DE2824561A1

DE2824561A1 - Zeilenzahlwandler

Info

Publication number: DE2824561A1
Application number: DE19782824561
Authority: DE
Inventors: Pieter Marinus Van Den Avoort; Marinus Cornelis Willem V Buul
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1979-01-04
Also published as: JPS6318394B2; IT1109596B; NL7706512A; GB2000413A; AU3699078A; IT7868354A0; GB2000413B; SE7806746L; ES470701A1; DE2824561C2; FR2394948B1; JPS546414A; US4480267A; FR2394948A1

Description

PHN. 8821 VMAL/WIJN/GK 7-2.1978

"Zellenzalilwandler "

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zeilenzahlwandler zum Umwandeln eines zeilenversprungenen Fernsehsignals mit einer bestimmten Zeilenzahl pro Bild in ein Fernsehsignal mit praktisch der doppelten Zeilenzahl pro Bild unter Beibehaltung der Teilbildfrequenz, mit einem Wandler und einem Interpolator.

Aus Philips Research Reports 29» 197^i Seiten ^13-^28 ist ein Zeilenzahlwandler der obengenannter Art bekannt, wobei der Wandler das den Zeilen eines Fernsehbildes mit 313 Zeilen zugeordnete Signal in ein einem Fernsehbild von 625 Zeilen zugeordnetes Signal umwandelt. Veil der Wandler nur jede zweite Zeile des 625-Zeilenbildes Information liefern kann, ist dem Wandler ein Interpolator nachgeschaltet, der durch Interpolation mit Hilfe- eines oder mehrerer ZeiJ erispeicher die fehlenden

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Zeilen des 625-Zeilenbildes nachfüllt und die Signale der Zeilen der 625-Zeilenbildes aus den Signalen- mehrerer Zeilen des 3 T3-Zeilenbildes zxisammens teilt.

Die Erfindung bezweckt nun, die Bildqualität zu verbessern, die mit dem umgewandelten Fernsehsignal erhalten werden kann.

Ein Zeilenzahlwandler der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass der Interpolator eine Teilbildinterpolationsschaltung enthält zum Erhalten gleicher Mengen Information aus jedem von zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern des umzuwandelnden Fernsehsignals in den Zeilen des umgewandelten Fernsehsignals.

Die Erfindung benutzt dazu die Erkenntnis, dass bei einer Interpolation zwischen zwei in ihrer Lage nebeneinander liegenden Zeilen, die also zu aufeinanderfolgenden Teilbildern gehören", eine bessere vertikal Auflösung erhalten werden kann als bei einer bisher üblichen Interpolation zwischen zwei in der Zeit nebeneinander liegenden Zeilen, die einen Teil desselben Teilbildes bilden.

Es stellt sich heraus, .dass eine Teilbildinterpolation, wobei gleiche Informationsmengen aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern in jeder Zeile des umgewandelten Fernsehsignals benutzt wird, ausserdem Störeffekte xnfolge von Bewegungen in dem Bild weitgehend verringert.

Es sei erwähnt, dass die Verwendung eines Teil-

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bildspeichers bei Zeilenzahlverdopplung aus Radio Mentor Electronic 1975, Nr. 5, Seiten 194-196 bekannt ist. Beim Auftreten von Bewegungen in dem Bild wird dieser Teilbildspeicher unwirksam gemacht. Es ist dabei keine Mittelung mit Hilfe des Rasterspeichers angewandt. Bewegungen in dem Bild werden in der Schaltungsanordnung aus dieser Veröffentlichung mit Hilfe eines Bildspeichers detektiert.

Weiter, sei bemerkt, dass das Mitteln von Information aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern bei Wandlern, bei denen die Bild- oder Teilbildfrequenz geändert wird, aus The Royal Television Society Journal September/Oktober 197^, Seiten 1^0-159 bekannt ist. Diese Mittelung muss durchgeführt werden um zu vermeiden, dass infolge des Bildfrequenzunterschiedes Geschwindigkeitsunterschiede in Bewegungen in Bildern auftreten, die aus dem umgewandelten Fernsehsignal erhalten werden gegenüber denen in Bildern, die aus dem umzuwandelnden Fernsehsignal erhalten werden. Diese Erscheinungen treten nicht bei Wandlern auf, auf die sich die Anmeldung bezieht, weil dabei von einer Aenderung der Bild- oder Teilbildfrequenz nicht die Rede ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein beschränktes Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Zeilenwandlers,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm mit einer Uebersicht

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des Informationsstromes an einigen Punktes des Schaltplans nach Fig. 1,

Fig. 3 einen beschränkten Schaltplan einer anderen möglichen Ausführungsform eines Zeilenzahlwandlers nach der Erfindung,

Fig. k ein Zeitdiagramm mit dem Informationsstrom an einigen Punkten des Schaltplans nach Fig. 3»

Fig. 5 einen beschränkten Schaltplan eines

Teils einer Interpolationsschaltung für einen Zeilenzahlwandler nach Fig. 3>

Fig. 6 einen Schaltplan einer möglichen Ausfuhr ungs form einer Interpolationsschaltung nach Fig. S.

In Fig. 1 wird einem Eingang 11 ein umzuwandelndes Fernsehsignal zugeführt, das einem zeilenversprungeneii Fernsehbild mit 313 Zeilen und 50 Teilbildern pro Sekunde zugeordnet ist. Dieses Signal erreicht über einen Eingang 13 einen Impulsgenerator 15, der dem eintreffenden Fernsehsignal die Synchronsignale entnimmt und* zu neuen Synchronsignalen verarbeitet und diese Signale zur Betätigung mehrerer Teile der Schaltungsanordnung liefert.

Das umzuwandelnde Fernsehsignal wird weiterhin einem Eingang 17 eines Analog-Digital-Wandlers 19 zugeführt, der ein digitalisiertes, beispielsweise impulskodemoduliertes Fernsehsignal an einem Eingang 21 eines Wandlers 23 abgibt. Der Analog-Digital-Wandler 19 wird vom Impulsgenerator 15 gesteuert.

Der Wandler 23 enthält einen ersten Umschalter 25, zwei Zeilonspelcher 27, 29 und einen zweiten Umschal-

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ter 3f die alle vom Impulsgenerator 15 gesteuert werden. Wenn erlne Zeile des umzuwandelnden Fernsehsignals von 313 Zeilen im einen der Zeilenspeicher, beispielsweise 27 j eingeschrieben wird, wird aus dent anderen Zeilenspeicher 2°- ein Signal an einem Ausgang 33 des Wandlers abgegeben mit fast der doppelten Geschwindigkeit, so dass es in ein Fernsehbild von 625 Zeilen passt. Eine folgende Zeilenzeit des umzuwandelnden Fernsehsignals wird dann der Zeilenspeicher 29 eingeschrieben und der

TO Zeilenspeicher 27 ausgelesen.

In Fig. 2A ist auf schematische Weise dargestellt, wie der Informationsstrom am Ausgang 33 des Wandlers verläuft. In einem ersten Teilbild R₁ des 625-Zeilenbildes werden nacheinander alle zwei Zeilenzeiterr

15- Signale abgegeben, die Information aus den ursprünglichen Zeilen 1, 2, 3 «·· des umzuwandelnden Fernsehsignals enthalten, im zweiten Teilbild R_ Signale, die von den Zeilen 157i 15<3, 159 *·· herrühren. Diese Zeilennuramern sind in Fig. 2 angegeben. Das erste und das zweite Teilbild R , R bilden zusammen das erste Bild B und das zweite Bild B„ fängt mit dem dritten Teilbild R„ an.

Eine derartige Umwandlung ist aus der DT-OS 2 2^3 121 bekannt und wird deswegen nicht in Einzelheiten beschrieben.

Das Ausgangssignal des Wandlers 23 wird einem Eingang 35 eines Interpolators 37 zugeführt, der eine Teilbildinterpolationsschaltung ist und eine mit dem

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Eingang 35 verbundene Teilbildverzögerungsleitung 39 enthält mit einer Verzögerungszeit entsprechend einer Teilbildzeit R weniger einer halben Zeilenzeit -g-L, also (υ—^L). Dies ist eine ganze Anzahl Zeilenzeiten des 625-Z_eilenbildes. Dieser Teilbildverzögerungsleitung 39 ist eine Zeilenverzögerungsleitung 41 mit einer Verzögerungszeit entsprechend einer Zeilenzeit L nachgeschaltet. Diese Zeilenverzögerungsleitung wird unter dem Einfluss eines Signals aus dem Impulsgenerator 15 alle zwei Teilbilder durch einen Schalter 43 ausgeschaltet. Das Ausgangssignal des Schalters 43 ist in Fig. 2B auf symbolische Weise dargestellt. Es wird einem Umschalter 45 zugeführt, der weiter ein Signal vom Eingang 35 des Interpolators zugeführt bekommt und an seinem Ausgang abwechselnd ein verzögertes und ein unverzögertes Signal abgibt, wie dies in Fig. 2C angegeben ist. Infolge der Wirkung des Schalters 43 ist das Ausgangssignal des Schalters 43 im zweiten Teilbild R um eine Zeite (R+g-L) im dritten Teilbild R„ um eine Zeite (R-^-L) verzögert und so weiter. Dadurch wird in allen Bildern dieselbe Reihenfolge von Information erhalten, wie dies aus Fig. 2C hervorgehen dürfte. Am Ende jedes Bildes wird die Umschaltfolge des Umschalters 45 umgekehrt. Das heisst, dass dann einmal zwei Zeilenzeiten nacheinander ein verzögertes oder ein unverzögertes Signal vom Umschalter 45 weitergeleitet wird. Diese Umkehrung ist notwendig, weil infolge einer Unregelmässigkeit in der Umwandlung am Ende eines Bildes ein Wechsel der Wohl—Nicht—Informations—

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reihenfolge am Ausgang des Wandlers 23 auftritt. Beim Teilbildwechsel R₁, R„ und R₂, R„ wird dieser durch Ausschalten bzw. Einschalten der Verzögerungsleitung 41 durch den Umschalter 43 unwirksam gemacht.

Wie aus Fig. 2C hervorgeht, ist am Ausgang des Schalters 45 abwechselnd Information aus einer Zeile des einen Teilbildes und aus einer in ihrer Lage nachfolgenden Zeile des anderen Teilbildes verfügbar. Mit Hilfe einer Zeilenmittelungsschaltung, die eine Zeilenverzögerungsleitung 47 und eine Addierschaltung 49 enthält, wodurch das Ein- und Ausgangssignal der Zeilenverzögerungsleitung 47 addiert werden, wird an einem Ausgang 5I des Interpolators 37 ein Signal erhalten, das jeweils gleich viel Information aus zwei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen zweier in der Zeit aufeinanderfolgender Teilbilder enthält. Dieses Signal wird über einen Digital—Analog-Wandler 53 und eine Synchronsignaleinfügeschaltung 55 an einem Ausgang 57 des Wandlers abgegeben. Die Verzögerungsschaltungen 39» 41 und 47 können Schieberegister sein, die unter dem Einfluss des Impulsgenerators I5 gesteuert werden. Der Digital-Analog-Wandler 53 wird ebenfalls vom Impulsgenerator 15 gesteuert. Durch die Synchronsignaleinfügeschaltung 55 wird in das umgewandelte Fernsehsignal ein neues Synchronsignal eingefügt, das von dem Impulsgenerator I5 erhalten wird.

Die als Zusammeiifügungsschaltung wirksamen Schalter 43 und 45 können gewünschtenfalls durch eine Addierschaltung ersetzt werden, wenn in den Zeilenzeiten,

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in denen keine Information vorhanden ist, keine Störsignale auftreten.

In Fig. 3 sind für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1. Für die Beschreibung derselben sei auf Fig. 1 verwiesen.

Der Wandler nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem aus Fig. 1 durch die Tatsache, dass der nicht mit dem Eingang 35 des Interpolators 37 verbundene Eingang des Umschalters k5 über eine Zeilenverzögerungsleitung 59 j einen weiteren Wandler 61 und eine Teilbildverzögerungsleitung 63 mit dem Eingang 27 des Wandlers 23 verbunden ist.

Der weitere Wandler 61 enthält von seinem Eingang gesehen einen Umschalter 67» einen Zeilenspeicher 69, einen Zeilenspeicher 71> und einen Umschalter 73« Die Umschalter 67 und 73 laufen synchron mit den Umschaltern 25, 21 des Wandlers 23> und die Zeilenspeicher 69, 71 werden synchron mit den Zeilenspeichern 27, 29 des Wandlers 23 gesteuert. Die Verzögerungszeit der Teilbildverzögerungsleitung 63 ist um eine halbe Zeilenzeit kürzer als die Teilbildzeit. Diese halbe Zeilenzeit ist eine halbe Zeilenzeit des umzuwandelnden Fernsehsignals.

Das Informationsstromdiagramm am Eingang 21 des Wandlers 23 ist in Fig. 4d dargestellt. Fig. kE zeigt das Diagramm am Ausgang des Teilbildspeichers 63.

Auch hier sind in Fig. k die Zahlen bei den Zeitabschnitten die ZeilennuDimern des umzuwandelnden Fernsehsignals, aus dem die betreffende Information herrührt. Dabei sind

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die Zeilen in Zeitfolge numeriert.

Der Wandler 23 fängt einen Umwandlungszyklus mit der Zeilenuinnier 1 an und der Wandler 61 mit der Zeilennummer 157· Ein Umwandlungszyklus umfasst zwei Teilbilder R und R , d.h. ein Bild B...

Das Ausgarigssignal des Wandlers 23 ist in Fxg. 4f auf schematische Weise dargestellt und das des Wandlers 61 in Fig. kc. Das Ausgangssignal des Umschalters ^5 ist in Fig. hG auf scheinatische Weise dargestellt. Der Umschalter 45 weist auch hier bei jedem Bild— wechsel einen Reihenfolgewechsel auf.

Aus Fig. 4h ist ersichtlich, dass am Ausgang des Umschalters '15 abwechselnd eine Bildzeile aus dem einen Teilbild und aus dem folgenden Teilbild verfügbar ist. Diese Bildzeilen liegen in Zeitfolgen, wie sie in Platzfolge in dein zu dem umzuwandelnden Fernsehsignal gehörenden Bild auftraten. Am Ausgang 52 des Interpolators erscheint dann wieder ein Signal, von dem jede BdIdzeile gleich viel Information aus in Platzfolge liegenden Zeilen aufeinanderfolgender Teilbilder enthält.

In Fig. 5 ist angegeben, wie eine Teilbildinterpolationsschaltung mit einer Zeileninterpolationsschaltung kombiniert werden kann, um eine weitere Verbesserung der Qualität des Fernsehbildes zu erhalten, das mit Hilfe des umgewandelten Fernsehsignals wiedergegeben werden kann. Statt einer Zeilenniittelungsschaltung- -'t7» kS xst am Ausgang des Umschalters 45 aus Fig. 3 eine Reihenschaltung aus vier Zeilenverzögerungsleitungeii 75» 77s

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79» 81 angeordnet, deren Ein- und Ausgänge mit zwei
Addierschaltungen 83, 85 verbunden sind, deren Ausgänge über einen Umschalter 87 am Ausgang 5I liegen. Der Umschalter 87 nimmt jedes nachfolgende Teilbild eine andere Stellung ein.

In den Addierschaltungen 81 und 85 erfolgt
die-Addierung der Eingangssignale von oben nach unten
in dem Verhältnis (-1) : (θ) : (12) : (8) : (-3). Wenn am Eingang der Verzögerungsleitung 75 ein Signal aus

dem Teilbild R₁ vorhanden ist, liegt am Eingang der Verzögerungsleitung 77 ein Signal aus dem Teilbild R , an dem der Verzögerungsleitung 79 ein Signal aus dem Teilbild R₁ am Eingang der Verzögerungsleitung 81 ein Signal aus dem Teilbild R„ und an seinem Ausgang ein Signal

aus dem Teilbild R₁. Diese Signale rühren aus lagenmässig aufeinanderfolgenden Zeilen zweier Teilbilder her und
sind pro Teilbild zeitlich aufeinanderfolgend. Bei dem gegebenen Verhältnis kommt von dem Teilbild R₁ am Ausgang der Addierschaltung 83 eine Menge Information

(-1 +12 -3) = 8 und aus dem Teilbild^R^ eine Menge (θ + 8) = 8. Diese Mengen sind gleich, während dennoch durch die Wahl der Verhältniszahlen eine Lageninterpolation. erreicht wird. In dem folgenden Teilbild ist die Addierschaltung 85 wirksam und wird die Reihenfolge der Verhältniszahlen für eine richtige Lageninterpolation umgekehrt, aber wird dennoch gleich viel Information aus
jedem Teilbild am Ausgang erhalten.

Die Verzögerungsleitungen 73, 77, 79, 81 und

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der Umschalter 87 werden wieder vom Impulsgenerator 15 gesteuert.

Die obenstehend angegebenen Verhältniszahlen, die eine günstige Kombination bilden, können auf einfache Weise mit Hilfe einer Schaltungsanordnung nach Fig. 6 erhalten werden, die sich zur Verarbeitung von impulskodemodulierten Signalen eignet.

Statt der zwei Addierschaltungen sind hier eine Anzahl Addierschaltungen 89» 91» 93 t 95 und 97 angeordnet und ist der Umschalter 87 anders angeordnet. Das Eingangssignal der Verzögerungsleitung 75 und das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 77 werden in einem Verhältnis (1 : 1) durch die Addierschaltuiig 89 zusammengefügt, danach über eine Schaltungsanordnung 90 mit einem Faktor (—£) multipliziert und der Addierschaltung 9I zugeführt. An den anderen Eingang der Addierschaltung 91 wird das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 75 gelegt. Die Addierschaltung 9I addiert mit einem Verhältnis (1 : 1) und gibt sein Ausgangssignal an einem Eingang der Addierschaltung 93» der Verzögerungsleitung 79 und des Umschalters 87 ab. Der andere Eingang der Addierschaltung 93 liegt am Ausgang der Verzögerungsleitung 81. Die Signale an ihren Eingängen werden in einem Verhältnis (1 : 1) addiert und über eine Schaltungsanordnung 96, die mit einem Faktor (■£) multiplizert an einem Eingang der Addierschaltung 97 abgegeben, die am anderen Eingang das Ausgangssignal der Addierschaltung 95 erhält und diese Signale im Verhältnis (1 : 1) addiert. Die Addier-

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schaltung 95 erhält am einen Eingang das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 79 und am anderen Eingang über eine Schaltungsanordnung 98, die mit einem Faktor γ multipliziert, das Ausgangssignal des Umschalters 87 und addiert diese Signale im Verhältnis (1 : 1). Der weitere Eingang des Umschalters 87 liegt am Ausgang der Verzögerungsleitung 81.

Die in dieser Schaltungsanordnung verwendeten Verhältniszahlen sind Potenzen von zwei und können durch eine relative Verschiebung der Bit—stellen der Kodeworte in dem Impulskode verwirklicht werden. Eine Vorzeichenumkehrung erfolgt entsprechend der sogenannten "Two's Complement"—Methode. Alle Bits werden invertiert und der "Carry"-Eingang des folgenden Addierers wird 1 gemacht.

Obschon obenstehend eine Umwandlung von 313 in 625 Zeilen beschrieben wurde, wie dies zum Umwandeln eines Bildfernsprechsignals in ein Rundfunkfernsehsignal verwendbar ist, ist es selbstverständlich möglich mit Hilfe einer Teilbildinterpolationsschaltung nach der Erfindung ein Rundfunkfernsehsignal von 625 Zeilen in ein Fernsehsignal von beispielsweise 12^9, I25O oder 1251 Zeilen umzuwandeln, das eine sehr hohe Bildqualität ergibt. Weiter können nach Wunsch Umwandlungen von einer Zeilenzahl η in 2n oder in einen etwas davon abweichenden Wert stattfinden, wenn der Wandler und die Verzögerungszeit der Teilbildverzögerungsleitung angepasst werden.

Die Schalter 4i und Vj müssen bei einer umwandlung von η in 2n fortfallen und die Verzögerungszeit

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der Verzögerungsschaltung 39> die eine ungerade Anzahl Zeilenzeiten betragen muss, wird dann eine Teilbildzeit R. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 kann dann der Umschalter 87 fortfallen und brauchen nur drei Verzöge— rungsleitungen und nur eine Addierschaltung verwendet

zu werden, die dann vier Eingänge hat und in einem Verhältnis (-1/8) : (5/8) : (5/8) : (-1/8) addiert.

Das Verhältnis des grössten negativen Faktors zum grössten positiven Faktor in der Addierschaltung

muss vorzugsweise etwa (-1) : (h) bis (-1) : (5) sein,
damit die beste Bildqualität erhalten wird.

Es dürfte einleuchten, dass die Anzahl Zeilenverzögerungsleitungen, die bei der Mittelung verwendet werden, auch anders gewählt werden kann als in den obenstehend angegebenen Beispielen.

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Claims

PATENTANSPRUECHE;

ί1J Zeilenzahlwandler zum Umwandeln eines zeilenversprungenen Fernsehsignals mit einer bestimmten Anzahl Zeilen pro Bild in ein Fernsehsignal mit praktisch der doppelten Anzahl Zeilen pro Bild unter Beibehaltung der Teilbildfrequenz, mit einem Wandler und einem Interpolator, dadurch gekennzeichnet, dass der Interpolator eine Teilbildinterpolationsschaltung enthält zum Erhalten gleicher Menge Information aus jedem von zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern des umzuwandelnden Fernsehsignals in den Zeilen des umgewandelten Fernsehsignals.
2. Zeilenzahlwandler für eine Zeilenzahlumwandlung von η in 2n-1 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbildinterpolationsschaltung eine Teil— bildverzögerungsschaltung enthält, von der ein Eingang mit einem Ausgang des Wandlers gekoppelt ist und ein Ausgang über eine Zeilenverzögerungsschaltung und unmittelbar ebenso wie der Eingang der Teilbildverzögerungsschaltung mit einer Zusammenfügungsschaltung verbunden ist, von der ein Ausgang mit einem Eingang einer Zeilenmittelungsschaltung verbunden ist.

3· Zeilenzahlwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine teilbildfrequent umschaltbare Mittelungsschaltung enthält zur Mittelung über fünf lagenmässig aufeinanderfolgende Zeilen aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern, von denen in einer ersten Teilbildzeit eine erste, dritte und fünfte

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Zeile aus einem ersten Teilbild einen Beitrag in dem Verhältnis (-1) : 12 : (-3) liefern und eine zweite und vierte Zeile aus einem zweiten Teilbild einen Beitrag in dem Verhältnis 0:8 liefern und wobei nach Umschaltung in einer nachfolgenden Teilbildzeit eine erste, dritte und fünfte Zeile aus dem zweiten Teilbild einen Beitrag in dem Verhältnis (-3) : 12 : (-i) liefern und eine zweite und vierte Zeile aus einem dritten Teilbild einen Beitrag in dem Verhältnis 8 : 0 liefern.

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