DE2333804A1 - Schaltungsanordnung fuer fernsehsysteme - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung für Fernsehsysteme

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernsehsysteme, insbesondere für solche Systeme, bei denen Fernsehsignale und elektronisch erzeugte Signale zu Darstellung auf einem Schirm kombiniert werden.

Bei einigen Arten von Fernsehsystemen, insbesondere solchen, die in Trainings-Simulatoren verwendet werden, ist es erforderlich, in ein Fernsehbild zusammen mit dem Videosignal ein überlagertes Wellenmuster einzuführen, das das Meer darstellt. Ein solches Wellenbild muß realistische waagerechte und senkrechte Bewegungen ausführen können und es sollte wenigstens den Vordergrund des Bildes einnehmen. Es muß ferner in der Lage sein, ein entferntes Objekt, das auf dem Schirm sichtbar ist, bei seiner Bewegung zu überdecken.

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Es ist bekannt, Wellenbilder im Vordergrund durch mechanische Mittel darzustellen, wobei Formplatten benutzt werden, die durch Nocken oder Hebel betätigt werden. Eine solche Darstellung ist aber nicht sehr wirklichkeitsnah und es ist schwierig, unterschiedliche Zustände des Meeres darzustellen.

Dar Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fernsehschaltung anzugeben, die mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Wellenbildes versehen ist, die die oben genannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Einrichtungen, um elektronisch ein bewegtes Wellenbild zu erzeugen, Einrichtungen, um die Signale, die das Wellenbild darstellen, mit Videosignalen und anderen Signalen zu verknüpfen, um eine richtige Überlagerung der verschiedenen Komponenten des durch die verschiedenen Signale dargestellten Bildes zu schaffen und durch Einrichtungen zur Steuerung der Form und der Position des Wellenbildes relativ zu den anderen Elementen des Bildes.

Die Bezeichnung "überlagerung" wird benutzt mit Bezug auf die Kombination von zwei oder mehr Signalen, die benutzt werden, um ein zusammengesetztes Fernsehbild in der Weise zu schaffen, daß ein Signal, das ein Objekt darstellt, das näher beim Betrachter des Bildes liegt, ein anderes Signal sperrt und ersetzt, das ein Objekt darstellt, das vom Beobachter weiter weg liegt, wenn die beiden Objekte zusammenfallen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch eine Schaltung eines Teils eines Fernsehsystems für einen Trainings-Simulator zeigt.

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Fig. 2 ist ein Blockdiagrainm eines TeilSder Schaltung nach Pig. I.

Das Fernsehsystem nach Fig 1 umfaßt zwei Teile. Einer ist die normale Videokette oder Videoausrüstung von der Kamera bi3 zum Bildschirm, während der andere die elektronische Erzeugung der Wellenbewegung umfaßt.

Ein Impulsgenerator PG erzeugt einen Zug von Rechteckimpulsen mit einer Frequenz, die etwas über und unter der Zeilensteuerungs-Frequenz variiert werden kann. Diese Impulse werden an ein bistabilee Gerät BSI gelegt, von dem ein Ausgang mit einer Steuereinheit WHC zur Steuerung der Wellenhöhe verbunden ist. An diese Steuereinheit ist ferner ein Signal SS gelegt, das die scheinbare Höhe der Welle steuert. Der Ausgang der Steuereinheit WHC wird durch eine Steuereinheit WS, die die Wellenform steuert, geführt und bildet einen Eingang eines Phasenspalters PS. Der andere Eingang des Phasenspalters ist ein Signal WP, das die senkrechte Wellenposition auf den Bildschirm steuert.

Der Phasenspalter hat zwei Ausgänge, die an separate Schaltungen WGCl und WGC2 zur Erzeugung der Wellen gelegt sind. An jeden dieser Schaltkreise ist ferner eine Sägezahn-Welle gelegt, die durch einen Sägezahn-Generator SPG von den Bildsteuerungs-Impulsen eines Taktgenerators SPG des Fernsehsystemes abgeleitet wird. Jeder der Schaltkreise WGCl und WGC2 besteht aus einem Transistorschalter, der immer dann seinen Zustand ändert, wenn die relative Polarität der beiden Eingänge umgekehrt wird. Die Ausgangsimpulse dieser beiden Schaltkreise werden getrennt an zwei Eingangs-NOR-Gatter Gl und G2 gelegt. Die anderen Eingänge werden von den Zeilensteuerungs-Impulsen abgeleitet, die durch den Taktgenerator mit Hilfe eines bistabilen Gerätes BS2 erzeugt werden. Ein Ausgang des bistabilen Gerätes BS2 ist mit dem einen Tor Gl und der andere Ausgang des bistabilen Gerätes ist mit dein anderen Tor G2 ver-

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bunden. Die Ausgänge der beiden Tore Gl und G2 sind an die Eingänge eines NOR-Tores G3 gelegt. Der Ausgang von G3 bildet einen Eingang eines NOR-Tores G4, dessen anderer Eingang invertierte Bild- und Zeilen-Austastimpulse des Taktgenerators sind. (Die nachfolgend als gemischte Austastimpulse bezeichnet werden). Der Ausgang des Tores G4 hat mehrere Funktionen. Zusammen mit den invertierten gemischten Austastimpulsen wird der Ausgang von G4 an ein NOR-Tor G5 gelegt, dessen Ausgang die Wellenbewegung darstellt, die an einen Video-Mischer VM gelegt wird. Der Ausgang von G3 und die invertierten gemischten Austastimpulse werden ferner an ein NOR-Tor G6 gelegt, das ein Steuersignal für das Video-System abgibt.

Das Fernsehsystem umfaßt eine Kamera C, die mit Zeilen- und BiId-Steuerungsimpulsen LD und FD sowie mit Austastimpulsen B vom Taktgenerator SPG gespeist wird. Der Videoausgang der Kamera wird zu einem linearen Tor G7 geführt, an das zwei Sperreingänge gelegt sind. Einer dieser Eingänge ist der Ausgang des NOR-Tores G6, während der andere durch verschiedene Sperreingänge I gebildet wird. Der Ausgang von G7 ist an einen Umriß-Generator SG gelegt, der einen Ausgang erzeugt, der den Umriß des Videosignales der Kamera definiert bzw. festlegt. Dieser Ausgang wird an ein lineares Tor G8 angelegt, das einen Sperreingang hat, an den Umriß-Signale SH von anderen Kameras des Simulators gelegt werden. Der Ausgang von G8 wird an den Video-Mischer M gelegt, um die Video-Signale der Kamera darzustellen.

Ein Eingang, der den Hintergrund des gewünschten zusammengesetzten Bildes darstellt, wird durch Signale BG gebildet, die an ein lineares Tor G9 angelegt werden. An dieses Tor sind ferner als Sperreingänge der Ausgang des Tores G4 und der Ausgang des Generators SH gelegt. Der Ausgang von G9 ist an den Video-Mischer VIi gelegt. Der Ausgang des Video-Mischers ist mit dem Bildschirmgerät D verbunden, an das außerdem die üblichen

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(nicht gezeigt) Taktimpulse angelegt sind.

Im Betrieb erzeugt der Impulsgenerator PG einen Rechteckwellen-Ausgang mit einer Frequenz die etwas von der Zeilensteuerungs-Frequenz differiert. Diese Frequenz wird durch das bistabile Gerät BSI halbiert, da festgestellt wurde, daß ein Wellenbild auf der Basis einer halben Zeilensteuerungs-Frequenz realistischer ist als eines mit Zeilensteuerungs-Frequenz. Die Steuereinheit WHC, die die Wellenhöhe steuert, ist ein Schaltkreis, in welchem die Amplitude der Rechteckwelle in Übereinstimmung mit der Größe des Einganges SS variiert wird. Die Schaltung WS, die die Wellenform steuert, erzeugt somit als Ausgang eine Sinuswelle variabler Amplitude mit einer Frequenz nahe der Hälfte der Zeilensteuerungs-Frequenz. Diese wird geteilt in zwei Phasenumkehr-Komponenten durch den Phasenteiler PS, wobei die beiden Komponenten identische Vorspannung haben, die vom Eingang WS abgeleitet und separat an die Schaltungen WGCl und WGC2 angelegt werden. Die Größe von WS und damit die Größe der Vorspannung bestimmt die vertikale Position der Wellen auf dem Bildschirm. Jeder der Schaltkreise WGCl und WGC2 erzeugt einen Ausgang, der auf einem Bildschirm als helle Fläche über einer dunklen Fläche erscheint, wobei die Grenze zwischen den beiden etwa sinusförmig ist. Wenn die Sinusfrequenz nicht ganz die gleiche wie die Zeilensteuerungs-Frequenz oder eine Unterfrequenz (Submultiple) hiervon ist, dann wandert die sinusförmige Grenze langsam seitwärts. Die Verwendung einer Sinussteuerung mit der halben Zeilensteuerungs-Frequenz führt dazu, daß positive und negative Halb-Perioden der Grenzlinie auf alternierenden Zeilen des sich ergebenden Bildes liegen.

Die invertierten Zeilensteuerungs-Impulse werden benutzt, um das bistabile Gerät BS2 zu schalten, das zwei Rechteckwellen-Ausgänge in Gegenphase mit der halben Zeilensteuerungs-Frequenz erzeugt. Jedes der Tore Gl und G2 liefert somit dieselbe Hälfte des Sinuswellen-Ausganges ihrer entsprechenden Schaltkreise WGCl und WGC2,

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und zwar jedes Mal, wenn die beiden halben Sinuswellen durch das Tor G3 zusammengefaßt werden.

Das Tor G4 dient zur Unterdrückung des das Wellenbild darstellenden Ausganges, während der Zeilen- und Bild-Austastperioden. Der Ausgang von G4 wird durch G5 invertiert und bildet die Signale des Wellenmusters, die an den Video-Mischer gelegt werden.

Der Ausgang des Tores G5 ist der Ausgang des Tores G3, der während der Austastperioden unterdrückt wird und er dient zur Sperrung der Videosignale von der Kamera während der Perioden, in denen das elektrisch erzeugte Wellenbild ein Objekt, beispielsweise ein Schiff, das von der Kamera erfaßt wird, abdecken soll. Es können ferner Anordnungen vorgesehen werden, um die Videosignale auch durch andere Eingänge I, wie dargestellt, zu sperren.

Die Video-Signale, die durch das lineare Tor G7 laufen, werden an den Generator SG gelegt. Von hier aus gehen die Videosignale zum Tor G8 und der Generator erzeugt gleichzeitig eine "Umhüllung" des Schiffes, d.h. ein entsprechendes Signal, das an das Tor G9 gelegt wird. Am Tor G8 werd-en die Video-Signale durch die Umhüllungs-Signale von anderen Videogeräten gesperrt, so daß die das Schiff und das Wellenbild darstellenden Videosignale durch ein anderes Schiff gesperrt werden können (bzw. ein entsprechenden Signal) das vor dem Schiff erscheinen soll, das von der Kamera C gesehen bzw. erfaßt worden ist. Das Tor G9 empfängt die Hintergrundsignale BG, die den Hintergrund von Meer und Horizont darstellen und diese können gesperrt werden durch die Umhüllungs-Signale des Generators SG oder durch die das Wellenbild darstellenden Signale vom Tor G4. Der Ausgang des Tores G9 wird an den Video-Mischer VM gelegt, so daß das Bild auf dem Schirm D den Meer-Horizont-Hintergrund zeigt. Beim Fehlen anderer Eingänge am Video-Mischer wird durch den Sperreffekt des Einganges vom Generator SG eine schwarze Silhouette des Schiffes erzeugt, das von der Kamera C

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gesehen wird, vorausgesetzt, daß das Tor G7 nicht gesperrt ist. Ferner wird durch den Sperreffekt des Einganges vom Tor G8 eine Silhouette der Welle erzeugt, so daß das gesamte Bild unterhalb des sinusförmigen Wellenscheitels schwarz ist. Die Zuführung des Ausganges vom Tor G8 zum Video-Mischer erhelfc die Schiffs-Silhouette, so daß man eine Halb-Ton-Darstellung des Schiffes erhält. In gleicher Weise wird durch die Zuführung des Ausganges von G9 zum Video-Mischer ein Grau-Ton über dem gesamten Bereich der Welle in geeignetem Kontrast zum Hintergrund erzeugt. Die vertikale Position der Wellen kann durch das Signal WP eingestellt werden, während die Wellenhöhe durch das Signal SS eingestellt wird. Die Wellen können zum Wandern nach links oder rechts mit veränderlicher Geschwindigkeit gebracht werden, durch Einstellung der Frequenz des Impulsgenerator PG. Die Ausgänge der linearen Tore G7, G8 und G9 sind, wenn sie gesperrt sind, auf schwarzem Niveau gehalten.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Möglichkeit zur Steuerung der ■ Wellenbewegung unter Verwendung von digitalen Techniken.Die dargestellte Schaltung ersetzt den Impulsgenerator PG von Fig.

In der Schaltung nach Fig. 2 ist die Impulswelle ein Hochgeschwindigkeits-Oszillator PGl, der mit einer festen Impuls-Wiederholungs-Geschwindigkeit von beispielsweise 16 MHz läuft. Der Ausgang des Oszillators wird über Tore G21 und G22 an den Aufwärts-Eingang und an den Abwärts-Eingang eines reversiblen J.O-Stufen-Sählers CTl gelegt. Die Ausgänge der einzelnen Stufen des Zählers werden an ein Äquivalenz-Netzwerk EVl gelegt. An dieses sind ferner die Ausgänge der Stufen eines 10-stufigen Ein-Richtungs-Zählers CT2 gelegt. Der Schalteingang (stepping input) des Zählers CT2 wird vom Ausgang eines zweiten Äquivalenz-Netzwerkes EV2 abgeleitet.

Ein 5-stufiger Ein-Bichtungs-Zähler CT3 wird durch einen Impuls-

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Generator PG2 mit niederer Geschwindigkeit, z.B. 512 Hz getaktet bzw. gesteuert, und die Ausgänge der Stufen des Zählers werden an das zweite Äquivalenz-Netzwerk EV2 gelegt. Die anderen Eingänge des Netzwerkes EV2 werden von einem 6-Bit-Schieberegister ST abgeleitet, an das ein Signal WSD gelegt wird, das ein digitales Zeichen ist, das die Wellengeschwindigkeit und Richtung angibt. Das erste Bit des Schieberegisters stellt die Bewegungsrichtung der Welle dar und es wird zur Steuerung der Tore G21 und G22 über ein invertierendes Tor G23 benutzt. Die übrigen 5 Bits des Schieberegisters stellen die Wellengeschwindigkeit dar. Der Ausgang des Netzwerkes EV2 dient zur Rückstellung des Zählers CT3.

Im Betrieb zählt der Zähler CTi mit einer festen Geschwindigkeit in einer Richtung, die durch das erste Bit des Signales WSD bestimmt ist. Eine vollständige Zählperiode läuft über 15 625 Hz, welches die Fernseh-Zeilenfrequenz für Bilder mit 625 Zeilen ist.

Der Zähler CT3 zählt langsam bis die gespeicherte Zahl zu der Einstellung des Schieberegisters ST äquivalent ist, wobei in diesem Zeitpunkt der Ausgang des Netzwerkes EV2 einen Schaltimpuls an den Zähler CT2 gibt und den Zähler CT3 rückstellt. Dies wird fortgesetzt bis der Zähler CT2 dieselbe Zahl enthält wie der Zähler CTl. Diese Äquivalenz führt dazu, daß ein Impuls vom Netzwerk EVl erzeugt wird, der an das bistabile Gerät BSI von Fig. 1 gelegt wird.

Die Wellengeschwindigkeit und die Richtung wird durch Veränderung der Inhalte des Schieberegisters gesteuert, wobei beispielsweise die Veränderung der Wellengeschwindigkeit und der Richtung berücksichtigt werden kann, die sich aus Änderungen der Blickrichtung des Beobachters ergibt.

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Wellen-

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bildes wird normalerweise in Verbindung mit einer Anzahl von Video-Ketten verwendet, von denen jede z.B. ein anderes Schiff darstellt. Die Signale SH, die an das Tor G8 angelegt werden, kommen somit von einer oder sämtlichen anderen Video-Ketten (Video Chains) abhängig von dem relativen Bereich eines jeden Schiffes und der Ausgang des Generators SG wird an die anderen Video-Ketten angelegt.

•lodifikationen der beschriebenen Schaltungen können verwendet werden und die Wirkungen können mit einem Computer gesteuert v/erden, der gewöhnlich einem Trainings-Simulator zugeordnet ist.

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Fernsehbildes, insbesondere für Trainings-Simulatoren, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um elektronisch ein bewegtes Wellenbild zu erzeugen, Einrichtungen zum Verknüpfen, der dieses Wellenbild darstellenden Signale mit Video-Signalen und weiteren Signalen, um eine richtige überlagerung der einzelnen Komponenten eines dargestellten Bildes zu gewährleisten, das durch die verschiedenen Signale erzeugt wird, sowie durch Einrichtungen zum Steuern der Form und der Position des Wellenmusters relativ zu den anderen Komponenten des Bildes.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung des Wellenbildes einen Oszillator mit veränderbarer Frequenz aufweisen, der mit einer Frequenz betätigbar ist, die annähernd dieselbe oder die gleich der Zeilenfrequenz des Fernsehsystemes ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Oszillator einen Hochgeschwindigkeits-Zweirichtung-Zähler aufweist, der durch einen Taktgenerator gesteuert wird und dessen Ausgang mit dem eines Zählers mit variabler Geschwindigkeit verglichen wird, um einen Rechteckwellen-Ausgang zu erzeugen, von dem das Bild der Wellenbewegung abgeleitet wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

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   zeichnet , daß der Zähler mit variabler Geschwindigkeit durch den Ausgang einer Äquivalenz-Schaltung gesteuert wird, an die die Ausgänge eines Zählers mit niedriger Geschwindigkeit und eines steuerbaren Schieberegisters angelegt werden, dessen Inhalt die Bewegungsgeschwindigkeit des Wellenbildes steuert.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Schieberegister die Zählungsrichtung des Zählers (CTl) und damit die Bewegungsrichtung des Wellenbildes steuert.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, g e kennzeichnet durch einen Schaltkreis, um vom Ausgang des Oszillators mit variabler Frequenz zwei Sinuswellen-Ausgänge mit Phasenumkehr und mit einer Frequenz abzuleiten, die annähernd gleich oder gleich der Hälfte der Zeilenfrequenz des Fernsehsystems ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Torschaltungen Einrichtungen aufweisen, die mit der Zeilenfrequenz des Fernsehsystemes
   synchronisiert sind, um dem Bildschirm abwechselnd einen
   der Sinuswellen-Ausgänge auf wechselnden Abtastleitungen
   zuzuführen.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Form des Wellenbildes
   durch Veränderung der Amplitude der zwei Sinuswellen-Ausgänge gesteuert wird.

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