DE19751719A1 - Signalverarbeitungsverfahren für ein analoges Bildsignal - Google Patents
Signalverarbeitungsverfahren für ein analoges BildsignalInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Signalverarbeitungsverfahren für
ein analoges Bildsignal.
Die Erfindung geht aus von einem
Signalverarbeitungsverfahren für ein analoges Bildsignal
nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung
beschäftigt sich mit dem Problem der Darstellung eines
ursprünglich von einer Recheneinheit (z. B. Personalcomputer)
stammenden Bildes auf dem Bildschirm eines Fernsehgerätes.
Es soll also mit anderen Worten ein von einem Computer
entsprechend eines eingestellten Graphikstandards (z. B. EGA,
VGA oder (S)VGA) erzeugtes Bild über ein Fernsehgerät
anstelle eines Computermonitors ausgegeben werden. Zu diesem
Problemkreis ist aus der EP-A-0 697 689 eine Multiplex
einheit vorgesehen, mit der entweder das Ausgangssignal des
Computers oder des TV-Videosignal ausgewählt werden kann und
direkt zu einem Monitor geleitet wird ohne eine
Analog/Digital oder Digital/Analog-Wandlung durchzuführen.
In diesem Fall wird also ein Computermonitor eingesetzt, der
auch einen Modus aufweist, in dem Standard-TV-Signale
angezeigt werden können.
Abweichend zu dem obengenannten Stand der Technik soll gemäß
der vorliegenden Erfindung der Bildschirm eines
Fernsehempfangsgerätes für die Anzeige des computer
erzeugten Bildes benutzt werden. Wenn das
Fernsehempfangsgerät mit digitaler Signalverarbeitung
ausgerüstet ist, z. B. für die bekannte 100 Hz-Technik oder
für eine Formatanpassung (Zoomfunktion bei Fernsehempfängern
mit Breitbild-Bildschirm) ergibt sich das Problem, daß die
aus dem Personalcomputer kommenden analogen Bildsignale für
die Anpassung an die Bildauflösung und Bildgröße des
Fernsehempfangsgerätes digitalisiert werden müssen. Um die
Original-Bilddaten möglichst originalgetreu wiedergewinnen
zu können, sollten die analogen Bildsignale mit der gleichen
Frequenz und möglichst auch mit der gleichen Phase
abgetastet werden, wie sie ursprünglich in der Graphikkarte
des Personalcomputers erzeugt wurden. Es sollte also ein
bildpunkt-synchrones Abtasten vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 löst das Problem der frequenzrichtigen Abtastung
so, daß zunächst eine Analog/Digital-Wandlung mit einem
voreingestellten Abtasttakt durchgeführt wird und
anschließend das dabei abgespeicherte Bild auf Bildstörungen
hin untersucht wird um- die richtige Abtastfrequenz zu
ermitteln.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Computer-
Graphiksignale beliebigen Standards auf einem TV-
Empfangsgerät originalgetreu wiederzugegeben.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens
möglich. Für die Untersuchung des abgetasteten Bildes auf
Bildstörungen hin ist es vorteilhaft, wenn das Bildsignal in
eine Anzahl von Sektionen (z. B. Spalten) eingeteilt wird und
die Bildpunktwerte in den einzelnen Sektionen aufaddiert
werden. Anschließend wird dasselbe Bild mit einer leicht
veränderten Abtastfrequenz erneut abgetastet und die
Bildpunktwerte werden wie vorher in den einzelnen Sektionen
erneut aufaddiert. Dann wird die Differenz der Summenwerte
in den einzelnen Sektionen für die beiden Abtastvorgänge
gebildet. Die Anzahl der Maxima und Minima in der Verteilung
der Differenzwerte wird gezählt. Das Ergebnis korrespondiert
praktisch mit den auftretenden Bildstörungen im Bild. Die
Anzahl der Maxima und Minima läßt einen Rückschluß auf die
Differenz zur optimalen Abtastfrequenz zu. Mach Einstellung
der korrigierten Abtastfrequenz kann der Vorgang wiederholt
werden um zu verifizieren, daß die optimale Abtastfrequenz
gefunden wurde.
Weitere konkrete vorteilhafte Maßnahmen für den Algorithmus
bezüglich der Abtastfrequenz-Ermittlung, sind in den
Ansprüchen 3 bis 14 angegeben. Eine sehr vorteilhafte
Maßnahme ist die Verwendung einer Tabelle mit den möglichen
Abtastfrequenzen für die bekannten Grafikstandards gemäß
Anspruch 10. Wenn keiner der darin abgespeicherten Werte zum
gewünschten Ergebnis geführt hat, ist es vorteilhaft, wenn
ein weiterer Suchvorgang so durchgeführt wird, daß ausgehend
von der ersten Abtastfrequenz in der Tabelle die
Abtastfrequenz sukzessive um einen definierten Wert erhöht
wird, so lange bis die optimalen Abtastfrequenz gefunden
wurde (s. Anspruch 12 und 13). Führt auch diese Maßnahme
nicht zum gewünschten Ergebnis, bleibt noch die Möglichkeit,
die Einteilung der Bildzeile in Sektionen zu variieren, und
die suche erneut zu starten.
Die Verwendung einer Hochpaßfilterung vor der Untersuchung
der Daten eines abgetasteten Bildes, hat den Vorteil, daß
nur die relevanten Frequenzen im Bild betrachtet werden.
Für die Ermittlung der optimalen Abtastphase ist es
vorteilhaft, wenn für das abgetastete Bild jeweils der
Betrag der Differenz von zwei aufeinander folgenden
Bildpunktwerten summiert wird, die Abtastphase sukzessive
erhöht oder erniedrigt wird, jeweils erneut die Summe der
Bildpunktdifferenzwerte für das Bild errechnet wird und
anschließend in der Verteilung der Summenwerte für die
verschiedenen Abtastphasen das Maximum bestimmt wird. Die
zum Maximum zugehörige Phaseneinstellung gibt dann den
optimalen Abtastphasenwert an. Die Maßnahmen sind in
Anspruch 16 aufgeführt.
Um eine genaue Ermittlung der zunächst unbekannten
horizontalen und/oder vertikalen Position des
darzustellenden aktiven Bildes zu erreichen, ist es gemäß
Anspruch 18 vorteilhaft, wenn die inaktiven Bildpunkte an
den Rändern des darzustellenden Bildes gezählt werden. Die
Zählung der Bildpunkte am linken oder rechten Bildrand kann
gemäß Anspruch 19 so vonstatten gehen, daß das Bild wiederum
in eine Anzahl von Sektionen aufgeteilt wird und die
Bildpunktwerte in den einzelnen Sektionen aufaddiert werden.
Die Summenwerte werden dann mit einem Schwellwert verglichen
um festzulegen, welche Sektionen mit Bildpunktwerten des
Bildrandes aufgefüllt sind und welche Sektionen
Bildpunktwerte des anzuzeigenden Computerbildes aufweisen.
Die Anzahl der Sektionen mit Summenwerten unterhalb des
Schwellwertes am linken und rechten Bildrand wird gezählt.
Dann findet eine sukzessive Verschiebung der Sektionen
relativ zu den Bildpunktwerten in einer Richtung statt. Die
Summenwerte werden dabei für die neuen Sektionen jeweils neu
ermittelt und es wird wiederum verglichen, ob die
Summenwerte unterhalb dem Schwellwert liegen oder nunmehr
oberhalb dem Schwellwert liegen. Alternativ kann auch
festgestellt werden, ob eine zuvor noch oberhalb des
Schwellwertes liegende Summe nunmehr unterhalb dem
Schwellwert liegt. Die Anzahl der Bildelemente im linken
oder rechten Randbereich wird dann anhand der Anzahl der
Verschiebungen um jeweils ein Bildpunkt und der Anzahl von
Sektionen mit unterhalb dem Schwellwert liegende Summe zu
Beginn der Verschiebeoperationen ermittelt. Die genaue
Positionsbestimmung des Bildes ist z. B. für eine
nachträgliche Zentrierung des Bildes auf dem Bildschirm des
Fernsehempfangsgerätes erforderlich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein an einen Personalcomputer angeschlossenes
Fernsehempfangsgerät;
Fig. 2 eine grobes Blockschaltbild eines Konverters für
die Graphiksignale des Personalcomputers;
Fig. 3 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße
Abtasteinheit zur frequenz- und phasenrichtigen
Abtastung des Bildsignals;
Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Formatanpassung des
darzustellenden Bildes;
Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Effektes,
der entsteht, wenn ein Bildsignal mit einer
geringfügig falschen Abtastfrequenz abgetastet
wird;
Fig. 6 ein Musterbild mit einem gestörten Bildbereich,
verursacht durch eine geringfügig falsch gewählte
Abtastfrequenz;
Fig. 7 eine Verteilung der Summenwerte für die
verschiedenen Sektionen eines Bildsignales, das
mit einer ersten Abtastfrequenz abgetastet wurde;
Fig. 8 eine Verteilung der Summenwerte für die
verschiedenen Sektionen eines Bildsignales, das
mit einer zweiten Abtastfrequenz abgetastet wurde;
Fig. 9 eine Darstellung für die Differenzwerte zwischen
den Summenwerten entsprechend der Verteilungen der
Summenwerte gemäß Fig. 7 und 8;
Fig. 10 ein erstes Flußdiagramm für die Ermittlung der
optimalen Abtastfrequenz;
Fig. 11 ein zweites Flußdiagramm für die Ermittlung der
optimalen Abtastfrequenz;
Fig. 12 eine Darstellung eines Bildsignals;
Fig. 13a eine Darstellung für die Abtastung eines
Videosignals mit einer ersten Abtastphase;
Fig. 13b die Darstellung eines Abtastvorganges eines
Videosignals mit einer zweiten Abtastphase;
Fig. 14 eine Darstellung für die Erläuterung des Prinzips
zur Feststellung der optimalen Abtastphase;
Fig. 15 ein Flußdiagramm für die Ermittlung der optimalen
Abtastphase und
Fig. 16 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der
erfindungsgemäßen Positionserkennung für das
darzustellende Bild.
Wie schon erläutert, sollen die Graphiksignale eines
Personalcomputers auf dem Bildschirm eines
Fernsehempfangsgerätes dargestellt werden. Diese Anordnung
ist in Fig. 1 gezeigt. Mit der Bezugszahl 10 ist der
Personalcomputer bezeichnet. Dieser ist mit dem
Fernsehempfangsgerät 11 verbunden. Die Verbindung kann so
ausgelegt sein, daß die RGB-Signale und das vertikale und
horizontale Synchronisationssignal HSYNC und VSYNC separat
zu dem Fernsehempfangsgerät weitergeleitet werden. Es wird
dabei davon ausgegangen, daß alle Signale in analoger Form
zum Fernsehempfangsgerät übertragen werden. Das
Fernsehempfangsgerät kann ein herkömmliches TV-Gerät mit
digitaler Signalverarbeitung und konventioneller Bildröhre
sein. Es kann sich aber auch um ein Fernsehempfangsgerät
neuerer Art mit einem Matrix-Display (z. B. Plasma oder LCD-
Bildschirm) handeln. In diesen Fällen ist eine
Digitalisierung der zugeführten analogen Signale unbedingt
erforderlich.
Die Konverterschaltung, die die Abtastung und Verarbeitung
der anstehenden analogen RGB- und Synchronisationssignale
vornimmt, ist in Fig. 2 mit der Bezugszahl 20 bezeichnet.
Sie enthält im wesentlichen die beiden Blöcke Abtasteinheit
30 und Formatkonvertierungseinheit 40. Die Abtasteinheit 30
ist in Fig. 3 detaillierter dargestellt. Mit der Bezugszahl
31 ist ein A/D-Wandler bezeichnet. Diesem sind die analogen
RGB-Signale eingangsseitig zugeführt. Am Ausgang des A/D-
Wandlers 31 stehen die digitalen RGB-Signale an. Diese
werden einerseits zum RGB-Ausgang der Abtasteinheit 30
weitergeleitet und andererseits an die Detektionseinheit 33.
Deren Funktion besteht darin die optimale Frequenz und
Abtastphase zu ermitteln und andererseits die genaue
Position des übertragenen Bildes relativ zu den
Synchronisationssignalen HSYNC und VSYNC festzustellen. Die
Positionsinformation wird von der Detektionseinheit 33 an
den Ausgang POS der Abtasteinheit 30 weitergeleitet. Die
optimale Frequenz und Abtastphase wird einer PLL-Schaltung
34 übergeben, die dementsprechend den optimierten Abtasttakt
erzeugt. Der PLL-Schaltung 34 sind noch die
Synchronisationssignale HSYNC und VSYNC zugeführt sowie ein
externes Taktsignal CLK.
Die Synchronisationssignale und auch der optimierte
Abtasttakt fpix werden an entsprechende Ausgänge der
Abtasteinheit 30 weitergeleitet. Die Funktion der PLL-
Schaltung 34 ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt
und braucht deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.
Die Funktion der Detektionseinheit 33 wird nachfolgend noch
genauer erläutert. Die Abtasteinheit 30 weist noch eine
Schnittstellenschaltung 32 auf, die z. B. als Schnittstelle
für den weit verbreitet eingesetzten I2C-Bus dient. Hierüber
können dann Befehle von einem externen Mikrorechner
empfangen werden und die entsprechenden Einstellungen in der
Abtasteinheit 30 vorgenommen werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 40 weist gemäß Fig. 4 eine
Polyphasenfiltereinheit 41 auf. In dieser
Polyphasenfiltereinheit findet z. B. eine Formatanpassung des
empfangenen Computerbildes für die Ausgabe auf dem
Fernsehbildschirm statt. Hier können z. B. Zoomoperationen in
horizontaler und vertikaler Richtung durchgeführt werden um
z. B. ein Computerbild mit dem Seitenverhältnis 4 : 3 in ein
Fernsehbild mit dem Seitenverhältnis 16 : 9 umzuwandeln. Die
hierzu erforderlichen Filteranordnungen bzw. Algorithmen
sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und
brauchen deshalb für diese Erfindung nicht näher erläutert
zu werden. Zu erwähnen ist aber noch, daß eine Zentrierung
des Bildes entsprechend der empfangenen Positionsinformation
über den POS-Eingang vorgenommen wird.
Für die Formatanpassung werden die digitalen RGB-Signale im
Bildspeicher 43 zwischengespeichert. Bezüglich der am
Eingang anstehenden Synchronisationssignale HSYNC und VSYNC
ist noch zu erwähnen, daß diese in der
Polyphasenfiltereinheit 41 so umgerechnet werden, daß sie
den Synchronisationssignalen für Standard-TV-Signale
entsprechen. Bei der anschließenden Ausgabe des Bildes
werden die format-angepaßten RGB-Daten und
Synchronisationssignale zur D/A-Wandlungseinheit 42
weitergeleitet wo sie in analoge Signale umgewandelt werden,
die dann zur Ansteuerung der Bildröhre des
Fernsehempfangsgerätes dienen.
Weist das Fernsehempfangsgerät statt einer konventionellen
Bildröhre ein Matrix-Display auf, kann diese D/A-
Wandlungeinheit 42 gegebenenfalls entfallen. Die
Bildverarbeitungseinheit 40 weist ebenfalls eine
Schnittstellenschaltung 32 zur Verbindung mit externen
Bausteinen, wie insbesondere Mikroprozessoren auf.
In Fig. 5 ist ein Abschnitt eines Bildsignals dargestellt.
Der damit übertragene Bildinhalt ist modellhaft und
entspricht praktisch der höchsten vorkommenden
Videofrequenz, d. h. einem Bild, das sukzessive aus schwarzen
und weißen Bildpunkten zusammengesetzt ist. Die bekannten
VGA-(Video Graphic Array)Graphikkarten erzeugen Bilder mit
640.480 Bildpunkten. Es gibt aber auch die sogenannten Super
VGA-Graphikkarten, die Bilder mit noch höherer Auflösung
erzeugen. Als Beispiel seien die Auflösungen 800.600
Bildpunkte und 1024.768 Bildpunkte erwähnt. In dem VGA-
Standard ist lediglich festgelegt, daß der aktive Bereich
der Bildzeile 640 Bildpunkte aufweist. Eine Bildzeile
inklusive des inaktiven Teils (Austastlücke) kann je nach
Grafikkarten-Hersteller z. B. 800, 808 oder 816 Bildpunkte
aufweisen.
Die gestrichelten Linien in Fig. 5 markieren die optimalen
Abtastpunkte für das dargestellte Bildsignal. Die
durchgezogenen vertikalen Linien markieren statt dessen die
tatsächlichen Abtastpunkte für die eingestellte
Abtastfrequenz. Dabei ist modellhaft angenommen worden, daß
die Abtastfrequenz nicht so genau eingestellt ist, daß 800
Bildpunkte erzeugt werden, sondern daß statt dessen die
Abtastfrequenz leicht falsch eingestellt ist, so daß 801
Bildpunkte abgetastet werden. Die Abtastperiode TS801 ist
somit kleiner als die optimale Abtastperiode TS800. Als
Differenz ergibt sich der Differenzwert dt. Deutlich ist in
Fig. 5 erkennbar, daß zum Abtastzeitpunkt tf im
Übergangsbereich zwischen zwei Bildpunkten abgetastet wird.
Dies führt zu einem verfälschten Abtastvorgang, da nicht
mehr der Weißwert abgetastet wird, sondern statt dessen
irgendein Grauwert bzw. bei der nachfolgenden Abtastung
sogar ein Schwarzwert abgetastet wird.
Es wird im Bild also eine Bildstörung verursacht. Dies ist
in Fig. 6 erkennbar. Dort ist für ein reales VGA-Bild mit
640.480 Bildpunkten dargestellt, welche Bildstörung
auftritt, wenn statt dessen mit einer Abtastfrequenz
abgetastet wird, die im gleichen Zeitraum 801 Bildpunkte pro
Zeile abtastet. Wenn sich die Abtastfrequenz so von der
Erzeugungsfrequenz unterscheidet, daß sich durch den
Abtastvorgang n Bildpunkte mehr (oder weniger) ergeben, als
erzeugt worden sind, entstehen im Bild genau n Bereiche mit
Störungen. Dieser Effekt wird bei dem Verfahren zur
automatischen Einstellung der optimalen Abtastfrequenz
ausgenutzt.
Um bei einem abgetasteten Bild auf die Frequenz schließen zu
können, mit der die Bildpunkte erzeugt wurden, muß das Bild
auf die besagten Bildstörungen hin untersucht werden. Hierzu
wird das Bild in Sektionen, z. B. in Spalten aufgeteilt. Die
Anzahl der Sektionen ist abhängig von der gewünschten
Auflösung (gemeint ist die erkennbare Frequenzabweichung)
und dem Aufwand, der bei dieser Detektion getrieben werden
kann. Es hat sich herausgestellt, daß die Aufteilung des
Bildes in 16 Spalten ein guter Kompromiß für diese
Anforderungen zu sein scheint. Das Verfahren zur
Feststellung der optimalen Abtastfrequenz läuft dann wie
folgt ab:
Nach einer Hochpaßfilterung werden die Bildpunktwerte des abgetasteten Bildes jeweils pro Sektion aufsummiert. Dieser Vorgang gilt für zwei unterschiedlich eingestellte Abtastfrequenzen. Das Ergebnis dieser Summationen in den Sektionen ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Auf der Abszisse sind die Sektionsnummern (entsprechend der horizontalen Ausdehnung des Bildes) aufgetragen. Fig. 7 zeigt dabei das Ergebnis für ein Bild, das so abgetastet wurde, daß 802 Bildpunkte erzeugt wurden obwohl das eigentliche Computerbild jeweils mit 800 Bildpunkten erzeugt wurde. Abb. 8 zeigt hingegen das Ergebnis für das gleiche Bild wobei dabei das Bildsignal im aktiven Bildbereich mit einer Abtastfrequenz abgetastet wurde, die 803 Bildpunkte pro Zeile erzeugte. Auf der Ordinate sind die Ergebnisse der Summationen in den einzelnen Sektionen dargestellt. Die Werte für die einzelnen Sektionen sind durch die Rautensymbole markiert.
Nach einer Hochpaßfilterung werden die Bildpunktwerte des abgetasteten Bildes jeweils pro Sektion aufsummiert. Dieser Vorgang gilt für zwei unterschiedlich eingestellte Abtastfrequenzen. Das Ergebnis dieser Summationen in den Sektionen ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Auf der Abszisse sind die Sektionsnummern (entsprechend der horizontalen Ausdehnung des Bildes) aufgetragen. Fig. 7 zeigt dabei das Ergebnis für ein Bild, das so abgetastet wurde, daß 802 Bildpunkte erzeugt wurden obwohl das eigentliche Computerbild jeweils mit 800 Bildpunkten erzeugt wurde. Abb. 8 zeigt hingegen das Ergebnis für das gleiche Bild wobei dabei das Bildsignal im aktiven Bildbereich mit einer Abtastfrequenz abgetastet wurde, die 803 Bildpunkte pro Zeile erzeugte. Auf der Ordinate sind die Ergebnisse der Summationen in den einzelnen Sektionen dargestellt. Die Werte für die einzelnen Sektionen sind durch die Rautensymbole markiert.
Um die Bildstörungen von den korrekt abgetasteten
Bildsektionen zu trennen, werden diese Werte der beiden
unterschiedlich abgetasteten Bilder in einem nachfolgenden
schritt voneinander subtrahiert. Das Ergebnis dieser
Subtraktion ist in Fig. 9 dargestellt. Auf der Abszisse sind
wieder die Sektionsnummern (Spaltennummern) angegeben und
auf der Ordinate sind die sich ergebenden Differenzwerte
aufgetragen. Deutlich ist ein Maximum im Bereich der Spalte
6 und ein weiteres Maximum im Bereich der Spalte 13 sowie
ein Minimum bei der Spalte 10 erkennbar. In Fig. 9 sind die
Bildstörungen von dem mit 803 Bildpunkten abgetasteten Bild
als lokale Maxima und die des mit 802 Bildpunkten
abgetasteten Bildes als lokale Minima erkennbar. Demzufolge
müßten sich in Fig. 9 drei Maxima und zwei Minima
detektieren lassen. Da die auftretenden Störungen aber auf
die gesamte Bildzeile (nicht nur den aktiven Teil der
Bildzeile) verteilt sind, treten die fehlenden, nicht
sichtbaren, gestörten Bereiche im Austastinterval außerhalb
des aktiven Bildes auf. Während des Austastintervalls kann
ja gar nicht falsch abgetastet werden, deshalb sind die
auftretenden Störungen dort nicht sichtbar. Trotzdem läßt
sich bei der Auswertung von Fig. 9 darauf schließen, daß die
erste Abtastung des Bildes mit einer niedrigeren Frequenz
durchgeführt worden ist als die zweite Abtastung und daß die
optimale Abtastfrequenz noch unterhalb der Abtastfrequenz
bei der ersten Abtastung liegen muß. Dementsprechend läßt
sich eine kleinere Abtastfrequenz als korrigierte
Abtastfrequenz einstellen.
In einem kleinen Bereich kann durch Auswertung der
entsprechenden Kurve gemäß Fig. 9 direkt auf die richtige
Abtastfrequenz geschlossen werden. Dies funktioniert in
dieser Weise leider nur in einem relativ kleinen Bereich.
Dieser Bereich umfaßt eine Abweichung bis zu ungefähr 7
Bildpunkten pro Zeile. Wenn auch nicht die genaue Anzahl der
Maxima und Minima detektiert werden kann ist es immer noch
möglich, mit der Frequenz in die richtige Richtung zu gehen,
bei der weniger Bildstörungen auftreten. Wenn die Frequenz
bei der ersten Abtastung weiter von der optimalen
Abtastfrequenz entfernt ist, kann mit der Abtastfrequenz in
Schritten von beispielsweise ±5 Bildpunkten pro Zeile
gesprungen werden und anhand dieser Ergebnisse die Richtung
bestimmt werden in der die Originalerzeugungsfrequenz
gelegen haben muß.
In Fig. 10 ist ein erstes Flußdiagramm für das Verfahren zur
Ermittlung der Originalerzeugungsfrequenz dargestellt. Das
Verfahren beginnt damit, daß im Schritt 50 die fallende
Flanke von dem horizontalen bzw. vertikalen
Synchronisationssignal erfaßt wird. Wenn dies erkannt worden
ist, wird im Schritt 51 ein Startwert Ndefault für die
gewünschte Anzahl n von Bildpunkten pro Zeile festgesetzt.
Ebenfalls wird eine Zustandsvariable Z in den ersten Zustand
Ist gesetzt. Im Schritt 52 findet dann der Abtastvorgang des
Bildes entsprechend der gewählten Abtastfrequenz statt. Im
Schritt 53 wird eine Hochpaßfilterung durchgeführt. Im
Schritt 54 wird eine Variable s auf den Wert 1 gesetzt. Die
Variable gibt die Sektionsnummer (Spaltennummer) an. Im
Schritt 54 findet die Summation der Bildpunktwerte der
einzelnen Sektionen statt. Im Schritt 56 werden die
erhaltenen Summenwerte für die einzelnen Sektionen und für
die Abtastfrequenz im Speicher abgelegt. In Abfrage 57 wird
dann überprüft, ob die Variable s für die Sektionsnummer
schon den Endwert S erreicht hat oder nicht. Wenn nicht,
wird im Schritt 58 die Variable s inkrementiert. Das
Verfahren wird dann wieder mit Schritt 55 fortgesetzt. Wenn
in Abfrage 57 erkannt wird, daß die Summation in allen
Sektionen durchgeführt worden ist, wird in Abfrage 59
überprüft, ob die Zustandsvariable Z schon den Zustand 2nd
erreicht hat oder nicht. Wenn nicht, wird im Schritt 60 eine
leicht erhöhte Abtastfrequenz eingestellt und die
Zustandsvariable Z auf den zweiten Zustand 2nd gesetzt. Es
werden dann die Schritte 52 bis 59 wiederholt. In Schritt 61
wird dann die Differenz für die Summationsergebnisse beider
Abtastvorgänge gebildet entsprechend Fig. 9. Dann werden im
Schritt 62 die Maxima und Minima in der resultierenden
Verteilung der Differenzwerte gezählt. In Abfrage 63 wird
dann überprüft, ob gar kein Maximum erkannt worden ist. Wenn
das nicht der Fall ist, wird in Abfrage 64 überprüft, ob gar
kein Minimum erkannt worden ist. Wenn auch das nicht der
Fall ist, wird in Abfrage 65 überprüft, ob die Anzahl der
gezählten Maxima größer als die Anzahl der gezählte Minima
ist. Wenn das der Fall ist, wird die Variable n für die
Anzahl der zu erzeugenden Bildpunktwerte dekrementiert.
Sodann wird die Prozedur mit den Schritten 52 bis 65
wiederholt. Wenn in Abfrage 65 festgestellt wird, daß die
Anzahl der Minima größer ist als die Anzahl der Maxima, wird
im Programmschritt 67 die Variable n für die Erzeugung der
Bildpunkte pro Zeile inkrementiert. Das Verfahren wird dann
ebenfalls im Schritt 52 fortgeführt. Das Verfahren wird
solange fortgeführt, bis entweder in Abfrage 63 erkannt
worden ist, daß kein Maximum mehr ermittelt werden konnte
oder daß in Abfrage 64 kein lokales Minimum erkannt werden
konnte. Dann wird im Schritt 68 als optimierte
Abtastfrequenz der aktuelle Wert der Variable n ausgegeben
und das Verfahren wird beendet. Oder es wird im Schritt 69
als optimaler Wert für die Variable n der um Eins
verringerte aktuelle Wert der Variablen n ausgegeben und das
Programm beendet.
In Fig. 11 ist noch ein zweites detailliertes Flußdiagramm
für das Verfahren zur Ermittlung der Originalerzeugungs
frequenz dargestellt. Der Start des zugehörigen Programms
beginnt im Programmschritt 90. Im Programmschritt 91 wird
der erste Eintrag aus der Tabelle für die in Frage kommenden
Abtastfrequenzen ausgewählt und als Abtastfrequenz
eingestellt. Im nächsten Programmschritt findet dann der
Abstastvorgang für die ausgewählte Frequenz statt, außerdem
wird wieder die Verteilung der Summenwerte für die einzelnen
Spalten in der Bildzeile ermittelt. Zusätzlich wird die
ausgewählte Abtastfrequenz inkrementiert, so daß ein
Bildpunkt mehr pro Bildzeile erzeugt wird. Der Abtastvorgang
wird dann wiederholt und ebenfalls wird die Verteilung der
Summenwerte für die einzelnen Spalten gebildet. Die
Differenz wird wieder berechnet. Im nächsten Programmschritt
93 findet dann wieder die Bestimmung der markanten Maxima
und Minima in der Verteilung der Differenzwerte statt. In
Abfrage 94 wird dann überprüft, ob die Anzahl der Maxima
gleich 1 ist und die Anzahl der Minima gleich 0 ist. Wenn
das der Fall ist, wird in dem Programmschritt 95
verifiziert, ob die optimale Abtastfrequenz tatsächlich
gefunden wurde. Dazu wird erneut ein Abtastvorgang
durchgeführt und zwar mit unterschiedlich eingestellten
Abtastphasen. Die Zählung der Maxima und Minima muß für
wenigstens zwei verschieden eingestellte Abtastphasen wieder
zum gleichen Ergebnis führen, wie im Schritt 94 vorgegeben.
In Abfrage 96 wird dies überprüft. Trifft die erwähnte
Bedingung zu, so wird im Schritt 97 als optimale
Abtastfrequenz die Abtastfrequenz des ersten Eintrages in
der Tabelle gesetzt. Das Programm endet dann mit dem Schritt
98.
Wenn das Ergebnis der Abfrage 96 so ist, daß die optimale
Abtastfrequenz nicht verifiziert werden konnte, wird als
nächstes Abfrage 99 durchgeführt. Dies gilt auch dann, wenn
in Abfrage 94 die Abfragebedingung negativ entschieden
wurde. In Abfrage 99 wird dann abgefragt, ob bereits die
letzte in Frage kommende Abtastfrequenz in der Tabelle
eingestellt worden war. Wenn nicht, wird im Programmschritt
100 die nächste in Frage kommende Frequenz aus der Tabelle
ausgewählt und als Abtastfrequenz eingestellt. Das Programm
wird dann wieder mit Programmschritt 92 fortgesetzt. Ergab
Abfrage 99, daß tatsächlich schon die letzte Abtastfrequenz
aus der Tabelle eingestellt worden war, dann wird als neue
Abtastfrequenz im Programmschritt 101 eine Abtastfrequenz
eingestellt, die gegenüber der ersten abgespeicherten
Abtastfrequenz in der Tabelle um ein Inkrement erhöht ist.
Dieser Inkrementwert, ist so gewählt, daß 8 Bildpunkte mehr
pro Bildzeile gegenüber dem unveränderten Abtastfrequenzwert
erzeugt werden. Dieser Wert folgt daraus, daß die
Graphikartenhersteller die Einstellregister für die
Erzeugungsfrequenzen so gewählt haben, daß nur in diesen
Inkrementschritten die Erzeugungsfrequenz verändert werden
kann. Danach folgt dann im Programmschritt 102 ein erneutes
Abtasten mit der eingestellten Abtastfrequenz und es wird
wieder die Verteilung der Differenzwerte für die
Abtastfrequenzen F und F+1 ermittelt. Im Programmschritt 103
wird wieder die Anzahl der Maxima und Minima ermittelt. In
Abfrage 104 wird erneut überprüft, ob lediglich ein Maximum
und kein Minimum aufgetreten ist. Wenn dies der Fall war,
findet wieder die Verifikation der eingestellten
Abtastfrequenz F im Programmschritt 105 statt. Dies läuft
genauso ab wie im Programmschritt 95. Abfrage 106 entspricht
Abfrage 96. Die Programmschritte 107 und 108 entsprechen
dann den Programmschritten 97 und 98 und brauchen hier nicht
nochmals erläutert zu werden. Wenn die eingestellte
Abtastfrequenz nicht als die optimale Abtastfrequenz
verifiziert werden konnte oder wenn in Abfrage 104 bereits
ein negatives Ergebnis ermittelt wurde, wird das Programm
mit Abfrage 109 fortgesetzt. Darin wird abgefragt, ob die
letztmögliche Abtastfrequenz für die verschiedenen
Graphikstandards eingestellt worden ist. Wenn das nicht der
Fall war, wird die eingestellte Abtastfrequenz im
Programmschritt 109 um den Inkrementalwert erhöht. Dann wird
das Programm im Programmschritt 102 fortgesetzt. War das
Abfrageergebnis in Abfrage 109 positiv, wird in Abfrage 111
zusätzlich überprüft, ob die Einteilung der Bildzeile in
Sektionen bereits verändert worden ist. Wenn das noch nicht
der Fall war, wird dies im Programmschritt 112 vorgenommen.
Dadurch wird dann vermieden, daß spezielle Strukturen im
Bild, wie z. B. ein dargestelltes Gitter mit sich
wiederholenden Gitterzellen verursacht hat, daß keine
optimale Abtastfrequenz gefunden werden konnte. Nachdem eine
neue Aufteilung in Sektionen gewählt wurde, wird das
Programm dann ab Programmschritt 91 wiederholt. Führt auch
diese Maßnahme nicht zur optimalen Abtastfrequenz, dann wird
schließlich im Programmschritt 113 eine dementsprechende
Meldung auf dem Bildschirm ausgegeben. Dies kann z. B. eine
Fehlermeldung sein. Das Programm endet dann im
Programmschritt 114.
Nachfolgend ist noch eine mögliche Tabelle mit den
verschiedenen Abtastfrequenzwerten für die bekannten
Graphikstandards dargestellt. Die Werte in der Tabelle geben
jeweils an, wieviel Bildpunkte pro Bildzeile durch die
Abtastfrequenz erzeugt werden.
Im folgenden wird genauer auf die Einstellung der optimalen
Abtastphase eingegangen. Eine Phasendetektion bzw. deren
Optimierung ist erst dann sinnvoll, wenn die Frequenz
bestimmt ist, mit der die Bildpunkte erzeugt worden sind.
Die Phase muß dann noch detektiert werden, denn bei falsch
eingestellter Abtastphase kann es vorkommen, daß die
Bildpunktwerte nicht richtig zurückgewonnen werden. Dies
gilt insbesondere bei Graphiksignalen, die von einem
Computer erzeugt worden sind, da diese sehr steile Übergänge
zwischen den einzelnen Bildpunkten aufweisen können. In Fig.
11 ist ein beispielhaftes Bildsignal dargestellt. Mit dem
Bezugszeichen TPXL ist die Signaldauer für einen Bildpunkt
angegeben. Eine Abtastung im Bereich der ansteigenden Flanke
des Bildsignals muß zwangsläufig zu fehlerhaften Werten
führen. Die zugehörige Anstiegszeit ist mit dem
Bezugszeichen TRT bezeichnet. In Fig. 12 ist dargestellt,
daß die Differenz ΔU zweier aufeinanderfolgender Abtastwerte
von der Abtastphase abhängt. In Fig. 12a liegt der
Abtasttakt so, daß gerade in der Mitte eines Bildpunktes
abgetastet wird. Im unteren Teil von Fig. 12a ist der
Abtasttakt dargestellt. Es wird jeweils bei der ansteigenden
Flanke des Abtasttaktes abgetastet. In Fig. 12b ist der
Abtasttakt gerade um 180° gegenüber Fig. 12a verschoben.
Jetzt wird nicht mehr in der Mitte eines Bildpunktes
abgetastet, sondern in den Übergangsbereichen zum nächsten
Bildpunktwert. Die Differenz der zwei aufeinanderfolgenden
Abtastwerte ΔU ist hier viel geringer als in Fig. 12a.
Anhand beider Figuren ist außerdem erkennbar, daß die
Differenz zweier aufeinanderfolgender Abtastwerte bei
optimaler Abtastung (gemeint ist die Abtastung in der
Bildpunktmitte) maximal ist. Genau dieser Sachverhalt wird
bei dem hier verwendeten Verfahren für die Ermittlung der
optimalen Abtastphase ausgenutzt. Das Verfahren benötigt
dazu theoretisch mindestens einen horizontalen Übergang im
Bild. Unter einem horizontalen Übergang ist das sich Ändern
des Bildpunktwertes von einem zum nächsten Bildpunkt zu
verstehen. Da dies unter Umständen in vielen Bildern nicht
in jeder Zeile gegeben ist, (z. B. bei dem Auftreten einer
horizontalen Linie im Bild), müssen die Differenzen zweier
aufeinanderfolgender Pixel betragsmäßig möglichst über das
gesamte Bild aufsummiert werden. Das Ergebnis dieser Summation
ergibt eine relative Aussage über die Phase, mit der
abgetastet wurde.
Dieser Wert ist aber nicht nur von der Phase, sondern auch
erheblich vom Bildinhalt abhängig. Daher werden bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren nur Werte miteinander
verglichen, die mit gleichem Bildinhalt erzeugt worden sind.
Anstelle der Differenzbildung von zwei aufeinanderfolgenden
Bildpunkten kann auch ein Hochpaßfilter eingesetzt werden.
Das hat dann z. B. den Vorteil, daß durch Verkleinern der
Verstärkung des Filters die Absolutwerte nach dem summieren
bedeutend kleiner werden. Außerdem können bestimmte
Differenzgrößen stärker bewertet werden als andere. Die
Formel für die Aufsummation der Differenzwerte ist
nachfolgend angegeben.
Bei dem Verfahren zur Abtastphasenermittlung wird die
Summation der Differenzwerte bei einem Bild mehrfach für
verschieden eingestellte Phasen durchgeführt. Die Phase, bei
der sich der größte Summationswert ergibt, ist die
bestmögliche Phaseneinstellung. Um die optimale Phase
genauer zu detektieren, kann ein Optimierungsverfahren
eingesetzt werden, das zum Maximum hin konvergiert. In Fig.
13 sind die Summationsergebnisse für verschiedene Phasen bei
unterschiedlichen Bildvorlagen dargestellt. Die
verschiedenen Phasenwerte reichen von 0 bis 40 ns, was einer
Bildpunktperiodendauer entspricht, wenn die Bildpunkte mit
einem 25 MHz-Takt erzeugt werden. Auf der Abszisse ist
jeweils die eingestellte Phase durch Angabe des
Verzögerungswertes in ns aufgetragen. Sogar bei dem
Vorlagenbild Hellbender, daß nur wenig klare horizontale
Übergänge aufweist, läßt sich das Maximum in der Verteilung
noch gut ermitteln und der optimale Phasenwert bei ca. 20 ns
feststellen.
Das Flußdiagramm für die Phasendetektion wird anhand von
Fig. 14 erläutert. Im Schritt 70 wird die Phase auf einen
Ausgangswert Null eingestellt. Im Schritt 71 wird mit dieser
aktuell eingestellten Phase das Bild abgetastet. In Schritt
72 findet die Hochpaßfilterung statt. Im Schritt 73 werden
die hochpaßgefilterten Bildpunktwerte des Bildes aufsummiert.
Dieser Wert wird im Schritt 74 zusammen mit der aktuellen
Phaseneinstellung abgespeichert. Sodann wird in Abfrage 75
überprüft, ob die Endphase I bereits eingestellt worden ist.
Wenn das noch nicht der Fall ist, wird die Phaseneinstellung
modifiziert. Dann werden die Schritte 71 bis 75 wiederholt.
Wird in Abfrage 75 festgestellt, daß der Endwert bezüglich
der Phaseneinstellung erreicht wurde, dann wird aus den
abgespeicherten Werten für die verschiedenen
Phaseneinstellungen der optimale Phasenwert durch Aufsuchen
des Maximums ermittelt. Dies findet im Schritt 77 statt. Im
Schritt 78 wird dann die Abtastphase so eingestellt, daß
immer mit der optimierten Abtastphase gearbeitet wird. Die
nachfolgenden Abtastungen finden dann mit der optimierten
Phaseneinstellung statt.
Nachfolgend wird noch das Verfahren erläutert, mit dem die
genaue horizontale Lage des aktiven Bildteiles relativ zur
gesamten Bildzeile erfindungsgemäß genau bestimmt werden
kann. Dieses Verfahren wird anhand der Fig. 15 näher
erläutert. Hilfreich für die Erklärung des Verfahrens ist
dabei, wenn man weiß, daß die Graphikstandards für die
Computergraphikkarten wie VGA, EGA, CGA, etc. lediglich
genau festlegen, wieviel sichtbare Bildpunkte pro Zeile
erzeugt werden und wieviel sichtbare Zeilen erzeugt werden.
Die komplette Bildzeile enthält aber durchaus mehr
Bildpunkte, da ja noch die Austastlücke für den
Zeilenrücklauf links und rechts der aktiven Zeile verteilt
sein kann. Es hängt dabei vom Hersteller der Graphikkarte
ab, wie groß er die Austastlücken wählt d. h., wieviel
inaktive Bildpunkte in der Videozeile auftreten. Für den
VGA-Standard gilt, daß 640 aktive Bildpunkte pro Zeile
ausgegeben werden müssen. Tatsächlich besitzt eine Bildzeile
jedoch eine Länge von je nach Graphikkarten-Hersteller z. B.
entweder 800, 808 oder 816 Bildpunkte. Demnach ist die
genaue horizontale Lage des Bildes nicht immer gleich je
nach Graphikkarten-Hersteller. Zur Feststellung der genauen
Lage wird jetzt wie folgt vorgegangen:
Das gesamte Bild, inklusive Austastintervall, wird in 16 Spalten eingeteilt. Dann werden die Bildpunktwerte in den einzelnen Spalten für ein abgetastetes Bild aufaddiert, wie schon vorher bei dem Verfahren zur Ermittlung der optimalen Abtastfrequenz erläutert. Die so erhaltenen Summenwerte werden mit einem Schwellwert verglichen. Dabei wird quasi festgelegt, in welchen Spalten keine aktiven Pixel vorhanden sind und in welchen Spalten aktive Pixel enthalten sind. Der Schwellwert ist dementsprechend gewählt. Jetzt wird die Anzahl derjenigen spalten vom linken und rechten Bildrand ermittelt, in denen keine aktiven Bildpunkte aufgetreten sind. Dann findet eine suksessive Verschiebung der Spalten relativ zu den abgetasteten Bildpunkten in eine Richtung um jeweils einen Bildpunkt statt. Dabei wird jedesmal wieder das gleiche Bild abgetastet und die Summenwerte für die neuen Spalten ermittelt. Dann wird ermittelt, wenn z. B. die Spalten nach rechts verschoben worden sind, ob nunmehr eine Sektion in ihrem Summenwert oberhalb des Schwellwertes liegt, die zuvor noch unterhalb dem Schwellwert gelegen hat. Wenn dies erstmals der Fall ist, weiß man, daß jetzt ein aktiver Bildpunkt in die Spalte geschoben worden ist und man kann ermitteln, wieviel inaktive Bildpunkte am linken Bildrand vorhanden sein müssen. Diese Zahl ergibt sich nämlich einerseits aus der Zahl der Verschiebeoperationen und zweitens aus der Zahl der Bildpunkte pro Spalte und der Anzahl der Spalten am linken Bildrand mit inaktiven Bildpunkten. Diese Vorgehensweise ist in der Fig. 15 dargestellt. Eine grobe Vereinfachung besteht darin, daß jeweils nur 5 Bildpunkte pro Spalte dargestellt sind. Hier sind bei realen Verhältnissen wesentlich mehr Bildpunkte vorgesehen z. B. 50 Bildpunkte pro Spalte. Im mittleren Teil von Fig. 15 ist in der mit dem Buchstaben A bezeichneten Spalte erstmalig ein aktiver Bildpunkt nach drei Verschiebeoperationen eingedrungen. Daraus ergibt sich, daß die Anzahl der inaktiven Bildpunkte am linken Bildrand gleich 3+2×5-1=12 Bildpunkten entsprechen muß. Im nächsten Schritt wird dann die Anzahl der inaktiven Bildpunkte am rechten Bildrand ermittelt. Dazu findet eine weitere Verschiebung der Spalten in die gleiche Richtung statt. Dies wird solange durchgeführt, bis anhand der Summenwerte für die Spalten erkennbar ist, daß die ursprünglich letzte Spalte mit aktiven Bildpunkten nunmehr gar keine aktiven Bildpunktwerte mehr aufweist. In dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel ist das schon nach vier Verschiebeoperationen erreicht. Daraus ergibt sich dann, daß 5-4+1×5=6 inaktive Bildpunkte am rechten Bildrand vorhanden sein müssen.
Das gesamte Bild, inklusive Austastintervall, wird in 16 Spalten eingeteilt. Dann werden die Bildpunktwerte in den einzelnen Spalten für ein abgetastetes Bild aufaddiert, wie schon vorher bei dem Verfahren zur Ermittlung der optimalen Abtastfrequenz erläutert. Die so erhaltenen Summenwerte werden mit einem Schwellwert verglichen. Dabei wird quasi festgelegt, in welchen Spalten keine aktiven Pixel vorhanden sind und in welchen Spalten aktive Pixel enthalten sind. Der Schwellwert ist dementsprechend gewählt. Jetzt wird die Anzahl derjenigen spalten vom linken und rechten Bildrand ermittelt, in denen keine aktiven Bildpunkte aufgetreten sind. Dann findet eine suksessive Verschiebung der Spalten relativ zu den abgetasteten Bildpunkten in eine Richtung um jeweils einen Bildpunkt statt. Dabei wird jedesmal wieder das gleiche Bild abgetastet und die Summenwerte für die neuen Spalten ermittelt. Dann wird ermittelt, wenn z. B. die Spalten nach rechts verschoben worden sind, ob nunmehr eine Sektion in ihrem Summenwert oberhalb des Schwellwertes liegt, die zuvor noch unterhalb dem Schwellwert gelegen hat. Wenn dies erstmals der Fall ist, weiß man, daß jetzt ein aktiver Bildpunkt in die Spalte geschoben worden ist und man kann ermitteln, wieviel inaktive Bildpunkte am linken Bildrand vorhanden sein müssen. Diese Zahl ergibt sich nämlich einerseits aus der Zahl der Verschiebeoperationen und zweitens aus der Zahl der Bildpunkte pro Spalte und der Anzahl der Spalten am linken Bildrand mit inaktiven Bildpunkten. Diese Vorgehensweise ist in der Fig. 15 dargestellt. Eine grobe Vereinfachung besteht darin, daß jeweils nur 5 Bildpunkte pro Spalte dargestellt sind. Hier sind bei realen Verhältnissen wesentlich mehr Bildpunkte vorgesehen z. B. 50 Bildpunkte pro Spalte. Im mittleren Teil von Fig. 15 ist in der mit dem Buchstaben A bezeichneten Spalte erstmalig ein aktiver Bildpunkt nach drei Verschiebeoperationen eingedrungen. Daraus ergibt sich, daß die Anzahl der inaktiven Bildpunkte am linken Bildrand gleich 3+2×5-1=12 Bildpunkten entsprechen muß. Im nächsten Schritt wird dann die Anzahl der inaktiven Bildpunkte am rechten Bildrand ermittelt. Dazu findet eine weitere Verschiebung der Spalten in die gleiche Richtung statt. Dies wird solange durchgeführt, bis anhand der Summenwerte für die Spalten erkennbar ist, daß die ursprünglich letzte Spalte mit aktiven Bildpunkten nunmehr gar keine aktiven Bildpunktwerte mehr aufweist. In dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel ist das schon nach vier Verschiebeoperationen erreicht. Daraus ergibt sich dann, daß 5-4+1×5=6 inaktive Bildpunkte am rechten Bildrand vorhanden sein müssen.
Nachdem die genaue Lage des Bildes automatisch ermittelt
worden ist, kann leicht eine genaue Zentrierung des aktiven
Bildbereiches für die Darstellung des Bildes auf dem
Fernsehbildschirm vorgenommen werden.
Die allgemeinen Formeln für die Ermittlung des Anfangs des
aktiven Bildteils bezüglich der horizontalen Richtung
lauten:
Bildanfangsposition = Anzahl der Verschiebeoperationen +
(Anzahl der Spalten am linken Bildrand mit inaktiven
Bildpunkten × Anzahl der Bildpunkte pro Spalte) - 1.
Die allgemeine Formel für die Bestimmung der Anzahl der
inaktiven Bildpunkte am rechten Bildrand lautet:
Anzahl der inaktiven Bildpunkte am rechten Bildrand =
(Anzahl der Bildpunkte pro Spalte - Anzahl der
Verschiebungen) + (Anzahl der Spalten mit inaktiven
Bildpunkten am rechten Bildrand × Anzahl der Bildpunkte pro
Spalte).
Daraus ergibt sich, daß die allgemeine Formel für das Ende
des aktiven Bildbereiches lautet:
Ende des aktiven Bildbereiches = gesamte Anzahl von
Bildpunkten pro Zeile - Anzahl der inaktiven Bildpunkte am
rechten Bildrand.
Alternativ läßt sich das Verfahren auch so realisieren, daß
zuerst die Anzahl der inaktiven Bildpunkte am rechten
Bildrand ermittelt wird und anschließend die Anzahl der
inaktiven Bildpunkte am linken Bildrand. Das vorgestellte
Verfahren kann ebenfalls einfach mit Hilfe von
Computerprogrammen realisiert werden. Ein entsprechendes
Verfahren kann auch leicht für die Feststellung der
vertikalen Bildposition angewendet werden.
Die drei vorgestellten Verfahren können einzeln aber auch
kombiniert eingesetzt werden. Sie können Benutzer-gesteuert
gestartet werden, z. B. durch Drücken einer Taste an der
Fernbedienung nach Anschluß des Computers an das
Fernsehgerät. Die optimalen Werte werden gespeichert und
bleiben für die Zukunft erhalten. Die Recheneinheit bzw. der
Computer kann entweder extern an das Fernsehgerät
angeschlossen werden oder in das Fernsehgerät integriert
sein.
Claims (21)
1. Signalverarbeitungsverfahren für ein analoges
Bildsignal, das ursprünglich von einer Recheneinheit
(10) stammt, in der das Bildsignal entsprechend eines
Grafikstandards digital erzeugt wurde, dadurch
gekennzeichnet, daß das analoge Bildsignal einer
Analog/Digital-Wandlung mit einer gewählten
Abtastfrequenz (fpix) unterzogen wird, und das
abgetastete Bild auf Bildstörungen hin untersucht wird,
um in Abhängigkeit davon eine korrigierte Abtastfrequenz
für die nachfolgenden Abtastvorgänge zu ermitteln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bildsignal jeweils
pro Bildzeile in eine Anzahl von Sektionen aufgeteilt
wird, die Bildpunktwerte in den einzelnen Sektionen
aufaddiert werden, die Abtastfrequenz um einen
definierten Wert erhöht oder erniedrigt wird, das
Bildsignal erneut abgetastet wird, die Bildpunktwerte in
den einzelnen Sektionen erneut aufaddiert werden, die
Differenz der Summenwerte in den einzelnen Sektionen für
die beiden Abtastvorgänge gebildet wird, die Maxima und
Minima in der Verteilung der Differenzwerte gezählt
werden und abhängig von der Anzahl der Maxima und Minima
eine korrigierte Abtastfrequenz eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei als Anzahl von
Sektionen das Bildsignal in 16 Spalten aufgeteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der definierte
Wert zur Erhöhung oder Erniedrigung der Abtastfrequenz
einem Wert entspricht, der für die Erzeugung eines
zusätzlichen Bildpunktes oder eines Bildpunktes weniger
pro Bildzeile bei dem erneuten Abtastvorgang sorgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2-4, wobei als korrigierte
Abtastfrequenz der eingestellte Wert beibehalten wird,
wenn kein definiertes Maximum in der Verteilung der
Differenzwert gezählt werden konnte.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, wobei als
korrigierte Abtastfrequenz ein Wert gewählt wird, der
einer um einen Bildpunktwert erniedrigten Anzahl von
Bildpunkten pro Bildzeile entspricht, wenn kein
definiertes Minimum gezählt werden konnte.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, wobei als
korrigierte Abtastfrequenz ein Wert gewählt wird, der
einer um einen Bildpunktwert erhöhten Anzahl von
Bildpunkten pro Bildzeile entspricht, wenn die Anzahl
der Maxima größer als die Anzahl der Minima ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, wobei als
korrigierte Abtastfrequenz ein Wert gewählt wird, der
einer um einen Bildpunkt erhöhten Anzahl von Bildpunkten
pro Bildzeile entspricht, wenn die Anzahl der Maxima
kleiner als die Anzahl der Minima ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-8, wobei die
Korrektur der Abtastfrequenz solange sukzessive
fortgeführt wird, bis kein Maximum oder Minimum mehr
gezählt werden konnte.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9, wobei eine
Tabelle mit in Frage kommenden Abtastfrequenzen für die
verschiedenen Grafikstandards vorgesehen wird, und als
gewählte Abtastfrequenz ein Wert aus der Tabelle
eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei jeweils die nächste
Abtastfrequenz aus der Tabelle eingestellt wird, wenn
sich bei der Analyse der Bildstörungen ergibt, daß die
zuvor eingestellte Abtastfrequenz nicht zur gewünschten
Anzahl von Maxima und Minima in der Verteilung der
Differenzwerte geführt hat.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei, wenn keiner der in
der Tabelle enthaltenen Abtastfrequenzen als optimale
Abtastfrequenz verifiziert werden konnte, der
Suchvorgang nach der optimalen Abtastfrequenz so
fortgesetzt wird, daß ausgehend von einem Wert in der
Tabelle, die Abtastfrequenz sukzessive um einen
definierten Inkrementwert erhöht wird, bis der optimale
Wert gefunden wurde.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der definierte
Inkrementwert einem Wert entspricht, so daß die
Abtastfrequenz so eingestellt ist, daß pro Bildzeile 8
Bildpunkte mehr gegenüber dem zuvor eingestellten Wert
abgetastet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei in dem Fall,
daß die optimale Abtastfrequenz wieder nicht gefunden
werden konnte, die Einteilung der Bildzeile in Sektionen
variiert wird und die Suche nach der optimalen Frequenz
fortgesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Bildsignal vor oder nach der Analog/Digital-Wandlung
einer Hochpaßfilterung unterworfen wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
zur Ermittlung der optimalen Abtastphase in wenigstens
einem Teil des Bildes jeweils der Betrag der Differenz
von zwei aufeinanderfolgenden Bildpunktwerten summiert
wird, die Abtastphase sukzessive verschoben wird und
jeweils erneut die Summe der Bildpunktdifferenzwerte für
den Teil des Bildes errechnet wird, wobei in der
Verteilung der Summenwerte für die verschiedenen
Abtastphasen das Maximum bestimmt wird und der
dazugehörige Abtastphasenwert als optimaler Phasenwert
gewählt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Phaseneinstellung
erst dann vorgenommen wird, wenn die optimale
Abtastfrequenz ermittelt worden ist.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die horizontale und/oder vertikale Position des aktiven
Bildbereiches durch Zählen von inaktiven Bildpunktwerten
an den Rändern des Bildes ermittelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei für die horizontale
Positionsbestimmung die Zählung der Bildpunktwerte am
linken oder rechten Bildrand so vonstatten geht, daß die
gesamte Bildzeile inklusive Austastlücke in eine Anzahl
Sektionen aufgeteilt wird, die Bildpunktwerte in den
einzelnen Sektionen aufaddiert werden, die Summenwerte
mit einem Schwellwert verglichen werden, die Anzahl der
Sektionen mit Summenwerten unterhalb des Schwellwertes
am linken und/oder rechten Bildrand gezählt wird, eine
sukzessive Verschiebung um einen Bildpunktwert der
Sektionen relativ zu den Bildpunkten der Bildzeile in
eine Richtung durchgeführt wird, wobei die Summenwerte
für die neuen Sektionen jeweils neu ermittelt werden,
eine Ermittlung stattfindet, ob entweder eine zuvor noch
unterhalb des Schwellwertes liegende Summe einer Sektion
nunmehr oberhalb des Schwellwertes liegt oder ob eine
zuvor noch oberhalb des Schwellwertes liegende Summe
nunmehr unterhalb des Schwellwertes liegt, und wobei
dann die Anzahl der Bildpunkte am linken oder rechten
Bildrand anhand der Anzahl der Verschiebungen und der
Anzahl von Sektionen mit unterhalb des Schwellwerts
liegender Summe zu Beginn der Verschiebeoperationen
ermittelt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei zur
Schwellwertbestimmung das Maximum des Summenwertes für
die Sektionen bestimmt wird und der Schwellwert zu einem
Bruchteil dieses Maximums festgelegt wird.
21. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zur automatischen Einstellung der Bildqualität
bei einem Fernsehgerät (11) das zur Anzeige von Bildern,
die von einer internen oder externen Recheneinheit (10)
entsprechend eines Graphikstandards erzeugt werden,
ausgelegt ist.
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