DE3938369C2 - Bildwiedergabeanordnung mit Abtastrichtungsumwandlung - Google Patents
Bildwiedergabeanordnung mit AbtastrichtungsumwandlungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Bildwiedergabeanordnung, geeignet zum Empfangen und
Verarbeiten eines eintreffenden Video-Signals, das
horizontal abgetastete Bildinformation aufweist und zum
Wiedergeben von Bildern, die durch Teilbilder aufgebaut
sind, die je aus einer bestimmten Anzahl Zeilen bestehen,
mit einem Abtastteil zum Erzeugen von Zeilen- und Teilbild-
Abtastsignalen zum Bilden der Zeilen bzw. Teilbilder und
mit einem Video-Signalverarbeitungsteil zum Verarbeiten der
in dem Video-Signal vorhandenen Bildinformation.
In derartigen, allgemein verbreiteten
Bildwiedergabeanordnungen wird das Bild dadurch gebildet,
daß Zeilen nahezu horizontal von links nach rechts
abgetastet werden, beispielsweise am Wiedergabeschirm einer
Wiedergaberöhre, während Bildinformation Elektroden der
Röhre zugeführt wird. Den Punkten der horizontal
abgetasteten Zeilen wird auf diese Weise Bildinformation
zugeordnet. Die aufeinanderfolgenden Zeilen werden von oben
nach unten abgetastet, wodurch eine bestimmte Anzahl Zeilen
ein Bildraster bildet. Jedes Bild besteht aus einem Raster
oder aus mehreren Teilbildern. Entsprechend der
europäischen Fernsehnorm, beispielsweise, besteht ein Bild
aus zwei Teilbildern mit je 312,5 Zeilen im
Zeilensprungverfahren, wobei die Vertikal-Frequenz 50 Hz
und die Horizontal-Frequenz 15.625 Hz beträgt. Die
Abtastung bei der Signalquelle in dem Studio entspricht der
Abtastung bei der Wiedergabe. Dafür sorgen Synchronsignale,
die zusammen mit der Bildinformation ausgesendet werden.
In Bildwiedergabeanordnungen zum Wiedergeben
digital erzeugten Textes, sog. Monitoren, kann die
Horizontal-Frequenz höher sein als die von der Fernsehnorm
vorgeschriebene Frequenz. Auch sind sog.
Hochauflösungsfernseh-Systeme (High Definition Television,
HDTV-Systeme) vorgeschlagen, bei denen in der
Wiedergabeanordnung die Horizontal-Frequenz sehr hoch ist,
beispielsweise 62,5 kHz, d. h. viermal höher als die
Horizontal-Frequenz in der heutigen Fernsehnorm. Dadurch
ist die Energieaufnahme in den Zeilenabtastschaltungen,
d. h. Verluste, die durch Wirbelströme, durch die Hysterese
magnetischer Werkstoffe und in Schaltelementen verursacht
werden, wesentlich größer. Eine Beschreibung der
Verlustleistung bei der Horizontal-Ablenkung in einer
Elektronenstrahlröhre für verschiedene Werte der
Horizontal-Frequenz steht in dem Artikel "Practical
Considerations in the Design of Horizontal Deflection
Systems for High-Definition Television Displays",
erschienen in der Zeitschrift: IEEE Transactions on
Consumer Electronics", Heft CE-29, Nr. 3, August 1983,
Seiten 334 bis 348. Aus dieser Veröffentlichung geht
hervor, daß bei steigender Horizontal-Frequenz von 15,75
kHz (US-Fernsehnorm) auf 63 kHz bei einem Format (Breite-
Höhe-Verhältnis) des wiedergegebenen Bildes von 4 : 3 und
bei einer 110°-Elektronenstrahlröhre mit einer
Endanodenspannung von 30 kV, die Transistorverluste von 1,4
bis 4,3 W auf 35 bis 165 W zunehmen (je nach der
Ausschaltzeit), während die Gesamtverluste in dem
Ablenkjoch von 7,5 W auf 40 bis 50 W zunehmen und während
die durch die Wirbelströme und die Hysterese verursachten
Verluste von etwa 3,5 bis 36/46 W (je nach dem Joch-
Werkstoff) zunehmen. Aus diesen Daten geht hervor, wie
wesentlich das durch die Verlustleistung verursachte
Problem ist.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine
Bildwiedergabeanordnung der eingangs erwähnten Art zu
schaffen, bei der die Energieverlustleitung in den
Abtastschaltungen wesentlich geringer ist als in den
bekannten Anordnungen. Dazu weist eine erfindungsgemäße
Anordnung das Kennzeichen auf, daß der Abtastteil zum
Abtasten der Zeilen in der vertikalen Richtung eingerichtet
ist, wobei eine Anzahl vertikaler Zeilen ein Raster bilden,
wobei die Vertikal-Zeilenfrequenz um viele Male,
mindestens 200mal, höher ist als die Horizontal-
Teilbildfrequenz und wobei der Video-
Signalverarbeitungsteil eine
Abtastrichtungswandlerschaltung aufweist zum Empfangen der
Bildinformation und zum sequentiellen Zuordnen von
Bildinformation zu Punkten der vertikal abgetasteten
Zeilen.
Durch diese Maßnahme erfolgt also eine
Umwandlung der Abtastrichtungen, wobei die Zeilen vertikal,
vorzugsweise von oben nach unten, mit der höheren der
Abtastfrequenzen, d. h. der Zeilenfrequenz abgetastet
werden, und wobei die horizontale Abtastung, vorzugsweise
von links nach rechts, die niedrigere Abtastfrequenz, d. h.
die Teilbildfrequenz, hat. Der Erfindung liegt die
Erkenntnis zugrunde, daß bei vertikaler Zeilenabtastung die
hochfrequente Abtastung in einem Abtastwinkel und daher mit
einer Amplitude stattfindet, die beide kleiner sind als die
entsprechenden Größen bei horizontaler Zeilenabtastung,
wodurch eine wesentliche Verringerung der Verlustleistung
erzielt wird. Ausserdem sind bei vertikaler
Zeilenabtastung Abtastsysteme anwendbar, bei denen die
Zeilenabtastgeschwindigkeit verringert ist, wodurch die
erzeugten Magnetfelder langsamer variieren als sonst der
Fall ist und wobei die Verlustleistung noch weiter
verringert wird.
Es sei bemerkt, daß eine derartige vertikale
Zeilenabtastung bei Bildwiedergabe bereits in der US-
Patentschrift 4.449.143 als Teil eines neuen
Hochauflösungs-Fernsehsystems vorgeschlagen wurde. Die
Zeilenabtastrichtung d. h. vertikal, ist in der
Bildwiedergaberöhre dieselbe wie in der Aufnahmeröhre,
wodurch das in der genannten Patentschrift vorgeschlagene
System zu den heutigen Systemen zum Erzeugen und übertragen
von Video-Signalen nicht kompatibel ist. Eine
erfindungsgemäße Bildwiedergabeanordnung ist dagegen ebenso
wie nahezu alle heutigen Monitoren und Fernsehempfänger zum
Empfangen horizontal abgetasteter Video-Signale geeignet,
wobei die genannte Abtastrichtungsumwandlung bei Wiedergabe
erfolgt. Bei der, nach der Erfindung vorgeschlagenen
Abtastrichtungsumwandlung ist folglich die Kompatibilität
zu den existierenden Systemen nach wie vor beibehalten.
Vorzugsweise entspricht die horizontale
Teilbildfrequenz bei Wiedergabe der vertikalen
Teilbildfrequenz in dem eintreffenden Video-Signal oder
einem kleinen einziffrigen Vielfachen dieser Frequenz.
Dadurch ist das Abtastsystem durchaus kompatibel mit dem
Übertragungssystem. Mit Vorteil ist die vertikale
Zeilenfrequenz bei Wiedergabe höher als und kein ganzes
Vielfaches der horizontalen Zeilenfrequenz in dem
eintreffenden Video-Signal. Dadurch wird die Auflösung
höher.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer
Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung, wobei eine
Zeile während der Zeilenhinlaufzeit wohl und während der
Zeilenrücklaufzeit keine Bildinformation aufweist, weist
die Bildwiedergabeanordnung das Kennzeichen auf, daß bei
Wiedergabe das Verhältnis der Zeilenrücklaufzeit zu der
Zeilenperiode dem entsprechenden Verhältnis in dem
eintreffenden Video-Signal wenigstens nahezu entspricht.
Diese Maßnahme bietet den Vorteil, daß eine Steigerung der
Energieverlustleistung infolge eines zu geringen
Rücklaufverhältnisses in dem Fall nicht auftritt.
Die Kompatibilität mit dem Abtastsystem nach
dem eintreffenden Video-Signal ist noch besser, wenn eine
Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung gekennzeichnet
ist durch ein erstes Taktsignal zum Abtasten des
eintreffenden Video-Signals und durch ein zweites
Taktsignal zum Steuern der Abtastwandlerschaltung zum
Zuordnen von Bildinformation zu Punkten der vertikalen
Zeilen, wobei die Frequenz des zweiten Taktsignals der
Frequenz des ersten Taktsignals oder einem kleinen
einziffrigen Vielfachen dieser Frequenz nahezu entspricht.
Entspricht außerdem die Anzahl Abtastwerte mit
Bildinformation in einer vertikalen Zeile in dem
wiedergegebenen Bild der Anzahl horizontalen Zeilen mit
Bildinformation in dem Teilbild in dem eintreffenden Video-
Signal und entspricht die Anzahl vertikaler Zeilen mit
Bildinformation in dem wiedergegebenen Teilbild der Anzahl
Abtastwerte in einer Zeile in dem eintreffenden Video-
Signal, so ist ein Abtastsystem erhalten, das mit der
heutigen Übertragungsnorm und sogar mit künftigen
Übertragungsnormen völlig kompatibel ist. In diesem System
werden die gesamten Anzahlen Zeilen und Bildabtastwerte
nicht gegen die entsprechenden Anzahlen in dem
ursprünglichen System vertauscht und der Abstand zwischen
den abgetasteten Zeilen ist größer als der ursprüngliche
Abstand zwischen den Zeilen.
Die Erfindung ist auch von Bedeutung bei
Bildwiedergabeanordnungen, die mit einer Bildwiedergabe
röhre versehen sind die Elektronenstrahlerzeugungssysteme
mit einer Spirallinse aufweist. Mit einer solchen Röhre
sind Verluste wesentlich verringert, aber die Bandbreite
der Linse ist sehr gering. Mit Vorteil kann die
Bildwiedergabeanordnung gekennzeichnet sein durch eine
Stufe zum Empfangen eines Bildabtastsignals und zum
Zuführen eines horizontalen dynamischen Korrektursignals zu
einer Fokussierelektrode der Bildwiedergaberöhre. Dabei
erfolgt die horizontale dynamische Fokussierung, d. h. die
größte durchzuführende Korrektur, mit der niedrigeren
Abtastfrequenz. Dadurch wird die Verlustleistung noch
weiter verringert.
Die Abtastrichtungswandlerschaltung nach der
Erfindung kann zwei Speicher aufweisen sowie zwei
Adressengeneratoren, zum Adressieren je eines Speichers,
wobei während einer Teilbildperiode die eintreffende
Bildinformation unter Steuerung des zweiten Taktsignals in
der Eintreffreihenfolge in einen Speicher eingeschrieben
wird, während aus dem anderen Speicher die darin während
der vorhergehenden Teilbildperiode gespeicherte
Bildinformation in einer Richtung senkrecht zu der
Schreibrichtung ausgelesen wird. Dabei können die Speicher
zum Verdoppeln der Teilbildfrequenz benutzt werden, wodurch
eine wesentliche Verbesserung der Bildqualität erzielt
wird. Derartige Speicher bestehen bereits in Anordnungen
für eine erhöhte Bildqualität und erhalten auf diese Weise
eine Doppelfunktion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 zwei Teilbilder eines Horizontal-
Abtastsystems,
Fig. 2 zwei Teilbilder eines Vertikal-
Abtastsystems,
Fig. 3 den Schaltplan des Abtastsystems einer
Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung, beispielsweise
eines Fernsehempfängers und
Fig. 4 und 5 Teile des Video-
Signalverarbeitungsteils einer Bildwiedergabeanordnung.
Fig. 1 zeigt zwei Teilbilder eines bekannten
Abtastsystems, beispielsweise des Systems nach der
Europäischen Fernsehnorm. Die Bildwiedergabeanordnung nach
der Erfindung eignet sich zum Empfangen und Verarbeiten des
betreffenden Video-Signals. In bekannten Bildwiedergabean
ordnungen werden anhand dieses Signals 625 horizontale
Zeilen pro Bild abgetastet mit einer Teilbildfrequenz von
50 Hz und einer Zeilenfrequenz von 15.625 Hz. Weil die
vertikale Bewegung der horizontalen Bewegung überlagert
ist, sind die Zeilen im wesentlichen nicht völlig
horizontal. Dieser Effekt ist in der Figur stark
übertrieben. Die Abtastung erfolgt im Zeilensprung
verfahren, d. h., daß die ungeradzahligen Zeilen während der
ersten 20 ms einer Bildperiode von 20 ms und die
geradzahligen Zahlen während der darauffolgenden 20 ms
abgetastet werden, wobei die Zeilen eines Teilbildes in
gleichem Abstand zwischen den Zeilen des vorhergehenden
Teilbildes liegen.
Ein Abtastsystem kann gekennzeichnet werden
durch die folgenden Parameter:
P: Anzahl Abtastwerte je Zeile
N: Anzahl Zeilen je Bild
M: Teilbildfrequenz und
L: L : 1 Zeilensprungfaktor.
N: Anzahl Zeilen je Bild
M: Teilbildfrequenz und
L: L : 1 Zeilensprungfaktor.
Die Bildfrequenz entspricht dem Wert M/L und die
Zeilenfrequenz f1 entspricht dem Wert NM/L. Dabei wird
vorausgesetzt, daß das eintreffende Video-Signal durch ein
Taktsignal abgetastet ist, so daß die Zeilen als eine
Sammlung diskreter Bildpunkte aufgebaut gedacht werden
können. Die Taktsignalfrequenz fc entspricht dem Wert P ×
f1. Andere Parameter sind:
N': Anzahl aktiver Zeilen je Bild und
P': Anzahl aktiver Abtastwerte je Zeile.
P': Anzahl aktiver Abtastwerte je Zeile.
Dabei ist eine aktive Zeile eine Zeile, die Bildinformation
aufweist und die in der Bildhinlaufzeit, d. h. in derjenigen
Zeit, in der das Teilbild sichtbar ist, abgetastet wird,
und ein aktiver Abtastwert ein Abtastwert, der während der
Zeilenhinlaufzeit genommen wird, d. h., in der Zeit, in der
die Zeile Bildinformation aufweist und sichtbar abgetastet
wird. In der Zeilen- bzw. Bildrücklaufzeit ist keine
Bildinformation sichtbar.
Für das betreffende Abtastsystem 5(a) gilt:
N = 625
M = 50 Hz
L = 2
fl = 15.625 Hz.
M = 50 Hz
L = 2
fl = 15.625 Hz.
fc ist beispielsweise gleich 13,5 MHz laut einer Empfehlung
des Comite Consultatif International des
Radiocommunications (C. C. I. R.), wodurch P = 864 ist. N' ist
meistens gleich 575, so daß das Verhältnis der
Bildrücklaufzeit zu der Teilbildperiode gleich (625 -
575)/625 = 0,08 ist. Die Dauer der Zeilenhinlaufzeit
beträgt etwa 52 µs für eine Zeilenperiode von 64 µs, so daß
das Verhältnis der Zeilenrücklaufzeit zu der Zeilenperiode
gleich (64 - 52)/64 = 0,1875 beträgt. Das Verhältnis der
Anzahl inaktiver Abtastwerte je Zeile zu P ist gleich
diesem Wert, so daß P' = 702 ist.
Auf ähnliche Weise wie in Fig. 1 kann ein
Abtastsystem S(b) betrachtet werden, das zum Verringern der
durch die niedrige Bildfrequenz verursachten
Flimmererscheinung vorgeschlagen worden ist und das dadurch
von dem System S(a) nach der europäischen Fernsehnorm
abgeleitet ist, daß unter Beibehaltung der Zeilenzahl die
Teilbildfrequenz bei der Wiedergabe verdoppelt wird. Die
Parameter dieses Systems sind:
N = 625
M = 100 Hz
L = 2
P = 864
fl = 31.250 Hz
fc = 27 MHz
N' = 575
P' = 702.
M = 100 Hz
L = 2
P = 864
fl = 31.250 Hz
fc = 27 MHz
N' = 575
P' = 702.
Daraufhin wird ein Abtastsystem S(c) nach einem sog.
Hochauflösungs (high definition, HDTV)-System betrachtet,
wobei gegenüber dem System S(a) die Zeilenzahl je Bild und
die Anzahl Abtastwerte je Zeile verdoppelt werden. Dafür
gilt:
N = 1250
M = 50 Hz
L = 2
P = 1728
fl = 31.250 Hz
fc = 54 MHz
N' = 1152
P' = 1404.
M = 50 Hz
L = 2
P = 1728
fl = 31.250 Hz
fc = 54 MHz
N' = 1152
P' = 1404.
Wird auch in diesem Fall die Teilbildfrequenz verdoppelt,
so wird zum Schluß ein viertes Abtastsystem (d) erhalten,
für das gilt:
N = 1250
M = 100 Hz
L = 2
P = 1728
fl = 62.500 Hz
fc = 108 MHz
N' = 1152
P' = 1404.
M = 100 Hz
L = 2
P = 1728
fl = 62.500 Hz
fc = 108 MHz
N' = 1152
P' = 1404.
Dabei ist nach einem bei dem C. C. I. R. eingereichten
Vorschlag die Zahl 1152 = 2 × 576 eingeführt statt 1150.
Auf diese Weise sind vier Abwandlungen eines
Abtastsystems S beschrieben, wobei die Zeilenabtastung bei
Empfang eines Video-Signals mit horizontal abgetasteter
Bildinformation horizontal erfolgt, und zwar dadurch, daß
ein Signal nach (a) empfangen wird und daraufhin in der
Bildwiedergabeanordnung in (b), (c) oder (d) auf bekannte
Weise umgewandelt werden kann.
Fig. 2 zeigt zwei Teilbilder eines Abtast
systems, das zur Wiedergabe in einer erfindungsgemäßen
Bildwiedergabeanordnung von dem eintreffenden Video-Signal
abgeleitet wird, wobei die Zeilen vertikal abgetastet
werden und wobei eine Anzahl Zeilen ein Teilbild bilden.
Weil die horizontale Bewegung der vertikalen bewegung
überlagert ist, sind die Zeilen nicht genau vertikal,
welcher Effekt in Fig. 2 stark übertrieben dargestellt ist.
In Fig. 2 ist auch diese Abtastung als im
Zeilensprungverfahren arbeitend vorausgesetzt. Die
vertikale Abtastung erfolgt nun mit der höheren und die
horizontale Abtastung mit der niedrigeren der zwei
Abtastfrequenzen. Weil die vertikalen Zeilen in einem
kleineren Winkel abgetastet werden als dies bei
horizontalen Zeilen der Fall ist, oder mit anderen Worten,
weil die Amplitude der abgetasteten Zeilen kleiner ist,
kann bei vertikaler Zeilenabtastung der Energieverbrauch
wesentlich verringert werden. Durch die Wahl der jeweiligen
Parameter ist eine Anzahl Abtastsysteme denkbar.
Eine erste Gruppe S1 von Abtastsystemen wird
dadurch von der anhand der Fig. 1 beschriebenen Gruppe S
von Abtastsystemen abgeleitet, daß die folgenden Parameter
ungeändert bleiben:
- - der Abstand zwischen den abgetasteten Zeilen,
- - das Zeilenrücklauf- und das Bildrücklaufverhältnis.
Dadurch ändert bei Schattenmaskenröhren die mittlere
Belastung an der Schattenmaske und an den Phosphoren nahezu
nicht. Entspricht das System S1 der Anforderung der
Kompatibilität zu dem übertragenen Abtastsystem, so ändert
die Teilbildperiode nicht, so daß die Bedingung, daß der
Zeilenabstand ungeändert ist, bedeutet, daß die
Zeilenabtastgeschwindigkeit auch ungeändert ist. Bei einem
Breite-Höhe-Verhältnis des wiedergegebenen Bildes
entsprechend 16 : 9, d. h. einem Format, das für künftige
Fernsehnormen vorgeschlagen wird, bedeutet die gemachte
Wahl, daß die Anzahl vertikaler Zeilen dem Wert N × 16/9 =
N × 1,778 entspricht, wobei N die Anzahl horizontaler
Zeilen des ursprünglichen Systems ist. Die Anzahl
Abtastwerte je Zeile beträgt P × 9/16. Die Parameter M, L
und fc bleiben ungeändert. Unter diesen Umständen sind die
Parameter eines Systems S1(a), das von dem obenstehend
beschriebenen System S(a) abgeleitet worden ist, die
folgenden:
N = 1111
M = 50 Hz
L = 2
P = 486
fl = 27.778 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 1022
P' = 395.
M = 50 Hz
L = 2
P = 486
fl = 27.778 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 1022
P' = 395.
Auf ähnliche Weise wie obenstehend lassen sich
Systeme S(b, c und d) umwandeln. Für ein System 51(d), das
von dem System S(d) abgeleitet wird, gilt:
N = 2222
M = 100 Hz
L = 2 N' = 2044
P = 972
fl = 111.111 Hz
fc = 108 MHz
N' = 2044
P' = 790.
M = 100 Hz
L = 2 N' = 2044
P = 972
fl = 111.111 Hz
fc = 108 MHz
N' = 2044
P' = 790.
Eine zweite Gruppe S2 von Abtastsystemen wird
dadurch erhalten, daß unter Beibehaltung der Taktfrequenz
fc oder eines kleinen Vielfachen derselben die Anzahl
Abtastwerte P je vertikale Zeile der Anzahl horizontale
Zeilen in dem eintreffenden Video-Signal gleich gewählt
wird und daß die Anzahl vertikale Zeilen N der Anzahl
Abtastwerte in diesem Signal gleich gewählt wird. Unter
diesen Umständen sind die Parameter eines Systems S2(a),
das von dem System S(a) abgeleitet wird, die folgenden:
N = 8641
M = 50 Hz
L = 2
P = 625
fl = 21.600 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 702
P' = 575.
M = 50 Hz
L = 2
P = 625
fl = 21.600 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 702
P' = 575.
Auf ähnliche Weise wie für die Systeme S1
lassen sich von den oben beschriebenen Systemen S(b, c und
d) drei andere Systeme ableiten, wobei für das letzte
System, S2(d), das von dem System S(d) abgeleitet wird,
gilt:
N = 1728
M = 100 Hz
L = 2
P = 1250
fl = 86.400 Hz
fc = 108 MHz
N' = 1404
P' = 1152.
M = 100 Hz
L = 2
P = 1250
fl = 86.400 Hz
fc = 108 MHz
N' = 1404
P' = 1152.
Ein Nachteil der erhaltenen Abtastsysteme S2 ist, daß das
Zeilenrücklaufverhältnis gegenüber dem ursprünglichen Wert
von 0,1875 wesentlich verringert ist. Das neue Verhältnis
entspricht nämlich dem Wert (625 - 575)/625 für das System
S2(a) und dem Wert (1250 - 1152)/1250 für das System S2(d),
d. h. in den beiden Fällen 0,08. Dies verursacht eine
wesentliche Steigerung der Energieverlustleistung, was den
durch die vertikale Zeilenabtastung gebotenen
Energievorteil verringert.
Eine dritte Gruppe S3 von Abtastsystemen wird
dadurch erhalten, daß unter Beibehaltung der Frequenz fc
oder eines kleinen Vielfachen derselben die Anzahl aktiver
Abtastwerte je vertikale Zeile der Anzahl aktiver
horizontaler Zeilen in dem eintreffenden Video-Signal
gleich gewählt wird und daß die Anzahl aktiver vertikaler
Zeilen der Anzahl aktiver Abtastwerte in diesem Signal
gleich gewählt wird, nun aber mit nahezu demselben Zeilen-
und Bildrücklaufverhältnis, d. h. 0,1875 bzw. 0,08, als in
den ursprünglichen Systemen. Unter diesen Umständen ist in
einem System S3(a), das von dem System S(a) abgeleitet ist,
N' (aktive Zeilen) gleich 702 und P' (Abtastwerte je Zeile)
gleich 575, woraus hervorgeht, daß N = 763 und P = 708 ist.
Auf ähnliche Weise wie oben beschrieben, lassen sich fünf
Systeme unterscheiden:
- a) N = 763
M = 50 Hz
L = 2
P = 708
fl = 19.075 Hz
fc = 13,505 MHz
N' = 702
P' = 575.
- b) = (a) + verdoppelte Teilbildfrequenz:
N = 763
M = 100 Hz
L = 2
P = 708
fl = 38.150 Hz
fc = 27,01 MHz
N' = 702
P' = 575. - c) = (a) + verdoppelte Anzahl Bildzeilen:
N = 1526
M = 50 Hz
L = 2
P = 1416
fl = 38.150 Hz
fc = 54,02 MHz
N' = 1404
P' = 1152. - d) = (a) + verdoppelte Teilbildfrequenz und verdoppelte
Zeilenzahl:
N = 1526
M = 100 Hz
L = 2
P = 1416
fl = 76.300 Hz
fc = 108,04 MHz
N' = 1404
P' = 1152. - e) = (a) ohne Zeilensprungverfahren:
N = 763
M = 50 Hz
L = 1
P = 708
fl = 38.150 Hz
fc = 27,01 MHz
N' = 702
P' = 575.
Wegen der ungeänderten Rücklaufverhältnisse ist die
mittlere Belastung an der Schattenmaske und an den
Phosphoren der Bildwiedergaberöhre nahezu dieselbe wie bei
den ursprünglichen Systemen. Eine wichtige Folge der
gemachten Wahl ist, daß der Zeilenabstand größer ist als in
den ursprünglichen Systemen und zwar um einen Faktor 16/9 ×
575/702 = 1,456 in dem Fall, wo das Format des
wiedergegebenen Bildes 16 : 9 ist und um einen Faktor 1,092
in dem Fall, wo das genannte Format 4 : 3 ist. Für
Hochauflösungsanwendung ist die Anzahl aktiver vertikaler
Zeilen 1404. Weil die Systeme S3(a, b, c und d) zu dem
entsprechenden System des eintreffenden Video-Signals
kompatibel ist, ist die Abtastdauer dieselbe, mit der
Folge, daß gegenüber den Systemen S die
Zeilenabtastgeschwindigkeit um denselben Faktor 1,456 (bei
einem Format 16 : 9) bzw. 1,092 (bei 4 : 3) kleiner ist,
wodurch die erzeugten Magnetfelder langsamer variieren und
die Verlustleistung verringert wird. Dieser Energievorteil
addiert sich zu dem durch die vertikale Zeilenabtastung
gebotenen Vorteil. Daraus geht hervor, daß von den
beschriebenen Abtastsystemen die Systeme S3 bevorzugt
werden. In den Systemen S1 sind die Zeilenzahl sowie die
Zeilenfrequenz wesentlich gesteigert und die Anzahl
Bildelemente je vertikale Zeile verringert, wobei diese
Anzahl der Anzahl horizontaler Zeilen in dem eintreffenden
Signal nicht entspricht. In der Bildwiedergabeanordnung
müssen daher zwei Interpolationen durchgeführt werden, was
eine verwickelte Signalverarbeitung bedeutet. Die Systeme
S2 weisen den bereits genannten Nachteil der verkürzten
Zeilenrücklaufzeit auf und sind dadurch weniger
interessant.
Eine Abwandlung S3' der obengenannten Gruppe
von abtastsystemen S3 geht aus der nachfolgenden Erwägung
hervor. Bei der ursprünglichen Abtastung entspricht NPM/L
dem Wert 13.500.000 Hz, aber in den Systemen S3 ist das
Produkt NP kein genaues Vielfaches des Produktes NP vor der
Umwandlung, und zwar NPM/L = k × 13.505.100, wobei k eine
ganze Zahl ist. Dies braucht kein großes Problem zu sein,
da die Anzahl N wiedergegebener Zeilen und die Anzahl P von
Bildelementen vertauscht sind, aber eine geringfügige
Änderung von S3 führt zu einer noch besseren Kompatibilität
zu dem eintreffenden System S. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Anzahl N umgewandelter Zeilen von 763 bzw. 1526 in
S3 geändert wird in 750 bzw. 1500 und die Anzahl P von
Bildabtastwerten je Zeile von 708 bzw. 1416 in 720 bzw.
1440 geändert wird. In dem resultierenden System S3' ist
NPM/L gleich dem Wert k × 13.500.000 und die Zeilenfrequenz
fl entspricht dem Wert 18.750, 37.500 bzw. 75.000 Hz.
Gegenüber den Systemen S3 sind N und fl um 1,7% verringert
und das Zeilenrücklaufverhältnis ist auf 0,2014 gesteigert.
Die beiden Effekte verursachen eine weitere Verringerung
der Energieverlustleistung. Es stellt sich also heraus, daß
von allen beschriebenen Abtastsystemen die Systeme S3' zu
bevorzugen sind. Es dürfte einleuchten, daß in allen
beschriebenen Abtastsystemen S1, S2, und S3' die
Zeilenfrequenz um viele Male, mindestens 200mal, höher ist
als die Teilbildfrequenz und daß die Gesamtanzahl NP
Bildelemente sowie die Gesamtanzahl N'P' aktiver
Bildelemente der entsprechenden Anzahl in dem Abtastsystem
S, von dem das betreffende System abgeleitet ist, völlig
oder nahezu entspricht. Für das Abtastsystem S3'(a)
beispielsweise gilt:
NP = 750 × 720 = 540.000 und
N'P' = 702 × 575 = 403.650,
während für S(a) gilt:
NP = 625 × 864 = 540.000 und
N'P' = 575 × 702 = 403.650.
Auf ähnliche Weise wie obenstehend lassen sich
andere eintreffende Abtastsysteme S betrachten,
insbesondere Systeme, die auf dem US-System mit 525
Bildzeilen und einer Teilbildfrequenz von 59,94 Hz
basieren. Das US-System S(a) nach der NTSC-Fernsehnorm hat
die folgenden Parameter:
N = 525
M = 59,94 Hz
L = 2
P = 858
fl = 15.734 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 485
P' = 711.
M = 59,94 Hz
L = 2
P = 858
fl = 15.734 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 485
P' = 711.
Dabei ist die Abtastfrequenz fc dieselbe wie für die
europäische Norm. Eine Abwandlung S(b) ist ein System ohne
Zeilensprungverfahren mit derselben Teilbildfrequenz wie
S(a):
N = 525
M = 59,94 Hz
L = 1
P = 858
fl = 31.468 Hz
fc = 27 MHz
N' = 485
P' = 711.
M = 59,94 Hz
L = 1
P = 858
fl = 31.468 Hz
fc = 27 MHz
N' = 485
P' = 711.
Für eine andere Abwandlung S(c) gilt:
N = 525
M = 119,88 Hz
L = 1
P = 858
fl = 62.937 Hz
fc = 54 MHz
N' = 485
P' = 711.
M = 119,88 Hz
L = 1
P = 858
fl = 62.937 Hz
fc = 54 MHz
N' = 485
P' = 711.
In diesem System wird gegenüber dem System S(b) die
Teilbildfrequenz verdoppelt. In einem
Hochauflösungswiedergabesystem S(d), zum Schluß, wird
gegenüber S(a) die Zeilenzahl je Bild verdoppelt:
N = 1050
M = 119,88 Hz
L = 2
P = 1716
fl = 62.937 Hz
fc = 108 MHz
N' = 970
P' = 1422.
M = 119,88 Hz
L = 2
P = 1716
fl = 62.937 Hz
fc = 108 MHz
N' = 970
P' = 1422.
Auf ähnliche Weise wie für die europäischen
Systeme lassen sich nun Systeme für die vertikale
Zeilenabtastung ableiten. Weil die Systeme S1 und S2
weniger interessant sind als die Systeme S3, werden für die
USA nur diese letzteren Systeme betrachtet, wobei
gegenüber den Systemen S die Anzahl aktiver Zeilen und die
Anzahl aktiver Bildelemente je Zeile vertauscht werden und
wobei die Rücklaufverhältnisse und die Taktsignalfrequenz
ungeändert bleiben. Die Parameter der erhaltenen
Abtastsysteme sind die folgenden:
- a) N = 770
M = 59,94 Hz
L = 2
P = 585
fl = 23.077 Hz
fc = 13,5 MHz
N' = 711
P' = 485. - b) N = 770
M = 59,94 Hz
L = 1
P = 585
fl = 46.154 Hz
fc = 27 MHz
N' = 711
P' = 485. - c) N = 770
M = 119,88 Hz
L = 1
P = 585
fl = 92.308 HZ
fc = 54 MHz
N' = 711
P' = 485. - d) N = 1540
M = 119,88 Hz
L = 2
P = 1170
fl = 92.308 Hz
fc = 108 MHz
N' = 1422
P' = 970.
Auch hier ist der Abstand zwischen den Zeilen größer als
bei den ursprünglichen Systemen und zwar um einen Faktor
16/9 × 485/711 = 1,213 bei einem Format von 16 : 9. Für
Hochauflösungsanwendung ist die Anzahl aktiver Zeilen 1422.
Es sei bemerkt, daß eine Verbesserung für die USA der
Systeme S3, wie für Europa beschrieben, wodurch eine Gruppe
S3' von Abtastsystemen entstehen würde, nicht möglich ist,
da die Produkte NP bereits genaue Vielfache der
entsprechenden Produkte in den ursprünglichen Systemen S
sind.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des
Abtastteils einer Bildwiedergabeanordnung nach der
Erfindung, die zum Empfangen und Verarbeiten eines
eintreffenden Video-Signals mit horizontal abgetasteter
Bildinformation, beispielsweise nach dem oben beschriebenen
Abtastsystem S(a) für die europäische Fernsehnorm und zum
Umwandeln der Abtastrichtungen geeignet ist, wodurch bei
Wiedergabe die Abtastung nach einem der Abtastsysteme S3',
beispielsweise dem System S3'(a), erfolgt. Das eintreffende
Video-Signal wird einer Synchronsignalabtrennstufe 1
bekannten Typs zugeführt. An dem Ausgang der Stufe 1 ist
ein Zeilensynchronsignal vorhanden, das einer
Zeilenphasenregelschleife 2 zugeführt wird. Durch die
Regelschleife wird auf bekannte Weise ein Taktsignal
geregelt, dessen Nennfrequenz fc dem Wert 13,5 MHz
entspricht. Aus den Ausgangssignalen derselben werden
beispielsweise mit Hilfe eines Zählers, Synchron- und
Austastsignale abgeleitet, die an einer Anzahl Stellen in
der Bildwiedergabeanordnung notwendig sind. Eines dieser
Signale hat eine Frequenz, die der 864. Teil der
Taktsignalfrequenz ist. Im synchronisierten Zustand der
Regelschleife hat dieses Signal die (Zeilen)Frequenz 15,625 kHz
des Zeilensynchronsignals in dem eintreffenden Video-
Signal und nahezu dieselbe Phase. Ein anderes
Ausgangssignal des Zählers hat eine Frequenz, die der 720.
Teil der Taktsignalfrequenz ist, d. h. Nennwert fl = 18,75 kHz.
Dieses Signal wird einer Zeilenablenkschaltung 3
bekannten Typs zugeführt, an die eine Zeilenablenkspule 4
angeschlossen ist. Durch die Spule fließt ein
Zeilenablenkstrom mit der Frequenz fl, der ein Magnetfeld
erzeugt zum in vertikaler Richtung Ablenken eines oder
mehrerer Elektronenstrahlen in einer nicht dargestellten
Bildwiedergaberöhre. An einem zweiten Ausgang der Stufe 1
ist ein Bildsynchronsignal vorhanden. Ein Ausgangssignal
der Schleife 2 hat eine Frequenz, die der 625. Teil der
doppelten Zeilenfrequenz ist, d. h. Nennwert 50 Hz. Dieses
Signal wird einer Bildsynchronschaltung 5 bekannten Typs
zugeführt, in der das Signal in seiner Phase mit dem von
der Stufe 1 herrührenden Bildsynchronsignal verglichen
wird. Das Ausgangssignal der Schaltung 5 hat die
Bildfrequenz des Bildsynchronsignals in dem eintreffenden
Video-Signal und nahezu dieselbe Phase. Das Signal wird
einer Bildablenkschaltung 6 bekannten Typs zugeführt, an
die eine Bildablenkspule 7 angeschlossen ist. Durch die
Spule fließt ein Bildablenkstrom, der ein Magnetfeld
erzeugt zum Ablenken des (der) Elektronenstrahles bzw. -
strahlen in der horizontalen Richtung.
Der Abtastteil der Bildwiedergabeanordnung
nach der Erfindung weist auch Schaltungsanordnungen zum
Korrigieren von Ablenkfehlern auf, insbesondere zum
Korrigieren der Bildverzeichnung. Dabei wird die Nord-Süd-
Korrektur, d. h. oben und unten im wiedergegebenen Bild,
mittels einer bildfrequenten Amplitudenmodulation des
vertikalen Zeilenablenkstromes durchgeführt, wobei bei
kissenförmiger Verzeichnung die teilbildfrequente
Umhüllende parabelförmig ist. Dazu ist ein Modulator 8
bekannten Typs mit der Zeilenablenkschaltung 3 verbunden,
der von der horizontalen Bildablenkschaltung 6 das
geeignete modulierende Signal zugeführt bekommt. Die Ost-
West-Korrektur, d. h. links und rechts im wiedergegebenen
Bild, wird mittels einer Schaltungsanordnung zum Überlagern
eines zeilenfrequenten Stromes zu dem Bildablenkstrom oder
mittels einer nicht-linearen Verteilung der Windungen der
horizontalen Ablenkspule 7 durchgeführt. Für die
Trapezkorrektur, die insbesondere bei Projektionswiedergabe
von Bedeutung ist, muß zum Multiplizieren zweier Signale,
die je zu einer Ablenkung proportional sind, ein Modulator
vorhanden sein. Dies gilt für Korrekturterme erster
Ordnung. Ein Term zweiter Ordnung für die horizontale
Richtung ist bei vertikaler Zeilenabtastung niederfrequent
und kann daher auf einfache Weise korrigiert werden,
beispielsweise mit Hilfe eines Multipols.
Konvergenzfehler lassen sich auf eine Art und
Weise korrigieren, die von der Korrektur von
Konvergenzfehlern in Wiedergabeanordnungen mit horizontaler
Zeilenabtastung auf einfache Weise abgeleitet werden kann.
Als Bildwiedergaberöhre kann mit Vorteil eine
Röhre verwendet werden, die mit
Elektronenstrahlerzeugungssystemen mit einer Spirallinse
versehen ist. Mit einer derartigen Röhre, die aus der
europäischen Patentanmeldung EP 233 379 A1 der
Anmelderin bekannt ist, sind die durch Wirbelströme
verursachten Verluste wesentlich verringert, während das
Auflösungsvermögen gegenüber anderen Röhrentypen verbessert
ist. Wegen des sehr hohen Widerstands des Werkstoffes hat
die Linse jedoch eine Bandbreite von nur etwa 100 Hz, was
zum dynamischen Fokussieren bei 15 kHz oder höher
unzureichend ist. Weil die größte Korrektur in der
horizontalen Richtung durchgeführt werden muß, bietet die
vertikale Zeilenabtastung den Vorteil, daß die dynamische
Fokussierung niederfrequent erfolgen kann. Dazu bekommt
eine Stufe 9 ein teilbildfrequentes Signal zugeführt, das
von der Schaltung 6 herrührt. Von der Stufe 9 wird der
Fokussierelektrode ein Signal mit geeigneter Variation
zugeführt. Ist eine zeilenfrequente Korrektur ebenfalls
erforderlich, so kann auf ähnliche Weise ein
Korrektursignal von der Schaltung 3 abgeleitet werden.
Diese Korrektur ist klein und kann daher auf einfache Weise
durchgeführt werden, trotz der hohen Frequenz.
Obenstehend ist das eintreffende Abtastsystem
in das System S3'(a) umgewandelt. Es dürfte einleuchten,
daß die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 auf einfache Weise
derart dazu geeignet gemacht werden kann, daß sie für ein
anderes Abtastsystem der Gruppe S3' verwendbar ist. Es ist
deutlich, daß die obenstehende Beschreibung sich auf die
sägezahnförmige Zeilenablenkung bezieht, d. h. mit einer
Rücklaufzeit, während der keine Wiedergabe erfolgt, die
viel kürzer ist als die Hinlaufzeit. Es dürfte einleuchten,
daß die Erfindung sich darauf nicht zu beschränken braucht
und daß die obenstehend beschriebene vertikale
Zeilenablenkung auch symmetrisch, beispielsweise
sinusförmig, erfolgen kann. Eine derartige symmetrische
Ablenkung für die horizontale Zeilenablenkung ist in der
europäischen Patentanmeldung EP 175 409 A1 der
Anmelderin beschrieben. Dadurch wird eine wesentliche
Energieeinsparung erzielt, die bei der vertikalen
Zeilenabtastung zu der bereits verwirklichten Einsparung
hinzukommt.
Die Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung
weist auch einen Video-Signalverarbeitungsteil zum
Verarbeiten der Bildinformation auf, die in dem
eintreffenden Video-Signal vorhanden ist und von dem der
relevante Teil in Fig. 4 dargestellt ist. Weil das
eintreffende Video-Signal nach dem System S(a) zur
Wiedergabe mit dem Zeilensprungverfahren geeignet ist,
beansprucht es zwei Teilbildperioden, bevor die
Bildelemente dieses Signals, die auf einer vertikalen Zeile
liegen, empfangen sind. Das Video-Signal wird daher
zunächst einer Schaltungsanordnung 21 zugeführt, die ein
Taktsignal mit der Frequenz 27 MHz zugeführt bekommt und in
der es auf bekannte Weise in ein Video-Signal ohne
Zeilensprungverfahren, d. h. ein Signal, das von dem
eintreffenden Signal darin abweicht, daß alle Zeilen eines
Bildes nur ein einziges Raster bilden (L = 1) umgewandelt
wird, wobei die Zeilenfrequenz verdoppelt ist. Ohne diese
Maßnahme wäre das Auflösungsvermögen in der vertikalen
Richtung halbiert. Eine derartige Umwandlungsschaltung ist
beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 192 292 A1
der Anmelderin beschrieben. Der Video-Teil
weist auch einen Analog-Digital-Wandler auf, der
beispielsweise einer Schaltungsanordnung 21 vorgeschaltet
ist. Auf andere Art und Weise erfolgt die Abtastung in der
Schaltungsanordnung 21 selbst.
Das erhaltene Signal ohne
Zeilensprungverfahren wird einer
Abtastrichtungswandlerschaltung 22 zugeführt, in der die
Bildinformation des eintreffenden Signals sequentiell
Punkten der abgetasteten Zeilen zugeordnet wird. Die
Schaltungsanordnung 22 weist zwei Bildspeicher 23 und 24
auf, deren Eingänge über eine Schaltstufe 25 bzw. 26 mit
dem Ausgang der Schaltungsanordnung 21 verbunden sind. In
der in Fig. 4 dargestellten Lage der Stufen 25 und 26 wird
das Signal von der Schaltungsanordnung 21 über die Stufe 25
dem Speicher 23 zugeführt. Die Bildinformation der
Bildabtastwerte der horizontalen Zeilen wird in der
Eintreffreihenfolge sequentiell in den Speicher 23
eingetragen. Dazu wird das Taktsignal mit der Frequenz 27 MHz
dem Speicher zugeführt. In einer Teilbildperiode von 20 ms
wird die Bildinformation aller aktiven Zeilen eines
Bildes des eintreffenden Video-Signals in dem Speicher 23
gespeichert. Der Speicher 23 enthält also 575 × 702
Elemente. Nun werden die Stufen 25 und 26 in die nicht-
dargestellte Lage umgeschaltet und die Bildinformation des
nächsten Bildes wird in den Speicher 24 eingetragen,
während der Inhalt des Speichers 23 ausgelesen und über
eine Schaltstufe 27 weiteren, nicht dargestellten Stufen
zur Wiedergabe durch die Wiedergaberöhre zugeführt wird.
Die Abtastrichtungsumwandlung von horizontal zu vertikal
erfolgt dadurch, daß der Speicher in einer Richtung
ausgelesen wird, die senkrecht auf der Schreibrichtung
steht. Dafür sorgt ein Adressengenerator 28, wobei die
Bildinformation der bei der Wiedergabe übereinander
liegenden Bildelemente sequentiell von links nach rechts
ausgelesen wird. In der nachfolgenden Periode wird der
Inhalt des Speichers 24 mit Hilfe eines Adressengenerators
29 ausgelesen und weiter verarbeitet, während in den
Speicher 23 eingeschrieben wird. Das Lesetaktsignal hat
eine Frequenz von 13,5 MHz und die Zeilen werden
wechselweise gelesen, beispielsweise die geradzahligen
Spalten aus dem Speicher 23 und die ungeradzahligen Spalten
aus dem Speicher 24. Die Stufen 25, 26 und 27 bekommen
ein Schaltsignal mit der Bildfrequenz 25 Hz des
eintreffenden Video-Signals zugeführt. Das hinter der
Stufe 27 erhaltene Signal weist die Bildinformation auf,
die nach dem Abtastsystem S3'(a) den wiedergegebenen
Abtastpunkten zugeordnet wird.
Eine wirtschaftlichere Benutzung der Speicher
wird dadurch erhalten, daß in der Schaltungsanordnung 22
statt Bildspeicher zwei Teilbildspeicher und eine mit einer
Schaltstufe 32 zwischen den Schaltungsanordnungen 21 und 22
vorgesehene Demultiplexschaltung 31 verwendet werden (Fig.
5). Die Schaltungsanordnung 31 bekommt zwei Abtastwert
signale zugeführt mit der Taktsignalfrequenz von 13,5 MHz,
die gegenüber einander gegenphasig sind. Durch das erste
dieser Signale wird die Bildinformation mit den
Bildabtastwerten des Video-Signals an dem Ausgang der
Schaltungsanordnung 21 wechselweise zu einem ersten Ausgang
der Schaltungsanordnung 31 weitergeleitet und durch das
zweite Signal wird die Bildinformation der gerade
fortgelassenen Abtastwerte zu einem zweiten Ausgang der
Schaltungsanordnung 31 weitergeleitet. Durch die Stufe 32
wird für Zufuhr der erhaltenen Bildinformation zu der
Schaltungsanordnung 22 zwischen den genannten Ausgängen
teilbildfrequent gewählt. Die Speicher 23 und 24 sind
Teilbildspeicher und enthalten je 575 × 351 Elemente.
Die Speicher können zugleich zum Erhöhen der
Bildqualität benutzt werden, und zwar dadurch daß in ein
anderes System als S3'(a) umgewandelt wird, beispielsweise
in das System S3'(b) mit Zeilensprungabtastung und
doppelter Teilbildfrequenz oder in das System S3'(e) ohne
Zeilensprungabtastung und mit ungeänderter
Teilbildfrequenz. In beiden Fällen ist die Zeilenfrequenz
37,5 kHz und alle Zeilen werden mit dem Taktsignal von 27 MHz
abgetastet. Die Anzahl Abtastwerte je aktive Zeilenzeit
von etwa 21,7 µs beträgt 575. Das Lesetaktsignal hat
dieselbe Frequenz von 27 MHz. Bei dem System S3'(b) wird
mit Hilfe der Teilbildspeicher 23 und 24 zugleich die
Verdopplung der Teilbildfrequenz beispielsweise dadurch
durchgeführt, daß die eintreffenden Teilbilder auf bekannte
Weise wiederholt gelesen werden. Vier Teilbilder von je 20 ms
werden zu acht Teilbildern von je 10 ms umgewandelt.
Andere Teilbildumwandlungen können beispielsweise durch
eine Umwandlung durchgeführt werden, bei der der Mittelwert
zweier aufeinanderfolgenden Teilbilder erhalten wird. Sind
die Speicher dynamische RAM- oder CCD-Speicher, so müssen
die ausgelesenen Daten zum Umlaufen gebracht werden. Bei
dem System S3'(e) müssen die Speicher Bildspeicher sein,
wobei der Umlauf und das Demultiplexen sich erübrigen. Das
erhaltene Signal wird einem nicht dargestellten Digital-
Analog-Wandler zum Zuführen zu Video-Verstärkern zugeführt.
Wird zu dem System S3'(c) oder zu dem System
S3'(d) umgewandelt, wobei die Anzahl Bildelemente
vergrößert ist, so müssen zusätzliche Interpolationen
erfolgen. Das Vergrößern der genannten Anzahl von 575 auf
1152 läßt sich vor oder nach der Abtastrichtungsumwandlung
durchführen. Dadurch, daß zwischen den
Schaltungsanordnungen 21 und 31 ein
Bildelementeinterpolator vorgesehen wird, wird die Anzahl
Bildelemente je horizontale Zeile vor der Umwandlung
verdoppelt, wodurch die Anzahl vertikaler Zeilen nach der
Umwandlung auch verdoppelt ist, mit der Folge jedoch, daß
die erforderliche Speicherkapazität verdoppelt wird.
Vorzugsweise wird deswegen der Bildelementeinterpolator 33
der Schaltungsanordnung 22 nachgeschaltet. Das Signal aus
dem Wandler 22 wird einem Verzögerungselement 34 mit einer
Verzögerung von 20 ms sowie einem ersten Eingang des
Interpolators 33 zugeführt. Dieser kann als
Zentralwertfilter bekannten Typs ausgebildet sein. Über
eine Schaltstufe 35 erreicht das verzögerte Signal einen
zweiten Eingang des Filters 33. Das Filter 33 verursacht
eine Verzögerung in der Größenordnung von einem
Bildelement, wobei die Zeilenfrequenz und die Bandbreite
der Bildinformation ungeändert bleiben. Durch einen
Multiplexer 36 wird zwischen dem Ausgangssignal des
Interpolators 33 und dem Ausgangssignal des Elementes 34
gewählt. Unter diesen Umständen weist die
Schaltungsanordnung nach Fig. 5 drei Teilbildspeicher, d. h.
23, 24 und 34 auf.
Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß von
allen beschriebenen Abwandlungen S3'(b) und (d), wobei die
Speicher eine Doppelfunktion aufweisen, zu bevorzugen sind.
Dabei kann zum Lesen aus den Speichern ein Taktsignal mit
einer höheren Frequenz benutzt werden, mit dem Vorteil, daß
der aktive Teil der vertikalen Zeilen schneller gelesen
werden, was eine Vergrößerung des Rücklaufverhältnisses und
folglich eine weitere Verringerung der
Energieverlustleistung herbeiführt. Dadurch wird aber die
Bandbreite der wiederzugebenden Bildinformation vergrößert.
Es dürfte einleuchten, daß die in den Fig. 3,
4 und 5 für die europäische Fernsehnorm beschriebenen
Anordnungen mit geringfügigen Änderungen für diejenigen
Abtastsysteme geeignet gemacht werden können, die von der
NTSC-Fernsehnorm abgeleitet sind. So wird meistens keine
Verdopplung der Teilbildfrequenz von 60 Hz angewandt.
Berechnungen haben gezeigt, daß die
Energieverlustleistung, die in Bildwiedergabeanordnungen
mit horizontaler Zeilenabtastung bei Erhöhung der
Zeilenfrequenz wesentlich vergrößert wird, in Anordnungen
nach der Erfindung verringert wird. In den bekannten
Anordnungen wird ausserdem die Verlustleistung erhöht, wenn
das Format vergrößert wird von 4 : 3 zu 16 : 9 mit
demselben diagonalen Abtastwinkel, während die
Verlustleistung in einer Bildwiedergabeanordnung nach der
Erfindung dann gerade verringert wird. In einer
Versuchsanordnung wurde tatsächlich gefunden, daß die
Verlustleistung wesentlich verringert wurde. Im Vergleich
zu einer Anordnung mit horizontaler Zeilenablenkung sind
bei einer Anordnung mit vertikaler Zeilenablenkung nach dem
Abtastsystem S3' und bei Erhöhung der Zeilenfrequenz von
15,625 auf 18,75 kHz (europäische Norm) die durch Wirbel
ströme verursachten Verluste um einen Faktor 1,7 bis 5
verringert. Die durch Hysterese verursachten Verluste
werden um einen Faktor 2 bis 6 verringert und die
Transistorverluste um einen Faktor 1,4 bis 2,4. Diese
Faktoren sind insbesondere von dem Entwurf der Ablenkspulen
abhängig. Eine weitere Verringerung der Verluste kann
dadurch erhalten werden, daß auf bekannte Art und Weise die
beiden Ablenkspulen um den Hals der Bildwiedergaberöhre
hintereinander und nicht die eine Spule um die andere herum
angeordnet werden. Die Verluste werden auch in der
Basissteuerung des Zeilenendtransistors verringert, und
zwar um einen Faktor 1,6 bis 3,6 und in den Windungen der
Ablenkspulen, und zwar um einen Faktor 2,3 bis 8,7. Diese
Werte gelten für eine Anordnung mit einer 70°-
Projektionsröhre.
Claims (21)
1. Bildwiedergabeanordnung geeignet zum Empfangen
und Verarbeiten eines eintreffenden Video-Signals, das
horizontal abgetastete Bildinformation aufweist und zum
Wiedergeben von Bildern, die durch Teilbilder aufgebaut
sind, die je aus einer bestimmten Anzahl Zeilen bestehen,
mit einem Abtastteil zum Erzeugen von Zeilen- und
Teilbild-Abtastsignalen zum Bilden der Zeilen bzw.
Teilbilder und mit einem Video-Signalverarbeitungsteil zum
Verarbeiten der in dem Video-Signal vorhandenen
Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastteil
zum Abtasten der Zeilen in der vertikalen Richtung
eingerichtet ist, wobei eine Anzahl vertikale Zeilen ein
Raster bilden, wobei die Vertikal-Zeilenfrequenz um viele
Male, mindestens 200mal, höher ist als die Horizontal-
Teilbildfrequenz und wobei der Video-
Signalverarbeitungsteil eine
Abtastrichtungswandlerschaltung aufweist zum Empfangen der
Bildinformation und zum sequentiellen Zuordnen von
Bildinformation zu Punkten der vertikal abgetasteten
Zeilen.
2. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Teilbildfrequenz bei Wiedergabe der
vertikalen Teilbildfrequenz in dem eintreffenden Video-Signal oder einem kleinen
einziffrigen Vielfachen derselben entspricht.
3. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Zeilenfrequenz
bei Wiedergabe höher ist als und kein ganzes Vielfaches der
horizontalen Zeilenfrequenz in dem eintreffenden Video-
Signal ist.
4. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 2 und 3, wobei eine Zeile wäh
rend der Zeilenhinlaufzeit eine Bildinformation und während der Zeilenrücklauf
zeit keine Bildinformation aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiedergabe das Verhältnis der Zeilenrücklauf
zeit zu der Zeilenperiode dem entsprechenden Verhältnis in dem eintreffenden
Video-Signal wenigstens nahezu entspricht.
5. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 4, wobei
die Zeilen während der Teilbildhinlaufzeit wohl und während
der Teilbildrücklaufzeit keine Bildinformation aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiedergabe das Verhältnis
der Teilbildrücklaufzeit zu der Teilbildperiode dem
entsprechenden Verhältnis in dem eintreffenden Video-Signal
nahezu entspricht.
6. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch ein erstes Taktsignal zum Abtasten
des eintreffenden Video-Signals und durch ein zweites
Taktsignal zum Steuern der Abtastwandlerschaltung zum
Zuordnen von Bildinformation zu Punkten der vertikalen
Zeilen, wobei die Frequenz des zweiten Taktsignals der
Frequenz des ersten Taktsignals oder einem kleinen
einziffrigen Vielfachen dieser Frequenz nahezu entspricht.
7. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl vertikaler Zeilen
bei Wiedergabe in nahezu demselben Verhältnis zu der Anzahl
horizontaler Zeilen in dem eintreffenden Video-Signal steht
wie die Breite zu der Höhe des wiedergegebenen Bildes.
8. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Abtastwerte mit
Bildinformation in einer vertikalen Zeile in dem
wiedergegebenen Bild der Anzahl horizontalen Zeilen mit
Bildinformation in dem Teilbild in dem eintreffenden
Video-Signal entspricht und daß die Anzahl vertikaler
Zeilen mit Bildinformation in dem wiedergegebenen Teilbild
der Anzahl Abtastwerte in einer Zeile in dem eintreffenden
Video-Signal entspricht.
9. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nennfrequenz des zweiten
Taktsignals einem ganzen Vielfachen der Zeilenfrequenz in
dem eintreffenden Video-Signal und einem anderen ganzen
Vielfachen der Zeilenfrequenz in dem wiedergegebenen Bild
entspricht.
10. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Zeilenabtastgenerator zum
Abtasten des wiedergegebenen Bildes in der vertikalen
Richtung.
11. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Bildabtastgenerator zum Abtasten
des wiedergegebenen Bildes in der horizontalen Richtung.
12. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 10 und
11, gekennzeichnet durch einen Modulator zum Multiplizieren
horizontaler und vertikaler Abtastsignale zum Korrigieren
von Abtastfehlern in dem wiedergegebenen Bild.
13. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 11, mit
einer Bildwiedergaberöhre mit Elektronenstrahlerzeugungs
systemen mit einer Spirallinse, gekennzeichnet durch eine
Stufe zum Empfangen eines Bildabtastsignals und zum
Zuführen eines horizontalen dynamischen Korrektursignals zu
einer Fokussierelektrode der Bildwiedergaberöhre.
14. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 10 und
11, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Zeilenabtast
generator angeschlossene Zeilenablenkspule und eine an den
Bildabtastgenerator angeschlossene Bildablenkspule um den
Hals einer Bildwiedergaberöhre hintereinander angeordnet
sind.
15. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abtastrichtungswandlerschaltung zwei Speicher aufweist
sowie zwei Adressengeneratoren je zum Adressieren eines
Speichers, wobei während einer Teilbildperiode die
eintreffende Bildinformation unter Steuerung des zweiten
Taktsignals in der Eintreffreihenfolge in einen Speicher
eingeschrieben wird, während aus dem anderen Speicher die
darin während der vorhergehenden Teilbildperiode
gespeicherte Bildinformation in einer Richtung senkrecht zu
der Schreibrichtung ausgelesen wird.
16. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch ein Taktsignal zum Auslesen aus den Speichern, wobei das
Taktsignal das zweite Taktsignal ist.
17. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch eine Verdopplung der Teilbildfrequenz
mit Hilfe der Speicher.
18. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 15,
wobei das eintreffende Video-Signal zum Wiedergeben im
Zeilensprungverfahren geeignet ist, gekennzeichnet durch
eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln des eintreffenden
Video-Signals in ein Video-Signal ohne
Zeilensprungverfahren und zum Zuführen des erhaltenen
Signals zu den Speichern.
19. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 18,
gekennzeichnet durch eine Demultiplexschaltung zum
Empfangen des Video-Signals ohne Zeilensprungverfahren und
zum über eine teilbildfrequent geschaltete Schaltstufe
wechselweisen Weiterleiten der Bildinformation der
Bildabtastwerte dieses Signals zu den Speichern.
20. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch einen in die Signalstrecke der
Speicher aufgenommenen Bildelementeinterpolator zum
Vergrößern der Anzahl Bildabtastwerte in dem
wiedergegebenen Bild.
21. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bildelementeinterpolator
einen mit der Abtastrichtungswandlerschaltung gekoppelten
ersten Eingang, einen über ein Verzögerungselement mit der
genannten Schaltungsanordnung gekoppelten zweiten Eingang
und einen mit dem Multiplexer verbundenen Ausgang hat.
Applications Claiming Priority (1)
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