DE3382597T2

DE3382597T2 - Geraet zur videoaufloesung von graphiken.

Info

Publication number: DE3382597T2
Application number: DE8383302248T
Authority: DE
Inventors: Granville E Ott
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2003-04-21
Also published as: EP0092973B1; JPH0561640B2; JPS58190981A; EP0092973A2; US4484188A; DE3382597D1; EP0092973A3

Description

Diese Erfindung ist bestens geeignet für Bildschirm-Ausgabegeräte oder kleine Computersysteme, welche eine Bilddarstellung erzeugen, die auf einem Satz von in einem Speicher gespeicherten digitalen Grafikzeichen basiert. Ein typisches System dieser Art arbeitet beispielsweise mit einer Bildschirmauflösung von etwa 256 x 192 einzelnen Bildelementen oder Pixeln. Unter der Voraussetzung, daß zu jedem Bildelement ein einziger Bit-Code gehört, der angibt, ob das Bildelement An (weiß) oder Aus (schwarz) ist, wären etwa 6 KByte an Speicher zum vollständigen Speichern eines Bildes erforderlich. Dieser Speicherbedarf wäre noch wesentlich größer, falls eine Farbbilddarstellung gewünscht ist. Typischerweise sind bei einem Farbbildschirm acht oder sechzehn verschiedene Farben verfügbar. Dabei vergrößert sich der Speicherbedarf zum vollständigen Speichern eines Bildes im Falle einer Wahl von acht verschiedenen Farben um einen Faktor drei oder für den Fall einer Wahl von sechzehn verschiedenen Farben um einen Faktor vier. Ein System mit 256 x 192 Bildelementen, das mit sechzehn Farben arbeitet, würde also etwa 24 KByte an Speicher erfordern.
Eine Bildauflösung von 256 x 192 Bildelementen ist charakteristischerweise kleiner als die Auflösung, die ein gewöhnliches Fernsehgerät oder ein Videomonitor wiedergeben kann. Bei einem Fernsehempfangssystem guter Qualität erreicht man gewöhnlich eine Bildauflösung von etwa 512 x 384 Bildelementen. Um Grafiksignale für ein System dieser Auflösung mit sechzehn Farben vollständig zu speichern, wären etwa 96 KByte Speicherkapazität erforderlich. Eine solche Speicherkapazität ist viel größer als die Größe eines Direktzugriffsspeichers, mit dem Bildschirm-Ausgabegeräte oder kleine Computersysteme typischerweise versehen sind.
Um diesem großen Speicherplatzbedarf bei der Darstellung von Grafikzeichen zu begegnen, werden bei Bildschirm-Ausgabegeräten oder kleinen Computersystemen üblicherweise verschiedene Techniken angewandt. Zunächst weist der Bildschirm dieser Systeme typisch eine Auflösung von nur etwa 256 x 192 Bildelementen auf. Diese Bildauflösung wird erzeugt, indem die Mindestdauer der Zeit für jedes Bildelement innerhalb jeder Abtastzeile quantisiert wird, wodurch eine Horizontalauflösung von etwa 256 Bildelementen erzielt wird. Daneben ist es untypisch, bei solchen Systemen eine Zeilensprung-Abtastung einzusetzen. Das heißt, daß jedes Videobild 192 Abtastzeilen aufweist und daß jede dieser Abtastzeilen nacheinander von oben nach unten auf den Bildschirm übertragen wird. Dies ist anders als bei den am häufigsten verwendeten Fernsehempfangstechniken. Insbesondere unterscheidet es sich von dem in den Vereinigten Staaten und in Japan verwendeten NTSC-Standard und von dem in Europa am häufigsten verwendeten PAL-Standard. Bei diesen Systemen wird das Videobild in zwei Halbbildern abgetastet. Diese beiden Halbbilder umfassen ein erstes Halbbild, in dem die Abtastsignale für die ungeradzahligen Abtastzeilen übertragen werden, und ein zweites Halbbild, in dem die Abtastsignale für die geradzahligen Abtastzeilen übertragen werden. Zusätzlich würde ein Bildschirm-Ausgabegerät oder ein kleines Computersystem dieses Typs typischerweise einen begrenzten Satz von Grafikzeichenworten einsetzen, um die einzelnen Videomerkmale einer Gruppe von Bildelementen zu bestimmen. Typisch wäre, daß ein Grafikzeichen die Videomerkmale einer Gruppe von 8 x 8 Bildelementen bestimmt. Das Bild wäre dann durch eine Liste der Adressen innerhalb des Speichers, unter denen die Grafikzeichenworte für das einzelne Bild gespeichert sind, definiert.
Selbst beim Einsatz solcher Speicherreduktionstechniken ist bei einem solchen Bildschirm-Ausgabegerät oder einem kleinen Computersystem artbedingt ein Kompromiß zwischen der Größe des verwendeten Speichers und der erzeugten Bildauflösung erforderlich. Dieser Kompromiß wird meistens zugunsten eines begrenzten Speichers und einer begrenzten Bildauflösung getroffen. Dies führt zu dem Problem einer gezahnten "Treppen"- Kante an diagonalen Linien. Diese treppenförmigen diagonalen Linien führen bezeichnenderweise zu einer weniger attraktiven Bilddarstellung, als wenn solche Linien glatt wären.
Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, Nr. 11, April 1977, Seiten 4412-4414, ist eine Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Darstellung von Linien beschrieben, die unter flachen Winkeln zur Horizontalen auf einer rasterabgetasteten Kathodenstrahlröhre auftreten, bei welcher zusätzliche Bildelemente auf zwischen den normalen Abtastzeilen liegenden Zeilen erzeugt werden, indem unter Verwendung einer zweidimensionalen digitalen Interpolationsfunktion in Form einer Code-Tabelle zwischen vier benachbarten Bildelementen der normalen Abtastzeilen interpoliert wird. Jede Zwischenzeile wird zu einer Zeit dargestellt, die zwischen denjenigen Zeiten liegt, zu denen die normalen Zeilen dargestellt werden, deren Bildelemente zur Erzeugung der Bildelemente der einzelnen Zwischenzeile dienen.
In der US-A-4 298 896 ist eine Schaltung zur Erzeugung einer Zeilensprung-Rasterabtast-Darstellung eines Fernsehbildes aus einer Aufnahme lediglich von abwechselnden Zeilen beschrieben, bei welcher jedes aufgenommene Raster zweimal wiedergegeben wird und die Zwischenzeilen durch Interpolation aus den benachbarten aufgenommenen Zeilen bei der zweiten Wiedergabe gebildet werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bilddarstellung mit einer scheinbar hohen Auflösung zu schaffen, welche einen möglichst kleinen Grafikzeichen-Speicher erfordert. Diese Aufgabe wird gelöst, indem neue Abtastzeilen für Positionen zwischen den durch Grafikzeichen erzeugten Abtastzeilen erzeugt werden, wobei diese neuen Abtastzeilen Videomerkmale aufweisen, welche eine Kombination der Videomerkmale der benachbarten, durch Grafikzeichen erzeugten oder wirklichen Abtastzeilen repräsentieren.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die scheinbare Auflösung eines Bildschirms in zwei Dimensionen gleichzeitig verbessert werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kombination eines Integrierens oder Mittelns der durch Grafikzeichen erzeugten Abtastzeilen, um zwischen den durch die Grafikzeichen erzeugten Werten liegende Zwischenwerte der Videomerkmale zu erzeugen, und durch Erzeugen von Zwischenabtastzeilen, die Videomerkmale aufweisen, welche durch Kombinieren der Videomerkmale der gemittelten oder integrierten Abtastzeilen gebildet sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zeilensprung-Abtastsystem und Bildschirmgrafiken für Bildschirm- Ausgabegeräte und kleine Computersysteme zu schaffen. Dieses Zeilensprung-Abtastsystem entsteht dadurch, daß eine erste Halbbildabtastung erzeugt wird, die aus den gemittelten oder integrierten wirklichen Abtastzeilen an ungeradzahligen Abtastzeilen-Positionen innerhalb des Videobildes erzeugt wird, und durch Aufbauen des zweiten Halbbildes aus interpolierten Abtastzeilen, die durch Kombinieren der Videomerkmale benachbarter integrierter wirklicher Abtastzeilen an den geradzahligen Abtastzeilen-Positionen innerhalb des Bildes erzeugt sind.
Gemäß der Erfindung wird ein Viodeosignalgenerator geschaffen, welcher enthält: eine Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung zum wiederholten Erzeugen von Video-Abtastzeilen mit einer vorbestimmten Abtastzeilenperiode und mit mehreren Bildelementen, wobei jedes Bildelement eine vorbestimmte Bildelementperiode und wenigstens ein Videomerkmal aufweist, eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung verbundene Verzögerungseinrichtung, mit der die Video-Abtastzeilen um eine Abtastzeilenperiode verzögert werden können, eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung verbundene Interpolationseinrichtung, mit der aus den von der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung gelieferten Video-Abtastzeilen und verzögerten Video-Abtastzeilen Interpolations-Abtastzeilen erzeugt werden können, wobei die Interpolationseinrichtung eine Addiereinrichtung enthält, mit der das wenigstens eine Videomerkmal eines Bildelements einer Video-Abtastzeile aus der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und das wenigstens eine Videomerkmal eines entsprechenden Bildelements einer verzögerten Video-Abtastzeile aus der Verzögerungseinrichtung bei der Erzeugung der Interpolations-Abtastzeilen addiert werden können, und eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Interpolationseinrichtung verbundene Videosignal- Kombiniereinrichtung, mit der ein kombiniertes Videosignal erzeugt werden kann, das die Video-Abtastzeilen und die Interpolations-Abtastzeilen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationseinrichtung außerdem eine Summierintegrationseinrichtung aufweist, deren Zeitkonstante kürzer als eine Bildelementperiode ist, und mit einem ersten Eingang, der so angeschlossen ist, daß er die Ausgangssignale aus der Addiereinrichtung empfangen kann, und einem zweiten Eingang, der so angeschlossen ist, daß er ein Signal empfangen kann, das dem um eine Bildelementperiode verzögerten Ausgangssignal der Addiereinrichtung gleich ist, derart, daß die Summierintegrationseinrichtung ein Interpolations-Abtastzeilen- Ausgangssignal erzeugt, das einen Mittelwert des Videomerkmals aufeinanderfolgender Bildelemente in einer Abtastzeile repräsentiert.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Figuren, in denen:
Figuren 1(a) bis (e) hypothetische Abtastzeilensignale darstellen, welche an verschiedenen Teilen innerhalb der Erfindung erzeugt werden;
Figur 2 ein Blockdiagramm eines Bildschirm-Ausgabegeräts oder eines kleinen Computersystems der bei der Erfindung eingesetzten Art zeigt, welches insbesondere den Videosignalgenerator darstellt;
Figur 3 zur Detaildarstellung des in Figur 2 gezeigten Codewandlers dient;
Figur 4 eine Ausführungsform des in Figur 2 dargestellten Interpolators zeigt;
Figur 5 eine andere Ausführungsform des in Figur 2 dargestellten Interpolators zeigt; und
Figur 6 eine Ausführungsform der in Figur 2 dargestellten Zeilensprung-Abtaststeuerung zeigt.
Die Figuren 1(a) und (b) zeigen einen Abschnitt des Signals, das einem Videomerkmal innerhalb benachbarter Abtastzeilen entspricht. Bei einem einfarbigen Bildschirmsystem ist das einzige Videomerkmal die Helligkeit oder Intensität. Bei einem Farbildschirmsystem gibt es wenigstens drei Videomerkmale, wobei jede der drei Primärfarben einem Videomerkmal entspricht. In manchen Systemen ist jedoch die Intensität oder Helligkeit ein Videomerkmal, und ein rotes Farbdifferenzsignal und ein blaues Farbdifferenzsignal liefern die beiden anderen Videomerkmale. Das rote Primärfarbsignal erhält man durch Addieren des roten Farbdifferenzsignals zum Helligkeitssignal, und das blaue Primärfarbsignal erhält man durch Addieren des blauen Farbdifferenzsignals zum Helligkeitssignal. Das dritte Primärfarbsignal, in diesem Fall grün, erhält man aus einer gewichteten Kombination aus dem Helligkeitssignal, dem roten Farbdifferenzsignal und dem blauen Farbdifferenzsignal. Diese Beziehung gilt, weil die Kombination der drei Primärfarbsignale rot, blau und grün gleich dem Helligkeitssignal ist.
Eine Betrachtung der durch Zeichenworte erzeugten, in den Figuren 1(a) und 1(b) dargestellten Abtastzeilensignale zeigt unmittelbar, daß diese Signale sowohl in der Größe als auch in der Zeit quantisiert sind. Das heißt, daß die Signale nur eine begrenzte Anzahl von Größenzuständen annehmen können und daß sich die Signale nur in vorbestimmten Zeitabständen ändern können. Daher bleibt jedes dieser Signale in jedem der Intervalle von 0 bis T, T bis 2T, 2T bis 3T und so weiter unverändert. Eine derartige zeitliche Quanisierung führt zu einer relativ begrenzten Auflösung in der Horizontalen.
Ein erster Schritt zur Verbesserung der Auflösung der in den Figuren 1(a) und 1(b) auftretenden Abtastsignale besteht darin, über eine auf das Intervall T bezogene Periode zu mitteln oder zu integrieren. Figur 1(c) zeigt das Ergebnis solch einer Mittelbildung über das in Figur 1(a) dargestellte Abtastsignal. Figur 1(d) zeigt das Ergebnis einer Mittelbildung über das in Figur 1(b) dargestellte Abtastsignal. Bei den in den Figuren 1(c) und 1(d) gezeigten Signalen ist die Integrationskonstante so gewählt, daß der integrierte Wert am Ende jeder Zeitperiode dem quantisierten Wert des Ursprungssignals sehr nahe kommt. Dieses Ergebnis kann erzielt werden, indem die Zeitkonstante der Integration etwa auf ein Drittel des Quantisierungsintervalls T gesetzt wird.
Figur 1(e) zeigt die Signalmerkmale einer Interpolations- Abtastzeile, nämlich einer Abtastzeile, die durch Kombinieren der Merkmale der in den Figuren 1(c) und 1(d) dargestellten Merkmale gebildet ist. Das in Figur 1(e) gezeigte Signal wird gebildet, indem der Mittelwert der in den Figuren 1(c) und 1(d) erscheinenden Signale genommen wird. Diese Mittelwertbildung setzt voraus, daß beide Signale der Figuren 1(c) und 1(d) gleichzeitig zur Verfügung stehen, damit sie an eine Summierverstärkerschaltung gelegt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß die älteste Abtastzeile um eine Periode verzögert wird, die gleich der Dauer der für ein Abtastzeilenintervall gewählten Zeit ist. Dieses Verzögerungssignal wird dann zusammen mit dem laufenden Abtastzeilensignal an eine Summierverstärkerschaltung gelegt. Die Einzelheiten der Art und Weise, in der dies geschieht, werden nachstehend beschrieben.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Bildschirm-Ausgabegerätes oder eines kleinen Computersystems, welches mit der Erfindung arbeitet. Das Computersystem 200 enthält eine Eingabeeinrichtung 201, eine zentrale Recheneinheit 202, einen Nur-Lese-Speicher 203, einen Direktzugriffsspeicher 204, einen Speichertreiber 205 und einen Videosignalgenerator 206. Bedienerbefehle und Dateneingaben werden über die Eingabeeinrichtung 201 zur Verfügung gestellt. Diese Signale werden an die zentrale Recheneinheit 202 gelegt, die außerdem auf Programmanweisungen anspricht, die im Nur-Lese-Speicher 203 gespeichert sind. Entsprechend der Programmanweisungen im Nur- Lese-Speicher 203 und entsprechend der von der Eingabeeinrichtung 201 empfangenen Eingabesignale führt die zentrale Recheneinheit 202 verschiedene Datenverarbeitungsfunktionen aus. Diese Datenverarbeitungsfunktionen erfordern typischerweise eine Wechselwirkung mit dem Direktzugriffsspeicher 204. Der Direktzugriffsspeicher 204 dient zum zeitweisen Speichern von Anwenderprogrammen, Zwischenergebnissen und anderen Arten von zeitweise vorhandenen Daten. Die zentrale Recheneinheit 202 wirkt typischerweise über einen Speichertreiber 205 mit dem Direktzugriffsspeicher 204 zusammen. Der Speichertreiber 205 liefert die geeigneten Signale zum Addressieren des Direktzugriffsspeichers 204, um Daten in den Direktzugriffsspeicher 204 hinein zu schreiben und daraus abzurufen, und liefert außerdem ein geeignetes Format zum Anlegen dieser Daten an die zentrale Recheneinheit 202. Der Speichertreiber 205 ist außerdem dazu vorgesehen, in geeigneter Abfolge Daten auf den Videosignalgenerator 206 zu geben, der das Videosignal für die Sichtanzeige an den Bediener erzeugen kann.
Der Videosignalgenerator 206 enthält einen Codewandler 207, mehrere Interpolatoren 208 und eine Zeilensprung-Abtaststeuerung 209. Der Codewandler 207 empfängt Daten vom Speichertreiber 205. Diese Daten liegen in Form aufeinanderfolgender Grafikzeichenworte für die Abtastzeilen des Bildschirms vor. Der Codewandler 207 nimmt diese Grafikzeichenworte auf und erzeugt mehrere diesen Worten entsprechende Videomerkmale. Wie in Figur 2 gezeigt, erzeugt der Codewandler 207 ein Helligkeitssignal (Y), ein rotes Farbdifferenzsignal (R-Y) und ein blaues Farbdifferenzsignal (B-Y). Dieser Satz von Signalen genügt, um Farbgrafiken auf dem Bildschirm zu erzeugen. Es versteht sich, daß auch drei Primär-Farbintensitätssignale wie ein rotes Farbintensitätssignal, ein blaues Farbintensitätssignal und ein grünes Farbintensitätssignal erzeugt werden können, um eine Farbdarstellung vollständig zu charakterisieren. Außerdem kann im Falle einer einfarbigen Darstellung ein einzelnes Helligkeitssignal mittels des Codewandlers 207 erzeugt werden. Jedes der mittels des Codewandlers 207 erzeugten Signale gelangt an je einen Interpolator 208. Die Wirkungsweise eines Interpolators 208 wird nachstehend beschrieben. Jeder Interpolator 208 bewirkt eine Mittelbildung oder Integration des daran angelegten Abtastsignals und enthält ferner eine einzelne Abtastzeilen-Verzögerungseinrichtung, welche die Erzeugung einer Interpolations-Abtastzeile ermöglicht. Die Signale aus den drei Interpolatoren werden alle an eine Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 angelegt. Die Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 erzeugt Steuersignale und Farbmodulationssignale, um eine zusammengesetzte Video-Ausgabe bei 211 zu erzeugen. Zusätzlich erzeugt die Zeilensprung- Abtaststeuerung 209 ein Umschaltsignal bei 210, das an jeden der Interpolatoren 208 gelangt. Wie nachstehend näher beschrieben wird, bestimmen diese Umschaltsignale, ob der Interpolator 208 ein gemitteltes wirkliches Abtastzeilensignal oder ein Interpolations-Abtastzeilensignal liefert.
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in Figur 2 dargestellten Codewandlers 207. Der Codewandler 207 enthält einen Dekodierer 310, eine Referenzspannungsquelle 320, einen Schaltkreis 330 und eine Ausgabeschaltung 350.
Der Dekodierer 310 empfängt die Digitalzeichen-Eingabe von der Speichertreiber 205 auf einer Leitung 301. Diese Eingabe auf der Leitung 301 enthält vorzugsweise aufeinanderfolgende Mehrbit-Grafikzeichenworte. Der Dekodierer 310 empfängt jedes Mehrbit-Grafikzeichenwort und erzeugt eine Ausgabe auf einer von mehreren Ausgabeleitungen. Bei der in Figur 3 gezeigten besonderen Ausführungsform umfaßt der Dekodierer 310 eine Ein-aus-sechs-Auswahl und erzeugt eine Ausgabe auf einer der als blau, rot, grün, grau, weiß oder schwarz bezeichneten Leitungen. Die Einzelheiten des Dekodierers 310 sind durchaus gebräuchlich, und er arbeitet nach dem Fachmann wohlbekannten Prinzipien. Es wäre noch anzumerken, daß der gezeigte Dekodierer 310, der eine Ausgabe auf einer von sechs Ausgabeleitungen erzeugt, eine für die Veranschaulichung des Wesens der Erfindung günstige Wahl darstellt. Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daß der Dekodierer 310 so gestaltet sein kann, daß er mit einer Anzahl anderer Grafikzeichencodes arbeitet, um eine Ausgabe an einer vorbestimmten Anzahl von Ausgängen zu erzeugen, die von sechs verschieden ist. Gemäß der zuvor beschriebenen Beispiele ist es im Sinne der Erfindung, wenn ein auf der Leitung 301 empfangener 4-bit-Zeichencode den Dekodierer 310 in die Lage versetzt, eine Ausgabe auf einer von sechzehn verschiedenen Ausgabeleitungen zu erzeugen.
Die Referenzspannungsquelle 320 enthält eine Spannungsteilerschaltung, die zwischen einer positiven Spannung und der Erde angeschlossen ist. Die Spannungsteilerschaltung enthält Widerstände 321, 322, 323 und 324. Daher ermöglicht es die Referenzspannungsquelle 320, Spannungen auf mehreren diskreten Pegeln zu erzeugen, indem die Knotenpunkte zwischen den Widerständen 321 bis 324 abgegriffen werden. Wie für den Fachmann selbstverständlich ist, kann es erwünscht sein, eine kleinere oder eine größere Anzahl von Widerständen innerhalb der Referenzspannungsquelle 320 vorzusehen, um die bestimmten, gemäß der einzelnen ausgewählten Videomerkmale verlangten Spannungen zu erzeugen.
Der Schaltkreis 330 empfängt Eingaben von den sechs Ausgängen des Dekodierers 310 und außerdem die Referenzspannungen von der Referenzspannungsquelle 320. Entsprechend der einzelnen, von dem Dekodierer 310 bewirkten Ausgaben legt der Umschaltkreis 330 Spannungen, die von der Referenzspannungsquelle 320 stammen, an die Ausgabeschaltung 350. Wenn beispielsweise die blaue Ausgabe des Dekodierers 310 wirksam ist, werden Feldeffekteinrichtungen 331, 332, 333 betätigt. Bei Betätigung dieser Einrichtungen werden vorbestimmte, von der Referenzspannungsquelle 320 erhaltene Spannungen an die Ausgabeschaltung 350 gelegt. Eine von dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 321 und 322 erhaltene Spannung wird über eine Feldeffekteinrichtung 331 an eine Feldeffekteinrichtung 353 für das blaue Farbdifferenzsignal gelegt. In ähnlicher Weise wird die Ausgangsspannung von dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 322 und 323 über eine Feldeffekteinrichtung 332 an eine Feldeffekteinrichtung 351 für das Helligkeitssignal gelegt. Schließlich wird ein Erdpotential über eine Feldeffekteinrichtung 333 an eine Feldeffekteinrichtung 352 für das rote Farbdifferenzsignal gelegt. Ähnlich betätigt eine Aktivierung der roten Ausgabe des Dekodierers 310 Feldeffekteinrichtungen 334, 335 und 336, wodurch vorbestimmte Spannungen aus der Referenzspannungsquelle 320 jeweils an die Feldeffekteinrichtungen 352, 351 und 353 gelangen. In ähnlicher Weise wie oben beschrieben betätigt jeder der Ausgangsanschlüsse grün, grau, weiß und schwarz des Dekodierers 310 drei Feldeffekteinrichtungen, die bestimmte Referenzspannungen aus der Referenzspannungsquelle 320 an die Ausgabeschaltung 350 legen. Auf diese Weise bewirkt jede der Ausgaben des Dekodierers 310, daß drei Spannungssignale an die Ausgabeschaltung 350 gelangen, wobei diese Spannungen einzelnen Videomerkmalen entsprechen.
Die Ausgabeschaltung 350 enthält die Feldeffekteinrichtung 351 für das Helligkeitssignal, die Feldeffekteinrichtung 352 für das rote Farbdifferenzsignal und die Feldeffekteinrichtung 353 für das blaue Farbdifferenzsignal. Wie zuvor beschrieben, legt der Schaltkreis 330 in Abhängigkeit von der einzelnen Ausgabe des Dekodierers 310 vorbestimmte Spannungen an das Gate jeder Feldeffekteinrichtung 351, 352 und 353. Man beachte, daß der Schaltkreis 330 so aufgebaut ist, daß ein und nur ein Referenzspannungssignal aus der Referenzspannungsquelle 320 an je einem Gate der Feldeffekteinrichtungen 351, 352 und 353 liegt. Entsprechend der Anordnung der im Schaltkreis 330 vorgesehenen Gates entspricht diese einzelne Spannung den Videomerkmalen für die einzelne Farbausgabe des Dekodierers 310. Die Ausgabeschaltung 350 dient als Pufferschaltung für das Anlegen dieser Referenzspannungssignale an die in Figur 2 gezeigten Interpolatoren 208.
Zwar ist der in Figur 3 gezeigte Codewandler 207 so aufgebaut, daß er ein Helligkeitssignal und zwei Farbdifferenzsignale erzeugt, jedoch ist es es für den Fachmann offensichtlich, daß diese Schaltung ebenso zur Erzeugung von drei Primärfarb-Intensitätssignalen anwendbar ist. Die Umwandlung in eine Schaltung, die drei Primärfarb-Intensitätssignale erzeugt, würde eine Neuanordnung der im Schaltkreis 330 vorgesehenen Feldeffekteinrichtungen erfordern. Anstelle einer Verbindung der Spannungspunkte von der Referenzspannungsquelle 320, die der Helligkeit und den beiden Farbdifferenzsignalen entsprechen, würden die an je einem Ausgang des Dekodierers 310 angeschlossenen Feldeffekteinrichtungen dabei Spannungen liefern, die den drei Primärfarb-Intensitätssignalen entsprechen. Jedoch ändert eine solche alternative Wahl des Aufbaus nichts am grundlegenden Wesen der vorliegenden Erfindung.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des in Figur 2 gezeigten Interpolators 208. Der Interpolator 208 besteht in erster Linie aus einer Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402, einem Paar Abtast-Halte-Schaltungen, einem Paar Summierverstärker und einem Integriersummierverstärker. Man beachte, daß es in Figur 2 mehrere Interpolatoren 208 innerhalb des Videosignalgenerators 206 gibt. Jeder Interpolator 208 ist an einen der Videomerkmal-Ausgänge des Codewandlers 207 angeschlossen. Der Einfachheit halber zeigt Figur 4 nur einen der Interpolatoren 208, die vorzugsweise aus identischen Schaltungen gebildet sind.
Der Interpolator 208 empfängt das Videomerkmal-Ausgangssignal von dem Codewandler 207 auf einer Leitung 401. Die Leitung 401 verzweigt sich in zwei Pfade. Ein erster Pfad liegt an einem Summierverstärker 430 und an einer Schalteinrichtung 420, deren Zweck weiter unten genauer erläutert wird. Der andere Pfad liegt an der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402. Die Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 dient als analoge Verzögerungsleitung, mit der die auf der Leitung 401 liegenden Signale um eine Periode verzögert werden können, die gleich der Zeitdauer einer vollständigen Abtastzeile ist. Eine derartige Eimerketten-Verzögerungseinrichtung kann als Ladungskopplungseinrichtung verwirklicht sein, die mehrere Ladungsreservoirs aufweist. Jedes dieser Ladungsreservoirs dient als analoge Speichereinrichtung, in der das Analogsignal in Abhängigkeit von der Ladungsmenge gespeichert ist. Diese Ladungsreservoirs sind in einer Reihe zusammengeschaltet, die Eimerkette mit getakteten Toren genannt wird. Ein Taktgeber, etwa ein Taktgeber 403, steuert den Übergang von Ladungen von einem Ladungsreservoir zum anderen und steuert so die Übertragung eines abgetasteten Analogsignals zwischen einzelnen Ladungsreservoirs. Die Gesamtverzögerung solch einer Ladungskopplungseinrichtung hängt von der Taktrate und von der Anzahl von Ladungsreservoirs innerhalb der Eimerkettenleitung ab. Solche Ladungskopplungseinrichtungen für eine Verzögerung um eine Abtastperiode sind im Handel erhältliche Standardeinrichtungen.
Die Ausgabe der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 liegt an einer Feldeffekteinrichtung 405, welche als Schalter dient. Die Feldeffekteinrichtung 405 empfängt in einer weiter unten vollständiger beschriebenen Weise auf einer Leitung 404 ein Signal von der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209. Jedenfalls arbeitet die Feldeffekteinrichtung 405 je nach dem Zustand des Signals auf der Leitung 404 als offener oder als geschlossener Schalter.
Der Summierverstärker 430 empfängt ein Videomerkmal-Signal direkt auf der Leitung 401 sowie ein verzögertes Videomerkmal-Signal von der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 über die Feldeffekteinrichtung 405. Der Summierverstärker 430 erzeugt in einer vom Fachmann beherrschten Weise eine Ausgabe, die allgemein der Summe der beiden Eingaben entspricht.
Das verzögerte Videomerkmal-Signal aus der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 und das laufende Videomerkmal-Signal auf der Leitung 401 gelangen jeweils an eine Abtast-Halte- Schaltung. Der Taktgeber 403 ist an das Gate von Feldeffekteinrichtungen 410 und 420 angelegt, die entweder als offene oder als geschlossene Schalter wirken. Wenn die Feldeffekteinrichtung 410 leitend ist, wird die Ausgabe der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 in einem Kondensator 411 gespeichert. In ähnlicher Weise gelangt, wenn die Feldeffekteinrichtung 420 leitend ist, das auf der Leitung 401 empfangene Videomerkmal-Signal an einen Kondensator 421 und wird darin gespeichert.
Man beachte, daß der Taktgeber 403 als sowohl an der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 als auch an den Feldeffekteinrichtungen 410 und 420 liegend dargestellt ist. Bei geeigneter Wahl der Frequenz des Taktgebers 403 zusammen mit der Anzahl von Speicherelementen innerhalb der Eimerketten- Verzögerungseinrichtung 402 kann ein Taktimpulssignal vom Taktgeber 403 der Zeitdauer eines Bildelements oder Pixels entsprechen, etwa dem in den Figuren 1(a)-(e) dargestellten Zeitintervall T. Je nach der Anzahl der gesonderten Elemente innerhalb der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 kann es erforderlich sein, an die Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 eine andere Taktfrequenz als an die Feldeffekteinrichtungen 410 und 420 zu legen. Allerdings müssen diese verschiedenen Frequenzen phasenkorreliert sein, um die geeignete Beziehung zwischen der Ausgabe der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 und der Durchlaßzeit der Feldeffekteinrichtung 410 zu gewährleisten.
Ein Spannungsfolger-Verstärker 412 dient dazu, eine Ausgabe mit einer Spannung zu erzeugen, die der Spannung über dem Kondensator 411 gleicht, ohne diesen Kondensator wesentlich zu belasten oder zu entladen. In ähnlicher Weise erzeugt ein Spannungsfolger-Verstärker 422 ein Spannungssignal, das der im Kondensator 421 gespeicherten Spannung entspricht. Die Ausgänge der Spannungsfolger-Verstärker 412 und 422 liegen an getrennten Eingängen eines Summierverstärkers 440. Der Summierverstärker 440 arbeitet in ähnlicher Weise wie der Summierverstärker 430, um eine Ausgabe zu erzeugen, die den auf seinen jeweiligen Eingängen liegenden Signalen entspricht.
Die Ausgaben der Summierverstärker 430 und 440 werden jeweils auf Eingänge eines Integriersummierverstärkers 450 gegeben. Der Integriersummierverstärker 450 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine zeitlich gemittelte oder integrierte Summe der Ausgaben der Summierverstärker 430 und 440 ist. Dieses Ausgangssignal auf der Leitung 451 gelangt dann in der in Figur 2 dargestellten Weise an die Zeilensprung-Abtaststeuerung 209. Man beachte, daß der im Integriersummierverstärker 450 eingesetzte Kondensator eine Kapazität aufweisen muß, die in Bezug zur Zeitdauer eines Bildelements oder Pixels gewählt ist. Wie oben erläutert, wird der Kondensator vorzugsweise so gewählt, daß die Zeitkonstante des Integriersummierverstärkers 450 etwa ein Drittel der Bildelementperiode beträgt, um sicherzustellen, daß die Ausgabe auf der Leitung 451 am Ende der Bildelementperiode nahe an dem unverzögerten, auf der Leitung 401 liegenden Videomerkmal-Signal liegt.
Falls eine andere Wellenform gewünscht wird, als in den Figuren 1(c)-1(e) gezeigt ist, kann dem Integriersummierverstärker 450 ein zusätzlicher Schaltungsteil hinzugefügt werden, wie etwa durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Ein Rückkopplungswiderstand kann parallel zum Rückkopplungskondensator gelegt werden, um der Ausgabe auf der Leitung 451 irgendeine Verstärkungskomponente hinzuzufügen. Dies dient dazu, einen exponentiellen Anstieg oder Abfall zu erzeugen. Unter gewissen Umständen kann es wünschenswert sein, irgendeine Art einer Differenzierkomponente in dem Integriersummierverstärker 450 zu verwirklichen. Diese Technik, Vor-Spitzenwertbildung genannt, wird verwirklicht, indem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator parallel zu einem oder beiden der Eingangswiderstände vorgesehen wird. Bei einem Codewandler 207, wie er in Figur 3 gezeigt ist, welcher scharfe Zustandsübergänge erzeugt, wie in den Figuren 1(a) und 1(b) dargestellt, wäre eine solche Vor-Spitzenwertbildung unerwünscht. Falls jedoch aus irgendeinem Grunde die Zustandsübergänge deutlich verschlechtert sind, beispielsweise falls die Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 dazu neigt, die Bildelementsignale unter Verschlechterung der scharfen Übergänge zu integrieren, kann eine Vor-Spitzenwertbildung wünschenswert sein. Das entscheidende Kriterium besteht darin, daß der Interpolator 208 eine gewünschte Kombination der Videomerkmal-Signale liefert.
Die Gesamt-Arbeitsweise des Interpolators 208 wird nun im einzelnen beschrieben. Das Signal aus der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 auf der Leitung 404 bewirkt, daß die Feldeffekteinrichtung 405 während der Zeit, in der keine Interpolations-Abtastzeilen gebildet werden, nichtleitend ist. Somit gelangt das Ausgangssignal der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 weder an den Summierverstärker 430 noch an die Abtast-Halte-Schaltung mit der Feldeffekteinrichtung 410, dem Kondensator 411 und dem Spannungsfolger-Verstärker 412. Die Ausgabe des Spannungsfolger-Verstärkers 422 entspricht dem in einer Zeit während des vorangegangenen Bildelementintervalls abgetasteten Videomerkmal-Signal auf der Leitung 401. Die Ausgabe des Summierverstärkers 430 hängt daher allein von dem eingehenden Videomerkmal-Signal auf der Leitung 401 ab. Das Signal aus der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 wird durch die nichtleitende Feldeffekteinrichtung 405 unterbrochen, weshalb der Spannungsfolger-Verstärker 412 kein Ausgangssignal erzeugt. Daher hängt die Eingabe in den Summierverstärker 440 allein von der Ausgabe des Spannungsfolger-Verstärkers 422 ab. Die Eingaben in den Integriersummierverstärker 450 sind daher das laufende Spannungsmerkmalsignal auf 401 von dem Summierverstärker 430 und ein verzögertes Signal, das dem Videomerkmal-Signal des vorangegangenen Bildelements von dem Summierverstärker 440 entspricht. Somit erzeugt der Integriersummierverstärker 450 ein gemitteltes oder integriertes Signal, wie es in den Figuren 1(c) und 1(d) gezeigt ist. Dies entspricht einem gemittelten Signal zur Erhöhung der horizontalen Auflösung des Bildschirms.
Während der Zeit, in der eine interpolierte Abtastzeile erzeugt wird, macht das auf der Leitung 404 auftretende Signal von der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 die Feldeffekteinrichtung 405 leitend. Daher empfängt der Summierverstärker 430 das unverzögerte Videomerkmal-Signal von der Leitung 401 sowie das um eine Abtastzeilenperiode verzögerte Signal aus der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402. Diese beiden Signale werden mittels des Summierverstärkers 430 aufsummiert und auf einen Eingang des Integriersummierverstärkers 450 gegeben. In ähnlicher Weise werden die um ein Bildelement verzögerten Signale von den jeweiligen Abtast-Halte-Schaltungen auf Eingänge des Summierverstärkers 440 gegeben. Der Summierverstärker 440 summiert diese Signale und gibt eine dieser Summe entsprechende Ausgabe auf einen einzelnen Eingang des Integriersummierverstärkers 450. Der Integriersummierverstärker 450 erzeugt dann eine Ausgabe auf einer Leitung 451, welche einem Signal der in Figur 1(e) gezeigten Art entspricht. Dieses Signal ist der Mittelwert eines Videomerkmals für aufeinanderfolgende Abtastzeilen und aufeinanderfolgende Bildelemente innerhalb jeder Abtastzeile.
Figur 5 zeigt eine andere Ausführungssform des in Figur 4 dargestellten Interpolators 208. Figur 5 enthält eine Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402, einen Summierverstärker 510, einen Integriersummierverstärker 520 und eine Abtast- Halte-Schaltung, die eine Feldeffekteinrichtung 530, einen Kondensator 531 und einen Spannungsfolger-Verstärker 532 enthält. Die in Figur 5 dargestellte Schaltung benötigt vorteilhaft weniger Bauteile als die in Figur 4 dargestellte Schaltung, führt aber im wesentlichen die gleichen Funktionen aus. Das eingehende Videomerkmal-Signal wird wie bei der in Figur 4 gezeigten Schaltung auf eine Leitung 401 gegeben. Dieses Eingangssignal gelangt an einen einzelnen Eingang des Summierverstärkers 510. Außerdem gelangt dieses Eingangssignal an den Eingang der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402. Die Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 gibt eine Ausgabe auf eine Feldeffekteinrichtung 405, die in einer im Zusammenhang mit der Beschreibung von Figur 4 bereits vollständig beschriebenen Weise mittels eines Signals aus der Leitung 404 gesteuert wird. Die Ausgabe der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402, die mittels einer Feldeffekteinrichtung 405 torgesteuert ist, gelangt an einen zweiten Eingang des Summierverstärkers 510. Die Ausgabe des Summierverstärkers 510 gelangt in einer der in Figur 4 gezeigten ähnlichen Weise an einen einzelnen Eingang des Integriersummierverstärkers 520.
Wie im Falle des in Figur 4 dargestellten Integriersummierverstärkers 450 kann es wünschenswert sein, den Integriersummierverstärker 520 mit einer Verstärkungskomponente oder einer Komponente zur Vor-Spitzenwertbildung zu versehen, wie durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die in Figur 5 gezeigte Schaltung verwirklicht die eine Bildelementverzögerung für sowohl die wirklichen Abtastzeilen als auch die Interpolations-Abtastzeilen in einer anderen Weise, als in Figur 4 dargestellt. Die Ausgabe des Integriersummierverstärkers 520 liegt an einer Abtast-Halte-Schaltung an, welche die Feldeffekteinrichtung 530, einen Kondensator 531 und einen Spannungsfolger-Verstärker 532 enthält. Die Feldeffekteinrichtung 530 arbeitet als Schalter und wird durch das Signal aus dem Taktgeber 403 in ähnlicher Weise wie bei der in Figur 4 dargestellten Steuerung der Feldeffekteinrichtungen 410 und 420 gesteuert. Wenn die Feldeffekteinrichtung 530 leitend ist, wird der Kondensator 531 auf die Ausgangsspannung des Integriersummierverstärkers 520 aufgeladen. Der Spannungsfolger-Verstärker 532 liefert eine der im Kondensator 531 gespeicherten Spannung proportionale Ausgangsspannung, ohne diesen Kondensator wesentlich zu belasten oder zu entladen. Die Ausgabe des Spannungsfolger-Verstärker 532 gelangt an einen zweiten Eingang des Integriersummierverstärkers 520. Die Abtast-Halte-Schaltung liefert daher die eine Bildelementverzögerung, die zuvor mittels zwei voneinander getrennter, in Figur 4 dargestellter Baugruppen erzeugt wurde. In anderer Hinsicht arbeitet der in Figur 5 dargestellte Interpolator analog zu dem in Figur 4 dargestellten Interpolator.
Figur 6 zeigt ein Blockdiagramm der in Figur 2 dargestellten Zeilensprung-Abtaststeuerung 209. Die Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 empfängt Signale von den jeweiligen Interpolatoren 208 auf Leitungen 601, 602 und 603. In Entsprechung zu dem in Figur 2 gezeigten System werden 601 als Leitung für das Helligkeitssignal, 602 als Leitung für das rote Farbdifferenzsignal und 603 als Leitung für das blaue Farbdifferenzsignal bezeichnet. Die Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 erzeugt ein zusammengesetztes Video-Ausgangssignal auf einer Leitung 604 und ein Interpolator-Steuersignal auf einer Leitung 605. Die Hauptfunktion der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 liegt darin, auf die Videomerkmal-Signale hin geeignete Steuersignale und eine Signalaufbereitung zu liefern, um ein zusammengesetztes Videosignal zu erzeugen. Dieses zusammengesetzte Videosignal kann dann zur Erzeugung der Bilddarstellung direkt auf einen Monitor gegeben werden, oder es kann an einen Rundfunkfrequenzmodulator gelegt werden, um ein Standard-Fernsehsignal zur Darstellung auf einem Standard-Fernsehempfänger zu erzeugen.
Der Teil der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 zur Erzeugung der Steuersignale fängt mit einem Taktgeber 606 an. Der Taktgeber 606 ist vorzugsweise mit den Taktgebern 403 der Interpolatoren 208 phasensynchronisiert, um die richtige zeitliche Einstellung der mittels der Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 erzeugten Steuersignale zu gewährleisten. Die Ausgabe des Taktgebers 606 gelangt an einen Zeilenzähler 607, der je ein Ausgangssignal für jede Abtastzeilenperiode erzeugt, indem die vom Taktgeber 606 kommenden Impulse gezählt werden. Dieses eine Signal pro Abtastzeilenperiode gelangt an einen Halbbildzähler 608, einen Austastsignalgenerator 610, einen Synchronisationssignalgenerator 611 und einen Farbsynchronsignal-Generator 612. Der Halbbildzähler 608 zählt die Abtastzeilenperioden-Signale von dem Zeilenzähler 607, um zu bestimmen, wann zwischen einer Erzeugung von wirklichen Abtastzeilen und einer Erzeugung von Interpolations-Abtastzeilen umzuschalten ist. Nach dem NTSC-Fernsehübertragungsstandard enthält jedes Halbbild zweihundertzweiundsechzig und eine halbe Abtastzeile. Beim PAL-Fernsehübertragungsstandard enthält jedes Halbbild dreihundertzwölf und eine halbe Abtastzeile. Der Halbbildzähler 608 zählt die Hälfte der Gesamtzahl von Abtastzeilen, um einen Impuls zu liefern, mit dem ein Flip-Flop 609 umgeschaltet werden kann. Die Ausgabe des Flip-Flop 609 gelangt an eine Leitung 605 (die der in Figur 2 gezeigten Leitung 201 entspricht), und sodann an jeden der Interpolatoren 208. Dieses Signal liegt auf Leitungen 404, die in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind, um zu steuern, ob das Signal aus der Eimerketten-Verzögerungseinrichtung 402 an der übrigen Verschaltung des jeweiligen Interpolators 208 anliegt. Wenn der Flip-Flop 609 ein Signal an die Feldeffekteinrichtung 405 legt, um sie nichtleitend zu machen, so erzeugen die Interpolatoren 208 wirkliche Abtastzeilen, die den Grafikzeichenworten entsprechen, welche vom Speichertreiber 205 an den Videosignalgenerator 206 gelangen. Wenn der Flip-Flop 609 die Feldeffekteinrichtungen 405 leitend macht, erzeugen die Interpolatoren 208 Interpolations- Abtastzeilen aufgrund eines Summierens und Mittelns zwischen benachbarten Abtastzeilen, nämlich einer gerade empfangenen Abtastzeile und einer Abtastzeile, die durch die Eimerketten- Verzögerungseinrichtung 402 verzögert ist. Falls es nicht schon deutlich ist, ist hier besonders zu bemerken, daß dieses System erfordert, daß der Speichertreiber 205 Grafikzeichenworte von einem RAM 204 abruft und sie für jedes vollständige Bild auf dem Bildschirm zweimal auf den Videosignalgenerator 206 gibt. Beim ersten Mal erzeugt der Videosignalgenerator 206 wirkliche Abtastzeilen, die zum Beispiel direkt den im RAM 204 gespeicherten Daten entsprechen und die nur zusammen mit dem Merkmal der Glättung aus dem Speichertreiber 205 an den Videosignalgenerator 206 gelangen. Beim zweiten Anlegen der Grafikzeichencodes vom Speichertreiber 205 an den Videosignalgenerator 206 erzeugt der Videosignalgenerator 206 Interpolations-Abtastzeilen, die unter Positionen auf den Bildschirm geschrieben werden, welche sich mit den Positionen, unter denen die wirklichen Abtastzeilen geschrieben werden, abwechseln.
Das Anlegen des Signals vom Zeilenzähler 607 an den Austastsignalgenerator 610 veranlaßt den Austastsignalgenerator 610, eine Bildaustastungssignal zu erzeugen, welches das zusammengesetzte Videosignal in einen bestimmten Zustand versetzt, wenn keine Videomerkmal-Signale erzeugt werden. Diese Zeitabschnitte kommen während des Horizontalrücklauf-Intervalls vor, während dessen der bei dem speziellen Bildschirm verwendete Kathodenstrahl zum ganz links liegenden Teil des Bildschirms zurückgeführt wird, um damit zu beginnen, eine neue Abtastzeile auf den Bildschirm zu schreiben, und während der Dauer der Vertikalaustastung, während der der Kathodenstrahl in den oberen linken Teil des Bildschirms zurückgeführt wird, um mit dem Schreiben eines neuen Bildes zu beginnen.
In ähnlicher Weise betätigt das vom Zeilenzähler 607 angelegte Signal den Synchronisationssignalgenerator 611. Der Synchronisationssignalgenerator 611 erzeugt vor Beginn jeder Video-Abtastzeile ein Horizontalsynchronisationssignal. Dieses Horizontalsynchronisationssignal wird im Monitor oder im Empfänger dazu verwendet, horizontale Abtastzeilen geeignet auszurichten. Das Signal aus dem Zeilenzähler 607 gelangt ferner an den Farbsynchronsignal-Generator 612, der in einer unten näher beschriebenen Weise arbeitet.
Das auf der Leitung 601 erscheinende Helligkeitssignal gelangt direkt an einen Misch-Videosignalgenerator 616. Jedes der Farbdifferenzsignale gelangt an jeweils einen Farbmodulator, um das für die spezielle verwendete Übertragungscodiertechnik erforderliche Signal zu erzeugen. Ein Oszillator 613 erzeugt ein Signal, das an einen Farbmodulator 614, einen Farbmodulator 615 und den Farbsynchronsignal-Generator 612 gelangt. Die speziell verwendete Frequenz hängt vom gewählten Übertragungsstandard ab. Beim NTSC-Codiersystem ist die Standardfrequenz etwa 3,58 MHz. Beim PAL-Codiersystem ist die Standardfrequenz etwa 4,43 MHz. Beim PAL-Codiersystem wechselt die Phase der Farbinformation bei abwechselnden Videozeilen. Bei einem System, das nach dem PAL-Codiersystem arbeitet, muß daher ein Signal an den Oszillator 613 gelegt werden, um die Phase der Standardfrequenz in Abhängigkeit von der einzelnen Zeile zu wechseln. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß ein Signal vom Zeilenzähler 607 an eine Phasensteuerungseinrichtung am Ausgang des Oszillators 613 gelegt wird. Die in Figur 6 dargestellte spezielle Zeilensprung-Abtaststeuerung 209 ist dafür ausgelegt, nach dem NTSC-Standard zu arbeiten, bei dem eine solche Phasensteuerung nicht erforderlich ist. Allerdings läßt es sich mittels wohlbekannter Techniken selbstverständlich leicht verwirklichen, eine solche Phasensteuerung vorzusehen.
Das Standardfrequenzsignal vom Oszillator 613 gelangt an den Farbmodulator 614 und an den Farbmodulator 615. Der Farbmodulator 614 moduliert das rote, auf der Leitung 602 erscheinende Farbdifferenzsignal in das für das zusammengesetzte Videosignal erforderliche Standardfrequenzsignal. In ähnlicher Weise moduliert der Farbmodulator 615 das blaue, auf der Leitung 603 erscheinende Farbdifferenzsignal in die für das zusammengesetzte Videosignal geeignete Form. Außerdem liegt das Standardfrequenzsignal vom Oszillator 613 am Farbsynchronsignal-Generator 612 an. Der Farbsynchronsignal-Generator 612 erzeugt am Anfang jeder Abtastzeile ein Farbsynchronsignal, das von dem Monitor oder Fernsehempfänger zur Phasensynchronisation eines internen Farbsignaloszillators benutzt wird.
Diese Phasensynchronisation ist zur richtigen Demodulation der modulierten roten und blauen Farbdifferenzsignale notwendig. Das Farbsynchronsignal wird für einen kurzen Zeitraum am Beginn jeder Abtastzeile erzeugt, wobei dieser Zeitraum mittels des Impulssignals vom Zeilenzähler 607 bestimmt wird.
Der Misch-Videosignalgenerator 616 empfängt ein Austastungssignal vom Austastsignalgenerator 610, ein Synchronisationssignal vom Synchronisationssignalgenerator 611, ein Farbsynchronsignal vom Farbsynchronsignal-Generator 612, ein Helligkeitssignal von der Leitung 601, ein moduliertes rotes Farbdifferenzsignal vom Farbmodulator 614 und ein moduliertes blaues Farbdifferenzsignal vom Farbmodulator 615. Der Misch- Videosignalgenerator 616 summiert diese getrennten Signale unter geeigneter Gewichtung und Pegelkorrektur auf und erzeugt ein zusammengesetztes Videosignal-Ausgangssignal auf einer Leitung 604.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit speziellen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß sich die Erfindung auch in von den besonderen, beschriebenen Ausführungsformen abweichender Weise einsetzen läßt. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Erzeugung von Interpolations-Abtastzeilen durch Kombination der Videomerkmale benachbarter, unabhängiger Video- Abtastzeilen. Diese Technik läßt sich dazu verwenden, die Horizontalauflösung durch Glätten oder Mittelwertbildung der unabhängig erzeugten Video-Abtastzeilen zu verbessern, und dazu, die Vertikalauflösung durch Erzeugung von Interpolations-Abtastzeilen zur Darstellung eines Zeilensprung-Halbbildes zwischen den Positionen der unabhängig erzeugten Video-Abtastzeilen zu verbessern.

Claims

1. Videosignalgenerator, welcher enthält: eine Abtastzeilen- Erzeugungseinrichtung (207) zum wiederholten Erzeugen von Video-Abtastzeilen mit einer vorbestimmten Abtastzeilenperiode und mit mehreren Bildelementen, wobei jedes Bildelement eine vorbestimmte Bildelementperiode und wenigstens ein Videomerkmal aufweist, eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung verbundene Verzögerungseinrichtung (402), mit der die Video-Abtastzeilen um eine Abtastzeilenperiode verzögert werden können, eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung verbundene Interpolationseinrichtung (208), mit der aus den von der Abtastzeilen- Erzeugungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung gelieferten Video-Abtastzeilen und verzögerten Video-Abtastzeilen Interpolations-Abtastzeilen erzeugt werden können, wobei die Interpolationseinrichtung eine Addiereinrichtung (430, 440 -Fig. 4; 510 - Fig. 5) enthält, mit der das wenigstens eine Videomerkmal eines Bildelements einer Video-Abtastzeile aus der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und das wenigstens eine Videomerkmal eines entsprechenden Bildelements einer verzögerten Video-Abtastzeile aus der Verzögerungseinrichtung bei der Erzeugung der Interpolations-Abtastzeilen addiert werden können, und eine mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Interpolationseinrichtung verbundene Videosignal-Kombiniereinrichtung (209), mit der ein kombiniertes Videosignal erzeugt werden kann, das die Video-Abtastzeilen und die Interpolations-Abtastzeilen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationseinrichtung außerdem eine Summierintegrationseinrichtung (450, 520) aufweist, deren Zeitkonstante kürzer als eine Bildelementperiode ist, und mit einem ersten Eingang, der so angeschlossen ist, daß er die Ausgangssignale aus der Addiereinrichtung (430, 510) empfangen kann, und einem zweiten Eingang, der so angeschlossen ist, daß er ein Signal empfangen kann, das dem um eine Bildelementperiode verzögerten Ausgangssignal der Addiereinrichtung gleich ist, derart, daß die Summierintegrationseinrichtung ein Interpolations-Abtastzeilen-Ausgangssignal erzeugt, das einen Mittelwert des Videomerkmals aufeinanderfolgender Bildelemente in einer Abtastzeile repräsentiert.

2. Videosignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationseinrichtung eine Bildelement-Verzögerungseinrichtung (530, 531, 532 - Fig. 5) aufweist, mit der sowohl die Video-Abtastzeilen als auch die Interpolations-Abtastzeilen um eine Bildelementperiode verzögert werden können, daß die Bildelement-Verzögerungseinrichtung mit dem zweiten Eingang der Summierintegrationseinrichtung (520) verbunden ist, um das Signal zu empfangen, das dem um eine Bildelementperiode verzögerten Ausgangssignal der Addiereinrichtung gleich ist, und daß die Addiereinrichtung und die Summierintegrationseinrichtung der Interpolationseinrichtung außerdem das wenigstens eine Videomerkmal der Bildelemente der Video-Abtastzeilen aus der Bildelement-Verzögerungseinrichtung zusammen mit den Videomerkmalen der Bildelemente der Video-Abtastzeilen aus der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung addieren bzw. zeitintegrieren.

3. Videosignalgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Summierintegrationseinrichtung der Interpolationseinrichtung ein über ein Zeitintervall, das der Bildelementperiode nahekommt, bestimmter Integral der Summe der Videomerkmale der ihrem ersten und ihrem zweiten Eingang zugeführten Signale ist, welche die Interpolations-Abtastsignale ergeben, und daß die Bildelement-Verzögerungseinrichtung der Interpolationseinrichtung einen mit dem Ausgang der Summierintegrationseinrichtung verbundenen Eingang sowie einen Ausgang aufweist, welcher um eine Bildelementperiode verzögert mit dem zweiten Eingang der Summierintegrationseinrichtung verbunden ist.

4. Videosignalgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Bildelement-Verzögerungseinrichtung (420, 421, 422 - Fig. 4), die mit der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Video-Abtastzeilen für eine Bildelementperiode verbunden ist, durch eine zweite Bildelement-Verzögerungseinrichtung (410, 411, 412 - Fig. 4), die mit der Verzögerungseinrichtung zum Verzögern von Video-Abtastzeilen aus der Verzögerungseinrichtung für eine Bildelementperiode verbunden ist, und dadurch, daß die Interpolationseinrichtung die erste und die zweite Bildelement-Verzögerungseinrichtung umfaßt, um Interpolations-Abtastsignale zu erzeugen, indem Bildelemente erzeugt werden, die wenigstens ein Videomerkmal aufweisen, das mittels der Addiereinrichtung und der Summierintegrationseinrichtung durch das Addieren und Zeitintegrieren des wenigstens einen Videomerkmals der Bildelemente der von der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung, der ersten Bildelement- Verzögerungseinrichtung, der Verzögerungseinrichtung und der zweiten Bildelement-Verzögerungseinrichtung empfangenen Video-Abtastzeilen gebildet ist.

5. Videosignalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Videomerkmal die Helligkeit ist.

6. Videosignalgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bildelement mehrere Videomerkmale enthalten sind, daß die mehreren Videomerkmale zusätzlich zur Helligkeit ein erstes Farbdifferenzsignal und ein zweites Farbdifferenzsignal umfassen, und daß die Interpolationseinrichtung die Interpolations-Abtastzeilen erzeugt, indem die Helligkeit, das erste Farbdifferenzsignal und das zweite Farbdifferenzsignal eines Bildelements der Video-Abtastzeilen aus der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und eines entsprechenden Bildelements der Video-Abtastzeilen aus der Verzögerungseinrichtung getrennt addiert und zeitintegriert werden.

7. Videosignalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Videomerkmale für jedes Bildelement vorgesehen sind, einschließlich wenigstens einer Intensität einer ersten Primärfarbe, einer Intensität einer zweiten Primärfarbe und einer Intensität einer dritten Primärfarbe, und dadurch, daß die Interpolationseinrichtung die Interpolations-Abtastzeilen erzeugt, indem die Intensität der ersten Primärfarbe, die Intensität der zweiten Primärfarbe und die Intensität der dritten Primärfarbe eines Bildelements der Video-Abtastzeilen aus der Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung und eines entsprechenden Bildelements der Video- Abtastzeilen aus der Verzögerungseinrichtung getrennt addiert und zeitintegriert werden.

8. Videosignalgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeilen-Erzeugungseinrichtung einen ersten Satz aus einer vorbestimmten Anzahl von einem einzelnen Videobild entsprechenden Video-Abtastzeilen erzeugt und dann die Erzeugung des ersten Satzes von Video- Abtastzeilen wiederholt, und dadurch, daß die Videosignal- Kombiniereinrichtung ein erstes Zeilensprung-Halbbildsignal erzeugt, mit dem der erste Satz von Video-Abtastzeilen während der Erzeugung des ersten Satzes von Video-Abtastzeilen in erste abwechselnde Bildzeilen gesetzt werden kann, und ein zweites Zeilensprung-Halbbildsignal erzeugt, mit dem Interpolations-Abtastzeilen während der wiederholten Erzeugung des ersten Satzes von Video-Abtastzeilen in zweite abwechselnde Bildzeilen gesetzt werden kann.

9. Videosignalgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierintegrationseinrichtung der Interpolationseinrichtung das wenigstens eine Videomerkmal mit einer Integrations-Zeitkonstante von annähernd einem Drittel der Bildelementperiode zeitintegriert.