DE2525830A1 - Vorrichtung zur abtastumsetzung - Google Patents

Description

DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS DIPL-ING. ERNST RATHMANN DR.-ING. HANS LEYH MÜNCHEN BAD HOMBURG

β MÜNCHEN 71. 10. Juni 1975

Melchiorstraße 42

Telefon: (089)792800

Telegramm: TRANSMARKPATENT MÖNCHEN

Uns.r Zeichen: WS11P-1288

WESTINGIIOUSE ELECTRIC CORPORATION, Gateway Center, Pittsburgh, Penn., V.St.A.

Vorrichtung zur Abtastunsetzung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur Abtastumsetzung und insbesondere eine solche . Vorrichtung, die ein rotierendes Speichermedium, wie eine Magnetscheibe, verwendet.

Vorrichtung zur Abtastumsetzung werden auf einer Anzahl unterschiedlicher Gebiete verwendet. Bei einem Schrägsicht-Sonar-System beispielsweise wird akustische Energie in einem bestimmten Strahlenmuster auf eine Zielfläche bzw. einen Zielbereich, im allgemeinen der

Seegrund

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OMitsdM Bank München 73/09222 · Dresdner Bank München 660C532 · Poatachackamt Munohan 14MM-IM Gerichtsstand und Erfüllungsort München

Seegrund, projiziert, so _tdaß die Schallenergie auf | den Grund oder den Boden auftrifft und einen langgestreckten schmalen insonifizierten Streifen bestreicht. Reflektierte akustische Energie, die Informationen bezüglich des Grunds oder Zielen auf dem Grund enthält, wird empfangen, verarbeitet und im allgemeinen auf einem Papierschreiber dargestellt. Während sich das Fahrzeug entlang seiner Bahn voranbewegt, finden Mehrfachübertragungen statt, und für viele Operationen wäre es wünschenswert, daß Schrägsicht-Sonar-Bild auf einem herkömmlichen Fernseh (TV)-Monitor darzustellen.

In einem anderen Anwendungsbereich wird die Vorrichtung zur Abtastumsetzung für TV-Systeme mit langsamer Abtastung verwendet, bei denen ein Fernsehbild mit reduziertem Datenfluß über eine reduzierte Kanalbandbreite wie eise herkömmliche Telefonleitung übertragen werden kann.

Eine für diese Anwendungsgebiete verbesserte Vorrichtung zur Abtastumsetzung ist in einem amerikanischen Patent (Ser.No. 259 625) beschrieben; die Vorrichtung empfängt sequentielle Eingangssignale von einem System und setzt sie auf eine rotierende Magnetvideo-Scheibe zur Darstellung auf einem gewöhnlichen TV-Monitor. Wenn das Signal einläuft, wird es mit einer bestimmten Häufigkeit abgetastet. Beispielsweise erfolgen ungefähr 5oo Abtastungen, die in eine digitale Form umgesetzt werden und in eine Speicherregistereinheit gebracht werden. Nachdem alle Abtastungen des gesamten Signals erfolgt und in die Speicherregister

gebracht

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gebracht sind, werden sie mit einer bestimmten Auslesegeschwindigkeit ausgelesen, in eine analoge Form umgesetzt und auf die Hagnetscheibe gebracht; die Ausleserate bzw. Auslesegeschwindigkeit ist so, daß das Signal im wesentlichen auf eine Zeitdauer komprimiert wird, die im wesentlichen der einer dargestellten TV-Zeile gleicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abtastumsetzung zu schaffen, die einfacher als die bekannten Systeme ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Abtastumsetzung gelöst, die gekennzeichnet ist durch:

eine Anzeige- oder Darstellungseinrichtung zur Darstellung von Informationsmehrfachzeilen auf einem Anzeigeoder Darstellungsfeld; eine Einrichtung zur Lieferung multipler sequentieller Eingangssignale, die einen auf der Darstellungseinrichtung als Darstellungssignale darzustellenden Zustand anzeigen; eine erste Speichereinrichtung, eine Einrichtung zum periodischen Abtasten der Eingangssignale und zum Einbringen jedes abgetasteten Wertes in die erste Speichereinrichtung mit einer ersten Geschwindigkeit; eine zweite Speichereinrichtung; eine Einrichtung zum periodischen Auslesen der gespeicherten abgetasteten Werte während der Periode zwischen aufeinanderfolgenden EingangsSignalen und Einbringen der ausgelesenen Werte mit einer zweiten Geschwindigkeit bzw. Rate in die zweite Speichereinrichtung als Teile eines Darstellungssignals und durch .

eine

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2 5 2 ü) 8 3

eine Einrichtung zum Auslesen aller gespeicherten Teile eines Darstellungssignals zur Schaffung eines Gesantdarstellungssignals, das als Zeile auf der Darstellungseinrichtung dargestellt werden soll.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein etwas ähnliches System, das eine Video-Magnetscheibe verwenden kann, bei dem jedoch die gesamten Schieberegisterspeicher-Erfordernisse wesentlich reduziert werden können und das doch die gewünschte Auflösung in der Horizontalrichtung liefert. D.h., trotz Verwendung weniger Speicherregister kann eine größere Anzahl von Abtastungen eines Eingangssignals als beim zuvor beschriebenen System erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Darstellungs- oder Anzeigeeinrichtung wie einen gewöhnlichen TV-Monitor zur Darstellung von Informations-Mehrfach-Zeilen, von denen jede einzelne einem jeweiligen Eingangssignal entspricht. Das Eingangssignal wird periodisch abgetastet und mit einer ersten Rate oder Geschwindigkeit in eine erste Speichereinrichtung wie Speicherregister gebracht und mit einer zweiten Rate oder Geschwindigkeit aus diesem ausgelesen und in eine zweite Speichereinrichtung wie eine rotierende magnetische Scheibe gesetzt. Die Schieberegister werden einmal pro Scheibenumdrehung zwischen aufeinanderfolgenden Eingängen gefüllt und geleert, während die Inhalte der Schieberegister bei jedem Auslesen als Teil eines Anzeige- oder Darstellungssignals auf die Scheibe gebracht werden. Schaltungseinrichtungen sind vorgesehen, um alle gespeicherten Teile eines Darstellungssignals auszulesen, um ein Gesamtdarstellungssignal , d.h. eine TV-Zeile für die Monitordarstellung zu

schaffen. 509881/0387

schaffen.

Unter Bezug auf die beiliegenden Figuren wird im folgenden als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie bei einem Schrägsicht-Sonar-System angewendet wird;

Fig. 2 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 3 eine Erläuterung des Aufbauens von Information auf der magnetischen Scheibe von Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Takt- und Steuerschaltung von Fig. 1;

Fig. 5 und 6 eine Darstellung der Scheibe, auf die zwei Informationsspuren geschrieben sind;

Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Speicherregistereinheit von Fig. 1;

Fig. 8 und 9 Speicherregisteranordnungen für ein reduziertes Taktimpulsfrequenz-Erfordernis; und

Fig.Io das Servosystem für die Steuerung der Scheibengeschwindigkeit.

Obwohl die vorliegende Erfindung bei einer Vielzahl von Systemen verwendet werden kann, wird sie beispielhaft

in

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in Verbindung mit einem Sonar-System, wie einem Schrägsicht-Sonar-System, das in Fig. 1 durch den Block 1o gekennzeichnet ist, beschrieben. Die sequentiellen Schrägsicht-Sonar-RUcklaufsignale werden für die nachfolgende Darstellung auf einen TV-Monitor 14 an einen Eingang 12 angelegt; der Monitor hat beispielsweise ein Standard-525-Zeilen-Bild und verwendet für eine flackerfreie Darstellung einen 2:1-Zeilensprung. Pro Sekunde werden 3o Bilder dargestellt, von denen jedes aus einem ungeraden und einem geraden Zeilensprung-Halbbild zusammengesetzt ist, wobei jede TV-Zeile einschließlich der Austastung eine Dauer von 63,5 Ilikrosekunden besitzt. Jeder Sonar-Rücklauf besitzt eine Zeitdauer, die die Zeit weit überschreitet, die zur Abtastung einer TV-Zeile erforderlich ist, so daß das Signal komprimiert wird, um richtig dargestellt werden zu können. Um diese Umsetzung zu erreichen, sind eine erste Speichereinrichtung in Form einer Schieberegistereinheit 15 und ein zweiter Speicher, vorzugsweise in Form einer rotierenden magnetischen Videoscheibe 16, deren Technologie den Fachleuten bekannt ist, vorgesehen.

Ein von einer Takt- und Steuerschaltung 22 gesteuerter Analog-Digital-Umsetzer 2o tastöt periodisch das Eingangssignal ab, hält den abgetasteten Wert, setzt ihn in eine äuqivalente digitale Form um und bringt diese in die Schieberegistereinheit 15. Wenn jede Abtastung beispielsweise in ein 6-Bit-Digitalsignal umgesetzt wird, könnte die Schieberegistereinheit 15 aus sechs parallelen Schieberegistern bestehen, die die Digitalinformation mit der Abtastrate runterschieben.

Die

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Die Takt- oder Zeitsteuer- und Steuerschaltung 22 steuert das Auslesen der Schieberegister der Schieberegistereinheit 15 in den Digital-Analog-Umsetzer 24; die Arbeitsweise ist derart, daß das Auffüllen und Auslesen der Schieberegistereinheit 15 periodisch während der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Eingangssignalen auftritt; im vorliegenden Beispiel tritt das Auffüllen und Auslesen bei jeder Umdrehung der Scheibe 16, deren Rotationsgeschwindigkeit 3 6oo Upm ist, äquivalent zur Halbbildrate des TV-Monitors 14 auf.

Bei einem 2:1-Zeilensprungbetrieb enthält die Scheibe 16 eine erste Spur TK1 für die Aufzeichnung von Darstellungssignalen des ungeraden Halbbildes und eine zweite Spur TK2 für die Aufzeichnung von Darstellungssignalen des geraden Halbbildes. Vor der Speicherung auf der Scheibe 16 werden die Signale vom Digital-Analog-Umsetzer 24 in einer Signalaufbereitungsschaltung 28, die beispielsweise Schaltkreise, wie Vorverstärker, Filter, etc., enthalten kann, verarbeitet. Die verarbeiteten Signale werden dann in Abhängigkeit davon, welches von zwei Toren oder Verknüpfungsgliedern G1 oder G2 von der Takt- und Steuerschaltung 22 vorbereitet ist, zu einem der beiden Schreib/Lese-Ilägnetköpfe 31 oder 32 durchgeschaltet. Zum Lesen der auf der Scheibe 16 aufgezeichneten Darstellungssignale sind Tore oder Verknüpfungsgiieder G3 und G4 vorgesehen, die mit den Magnetköpfen 31 bzw. 32 verbunden sind und bei jeder Umdrehung der Scheibe 16 mit Hilfe von Vorbereitungssignalen von der Takt- und Steuerschaltung 22 abwechselnd vorbereitet werden.

Falls

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Falls erwünscht, kann eine weitere Signalaufbereitungsschaltung 34 vorgesehen sein, bevor die Darstellungssignale dem TV-Monitor 14 geliefert werden.

Bei der beschriebenen Sonar-Anordnung besitzen die Sonar-Rücklaufsignale keinerlei Synchronisier- oder Austastinformation für eine TV-Darstellung; demzufolge ist ein Synchrongenerator bzw. Synchronimpulsgenerator 37 vorgesehen, der von der Takt- und Steuerschaltung 22 steuerbar ist, um die für den TV-Betrieb erforderlichen Synchron- und Austastimpulse zu liefern.

Verschiedene Zeitsteuer- bzw. Taktoperationen können von einem Quarzoszillator und/oder, wie in Fig. 1 dargestellt, mittels einer voraufgezeichneten Taktspur CT gesteuert werden, die die Takt- und Steuerschaltung mit Hilfe eines Lese-Magnetkopfes 4o mit Taktimpulsen versorgt.

Zur Erzielung einer richtigen Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 16 ist im allgemeinen eine Art Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung vorgesehen, wie sie in Fig. 1 als Servosteuerantrieb 43 dargestellt ist.

Die Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung kann unter Bezug auf Fig. 2 erläutert werden, in der das Auftreten verschiedener Ereignisse beim Betrieb der Vorrichtung von Fig. 1 dargestellt ist. Ein typisches Schrügsicht-Sonar-System kann eine Pulsfolgefrequenz (PRF = pulse repetition frequency) in der Größenordnung von 3 Hertz besitzen. Das PRF-Diagramm von Fig. zeigt eine zur Zeit t- stattfindende Sonar-Ubertragung und eine zur Zeit t~ stattfindende zweite Sonar-Ubertragung, wobei die Periode T 333,33 Millisekunden weniger

einer 809881/0387

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einer halben TV-Zeilenzeit ist, wie nachfolqend erläutert wird. Einige Zeit, nachdem die akustische übertragung zur Zeit t₁ stattgefunden hat und _Vor der nächsten Übertragung zur Zeit t₂, trifft der akustische Rücklauf ein, wie durch die in Fig. 2 gezeigte Sonar-Rücklaufkurve dargestellt ist.

Das dritte Diagramm von Fig. 2 zeigt jede vollständige Umdrehung der Scheibe bei einer Rotationsgeschwinciigkeit von 36oo üpm, wobei die Zeit zwischen den Umdrehungen daher 16,66 Millisekunden beträgt und ungefähr 2o Umdrehungen pro Periode T stattfinden.

Während jeder Umdrehung der Scheibe ist eine Anzahl von Abtastimpulsen vorgesehen, um den Sonar-Rücklauf abzutasten; beim vorliegenden Beispiel sind 5o Impulse für jede Umdrehung vorgesehen, was bei 2o Umdrehungen insgesamt 1 ooo Impulse mit einer Abtastimpülsperiode von o,333 Millisekunden ausmacht.

Nachdem jede Gruppe von 5o Abtastungen des Rücklaufsignals vorgenommen und in die Schieberegister gebracht wurden, werden sie ausgelesen und so auf einen Teil der rotierenden Scheibe gebracht, daß die Schieberegister geleert und für die Aufnahme der nächsten Gruppe von 5o Abtastungen bereit sind. Der Schieberegister-Lesezyklus ist durch die letzte Wellenform von Fig. 2 dargestellt. Obwohl aus der dargestellten Zeitskala nicht ersichtlich, beträgt die Dauer des Schieberegister-Lesebefehls 3,17 HikroSekunden; während dieser Zeit wird ein Taktimpuls für jeden Sonar-Signalwert in den Speicherregistern geliefert. Beim vorliegenden Beispiel werden daher 5o Taktimpulse zur Leerung der

Schieberegis ter

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- 1o - .
Schieberegister geliefert.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Sonar-Rücklaufs auf einer Spur der Scheibe und dient außerdem zur Definition verschiedener hier verwendeter lerne. Jeder vollständige Sonar-Rücklauf von übertragung zu übertragung wird in komprimierter Form schließlich eine Stelle auf einer der Spuren der Scheibe einnehmen. Diese Stelle wird im folgenden als ein "Schlitz" bezeichnet. Jeder Schlitz besteht aus einer Vielzahl Segmenten, den "Schlitzsegmenten". Beim vorliegenden Beispiel gibt es 2o Schlitzsegmente pro Schlitz, die mit SS1 bis SS2o bezeichnet sind.

Beim Betrieb erfolgen nach einer akustischen Übertragung 5o Abtastungen des Sonar-Rücklaufs während der ersten Umdrehung der Scheibe, die in das Schlitzsegment 1 gebracht werden.Danach werden während jeweiliger nachfolgender Umdrehungen der Scheibe Gruppen von 5o Abtastungen abgetastet und in nachfolgende Schlitzstellen gebracht. Unter zusätzlicher Beachtung des Sonar-Rücklaufs von Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei verschiedenen Umdrehungen der Scheibe keine bedeutungsvolle Information empfangen wird. Deshalb wird in Fig. 3 beispielsweise bis zum Schlitzsegment 4 keine Wellenform aufgezeichnet. Während der nächsten Umdrehung werden 5o Abtastungen abgetastet und in das Schlitzsegment 5o gebracht, wie durch die zweiteKurve von Fig. 3 dargestellt. Dieser Prozess wird fortgesetzt, während, wie durch die übrigen Kurven von Fig. 3 dargestellt, während jeder Umdrehung ein Teil des Sonar-Rücklaufs abgetastet und in angrenzende Schlitzsegmente gebracht wird.

Der

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Der zwischen Übertragungen aufgezeichnete Sonar-Rücklauf entspricht einer TV-Zeile, so daß demzufolge bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 3 6oo Upm das Zeitäquivalent eines Schlitzes eine TV-Zeile oder 63,5 Mikrosekunden ist. Die TV-Zeile enthält einen aktiven Teil von 53,5 Mikrosekunden, das ist der tatsächlich auf dem Schirm dargestellte Teil, und einen Austastteil von 1o Mikrosekunden, während dessen der Horizontalrücklauf auftritt. Bei 2o Schlitzsegmenten pro Schlitz entspräche jedes Schlitzsegment 3,17 Mikrosekunden .

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Operation durchzuführen; Fig. 4 zeigt als Beispiel eine Anordnung eines Schrägsicht-Sonar-Systems mit einer Darstellung mit bewegtem Fenster (moving window display). Grundsätzlich zeigt Fig. 4 in etwas größeren Einzelheiten die Takt- und Steuerschaltung 22 der Fig. 1 in Verbindung mit anderen Schaltkreisen der Fig. 1.

Die Taktspur CT besitz ein voraufgezeichnetes Signal, das aus Taktimpulsen mit einer Frequenz von 15,75 MHz, die das Tausendfache der TV-Zeilonrate ist, enthält. Der Lesekopf 4o liefert diese Impulse an eine Anzahl von Schaltungen, von denen eine die Teilerschaltung 5o ist, die durch 5o teilt, und für jede 5o Eingangsimpulse ein Ausgangssignal liefert. Da pro Schlitzsegment 5o Taktimpulse vorhanden sind, entspricht jedes Ausgangssignal der Teilerschaltung 5o einem Schlitzsegment. Eine zweite Teilerschaltung 52 teilt durch 1o; da pro Schlitz 2o Schlitzsegmente vorhanden sind, entspricht jedes Ausgangssignal der Teilerschaltung

einem

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- 12 einem halben Schlitz.

Die Taktimpulse werden außerdem an eine Teilcrschaltung 56 geliefert, die ein einer vollständigen Umdrehung der Scheibe entsprechendes Ausgangssignal liefert, wenn ihr Zählerstand 262 5oo erreicht.

Beim vorliegenden Beispiel wird das Rücklaufsignal während jeder Umdrehung der Scheibe 5o mal abgetastet. Dementsprechend liefert die Teilerschaltung 59 für jede 5 25o Taktimpulse ein Ausgangssignal (262 5oo : 5o); dieses Ausgangssignal stellt den Sonar-Abtastimpuls für den Analog-Digital-Umsetzer 2o dar, der als Antwort darauf abtastet, hält und die Abtastung in einem äquivalenten 6-Bit-Digitalwert umsetzt, um ihn in die Schieberegistereinheit 15 einzugeben.

Das Ausgangssignal der Teilerschaltung 59 wird außerdem nach einer geeigneten Verzögerung durch ein Verzögerungsglied 61 an ein ODER-Glied 6o geliefert, um das Runter- bzv/. Durchschieben der umgesetzten Signale in der Schieberegistereinheit 15 zu veranlassen.

Für jeden Sonar-Rücklauf müssen etwa 1 ooo Abtastungen in eine Schlitzstelle gebracht werden, wobei 5o unterschiedliche Abtastungen bei jeder Umdrehung der Scheibe in jeweilige Schlitzsegmente gebracht werden. Um dies zu erreichen, ist ein erster Zähler 64 vorgesehen, der auf das Ausgangssignal der Teilerschaltung 56 anspricht, um die Umdrehungszahl zu zählen und diese Zahl auf einen zweiten Zähler 66 zu übertragen, der auf das Ausgangssignal der Teilerschaltung 5o anspricht, um die Schlitzsegmente zu zählen. Wenn die Schlitzsegmentanzahl gleich der Anzahl von Umdrehungen ist, liefert der Zähler 66 auf einer Leitung 68 an ein UND-

-Glied 609881/0387

Glied 7o für die Dauer eines Schlitzsegments ein Vorbereitungssignal. Diese Vorbereitungsoperation ermöglicht, daß die Taktimpulse die Schieberegister der Schieberegistereinheit 15 leeren, so daß ihre Inhalte in eine analoge Form umgesetzt und in das richtige Schlitzsegment gebracht werden können.

Als Beispiel und unter zusätzlichem Bezug auf Fig. (nicht maßstabsgerecht) sei angenommen, daß ein Schlitzsegment vor dem Schlitzsegment SS1 auf der Spur TK1 eine akustische übertragung stattfindet, wie durch die Bezugsmarke TR1 (Fig. 5) angedeutet. 5 25o Taktspurimpulse nach der Bezugsposition TR1 liefert die Teilerschaltung 59 ein Ausgangssignal zur Abnahme der ersten 5o Abtastungen vom Sonar-Rücklauf. Wenn alle 5o Abtastungen durchgeführt und in die Schieberegister der Schieberegistereinheit 15 gebracht wurden, hat eine vollständige Umdrehung stattgefunden, so daß die Teilerschaltung 56 den Zähler 64 auf den Zählerstand 1 vorstellt; diese Zahl 1 wird gleichzeitig zum Zähler 66 übertragen. Nach 5o Taktimpulsen hinter TR1 liefert die Teilerschaltung 5o ein Ausgangssignal (ein Schlitzsegment anzeigend), daß der 1-Zählung im Zähler 66 entspricht, so daß ein Vorbereitungssignal an das UND-Glied 7o geliefert wird, damit die 5o Abtastungen in den Schieberegistern mit der 15,75-IIHz-Rate ausgelesen und in das erste Schlitzsegment gebracht werden. Während der nächsten Umdrehung werden weitere 5o Abtastungen abgenommen, und die Teilerschaltung wird den Zähler 64 auf den Zählerstand 2 vorstellen; nachdem zwei Schlitzsegmente die Bezugsposition TR1 passiert haben, ist der Zählerstand gleich der zum Zähler 66 übertragenen Anzahl, so daß ein Vorbereitungs-

-signal

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signal geliefert wird, um die zweite Grunpe von 5o Abtastungen in das zweite Schlitzsegment zu bringen. Der Abtastprozess wird fortgesetzt, wobei der Zähler 64 nach jeder Umdrehung der Scheibe weiter gestellt wird und der Zähler 66 sein Vorbereitungssignal abgibt, wenn die Schlitzsegrientanzahl der Umdrehungsanzahl gleicht.

Für ein 2:1-Zeilensprungsystem muß der nächste Sonar-Rücklauf in eine Schlitzstelle auf der Spur TK2 geschrieben werden. Wenn die Schrägsicht-Sonar-Vorrichtung über ein Ziel läuft, ist es wünschenswert, daß der Beobachter auf dem TV-IIonitor ein Bild sieht, das sich bewegt, als blickte er in Richtung der Bewegung der Sonar-Vorrichtung. Dementsprechend ist eine Darstellung mit einem bewegten Fenster vorgesehen, bei der die letzten Rückläufe oben auf dem TV-Schirm erscheinen und sich auf dem Schirm nach unten bewegen. Wie in dem zuvor erwähnten Patent zum Ausdruck gebracht, kann diese Darstellungsart mit bewegtem Fenster durch einen Synchronisationsschlupf und ein Vorschieben der Vertikal-Synchron-Impulse um eine Zeilenzeit erreicht werden. Beim Beispiel wird der nächste Sonar-Rücklauf an einer .Schlitzstelle in die Spur TK2 geschrieben, die eine halbe TV-Zeile vor dem Schmitz ist, der zuvor in eine Spur TK1 geschrieben wurde. Folglich findet die nächste akustische übertragung in bezug auf die Scheibe ein Schlitzsegment entfernt vom Schlitzsegment SS1 statt, wie durch die Bezugsmarke TR2 angedeutet.

Daraus ist erkennbar, daß die zweite akustische Übertragung bzw. Aussendung zum Schreiben des zweiten Sonar-Rücklauf s vor der Zeit stattfindet, zu der das Schlitz-

-segment

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segment SS2o auf der Spur TK1 seine Informationen erhält. Dies wird auf folgende Weise erreicht.

Bei einem 525-Zeilensystem gibt es 525 Halbschlitze auf einer Spur. Bei 2o Umdrehungen abzüglich einer halben TV-Zeile, d.h. bei der Hälfte eines Schlitzes/ findet eine nachfolgende Sonar-Ubertragung statt. Dies wird mittels der Teilerschaltung 73 erreicht, die Halbschlitze zählt und ein Ausgangssignal nach Auftreten von 525 χ 2o - 1 oder 1o 499 Halbschlitzen abgibt. Dieses Ausgangssignal führt zu einer Rückstellung der Teilerschaltung 59, so daß 5o in gleichmäßigem Abstand befindliche Abtastungen in bezug auf die Bezugsmarke TR2 abgetastet werden können. Diese Rückstellung vor der Bezugsmarke TR1 führt dazu, daß der letzte Abtastimpuls für den Schlitz SS2o vernachlässigt wird; dieser Wert kann jedoch als Null angenommen werden.

Obwohl eine zweite übertragung stattgefunden hat, wird der Zähler 64 immer noch einen Zählerstand von 19 aufweisen, während, wenn die Bezugsmarke TR1 ihre dargestellte Ursprungsposition erreicht, eine zwanzigste Umdrehung angezeigt wird, so daß die Zahl 2ozum Zähler 66 übertragen wird. Nach 2o Schlitzsegmentzählungen wird das letzte Vorbereitungssignal für diesen Schlitz an das UND-Glied 7o zum Auslesen der Schieberegister der Schiebereigstereinheit 15 gegeben. Die Abfallflanke des 2o. Vorbereitungssignal wird zusätzlich als Rückstellsignal auf einer Leitung 75 zur Rückstellung beider Zähler 64 und 66 verwendet. Da beim vorliegenden Beispiel die Ereignisse auf eine

neue

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ü? ί■ ρ Q Γι

neue übertragung bzw. Aussendung bezogen sind, v/ird das Rückstellsignal auf Leitung 75 an die Teilerschaltung 56 geliefert, um diese auf eine Anfangszählung von 1 55o zurückzustellen; dieser Zählerstand wäre vorhanden, wenn die Teilerschaltung 56 tatsächlich bei der Bezugsmarke TR2 gestartet wäre.

Das Ausgangssignal von der Teilerschaltung 73, das eine neue Aussendung einleitet, wechselt außerdem die Vorbereitung vomTor oder Verknüpfungsglied G1 zum Tor oder Verknüpfungsglied T2, damit auf der Spur TK2 geschrieben wird. Infolge der Tatsache jedoch, daß immer noch Informationen in das letzte Schlitzsegment des Schlitzes auf der Spur TK1 geschrieben werden muß, obwohl eine neue Aussendung stattgefunden hat, wird die Vorbereitung des Verknüpfungsgliedes G2 verzögert. Dies wird mittels eines Verzögerungsgliedes 78 erzielt, das auf das Ausgangssignal der Teilerschaltung 73 anspricht, um es beispielsweise um die Zeit von zwei TV-Zeilen zu verzögern und zu bewirken, daß ein Flip-Flop 8o ein Vorbereitungs-Ausgangssignal von G1 zu G2 umschaltet. Das Verknüpfungsglied G2 v/ird vor dem ersten Sonar-Abtastimpuls von der Teilerschaltung 59 vorbereitet, so daß die Vorrichtung in der zuvor beschriebenen Weise in Schlitzsegmente SS1 bis SS2o einschreibt. Nach dem nächsten Sendebefehl von der Teilerschaltung 73 wird das Flip-Flop 8o erneut eine Vorbereitung des Verknüpfungsgliedes G1 für ein Schreiben auf der Spur TK1 bewirken. Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltungsteile zur Löschung vor dem Einschreiben, die der Scheibe gewöhnlich zugeordnet ist, nicht

dargestellt

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- 17 dargestellt Bind.

Für cine spezielle Spur werden nachfolgende Rückläufe vor einem vorhergehenden Rücklauf geschrieben, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Der erste Rücklauf wird in den Schlitz Sl auf der Spur TK1 und der nächste Rücklauf in den Schlitz S2 auf der Spur TK2 eine halbe TV-Zeile vor S1 geschrieben, wie in bezug auf Fig. 5 erläutert. Der dritte darzustellende Rücklauf (zweites ungerades Halbbildsignal) wird in den Schlitz S3 und der vierte in den Schlitz S4 etc. geschrieben. Bei Drehung in Richtung des Pfeiles ergibt sich daher, daß der letzte Sonar-Rücklauf von den Magnetköpfen 31 und 32 vor früheren Rückläufen ausgelesen wird, so daß die letzte Information oben auf der TV-Darstellung erscheint. Nach jeden zwei Sonar-Rückläufen wird der Vertikal-Synchron-Impuls um eine Zeilenzeit vorgerückt, um den Effekt des bewegten Fensters zu verursachen. Dies kann unter Bezug auf Fig. 4 dadurch erreicht werden, daß eine durch zwei teilende Teilerschaltung 85 vorgesehen wird, die nach jeden zwei Sonar-Aussendungen ein Ausgangssignal an den TV-Synchrongenerator 37 liefert, um den Synchronisationsschlupf zu verursachen.

Bei jeder Umdrehung der Scheibe wird ein vollständiges Halbbild dargestellt. Die Tore oder Verknüpfungsglieder G3 und G4 dienen Auslesezwecken, wobei, wenn G3 vorbereitet ist, das ungerade Halbbild ausgelesen wird, während bei der unmittelbar nächsten Umdrehung G4 zum Auslesen des geraden Halbbildes vorbereitet wird. Die Vorbereitungssignale für die Verknüpfungsglieder G3 und G4 können vom Flip-Flop 9o geliefert werden,

der

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der seinen Zustand in Abhängigkeit vom Vertikaltreiberausgang des Synchrongenerators 37 ändert.

Fig. 7 zeigt eine Schieberegisteranordnung für die Schieberegistereinheit 15. Jeder kleine Block stellt einFlip-Flop dar. Ein Digitalsignal von Analog-Digital-Umsetzer 2o wird den Eingängen der Flip-Flops der am weitesten links liegenden Spalte zugeführt. Das oberste Flip-Flop enthält das höchstwertige und das unterste Flip-Flop das niedrigstwertige Bit der Digitalzahl. Wenn der Schieberegistereinheit 15 das nächste Digitalsignal angeboten wird, bewirkt der geeignet verzögerte Sonar-Abtastimpuls von der Teilerschaltung 59, daß die vorige Zahl um eine Spalte nach rechts verschoben wird, während die neue Zahl eingegeben wird; diese Verschiebung wird für jede Nachfolge der Eingabe fortgesetzt, bis die Schieberegister gefüllt sind. Wenn im Gesamtrücklauf N Abtastungen und M Bits pro Abtastung vorhanden sind, dann ist allgemein eine Kapazität von NM/X-Bit erforderlich, wobei X die Anzahl von Umdrehungen in der Gesamtabtastperiode ist. Zur Erzielung von 1 ooo Abtastungen mit jeweils sechs Bit wäre bei dem zuvor erwähnten Patent eine Speicherkapazität von 6 ooo Flip-Flops erforderlich. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen werden nur 3oo Flip-Flops benötigt.

Wenn die Speicherregistereinheit mit 5o Abtastungen bis zur Kapazitätsauslastung gefüllt ist, werden den Flip-Flops die Taktimpulse mit einer Taktimpulsrate von 15,75 MHz zugeführt, um die Schieberegistereinheit vor

dem

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dem nächsten Sonar-Abtastinpuls zu leeren. Falls erwünscht, könnte dieRegisterausleserate mit der Anordnung von Fig. 3 um den Faktor zwei reduziert werden; darin ist die Schieberegistereinheit in zwei getrennte Abschnitte 15' und 15"unterteilt, wobei jeder Abschnitt die Hälfte der Digitalwortkapazität der in Fig. 7 dargestellten Einheit besitzt. Ein Digitalsignal vom Analog-Digital-Umsetzer wird an einen Multiplexer 94 angelegt, der abwechselnde Digitalabtastungen in abwechselnde Abschnitte bringt. Wenn die Taktimpulse zum Auslesen der gespeicherten Werte geliefert werden, leitet ein Demultiplexer 96 abwechselnd in einer Folge zunächst ein Wort von dem einen Abschnitt und dann ein Wort von dem anderen Abschnitt durch.

Grundsätzlich kann die Datenraten bzw. der Datenfluß um einen Faktor η gegenüber dem bei/der Anordnung von Fig. 7 erforderlichen reduziert werden, intern η Abschnitte der Speicherregistereinheit vorgesehen werden, wie in Fig. 9 dargestellt, wo die Abschnitte mit 15a bis 15n bezeichnet sind. Ein Multiplexer 94 und ein Demultiplexer 96 sind für dieselbe Funktion wie bei der Anordnung von Fig. 8 vorgesehen.

Eine Form eines bekannten Servo-Steuerantriebs 43, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist in Fig. 1o in etwas größeren Einzelheiten gezeigt. Ein stabiler Quarzoszillator 1oo liefert ein 31,5-KHz-Signal an eine Phasenvergleichsschaltung 1o2. Das andere Eingangssignal der Phasenvergleichsschaltung ist ein 31,5-KHz-Signal, das von der Taktspur auf der Scheibe abgeleitet ist und vom Ausgang der Teilerschaltung 52 in Fig. 4 geliefert

wird.

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- 2ο -

wird. Dieses Signal wird der Phasenvergleichsschaltung 1o2 nach Verstärkung mittels eines Verstärkers 1o4 zugeführt. Solange das von der Spur abgeleitete Signal gleich dem Signal vom stabilen Quarzoszillator ist, dreht der Ilotor 1o6 die Scheibe 16 mit der richtigen Geschwindigkeit von 3 6oo Upm. Wenn die Geschwindigkeit hiervon abweichen sollte, stellt die Phasenvergleichsschaltung 1o2 einen Unterschied fest und liefert ein Fehlersignal auf einer Leitung 1o8, das mittels eines Verstärkers 11o verstärkt wird und zur Korrektur der Scheibengeschwindigkeit an den Motor 1o6 geliefert wird, bis die Frequenzen des Ozsillatorsignals und des von der Spur abgeleiteten Signals wieder gleich sind.

Zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein System geschaffen, bei dem durch Auffüllen und Leeren einer Schieberegistereinheit einmal pro Scheibenumdrehung eine erhebliche Ersparnis bei der erforderlichen Schieberegisterkapazität ermöglicht wird. Im angegebenen Beispiel wird die Kapazität um einen Faktor 2o reduziert, was eine annehmbare Reduzierung der Mechanisierungskosten bedeutet.

Obwohl die Erfindung in bezug auf ein Schrägsicht-Sonar-System mit bewegtem Fenster beschrieben wurde, ist sie auf andere Systeme wie eine Langsamabtastungs-TV-Ubertragung über Telefonleitungen anwendbar. Im Fall der Langsamabtastungs-TV besteht kein Erfordernis für eine Darstellung mit bewegtem Fenster, und die Langsamabtastungs-TV-Zeilen würden eine nach der

anderen

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anderen abgetastet und in Schlitzstellen auf zwei verschiedenen Spuren gebracht werden, im Gegensatz zu einer vor der anderen, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt.

Zusätzlich kann eine größere oder eine geringere Anzahl von Abtastungen als die beispielhaft beschriebene genommen werden, und die Vorrichtung erlaubt die Darstellung des gesamten oder eines Teiles des Systemsignals über die gesamte aktive Breite der Darstellung, je nach Belieben des Konstrukteurs.

Patentansprüche

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Claims (8)

Patentansprüche

1) Vorrichtung zur Abtasturnsetzung, gekennzeichnet durch eine Darstellungseinrichtung (14) zur Darstellung von Informationsmehrfachzeilen auf einem Darstellungsfeld,

eine Einrichtung (1o) zur Lieferung multipler sequentieller Eingangssignale, die einen darzustellenden Zustand auf der Darstellungseinrichtung als Darstellungssignale anzeigen, eine erste Speichereinrichtung (15), eine Einrichtung (2o) zum periodischen Abtasten der Eingangssignale und zum Einbringen jedes abgetasteten Wertes in die erste Speichereinrichtung mit einer ersten Rate,

eine zweite Speichereinrichtung (16), eine Einrichtung (24, Gi, G2) zum periodischen Auslesen der gespeicherten abgetasteten Werte während der Periode zwischen aufeinanderfolgenden Eingangssignalen und zum Einbringen der ausgelesenen Werte in die zweite Speichereinrichtung mit einer zweiten Rate als Teile eines Darstellungssignals, und

durch eine Einrichtung (G3, G4) zum Auslesen aller gespeicherter Teile eines Darstellungssignals zur Lieferung eines als eine Zeile auf der Darstellungseinrichtung darzustellenden Gesamtdarstellungssignals.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichereinrichtung eine rotierende magnetische Videoscheibe (16) mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit ist.

3) Vorrichtung

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/ 3) !Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, \ / dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungseinrichtung ein TV-Monitor (14) mit einem 2:1-Ungerade-Gerade-Halbbildzeilensprung ist und daß die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe (16) gleich der Halbbildrate des TV-Ilonitors ist.

4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Schaltungseinrichtungen zur Bewegung des dargestellten Bildes relativ zum Darstellungsfeld.

5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum periodischen Abtasten einen Analog-Digital-Umsetzer (2o) enthält und daß die erste Speichereinrichtung (15) eine Vielzahl von Schieberegistern enthält.

6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung (15) einmal pro jederUmdrehung der Scheibe (16) gefüllt und geleert wird.

7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr N-Gesamtabtastungen desEingangssignal erfolgen, daß zwischen aufeinanderfolgenden Eingangssignalen im wesentlichen X-Umdrehungen der Scheibe (16) erfolgen und daß N/X-Abtastungen des Eingangssignals pro Scheibenumdrehung durchgeführt werden.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes verarbeitete

Rücklaufsignal

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Rücklaufsignal in einer Schlitzstelle auf einer
Spur der Scheibe (16) gespeichert wird, daß jede
Schlitzstelle aus einer Vielzahl von Schlitzsegmenten besteht, und daß die Einrichtung zum Auslesen der in der ersten Speichereinrichtung (15) gespeicherten abgetasteten Werte bei bzw. nach aufeinanderfolgenden Scheibenumdrehungen betätigbar ist, um die ausgelesenen Werte in aufeinanderfolgende der Schlitzstellen zu bringen.

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