfrequenz (8'F_gc) des Videosignals S5. 10

Das 4'Έ -Taktsignal S6 wird über eine Leitung (nicht

SC

dargestellt) dem A/D-Wandler 18 angelegt, um die Umwandlungsgeschwindigkeit (Abfragefrequenz) des Videosignals S1 zu steuern. Somit entspricht die Datengeschwindigkeit des Signals S5 der Schreibtaktgeschwindigkeit, also etwa 14,3 . 10⁶ Wörtern pro Sekunde, wobei jedes (S-Bit-)Wort einen "Bildpunkt" des Signals S5 darstellt. Der Einfachheit halber werden die Datengeschwindigkeiten (also die Wortfolgefrequenzen) nachstehend in Megahertz (MHz) angegeben.

Der Datengeschwindigkeitswandler 34· vermindert die Datengeschwindigkeit des Signals S5 um den Faktor 5^4, um ein geschwindigkeitsreduziertes Videosignal S8 zu liefern, das eine effektive Datengeschwindigkeit von etwa 11,5 MHz hat, aber eine Taktfrequenz von 14,3 KHz, wie es weiter unten erläutert wird. Ein Wandler, der die effektive Datengeschwindigkeit ohne Änderung der Taktfrequenz ändert, ist in Fig. 5 dargestellt und wird anschließend beschrieben. Die Fig. 4 veranschaulicht das dabei angewandte Prinzip. Das Eingangssignal S5 (Wellenform B) besteht aus Bildpunktwörtern mit einer Folgefrequenz von 14,3 MHz, die synchron mit dem 4-F_sc-Taktsignal (Wellenform A) ist. Für jeweils fünf Eingangs-Bildpunkte AI-A5 erzeugt der Wandler 34 vier Ausgangs-Bildpunkte B1-B4 und einen leeren oder "Null"-Bildpunkt (schraffiert dargestellt). Der Bildpunkt B1 ist gleich dem Bildpunkt A1 nach dessen Verzöge-

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rung um eine Taktperiode. Die Bildpunkte B2 bis 34- sind aus den Bildpunkten A2 bis A5 in der gezeigten Weise interpoliert. Da für jeweils fünf Bildpunkte des Signals S5 nur vier Bildpunkte erzeugt werden, ist die effektive Datengeschwindigkeit nach der Umwandlung gleich dem Bruchteil 4-/5 der eingangsseitigen Datengeschwindigkeit. Da jede Gruppe von jeweils vier Ausgangs-Bildpunkten durch einen Null-Bildpunkt von der jeweils benachbarten Gruppe getrennt ist, ist die Taktgeschwindigkeit am Ausgang genauso groß wie die eingangsseitige Datengeschwindigkeit (14,3 MHz).

Die Geschwindigkeitsumwandlung im Wandler 34· macht es vorteilhafterweise möglich, daß die Speicher (36 und 38), welche die Beschleunigung des Videosignals bewirken (d.h. die Zeitkomprimierung und die Zeilenverdopplung), mit einer Lesetaktfrequenz arbeiten, die gleich dem Doppelten der Schreibtaktfrequenz ist. Es sei daran erinnert, daß bei einem herkömmlichen fortlaufend abtastenden System mit Zeilenverdopplung die Lesetaktfrequenz am Speicher doppelt so hoch wie die Schreibtaktfrequenz ist, um eine Zeitkomprimierung des Videosignals im Verhältnis 2:1 zu erhalten. Man könnte annehmen, daß ein Taktfrequenzverhältnis von 2,5:1 erforderlich wäre, um eine Komprimierung im Verhältnis 2,5:1 zu erhalten. Der Geschwindigkeitswandler 34· macht es jedoch gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung möglich, daß zur Erzielung einer Komprimierung des Videosignals im Verhältnis 2,5:1 das herkömmliche Taktfrequenzverhältnis von 2:1 zwischen Lese- und Schreibtakt benutzt werden kann. Hierdurch wird die Notwendigkeit eines sehr hochfrequenten Le se takt signals (z.B. 1O*]*) vermieden, das ansonsten erforderlich wäre, um die 2,5:1-Komprimierung zu erreichen. Außerdem ist die Erzeugung eines Lesetaktsignals von 8-F₃₀ in der Taktgebereinheit 32 in herkömmlicher Weise durch einfache Verdopplung der Schreibtaktfrequenz möglich. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit getrennter phasensynchronisierter Schleifen zur Erzeugung von Taktsignalen, die in einem nicht-ganz-

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Λ zahligen Verhältnis zueinander stehen (wie das Verhältnis 2,5:1).

Das in der Datengeschwindigkeit reduzierte Signal S8 wird über einen Umschalter 4Ό, der mit der normalen Zeilenfrequenz umschaltet, abwechselnd auf die beiden Speicher 36 und 38 gegeben. Ein weiterer, ebenfalls mit der normalen Zeilenfrequenz betriebener Umschalter 4-2 koppelt abwechselnd die Ausgänge der Speicher 36 und 38 über den D/A-Wandler 29 mit der Wiedergabeeinrichtung 24·. Zwei weitere Umschalter 44 und 4-6 legen Lese- und Schreibtaktsignale an die Speicher 36 und 38 in einer solchen Weise, daß immer dann, wenn an einem Speicher eine Einschreibung mit der 4-<F_ -Taktfrequenz erfolgt, der jeweils andere Speicher zweimal mit der 8*-F_ -Taktfrequenz ausgelesen wird. Bei

SC

einem herkömmlichen fortschreitend abtastenden System würde dies zu einer Zeitkomprimierung des Videosignals um den Faktor 2 und zur einer Verdoppelung der Zeilenfrequenz führen. Beim hier beschriebenen System jedoch haben die in den Speichern gespeicherten Daten eine Geschwindigkeit sum Wandlung um den Faktor 5*4- erfahren. Was die Speicher enthalten, ist also im Effekt eine bereits vorverkürzte Videozeile. Wenn ein solcher Speicher nun mit dem Doppelten der normalen Zeilenfrequenz ausgelesen wird, dann erscheint das Ausgangssignal um einen Faktor komprimiert, der gleich dem Produkt des TaktfrequenzVerhältnisses^:"!) und des Verhältnisses der Geschwindigkeitsumwandlung (5:4·) ist, also gleich 10:4·, was gleichbedeutend mit einem Gesamt-Kompressionsfaktor von 2,5:1 ist.

Um keinen Speicherraum zu verschwenden und das komplizierte Überspringen derjenigen Speicheradressen zu vermeiden, welche die vom Geschwindigkeitswandler 34- erzeugten Null-Bildpunkte enthalten, ist in die Schreibtaktleitung ein ^ UND-Glied eingefügt. Jedesmal wenn ein Null-Bildpunkt erscheint (Wellenform C in Fig. 4-), sperrt ein vom Geschwindigkeitswandler 34- erzeugter Impuls P das UND-Glied 50 (Wellenform D), so daß jeder fünfte Impuls des Schreib-

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taktsignals ausgeblendet wird (Wellenform E). Daher werden die Null-Bildpunkte nicht in die Speicher 36 und 38 eingespeichert, und die Speicherkapazität kann im gleichen Verhältnis reduziert werden, wie es "bei der Geschwindigkeitsumwandlung benutzt wird. Als Beispiel für diese höhere Wirtschaftlichkeit bei den Speichern sei der Fall eines mit 4-·Ρ__ abgefragten NTSC-Videosignals betrachtet. Normalerweise erhält man damit 910 Bildpunkte pro Zeile. Nachdem der Geschwindigkeitswandler 3^ hei der hier beschriebenen Ausführungsform die effektive Datengeschwindigkeit um 20$ vermindert und für jeweils fünf Bildpunkte nur vier interpolierte Bildpunkte gespeichert werden, braucht man für jede.Zeile nur 728 statt der im herkömmlichen Fall benötigten 910 Speicherplätze.

Da das aus den Speichern 36 und 38 wiedergewonnene Videosignal um einen Faktor komprimiert ist, der größer ist als die Erhöhung der Horizontalzeilenfrequenz der Wiedergabeeinrichtung 24, haben die Taktsignal-Umschalter 44 und eine "Pause"-Position P, um den Speicher-Auslesebetrieb für die Dauer von 6,4 MikroSekunden zwischen den in Fig. 2 dargestellten Auslesungen zu stoppen. Diese 6,4 Mikrosekunden dauernde Auslesepause in Verbindung mit dem 4,4 Mikrosekunden dauernden Austastintervall des komprimierten Videosignals schafft für.die Wiedergabeeinrichtung 24 eine Gesamt-Rücklaufzeit von 10,8 Mikrosekunden, die, wie bereits erwähnt, praktisch gleich der Rücklaufzeit des NTSC-Videoeingangssignals ist. Schaltverluste und Belastungen der Endstufe der Horizontal-Ansteuereinheit infolge steiler Spannungsänderungen dv/dt werden also vermindert.

Die Fig. 3 gibt eine zusammenfassende Übersicht über den Betrieb des Prozessors 30 für den Empfang zweier aufeinanderfolgender Zeilen N und N+1 des Videoeingangssignals (Wellenform A). Die Wellenformen D bis G veranschaulichen den Betrieb, wenn die Taktsignal-Umschalter gleichzeitig mit dem Erscheinen des 2H-Synchronimpulses für die Wie-

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dergabeeinrichtung 24· in die Lese-Position "L" gestellt werden und für die Dauer von 6,4- MikroSekunden vor dem nächsten 2H-Synchronimpuls in die Pause-Position P gebracht werden. Die Wellenformen H bis K sind den Wellenformen D bis G ähnlich, nur daß in diesem Pall die 6,5 MikroSekunden dauernde Pause unmittelbar nach dem 2Ξ-Synchronimpuls stattfindet. In jedem Pail ist das Ergebnis das gleiche, d.h. die Gesamt-Rücklaufzeit des verarbeiteten Videosignals S4· beträgt 10,8 Mikrosekunden.

Die Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Geschwindigkeitswandlers 34·. Dels mit 14-,3 MHz abgefragte Videosignal S5 wird an eine Verzögerungseinheit 502, die eine Verzögerung für die Dauer einer Taktperiode bewirkt, ferner an eine mit 2 multiplizierende Schaltung 504· und an verschiedene Addierschaltungen 506 bis 510 gelegt. Am Ausgang der Verzögerungseinheit 502 erscheint das Signal S5 mit einer Verzögerung, die gleich einer Periode der Frequenz 14-,3 MHz (d.h. des Taktsignals 4--P₀₀) ist. Dieses verzögerte Signal wird auf zwei Addierer 510 und 512 gegeben und an den "1 "-Eingang eines Multiplexschalters 514- gelegt. Am Ausgang des Addierers 506 erscheint das Signal S5 in einer mit dem Faktor 3 (d.h. 1+2) multiplizierten Version und wird in dieser Form auf den Addierer 512 gegeben und außerdem über eine weitere um eine Taktperiode verzögernde Einheit 516, an den Addierer 508 gelegt. Die Ausgänge der Addierer 508, 510 und 512 sind über jeweils einen zugehörigen Spannungsteiler 520 bzw. 522 bzw. 524- (mit einem Bemessungsfaktor von 1/4- bzw. 1/2 bzw. 1/4·} mit einem zugeordneten Eingang "2" bzw. "3" bzw. "4·" des Multiplexschalters 514- verbunden, dessen "Null"-Eingang an Masse liegt. Der Multiplexschalter 514· wird durch einen Modulo-5-Zähler 529 gesteuert, der seinerseits das 4-*F_sc~Taktsignal empfängt. Ein Zählwert von 0 wird mittels eines ODER-Gliedes 530 gefühlt, um den Schreibtakt-Sperrimpuls P zu erzeugen.

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Beim Zählwert Null steht der Multiplexschalter 514 auf der Position "0", so daß für das Signal S8 ein Null-Ausgangswert geliefert wird und das ODER-Glied 530 gesperrt wird (niedriger Ausgangspegel), wodurch der Schreibtakt-Sperrirapuls P geliefert wird. Dieser Impuls sperrt das UND-Glied 50 (Fig. i),um die Einspeicherung des 8-Bit-Datenwortes für den Null-Bildpunktwert in den Speicher 36 (oder den Speicher 38) zu verhindern. Bei einem Zählwert von "1" wählt der Multiplexschalter 514 den Ausgang der Verzögerungseinheit 502, um den Bildpunktwert B1 zu liefern, der gleich dem um eine Taktperiode verzögerten Bildpunktwert A1 des Signals S5 ist. Bei einem Zählwert von "2" wählt der Multiplexschalter 514 den Ausgang des Teilers 520, der den linear interpolierten Bildpunktwert B2 liefert, der gleich (3 * A2 + A3)/4 ist. In den Positionen "3" und "4" des Multiplexschalters werden die Ausgangs-Bildpunktwerte B3 und B4 erzeugt, die gleich (A3 + A4)/2 bzw. (A4 + 3 · A5)/4 sind, worauf sich das Spiel wiederholt.

Der Prozessor 30 kann gemäß der Fig. 6 modifiziert werden, wenn man die Vorteile eines verminderten Speicheraufwandes und eines ganzzahligen Verhältnisses zwischen Lese- und Schreibtaktfrequenz nicht wünscht. Diese Modifizierung besteht in der Fortlassung des Geschwindigkeitswandlers und des UND-Gliedes 50 und in derartiger Umgestaltung der Taktgebereinheit 32, daß sie Lese- und Schreibtaktfrequenzen liefert, deren Verhältnis gleich dem gewünschten Komprimierungsverhältnis von 2,5:1 ist (also eine Schreibtaktfrequenz von 4-F und eine Lesetaktfrequenz von 10 «F

SC

Im Betrieb erzeugt der modifizierte Prozessor ein Ausgangs signal des gleichen Formats, wie es in den Figuren 2 und dargestellt ist, wobei man jedoch in Kauf nehmen muß, daß pro Speicher 910 Bildpunkte (statt 720 Bildpunkte) zu spei ehern sind und daß die Lesetaktfrequenz wesentlich höher ist (35,8 MHz anstatt 28,6 MHz).

- Leerseite

Claims (8)

Patentansprüche

1. !Fernsehgerät mit folgenden Teilen:

einer Quelle zur Lieferung eines Videoeingangssignals, das eine gegebene Zeilenfolgefrequenz hat;

einer mit der Quelle gekoppelten ■Verarbeitungseinrichtung, die ein verarbeitetes Videoausgangssignal erzeugt, indem sie das Videoeingangssignal komprimiert und die Zeilenfolgefrequenz erhöht;

einer mit der Verarbeitungseinrichtung gekoppelten Wiedergabeeinrichtung zur Wiedergabe des verarbeiteten Videoausgangssignals,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verarbeitungseinrichtung (30, 20, 26, 27) das Videoeingangssignal um einen Faktor K komprimiert und die Zeilenfolgefrequenz um einen Faktor N erhöht, wobei K größer ist als N.

2. Fernsehgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

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POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 69148-800 · BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 700 200 40) KTO.

HYPO DE MM

solche Wahl der Paktoren K und N, daß die für das Horizontalrücklaufintervall zur Verfügung stehende Zeit des verarbeiteten Videoausgangssignals im wesentlichen gleich derjenigen des Videoeingangssignals ist.

3. Fernsehgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Reduzierungseinrichtung (34 in Fig. 5) enthält, um die Anzahl von Bildpunktwerten in jeder Zeile zu vermindem, und eine Einrichtung (36, 38, 40, 42) zur zeitlichen Komprimierung der Zeilen, in denen die Anzahl von Bildpunktwerten vermindert ist.

4. Fernsehgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungseinrichtung eine interpolierende

Einrichtung (504, 506, 516, 508, 510, 512, 520, 522, 524) enthält, die Gruppen von Bildpunktwerten in jeder Zeile kombiniert, um die Anzahl von Bildpunktwerten in jeder Zeile zu vermindern. 20

5. Fernsehgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Reduzierungseinrichtung (34 in Fig. 5) Zeilen von Videosignalen erzeugt, in deren jeder zwischen die verminderte Anzahl von Bildpunktwerten Nullwerte eingestreut sind, so daß die effektive Dauer der Zeile nicht vermindert ist;

daß die zeitkomprimierende Einrichtung eine Speichereinrichtung (36, 38) enthält, die zur Speicherung der reduzierten Anzahl von Bildpunktwerten ausgelegt ist;

daß ferner eine Einrichtung (530, 50) vorgesehen ist, die verhindert, daß die Speichereinrichtung die Nullwerte speichert.

6. Fernsehgerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Quelle eine Einrichtung enthält, die das Videoeingangssignal in Digitalform mit einer vorgegebenen Abfragefrequenz

und einer vorgegebenen Anzahl von Abfragewerten pro Zeile umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Reduzierungseinrichtung (34 in Fig. 5) enthält, welche die Anzahl von Abfragewerten pro Zeile vermindert, ohne die Abfragefrequenz zu ändern.

7. Fernsehgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Reduzierungseinrichtung (34 in Fig. 5) Zeilen digitaler Videosignale erzeugt, in deren jeder eine verminderte Anzahl von Bildpunktwerten enthalten ist, zwischen denen Nullwerte eingestreut sind, so daß die Anzahl von Bildpunktwerten pro Zeile effektiv ohne Änderung der Abfragefrequenz vermindert ist; daß die Verarbeitungseinrichtung ferner folgendes enthält: eine Speichereinrichtung (36, 38); eine Einrichtung (40, 42, 32» 46) zum Einschreiben der von der Reduzierungseinrichtung erzeugten Zeilen von Bildpunktwerten in die Speichereinrichtung mit der erwähnten Abfragefrequenz und zum Auslesen der Bildpunktwerte aus der Speichereinrichtung mit einer höheren Frequenz, um die Zeitkomprimierung zu bewirken; eine Einrichtung (530, 50), die verhindert, daß die Nullwerte in die Speichereinrichtung eingeschrieben werden.

8. Fernsehgerät mit einer Quelle, die mit einer gegebenen Taktfrequenz arbeitet, um ein digitales Videoeingangssignal zu liefern, das eine gegebene Zeilenfrequenz hat und in welchem Bildpunktwerte mit einer Frequenz aufeinanderfolgen, die gleich der gegebenen Taktfrequenz ist, gekennzeichnet durch:

einen mit der Quelle (18, 28) gekoppelten Geschwindigkeitswandler (34), der das Videοeingangssignal in ein Videoausgangssignal umwandelt, das eine verminderte Anzahl von Bildpunktwerten pro Zeile hat, zwischen denen Nullwerte-Intervalle eingestreut sind, so daß die effektive Bildpunktgeschwindigkeit ohne Änderung

Λ der Taktfrequenz vermindert ist;

eine Speichereinrichtung (36, 38); eine Einrichtung (40, 46, 42, 44, 32) zum Einschreiben des Videoausgangssignals in die Speichereinrichtung mit einer gegebenen Taktfrequenz und zur Auslesung des gespeicherten Signals mit einer höheren Taktfrequenz, so daß ein zeitkomprimiertes Videoausgangssignal erhalten wird;

eine Sperreinrichtung (530, 50), die eine Einspeicherung des Videoausgangssignals während der Nullwertintervalle verhindert.