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Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von
Videospezialeffekten, und zwar insbesondere, aber nicht allein,
durch Manipulation von Videodaten, die durch Abtastung von
Kinofilm unter Verwendung eines Filmfernsehabtasters
akquiriert werden.
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Die Erzeugung von Trickeffekten, welche durch Bewegung der
Grenze eines Bildes für die Wiedergabe hervorgerufen werden,
ist aus der US-A-4772941 bekannt. Das in diesem Dokument
offenbarte System legt einem abgetasteten Bild eine Maske
ausgewählter Dimensionen auf. Die Maskendimensionen werden
durch Wahl horizontaler und vertikaler Bezugskoordinaten
eingestellt. Die Maske ist immer rechtwinklig und wird den
vertikalen und horizontalen Rändern des Bildes getrennt
aufgelegt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Systems zur Modifizierung der Ränder von
Videobildern.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen
definiert, auf die verwiesen sei.
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Ausführungsformen der Erfindung erlauben es, Austastungen an
jeder beliebigen Kombination von Horizontal- und
Vertikalkoordinaten vorzunehmen und somit die Möglichkeit schräger
Ränder zu schaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform
können die zur Modifizierung der Bezugsadressen benutzten
Adressendaten selbst mit anderen gespeicherten Daten
modifiziert werden, wodurch sich gekrümmte Ränder erzeugen lassen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Folge von
Modifikationen angewandt werden, z.B. durch ein
Vorprogrammierungsgerät am Filmfernsehabtaster, was dynamische Änderungen
während des Abspielens von Kinofilm ermöglicht.
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Ausführungsformen der Erfindung seien nun ausführlich an
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die anhängenden
zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung des Pfades der
Bildabtastung eines Filmfernsehabtasters in Ausführungsform der
Erfindung ist;
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Fig. 2 das Grundkonzept einer Videosignalkorrektur zeigt;
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Fig. 3 einen Ausschnitt des Arbeitsbereichs des
Kathodenstrahlröhren-Schirms zeigt, aufgeteilt in eine Abtastkarte und
eine Schattungskarte;
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Fig. 4 die Wirkung eines Defektes auf die Schattungskarte
veranschaulicht;
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Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, welches zeigt, wie die
Schattungsfehler-Korrekturfaktoren auf jedes Farbsignal gegeben
werden;
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Fig. 6 ein Blockdiagramm ist, welches die Abf agephase des
Ausrichtprozesses zeigt;
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Fig. 7 die Verwendung eines weiteren Nachschlagespeichers
während eines Ausrichtprozesses zeigt;
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Fig. 8 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines
Testmusters zeigt;
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Fig. 9 ein zusammengesetztes Blockschaltbild ist, welches
zeigt, wie alle Funktionen der Figuren 5 bis 8 realisiert
werden können;
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Fig. 10 ein detaillierteres Blockschaltbild der
Verzögerungseinheit der Figuren 5 bis 9 ist;
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Figuren 11 und 12 Zeitsteuer-Wellenformen während aktueller
Abtast- bzw. Ausrichtvorgänge zeigen;
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Fig. 13 schematisch die Konfiguration und den Zugriff des
Korrekturfaktorspeichers zeigt;
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Fig. 14 die Speicherstruktur einer von drei Speicherplatinen
zeigt;
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Fig. 15 die Ausgangsstufe einer der Speicherplatinen nach Fig.
14 zeigt;
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Fig. 16 schematisch eine Speicherfehler-Korrektureinrichtung
zeigt;
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Fig. 17 ein Blockdiagramm der Ausricht-Betriebsart ist;
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Fig. 18 zeigt, wie jeder Durchlauf des Ausrichtvorgangs in
Teildurchläufe unterteilt ist;
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Fig. 19 ein Flußdiagramm des Betriebs der Systemsteuereinheit
in verschiedenen Betriebsarten ist;
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Fig. 20(a) und (b) einen Werteverlauf von Abfrageproben der
Schattungsintensität bzw. die Defektmarkierung zeigen;
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Figuren 21(a) und (b) Ähnliches wie die Figuren 20(a) und
20(b) für eine modifizierte Methode der Defektkaschierung
zeigen;
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Figuren 22(a) und (b) ein unmodifiziertes und ein
modifiziertes Bild zur Veranschaulichung der Anwendung von Farbtricks
zeigen;
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Figuren 23(a) (b) und (c) das Ableiten der Farbtricks nach
Fig. 22(b) zeigen, und
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Figuren 24(a) (b) und (c) Tricks für den Rand der Austastung
zeigen.
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In der Ausführungsform nach Fig. 1 erzeugt eine digitale
Abtaststeuereinheit 10 ein Muster von x,y-Koordinatendaten, das
durch einen D/A-Wandler 12 in ein Analogsignal umgewandelt
wird. Das Analogsignal bildet das Eingangssignal für eine
Kathodenstrahlröhre 15 und steuert den Lauf des beleuchtenden
Elektronenstrahls über die Schirmfläche der
Kathodenstrahlröhre. Licht von der Kathodenstrahlröhre dringt über ein
optisches System 18 durch den Bildfilm 16 und fällt dann über
ein zweites optisches System 22 auf drei fotoelektrische
Zellen 20R, 20G und 20B, eine für jede Primärfarbe. Das zweite
optische System 22 enthält einen Strahlteiler (nicht gezeigt),
um das von der Kathodenstrahlröhre kommende Licht in die drei
Einzelkomponenten aufzuteilen. Jede der fotoelektrischen
Zellen (PECs) 20R, G und B erzeugt ein eigenes Analogsignal
proportional zur Menge des auf sie fallenden Lichts. Diese
Signale werden durch Filter 24R, G, B gefiltert und durch
Analog/Digital-Wandler 26 digitalisiert, um drei getrennte
digitale Ausgangssignale zu bilden.
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In der Praxis sind die digitalen RGB-Ausgangssignale keine
getreuen Darstellungen des Bildes auf den Filmen, weil sie
unter einer Mehrzahl von Einflüssen leiden, die
charakteristisch für den analog/optischen Teil des Pfahles der Abtastung
sind und zu einem wesentlich verschlechterten Ausgangssignal
beitragen.
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Schattung ist der hauptsächliche Verschlechterungseffekt und
bedeutet eine globale Variation in der Bildintensität,
hauptsächlich verursacht durch einen Abfall der Beleuchtungsstärke
zu den Rändern der Kathodenstrahlröhre hin und außerdem durch
Randabschwächung im ersten und zweiten optischen System 18, 22
(Fig. 1). Die übertragungseigenschaften der in den
Farbteilungsstufen 22 verwendeten verschiedenen dichroitischen
Spiegel und Filter wirkt sich ebenfalls auf die Schattung aus. Die
dichroitischen Spiegel zeigen Unregelmäßigkeiten im
Leistungsvermögen als Funktion des Lichteinfallswinkels, während die
Filter ungleichmäßige Durchlaßeigenschaft über ihre
Oberflächen haben. Auch die fotoelektrischen Zellen 20 haben
ungleichmäßige Ansprechcharakteristik über ihre Oberflächen.
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Die oben erwähnten Faktoren können Änderungen in der
Röhrenintensität von bis zu 50% in einem regellosen Profil von Rand
zu Rand über den Schirm verursachen. Die Schattung hat auf
jeden Farbkanal einen anderen Einfluß, teilweise verursacht
durch die Kathodenstrahlröhre 14 und teilweise verursacht
durch die dichroitischen Elemente im zweiten optischen System
22. Ungleichmäßiges Durchlaßvermögen ist ein besonderes
Problem bei Blaufiltern.
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Abbrand-Effekte, bewirkt durch den Abtastfleck, der die
Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre schädigt, können
ebenfalls Ursache für globale Intensitätsänderungen sein. Die
Wirkung ist naturgemäß regellos und kann zu einem weiteren
20%-igen Verlust der Beleuchtungsintensität beitragen. Es
besteht eine starke Farbabhängigkeit mehr hinsichtlich der
Abbrand-Amplitude als hinsichtlich des Profils.
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Änderungen in der Beleuchtungsintensität, die durch Änderungen
in der Größe und Orientierung der Leuchtstoffkörner auf der
Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre verursacht werden, sind
vergleichsweise gering gegenüber den Schattungs- und Abbrand-
Verlusten, sie können aber immerhin auf Intensitätsänderungen
von rund 1% kommen.
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Defekte äußern sich als Fehler im Pixelmaßstab und entstehen,
wenn das Abtastmuster einer Fehlerstelle in der
Leuchtstoffoberf läche der Kathodenstrahlröhre begegnet. Die Amplitude der
Wirkung ist gewöhnlich ernsthaft, sie bringt bis zu 100%
Verlust an Beleuchtung. Wegen des Ernstes dieser Wirkung
tragen Röhrenspezifikationen viel dazu bei, Defektprobleme zu
reduzieren.
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Schmutz auf der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre kann zu
einer Wirkung ähnlich den Defekten führen, wenn auch die
beeinträchtigten Stellen mehr diffuser Natur sind und sich
über eine größere Zone ausbreiten. Schmutz kann natürlich an
jedem beliebigen Punkt entlang des beschriebenen optischen
Pfades auftreten, ein besonders ernstes Problem bildet er aber
an der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre, wo er ähnlich wie
Defekte zu Verlusten von bis zu 100% führen kann.
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Wie in Fig. 2 veranschaulicht, sieht die Erfindung eine
automatische Schattungseinheit vor, die alle oben erwähnten
Effekte, welche eine Verschlechterung der Beleuchtungsstärke
bewirken, korrigiert und keine manuelle Einstellung oder
Justierung erfordert.
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Der allgemeine Lösungsansatz des Systems besteht darin, für
jede Farbkomponente einen eigenen Korrekturfaktor zu berechnen
und anzuwenden. Dies ist notwendig, weil die regellosen
Ungleichförmigkeiten in der wahrgenommenen Bildintensität bis zu
einem gewissen Grad farbabhängig sind. So ist in der Fig. 2
die in Fig. 1 gezeigte Schaltunsanordnung für den Abtastpfad
allgemein als Block 30 dargestellt, der digitale
Ausgangssignale r, g, b liefert. Diese Ausgangssignale werden einem
Multiplizierer 32 angelegt, der jedes seiner Eingangssignale
mit einem gesonderten Korrekturfaktor d, e, f multipliziert,
um Ausgangssignale dr, eg, fb zu liefern, welches korrigierte
Farbsignale R, G, B sind. Die Korrekturfaktoren d, e, f werden
von einer Korrektureinheit 34 erzeugt, die nun ausführlicher
beschrieben sei.
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Für die Abtastung wird die Arbeitsfläche der
Kathodenstrahlröhre als eine Karte dargestellt, deren jeder Punkt durch
übliche X- und Y-Koordinaten adressierbar ist. Die
Arbeitsfläche ist derjenige Bereich des Schirms, der durch das
Filmfenster hindurch abgebildet wird und ein Rechteck ist, dessen
Abmessungen ungefähr 1000 Fernsehzeilen äquivalent ist. Das
Koordinatensystem nimmt den Mittelpunkt der Arbeitsfläche als
seinen Ursprung (...0, ...0).
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Die Auflösung der Abtastung beträgt 14 Bits entlang jeder
Achse, was ein 8192-mal-8192-Bit-Gitter ergibt (8K mal 8K). Da
die Intensitätsänderungen infolge Schattung, Abbrand,
Körnungseffekten, Defekten und Schmutz im wesentlichen zufälliger
Natur sind, ist es zweckmäßig, den Korrekturfaktor aus einer
gespeicherten kartografischen Abbildung der Bildfläche
abzuleiten, die bei offenem Fenster (kein Film) aufgenommen wird.
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Für die Fehlerkartierung ist nicht der gleiche
Genauigkeitsgrad wie für die Abtastauflösung erforderlich. Die
Abtastauflösung könnte eine Karte mit 64M Punkten erzeugen, was viel
mehr wäre als nötig. Zufriedenstellende Ergebnisse lassen sich
aus einer 10-Bit-Auflösung (1024 mal 1024) erhalten, was 1M
Kartografiepunkte ergibt. Eine Auflösung unterhalb dieses
Levels könnte das Leistungsvermögen hinsichtlich der
abbrandund körnungbedingten Schattungsfehler verschlechtern, die sich
in viel kürzeren räumlichen Entfernungen ändern.
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Die Schattungskarte ist teilweise in der Fig. 3 dargestellt.
Es wird das gleiche Koordinatensystem wie für die Abtastkarte
verwendet (jedoch mit einer geringeren Auflösung). Die Pixel
der Schattungskarte sind zweckmäßigerweise so angeordnet, daß
sie durch die Hauptordinaten des höher aufgelösten
Abtastgitters umgrenzt werden.
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Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß jedes Pixel der
Schattungskarte ein 16-mal-16-Abtastgitter ist. Somit können die
Koordinaten der Schattungskarte aus den Abtastkoordinaten
einfach dadurch abgeleitet werden, daß man die letzten vier
(niedrigstwertigen) Bits der Abtastkoordinaten abschneidet. Es
sei erwähnt, daß mit diesem System die Adresse eines Pixels in
der Schattungskarte demjenigen Punkt des Abtastgitters
entspricht, der an seiner unteren linken Ecke liegt, nicht in
seiner Mitte.
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Es werden Abtastmuster variabler Geometrie verwendet, um kom
pliziertere Tricks als das herkömliche X-Y-Zoomen und
Schwenken zu erzeugen, z.B. Bilddrehung und perspektivische
Verzerrung. Daher wird die Richtung der Abtastung im allgemeinen,
wie mit den durchgezogenen Abtastlinien in Fig. 3 gezeigt,
nicht orthogonal mit den Achsen sein.
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Eine Abtastzeile wird mittels einer Abtaststeuereinrichtung
durch Adressierung einer Folge von Koordinatenpunkten erzeugt,
wobei jeder Punkt die Mitte c eines Abtastpixels 42 definiert.
Die Einschränkungen der Röhrenauflösung bedeuten, daß
Abtastund Kartenpixel als gleich groß betrachtet werden können,
obwohl es keine gemeinsame Orientierung oder Pixeldeckung
gibt.
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Die irgendeinem Abtastpixel anzulegende kartierte
Schattungskorrektur ist diejenige, die für das Kartenpixel gespeichert
ist, welches die (Mittelpunkt-)Koordinate des betreffenden
Abtastpixels einschließt, d.h. das Kartenpixel, das durch die
gestutzte Form der Abtastadresse adressiert wird. Wie aus der
Fig. 3 ersichtlich, fallen im allgemeinen die meisten
Abtastpixel auf mehrere Kartenpixel. Jedoch enthält das gewählte
Kartenpixel immer das größte einzelne "Flächenteilstück" des
Abtastpixels. Wegen der relativ kleinen Änderung des
Schattungswertes über ein oder zwei Pixel besteht keine
Notwendigkeit, Werte zwischen benachbarten Kartenpixeln zu
interpolieren, und die hier besprochene Methode der Adressierung ist
völlig ausreichend. So werden in Fig. 3 die Abtastpixel 42a,
42b und 42c entsprechend den Daten korrigiert, die für die
ersten drei Schattungskarten-Pixel des oberen der beiden
dargestellten Blöcke von Schattungskarten-Pixeln gespeichert
sind, während die Korrekturen für das weitere Abtastkarten-
Pixel 42d aus dem vierten Schattungskarten-Pixel der unteren
der beiden Reihen (Pixel 44) abgeleitet werden
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Defekte in der Röhrenschirmfläche und kleine Schmutzpartikel
bilden ein anderes Problem. Die im Vergleich zur Breite einer
Abtastzeile relativ kleine Größe eines Defektes bedeutet, daß
nur diejenigen Abtastzeilen beeinträchtigt werden&sub1; die sehr
nahe oder direkt über einen Defekt laufen.
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Ein angemessenes Kartieren dieser Effekte würde eine viel
höhere Auflösung erfordern, als sie für die Schattung benutzt
wird, wahrscheinlich die volle 14-Bit-Auflösung. Wie
angedeutet, ist eine solche Auflösung nicht machbar.
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Die Probleme können dadurch überwunden werden, daß man jedes
Schattungskarten-Pixel markiert, welches eine durch einen
Defekt betroffene Abtastkoordinate einschließt. Gemäß der Fig.
4 umschließt ein Schattungskarten-Pixel mit den
Koordinatenwerten (....001 ,....001) eine Abtastpixel-Koordinate, deren
betreffendes Pixel einen Defekt enthält. Das Kartenpixel wird
daher als def ektbehaftet markiert.
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Diese Technik erlaubt es sogar, den kleinsten Defekt durch ein
gering auflösendes Muster von Kartenpixeln darzustellen. Falls
ein Abtastpixel auf eines der indizierten Kartenpixel fällt,
wird es der Defektkorrektur und nicht der Schattung
unterworfen, wie später beschrieben. Eine Folge dieser Vereinfachung
ist, daß die Defektbehandlung in manchen Fällen auf
Abtastpixel angewandt wird, die nicht durch einen Defekt
beeinträchtigt sind. Es ist jedoch ein Hauptschalter für die Funktion
"Defektkorrektur Aus" vorgesehen, der benutzt werden kann,
falls z.B. eine ungewollte Defektkorrektur Bilder
beeinträchtigt, die eine Menge feiner Details enthalten.
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Die von der Korrektureinheit 34 angelegten Korrekturfaktoren
werden auf die Videodaten für jedes Pixel des abgetasteten
Bildes angewandt. Wie oben erwähnt, wird für jeden der drei
Farbkanäle ein gesonderter Korrekturfaktor abgeleitet, um die
Einflüsse der Farbabhängigkeiten in den Fehlern zu
neutralisieren. Alternativ können Korrekturf aktoren für die
Leuchtdichtekomponente (Y) und die Farbdifferenzkomponenten (d.h&sub4; R-
Y und B-Y) eines herkömmlichen Videosignals abgeleitet werden.
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Die Schattigungs-Korrekturfaktoren werden wie folgt
abgeleitet:
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Der A/D-Wandler 26 am Ausgang des Abtastungspfades liefert ein
14-Bit-Binärsignal, skaliert von 0000 bis 3FFF (Hex). Es sei
angenommen, daß 0000 dem (Spitzen-)"Schwarz" entspricht und
3FFF das (Spitzen-)"Weiß" darstellt. Der aus jedem Abtastpixel
erhaltene Videopegel wird mit einem Korrekturfaktor (CF)
multipliziert, bevor er an nachfolgende Stufen des Systems
weitergegeben wird, so daß:
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VIDEO OUT = CF x VIDEO IN.
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Korrekturfaktoren werden aus dem Videoausgangssignal bei
offenem Fenster abgeleitet und so berechnet, daß sie zum
größtmöglichen Ausgangssignal führen, wenn durchmultipliziert
wird, d.h. ohne eingelegten Film. Jedes Pixel der
Schattungskartehat seinen eigenen, individuell berechneten CF.
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Das Korrekturerfordernis ist, für ein gegebenes Pixel, wie
folgt definiert:
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VOG x CF = VMAX, wobei:
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VMAX = maximales A/D-Ausgangssignal
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VOG = Videopegel - (offenes Fenster), so daß
der Korrekturfaktor CF = VMAX/VOG.
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VMAX kann aus einer Messung des Spitzenwertes für jedes Pixel
mit hinzugefügter passender Verstärkung erhalten werden.
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In der Praxis wird VOG zunächst als ein Mittelwert für jedes
Kartenpixel berechnet, der über 64 getrennte Abtast-Durchläufe
erhalten wird, so daß die zeitliche Mittelung die Auswirkungen
von Rauschen und Momentanfehlern ("glitches") auf den CF
reduzieren. Die einzelnen Abf rageproben werden außerdem räumlich
innerhalb der Grenzen des Kartenpixels verteilt, wiederum zu
Mittelungszwecken, und um eine bessere Flächendeckung zur
Erfassung kleiner Defekte zu geben. Einleuchtenderweise ist es
höchst unerwünscht, ein Videosignal unter Verwendung eines
irrtümlichen Korrekturfaktors zu "korrigieren", der aus einer
Rauschsignalspitze erzeugt wurde.
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Der Bereich des CF wird so beschränkt, daß eine
Schattungskorrektur normalerweise nur auf solche Pixel angewandt wird,
die bei offenem Fenster ein mittleres Ausgangssignal liefern,
das mindestens gleich 30% von VMAX ist. Wo diese Schwelle
nicht erreicht wird, wird das Pixel als defektbehaftet
angenommen, eine Defektkorrektur wird durchgeführt, wie es noch
beschrieben wird. Ein CF-Wert wird auch in diesem Fall noch
berechnet, um verwendet zu werden, falls die
Defektverarbeitung abgeschaltet ist, er wird jedoch auf einen Maximalwert
von 3,99 begrenzt.
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Als nächstes werden die Defektkorrekturen angewandt. Wenn ein
Videosignal von einem Pixel stammt, das als defektbehaftet
identifiziert wurde, erfolgt keine multiplikative Korrektur.
Stattdessen wird der letztvorherige "undefekte" Wert des
Videoausgangssignals VIDEO OUT wiederholt. (Weder bei VIDEO
IN, noch CF kann man sich auf 100% stützen, sie hängen von der
Schwere der Beeinträchtigung des Pixels durch den Defekt und
von der Ausrichtung der Abtastzeile ab.)
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Defekte werden durch jedes von zwei Kriterien identifiziert.
Das erste Kriterium ist eine 30%-Schwelle von VMAX (wie oben
beschrieben). Das zweite Kriterium ist eine niedrigere
absolute Defekt-Schwelle, bei welcher ein Defekt angenommen wird,
wenn irgendeiner der 64 Werte von VOG, die aus einem Pixel
während des Mittelungsprozesses erhalten werden, kleiner ist
als der Schwellenwert - (VMBLEM). Das zweite qualifizierende
Kriterium ist notwendig, um Schattungskarten-Pixel am Rand von
Defekten zu erfassen, die insgesamt nicht genügend
beeinträchtigt sind, um beim Mittelwerttest durchzufallen. VBLEM wird
genügend weit unterhalb der 30%-Schwelle eingesellt, um
ungewollte Defektanzeigen zu verhindern, die durch Rauschen im
Videosignal gegeben werden könnten.
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Wenn der Mechanismus der Defektverarbeitung ausgeschaltet ist,
wird jedes Pixel wieder dem Schattungskorrekturfaktor CF
unterworfen.
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Die Fig. 5 zeigt schematisch die erforderliche Hardware für
die Behandlung eines ankommenden Videosignals unter Verwendung
des Korrekturfaktors CF und der Defektkorrektur an jedem
Pixel. Für jeden Farbkanal oder jede Videosignalkomponente
wird eine gesonderte Schaltung benutzt.
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Die ankommende Abtastkoordinate x,y wird als Speicheradresse
für eine Nachschlagetabelle 50 gespeicherter CF-Werte
verwendet, die einen Eingang zum Videomultiplizierer 32 (Fig. 2) bei
d, e oder f bilden.
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Wie oben erwähnt, wird der CF-Wert im Zustand offenen Fensters
abgeleitet. Die Adresse für die Nachschlagetabelle 30 wird in
einer Verzögerungseinheit 52 verzögert, um die korrekte
Anpassung zwischen der Abtastkoordinate und dem Videopixel zu
bewirken, so daß jedes Pixel mit dem richtigen CF multipli-
ziert wird. Die Verzögerung ist gleich Differenzen in der
Laufzeit durch den Abtastungspfad 30 der Fig. 2 und durch die
Korrektur- oder Schattungseinheit 34.
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Die Nachschlagetabelle 50 hat zwei Ausgänge, einen dem
Multiplizierer 32 in Fig. 2 entsprechenden Ausgang 54 und einen
zweiten Ausgang zu einer Halteschaltung 56. Die Halteschaltung
56 verhindert die Abgabe eines Ausgangssignals vom
Multiplizierer, wenn ein Defekt angezeigt ist, und setzt an dessen
Stelle den Wert des letztvergangenen defektfreien
Ausgangssignals.
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Das korrekte Funktionieren der Nachschlagetabelle hängt davon
ab, daß sie korrekt installiert ist. Die Tabelle muß in
verschiedenen Intervallen ausgerichtet werden: wenn das Gerät
erstmalig eingeschaltet wird und anschließend zu anderen
Zeiten, wie gewünscht. Während des Ausrichtvorgangs arbeitet
die automatische Schattungseinheit 34 zum Ableiten der
Korrekturfaktoren, wie oben erläutert. Die notwendige
Schaltungsanordnung für diese Ableitung sei nun beschrieben.
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Der Ausrichtvorgang umfaßt zwei Stufen: Abfrage des
Videosignals und Erzeugung des Korrekturfaktors. Während der
Abfragestufe wird für jedes Pixel ein Mittelwert von VOG
abgeleitet, und jedes Pixel wird auf Defekte geprüft. In der zweiten
Stufe werden die eigentlichen Korrekturfaktoren berechnet,
basierend auf den aus der Abfrage erhaltenen Daten. Diese
letztere Berechnung ist weiter oben beschrieben.
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Die Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung zum
Abfragen des Videosignals. Auch hier ist für jedes der Signale
R, G, B eine eigene Schaltung vorgesehen. Alternativ können
jeweils eigene Schaltungen für das Y-Signal und die
Farbdifferenzsignale vorgesehen sein. Die Verzögerung 52 und der
Nachschlagespeicher 50 sind die gleichen wie in Fig. 5.
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Wenn das Videoeingangssignal abgefragt wird, wird die
Nachschlagetabelle als ein Zwischenspeicherbezirk für
Zwischenwerte der Daten und der Defektinformation verwendet. Die
Tabelle wird in einem Lese-Modifizier-Schreib-Modus betrieben.
Der ankommende Videodatenwert für jedes Pixel wird mit der
Zwischensumme I-SUM für das betreffende Pixel in einem
Addierer 57 addiert. Das resultierende Summenausgangssignal SUM des
Addierers 57 wird zurück in die Nachschlagetabelle
geschrieben, und zwar an den gleichen Platz. Dieser Prozeß wird 64-mal
für jeden Pixelort durchgeführt. Beim ersten Durchlauf jedoch
wird I-SUM notwendigerweise auf Null gezwungen.
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Der Betrieb läßt sich mathematisch auf folgende Weise
ausdrücken:
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Erster Durchlauf: SUM = 0 + VIN (1)
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wobei VIN (1) = VIDEO IN (Durchlauf 1) etc.
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Nachfolgende Durchläufe: SUM = 1-SUM + VIN (n)
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wobei 1 SUM = VIN (n - 1) + VIN (n - 2) + ... + VIN (1)
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bis SUM = 1 SUM + VIN (64)
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dann SUM = VIN (mittel) x 64
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Ein Defektregistrierer 58 ist parallel zum Addierer 56
angeordnet und registriert jeden Eingangswert im Vergleich mit dem
Defekt-Schwellenwert für die Einzelabfrage, d.h. das oben
erwähnte zweite Kriterium. Wenn der Abfragewert kleiner ist
als der Schwellenwert, wird vom Defektregistrierer 58 ein
Signal DEFEKT abgegeben und am laufenden Speicherplatz in der
Nachschlagetabelle 50 mit der laufenden Summe abgespeichert.
Ähnlich der Summenberechnung wird das Ausgangssignal der
Nachschlagetabelle beim letzten Durchlauf auf Null gezwungen, so
daß existierende Werte ignoriert werden.
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Bei nachfolgenden Durchläufen wird der gespeicherte Zustand
(falls vorhanden) des Signal DEFEKT zurück in den
Defektregistrierer gelesen, als Signal PB (vorheriger Defekt). Wenn
PB gesetzt ist, wird DEFEKT erneut festgestellt, ohne
Rücksicht
auf VIN. Diese Funktion ist notwendig, weil ein
Defektsignal festgestellt werden muß, falls ein Defekt irgendwo im
betreffenden Pixel ist. Wenn die einzelnen Durchläufe das
Signal VIN an verschiedenen Punkten im Pixel messen, wird
nicht bei allen Durchläufen ein Defekt erfaßt. Somit wird ein
einziges Auftreten eines Def ekts für alle übrigen Durchläufe
in der Mittelungssequenz effektiv festgehalten.
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Die Fig. 7 zeigt, wie die Nachschlagetabelle geladen wird,
sobald der Abfrageprozeß beendet ist. Die Nachschlagetabelle
wird mit CF-Werten geladen, die von einem programmierbaren
Festwertspeicher PROM 60 genommen werden, der selbst als
Nachschlagetabelle codiert ist. Ausgabedaten sind der Mittelwert
VOG (av) und das Signal DEFEKT. Der mittlere Videopegel bei
offenem Fenster VOG (av) wird aus der gespeicherten Summe der
64 Werte abgeleitet, indem die fünf niedrigstwertigen Bits der
Summe abgeschnitten werden, was äquivalent mit einer Division
durch 64 ist. Dieser Wert wird dazu verwendet, den PROM 60 zu
adressieren, gemeinsam mit der letzten Anzeige vom Signal
DEFEKT (entweder ein positives Signal "Defekt erfaßt" oder als
negatives Signal "Kein Defekt erfaßt"). Der passende
Korrekturfaktor wird dann in der Haupt-Nachschlagetabelle
gespeichert.
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Die Fig. 8 zeigt, wie die Nachschlagetabelle 50 verwendet
werden kann, um einen Systemtest zu ermöglichen.
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Statt des Ladens (oder in manchen Fällen neben dem Laden) des
Nachschlagespeichers 50 mit Korrekturdaten wird die
Korrekturfaktortabelle direkt mit Daten geladen, die ein
Videotestmusters bilden. Die Angabe dieser Daten kann durch den
Mikroprozessor des Systems (nicht gezeigt) gesteuert werden. Das
Testbild kann aus einem Speicher geliefert werden oder durch einen
Algorithmus direkt aus dem Mikroprozessor erzeugt werden.
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Bei so geladenem Nachschlagespeicher werden die
Videoausgangssignale in Ansprache auf eine Abtastkoordinate aus dem
Nachschlagebezirk
ausgelesen, anstatt aus dem Videoeingangssignal
abgeleitet zu werden, das für die meisten Zwecke ignoriert
wird. Der Test arbeitet in zwei Betriebsarten, mit einem
Muster geringer Auflösung und mit einem Muster hoher
Auflösung.
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In der Betriebsart niedriger Auflösung werden Änderungen des
horizontalen Musters auf jedes vierte Pixel beschränkt. Es
besteht keine Notwendigkeit, den vollständigen Ausrichtprozeß
am Ende des Testlaufs zu wiederholen, bevor der Normalbetrieb
wieder aufgenommen wird, denn die Korrekturfaktoren CF
brauchen nicht aus dem Nachschlagespeicher 50 entfernt zu werden.
In der Betriebsart niedriger Auflösung wird nur ein Teil des
Tabellenbezirkes benutzt, und der gesamte normale Inhalt wird
bewahrt.
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In der Betriebsart hoher Auflösung treten Änderungen des
horizontalen Musters in jedem der aufeinanderfolgenden Pixel auf.
Die Größe des benötigten Nachschlagebezirkes ist so, daß alle
gespeicherten CF-Daten zerstört werden und der ganze
Ausrichtprozeß neu durchlaufen werden muß, bevor der Normalbetrieb
wieder unternommen werden kann.
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So wird in Fig. 7 der Multiplizierer 54 (in Fig. 5 gezeigt)
mit einem konstanten mal-1-Eingang und dem Ausgangssignal von
der Nachschlagetabelle (dem Testmuster) geladen. Das
Ausgangssignal des Multiplizierers ist daher das Testmuster
multipliziert mit Eins.
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In der Praxis sind die Baugruppen, die in den Figuren 5 und 8
getrennt dargestellt und getrennt beschrieben wurden, auf
einer einzigen Verarbeitungsplatine kombiniert, und für jedes
Farbsignal R, G und B ist eine solche Platine vorhanden. Die
Gesamtkonf iguration ist in Fig. 9 gezeigt. Eine Beschreibung
der bereits erwähnten Komponenten ist nicht notwendig. Es sei
jedoch erwähnt, daß ein Auffrischungszähler 50, eine Bus-
Schnittstelle 72 und ein Fehlerkorrektor 74 nicht beschrieben
worden sind. Der Auffrischungszähler und der Fehlerkorrektor
sind notwendig, allein um die Integrität der Speicherdaten des
CF-Speichers zu erhalten, der bei dieser Ausführungsform in
einem dynamischen RAM realisiert ist.
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Die Kommunikation mit dem Gestell-Steuerbus wird über den eine
Bus-Schnittstelle bildenden Block abgewickelt, der
Datenübertragungen zu und von dem Speicherbezirk und den
Arbeitsregistem der Systemsteuereinheit 76 erlaubt. Letztere, in Fig. 9
der Einfachheit halber isoliert dargestellt, ist hauptsächlich
mit der richtigen Folgesteuerung von Daten in den und aus dem
CF-Speicher während des Betriebs befaßt.
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Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß gemeinsame Datenbusse 78 und
80 zur Ein- und Ausgabe von Daten zwischen dem
Nachschlagespeicher und der Schnittstelle 72, dem Fehlerkorrektor 74, dem
Korrektur-PROM 60, dem Defektregistrierer 58, dem Addierer 57
und dem Multiplizierer 54 verwendet werden.
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Für die Abtastkoordinaten ist in den Figuren 5 bis 9 gezeigt,
daß sie durch eine Verzögerungseinheit 50 laufen. Dieser
Block, der ansonsten als Abtastungs-Schnittstelle bezeichnet
wird, ist in Wirklichkeit komplizierter als eine einfache
Verzögerungsleitung und ist in schematischer Form in Fig. 10
gezeigt.
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Das aus einer 20-Bit-Koordinate bestehende Eingangssignal und
zugehörige Takt- und Austastsignale sind folgende:
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SCAN CLK (81): Kontinuierliches, pixelfrequentes (18,375 MHz
für 625-zeilig, 18,3776 MHz für 525-zeilig) Abtastkoordinaten-
Taktsignal, nominell in Rechteckform.
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LINE BLANKING (82): Kontinuierliche Zeilenaustast-Wellenform,
beibehalten ohne Rücksicht auf die Teilbild-Zeitlage, auch als
"LB" bezeichnet.
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BLANK (84): Zusammengesetztes Zeilen- und Teilbild-
Videoaustastsignal.
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FIELD START (88): Einzelner Impuls während LB zum Anzeigen des
Starts eines Videoteilbildes, auch als "FS" bezeichnet.
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Die ersten Signale sind schematisch in Fig. 11 gezeigt,
zusammen mit dem Datenstrom der Abtastkoordinaten. Es sei erwähnt,
daß das Zeilenaustastsignal LB während der Teilbildaustastung
aktiv ist, um die Prozesse der Speicherauffrischung der
Schattungseinheit aufrechtzuerhalten. Wirkliches Austasten des
Videoausgangssignals von der Schattungsplatine erfolgt durch
Verwendung des zusammengesetzten Signais BLANK.
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Während des oben beschriebenen Ausrichtprozesses wird das
Abtastmuster komprimiert, so daß die Periode der Teilbild-
Austastung die gleiche Länge wie die Periode der Zeilen-
Austastung hat. In diesem Fall sind LB und BLANK identisch.
Dies ist in Fig. 12 gezeigt, worin auch die Positionierung des
Teilbild-Startimpulses 88 dargestellt ist.
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Alle Abtastsignale werden in ECL-Differentialform von einem
anderen Gestell her empfangen. Sie werden in das normale TTL-
Eintaktformat umgewandelt und dann gegenüber dem Signal SCAN
CLOCK geradegerückt, mittels einer durch einen Impulsdehner 92
angesteuerten transparenten Latch-Schaltung in Reihe mit einem
flankengetakteten Register 94. Dies ergibt einen sauberen
Strom synchroner Daten.
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Da diese Signale von einem anderen Gestell stammen, besteht
leider keine garantierte Phasenbeziehung zwischen SCAN CLOCK
und SYSTEM CLOCK durch die gesamte Schattungseinheit hindurch.
Eine Änderung der Datensynchronisation von einem Takt zum
anderen erfolgt über ein Zwischenregister 98, das von einer
verzögerten Version des Signals SCAN CLOCK angesteuert wird.
Die als Block 96 dargestellte Verzögerung ist (zumindest am
Anfang) justierbar ausgelegt, so daß jeder beliebige Grad von
Phasenversatz aufgefangen werden kann.
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Eine durch den Systemtakt angesteuerte Pipeline-Stufe 78
variabler Tiefe spaltet die Abtastsignale in zwei Gruppen und
gibt sie an den Rest der Schaltung. Die volle
Koordinatenadresse wird über Tri-State-Ausgänge auf den Hauptadressenbus
gegeben, der zum Speicherblock führt. Ein zweiter, permanenter
Ausgang schleust die Austastsignale und die vier
niedrigstwertigen Bits der (Horizontal-)Koordinatenadresse zwei Perioden
vor dem Hauptadressenausgang zur Schattungs-Steuereinheit.
Hiermit soll der Steuereinheit Zeit gegeben werden, um die
Information zu verarbeiten, bevor die zugeordnete Koordinate
als Adresse am Eingang des Speichers erscheint.
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Die Gesamttiefe der Pipeline wird, in Verbindung mit einer
ähnlichen Pipeline in der Abtast-Steuereinheit, so
eingestellt, daß die oben erwähnten Laufzeitverzögerungen im
Abtastungspfad kompensiert werden, indem die Adressengabe an
den Speicher genügend weit vor dem Videodatenstrom erfolgt, so
daß die aus dem Speicher ausgelesenen CF-Werte den
Videomultiplizierer zur gleichen Zeit wie die jeweils zugehörigen
Daten erreichen.
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Es wurde gefunden, daß einer der Faktoren für Abbrandeffekte
eine hohe Flankensteilheit in den Signalen für die
Kathodenstrahlröhre ist, da sie scharfe Abbrandränder erzeugt. Um den
Schattungskorrektor zu unterstützen, kann der Abbrandschaden
reduziert werden, indem man den Austast-Wellenformen für die
Kathodenstrahlröhre geringe Flankensteilheit gibt, um die
Abbrandränder zu verwaschen, oder indem man die
Abtastwellenform zu den Zeiten der Austastflanke beschleunigt. Auch könnte
der Fleck zu den Zeiten der Austastsignalflanken defokussiert
werden, um die Intensität zu vermindern. Hier muß jedoch
Vorsicht walten, um einen Extra-Abbrand innerhalb des
nichtausgetasteten Bereichs nahe den Austastflanken zu vermeiden.
Die in den Figuren 11 und 12 gezeigten Signale sind rein
schematisch. In der Praxis sind die Flanken der Austast-
Wellenformen über mehrere Taktperioden gedehnt. Es kann auch
eine Kombination der beschriebenen Techniken angewandt werden.
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Der Nachschlagespeicher wurde bis jetzt als Blockspeicher 50
betrachtet. Im Zusammenhang mit Fig. 9 wurde erwähnt, daß der
Speicher durch ein dynamisches RAM mit zugehörigen
Auffrischungs- und Fehlerkorrekturschaltungen realisiert sei. Der
Speicher sei nun ausführlicher anhand der Figuren 13 bis 15
beschrieben.
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Die Gestaltung des Korrekturfaktorspeichers ist eine Funktion
von drei Grundparametern: der Menge der erforderlichen
Speicherung, der Datenbreite und der Speicherzykluszeit. Die
minimale Speicherungsmenge ist natürlich ein Speicherplatz pro
Karteneintrag, gewöhnlich bedeutet dies eine volle Ausnutzung
eines 1M tiefen RAM-Bezirks, was der Auflösung der
Schattungskarte entspricht.
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Die Datenbreite wird durch den Bereich der zu verwendenden
Korrekturfaktoren bestimmt und durch die beizubehaltende
Bitauflösung. Eine Korrektur von Intensitätswerten bis
herunter von 30% des Maximums erfordert einen CF-Bereich von 1,00
bis 3,33. Normiert man das Videoeingangssignal auf 1, dann ist
ein 16-Bit-Korrekturfaktor notwendig, um die Information aus
allen Bits des Videoausgangssignals zu bewahren. Dies erlaubt
einen tatsächlichen Bereich, der sich bis zu 3,99 erstreckt (4
weniger als ein LSB), was der Wert ist, der bei Lokalisierung
eines Defektes verwendet wird. Der Speicherbezirk ist
dementsprechend für eine Datenbreite von 16 Bits konfiguriert, plus
einem zusätzlichen (17-ten) Paritätsbit.
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Für die Speicherung von Defektdaten werden keine gesonderten
Vorkehrungen getroffen. Stattdessen wird die Defektanzeige in
den Korrekturf aktor codiert. Der eingeschränkte Bereich von CF
bedeutet, daß die beiden höchstwertigen Bits für einen
gültigen Korrekturfaktor niemals 00 sind (keine sind kleiner als
1). Diese beiden Bits können für die Defektcodierung benutzt
werden. Wenn eine Stelle als Defekt beurteilt wird, wird die
Folge von Bits im Korrekturfaktor geändert, indem die beiden
höchstwertigen Bits zum niedrigstwertigen Ende bewegt werden
und die ersten beiden Bits am höchstwertigen Ende auf 00
gestellt werden. Somit wird im normalen Betrieb jeder als Zahl
00 .. gelesene CF ignoriert, und die Defekt-Aktion wird
eingeleitet. Wenn die Defektverarbeitung ausgeschaltet ist, kann
der CF rekonstruiert werden, indem das höchstwertige und das
niedrigstwertige Bitpaar vertauscht werden, wenn auch in
diesem Fall zwei Bits an Auflösung verlorengehen.
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Ein breiterer Speicherberirk wird zur Zwischenspeicherung von
Daten während der Ausrichtung benötigt. Im einzelnen erfordert
die Summierung von vierundsechzig 14-Bit-Videopegeln während
des Abfrageprozesses eine Datenbreite von 20 Bits, um die
Information aus den niedrigstwertigen Bits zu bewahren. Da
diese Extrabreite nur während der relativ kurzen
Ausrichtperiode benötigt wird, wird sie durch vorübergehende Umordnung des
normalen 16-Bit-Speichers hergestellt, anstatt durch
Erweiterung des gesamten Bezirks auf 20 Bit.
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Die Hauptschwierigkeit hierbei ist die Rate, mit der Daten aus
dem Speicher gelesen werden müssen. Um mit einem Strom von
Videodaten mitzuhalten, der eine Abfragefrequenz von 18,375
MHz hat, ist es notwendig, alle 54 ns einen neuen CF
auszulesen. Außerdem bedeuten die unvorhersagbaren Abtastsequenzen,
die bei der Erzeugung von Tricks benutzt werden, daß der
Zugriff zum CF-Speicher echt beliebig sein muß. Jeder CF muß
daher in einem individuellen, diskreten Zugriffszyklus
ausgelesen werden. Dies wiederum schreibt vor, daß die effektive
Zugriffszeit am Speicherbezirk etwas weniger als 54 ns sein
muß, um Laufzeitverzögerungen usw. Rechnung zu tragen.
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Dieser Grad an Leistungsfähigkeit in einem einfachen Einblock-
Speicher ist nur unter Verwendung von statischen
Hochgeschwindigkeits-RAMS möglich. Leider sind diese in den hier
benötigten
Größen in hinderlicher Weise teuer. Wir haben haben
erkannt, daß sich das Problem überwinden läßt durch Verwendung
duplizierter Bezirke langsamerer Speicher und Zugriff darauf
in verschiedenen Zeitsteuerphasen, um die gewünschte
Gesamtrate für die Daten zu erzielen. Eine solche Konfiguration ist
in Fig. 13 veranschaulicht.
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Die Fig. 13 zeigt die Grundidee der Verwendung einer
Speicheranordnung aus Speichern A, B, C, D in vier Ebenen.
Einlaufende Datenanforderungen (Adressen) werden in einer sich
wiederholenden A-B-C-D-Folge an verschiedene Speicherebenen
gelegt. Die Ausgangsdaten werden in ähnlicher Weise aus jeder
Ebene nacheinander gezogen, nach Freihaltung einer Periode für
Datenzugriff. Einzelne Speicherebenen werden nun mit nur einem
Viertel der Anforderungs-Rate adressiert, d.h&sub0; der verfügbare
ZUGRIFFSZYKLUS beträgt nun das Vierfache des DATENZYKLUS.
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Selbst bei einer solchen Anordnung langsamer Bauelemente sind
statische RAMs aus Kostengründen und/oder aus Gründen der
Packungsdichte unbefriedigend (ein langsames statisches RAM
ist nur billig bei niedriger Packungsdichte und großformatiger
Baugruppe). Ein dynamisches RAM ist wesentlich billiger,
leidet jedoch unter dem Problem, daß seine Zykluszeit für
beliebigen Zugriff typischerweise dreimal so lang ist wie die
üblicherweise angesetzte "Adressen"-Zugriffszeit. Wie oben
erwähnt, stützt sich das vorliegende System auf eine
vollständig regellose Adressensequenz infolge der ungewissen und sich
ändernden Beziehung zwischen der Position der Abtastwellenform
und der Schattungskarte. Wir haben jedoch gefunden, daß es 80-
ns-Bauelemente gibt, die das gewünschte Leistungsvermögen in
dem vorgeschlagenen Vierebenen-System bringen.
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Die Fig. 14 zeigt, für nur eine Farbe, die Anordnung des
Speichers in vier parallelen Ebenen A, B, C und D. Jede Ebene
ist wie die andere und besteht aus siebzehn lM-mal-1-DRAMs 100
mit verriegelten Adresseneingängen 102. In allen sind drei
einander völlig gleiche Platinen vorgesehen, eine für jede
Komponente des Videosignals. Dynamische RAMS werden als
quadratische Reihen/Spalten-Matrix adressiert, wobei die
Reihen- und Spaltenadressen getrennt auf eine Gruppe von
Adressenanschlüssen gehen. Dies erlaubt eine wesentliche
Reduzierung der Anzahl der Anschlußstifte und somit der räumlichen
Größe der Baugruppe (hier werden nur zehn Adressenstifte für
die Eingabe einer 20-Bit-Adresse benötigt). Es ist jedoch eine
externe Multiplexer-Anordnung nötig, wenn die Adressen von
einem Adressenbus voller Breite kommen. In diesem Fall wird
die Funktion des Adressen-Multiplexers durch die Adressen-
Latchschaltungen übernommen, die in zwei Teile mit getrennnten
Ausgangsaktivierungen (OE) aufgeteilt sind.
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Alle vier Ebenen sind an einen einzigen Adressenbus
angeschlossen, während alle anderen Signale für jede Ebene
individuell sind. Es gibt also vier Adressentakte, vier RAS-Signale
usw., usw.. Datenzyklen werden durch passende Folgesteuerung
der verschiedenen Steuersignale über verschiedene
Speicherebenen geschleust.
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Daten aus den einzelnen Speicherebenen werden durch eine in
Fig. 15 gezeigte Anordnung durch Latch-Schaltungen 104-110 zu
einem kontinuierlichen Strom von CFS kombiniert. Jede Latch-
Schaltung wird eine nach der anderen aktiviert (EN), um Daten
aus ihrer eigenen Speicherebene aufzunehmen, und dann
eingeschaltet, um den kombinierten Bus anzusteuern, normalerweise
für nur einen Datenzyklus (diese Einschränkung der
Zeitsteuerung gilt nicht, wenn langsame Auslesungen über die Bus-
Schnittstelle durchgeführt werden). Die CF-Daten werden auf
gültige Parität überprüft, bevor sie durch eine weitere Latch-
Schaltung getaktet werden. Im Falle eines Paritätsfehlers wird
die Latch-Schaltung unwirksam gemacht, was bewirkt, daß der
vorangegangene (gültige) CF wiederverwendet wird.
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Dieser Mechanismus der Fehlerbehandlung wird nur im Lauf
angewandt, und Fehler werden dem Haupt-Fehlerkorrektor nicht
signalisiert, der autonom arbeitet und irgendwelche Fehler für
sich detektiert und verarbeitet.
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Die Ausgangssignale der Latch-Anordnung 104-110 werden direkt
auf einen Eingang des Video-Multiplizierers 32 (Fig. 2)
gegeben, mit Ausnahme der niedrigstwertigen und höchstwertigen
Bitpaare, die erst durch eine Decodierschaltung 112 laufen.
Diese vollführt die Funktion der Defektverarbeitung, falls sie
angewandt wird, und liefert ein Haltesignal an den
Multiplizierer, wenn ein Defekt-Code detektiert wird (entsprechend dem
Block 54 in Fig. 5). Sie liefert außerdem erzwungene
Funktionen "mal 1" und "mal 0", durch direktes Treiben ihrer
Ausgangsleitungen in die jeweils passenden Zustände, während
gleichzeitig die Ausgänge der Latch-Schaltungen auf null
gezwungen werden.
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Ein Merkmal dynamischer RAMs ist, daß sie empfänglich für
weiche Fehler sind, die durch den Aufschlag von Alphateilchen
verursacht werden. Notierte Fehlerraten liegen typischerweise
in der Größenordnung von 0,01% pro tausend Stunden, obwohl
moderne Bauelemente noch besseres Verhalten erzielen könnten
(Daten über Fehlerraten sind nicht leicht erhältlich). Diese
Fehlerrate erscheint recht unbedeutend, bis sie im
Zusammenhang gesehen wird.
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Der Arbeitsbezirk einer jeden Speicherebene (Parität
ignoriert) umfaßt 1M mal 16, also 16.777.216 Bits.
Zusammengenommen umfassen die vier Ebenen insgesamt 67.108.864 Bits.
Umgelegt auf so viele Bits bedeuten 0,01% pro tausend Stunden,
daß durchschnittlich alle neun Minuten ein Bitfehler irgendwo
im Speicher auftritt. Solche Fehler sind zufällig verteilt und
könnten leicht in einem der höherwertigen Bits des CF
erscheinen, was einen sichtbaren Fehler im wiedergegebenen Bild
verursacht. Da die Einrichtung gewöhnlich über lange Zeitdauer
betrieben wird, besteht Gelegenheit, daß sich solche Fehler
akkumulieren, was zu einem immer schlechteren Bild führt.
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Die für den Speicher benutzte Architektur in mehreren Ebenen
hat den Vorteil, daß sie ein einfaches Mittel bietet, um
Datenfehler als Teil des normalen Auffrischungsprozesses eines
dynamischen Speichers zu korrigieren, was hier während der
Zeilenaustastung durchgeführt wird, so daß das Videobild nicht
zerrissen wird.
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Statt Anwendung eines einfachen, nur auf RAS bezogenen
Mechanismus der Auffrischung, bei welchem die erforderlichen
512 Auffrischungsadressen durchlaufen werden, erfolgt die
Auffrischung im Verlauf fortlaufenden Einschreibens aller im
Speicher gespeicherter Daten. Es wird ein Lese-Modifizier-
Schreib-Mechanismus angewandt, wobei alle vier Ebenen in Phase
miteinander arbeiten. Korrigierte Auffrischungsdaten werden
dadurch erzeugt, daß ein bitweises Mehrheitsvotum der aus den
Ebenen A, B und C gelesenen Daten genommen wird, wie in Fig.
16 gezeigt. Dieses wird dann in alle vier Ebenen
zurückgeschrieben. Anders als bei einem Korrekturmechanismus für
Speicher mit einer einzigen Ebene, gibt es hier keinen
Augemeinbedarf an Speicheraufwand für zusätzliche fehlercodierende
Bits.
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Ein solcher Prozess kombinierter Auffrischung und
Fehlerkorrektur wird als Fehlerwaschen bezeichnet. Es ist natürlich
nötig, jeden Speicherplatz individuell zu waschen. Ein
vollständiger Waschzyklus dauert nicht länger als der gewöhnliche
Auffrischungszyklus für 512 Adressen, der immer noch als
Teilmenge des Waschzyklus vorhanden ist. Die Beschränkung des
Zugriffs der Auffrischung auf die Zeilenaustastperioden
erlaubt es, sieben Plätze in jeder Zeilenperiode
aufzufrischen. Bei der normalen Zeilenfrequenz von 21 kHz wird die
Auffrischung in 3,48 ms erreicht, und ein voller Waschzyklus
wird in 7,1 5 erledigt. Um jede Möglichkeit zu verhindern, daß
Fehler als kurze Störungen ("glitches") erscheinen, bevor sie
weggewaschen werden, wird der anhand der Fig. 15 beschriebene
Paritätsmechanismus angewandt, um durch Wiederholung des
vorangegangenen unkorrigierten CF nicht-fortgewaschene Fehler
vorübergehend zu annullieren. Selbst bei der mindesten
Abtastrate wird durch die korrigierende Aktion seitens der
Paritätsschaltung kein kartierter CF für mehr als etwa 11
Sekunden beeinrächtigt.
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Während des Ausrichtens ist besonders wichtig, daß keine
Fehler eingeführt werden, denn ein verdorbener CF könnte
anschließend Ursache für einen permanenten Pixelfehler im
Videobild sein. Es wird eine Anordnung in drei Ebenen
verwendet, wobei Daten gleichzeitig in die Ebenen A, B und C
geschrieben werden, deren jede unter Verwendung jeweils eines
Drittels der Ebene D erweitert ist. Wenn Zwischendaten an den
Addierer und Defektregistrierer oder an den
Korrekturfaktorgenerator geliefert werden, erfolgt dies über den
Fehlerkorrektor, von welchem ein Ausgangssignal permanent zu den
Eingängen dieser Stufen geschleust wird.
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Die in Fig. 9 gezeigte Systemsteuereinheit 76 behält die
Gesamtkontrolle über alle Datenübertragungen in und aus dem
CF-Speicher 50. Sie erzeugt außerdem Signale, welche den
Betrieb der videoverarbeitenden Stufen beeinflussen. Obwohl
die Mehrheit der Funktionen der Steuereinheit nicht relevant
für die vorliegende Erfindung ist, ist es zweckmäßig, darauf
einzugehen, wie sich die Steuereinheit während der
Ausrichtphase verhält.
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Die Fig. 19 ist ein Flußdiagramm des Betriebs der
Systemsteuereinheit.
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Die Steuereinheit kann in vier Betriebsmoden arbeiten: Lauf
156 (Normalbetrieb); Buszugriff 152 (um dem Systembus Zugriff
auf den Hauptspeicherbezirk während Perioden zu erlauben, in
denen die Videoverarbeitung ausgesetzt ist); Rücksetzung 154
(begonnen nach Einschaltung der Stromversorgung oder
erzwungene Rücksetzung); Ausrichtung 150. Wie aus den Pfeilen,
welche die einzelnen Abschnitte der Fig. 17 verbinden, ersehen
werden kann, ist die Umschaltung der Betriebsmoden begrenzt.
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Im Rücksetzungs-Modus kann das System entweder zum
Ausrichtungs-Modus 150 (Ableitung der Schattungskarte) oder zum
Buszugriff-Modus 152 übergehen. Aus dem Ausrichtungs-Modus 150
kann die Steuereinheit entweder zum Buszugriffs-Modus 152 oder
zum Lauf-Modus 156 übergehen, und vom Buszugriffs-Modus kann
nur in den Ausrichtungs- und den Lauf-Modus eingetreten
werden. Aus dem Lauf-Modus kann entweder in den
Ausrichtungsoder den Buszugriffs-Modus eingetreten werden. In den
Rücksetzungs-Modus 154 kann durch eine "harte" Aufforderung
eingetreten werden.
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Im Ausrichtungs-Modus bildet ein selbstregelnder Prozess
Intensitätskarten der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre und
erzeugt eine kombinierte Korrekturfaktor/Defekt-Karte im CF-
Speicher 0; dies ist die bereits beschriebene
Ausrichtoperation. Abgesehen von der Initiierung (bei einem offenen
Fenster) ist die einzige externe Aufforderung diejenige, daß
die Abtaststeuereinheit auf kontinuierliches Abtasten des
vollen Bereichs der Kathodenstrahlröhre umschalten soll.
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Die Fig. 17 zeigt in Blockform die weiter oben beschriebene
Ausrichtsequenz, wobei es drei Grundfunktionen gibt: einen
Anfangs-Abfragedurchlauf 114, 63 weitere Durchläufe 116, worin
Abfragen mit existierenden Daten summiert werden, und
schließlich einen Durchlauf 118, worin die CFs erzeugt werden. Die
diesen Blöcken entsprechenden Bereiche des Flußdiagramms der
Fig. 19 sind in dieser Figur gezeigt.
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Das Ausrichten erfolgt, während das Abtastmuster mit voller
Geschwindigkeit durchlaufen wird, d.h. alle 54 ns eine neue
Pixeladresse. Dies ist notwendig, um zu gewährleisten, daß
erlittene Nachleuchteffekte repräsentativ für diejenigen sind,
die während normalen Betriebs auftreten. Eine Abtastung mit
langsamer Geschwindigkeit würde zu einer Schattungskarte
führen, die unbrauchbar ist, weil Nachleuchteffekte abhängig
von der Abtastgeschwindigkeit sind. Leider dauert die
Datenverarbeitung für jedes Pixel viel länger als die Periodendauer
von 54 ns. Der Addierer allein benötigt zwei Perioden zur
Lieferung eines Ergebnisses, und die Speicherebenen werden
parallel im Lese-Modifizier-Schreib-Betrieb verwendet, was
ebenfalls den Prozeß beträchtlich verlangsamt. Um dieses
Problem zu bewältigen, wird jeder Ausrichtungs-Durchlauf in einer
Folge von 16 Teildurchläufen durchgeführt. deren jeder sich
über ein vollständiges Videoteilbild dehnt. Pixel werden auf
einer 1-in-16-Basis abgefragt, so daß 15 Taktperioden zwischen
aufeinanderfolgenden Abfragen für die Erledigung der
verschiedenen Datenübertragungen und Additionen verfügbar sind. Dieser
Prozeß ist in Fig. 17 veranschaulicht.
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Auf dieser Stufe wird ein Vergleicher am Ausgang des
Teildurchlauf-Zählers verwendet. Ein Pixel wird nur dann
abgefragt, wenn die vier niedrigstwertigen Bits seiner Adresse mit
dem laufenden Wert des Teildurchlauf-Zählers übereinstimmen,
der von 0 (erster Durchlauf) bis 15 über die sechzehn
Teilbilder eines Durchlaufs weiterschaltet. Somit ist nach Beendigung
aller sechzehn Teildurchläufe jeder Pixelort im Abtastmuster
ein- und nur einmal abgefragt worden.
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Es sei nun auf den gestrichelt umrahmten Bereich 114 in der
Fig. 19 zurückgekommen. Ab dem Eintreten in den Ausrichtungs-
Modus wird so lange nichts unternommen, bis das Teilbildstart-
Signal (FS) erscheint (WARTE), woraufhin der erste Durchlauf
begonnen wird. Diese Verzögerung setzt sich über die normale
Speicherauffrischung hinweg, jedoch bleibt jeder dadurch
verursachte Datenverlust ohne Folge, weil der gesamte RAM-
Inhalt sowieso neu definiert werden muß. Die Durchlauf- und
Teildurchlauf-Zähler werden auf 0 gesetzt, so daß die
Vergleicherschaltung bei jedem 0-ten Pixel eine
Adressenübereinstimmung (MATCH) signalisiert. Sofort endet die Zeilenaustastung
(L.B.) und die Pixelabfrage beginnt. Dieser Prozeß wird am
Ende einer jeden Zeile unterbrochen, wohingegen während der
Austastperiode eine Anzahl von Auffrischungszyklen
durchgeführt wird. Beim Schritt 160, WASCH, arbeiten drei
Speicherebenen
parallel, und die vierte ist unter ihnen aufgeteilt. An
diesem Punkt erfolgt das korrigierende Waschen.
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Keine weiteren Änderungen finden statt, bis ein FS-Impuls
während der Zeilenaustastung detektiert wird. Dies zeigt an,
daß ein vollständiges Teilbild verarbeitet worden ist und das
nächste für den Beginn ansteht. Der Teildurchlauf-Zähler wird
erhöht, um weiter das nächste Pixel abzufragen, und der Prozeß
wird wiederholt. Wenn alle sechzehn Teildurchläufe fertig
sind, ist dieser Durchlauf vorbei und die Steuerung geht zur
nächsten Stufe der Ausrichtung (Kasten 116).
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Die Ablaufsteuerung während der Summierungsfolge ist im Grunde
die gleiche wie für den Anfangsdurchlauf, nur daß der
Durchlauf zähler am Ende eines jeden Durchlaufs erhöht wird, bevor
die Bearbeitung wieder aufgenommen wird. Das Verlassen dieser
Stufe wird dadurch bestimmt, daß der Durchlauf-Zähler seinen
Endwert erreicht.
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Der letzte Durchlauf 118 geht in ähnlicher Weise wie die
anderen vonstatten. Hier bezeichnet der Schritt "Umwandeln" 162
die Umwandlung der summierten Videodaten in einen CF-Wert. Ein
erwähnenswerter Punkt ist die Änderung im Auffrischungsformat.
Jetzt werden nur drei parallele Ebenen gewaschen, die weitere
Ebene D wird ohne jedes Wiedereinschreiben von Daten
aufgefrischt. Der Grund hierfür ist, daß während dieses Durchlaufs
die Nutzung der Ebene D allmählich geändert wird von
Drittelaufteilung in normale ganze Einzelebene, wie Rohdaten in CFS
umgewandelt werden. Würde man das Waschen wie zuvor auf die
Ebene D anwenden, würden alle eventuell gewaschenen CF-Werte
verdorben
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Sobald der letzte Durchlauf beendet ist, sitzt der Prozeß in
einem "Warte"-Zustand, bis befohlen wird, irgendwo anders hin
weiterzugehen. Die Auffrischung wird nach wie vor durch das
Zeilenaustastsignal eingeleitet, das Waschen aller vier Ebenen
in paralleler Weise bedeutet, daß die CF-Umwandlung beendet
ist und der gesamte Inhalt der Ebene D im Format einer
Einzelebene ist.
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Der Buszugriffs-Modus 152 erlaubt den Zugriff des Systembusses
auf den Hauptspeicher, und die Videoverarbeitung wird in
diesem Modus ausgesetzt. Die Steuereinheit wartet auf
Leseund Schreib-Übertragungsanforderungen und verarbeitet sie,
Datenübertragungen werden in zwei Stufen über Zwischenregister
in der Bus-Schnittstelle abgewickelt. Die Speicherauffrischung
läuft weiter (Schritte 170, 172, 174), die genaue
Auffrischungsoperation hängt von der momentanen Lauf-Betriebsart ab.
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Die Verteilung von Datenübertragungen zwischen Speicherebenen
wird durch Bankwahlregister 176, 178 gesteuert. Diese Register
sorgen für getrennte Lese- und Schreibwählfunktionen. Daten
können aus jeder beliebigen Speicherebene ausgelesen werden,
und Schreiboperationen können an einer einzigen Ebene, an den
Ebenen A, B und C (bei 180) oder an allen Ebenen (bei 182)
erfolgen.
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Der Lauf-Modus 156 hat drei Beriebszustände: Test unter hoher
Auflösung 184, Test unter geringer Auflösung 186 und normale
Videoverarbeitung 188.
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Der Modus geringer Auflösung verwendet nur eine Speicherebene,
um sein Testmuster zu speichern, die anderen drei Ebenen
speichern ihre ursprünglichen Daten. Dieser Zustand wird bei
der Auffrischung beibehalten, indem drei Ebenen gewaschen
werden und die eine Ebene isoliert behandelt wird. Der Wechsel
zwischen den drei Lauf-Betriebsarten erfolgt normalerweise
über den Buszugriffs-Modus oder den Ausrichtungs-Modus.
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Die Figuren 20 und 21 veranschaulichen, die die anhand der
Figuren 9 beschreibene Methode der Detektion und Kaschierung
von Defekten und der Kaschierung modifiziert werden kann.
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Obwohl die Methode zufriedenstellend arbeitet, wurde gefunden,
daß sie zwei wesentliche Nachteile hat. Erstens neigen
Abfrageproben rund um den Rand eines Defektes dazu, einen
Schattungswert anzunehmen, der höher oder niedriger als der
mittlere Schattungswert in diesem Gebiet ist. Dieser Unterschied
ist bedingt durch Aufnahmeeffekte, die rings um den Defekt
erscheinen, und durch Schwierigkeiten beim Definieren des
Defektrandes. Der Hab hat die Wirkung, daß in die defekte
Zone Daten eingesetzt werden, die nicht repräsentativ für den
mittleren Schattungswert der Zone sind, und somit wird der
Defekt nur teilweise kaschiert. Zweitens sind kleine Defekte
schwer zu detektieren, da das Signal nur um einen kleinen
Betrag reduziert werden mag. Dieser Betrag kann vergleichbar
mit Schattungs- und Abbrandfehlern sein, so daß ein kleiner
Defekt fehlinterpretiert werden kann.
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Das modifizierte System überwindet diese beiden Nachteile
durch Nachbearbeitung des Inhalts des
Korrektursignalspeichers.
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Der Speicherinhalt wird durch einen Mikroprozessor ausgelesen,
der aufeinanderfolgende Abfrageproben vergleicht. Wenn sich
zwei aufeinanderfolgende Proben um mehr als einen bestimmten
Schwellenwert unterscheiden, dann werden beide Proben als
defektbehaftet markiert. Die ursprünglichen pegelabhängigen
Schwellenwerte werden ebenfalls beibehalten. Wenn also eine
Probe repräsentativ für den tatsächlichen Defekt ist, wird
sowohl diese Probe als auch die für den Halo repräsentative
Nachbarprobe als defektbehaftet markiert
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Der markierte Bereich ist im Vergleich zu der früheren
Ausführungsform vergrößert. Dies ist durch die Figuren 20 und 21
veranschaulicht. In der Fig. 20, welche die Markierung eines
Defektes gemäß der früheren Ausführungsform zeigt, ist die
Breite des Defektmarkierungsimpulses 120 gleich der Dauer, in
welcher das Signal 122 unterhalb des Defekt-Schwellenwertes
124 liegt. So zeigen die gestrichelten Linien 126 und 128 das
gewünschte defektfreie Signal, in welchem der Defekt 130 und
der kleine Defekt 132 korrigiert sind. Die gestrichelte Linie
134 zeigt hingegen die einzig durchgeführte Korrektur, da der
Wert der Probe neben dem defektbehafteten Bereich unterhalb
des Schwellenwerts sehr viel niedriger ist als der defektfreie
Wert. Selbst wenn der Einbruch am Defekt steiler wäre, wäre
die benachbarte Probe ungenau, weil sie den um den Defekt
herumliegenden Halo darstellen würde, der durch die Spitzen
136 und 138 im Signal beidseitig des Defektes angedeutet ist.
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Das modifizierte Defektsignal, welches durch Anwendung der
beschriebenen Nachbearbeitungsmethode erhalten wird, ist in
Fig. 21 (b) gezeigt. Wie oben erwähnt, benutzt die Methode
Schwellwerte der Änderungsgeschwindigkeit anstatt
Schwellenwerte des Schattungspegels. Dies bedeutet, daß sowohl der den
Defekt umgebende Hab als auch der Defekt selbst als Defekt
markiert werden, da ein Vergleich benachbarter Schattungswerte
eine Differenz ergibt, die größer ist als die Schwellenwerte.
Außerdem ist die "Tiefe" des Defektes, also sein niedrigster
Schattungswert, unwichtig, weil die Methode defekte Bereiche
anhand der Stellheit der Wände eines defektbedingten Einbruchs
identifiziert. Dies bedeutet, daß kleinere Defekte wie z.B.
der Defekt 132 in den Figuren 20(a) und 21(a) korrigiert
werden.
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In der Praxis wird die Defektmarkierung zwei Abfrageproben
breiter sein als der tasächliche Defekt. Wie erwähnt, werden
im Falle einer Differenz zwischen zwei Proben um einen Betrag,
der größer ist als der Schwellenwert, beide Proben als
defektbehaftet markiert. Dies bedeutet, daß an der Vorder- und der
Rückflanke eines Defektes die letzte defektfreie Probe und die
erste defektfreie Probe markiert werden. Somit ist die
Defektmarkierung an jedem Ende um eine Probe breiter als der Defekt
selbst. Dies bedeuet, daß die Probe neben der Defektmarkierung
defektfrei ist, so daß das korrigierte Signal mit dem
kaschierten Defekt, dargestellt durch die gesrichelten Linien
140 und 142 in Fig. 21(a), nahezu identisch mit dem
defektfreien Signal 126 und 128 in Fig. 20(a) ist.
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Aus der Diskussion der Figuren 20 und 21 ist zu entnehmen, daß
die ersterwähnten Nachteile vermieden werden, weil die
Defektzone erweitert wird. Der zweite Nachteil kann ebenfalls
vermieden werden, weil der benutzte Vergleich effektiv die
Ränder eines Defektes detektiert. Dies bedeutet, daß der
Schwellenwert sehr niedrig gesetzt werden kann, womit eine
bessere Diskriminierung zwischen Defekten und Abbrand- oder
Schattungsfehlern ermöglicht wird.
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Um die Modifikation zu realisieren, liest der Mikroprozessor
einen kleinen Bezirk des Schattungsspeichers aus, vergleicht
benachbarte Pixel in der Horizontalrichtung und speichert den
Ort jedweder Defekte. An den Defektorten wird eine Lese-
Modifizier-Schreib-Operation durchgeführt, um dem Inhalt des
Schattungsspeichers eine Defektmarkierung hinzuzufügen.
Natürlich könnten auch benachbarte Pixel in der Vertikairichtung
verglichen werden. Dies würde aber doppelt so viel
Verarbeitung während der Ausrichtoperation erfordern.
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Es sei erwähnt, daß sowohl die beschriebene Methode der
Detektion von Defekten als auch die beschriebene
Kaschierungsmethode gemeinsam in einem Filmfernsehabtaster-System
angewandt werden können.
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In einer weiteren Modifikation kann die
Schattungskorrekturkarte verwendet werden, um einen weiten Bereich an
Trickeffekten zu erzeugen. Wenn auch diese Tricks an sich bekannt sind,
ist es bisher notwendig gewesen, spezialisierte digitale
Bildtrickeinrichtungen zu verwenden, um die Effekte
herbeizuführen. Die vorliegende Modifikation ermöglicht es, die Tricks
mittels der Schattungskorrekturschaltung und somit durch eine
Filmfernsehabtastungsmaschine zu erzeugen.
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In einem ersten Aspekt der Modifizierung kann die
Schattungskorrekturschaltung verwendet werden, um vorbestimmte räumliche
Änderungen in der Helligkeit des Bildsignals des
Filmfernsehabtasters vorzusehen. Dies kann erreicht werden, indem man
in den Schattungskorrekturspeicher 50 (z.B. Fig. 6) eine
vorbestimmte Helligkeitskarte lädt entweder anstelle der
Korrekturfaktoren oder zusätzlich. Da die Videoausgangsdaten
VIDEO OUT das Produkt der Eingangsdaten VIDEO IN und des
Inhalts des Korrekturfaktorspeichers 50 sind, wird das
Videoausgangssignal ein durch die Helligkeitskarte moduliertes
Signal. Als Beispiel kann der Schattungsspeicher mit Daten
geladen werden, die volle Verstärkung für eine auf die
Bildmitte zentrierte Ellipse darstellen und eine allmählich
abnehmende Verstärkung zu den Budrändern hin. Der so erzeugte
Trick ist ähnlich einer optischen Vignette. Es sei bemerkt,
daß jeder gewünschte Helligkeitstrick einfach durch Laden des
Korrekturfaktorspeichers mit der gewünschten Helligkeitskarte
erzeugt werden kann.
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Außerdem können Teile des Bildes vollständig maskiert werden,
indem man die Verstärkung für die betreffenden Teile einfach
auf Null reduziert.
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Die Helligkeitskarten können entweder in Nachschlagetabellen
gespeichert oder als Algorithmen erzeugt werden und werden
über einen Mikroprozessor in den Korrekturfaktorspeicher 50
geladen.
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Die Helligkeitsfaktoren können ebenso wie zur Erzeugung von
Trickeffekten auch zur Kompensierung von Fehlern im Film
verwendet werden. Gewöhnlich variiert die Empfindlichkeit des
Films über die Breite des Films, und verschiedene Chargen des
Films haben verschiedene Charakteristiken. Durch vorheriges
Bestimmten des Ansprechens einer gegebenen Filmcharge kann ein
Satz von Helligkeitsfaktoren abgeleitet werden, die einer
gegebenen Korrekturkurve entsprechen, z.B. einer schrägen
Linie oder einer Parabel. Diese Kurve kann dadurch gewonnen
werden, daß man durchsichtigen Film in den Filmfernsehabtaster
einlegt und den Unterschied in der sich dann ergebenden
Ansprache mit dem sich ohne eingelegten Film ergebenden
Zustand vergleicht.
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Zur Kompensation hinsichtlich des Filmzustandes werden die
gewählten Helligkeitsfaktoren mit den gespeicherten
Korrekturfaktoren multipliziert, um einen Gesamt-Kompensationsfaktor
für jedes Pixel der Abtastkarte zu erheben. Diese
Kompensationsfaktoren werden dann den jeweiligen Pixeln der Videodaten
in der oben beschriebenen Weise aufgeprägt.
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Es sei erwähnt, daß auch Farbtricks erzeugt werden können,
wenn drei getrennte Sätze von Korrekturfaktoren in drei
verschiedenen Speichern erzeugt werden, einen für jeden der
Rot-, Blau- und Grünkanäle.
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Die Figuren 22 und 23 zeigen, wie Farbtricks erzeugt werden
können, und außerdem, wie die eben beschriebenen
Heiligkeitstricks erzeugt werden können.
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Die Fig. 22a zeigt ein abzutastendes Bild, in diesem Fall ein
Drucktastentelefon, und die Fig. 22b zeigt den durch
Farbmischung herbeigeführten Trick. Der Trick ist sehr einfach, er
ist auch nur zum Zwecke der Veranschaulichung angeführt.
Natürlich können gewünschtenfalls viel kompliziertere Tricks
erzeugt werden. In der Fig. 22b ist das Bild in Quadranten
unterteilt, der obere linke Quadrant ist rot schattiert, der
untere linke Quadrant gelb, der untere rechte Quadrant grün
und der obere rechte Quadrant leer.
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Die Bildung der Quadranten läßt sich verstehen, wenn man die
einzelnen R-, G- und B-Schattungskarten in den Figuren 23a, b
und c betrachtet. Die Figuren 23a zeigt die Schattungskarte
für das Rotsignal. Der Prozessor lädt die Korrekturkarte für
das R-Signal, so daß die linke Seite des Bildes maximales
Ausgangssignal und die rechte Seite Null-Ausgangssignal liefert.
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In ähnlicher Weise ist in Fig. 23(b) die Korrekturfaktorkarte
so geladen, daß die untere Hälfte der Karte maximales grünes
Ausgangssignal und die obere Hälfte Null-Ausgangssignal
liefert. Die für das Blausignal geladene Korrekturfaktorkarte hat
Nullen an allen Speicherplätzen, wodurch das Blausignal
gesperrt wird
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Die drei Schattungskarten werden einander überlagert, um das
farbgetönte wiedergegebene Bild der Fig. 22(b) zu erhalten. Im
unteren linken Quadranten überlappen sich die rote und die
grüne Hälfte, so daß ein gelber Quadrant entsteht. Im oberen
rechten Quadranten ist die Korrekturfaktorkarte für alle drei
Fälle mit Nullen geladen, so daß der obere rechte Quadrant des
wiedergegebenen Bildes leer ist.
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Es sei erwähnt, daß der oben beschriebene Helligkeitstrick
erzeugt werden kann, indem eine Helligkeitskarte in Speicher
einer jeden der R-, G- und B-Platinen geladen wird. Wenn also
z.B. das Muster nach Fig. 23(a) in alle drei
Korrekturfaktorspeicher geladen würde, hätte das resultierende Bild maximale
Helligkeit auf der linken Bildseite und minimale Helligkeit
auf der rechten Bildseite.
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Das helligkeitsmodulierte Bild ist natürlich unkorrigiert. Um
die Funktion der Schattungskorrektur zu bewahren, muß der
Korrekturfaktor aus jedem Speicherplatz gelesen werden, der
Wert an diesem Speicherplatz entsprechend modifiziert werden
und der Korrekturfaktor an den Speicherplatz zurückgegeben
werden.
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Es sei erwähnt, daß die Helligkeitstricks ein beträchtliches
Maß an Verarbeitungszeit benötigen, um sie zu erzeugen und zu
entfernen.
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Um dies auszugleichen, können zusätzliche Schattungsspeicher
50 eingefügt werden, die langsam geladen und in Betrieb
geschaltet werden können, wenn benötigt.
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In einem zweiten Aspekt der Modifizierung kann ein Filmbild
mit einem anderen Bild moduliert oder gemischt werden. Es sei
daran erinnert, daß die Korrekturfaktoren bei der anfänglich
beschriebenen Methode bei offenem Fenster (kein Film) im
Filmfernsehabtaster abgeleitet wurden. Um Bilder zu mischen, ist
das zu mischende Bild während der Schattungsausrichtung in das
Filmfenster des Filmfernsehabtasters eingelegt. Dies hat die
Wirkung, daß die abgeleiteten und im Speicher 50 gespeicherten
Korrekturfaktoren das Produkt der Schattungs-Korrekturfaktoren
und der inversen Form des Bildes im Filmfenster sind.
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Alternativ können Bilder auch dadurch gemischt werden, daß man
die Routine der Schattungskorrektur derart verändert, daß die
existierenden Korrekturfaktoren für jede Stelle zuerst aus dem
Speicher ausgelesen und dann mit der Bildinformation an der
betreffenden Stelle multipliziert werden und das Produkt
zurück in den Schattungsspeicher 50 gegeben wird. Somit ergibt
sich eine gespeicherte Bildinformation und ein
Korrekturfaktor, so daß es dieses Produkt ist, welches die vom
Filmfernsehabtaster nachfolgend abgetasteten Filmbilder moduliert, und
nicht die Korrekturfaktoren allein.
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Eine dritte Methode für das Laden von Bildern in den
Schattungsspeicher wäre, Daten aus einem digitalen Bildspeicher
oder einer anderen Bildquelle direkt in den Speicher zu
übertragen. Diese Daten können unter Verwendung der existierenden
gespeicherten Korrekturfaktoren modifiziert werden.
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Sobald eine Bild- oder Trickdarstellung unter Anwendung
irgendeines der Aspeke der beschriebenen Modifizierung im
Schattungsspeicher 50 gespeichert worden ist, kann sie durch
interaktive Steuerung aus einer Grafiktafel oder einer anderen
geeigneten Einrichtung unter Verwendung eines Mikroprozessor-
Steuersystems geändert oder redigiert werden.
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Obwohl eine Maskierung oder Austastung von Teilen des Bildes
in der oben beschriebenen Weise durch Reduzierung des
Verstärkungsfaktors auf Null für den betreffenden Bereich
herbeigeführt werden kann, ist eine andere Methode aus
Bequemlichkeitsgründen vorzuziehen. Diese Methode arbeitet mit Änderung
der Bezugspunkte für das Ausgangssignal, so daß das
Videosignal für diejenigen Bereiche ausgeschaltet wird, deren
Austastung gewünscht ist.
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Die Fig. 24 zeigt einen weiteren Trick, der erzeugt werden
kann. Die Abtastgeneratorschaltung erzeugt eine digitale
Adresse für alle horizontalen und vertikalen Abtastpositionen.
Diese Adressen werden mit vier Referenzzahlenpaaren R1, R2,
R3, R4 (Fig. 24a) durch einen Austastsignalgenerator
verglichen. Die Referenzzahlen entsprechend den Punkten oben links,
oben rechts, unten links und unten rechts im Bild. Immer wenn
das Bild diese Grenzen überschreitet, wird ein Austastsignal
erzeugt, das an die Videoverstärker gelegt wird, um das
Videosignal auszuschalten. Durch Modifizierung der Referenzzahlen
können dann dem Austastsignal Tricks aufgeprägt werden. Zum
Beispiel wird durch Addition eines Offsets zur linken
Referenzzahl der Austastrand nach links oder nach rechts bewegt,
je nach dem Vorzeichen des Offsetwertes. Addiert man einen
Teil der vertikalen Adresse zur linken Referenzzahl, dann wird
der linke Rand zu einer Seite hin schräg. Gekrümmte oder
unregelmäßige Trickeffekte können den Austasträndern aufgeprägt
werden, indem man die den Referenzzahlen zugefügten Daten
unter Verwendung von Nachschlagetabellen modifiziert.
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So ist in Fig. 24(b) der linke Austastrand durch Erhöhung der
horizontalen Bezugszahlen ersetzt, so daß R&sub1; und R&sub3; nach
rechts gegenüber der in Fig. 24(a) gezeigten Position
verschoben sind. Die Vertikal-Zahlen R&sub3; und R&sub4; sind erhöht, so daß
der untere Austastrand angehoben ist. Das Resultat ist ein
Bild, welches mit versetzten Austasträndern wiedergegeben
wird, wie es in Fig. 24(b) gezeigt ist, wobei der ganz links
und der ganz unten liegende Teil des Bildes unterdrückt sind.
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Die Fig. 24(c) zeigt den Trick des Addiereris eines Teils der
vertikalen Adresse mit der linken Bezugszahl. Dies bewirkt,
daß der linke Austastrand zu einer Seite hin schräg verläuft.
In der Fig. 24(c) ist die linke Austast-Bezugszahl ebenfalls
erhöht, so daß R&sub1; etwas nach rechts verschoben wird.
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Es sei bemerkt, daß jeder der oben beschreibenen Tricks durch
ein geeignetes Vorprogrammierungsgerät am Filmfernsehabtaster
programmiert werden kann.
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Obwohl die Beschreibung anhand eines mit wanderndem Lichtpunkt
arbeitenden Filmfernsehabtasters erfolgte, sei erwähnt, daß
die Erfindung in allen ihren Aspekten auch in dem Fall
angewandt werden kann, daß der Filmfernsehabtaster als
Filmaufzeichnungsmaschine verwendet wird. Das heißt, wenn
unbelichteter Film in das Filmfenster eingeführt und das Videosignal in
drei getrennte Komponenten R und G, B aufgeteilt wird, deren
jede ihrerseits verwendet wird, um den wandernden Lichtpunkt
zu modulieren und dadurch auf den Film zu schreiben.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren sind auch
in unserer gleichzeitig laufenden Anmeldung EP-A-0449875
beschrieben und beansprucht, aus welcher die vorliegende
Anmeldung ausgeschieden worden ist, und in unserer gleichzeitig
laufenden Ausscheidungsanmeldung EP-A-0532129.