DE19732170C1

DE19732170C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen von Bildern

Info

Publication number: DE19732170C1
Application number: DE1997132170
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Prange; Hartmut Beintken; Maik Brett
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2017-07-26
Also published as: WO1999005858A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes mit einem ersten Kantenlängenverhältnis auf einer Anzeigefläche mit abweichendem zweiten Kantenlängenverhältnis, sowie eine Anzeigevorrichtung, die insbesondere zur Durchfüh rung dieses Verfahrens geeignet ist.

Wenn Bilder mit einem bestimmten Kantenlängenverhältnis, z. B. dem Breitwandformat von Spielfilmen, auf einer Anzeigefläche wie etwa einem herkömmlichen Fernsehbildschirm mit Kantenlän genverhältnis 4 : 3 angezeigt werden, so ist dies unter Beibe haltung korrekter Proportionen nur möglich, wenn oberhalb und unterhalb des angezeigten Bildes Randbereiche der Bildschirm fläche ungenutzt bleiben. Eine formatfüllende Darstellung der Bilder durch vertikales Spreizen wäre zwar möglich, doch er scheinen dann die dargestellten Bilder merklich verzerrt, was vom Betrachter als störend empfunden wird.

Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen sind aus den Dokumenten DE 41 39 403 A1, DE 35 02 622 A1 und US 4 395 662 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum An zeigen eines Bildes und eine Vorrichtung dafür anzugeben, mit denen die vorhandene Anzeigefläche vollständiger als bisher genutzt werden kann, gleichzeitig aber der Eindruck, ein ver zerrtes Bild zu betrachten, beim Zuschauer vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6.

Durch dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung wird ein ur sprünglich rechteckiges Bild trapezförmig verzerrt darge stellt. Dabei nimmt der Faktor der vertikalen Spreizung, der an der kürzeren von zwei parallelen Seiten des Trapezes zweck mäßigerweise ca. 1 beträgt, zur längeren Seite hin kontinuier lich zu. Auf dem Bild dargestellte Gegenstände erscheinen also um so stärker vertikal gespreizt, je näher sie an der längeren Seite des Trapezes liegen. Die dadurch objektiv vorhandene Verzerrung wird jedoch subjektiv vom Zuschauer weniger wahrge nommen, da er durch die Trapezform des Bildes gleichzeitig die Illusion erhält, nicht senkrecht, sondern schräg unter einem Winkel auf das Bild zu schauen. Die bei derartiger schräger Betrachtung des Bildes auftretende Verzerrung der dargestell ten Gegenstände ist das Gehirn des Betrachters gewohnt zu be rücksichtigen, so daß die Verzerrung nicht oder nur wenig emp funden wird.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das gleichzeitige Anzeigen von zwei 4 : 3 Bildern auf einem 16 : 9 Bildschirm. In einem solchen Fall kann durch Anwenden des er findungsgemäßen Anzeigeverfahrens auf wenigstens eines der Bilder beim Zuschauer die Illusion erzeugt werden, daß die Bilder in unterschiedlichen Ebenen liegen. Dies erleichtert das konzentrierte Verfolgen von nur einer von zwei dargestell ten Bildfolgen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren auf die Bil der beider dargestellter Bildfolgen angewandt, und zwar vor teilhafterweise derart, daß die beiden maximal gespreizten Kanten der Bilder aneinandergrenzen. Auf diese Weise wird beim Betrachter die Illusion erzeugt, daß die Flächen, auf denen die Bilder angeordnet zu sein scheinen, ähnlich wie die zwei Umschlagseiten eines vom Rücken her betrachteten halb aufge schlagenen Buchs voneinander abgewandt sind.

Besonders geeignet zur Durchführung des Verfahrens ist eine Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 6.

Erfindungsgemäß ist die Anzeigevorrichtung ein Fernsehgerät mit Double-Window-Funktion. Bei einem solchen Gerät ist das Hilfssignal so gewählt, daß es zu dem Zeitpunkt einen Extrem wert erreicht, an dem sich der Strahl an der Grenze zwischen zwei im Double-Window-Betrieb gezeigten Bildern befindet. Um das erfindungsgemäße Verfahren auf beide dargestellten Bilder anzuwenden, wird man als Hilfsspannung eine Dreiecksspannung verwenden, die symmetrisch sein sollte. Um die oben angespro chene Darstellung von Bildern in Form eines "aufgeschlagenen Buchs" zu erreichen, wird man die Hilfsspannung so wählen, daß ihr Betrag in der Mitte jeder Bildschirmzeile maximal wird.

Zweckmäßigerweise ist die Bildanzeigevorrichtung zusätzlich mit Einrichtungen zum Modulieren der Intensität des Strahls mit der Frequenz der Vertikal-Ablenkspannung versehen. Um trotz des von einer Seite des oder der angezeigten Bilder zur anderen variierenden Abstands der vom Strahl abgetasteten Zei len eine homogene Ausleuchtung des Bildschirms zu erreichen, ist die Amplitude der Intensitätsmodulation des Strahls zweck mäßigerweise proportional zur Amplitude des Hilfssignals.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den nachfolgen den Beschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der beige fügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehgeräts mit Double- Window-Funktion als Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Hilfssignals, und

Fig. 3A und B ein Beispiel einer Bildschirmdarstellung von zwei Bildern nebeneinander, einmal in herkömmlicher Zwei-Fenster-Darstellung und einmal in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das in Fig. 1 dargestellte Fernsehgerät umfaßt ein erstes und zweites Empfangsteil 2, 4, die auf verschiedene Frequenzen ei nes von einer Antenne kommenden oder über Kabel übertragenen Hochfrequenzsignals abstimmbar sind. Ablenkschaltungen 6, 8 isolieren aus dem vom ersten Empfangsteil 2 abgegebenen Vi deosignal Vertikal- (V-) und Horizontal-(H-)-Synchronisations signale zum Steuern eines die Bildröhre 10 zeilenweise abta stenden Elektronenstrahls. Solange sich das ganze Gerät in ei nem üblichen Ein-Fenster-Betriebszustand befindet, erfolgt diese Steuerung in der dem Fachmann bekannten Weise, wobei die Videosignale vom ersten Empfangsteil 2 von einem Multiplexer 12 zeitlich unverändert zur Bildröhre 10 durchgegeben werden.

Im Zwei-Fenster-Betriebszustand wird das vom Bildschirm 10 an gezeigte Bild zeitlich verschachtelt aus den von beiden Emp fangsteilen 2 und 4 ausgegebenen Videosignalen zusammenge setzt. Zu diesem Zweck ist im Übertragungskanal 14 vom ersten Empfangsteil 2 zum Multiplexer 12 eine Verzögerungsschaltung 16 und im Übertragungskanal 18 vom zweiten Empfangsteil 2 zum Multiplexer 12 ein Bildspeicher 20 vorgesehen. Die Speicherka pazitäten der Verzögerungsschaltung 16 sind wenigstens für die Daten einer halben, vorzugsweise einer ganzen Zeile des vom ersten Empfangsteil 2 kommenden Bildes bzw. eines vollständi gen, vom zweiten Empfangsteil 4 kommenden Bildes ausreichend.

Ein Arbeitszyklus der Anzeigevorrichtung läuft wie folgt ab. Er beginnt damit, daß das erste Empfangsteil 2 ein V-Synchro nisationssignal ausgibt. Die V-Ablenkschaltung 6 gibt darauf hin ein V-Ablenksignal in Form einer Spannung U_v aus, die den Elektronenstrahl der Bildröhre 10 auf eine Höhe passend zum Formatverhältnis des Bildschirms und der beiden nebeneinander darzustellenden Bilder einstellt. Für die Zwecke der Beschrei bung wird angenommen, daß dieses Ablenksignal zunächst negativ ist und im Laufe des Zyklus auf positive Werte ansteigt, es ist jedoch auch umgekehrt möglich. Die Horizontal- Ablenk schaltung 8 gibt zu Beginn des Zyklus zunächst ebenfalls ein negatives Ablenksignal aus, das den Elektronenstrahl der Bild röhre 10 zu deren linken Rand hin ablenkt. (Auch hier kann das Vorzeichen des Signals jeweils umgekehrt sein.) Während das erste Empfangsteil in der Folge das der ersten Bildzeile des anzuzeigenden Bildes entsprechende Videosignal ausgibt, wächst das Horizontal-Ablenksignal von seinem ursprünglich negativen Wert auf einen positiven Wert gleichen Betrags an, durch den der Elektronenstrahl zum rechten Bildschirmrand hin abgelenkt wird.

Ein Umschalter 22 vergleicht das H-Ablenksignal mit Null und erzeugt ein Steuersignal für den Multiplexer 12 in der Weise, daß dieser in der ersten Hälfte des Elektronenstrahl durchlaufs, entsprechend der linken Bildschirmhälfte, vom Bildspeicher 20 ausgegebene Videosignale und in der zweiten, rechten Hälfte des Durchlaufs Signale von der Verzögerungs schaltung 16 zum Bildschirm 10 weitergibt. Der Bildspeicher 20 ist mit Hilfe von zwei Adreßzählern (nicht dargestellt) zum Beschreiben mit Videosignalen vom zweiten Empfangsteil 4 und zum Ausgeben von Videosignalen an den Multiplexer 12 unabhän gig adressierbar. Dabei wird der für das Ausgeben zuständige Adreßzähler zu Beginn jedes Zyklus zurückgesetzt, so daß zu nächst die zuvor im Bildspeicher 20 gespeicherten, einer er sten Bildzeile entsprechenden Signale ausgegeben werden, und zwar in einem Zeitraum, der der halben Zeilenperiode des Bild schirms 10 entspricht. Auf diese Weise wird in der linken Bildschirmhälfte zunächst die erste Zeile eines vom zweiten Empfangsteil 4 stammenden Bildes dargestellt. Da die von den verschiedenen Empfangsteilen 2 und 4 stammenden Bilder belie bige Phasenbeziehungen zueinander haben können, können je nach Phasenlage unterschiedlich große Teile von Bildern des zweiten Empfangsteils 4 im Bildspeichers 20 gepuffert sein.

Während der Elektronenstrahl die rechte Hälfte des Bildschirms überstreicht, gibt das Verzögerungselement 16 die in der er sten Hälfte der Zeilenperiode empfangenen und in der zweiten Hälfte fortlaufend eintreffenden Bilddaten mit einer Ausgabe geschwindigkeit aus, die der doppelten Ausgabegeschwindigkeit des Empfangsteils 2 entspricht. Auf diese Weise ist, wenn der Elektronenstrahl den rechten Bildschirmrand erreicht, auch die erste Zeile des zweiten Bildsignals vollständig ausgegeben.

Mit jedem vom ersten Empfangsteil 2 ausgegebenen H-Synchroni sationspuls wird das V-Ablenksignal U_v um einen bestimmten Be trag erhöht, und die oben beschriebene Prozedur für eine neue Bildschirmzeile wiederholt, bis alle Zeilen beider Bilder auf dem Bildschirm 10 geschrieben sind und mit der Ausgabe eines neuen V-Synchronisationspulses ein neuer Arbeitszyklus der An zeigevorrichtung beginnt. Auf diese Weise werden auf dem Bild schirm zwei nebeneinander liegende rechteckige Bilder entspre chend den vom zweiten bzw. ersten Empfangsteil empfangenen Si gnalen ausgegeben, was herkömmlichem Betrieb im Zwei-Fenster- Modus entspricht.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Übermodulationsschaltung 24 aktiviert, die einen Funktionsge nerator 30 und ein Addierglied 32 umfaßt. Der Funktionsgenera tor 30 erzeugt ein Hilfsspannungssignal

U_aux (U_v, U_h) = U_v F(U_h),

wobei

F(U_h) = c(1 - |U_h|/|U_h,max|).

Diese Hilfsspannung U_aux hat zu Beginn und Ende jeder Bild schirmzeile, wenn die Horizontal-Ablenkspannung U_h des Elek tronenstrahls den Betrag ½U_h,max½ hat, den Wert Null, und steigt von dort zur Zeilenmitte hin, wo die Ablenkspannung U_h verschwindet, linear an. Die Stärke des Anstiegs ist propor tional zur Vertikalablenkspannung U_v und einer Proportionali tätskonstanten c, die grundsätzlich frei wählbar ist.

Die Addierschaltung 32 addiert dieses Hilfssignal zur Verti kalablenkspannung und gibt die derart übermodulierte Verti kalablenkspannung an den Bildschirm 10 aus. Gesteuert durch die übermodulierte Ablenkspannung beschreibt der Elektronen strahl auf dem Bildschirm eine Bahn, die von einem Ausgangs punkt am linken Bildschirmrand zunächst schräg nach oben oder schräg nach unten verläuft, je nachdem, ob sich der Ausgangs punkt in der oberen oder unteren Bildschirmhälfte befindet, bis sie die vertikale Mittelachse des Bildschirms erreicht, dort ihre Richtung ändert und mit entgegengesetzt gleicher Steigung in ihre Ausgangshöhe zurückkehrt. Die Proportionali tätskonstante c ist grundsätzlich frei wählbar, im Interesse einer optimalen Ausnutzung der Bildschirmfläche wird sie aber zweckmäßigerweise so gewählt, daß die oberste und unterste Zeile der dargestellten Bilder jeweils den oberen bzw. unteren Bildschirmrand mittig berühren.

Da in der Nähe der vertikalen Mittelachse des Bildschirms der Zeilenabstand größer ist als am Rand, ist zweckmäßigerweise zwischen dem Multiplexer 12 und dem Bildschirm 10 eine Inten sitäts-Ausgleichsschaltung 26 angeordnet, die die Intensität des Elektronenstrahls des Bildschirms 10 proportional zu |U_h,max| - |U_h|) moduliert, um so eine konstante Leuchtdichte der Bildschirmdarstellung sicherzustellen.

Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung den zeitlichen Verlauf des Hilfssignals U_aux als Funktion der Zeit. Das Signal umfaßt eine Folge von dreieckförmigen Pulsen, deren Dauer jeweils der Dau er einer Bildschirmzeile entspricht und die während der Er zeugung einer Bildschirmzeile zunächst von Null zu einem Ex tremwert ansteigen und dann zu Null zurückkehren. Die Höhe des Extremwerts ist der Höhe der V-Ablenkspannung zum entsprechen den Zeitpunkt proportional.

Fig. 3A zeigt einen Bildschirm 10 eines herkömmlichen im Zwei-Fenster-Modus arbeitenden Fernsehgeräts. Der Bildschirm im 16 : 9-Format ist aufgeteilt in zwei nebeneinanderliegende Anzeigeflächen mit Bildbereichen 102, 104 für vom ersten bzw. zweiten Empfangsteil 2, 4 kommende Bilder mit Kantenlängenver hältnis 4 : 3, die die gesamte Breite des Bildschirms 10 ausfül len. Bildfreie Randbereiche 106, 108 sind von den Bildberei chen durch Kanten 110, 112 getrennt.

Fig. 3 B zeigt zwei auf dem Bildschirm 10 nach dem erfindungs gemäßen Verfahren dargestellte Bilder. Die gestrichelt darge stellten Kanten 110', 112' umgrenzen virtuelle Bildbereiche 102', 104', die den Bildbereichen 102, 104 aus Fig. 3 A ent sprechen. Dargestellt werden die Bilder nicht in den virtuel len Bildbereichen, sondern in sich über diese hinaus in die Randbereiche 106, 108 hinein erstreckenden trapezförmigen Bildbereichen 114, 116. Man erkennt deutlich, daß der Eindruck von zwei in verschiedenen, in einem Winkel zueinander liegen den Ebenen angeordneten Bildern beim Betrachter überwiegt und den Eindruck einer Bildverzerrung überdeckt. Diese Art der Darstellung eignet sich gut für zwei in etwa in gleichen Win keln beiderseits der Bildschirmnormalen des Fernsehers sit zende Zuschauer, von denen jeder den Eindruck erhält, daß das auf seiner Seite liegende Bild ihm zugewandt ist. Dadurch ist es für ihn einfacher, sich auf "seine" Bildschirmhälfte zu konzentrieren und die gegenüberliegende zu ignorieren.

Zahlreiche Weiterentwicklungen liegen im Rahmen der Erfindung. So ist es ohne weiteres möglich, von zwei Bildern nur eines in der erfindungsgemäßen Weise verzerrt und das andere in her kömmlicher Weise rechteckig anzuzeigen. In diesem Fall könnte die oben beschriebene Funktion F z. B. eine Funktion
F(U_h) = c(1 - |U_h|/|(U_h,max|) für eine Bildschirmhälfte und
= 0 für die andere
ersetzt werden. Eine Darstellung, die den Eindruck des Hinein schauens in ein aufgeschlagenes Buch erweckt, ließe sich mit einer Funktion

F(U_h) = c|U_h|/|U_h,max|
erzeugen, usw.

Dieselben Effekte wie oben beschrieben lassen sich auch erzie len, wenn die von der V-Ablenkschaltung 6 abgegebene Ab lenkspannung nicht den einer formatrichtigen Darstellung ent sprechenden Wert U_v, sondern den der maximalen Spreizung ent sprechenden Wert U_v (1 + c) hat, und ein Hilfssignal U_aux' von dieser Ablenkspannung abgezogen anstatt hinzu addiert wird, das so bemessen ist, daß es an dem Punkt auf der Bahn des Strahls, der der maximalen Spreizung entspricht, verschwindet, und an einem Punkt, wo der Spreizungsfaktor ca. 1 beträgt, ma ximal ist.

Bezugszeichenliste

2

erstes Empfangsteil

4

zweites Empfangsteil

6

Ablenkschaltung

8

Ablenkschaltung

10

Bildröhre

12

Multiplexer

14

Übertragungskanal

16

Verzögerungsschaltung

18

Übertragungskanal

20

Bildspeicher

22

Umschalter

24

Übermodulationsschaltung

26

Intensitäts-Ausgleichsschaltung

30

Funktionsgenerator

32

Addierglied

102

Bildbereich

104

Bildbereich

106

Randbereich

108

Randbereich

110

Kante

112

Kante

114

Bildbereich

116

Bildbereich
U_aux

Hilfssignal

Claims

1. Verfahren zum Anzeigen eines Bildes (114, 116) mit einem ersten Kantenlängenverhältnis auf einer Anzeigefläche (10) mit abweichendem zweiten Kantenlängenverhältnis mit dem Schritt des Aufteilens der Anzeigefläche in einen virtuellen Bildbe reich (102',104'), in dem das Bild (114, 116) formatrichtig anzeigbar wäre, und wenigstens einen Randbereich (106), die durch eine erste Kante (110) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild von einem Ende besagter erster Kante (110) zum zwei ten Ende hin zunehmend in Richtung senkrecht zu der ersten Kante gespreizt wird und das durch das Spreizen verzerrte Bild (114, 116) dargestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufteilen der Anzeigefläche (10) ein zweiter Randbereich (108) festge legt wird, der vom virtuellen Bildbereich (102', 104') durch eine der ersten Kante (110) gegenüberliegenden zweite Kante (112) getrennt ist, wobei das gespreizte Bild (114, 116) in beide Randbereiche vom ersten zum zweiten Ende hin zunehmend eingreift.

3. Verfahren zum gleichzeitigen Anzeigen von zwei Bildern auf einem Bildschirm (10), bei dem die aktive Bildschirmfläche in zwei Anzeigeflächen aufgeteilt wird und wenigstens eines der Bilder (102, 104; 114, 116) auf einer der Anzeigeflächen nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dargestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die virtuellen Bildbe reiche (102', 104') an einer dritten Kante aneinandergrenzen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Spreizung beider Bilder (114, 116) an der dritten Kante maximal ist.

6. Bildanzeigevorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5 mit einem. Bildschirm (10), der von einem Strahl teilweise abgeta stet wird und zum Leuchten gebracht wird, H- und V-Ablenkschaltungen (6, 8) zum Erzeugen von Horizontal- und Vertikal-Ablenksignalen (U_h, U_v) für den Strahl, wobei eine Übermodulationsschaltung (24) vorgesehen ist, durch wel che dem Vertikal-Ablenksignal (U_v) ein zum Vertikal-Ablenksignal (U_v) proportionales Hilfssignal (U_aux) übermodulierbar ist, das sich, während der Strahl eine Zeile des Bildes erzeugt, linear verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanzei gevorrichtung ein Fernsehgerät mit Double-Window-Funktion ist, daß die Grenze zwischen zwei im Double-Window-Betrieb gezeig ten Bildern einem Extremwert des Hilfssignals (U_aux) ent spricht, und daß das Hilfssignal (U_aux) eine symmetrische Dreiecksspannung ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des Hilfssignals (U_aux) so gewählt ist, daß der Betrag des V- Ablenksignals (U_v+ U_aux) in der Mitte jeder Bildschirmzeile ma ximal ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 mit einer Einrichtung (26) zum Modulieren der Intensität des Elektronenstrahls mit der Frequenz der V-Ablenkspannung (U_v).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls proportional der Amplitude des Hilfssignals (U_aux) ist.