Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur
Überwachung der Einstellung der Phase zwischen dem Pixeltakt
einer Grafikkarte und dem Abtasttakt eines Flachbildschirmes
mit einer analogen Schnittstelle in einem Flachbildschirm-
Grafikkarte-Rechner-System.
Flachbildschirme mit einer analogen Schnittstelle müssen an
die Grafikkarte des angeschlossenen Rechners angepaßt werden.
Sind Phase oder Abtastfrequenz falsch eingestellt, erscheint
das Bild unscharf und mit Interferenzen.
Während für Standardmodi die Werte für Bildlage, das heißt
rechts-links und oben-unten Einstellung, und Abtastfrequenz
als voreingestellte Werte definiert werden können, ist dies
für die Phase nicht möglich, da die Phase von der verwendeten
Grafikkarte und auch von der Videoleitung abhängt.
Bei Flachbildschirmen nach dem Stand der Technik ist gewöhn
lich ein Mikroprozessor vorgesehen, der die allgemeine Steue
rung des Flachbildschirmes übernimmt. Dieser Mikroprozessor
ist so konfiguriert, daß er auch den am Rechner eingestellten
Videomodus erkennen kann. Wenn der Modus bereits fabrikseitig
oder durch den Benutzer eingestellt worden ist, wird der
Flachbildschirm mit den gespeicherten Einstellungen für Bild
lage, Abtastfrequenz und Phase betrieben. Handelt es sich bei
dem Modus hingegen um einen solchen, der in dem Mikroprozes
sor des Flachbildschirmes noch nicht implementiert ist, so
werden Standardwert für Bildlage, Abtastfrequenz und Phase
genommen. Diese Standardwerte sind nicht in allen Fällen be
friedigend.
Die Einstellung des Abtasttaktes und der Phase haben eine un
mittelbare Auswirkung auf die Bildqualität. Eine optimale Ab
tastfrequenz ist dann gegeben, wenn die Abtastung sämtlicher
Pixel beispielsweise einer Zeile eines Videosignals in einem
stabilen oder charakteristischen Bereich dieser Pixel, bei
spielsweise in der Mitte jedes Pixels folgt. Dann bringt die
Datenumsetzung optimale Resultate. Das gezeigte Bild hat kei
ne Interferenzen und ist stabil. Mit anderen Worten ist die
optimale Abtastfrequenz gleich der Pixelfrequenz. Wenn eine
falsche Abtastfrequenz eingestellt ist, beispielsweise wenn
der Abtasttakt im Vergleich zu dem Pixeltakt zu schnell ist,
werden die Pixel anfänglich in dem zulässigen Bereich, das
heißt in der Mitte zwischen zwei Flanken, abgetastet, die
nachfolgenden Pixel werden jedoch immer mehr in Richtung ei
ner Flanke abgetastet bis sogar der Bereich zwischen zwei Pi
xel abgetastet wird, was offensichtlich zu einer unbefriedi
genden Bildqualität führt. In dem Bereich, wo die Pixel nicht
in einem optimalen, charakteristischen Bereich abgetastet
werden, werden falsche Abtastwerte abgeleitet. Das Bild zeigt
dann eine starke vertikale Interferenz. Je größer der Unter
schied in der Frequenz zwischen dem Abtasttakt und dem Pixel
takt ist, desto mehr Bereiche mit vertikaler Interferenz sind
auf dem Bildschirm sichtbar.
Jedoch auch in den Fällen, in denen der Abtasttakt identisch
mit dem Pixeltakt ist, kann die Bildqualität leiden, wenn die
Phase nicht richtig eingestellt ist. Der Grund besteht darin,
daß die Abtastung in einem für die Abtastung nicht ideal ge
eigneten Bereich eines Pixels stattfindet, beispielsweise zu
nahe an der vorderen oder hinteren Flanke eines Pixels. Die
ses Problem kann dadurch gelöst werden, daß die Phase, das
heißt der Abtastzeitpunkt, insgesamt verschoben wird, bis die
Abtastung in einem charakteristischem oder zulässigem Bereich
der Pixel erfolgt. Wenn die Phase nicht korrekt eingestellt
ist, ist die Bildqualität auf dem gesamten Bildschirm durch
Rauschsignale beeinträchtigt.
Vielen Anwendern ist der Zusammenhang von Abtastfrequenz und
Phase zur Bildqualität nicht bekannt. Bei einem unscharfen
Bild wird ein Defekt vermutet und der Kundendienst in An
spruch genommen. Dies führt zu unnötigen Kosten. Hinweise im
Handbuch beziehungsweise auf der Verpackung des Bildschirmes
werden von vielen Anwendern übersehen. Weiter ist einigen An
wendern nicht bewußt, daß jede verwendete Auflösung, die zu
einer Grafikkarte eingestellt wird, einen eigenen Abgleich
erfordert. Ist die Bildqualität aus den vorstehend genannten
Gründen unbefriedigend, so wird im günstigsten Fall der Kun
dendienst beziehungsweise die Hotline des Herstellers kontak
tiert, worauf der Benutzer auf den durchzuführenden Abgleich
der Phase hingewiesen wird. In einigen Fällen werden jedoch
einwandfreie Monitore als Garantiefall eingeschickt, obwohl
nur die Phase korrekt eingestellt werden müßte.
Aus der DE 39 14 249 A1 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung
aus einem mit einem unbekannten Takt erzeugten Eingangssignal
bekannt, bei dem das Eingangssignal mit einem Vergleichstakt
in verschiedenen Phasenlagen digitalisiert wird. Aus dem Ver
lauf der Phasenlage (Eingangssignal zu Vergleichstakt) wird
die Differenz von der Taktfrequenz des Eingangssignals und
des Vergleichstaktes ermittelt und die Frequenz des Ver
gleichstaktes entsprechend korrigiert.
In der DE 197 51 719 A1 ist ein Signalverarbeitungsverfahren
für ein analoges Bildsignal beschrieben. Dabei stammt das
analoge Bildsignal von einer Recheneinheit, in der das Signal
entsprechend eines Grafikstandards, wie z. B. EGA oder VGA,
digital erzeugt wurde und anschließend in analoge Form umge
wandelt wurde. Das Verfahren besteht darin, daß das analoge
Bildsignal einer Analog/Digital-Wandlung mit einer ersten ge
wählten Abtastfrequenz unterzogen wird, wonach dann das abge
tastete Bild auf Bildstörungen hin untersucht wird, um eine
korrigierte Abtastfrequenz zu ermitteln. Weitere Maßnahmen
betreffen die Ermittlung der optimalen Abtastphase und die
Ermittlung der genauen Position des aktiven Bildes relativ
zu den horizontalen bzw. vertikalen Synchronisationsimpulsen.
Im Hinblick darauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Einrichtung der angegebenen Art zur Überwachung der Ein
stellung der Phase bei Flachbildschirmen bereitzustellen, wo
durch sichergestellt wird, daß die erforderliche Einstellung
der Phase immer dann vorgenommen wird, wenn eine derartige
Einstellung erforderlich wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gekennzeichnet, daß ein Merker gesetzt wird, wenn die
Phase des Flachbilschirmes benutzerseitig eingestellt wird,
daß der Merker beim Einschalten des Flachbildschirmes
und/oder beim Umschalten des Videomodus am Rechner und/oder
dem Austausch der Grafikkarte und/oder beim Austausch des
Rechners abgefragt wird und daß eine Anzeige gegeben oder ei
ne Einstellung der Phase eingeleitet wird, wenn bei der Ab
frage festgestellt wird, daß der Merker nicht gesetzt ist.
Mit anderen Worten wird außer den bereits zu jedem Modus ge
speicherten Einstellungen noch ein Merker eingefügt, der ge
setzt wird, sobald die Phase durch den Benutzer eingestellt
worden ist. Damit wird der Benutzer nicht nur durch Handbü
cher und sonstiges Begleitmaterial auf die Notwendigkeit der
Phaseneinstellung hingewiesen, sondern er wird sozusagen je
desmal dann gezwungen, die Phaseneinstellung vorzunehmen,
wenn dies erforderlich ist.
Wird der Flachbildschirm eingeschaltet, beziehungsweise der
Videomodus des Rechners umgeschaltet, wird der in dem Flach
bildschirm befindliche Prozessor den zum aktuellen Modus ge
speicherten Merker abfragen. Ist der Merker gesetzt, das
heißt, daß der Flachbildschirm bereits auf das System des Be
nutzers eingestellt worden ist, würde die weitere Bedienung
des Systems wie gewohnt ablaufen. Wenn der Merker hingegen
noch nicht gesetzt ist, zeigt der Flachbildschirm eine Reak
tion, und es erfolgt eine entsprechende Anzeige oder eine au
tomatische Einstellung der Phase wird eingeleitet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Merker nach einer
Änderung im Videomodus am Rechner und/oder einem Austausch
der Grafikkarte und/oder einem Austausch des Rechners ge
löscht wird. Bei fabrikneuen Monitoren müßten die Merker für
alle voreingestellten Modi gelöscht sein, da die Phase noch
nicht auf das System des Benutzers eingestellt wurde. Nicht
nur in diesen Fällen, sondern auch bei jeglicher Veränderung
des System, die einen Phasenabgleich erforderlich machen,
können durch diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs
gemäßen Verfahrens erfaßt werden. Gleiches gilt selbstver
ständlich auch für Modi, für die es im Flachbildschirm noch
keine Voreinstellung gibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Merker in ei
nem Mikroprozessor in dem Flachbildschirm gesetzt beziehungs
weise gelöscht wird, wobei in vorteilhafter Weise die Anzeige
über das OSD ausgegeben wird. Dadurch wird die vorhandene
Hardware ausgenutzt, und es werden Kosten gespart.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der Einstel
lung der Phase und beim Erkennen eines Modus-Wechsels über
prüft wird, ob eine Zeile, mindestens jedoch die erste Zeile,
oberhalb des Bildbereiches und/oder unterhalb des Bildberei
ches und/oder eine Spalte, mindestens jedoch die erste Spal
te, des Front-Porch-Bereiches und/oder des Back-Porch-
Bereiches "schwarz" ist, und daß der Merker nur dann gesetzt
wird, wenn die Überprüfung positiv verlaufen ist. Damit ist
eine Überprüfung der durch den Anwender vorgenommenen Phasen
einstellung möglich, und der Anwender erhält einen Hinweis,
wenn die vorgenommene Phaseneinstellung nicht optimal ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische
Einstellung der Phase eingeleitet wird. Im Gegensatz zu der
Einstellung der Phase von Hand ist eine automatische Phasen
einstellung für viele nicht so erfahrene Benutzer vorteil
haft.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß die steigende Flanke ei
nes Videoimpulses eines ausreichend hellen Bildpunktes ermit
telt wird, daß die abfallende Flanke des Videoimpulses im ei
nem ausreichend hellen Bildpunkt ermittelt wird und daß die
Phase so eingestellt wird, daß der Abtastzeitpunkt in etwa in
der Mitte zwischen der steigenden und der fallenden Flanke
eines Videoimpulses gelegt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß die steigende Flanke ei
nes Videoimpulses eines ausreichend hellen Bildpunktes ermit
telt wird, und daß die Phase so eingestellt wird, daß der Ab
tastzeitpunkt in etwa um eine halbe Bildpunktbreite in Rich
tung Pixelmitte verschoben wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß die fallende Flanke des
Videoimpulses im einem ausreichend hellen Bildpunkt ermittelt
wird, und daß die Phase so eingestellt wird, daß der Ab
tastzeitpunkt in etwa um eine halbe Bildpunktbreite
in Richtung Pixelmitte verschoben wird.
Während die Bildlage- und die Abtastfrequenzen relativ ein
fach durch einen Algorithmus ermittelt werden und entspre
chend eingestellt werden können, ist die Phasenlage schwieri
ger zu ermitteln. Die drei zuletzt genannten Ausführungsbei
spiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind einfache und be
friedigende Verfahren zur Einstellung der Phasen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens, wobei der Bildbereich mit den Bildpunkten auf dem
Flachbildschirm in Zeilen und Spalten zwischen einem Back-
Porch-Bereich und einem Front-Porch-Bereich angeordnet ist,
ist dadurch gekennzeichnet, daß als ausreichend heller Bild
punkt für die Ermittlung der steigenden Flanke ein Bildpunkt
in der ersten Bildspalte neben dem Back-Porch-Bereich und als
ausreichend heller Bildpunkt für die Ermittlung der fallenden
Flanke ein Bildpunkt in der ersten Bildspalte neben dem Back-
Porch-Bereich ausgewält wird. Das Verfahren läßt sich beson
ders gut ausführen, wenn möglichst stark ausgeprägte Flanken
ausgewertet werden beziehungsweise wenn nebeneinanderliegende
Bereiche oder Punkte eine stark unterschiedliche Helligkeit
haben. Daher eignet sich ein Punkt in der ersten beziehungs
weise letzten Bildspalte besonders gut, da er in Kombination
mit dem Front- beziehungsweise Back-Porch-Bereich den gefor
derten Bedingungen voll genügt und mit relativ geringem Auf
wand gefunden werden kann.
Bei einer automatischen Phasenlageneinstellung werden bei
bisherigen Flachbildschirmen mit analoger Schnittstelle mei
stens spezielle Testmuster mit abwechselnd weißen und schwar
zen Bildpunkten benötigt, wobei das Testmuster von der Gra
fikkarte dargestellt werden muß. Dies hat den Nachteil, daß
eine Software auf dem Rechner installiert und gestartet wer
den muß, und daß desweiteren diese Software für alle gängigen
Betriebssysteme verfügbar sein muß. Demgegenüber hat die vor
stehend beschriebene, vorteilhafte Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens den Vorteil, daß kein derartiges
Testmuster und keine entsprechende Software erforderlich
sind, um die automatische Phaseneinstellung durchzuführen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit mehrerer
Bildpunkte der ersten beziehungsweise der letzten Bildspalte
gemessen und die Bildpunkte mit der größten Helligkeit in der
ersten beziehungsweise letzten Bildspalte für die Bestimmung
der steigenden beziehungsweise fallenden Flanke des Videoim
pulses ausgewählt werden. So wird sichergestellt, daß Bild
punkte mit ausreichend ausgeprägten Flanken für die Messung
verwendet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Bildpunkte
(n × k) mit n = 1, 2, . . . . N und k = Konstante, beispielsweise
10, gemessen werden, und daß, wenn kein ausreichend heller
Bildpunkt gefunden wurde, die Bildpunkte (n + m) × k mit m =
1, 2, . . . . N gemessen werden, bis ein ausreichend heller Bild
punkt gefunden ist. Dadurch wird eine Suche nach geeigneten
Bildpunkten effizient und in kurzer Zeit durchgeführt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Am
plitudenwertes des Bildpunktes die Phase verschoben wird, bis
die gemessenen Amplitudenwerte sich nicht mehr signifikant
verändern und daß der dann ermittelte Amplitudenwert
weiter verarbeitet wird.
Alternativ ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die bei
der Ermittlung des Amplitudenwertes verwendete Phase soweit
vorgezogen wird, bis die gemessenen Amplitudenwerte kleiner
als ein vorgegebener Grenzwert, beispielsweise kleiner als
50% des Amplitudenwertes, sind, daß die Phase um eine halbe
Punktbreite verzögert wird, und daß der dann gemessene Ampli
tudenwert weiter verarbeitet wird.
Die beiden zuletzt genannten Ausgestaltungen des erfindungs
gemäßen Verfahrens sind einfache Lösungen, um die Helligkeit
des Bildpunktes zu ermitteln, als Voraussetzung für die Er
mittlung der Lage der steigenden und der fallenden Flanke des
Bildpunktes.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da
durch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der steigenden Flan
ke die Phase soweit in Richtung Back-Porch-Bereich verschoben
wird, bis der gemessene Amplitudenwert auf einen vorgegebenen
Prozentsatz, beispielsweise 50% des vorher ermittelten Am
plitudenwertes, abfällt, und daß dieser Wert der Phase als
Ort der steigenden Flanke zwischengespeichert wird. Desweite
ren ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der fallenden Flanke die
Phase soweit in Richtung des Front-Porch-Bereiches verschoben
wird, bis der gemessene Amplitudenwert auf einen vorgebenen
Prozentsatz, beispielsweise 50% des vorher ermittelten Am
plitudenwertes, abfällt und daß dieser Wert der Phase als Ort
der fallenden Flanke zwischengespeichert wird. Auf diese Art
und Weise werden die steigende und fallende Flanke von zwei
Bildpunkten in einfacher Weise ermittelt, und die Phase kann
dann so hoch eingestellt werden, daß sie zwischen der stei
genden und der fallenden Flanke in etwa in der Mitte eines
Bildpunktes liegt.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist die Einrichtung zur
Überwachung der Einstellung zwischen dem Pixeltakt einer Gra
fikkarte und dem Abtasttakt eines Flachbildschirmes mit einer
analogen Schnittstelle in einem Flachbildschirm-Grafikkarte-
Rechner-System, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor,
der so konfiguriert ist, daß ein Merker gesetzt wird, wenn
die Phase des Flachbildschirmes benutzerseitig eingestellt
wird, daß der Merker beim Einschalten des Flachbildschirmes
und/oder beim Umschalten des Videomodus am Rechner und/oder dem
Austausch der Grafikkarte und/oder beim Austausch des Rech
ners abgefragt wird und daß eine Anzeige gegeben oder eine
Einstellung der Phase eingeleitet wird, wenn bei der Abfrage
festgestellt wird, daß der Merker nicht gesetzt ist. Die Ein
fachheit der Einrichtung zeigt, daß die Erfindung mit ein
fachsten Mitteln und sehr effektiv umgesetzt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die
die steigende Flanke eines Videoimpulses eines ausreichend
hellen Bildpunktes beispielsweise in der ersten Bildspalte
neben dem Back-Porch-Bereich ermittelt, einer Einrichtung,
die die abfallende Flanke des Videoimpulses in einem ausrei
chend hellen Bildpunkt in der letzten Bildspalte neben dem
Front-Porch-Bereich ermittelt, und eine Einstelleinrichtung,
mit der die Phase so eingestellt wird, daß der Abtastzeit
punkt in etwa in die Mitte zwischen der steigenden und der
fallenden Flanke eines Videoimpules gelegt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens beziehungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung
sind aus den restlichen Unteransprüchen ersichtlich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der bei
liegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines über eine analoge Schnitt
stelle an die Grafikkarte eines Rechnersystems anschließbaren
Flachbildschirms;
Fig. 2A und 2B schematische Darstellungen von Videosigna
len;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der steigenden und fal
lenden Flanke von Bildpunkten eines Videosignals; und
Fig. 4A und 4B schematisch zwei ideale Videosignale und
die Auswirkung der Lage des Abtastimpulses in Relation zu dem
Videosignal.
Die Fig. 1 zeigt eine Steuerschaltung für einen über eine
analoge Schnittstelle anschließbaren Flachbildschirm, deren
Funktion im folgenden anhand der verschiedenen Eingangssigna
le und deren Aufbereitung näher erläutert werden soll. Am
Eingang der Steuerschaltung liegen einerseits das aus den
drei Farbsignalen R, G, B bestehende Videosignal und anderer
seits die beiden Synchronisierungssignale H-sync und V-sync
für die horizontale und vertikale Bildsynchronisation. H-sync
und V-sync werden digital übertragen, wobei die Signalspan
nung 0 V bzw. < 3 V beträgt. V-sync signalisiert, daß die er
ste Zeile eines Bildes übertragen wird. Dieses Signal ent
spricht also der Bildwiederholfrequenz und liegt typischer
weise im Bereich zwischen 60 und 85 Hz. H-sync signalisiert,
daß eine neue Bildzeile übertragen wird. Dieses Signal ent
spricht der Zeilenfrequenz und liegt üblicherweise bei
60 kHz.
Das aus den Farbsignalen R, G, B bestehende Videosignal ist
ein analoges Signal. Die Signalspannung liegt im Bereich von
0 V und 0,7 V. Der Pixeltakt, d. h. die Frequenz mit dem sich
der Wert dieser Spannung ändern kann, liegt bei 80 MHz. Da
pro Bildzeile eine gewisse Anzahl von Bildpunkten übertragen
wird, ist der Pixeltakt um die Anzahl dieser Punkte höher als
die Zeilenfrequenz (H-sync).
Die drei Farbsignale R, B, G des Videosignals werden über ei
nen Videoverstärker VA jeweils einem Analog-Digital-Wandler
ADCR, ADCG und ADCB zugeführt. Die beiden Synchronisierungs
signale H-sync und V-sync werden in getrennten Schaltungen
HSy, VSy dahingehend aufbereitet, dass die durch die Übertra
gung und durch verschiedene EMV-Maßnahmen verschliffenen Si
gnalflanken wieder aufgefrischt werden. Diese insoweit aufbe
reiteten Synchronisierungssignale H-sync bzw. V-sync werden
anschließend einem Mikroprozessor µP zugeführt. Dieser Mikro
prozessor µP mißt deren Frequenz und ermittelt daraus die in
der Grafikkarte des Rechnersystems eingestellte Auflösung.
Die zu der Auflösung jeweils gespeicherten Daten werden an
schließend an einen Phasenregelkreis PLL sowie parallel dazu
an eine in Form eines ASIC realisierte Logikschaltung zur
Aufbereitung und Verarbeitung der digitalen Daten übergeben.
Der Phasenregelkreis PLL multipliziert die Frequenz des Syn
chronisierungssignals H-sync mit dem ihr vom Mikroprozessor
µP übergebenen Wert. Hierdurch wird die Abtastfrequenz (Pi
xeltakt) gewonnen. Aufgrund einer im Phasenregelkreis PLL
verursachten Verzögerungszeit ergibt sich ein Phasenunter
schied zwischen Pixeltakt und Abtastfrequenz. Diese beiden
Parameter kann man über die OSD-Anzeige am Bildschirm beein
flussen. Die im Phasenregelkreis gewonnene Abtastfrequenz
wird ausserdem den drei Analog/Digital-Wandlern ADCR, ADCG,
ACDB zugeführt. Diese wandeln den analogen Datenstrom in ei
nen digitalen Datenstrom um. Die digitalisierten Daten werden
schließlich in der nachfolgenden Logikschaltung ASIC mit Hil
fe der in einem Videospeicher VM enthaltenen Daten weiterver
arbeitet. Während die Daten im einfachsten Fall 1 : 1 an den
an die Logikschaltung ASIC anschließbaren Flachbildschirm
übertragen werden, wird der Videospeicher VM oft benutzt, um
eine zeitliche Entkopplung zwischen den kommenden und den an
den Flachbildschirm D zu übertragenden Daten zu erreichen.
Für die Interpolation niedriger Auflösungen wird ebenfalls
auf die im Videospeicher VM abgelegten Daten zurückgegriffen.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, wird zusätzlich zu den
Einstellungen der Bildlage, der Abtastfrequenz und der Phase
in dem Mikroprozessor des Flachbildschirmes ein Merker ge
setzt, sobald die Phase durch den Benutzer eingestellt worden
ist, nachdem eine in Bezug auf die Phase wirksame Änderung in
dem Flachbildschirm-Grafikkarte-Rechner-System vorgenommen
worden ist. Die bei der Werkseinstellung gespeicherten Werte
für die Phase können nur Standardwerte oder vorgeschlagene
Werte sein, die durch die benutzerseitige Einstellung über
schrieben werden.
Bei fabrikneuen Flachbildschirmen müssen die Merker für alle
voreingestellten Modi gelöscht sein. Auch bei einer Änderung
in der Grafikkarte oder in der Rechnereinstellung muß die
Phase neu eingestellt werden, das heißt der entsprechende
Merker muß gelöscht werden, damit der Benutzer bei der näch
sten Inbetriebnahme des Flachbildschirmes auf die notwendige
Einstellung hingewiesen wird. Das gleiche gilt selbstver
ständlich auch für Modi, für die es im Flachbildschirm noch
keine Voreinstellung gibt.
Wenn jedenfalls kein Merker gesetzt ist und der Flachbild
schirm eingeschaltet wird, erzeugt der Mikroprozessor eine Mel
dung, die beispielsweise über das OSD (on screen display) des
Flachbildschirmes angezeigt wird und den Benutzer zu einer
Phaseneinstellung auffordert. Andernfalls kann bei Fehlen des
Merkers eine automatische Phaseneinstellung eingeleitet wer
den.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine
Überprüfung der von dem Anwender vorgenommenen Phaseneinstel
lung durchgeführt beziehungsweise bei jedem Moduswechsel ge
prüft, ob sich das System geändert hat. So wird auch festge
stellt, ob die von dem Anwender durchgeführte Phaseneinstel
lung ausreichend ist. Bei dieser Überprüfung wird festge
stellt, ob die erste Zeile oder die ersten Zeilen oberhalb
des Bildbereiches oder die erste Zeile oder die ersten Zeilen
unter dem Bildbereich oder die erste Spalte oder die ersten
Spalten neben dem Front-Porch-Bereich oder die erste Spalte
oder die ersten Spalten neben dem Back-Porch-Bereich
"schwarz" ist/sind. Wenn bei der Überprüfung festgestellt
wird, daß die entsprechenden Zeilen nicht "schwarz" sind, ist
das Bild nicht korrekt zentriert, und es ist eine Justage er
forderlich. Selbst wenn das Bild zentriert ist, die Phase
aber nicht richtig eingestellt ist, ist wenigstens eine der
überprüften Spalten beziehungsweise Zeile nicht schwarz, da
ein Teil der Bildinformation aus der angrenzenden Spal
te/Zeile des Bildbereiches sichtbar wird. Auch hier ist dann
eine Justage der Phase notwendig.
Schließlich ist zu beachten, daß bei der Erfindung alle Fälle
erfaßt werden können, bei denen eine Nacheinstellung der Pha
se erforderlich ist, und zwar auch der Fall, daß der Flach
bildschirm mit der gleichen Auflösung an einer anderen Gra
fikkarte beziehungsweise einem anderen Rechner betrieben
wird.
Aus den Darstellungen der Fig. 2A und 2B ist zunächst zu
ersehen, daß die Phase der Abtastung des Videosignals eine
große Rolle bei der Bildqualität spielt, und daß die Phase in
vielen Fällen bei unterschiedlichen Videosignalen an entspre
chend unterschiedlichen Stellen liegen muß. So zeigt Fig. 2A
ein schnelles Videosignal mit Überschwinger, wobei der Be
reich der Abtastung zwischen der steigenden und der fallenden
Flanke des Videosignals verhältnismäßig schmal ist und in
Richtung zur fallenden Flanke verschoben ist. Demgegenüber
zeigt Fig. 2B ein träges Videosignal ohne Überschwinger, wo
bei der Bereich für die Abtastung zwischen der steigenden
Flanke und der fallenden Flanke relativ breit und im wesent
lichen zentriert ist. Bei Betrachtung der beiden Signale ist
ersichtlich, daß es Phasenlagen gibt, beispielsweise am rech
ten Rand im Bereich der fallenden Flanke bei dem trägen Vi
deosignal, bei denen die gemessenen Amplitudenwerte bei dem
trägen Videosignal nicht mehr brauchbar sind, während bei
derselben Phasenlage bei dem schnellen Videosignal noch
brauchbare Amplitudenwerte gemessen werden. Andererseits ist
ersichtlich, daß die ideale Phasenlage in etwa in der Mitte
zwischen der steigenden und der fallenden Flanke des Videosi
gnales liegt und auch auf diesen Wert eingestellt werden muß.
Daher ist die Einstellung der Phase in Abhängigkeit von dem
jeweiligen System so wichtig.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die automatische Phasenein
stellung problematischer als die Einstellungen der übrigen
Parameter. Anhand der weiteren Figuren wird nun beschrieben,
wie eine derartige automatische Einstellung vorgenommen wer
den kann.
Es wird bei der Ermittlung der Phasenlage von den Flanken der
Videosignale ausgegangen. Um eine Flanke ermitteln zu können,
ist es von Vorteil wenn diese möglichst stark ausgeprägt ist.
Dies ist der Fall, wenn das Signal vor der Flanke möglichst
gering und hinter der Flanke stark ausgeprägt ist, oder umge
kehrt. Die erste Forderung wird durch die Abtastlücke Back-
und Front-Porch-Bereich ideal erfüllt, die zweite durch einen
hellen Bildpunkt. Ein heller Bildpunkt am Anfang einer Zeile
eignet sich demnach sehr gut um die steigende, einer am Ende
einer Zeile, um die fallende Flanke zu ermitteln.
Daß es sich dabei um Flanken zweier unterschiedlicher Punkte
handelt, die sich womöglich auf unterschiedlichen Bildzeilen
befinden, ist unerheblich, weil der Pixel- und Abtasttakt be
kannt ist und entsprechend berücksichtigt werden kann. Die
gewählten Bildpunkte sollten in mindestens einer Grundfarbe
(RGB) eine ausreichend hohe Intensität aufweisen, damit eine
in ihrer Amplitude ausreichend große Flanke vorgefunden wird.
Grundsätzlich eignet sich jede Kombination aus einem hellen
und einem dunklen Bildpunkt, die an beliebiger Stelle im Vi
deosignal liegen können, um die Flanken zu ermitteln. In dem
meisten Fällen kann durch die Kombination aus Front/Back-
Porch-Bereich und einem hellen Bildpunkt in der ersten/letz
ten Bildspalte die gesuchten Flanken ermittelt werden. Ein
Durchsuchen des gesamten Bildinhaltes nach zwei geeigneten
Punktepaaren entfällt dann.
Wie bereits weiter oben verdeutlicht, ist der ideale Bereich
für die Abtastung des Videosignals derjenige, in dem Soll und
Ist-Wert des Signals weitgehend übereinstimmen. Die Messung
der Amplitude des Videosignales im Bereich der Flanke ist je
doch schwer möglich. Der Grund hierfür liegt im Jitter des
Videosignales und des Abtastimpulses. Ist dieser gegenüber
der Anstiegs- bzw. Abfallzeit des Videosignals groß, kann
durch Mittelung mehrerer Messungen die Flanke zwar gefunden
werden, eine Aussage über die Amplitude der Flanke an der ge
messenen Stelle kann jedoch nicht getroffen werden.
Die Fig. 4A und 4B verdeutlichen die Schwierigkeiten bei
der Erfassung der Flanken. In die idealen Videosignale sind
gestrichelte Linien eingefügt, die den gewünschten Ab
tastzeitpunkt darstellen. Die schraffierte Fläche stellt den
durch den Jitter bei verschiedenen Messungen tatsächlich ab
getasteten Bereich dar. Würden die gemessenen Werte gemit
telt, ergibt sich im ersten Fall ein Durchschnittswert von
ca. 80%. Diesen gemittelten Wert könnte man fälschlicherwei
se so interpretieren, daß man sich auf der Anstiegsflanke be
findet und zwar genau auf der Stelle, an der diese 80% der
Amplitude erreicht hat. Dies ist jedoch nicht der Fall. Im
zweiten Fall wäre die Aussage 50%, was schon eher zutrifft.
Aus diesen Ergebnissen ist einsichtig, daß es wegen des Jit
ters kaum möglich sein wird, die Stelle der Flanke zu ermit
teln, an der diese einen bestimmten Wert erreicht hat. Den
kleinsten Fehler wird man meist dann machen, wenn man durch
Mittelung der Meßwerte auf ca. 50% des Sollwertes kommt.
Selbstverständlich können auch andere Werte gesucht werden.
Kleinere Werte haben beispielsweise den Vorteil, daß die tat
sächliche Amplitude des Bildpunktes weniger genau ermittelt
werden muß.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Bildlage und die
Abtastfrequenz bereits korrekt eingestellt sind. Zudem soll
ein Zugriff auf die Daten der A/D Wandler möglich sein. Die
steigende Flanke und die fallende Flanke werden wie folgt er
mittelt, wobei folgende Schritte durchgeführt werden.
Steigende Flanke
- 1. Einen Punkt in der ersten Bildspalte suchen, der einen
ausreichend hohen, möglichst maximalen R, G oder B Wert auf
weist.
- 2. Da die Phase in 1. so voreingestellt gewesen sein könnte,
daß die Messung fehlerhaft ist, kann der tatsächliche Wert
der Amplitude höher sein. Den tatsächlichen Wert der Amplitu
de durch eine Messung an geeignetem Abtastzeitpunkt ermit
teln, indem die Phase verzögert wird, bis die gemessenen Am
plitudenwerte nicht mehr weiter ansteigen oder indem die Pha
se zuerst so weit vorgezogen wird, bis die gemessenen Ampli
tudenwerte sehr niedrig sind und dieser Wert der Phase, der
den Anfang der Flanke markiert, noch um die halbe Pixelbreite
verzögert wird.
- 3. Die Phase so weit in Richtung Back-Porch verschieben, bis
der über mehrere Messungen gemittelte Abtastwert auf ca. 50%
des in 2. ermittelten Wertes abfällt. Diesen Wert der Phase
zwischenspeichern, da sich hier die steigende Flanke befin
det.
Fallende Flanke
- 1. Einen Punkt in der letzten Bildspalte suchen, der einen
ausreichend hohen, möglichst maximalen R, G und B Wert auf
weist. Auch hier ist für jeden zu untersuchenden Bildpunkt
eine einzige Messung ausreichend. Um möglichst genaue Meßwer
te zu erhalten, sollte die Phase vor der Abtastung auf den in
2. gefundenen Wert eingestellt werden.
- 2. Die Phase so weit in Richtung Front-Porch verschieben, bis
der gemittelte Abtastwert auf ca. 50% des in 4. ermittelten
Wertes abfällt. An diesem Punkt befindet sich die fallende
Flanke.
Alternativ kann der Abtastzeitpunkt auch dadurch ermittelt
werden, daß die steigende Flanke eines Videoimpulses eines
ausreichend hellen Bildpunktes ermittelt wird, und daß die
Phase so eingestellt wird, daß der Abtastzeitpunkt in etwa um
eine halbe Bildpunktbreite in Richtung Pixelmitte verschoben
wird, oder daß alternativ die fallende Flanke des Videoimpul
ses im einem ausreichend hellen Bildpunkt ermittelt wird, und
daß die Phase so eingestellt wird, daß der Abtastzeitpunkt in
etwa um eine halbe Bildpunktbreite in Richtung Pixel
mitte verschoben wird. Dann vereinfachen sich die oben be
schriebenen Schritte 1 bis 5 entsprechend.
Der ideale Abtastzeitpunkt liegt theoretisch genau zwischen
den zwei Flanken. In der. Praxis kann es von Vorteil sein,
nicht genau in der Mitte zwischen den zwei Flanken, sondern
leicht verzögert abzutasten, um eventuellen Überschwingern
der Grafikkarte auszuweichen, sowie dem oft leicht exponenti
ellen Charakter der Flanken Rechnung zu tragen.
Die hardwaremäßige Ausführung der Erfindung umfaßt eine Ein
richtung, die die steigende Flanke eines Videoimpulses eines
ausreichend hellen Bildpunktes ermittelt, einer Einrichtung,
die die abfallende Flanke des Videoimpulses in einem ausrei
chend hellen Bildpunkt ermittelt, eine Einstelleinrichtung,
mit der die Phase so eingestellt wird, daß der Abtastzeit
punkt in etwa in der Mitte zwischen der steigenden und der
fallenden Flanke eines Videoimpules gelegt wird, und eine
Einrichtung, um die Phase zur Ermittlung des Abtastwertes des
Bildpunktes zu verschieben, bis die gemessenen Amplitudenwer
te sich nicht mehr signifikant unterscheiden, wobei der dann
ermittelte Abtastwert weiter verarbeitet wird.
Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, die die bei der
Ermittlung des Abtastwertes verwendete Phase soweit vorzieht,
bis die gemessenen Amplitudenwerte kleiner als ein vorgegebe
ner Grenzwert, beispielsweise kleiner als 50% des Abtastwer
tes sind und durch eine Einrichtung, die die Phase dann um
eine halbe Bildpunktbreite verzögert, wobei der dann gemesse
ne Abtastwert weiter verarbeitet wird.
Schließlich ist eine Einrichtung, die die Phase zur Ermitt
lung der steigenden Flanke soweit in Richtung Back-Porch-
Bereich verschiebt, bis der gemessene Amplitudenwert auf ei
nen vorgegebenen Prozentsatz, beispielsweise 50% des vorher
ermittelten Amplitudenwertes, abfällt, wobei dieser Wert der
Phase als Ort der steigenden Flanke zwischengespeichert wird,
und eine Einrichtung vorgesehen, die die Phase zur Ermittlung
der fallenden Flanke soweit in Richtung des Front-Porch-
Bereiches schiebt, bis der gemessene Amplitudenwert auf einen
vorgegebenen Prozentsatz beispielsweise 50% des vorher er
mittelten Amplitudenwertes, abfällt, wobei dieser Wert der
Phase als Ort der fallenden Flanke zwischengespeichert wird.