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"Bildübertragungssystem't Zusatz zu Patent . .. ... (Patentanmeldung
P 21 31 311.1) Die Erfindung betrifft ein Bildübertragungssystem zur tibertragung
der Helligkeitsinformation zeilenförmig angeordneter Bildpunkte nach DBP . ... ...
(Patentanmeldung P 21 31 311.1).
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Ein bekanntes Bildübertragungssystem ist z. B. das Fernsehen, bei
dem Bildvorlagen sendeseitig von einer Bildaufnahmekamera zeilenweise abgetastet
werden, die Helligkeitsinformation aufeinanderfolgender Bildpunkte übertragen wird
und empfangsseitig
von einem Bildwiedergabegerät die Bildwiedergabe
synchron zur Bildabtastung erfolgt.
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Eines dieser Systeme arbeitet z. B. mit 625 Zeilen pro Vollbild und
mit 25 Bildwechseln pro Sekunde. Zur Verminderung des Flimmerns bei der Bildwiedergabe
wird vom sogenannten Zeilensprungverfahren Gebrauch gemacht, das heißt jedes Vollbild
besteht aus zwei nacheinander übertragenen Haibbildern zu je 312 1/2 Zeilen, wobei
die Zeilen des zweiten Halbbildes zwischen den Zeilen des ersten Halbbildes liegen.
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Die Auflösung bei der Bildabtastung und -wiedergabe ist durch die
zur Verfügung stehende Bandbreite begrenzt. Grob gerechnet können bei 5 tEz Bandbreite
je Zeile etwa 500 Bildpunkte übertragen werden.
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Soll nun die Auflösung eines derart übertragenen Bildes erhöht werden,
so wurde unter der Voraussetzung einer genügenden zur Verfügung stehenden Bandbreite
gemäß der Hauptanmeldung vorgeschlagen, die Bildabtastung in Zeilenrichtung nicht
linear, sondern wellenlinienähnlich durchzuführen. Dabei sollen die Bilapunkte auf
den Maxima und Minima der Wellenlinie
liegen und bei etwa quadratischer
Bildvorlage soll die Anzahl der Bildpunkte äe Wellenlinie größer als die Anzahl
der wellenlinienförmigen Abtastvqrgänge sein, die für die tbertragung eines Bildes
verwendet werden. Empfangsseitig erfolgt die Bildwiedergabe synchron mit der Bildabtastung.
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Unter wellenlinienähnlicher Abtastung wird nicht nur eine Abtastung
etwa mit einem sinuskurvenförmigen Verlauf verstanden, sondern auch eine Abtastung
etwa mit einem rechteckkurvenförmigen Verlauf oder mit einem sägezahnförmigen Verlauf.
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Ferner wurde das System gemäß der Hauptanmeldung so ausgestaltet,
daß bei etwa quadratischer Bildvorlage die Anzahl der Bildpunkte je Wellenlinie
etwa das vierfache der Anzahl der Wellenlinien pro Bild ist. Dadurch läßt sich dieBildauflösung
sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung um den Faktor 2 erhöhen.
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Der vorliegenden Zusatzanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
weitere Ausbildung des genannten Systems anzugeben, die eine bessere Bildwiedergabe
zur Folge hat. Insbesondere soll das störende Xantenflackern von Bildern mit horizontalen
oder vertikalen Kanten oder Linien weiter herabgesetzt werden.
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Gemäß der Zusatzanmeldung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
einem Bildübertragungssystem, das zur Übertragung der Helligkeitsinformation zeilenförmig
angeordneter Bildpunkte dient, und bei dem jeweils ein Vollbild aus zwei nacheinander
übertragenen Halbbildern besteht und die Zeilen des zweiten Halbbildes zwischen
den Zeilen des ersten Halbbildes liegen und bei dem die Bildabtastung in Zeilenvertikal
gewobbelt richtung sägezahnförmig/ist und Bi die Bildwiedergabe synchron zur Bildabtastung
erfolgt, daß also bei einem derart, bereits bekannten System, die Amplitude (Spitze-Spitze)
der Sägezahnkurven so gewählt ist, daß benachbarte Zeilen eines Vollbildes sich
teilweise durchdringen, daß die Bildpunkte auf den ansteigenden Flanken der Sägezahnkurve
gleichmäßig verteilt liegen und daß die Abtastgeschwindigkeit jeweils während der
ansteigenden Flanke eines Sägezahnes annähernd konstant ist.
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Der sägezahnRurvenförmige Verlauf läßt sich mit verhältnismäßig einfachen
Mitteln realisieren. Durch das gegenseitige Durchdringen der gewobbelten Zeilen
wird erreicht, daß benachbarte Bildpunkte in horizontaler und vertikaler Richtung
aus verschiedenen Teilbildern stammen, wodurch das Bildflackern erheblich reduziert
wird. Ferner wirkt sich die gleichmäßige Verteilung der Bildpunkte auf der ansteigenden
Flanke der Sägezahnkurven und die gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit Jeweils während
der ansteigenden Flanke besonders günstig in der Bildaufnahmekamera aus, in der
durch diese Maßnahme ein gleichmäßiger Aufbau des zur Abtastung erforderlichen Ladungsbildes
entsteht und dadurch eine streifenfreie Bildwiedergabe erzielt wird.
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Bei der Analyse der zu übertragenden Bilder ist zu beobachten, daß
senkrechte und waagrechte Linien oder Kanten (Konturen) am häufigsten, unter 450
geneigte Linien oder Kanten am seltensten vorkommen. Daher besteht ein weiterer
Vorteil der Erfindung darin, daß der Winkel zwischen Zeilenrichtung und ansteigender
Flanke der Sägezahnkurven etwa 45 ist.
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Durch diese Maßnahme ist Jedoch die Anzahl der zusätzlich je Zeile
zu übertragende Bildpunktmenge nicht mehr frei wählbar. Daher ist in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung als günstig hervorgehoben, daß der Winkel zwischen Zeilenablenkung
und sägezahnkurvenförmiger Ablenkung von 900 verschieden ist. Hierdurch lassen sich
die ansteigenden Flanken der Sägezahnkurven wieder auf die optimale Neigung von
etwa 45° gegen die Zeilenrichtung einstellen und in gewünscht er Weise der Abstand
zweier aufeinanderfolgender Sägezahnkurven verringern, so daß mehr Bildpunkte je
Zeile dargestellt werden können. Die Wiedergabe der Bildpunkte jeweils unter einem
Winkel von etwa 450 bewirkt eine ruhige Wiedergabe, insbesondere der horizontalen
und vertikalen Linien und Kanten eines Bildes.
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Anspruch 4 stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung für
den Fall dar, daß eine viermal bessere Auflösung erzielt werden soll.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 sägezahmkurvenförmige Bildabtastung gemäß der Erfindung.
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Figur 2 Wahrscheinlichkeitsdichte von Konturenneigungen.
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Figur 3 sägezahnkurvenförmige Bildabtastung bei Schrägabtastung gemäß
der Erfindung.
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Figur 4 Blockschaltbild einer Einrichtung zur säge zahnkurvenförmigen
Bildabtastung.
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Figur 5 Blockschaltbild einer Einrichtung zur sägezahnkurvenförmigen
Bildwiedergabe.
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In Figur 1 ist die sägezahnnurvenförmige Bildabtastung gemäß der Erfindung
dargestellt. Statt eines Bildpunktes werden hier Jeweils vier Bildpunkte auf der
ansteigenden Flanke einer Sägezahnkurve abgetastet. Insgesamt sind zur Erläuterung
nur drei Zeilen eines Vollbildes dargestellt. Die Zeilen 1 und 3 gehören beispielsweise
dem ersten Halbbild an, die Zeile 2 dem darauffolgenden Halbbild.
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Die Amplitude der Sägezahnkurven ist erfindungsgemäß so gewählt, daß
die Spitzen der idealisierten Sägezahnkurven jeweils auf der Zeilenmitte der benachbarten
Zeile zu liegen
kommen. Die Amplitude (Spitze-Spitze) der Sägezahnkurven
beträgt etwa das Doppelte des Zeilenabstandes in einem Vollbild. Statt der Zeilen
1,2,3... entstehen dadurch doppelt so viel Pseudozeilen und Jedes Halbbild enthält
bereits Bildpunkte, die bei gradliniger Abtastung zum anderen Halbbild gehört hätten.
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Wie Pigur - 2 zeigt, ist die Wahrscheinlichkeitsdichte von Konturen,
d. h. von Linien und Kanten, der üblich übertragenen Bilder abhängig von deren Neigung.
Senkrechte und waagrechte Konturen treten im Vergleich zuw geneigten Konturen sehr
häufig auf. Um ein Konturenflackern gering zu halten, sollte daher die Abtastung
und Wiedergabe der Bilder möglichst unter einem Winkel von 45° erfolgen.
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Dieser Neigungswinkel der ansteigenden Flanke der Sägezahnes kurven
läßt sich bei vorgegebener, je Bildzeile wiederzugebender Bildpunktmenge nur dadurch
realisieren, daß der Winkel zwischen Zeilenablenkung und sägezahnkurvenförmiger
Ablenkung von 90° verschieden ist.
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Diese Schrägwobbelung ist in Figur 3 dargestellt. Sie zeigt
zur
Erläuterung lediglich zwei benachbarte Zeilen eines Vollbildes. Durch die Schrägwobbelung
stehen die abfallenden Flanken der Sägezahnkurven nicht mehr senkrecht zur Zeilenrichtung
sondern bilden einen von 90° verschiedenen Winkel zur Zeilenrichtung. Dadurch wird
der Abstand benachbarter ansteigender Flanken der Sägezahnkurven kleiner und es
lassen sich je Bildzeilemehr Bildpunkte unterbringen, obwohl die Neigungen der ansteigenden
Flanken gleich (z. B. 45°) geblieben sind.
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Die folgenden Figuren zeigen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Bildübertragungssystems.
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Da die in den Beispielen erforderlichen Bauelemente oder Baugruppen
bekannt sind, werden zur Verbesserung der Ubersichtlichkeit nur Blockschaltbilder
angegeben.
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In Figur 4 wird die sägeznhnk1rvenförmige Ablenkung durch zusätzliche
Ablenkplatten für die Bildaufnahmeröhre 1 bewirkt.
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Diese Ablenkplatten werden von der sägezahnkurvenförmigen Spannung
eines von einem Oszillator 21 synchronisierten Sägezahngenerators 22 gespeist.
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Für die Verdoppelung der Auflösung ist als Oszillatorfrequenz eine
Frequenz zu wählen, die etwa
doppelt so hoch ist wie die Grenzfrequenz
bei dem herkömmlichen Fernsehsystem, z. B. 10 MHz.
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Für diesen Fall ist es sinnvoll, wenn je Wobbelsägezahn 4 Bildpunkte
übertragen werden können. Daraus folgt eine Übertragungsbandbreite von 20 MHz.
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Um die Bildabtastung in der, gemäß Figur 1 gezeigten Weise exakt einzuhalten,
wird durch Frequenzteiler 31 bis 34 die Zeilenfrequenz fz und Bildfrequenz fß aus
der Frequenz des Oszillators 2 abgeleitet. Für ein Bildübertragungssystem, das mit
625 Zeilen pro Bild, mit 25 Bildwechseln pro Sekunde und nach dem Zeilensprungverfahren
arbeitet, muß der Teiler 31 bei einer Oszillatorfrequenz von 10 NHz das Teilerverhältnis
1 : 2 und der Teiler 32 das Teilerverhältnis 1/n1 = 2 NIIz MHz = 31,25 kHz/5 MHz
= 6,25 . 10 haben.
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Das Teilerverhältnis des Teiler 34 ist dann 1/112 = 1/625 so daß fB
= 31,25 kHz/625 = 50 Hz ist.
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Das Teilerverhältnis des Teiler 33 muß bekanntlich 1/2 sein.
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Die Zeilenfrequenz eZ und die Bildfrequenz f3 werden der Bildaufnahmekamera
zugeführt. Diese liefert ein Bild-Austast-Synchronisationssignalgemisch (BAS-Signal),
auf dessen Schwarzschulter ein vom Wobbelgenerator 21 abgeleiteter Referenzburst
durch den Burst-Eintaster 4 eingetastet wird.
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Diese Eintastung kann in der vom Farbfernsehen bekannten Technik der
Addition des Farbbursts auf die Schwarzschulter, übernommen werden.
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Die Oszillatorfrequenz zur Synchronisation des Sägezahnes generators
kann bei Verwendung einer Farbfernsehkamera auch aus der Frequenz des Farbhilfträgers
abgeleitet werden.
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Die Figur 5 bezieht sich auf die Empfangsseite. Hier erfolgt die sägezahnkurvenförmige
Ablenkung durch eine Vertikal-Ablenkspule 11, die z. B. zusätzlich am Bildröhrenhals
angeordnet sein kann. Sie wird durch den Strom des vom Oszillator 91 synchronisierten
Sägezahngenerators 92 erregt. Der Oszillator 91 ist durch eine Phase-locked-loop-Schaltung
6, bestehend aus einem Frequenzteiler 8, dem Phasendiskriminator 7, dem Integrator
10 und dem spannungsgeregelten Oszillator 91 frequenzstabilisiert. Oszillator 91
und
der Oszillator 21 der Figur 4 schwingen auf gleicher Frequenz, also hier z. B. auf
20 MHz. Diese Frequenz wird durch den Frequenzteiler 8 mit dem Teilerverhältnis
1/a, wobei infolge der hier gewählten vierfachen Auflösungserhöhung a = 4 ist, auf
die Referenzfrequenz reduziert und mit den Referenz-Synchronisationsimpulsen, die
mittels einer Synchronisier-Burst-Abtrennschaltung 5 aus dem gesendeten Videosignal
gewonnen wird, im Phasendiskriminator 7 verglichen.
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Ein weiterer Vorteil des geschilderten erfindungsgemäßen Systems besteht
darin, daß bei der geschilderten Anpassung an ein bestehendes Fernsehsystem zwischen
dem bestehenden Fernsehsystem und dem erfindungsgemäßen System Kompabilität besteht,
d. h., daß eine nach dem erfindungsgemäßen System arbeitende Aufnahmeeinrichtung
ihre Bildsignale, die zur Übertragung etwa die vierfache Grenzfrequenz benötigen
wie bei dem herkömmlichen Fernsehsystem, da pro Flächeneinheit des Bildes die vierfache
Anzahl (verglichen mit dem herkömmlichen System) von Bildpunkthelligkeitswerten
übertragen wird, sowohl über den hierzu zu schmalen Ubertragungskanal des herkömmlichen
Systems als auch über einen an das erfindungsgemäße System
angepaßten
entsprechend breitbandigen Kanal übertragen kann.
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Empfangsseitig können -sowohl Empfangsgeräte des herkömmlichen Systems
als auch Empfangsgeräte des erfindungsgemäßen Systems angeschlossen werden. Ein
Empfang mit der sendeseitig gelieferten hohen Auflösung ist dann Jedoch nur möglich,
wenn sowohl der Vtertragungskanal als auch die empfangsseitigen Geräte zur Verarbeitung
der Bildsignale des erfindungsgemäßen Systems ausgelegt sind. Wird für die obertragung
ein schmalbandiger tbertragungskanal des bisherigen Systems verwendet oder wird
empfangsseitig ein Empfangsgerät des bisherigen Systems verwendet, so erfolgt die
Bildwiedergabe lediglich mit einer Bildschärfe, die dem bisherigen System entspricht.