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Schaltungsanordnung zur Erzeugung und/oder Wiedergabe von Fern-
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sehsignalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung und/oder Wiedergabe von Fernsehsignalen, wobei die Fernsehsignale
wenigstens auf einem Teil des Signalübertragungsweges als, insbesondere in PCM-,
DPCM- oder Deltamodulation modulierte, aus Wörtern zusammengesetzte Digitalsignale
übertragen werden. Anstelle der DPCN- oder Deltamodulation können gegebenenfalls
andere redundanzmindernde Verfahren Verwendung finden.
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AXs der Zeitschrift "Technische Rundschau", Nr.17 vom 20.4.1971, Seite
7, ist es bereits bekannt, bei der Ubertragung von Fernsehsignalen z.B. die Helligkeit
eines Bildpunktes mittels PCM zu übertragen. Bei dieser Ubertragungsart wird das
von einer Fernsehkamera gelieferte analoge Fernsehsignal in ein Digitalsignal umgewandelt.
Das empfangene Digitalsignal ist dann vor der Wiedergabe auf der Bildröhre in ein
Analogsignal umzusetzen.
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Es ist weiterhin bereits bekannt (Siemens-Bauteileinformationen, 10
(1972), Heft 4, Seiten 82 bis 84), alphanumerische Zeichen auf dem Schirm einer
Kathodenstrahlröhre unter Anwendung des sogenannten Horizontalabtastverfahrens darzustellen.
An einen Taktgenerator sind ein Zeilenzähler und ein dazu in Kette geschalteter
Spaltenzähler angeschlossen. Ein dem Zeilenzähler nachgeschalteter Digital-Analog-Wandler
liefert die Vertikalablenkspannung. An den Spaltenzähler ist ein Festwertspeicher
angeschlossen,
der als Zeichengenerator die Zeicheninformation spaltenweise
bitparallel abgibt. Ein vom Zeilenzähler gesteuerter Multiplexer wandelt die vom
Festwertspeicher abgegebene Parallelinformation in eine Serieninformation um.
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Es ist weiterhin bereits ein digitaler Fernsehempfänger bekannt (DT-OS
2 231 075), welcher auf n-Bit-Codierungsworte von pulscodemodulierten Fernsehsignalen
anspricht. Dieser Fernsehempfänger verarbeitet entweder übliche PCM-Signale oder
DPCM-Signale, wobei für die horizontale und vertikale Ablenkung im PCM- bzw.
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DPCM-Signal Codewörter eingeblendet sind, die entsprechende Synchronisierimpulse
auslösen. Im übrigen arbeiten die Ablenkschaltungen "in üblicher Weise".
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der vorstehend
näher bezeichneten Art zu schaffen, die es gestattet, die für die Erzeugung oder
Wiedergabe von Fernsehsignalen benötigten Ablenkspannungen möglichst unmittelbar
mit Hilfe von Digitalsignalen zu erzeugen.
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Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser
Aufgabe derart ausgebildet, daß bei der Erzeugung und/oder Wiedergabe der Fernsehsignale
für die Horizontal- und/oder Vertikalablenkung Je ein durch einen Impulszähler steuerbarer
Decoder vorgesehen ist, und daß der für die Horizontalablenkung vorgesehene Impulszähler
vom Worttakt und der zur Vertikalablenkung dienende Impulszähler von einem Zeilentakt
steuerbar ist. Insbesondere wird dabei die Helligkeitssteuerung in an sich bekannter
Weise ebenfalls mit digitalen Mitteln realisiert.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß bei der Steuerung
der Vertikal- und Horizontalablenkung in Fernseh- oder Bildfernsprechempfängern
oder in Fernsehaufnahmekameras Bauelemente und Baugruppen, die mit Verfahren der
Analogtechnik arbeiten, weitgehend entbehrlich sind. Die Schaltungsanordnung ermöglicht
es, Fernsehsignale als Digitalsignale bis zum Empfänger zu übertragen und dort auf
einfach realisierbare Weise unmittelbar auszuwerten. Weiterhin lassen sich mit Hilfe
der Schaltungsanordnung
Fernsehübertragungssysteme realisieren,
die zwischen Kamera und Fernsehempfangsgerät rein digital arbeiten. Eine ZurUckverwandlung
der Digitalsignale in Analogsignale vor der Verteilung an den Fernsehempfänger entfällt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die Digitalablenkung
dadurch mit besonders einfach realisierbaren Maßnahmen nach dem Zeilensprungverfahren
durchführen, daß der zur Vertikalablenkung vorgesehene Decoder derart an den zugeordneten,
als Binärzähler ausgebildeten Impulszähler angeschlossen ist, daß die Decoderstufe
kleinster Stellenwertigkeit an die letzte Zählerstufe des Binärzäblers und die auf
die erste Decoderstufe folgenden Decoderstufen an die erste und die darauffolgenden
Zählerstufen des Binärzählers bis einschließlich zur vorletzten Zählerstufe angeschlossen
sind.
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In Weiterbildung der Erfindung enthält das Digitalsignal einerseits
durch Abtastung, Quantisierung und Codierung der Bildinformation gewonnene Bestandteile
und andererseits als Synchronisierinformationen dienende Codekombinationen. Andererseits
kann man das Digitalsignal durch fortlaufende Abtastung eines analogen Fernsehsignals
ohne Unterscheidung von Synchronisier-und Bildinformation durch Quantisierung und
Codierung bilden.
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In Verbindung mit beiden Arten von Digitalsignalen kann es sich als
zweckmäßig erweisen, daß die Abtastfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz
und die Zeilenfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Bildfolgefrequenz ist, und
daß der Pulsrahmen des Digitalsignals der Dauer eines Vollbildes entspricht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausffihrungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen für eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung oder Wiedergabe
von Fernsehsignalen
Fig.1 einen Binärzähler mit nachgeschaltetem
Decoder, Fig.2 und 3 den Verlauf der Horizontal- bzw. Vertikalablenkspannung, Fig.4
den Verlauf der Horizontalablenkspannung für abwechselnd in Hin- und Rückrichtung
geschriebene Zeilen, Fig.5 eine Anordnung fUr die Unterdrückung der Zählung während
der Synchronimpulse.
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Unabhängig davon, ob ein Fernsehsignal mit PCM, DPCM oder Deltamodulation
digitalisiert wird, gibt es für das digitalisierte Fernsehsignal hinsichtlich des
Pulsrahmenaufbaues zwei grundsätzliche Unterschiede bei der Umsetzung: Nach einem
ersten Umsetzungsverfahren wird das analoge Fernsehsignal in Zeitintervalle aufgeschlüsselt,
die den reinen Bildinhalt darstellen (z.B. Helligkeitswerte bei Schwarz-WeiB-Fernsehen),
und in Zeitintervalle, die die Svnchronisierinformation (Bild-und Zeilensynchronisierimpulse)
enthalten. Während die reine Bildinformation unter Berücksichtigung des Abtasttheorems
abgetastet, quantisiert und codiert wird, werden anstelle der Synchronisierinformation
bestimmte Codekombinationen übertragen. Da die Dauer dieser Codekombinationen nicht
unbedingt so groß sein muß wie die Dauer der entsprechenden Synchronisierimpulse,
besteht die Möglichkeit, zur Verminderung des Informationsflusses die codierte Bildinformation
gegenüber ihrer ursprünglichen Zeitdauer zu spreizen.
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Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der "Technischen Rundschau",
Nr.17, vom 20.4.1971, Seite 7, bekannt.
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Nach einem zweiten Umsetzungsverfahren wird das analoge Fernsehsignal
ohne Rücksicht auf Synchronisier- und Bildinformation fortlaufend abgetastet, quantisiert
und codiert, wobei das Abtasttheorem für das Gesamtsignal erfüllt wird.
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Zweckmäßigerweise wird bei beiden Verfahren die Abtastfrequenz für
die Bildinformation als ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz gewählt. Da auch
die Zeilenfrequenz wiederum ein ganzzahliges Vielfaches der Bildfolgefrequenz ist
(25 Hz x 625 Zeilen n 15,625 kHz Zeilenfrequenz), ist es vorteilhaft, dem digitalisierten
Fernsehsignal einen Pulsrahmen zu geben, der durch die Dauer eines Vollbildes gegeben
ist. Dabei ist es hinreichend, diesem Rahmen ein Bildsynchronisierwort voranzustellen,
dem dann n.m Codewörter für den Bildinhalt folgen (n = Zeilenzahl für ein Vollbild,
z.B. 625; m - Zahl der Abtastwerte pro Zeile). Lediglich durch Abzählen der Codewörter
innerhalb eines Rahmens kann der Beginn einer neuen Zeile markiert werden. Diese
Anordnung ist Jedoch nur für eine Anwendung des ersten Umsetzungsverfahrens möglich.
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Bei beiden Umsetzungsverfahren kann man Pulsrahmen bilden, die in
Jeder Zeile zu Beginn markante Codekombinationen enthalten.
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Zur Bildsynchronisierung unterscheidet sich die Markierung der ersten
Zeile im Bild von derJenigen der übrigen Zeilen. In allen Fällen ist wenigstens
die Erkennung des Bild- und des Worttaktes aus dem Digitalsignal unmittelbar gewährleistet;
der Zeilentakt kann gegebenenfalls daraus abgeleitet werden.
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Die Ablenkung kann entsprechend dem Zeitraster konventioneller Fernsehsignale
vorgenommen oder für ein digitales System Kamera-Fernsehempfänger ausgelegt werden.
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Mit dem Zeilensprungverfahren entsprechend der konventionellen Ablenkung
ergibt sich, unter Vernachlässigung des Halbzeilenversatzes, für die Folge der Bildpunkte
in vereinfachter Darstellung, nämlich mit 8 Zeilen mit 8 Bildpunkten pro Zeile,
die Tabelle 1 für die Reihenfolge der Bildpunkte:
| 8 o; O oo 0 Fo7 0 *G |
| o 0 0 0 |
| o o o o X X X X |
| 000 1 2 3 4 5 6 7 8 |
| OOL 33 34 35 36 37 38 39 40 |
| OLO 9 10 11 12 13 14 15 16 |
| OLL 41 42 43 44 45 46 47 48 |
| LOO 17 18 19 20 21 22 23 24 |
| LOL 49 50 51 52 53 54 55 56 |
| LLO 25 26 27 28 29 30 31 32 |
| LLL 57 58 59 60 61 62 63 64 |
Tabelle 1 Bei dieser Tabelle sind an die Zeilen und Spalten Codewörter angeschrieben,
die im Dualcode den Jeweiligen Ablenkwerten entsprechen. Stellt man für die Horizontal-
und die Vertikalablenkung zwei Decoder zu Verfügung, die mit fortlaufenden Binärzählern
gesteuert werden, so braucht der Impulszähler für die Horizontalablenkung nur von
dem dem Abtasttakt entsprechenden Worttakt und der Impulszähler für die Vertikalablenkung
nur vom Zeilentakt gesteuert zu werden, um für beide Ablenkungen den gewUnschten
Synchronismus zu gewährleisten.
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Das Zeilensprungverfahren wird durch die in Fig.1 gezeigte Kopplung
von Binärzähler und Decoder für die Vertikalablenkung erreicht.
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Der Binärzähler 1 besteht aus den n in Kette geschalteten Zählerstufen
11...1n. Die erste Zählerstufe 11 wird mit dem Zeilentakt 3 angesteuert. Der Decoder
2 enthält Decoderstufen mit den Stellenwertigkeiten 20, 21, 22...2n 1, wobei n die
Zahl der Zählerstufen ist. Die Decoderstufen sind in spezieller Weise an die Zählerstufen
11.. .in angeschlossen, und zwar derart, daß die p-te Zähler stufe auf die Decoderstufe
mit der Stellenwertigkeit 2P arbeitet, während die letzte Zählerstufe n an die Deco-
derstufe
mit der niedrigsten Stellenwertigkeit 20 geführt ist.
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Für das Beispiel der Tabelle 1 ergeben sich dann die in Fig.2 gezeigten
Verläufe für die Ablenkspannungen.
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In Fig.2 bedeuten: UH die Horizontalablenkspannung, TA die Abtastperiode
und die Zeilenperiode.
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In Fig.3 bedeuten: Uv die Vertikalablenkspannung, die die Halbbildperiode
und TVB die Vollbildperiode.
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Die Ablenkspannungen lassen sich hinsichtlich der Zeilen- und Bildaustastlücken
dem zweiten Umsetzungsverfahren dadurch anpassen, daß nach Erreichen der Zählerstellungen,
die dem Zeilen-bzw. Bildanfang entsprechen, den Binärzählern für die Dauer der Lücken
keine Zählimpulse zugeführt werden. Fig.5 zeigt eine Schaltungsanordnung für die
Unterdrückung der Zählung während der Synchronimpulse. Bei dieser Schaltungsanordnung
ist der Worttakt WT über das UND-Glied 5 an eine Kettenschaltung aus dem Zähler
6 für Horizontaldecoder und dem Zähler 7 für Vertikaldecoder geführt.
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Das digitale Fernsehsignal DFS wird einer Schaltung 4 zugeführt, in
der dieJenigen Codewörter, die anstelle von Synchronimpulsen stehen, am Ausgang
Sy eine binäre 0, alle anderen eine binäre 1 auslösen. Mit Hilfe der UND-Schaltung
5 wird der Worttakt, der der Abtastfrequenz entspricht, mit dem Ausgangssignal der
Schaltung 4 verknüpft. Die UND-Schaltung sorgt durch die logische Verknüpfung beider
Eingänge dafür, daß der Worttakt WT für die Dauer
der Synchronimpulse
unterbrochen wird. Ist die Zahl der Zeilen pro (Halb-) Bild keine Potenz von 2,
so ist zweckmäßigerweise dafür zu sorgen, daß nach Erreichen der der Zeilenzahl
entsprechenden Codekombination der Zähler bereits wieder in den Nullzustand zurückspringt.
Die Zahl n der Zähler- bzw. Decoderstufen wird in diesem Fall so groß gewählt, daß
2n 1< m <2n ist, wobei m die Zahl der jeweils notwendigen Ablenkwerte ist.
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Da der Zeilenbeginn über ein Vollbild periodisch ist, bestehen keine
Schwierigkeiten, die unterschiedlichen Belange für die beiden Halbbilder in den
digitalen Ablenkschaltungen zu berUcksichtigen. Es kann ohne wesentlichen Aufwand
erreicht werden, daß die digitale Ablenkschaltung mit der bestehenden Zeitrasternorm
des analogen Fernsehsignals kompatibel ist.
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In entsprechender Weise sind für die bestehende Norm des Zeitrasters
die für den Empfänger vorgeschlagenen Maßnahmen auch für die Ablenkschaltungen in
der Kamera anwendbar.
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Die Ablenkschaltung kann andererseits für ein digitales System Kamera-Fernsehempfänger
ausgelegt werden. Mit Hilfe eines rein digitalen Fernsehübertragungsverfahrens zwischen
Quelle bzw. Kamera und Empfänger kann man sich sehr viel Redundanz, die mit üblichen
Analogsystemen verknüpft ist, ersparen. Hierbei wird insbesondere an die etwa 20
% der Ubertragungszeit gedacht, die die Zeilenaustastlücke und die entsprechenden
Synchronimpulse erfordert. Diese wurden beim Analogsystem so groß gewählt, um die
Empfängerschaltungen einfach und sicher zu gestalten. Insbesondere war es dabei
nicht möglich, den Zeilenrücklauf auf eine Abtastperiode zu beschränken.
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Der Zeilenrücklauf entfällt jedoch in vorteilhafter Weise, wenn man
die Zeilen abwechselnd in Hin- und Rückrichtung schreibt. Bei kontinuierlicher Vertikalablenkung
ist das nicht möglich, weil dann die Zeilen an den seitlichen Bildrändern ineinanderlaufen
würden. Das entfällt, wenn durch digitale Rasterung der sägezahnförmige Verlauf
der Vertikalablenkung durch einen treppenförmigen ersetzt wird. Man kann dann in
Abänderung von Tabelle 1 die
Reihenfolge der Bildpunkte nach der
folgenden Tabelle 2 gestalten:
| o 0 0 0 |
| o o X X c o z F |
| o o o o F z G F |
| 000 I 1 2 3 4 5 6 7 8 |
| OOL 33 34 35 36 37 38 39 40 |
| OLO 16 15 14 13 12 11 10 9 |
| OLL 48 47 46 45 44 43 42 41 |
| LOO 17 18 19 20 21 22 23 24 |
| LOL 49 50 51 52 53 54 55 56 |
| LLO 32 31 30 29 28 27 26 25 |
| LLL 64 63 62 61 60 59 58 57 |
Tabelle 2 Während zweckmäßigerweise die Vertikalablenkung von Fig.3 übernommen wird,
ergibt sich für die Horizontalablenkung der in Fig.4 gezeigte Verlauf der Horizontalablenkspannung.
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Zur Realisierung dieser Ablenkungsart ist in vorteilhafter Weise lediglich
dafür zu sorgen, daß der entsprechende Binärzähler abwechselnd vorwärts und rückwärts
zählt.
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Um einen entsprechenden Bildrücklauf zu vermeiden, kann man das erste
Halbbild von oben nach unten und das zweite Halbbild von unten nach oben schreiben.
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9 Patentansprüche 4 Figuren