DE2935746C2 - Farbgenerator für eine Einrichtung zur digitalen Steuerung einer Raster-Abtast-Bildwiedergabe - Google Patents

Farbgenerator für eine Einrichtung zur digitalen Steuerung einer Raster-Abtast-Bildwiedergabe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf digital gesteuerte Bildwiedergabeeinrichtungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art und insbesondere auf einen Farbgenerator für eine Einrichtung zur digitalen Steuerung einer Raster-Abtast-Bildwiedergabe.
Mit der Senkung der Kosten großer integrierter Schaltungen ist es möglich geworden, preiswerte Mikrocomputer für den Hausgebrauch zu schaffen. Eine derartige Verwendung, die in jüngster Zeit zunehmende praktische Bedeutung erlangt hat, ist die Anwendung von Mikrocomputern bei Bildwiedergaben von Spielen, grafischen Anzeigen o. dgl.
Häufig dient ein gewöhnlicher Fernsehempfänger als Bildwiedergabemedium. Die zur Bildung eines Rasters abgetasteten Standard-Kathodenstrahlröhren, die in diesen Empfängern verwendet werden, bereiten besondere Probleme bei der Eingabe der vom Mikrocomputer gelieferten Digitalinformation an diese Bildwiedergabegeräte.
Empfänger dieser Art sind dafür eingerichtet, mit einem oder mehreren Standard-Video-Sendesystemen, z.B. PAL (phase alternation line = zeilenweise alternierende Phase des Farbträgers) zu arbeiten. In den US-Patentschriften 41 36 359 und 42 78 972 wurde eine ίο digital gesteuerte Wiedergabeeinrichtung beschrieben. Diese älteren Anmeldungen befassen sich teilweise mit der Erzeugung von Farbsignalen für das in OSJi. und einigen anderen Ländern verwendete Fernsehsendesystem, das als »National Television Systems Committee« (NTSC) bezeichnet wird.
in weiten Teilen der Welt und insbesondere in Europa
findet das PAL-System als Fernseh-Sendesystem Verwendung. Die PAL-Raster-Abtast-Wiedergaben verwenden andere Signale (z.B. unterschiedliche Frequenzen, Formate usw.) als das NTSC-System.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besondere Einrichtung zur Erzeugung von Farbsignalen in digitaler Weise zur Verfügung zu stellen, welche mit einer PAL-Wiedergabe z. B. einem PA L-Fernsehempfänger kompatibel ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.
Zu diesem Zweck wird ein Farbgenerator angegeben, der besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem jo Digitalcomputer verwendet wird, welcher digitale Signale zur Steuerung einer Raster-Abtast-Wiedergabe liefert, wobei das Wiedergabegerät mit einem standardisierten PA L-Video-Signal betrieben werden kann. Der Farbgenerator weist eine Schaltung zur Erzeugung eines die ungeraden und geraden Bildzeilen darstellenden Signals auf. Ferner ist ein umkehrbares Schieberegister vorgesehen, das digitale Signale in beiden Richtungen selektiv umlaufen lassen kann. Kodierte Digitalsignale, die von dem umkehrbaren Schieberegi-■"i ster gelesen werden, ergeben ein Vr-teo- Farbsignal, da die Verschiebung im Register bei einer mit der Bildwiedergabe kompatiblen Frequenz erfolgt. Das umkehrbare Schieberegister ist mit der Schaltung derart gekoppelt, daß das die ungeraden und geraden Bildzeilen darstellende Signal die Umlaufrichtung im Register bestimmt. Eine Multiplexeinrichtung dient zur Auswahl alternierender Stufen des Schieberegisters. Auf diese Weise wird eine Kompensation der Farbsignal-Phasenumkehrungen der kodierten Digitals'1 signale geschaffen.
im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. I ein allgemeines Blockdiagramm des Mikrocomputers, der die digitalen Signale zur Steuerung der Bildwiedergabe erzeugt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm und Schaltbild des erfindungsgemäßen Farbgenerators, einer Schaltung zur Erzeugung eines kontinuierlichen »Burst« Signals und des Zeitgabe- und Synchronisationsgenera tors;
Fig.3a, 3b, 3c und 3d eine Reihe von Schaubildern zur Darstellung der Wirkungen beim Versehieben von Digitalsignalen in einem Register in unterschiedlichen Richtungen und der Abtastung der Signale bei *>5 verschiedenen Stufen im Register; diese Diagramme dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Farbgenerators gemäß F i g. 2.
Im folgenden wird ein verbesserter Farbgenerator
beschrieben, der zur Verwendung mit einem PAL-BiIdwiedergabegerät, z. B. einem PAL-kompatiblen Fernsehempfänger geeignet ist In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Details, z. B. besondere Frequenzen und Bit-Anzahlen angegeben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Selbstverständlich ist die Erfindung an diese besonderen Detailangaben nicht gebunden. Andererseits werden in der folgenden Beschreibung bekannte Schaltungen, z. B. Logikschaltungen und Zeitgabeschaltungen nicht im einzelnen beschrieben, um die vorliegende Beschreibung nicht mit bekannten Einzelheiten zu belasten.
In dieser Anmeldung wird auf das PAL-Sendesystem bzw. den PAL-Standard oder das PAL-Signal Bezug genommen. Da die meisten Details des PAL-Systems dem Fachmann bekannt sind, werden sie nachfolgend nicht genauer beschrieben. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf die Veröffentlichung mit der Bezeichnung »Receiving PAL Colours Television« von A. G. Priestley, publiziert von Fountain Press, England, 1974.
In dem beschriebenen Ausführungsbeisriel ist der erfindungsgemäße Farbgenerator in einen Mikrocomputer einbezogen, der ein PAL-kompatibles Videosignal erzeugt, das direkt an einen Standard-PAL-Fernsehempfänger angekoppelt werden kann. Dieser Mikrocomputer, der unter dem Warenzeichen »Apple« angeboten wird, enthält zahlreiche Betriebsweisen, wobei jedoch nur die Erzeugung des Video-Farbsignals und die· zugehörige Schaltung Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind. Daher werden vorliegend verschiedene Teile und Aspekte dieses Mikrocomputers nicht erörtert. Für den Fachmann ist klar, daß zahlreiche andere, im Handel verfügbare Mikrocomputer zusammen mit dem beschriebenen Farbgenerator verwendet werden können.
Gemäß Darstellung in F i g. 1 weist der Mikrocomputer einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit 10, im folgenden CPU genannt, auf. Bei dem beschriebenen Ausführung^beispiel wird ein im Handel erhältlicher Mikroprozessor mit der Typenbezeichnung 6502 verwendet. Die CPU 10 steht über Zweirichtungs-Dreizustands-Puffer (nicht dargestellt) mit einer Datensammelleitung 24 in Verbindung. Mikrocomputer enthält zwei Speicher; ein Speicher ist ein 12 k (Bytes) Festwertspeicher (ROM) 12, der mit der Dat-'nsammelleitung 24 verbunden ist. Dieser Speicher wird zur Programmspeicherung verwendet. Der zweite Speicher dient dem Mikrocomputer als Hauptspeicher und weist einen Speicher 22 mit wahlfreiem Zugriff auf. Dieser Speicher enthält bei den im Handel erhältlichen Ausführungsiormen des !Mikrocomputers zwischen 4 k bis 48 k (Bytes) und besteht aus üblichen dynamischen MOS-Speichern.
Der Adressendekodierer 18 erhält Adressensignale aus der Adressen^ammelleitung 19 und dekodiert sie in bekannter Weise. Der Adressendekodierer 18 ist mit dem Festwertspeicher (ROM) 12 und dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM)22 verbunden. Adressensignale auf der Sammelleitung 19 werden zu einem Adressenmultiplexer 20 übertragen. Dieser Multiplexer überträgt Adressensignale zum RAM 22.
Die Eingabe/Ausgabe-(Schnittstellen)Einheit 14 bildet die Verbindungseinheit zur elektrischen Kopplung des Mikrocomputers mit einem externen Speichermedium oder einer anderen elektrischen Einrichtung. Bekannte Puffer ouer Zeitgabemittel können diesen Zweck erfüllen.
Der Videogenerator 16 nimmt Signale aus der Eingabe/Ausgabe-Einheit 14 und auch aus dem RAM 22 auf. Dieser Generator liefert Videosignale für die Bildwiedergabe. Ein Teil dieses Generators, insbesondere derjenige Teil, welcher das PAL-kompatible Farbsi-ϊ gnal erzeugt, wird weiter unten in Verbindung mit F i g. 2 genauer erläutert
In F i g. 2 ist ein Zeitgabe- und Synchronisationsgenerator 29 dargestellt, der die Zeitgabesignale Für den Computer auf den Leitungen 37 und für ein mit dem
in Mikrocomputer verbundenes Wiedergabegerät liefert Als Generator 29 kann eine gewöhnliche Zeitgabeeinrichtung verwendet werden. Ein Quarz 35 liefert die Taktbasis für den Zeitgabe- und Synchronisationsgenerator 29. Unter den von dem Generator 29 gelieferten Frequenzen ist die 17,734474 MHz-Taktfrequenz auf der Leitung 47. Dieses Signal dient zur Erzeugung eines kontinuierlichen »Burst« Signals auf der Leitung 49, wie weiter unten erläutert wird. Diese Frequenz wird auch vom Schieberegister 60 verwendet
2» Ein Digitalzähler 33, der zum Zeitgabe- und Synchronisationsgenerator 29 g«siört, liefert eine digitale Zählung, weiche die Hori<:ontalstrahIIage darstellt Das digitale Ausgangssignal des Zählers 33 wird über die Leitungen 53 an den Gerade/Ungerade-Zeichendetektor 72 und andere Einheiten des Computers abgelegt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das 17,734474 MHz-Signal zunächst durch 18 und dann durch 63 geteilt, um ein Zeitgabesignal zum Treiben des Zählers 33 zu entwickeln. Dieser Zähler
jo setzt beim Zählerstand von 1134, einer Zählung niedriger als die Standard PAL-Zeilenzählung, zurück. Der Digitalzähler 31, der ein eine Vertikalstrahllage darstellendes Digitalsignal liefert, wird bei einer geraden Zah!, insbesondere 312, zurückgesetzt Das am niedrigsten bewertete Bit dieses Zählers, das an die Leitung 51 angelegt wird, ergibt das Gerade/Ungerade-Zeilensignal. Wenn also eine binäre Null auf die Leitung 51 ansteht, so wird eine geradzahlige Zeile abgetastet, während bei einer binären Eins auf der Leitung 51 eine ungeradzahlige Zeile abgetastet wird.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 dient die Anordnung mit den bistabilen Schaltungen, Flip-Flops 39 und 41 und den Exklusiv-ODER-Gattern 43 und 45 der Erzeugung eines Zeitgabesignals von 8,867237 MHz auf der Leitung 50 sowie eines kontinuierlichen bzw. ungedämpften »Burst« Signals auf der Leitung 49. Das Signal auf der Leitung 49 ist ein 4,43361875 MHz Signal mit Phasenwechseln von ±45° für ungerade/gerade Zeilen.
Das Zeitgabesignal auf der Leitung 47 vom Generator 29 wird zu den C-Anschlüssen der Flip-Flops 39 und 41 übertragen. Der Q Ausgangsanschluß des Flip-Flops 39 (Leitung 50) ist mit dem D-Anschluß d.eses Flip-Flops und auch mit einem Eingangsanschluß des Gatters 43 gekoppelt. Der andere Eingangsanschluß des Gatters 43 wird mit dem Ungerade/Gerade-Zeilensignal auf der Leitung 51 beaufschlagt. Der Ausgang des Gatters 43 ist mit einem Eingangsanschluß des Exklusiv-ODER-Gntters 45 gekoppelt Der andere Eingangsanschluß dieses Gatters ist mit der Leitung 49 gekoppelt. Der Ausgang des Gatters 45 ist mit dem D-Anschluß des Flip-Flops 41 gekoppelt. Eine Untersuchung der diesen Flip-Flops und Gattern zugeordneten Logik zeigt, daß das »Burst« Signal auf der Leitung 49 tatsächlich ein Sig >al m't einer Frequenz von 1U derjenigen des Signals auf der Leitung 47 bei einer ±45° Phasenverschiebung für gerade/ungerade Zeilen ist.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine ungerade Anzahl von Zeichen mit jeweils gleicher Breite auf dem Bildschirm in Horizontalrichtung zur Anzeige gebracht werden. Die Breite jedes dieser Zeichen ist jedoch nicht eine ganze Zahl der Färb-Bezugsfrequenzzyklen. Aus diesem Grund muß eine Kompensation von Zeichen zu Zeichen für das digitale Farbsignal (Leitung 70) vorgesehen werden. Ein Signal wird auf der Leitung 73 von dem Gerade/Ungerade-Zeichen-Detektor 72 zu diesem Zweck entwickelt, to Dieser Detektor nimmt das kontinuierliche »Burst« Signal (Leitung 49) sowie die Horizontalzeilenzählung (Leitungen 53) auf. Zu Beginn jedes von der Horizontalzählung bestimmten Zeichens (gleichzeitig der Zeitpunkt, bei dem die Farbdaten vom Multiplexer 55 in das Schieberegister 60 eingegeben werden) wird das »Burst« Signal geprüft. Wenn sich das Signal im hohen oder niedrigen Zustand befindet, wird ein Signal eines ersten binären Zustandes an die Leitung 73 angelegt. Wenn ein Signalübergang festgestellt wird. M wird ein Signal im zweiten Binärzustand an die Leitung 73 angelegt. Offensichtlich kann eine gewöhnliche Logikschaltung zur Erfüllung der Funktion des Gerade/ Ungerade-Zeichen- Detektors 72 verwendet werden.
Das digitale Farbsignal wird in erster Linie innerhalb des Schieberegisters 60 erzeugt und über einen Multiplexer 68 an die Leitung 70 angelegt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein 4-Bit-Schieberegister verwendet. Die hier beschriebenen Prinzipien sind jedoch auf ein Schieberegister mit mehr als vier Stufen anwendbar. Das Schieberegister ist als Umlaufregister ausgebildet und IaBt die in das Register aus dem Multiplexer 55 parallel eingeführten Daten kontinuierlich umlaufen. Diese Daten werden mit einer Frequenz von 17,734474MHz verschoben, und diese Signalfrequenz wird über eine Leitung 47 dem Register 60 zugeführt. Das Register 60 kann die Daten entsprechend den Pfeilen 62 und 63 in zwei Riehiüngcn verschieben. Die Richtungssteuerung wird von dem Gerade/Ungerade-Zeilensignal bestimmt, das über eine «o Leitung 51 dem Schieberegister 60 zugeführt wird. Über die Leitung 59 wird auch ein Ladesignal dem Register 60 zugeführt. Wie oben erwähnt erfolgt das Laden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zu Beginn jedes Zeichens, jedoch kann es auch zu anderen Zeiten « vorgenommen werden.
Bei dem beschriebenen Äuifümüngälrciäpis! "A'CtxiCn im Mikrocomputer vier Leitungen 57 der acht Leitungen der Daten-Sammelleitung 24 zur Lieferung der Farbdaten für den oberen Teil jedes Zeichens verwendet, während vier Leitungen 56 der Daten-Sammelleitung die Farbdaten für den unteren Teil jedes Zeichens liefert Der Multiplexer 55 wählt daher jede der Leitungen 56 und 57 aus und koppelt diese Leitungen mit dem Register (50. Der Mikrocomputer erzeugt ein Signal, das anzeigt, ob der obere oder untere Teil des Zeichens geschrieben wird, und liefert ein geeignetes Signal über die Leitung 58 an den Multiplexer 55. Diese spezielle Kopplung zur Gewinnung der Farbdaten ist jedoch für die vorliegende Erfindung unkritisch.
Jede Stufe des Registers 60 ist mit dem Multiplexer 68 derart gekoppelt, daß ein Abtasten bzw. Lesen der Daten bei deren Umlauf in jeder Stufe des Registers möglich ist. Daher ermöglicht der Multiplexer die selektive Kopplung einer der Leitungen 64,65, 66 oder 67 mit der Leitung 70. Der spezielle Abgriff oder die Auswahl der Stufe des Registers ist abhängig von den über die Leitungen 51 und 73 an den Multiplexer 68 angelegten Binärsignalen.
Die Funktionsweise des besonderen Farbgenerators soll zunächst ohne die von Zeichen r.u Zeichen erforderliche zusätzliche Kompensation beschrieben werden, die von dem Signal auf der Leitung 73 bewirkt wird. Unter Bezugnahme auf F i g. 3a sei angenommen, daß das binär kodierte Signal 1100 die Farbe blau darstellt und daß dieser Code aus dem Multiplexer 55 (Fig. 2) in das Schieberegister (60) eingeschoben wird. Es sei ferner angenommen, daß eine gerade Zeile abgetastet wird und daß die Umlaufrichtung innerhalb des Registers 60 diejenige gemäß Pfeil 62 ist Bei diesen Bedingungen sei ferner angenommen, daß die erste Registerstufe über die Leitung 64 von dem Multiplexer 68 ausgewählt ist. Das sich ergebende Signal auf der Leitung 64, das über den Multiplexer zur Leitung 70 übertragen wird, ist grafisch bei 74 dargestellt. Dieses Videosignal liefert eine reine blaue Farbe auf der Anzeige bzw. Wiedergäbe. Wenn cir.c ungerade Zeile abgetastet wird, findet bei dem Standard-PAL-Sendesystem eine Phasenverschiebung des Videosignals für blau statt. Beim Abtasten einer ungeraden Zeile ändert sich jedoch die Umlaufrichtung innerhalb des Registers 60 entsprechend der Richtung des Pfeils 63 in F i g. 3b. Bei einer ungeraden Zeile wird die zweite Stufe des Registers 60 ausgewählt (Leitung 65). Die Auswahl dieser Stufe wird von dem über die Leitung 51 (F i g. 2) zum M,ikiplexer gekoppelten Signal gesteuert. Dieses Signal, das auf der Leitung 65 abgetastet wird, ist grafisch bei 75 (F i g. 3b) gezeigt Wie zu sehen ist, ist dieses Signal mit demjenigen in F; g. 3a identisch. Daher ergibt sich trotz der Änderung der Umlaufrichtung innerhalb des Registers wegen der Auswahl einer anderen Stufe das gleiche Signal. Dies ist natürlich das gewünschte Ergebnis, da sich kein Unterschied in dem Videosignal für die blaue Farbe von Zeile zu Zeile ergebert so!L
Es sei jetzt auf Fig.3c Bezug genommen, wobei angenommen wird, daß der Binärcode für ein rein rotes Signal 0110 ist und daß das Digitalsignal für diese Farbe in das Register 60 eingeschoben wird. Wenn eine gerade Zeile abgetastet wird, wird das Digitalsignal wieder in Richtung 62 umlaufen gelassen, und das Signal wird auf der Leitung 64 abgetastet Dies führt zu dem grafisch bei 76 dargestellten Signal. Wie in F i g. 3d gezeigt ist, wird κ-: ejjver yn^erHden Ze··? das Signa! Oll ο in der Richtung 63 "verschoben und auf der Leitung 65 abgetastet. Das sich ergebende Signal ist grafisch bei 77 dargestellt Zu beachten ist daß eine 180° Phasenumkehr zwischen den Signalen der F i g. 3c und 3d für die ungeraden und geraden Zeilen auftritt Diese Phasenumkehr entspricht derjenigen des Rotsignals bei dem PAL-Ubertragungssystem.
Wenn auch nur der rein blaue und rein rote Fall oben dargestellt worden sind, werden geeignete Video-Farbsignaie vom Register 60 für alle mit den 4-Bit-Farbsignalen des beschriebenen Ausführungsbeispiels erzielbaren Farben erzeugt Außerdem können farbkodierte Signale mit einer größeren Anzahl von Bits (z. B. acht Bits) mit größeren Schieberegistern (z.B. acht Stufen) bei gleichein Ergebnis verwendet werden.
Mit dem zusätzlichen, über die Leitung 73 (F i g. 2) zugefülnirten Signal wählt der Multiplexer 68 eine der Leitungen 64,65,66 oder 67 als Funktion der Signale auf den Leitungen 51 und 73 aus. Im besonderen wird die Leitung 64~für ein ungerades Zeichen bei ungerader Zeile; die Leitung 65 für ein ungerades Zeichen bei
7 8
gerader Zeile; die Leitung (>6 für ein gerades Zeichen bei Register 60 als Funktion von geraden Zeilen und
ungerader Zeile; und die Leitung 67 für ein gerades ungeraden Zeilen und ferner durch geeignete Wahl
Zeichen bei gerader Zeile gewählt. Diese Leitungsaus- unterschiedlicher Registerstufen wird daher die Kom-
wahl schafft die zusätzlich erforderliche Zeichen-Zu- pensation für die Farbsignal-Phasenumkehrungen beim
Zeichen-Kompensation. 5 PAL-Übertragungssystem geschaffen.
Durch Änderung der Richtung der Verschiebung im
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Farbgenerator für eine Einrichtung zur digitalen Steuerung einer Raster-Abtast-Bildwiedergabe, die mit einem vorgegebenen Video-Standard-Signal betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (29) zur Erzeugung eines gerade und ungerade Zeilen der Bildwiedergabe darstellenden Signals und ein digitale Farb-Signa-Ie in eine erste Richtung (62) und in eine zweite Richtung (63) in Umlauf bringendes umkehrbares Schieberegister (60) vorgesehen sind und daß das Schieberegister (60) mit der Schaltung (29) derart gekoppelt ist, daß die Umlaufrichtung im Schieberegister (60) von dem Signal aus der Schaltung (29) auswählbar ist, wodurch eine Kompensation der Farbsignal-Phasenumkehrungen (PAL) in der Wiedergabe der digitalkodierten Farbsignale im Schieberegister (60) geschaffen wird, und daß ein Multiplexer (68) mit dem Schieberegister χ6Ο) verbunden' ist und die eine der Stufen des Schieberegisters (60) zur Ausgabe des digitalen Farbsignals in Abhängigkeit von dem Signal aus der Schaltung (29) selektiv ankoppelt.
2. Farbgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (29) einen Digitalzähler (31) aufweist und das die geraden und ungeraden Zeilen darstellende Signal von dem am niedrigsten bewerteten Bit in dem Digitalzähler (31) abgeleitet ist
3. Farbgenerator nach einem der Ansprüche I oder 2, wobr": die digitale Steuerungseinrichtung eine vorgegebene Anzahl von Zeichen wenigstens in der Horizontairichtung der Bildwiedergabe liefert, dadurch gekennzeichnet, d«r er eine zweite Schaltung (33, 72) zur Entwicklung dines gerade und ungerade Zeichen relativ zu einem Farbbezugssignal darstellenden Signals enthält, wobei der Multiplexer (68) von den Signalen in den ersten (31) und zweiten (33,72) Schaltungen gesteuert ist.
4. Farbgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (31) so ausgebildet ist,daß er vorder Rückstellung bis zu einem geraden Zählwert zählt.
5. Farbgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalsignale in dem Schieberegister (60) mit einer Frequenz von 17,734474 MHz verschoben werden.
DE2935746A 1978-09-11 1979-09-05 Farbgenerator für eine Einrichtung zur digitalen Steuerung einer Raster-Abtast-Bildwiedergabe Expired DE2935746C2 (de)

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