DE3221088A1 - Verfahren und einrichtung zur uebertragung digitaler daten in fernseheinzelbildern - Google Patents

Description

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Dr. rer. nat. Horst Zinngrebe in Darmstadt

(,-> E S55

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung

für die selektive Übertragung von Einzelbildern

mit digitalen Daten über eine Fernsehanlage sowie

auf ein Verfahren zur Übertragung digitaler Daten.

Es sind mehrere Verfahren für die Darstellung

entweder von wenigen Zeilen oder von einer Seite mit gedrucktem Text in einer Fernsehanlage bekannt. Dabei werden fast unveränderlich nur eine einzige oder einige wenige Abtastzeilen innerhalb des vertikalen Austastintervalls für die

Übertragung der digitalen Information verwendet, und durch Speicherung werden genügend Daten angesammelt, um schließlich eine volle Seite zu füllen. Einige Systeme vorwenden Telefon-Tonfrequenzkanäle und.aaben eine niedrigere

Bitrate.

Eine Übersicht über die diesbezüglichen Entwicklungen wird in dem Artikel "Teletext in the USA", SMPTE Journal, Bd. 90, Nr. 7, Juli 1981, S. 602-610, gegeben.

Eine ähnliche Studie von Clarke und Fenn, "The UK Prestel Service, Technical Developments be-• tween March 1980 and March 1981", Proceedings

of Videotex 81, International Conference and Exhibition, May 20-22, Toronto, Canada, Seite 147,

gibt den Stand der Breitbandübertragung über Telefonleitungen in Großbritannien wieder.

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Die US-Patentschrift 3,8 91,792 enthält die Beschreibung einer einzeiligen Übertragung innerhalb des Vertikalaustastintervalls, wodurch - eine Zeile laufender Text mit einem regulären Fernsehbildsystem erzeugt wird.

Kaiser und Buehlm.iir vom Institut für Nachrichtenübertragung, Stuttgart, schlagen in "Cabletext, Text Distribution on CATV Networks, Symposium Record, 12th International Television Symposium and Technical Exhibition, Montreux,

30. Mai'1981, CATV Sessions Vol., Seite 3" ein • System vor, mit welchem digitale Daten kontinuierlich auf einem oder mehreren unbenutzten Kanälen einer Kabelfernsehanlage durch Restseitenbandfrequenzen übertragen werden. Es wird kein Ver

such gemacht, einen Videokanal mit Synchronisationsimpulsen zu benutzen.

Feldman in "Digital Audio Using Your VCR" in "Radio-Electronics" (Zeitschrift, USA, August

1981) bildet 14-Bit-Wörter für linke und rechte

stereophonische Kanäle und läßt diese längs Fernsehformatzeilen wechselweise aufeinanderfolgen. Sein Verfahren schafft keine zuverlässige Bearbeitung von Datenzeichen, da er eine relativ ' hohe Bitrate verwendet und sich zum Ersatz

fehlender Bits auf arithmetische Mittelwertbildung verläßt.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Übertragung von einem oder mehreren

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Einzelbildern mit digitalem Text anstelle eines normalen Fernseheinzelbildes. '

Es wird dadurch im wesentlichen ein ganzes Einzel- ί

bild mit geschriebenem Text durch Umwandlung von digitalen Daten in alphanumerische Zeichen zur

Bildschirmdarstellung in einer Benutzer- (Empfänger-) Station bereitgestellt. Auf diese Weise werden solche Daten etwa 200 mal schneller übertragen als durch Verfahren, die lediglich zwei Zeilen in jedem Bildsynchronisationsintervall übertragen.

Da die Gefahr sehr groß ist, daß digitale Fehler durch verlorengegangene Bits auftreten, wird ein zyklischer Redundanzcode an jedem Zeilenende digi-( taler Daten für die Fehlererkennung eingefügt. Die Redundanz entsteht durch die Anordnung der

selben Daten in aufeinanderfolgenden Halbbildern.

Ein Identifikcitionscode, z.B. der Vertikalintervallzeitcode (VITC), wird jedem Einzelbild innerhalb des ausgetasteten Synchronisationsintervalls eingefügt. Dieser Code wird an der Benutzer

station gelesen, und der Benutzer kann dadurch ein oder mehrere Einzelbilder auswählen.

Die Einrichtung wird auf der Sender- und der Empfängerseite von Mikroprozessoren gesteuert und enthält Speicher. Ein Zeichengenerator für

Textdarstellung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre wird mit einer hohen digitalen Bitbelegung betrieben.

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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zu dessen Ausführung werden nachstehend im einzelnen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm

einer Vorrichtung zur Erzeugung von 'Fernseheinzelbildern mit Daten;

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm der Leseeinrichtung für Fernsehbilder mit Dat'^sn;

Fig. 3 ein Gesamtblockdiagramm eines Videocodegenerators ;

Fig. 4 ein Gesamtblockdiagramm einer Videocodeleseeinrichtung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm für die Einrichtung'

zur Erzeugung von Fernseheinzelbils dern mit Daten;

Fig. 6 ein Flußdiagramin für die Lohooj nrichtung für Fernseheinzel bilder mil. . Daten und

Fig. 7 ein Flußdiagramm für eine erweiterte Arbeitsweise der Leseeinrichtung für Fernseheinzelbilder mit Daten.

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Fig. 1 zeigt ein Endgerät für manuelle Datenein-, gäbe 1 mit einer Tastatur, wobei jede Taste ein digitales Ausgangssignal ergibt, und mit einer Kathodenstrahlröhre, die mit einem Fernsehraster ' arbeitet.

Das Ausgangssignal der Tastatur gelangt in die Mikroprozessorschaltung 2 und danach in den Randomspeicher 3. Von da aus geht eine Speicherauslesung zurück zum Dateneingabegerät 1 und er-. scheint auf dem Bildschirm, so daß der Benutzer

sehen kann, was über die Tastatur eingegeben worden ist.

Die magnetische Floppyplatte 4 oder dgl. dient , entweder zur Aufnahme der vom Benutzer eingegebenen Daten und ihrer Speicherung bei abgeschalte- ;

ter Anlage für eine spätere Benutzung oder sie bildet eine Quelle für zu verarbeitende digitale Daten, die zuvor auf der Floppyplatte von einem \ Wort-Prozessor oder dgl. aufgezeichnet worden sind.

Wenn der Text in digitaler Form fertig vorliegt, veranlaßt ein entsprechendes' Signal von der T'astatür 1 über r'ie Mikroprozessorschaltung 2 die Speicherzugriffseinheit für direkten. Zugriff 5, ' die digitalen Daten schnell aus dem Randomspei-

cher 3 auszulesen.

Diese Daten werden dem Videocodegenerator 6 zugeführt, der außerdem Austast- und Synchronisa-

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tionssignale aufnimmt. Der Generator 6 ist-im wesentlichen während jedes ganzen Halbbildes aktiviert, anstatt nur kurz während des Vertikalwechseis. Letzteres ist der Fall bei dem Genera^- ■ tor für den Vertikalinvertall-Zeitcode (VITC).

Das Ausgangssignal aus dem Videocodegenerator bei 7 umfaßt ein komplexes Fernsehsignal mit Einzelbildern aus digitalen Daten in Verbindung mit geeigneten Synchronisations- und Austast-Signalen für Zeilen- und Bildwechsel. Das kom-

.plexe Fernsehsignal kann über einen (Breitband-) Fernsehsender oder ein Kabelsystem übertragen oder auf einem Videorecorder öder einem anderen Fernsehauf zeichnungsgerat aufgezeichnet werden.

' In Fig. 2 bezeichnet 7' das Eingangssignal, das dem Ausgangssignal 7 in Fig. 1 entspricht. Der Empfang kann über einen Fernsehempfänger, den Empfangs-' apparat für eine Kabelfernsehanlage, über eine

^ . vom Übertragungs- zum Empfangsort transportierte . Videobandspule oder -Kassette oder auf andere Weise erfolgen.

Das Eingangssignal gelangt in den Videocodeabtaster 9, der Videodaten und Synchronisationssignale an eine zweite Speicherzugriffseinheit " für direkten Zugriff bei Empfang eines Freigabesignals aus der Speicherzugriffseinheit im Abtaster weitergibt.

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Die Speicherzügriffseinheit verarbeitet digitale Daten schnell mit der Rastergeschwindigkeit des Fernsehbildes und speichert die empfangenen Daten aufeinanderfolgend im Randomspeicher _; 12; beginnend an einer vom Mikroprozessor 11 an- ■.

gegebenen Adresse. Nach der Speicherung der Daten wird ihre Verwendung und die benutzte Adressenfolge vom Mikroprozessor 11 gesteuert.

Die Bedienungstafel 14 ist mit dem Mikroprozessor 11 in beiden Richtungen verbunden und besitzt

Bedienungsknöpfe für die Auswahl(en) des Benutzers, Die getroffene Auswahl erscheint zur Information des Benutzers auf der Anzeigevorrichtung 15, z.B. einem Fernsehempfänger oder einem Bildschirm-IS Monitor.

Die beiden Speicherzugriffseinheiten 5 und 10 für direkten Zugriff werden insbesondere so verwen-■ det, daß die Verarbeitung der digitalen Daten schnell genug erfolgt, um die zeitlichen Anforderungen für einen Fernsehraster zu erfüllen.

Der Videocodegenerator in Fig. 3 stellt das Element 6 im einzelnen dar und ist mit den zusatz- ' ' liehen Elementen aus Fig. 1 verbunden.

Die digitalen Eingangsdaten in Fig. 3 stammen ent^L weder aus dem Bildschirmeingabegerät 1 oder von'

der Floppyplatte 4 in Fig. 1. Leitung 17 führt die Adresseninformation und Leitung 18 die digitale Information.

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Diese Leitungen führen zu dem Mikroprozessor 2 für die Steuerung der verbundenen Elemente; als Mikroprozessor kann ein Intel 8085 verwendet werden. Zu den angeschlossenen Elementen gehört ■ , der Mehrzweck-Randdmspeicher 19, der aus acht als 8xl6K-Speicher verbundenen 2118 Intel 16K-Einheiten bestehen kann.

Ferner ist der Video^-Randomspeicher 20 angeschlossen, der aus zwei als 8xlK-Speicher verbundenen . 2114 Intel-Einheiten bestehen kann.

Der Randomspeicher 20 ist mit den Eingabe-Sammelleitungen 17 und 18 und über sie mit dem Randomspeicher 19 und dem Mikroprozessor 2 verbunden.

Er ist weiter mit der Speicherzugriffseinheit 5 für direkten Zugriff verbunden, von der er eine

Adressenleitung empfängt und zu der er eine Daten-. . -leitung entläßt. Di.e Speicherzugriffseinheit 5

empfängt außerdem eine Steuerleitung von dem . ' Mikroprozessor 2. Die Speicherzugriffseinheit erhält die Anfangsadresse der aus dem Video-

Randoms.peicher zu lesenden Folge.

Die Speicherzugriffseinheit führt dann ihre Aufgabe mit hoher Geschwindigkeit aus; jedes Byte ■ · wird in weniger als 4,5 \xs ausgelesen, wie es 25- erforderlich ist, um die Zeilen des Fernsehbil

des mit einer Bitrate von 1,79 MBit pro Sekunde zu füllen.'Diese Daten werden dem sehr schnellen Randomspeicher 21 zugeführt, der aus vier 74LS670 von Texas Instruments mit einer Kapazi-

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tat von 8x16K bestehen kann.

In dem Separator 22 für Zeilen- und Bildsynchronisation ist das Eingangssignal ein totales Synchronisationssignal, und die Ausgangssignale sind getrennte Zeilen- und Vertikalsynchronsignale.·

Die phasenstarre Videocode-Schleife 24 empfängt Zeilensynchronimpulse und erzeugt einen Taktimpulszug mit vierfächer Farb-Zwischenträgerfrequenz für die Videocodesteuerung. Die Frequenz beträgt Ϊ4 318 180 Hz. .

Diese Taktfrequenz gelangt in die Videocodebitsteuerschaltung 25, die aus Flip-Flop-Zählern und UND-Gattern besteht, welche Takt- und Reihen- " folgesignale erzeugen. Diese dienen zur. Steuerung

l'i des schnellen Randomspeichers 21, des Bitumset

zers 26, der CRC-Prüfcode-Erzeugerschaltung 27 und der Auswahlschaltung 28 für das Ausgangssignal. · Dadurch wird Kompatibilität zwischen den digitalen Bits und den Synchronisationsimpulsen für eine

Zeile erreicht. ' . .

Der Bitumsetzer 26 nimmt parallele digitale Eingangssignale über vier Eingangsleitungen auf. und wandelt diese Signale durch Parallel/Reihen-Umsetzer in die serielle Form um. Die Ausgangssignale erscheinen auf einer einzigen Leitung, und

zwar mit einer halben Farb-Zwischenfrequenz', d.h. mit 1 789 772 Hz.

Ein Ausgangssignal von dem Bitumsetzer 26 geht in die Prüfcode-Erzeugerschaltung 27 für zyklischen Redundanzcode (CRC). Diese Schaltung umfaßt ein

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exclusives ODER-Gatter, ein UND-Gatter, ein Schieberegister und zusätzliche UND-Gatter. Die Gatter sind so verbunden,·daß sie den

seriellen Biüfluß durch das Polynom (x +1) ' teilen und den Rest als die letzten 8 Bits in

den seriellen Code einsetzen. Dieses Verfahren · dient zur Bereitstellung von Prüfbits, um die Gültigkeit der empfangenen Daten sicherzustellen.

Die Ausgangssignalauswahlschaltung 28 nimmt die 10- zahlreichen digitalen-Datenbits aus dem Um

setzer 26 auf, und am Ende jeder Zeile des Fern-: sehrasters werden die acht Bits für die Prüfung dieser Zeile mit dem zyklischen Redundanzcod-¹ eingefügt.

Die Videocode^-Freigabeschaltung 30 ist im wesent

lichen ein' UND-Gatter, welches selektiv die Einfügung des Videocodes durch Aktivierung der Ausgangssignalauswahlschaltung 28 und den Videomischer 32 freigibt, der ein Fernseheinzelbild

.20 identifiziert, das den Videocode aufnehmen soll.

Der Zähler 31 für aktive Leitungen umfaßt acht Flip-Flop-Zähler. Diese zählen, beginnend bei jedem Halbbild-Synchronisationsimpuls, die Zeilen. ' ■ Das Zeilenzählergebnis wird der Videocode-Frei- · gabeschaltung 30 zugeführt, um besondere Zeilen (z.B. die Zeilen 13 und 15 und die Zeilen 26 und 256) freizugeben.

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Wenn die Einzelbildfreigabe und die spezielle Zeilenzählung beide "wahr" sind, wird das Videocode-Freigabesignal erzeugt. Der Videocode wird in dem Videomischer 32 mit dem totalen Synchronisationssignal gemischt, um das komplexe

Fernsehsignal 7 zu erzeugen, welchdes das oder die Einzelbilder mit digitaler Information umfaßt.

Fig. 5 ist das Flußdiagramm für die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung zur Erzeugung von Fernseheinzelbildern mit Daten.

Bei "Start" in Fig. 5 ist der erste Programmschritt 40 "Daten in Mehrzweck-Randomspeicher 19 laden". Diese digitalen Daten entstammen dem Bildschirmgerät 1 oder der Floppyplatte 4 in Fig. 1.

1.5 Der nächste Programmschritt 41 schreibt "Daten

übertragung in Video-Randomspeicher" vor. Das. legt die Folge und den genauen Inhalt der Daten fest, die nachher in ein Fernseheinzelbild codiert werden.

Dieser und weitere Programmschritte werden von dem entsprechend programmierten Mikroprozessor 2 ge-' steuert. Danach folgen "Warten auf Einzelbildstart, Halbbild 1" und als Schritt 43 "Bis Zeile 13 zählen".

Bei Schritt 44 "VITC einfügen" wird diese Funktion

an Zeile 13 ausgeführt. Dabei handelt es sich um die Einfügung des Vertikalintervallzeitcode",. durch den das Fernseheinzelbild bezeichnet wird.

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Er dient zum Auffinden des Einzelbildes auf Anforderung eines Benutzers.

Der Programmschritt 45 verlangt nochmals "VITC einfügen" in Zeile 15. Diese·Wiederholung schafft Redundanz. .

Programmschritt 46 verlangt "Zählen bis Zeile 26". · Schritt 47 schreibt "digitale Daten einsetzen" vor. Dabei handelt es sich um die erste Datenzeile von einem im wesentlichen ganz aus Daten bestehenden ' Halbbild. '

Programmschritt 48 verlangt die Wiederholung dieser Dateneinfügung "bis einschließlich Zeile 256". Das ergibt 230 Datenzeilen. Schritt 49 verlangt "Warten bis'Anfang Halbbild 2".

Die Programmschritte 50 und 51 wiederholen die

Schritte 43, 44 und 45, diesmal ausgeführt für das zweite Halbbild des Einzelbildes. In ähnlicher • ' Weise wiederholt Schritt 52· den Programmschritt

' Gleichzeitig mit diesen verschiedenen Tätigkeiten · werden mit Beginn bei Schritt 42 die digitalen Daten auf einem Videoband aufgezeichnet. Das zweite Halbbild kann gegenüber der Aufzeichnung derselben Daten .' in Teilbild 1 aufgezeichnet werden. Damit soll, vermieden werden, daß Bandschäden, z.B. Beschichtungslöcher . für dieselben Daten in beiden Halbbildern auftreten. Dementsprechend verlangt Schritt 5 3 "116. Datenzeile in Zeile 26 einfügen". Schritt 54

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verlangt "117. Datenzeile in Halb bildzeile 27 einfügen". Mit Schritt 55 wird die Einfügung der Daten "in der Reihenfolge" fortgesetzt. Nach Zeile 230 kehrt die Folge zur Datenzeile 1 zurück. S Schritt 56 bestimmt "vollständig bei Halbbild

zeile 256", d.h. bei Datenzeile 115.

Danach geht die Einrichtung in Wartestellung oder geht zu einer anderen Operation über, z.B. Erzeugung eines zweiten Einzelbildes aus digitalen Daten oder Rückkehr in einen Off-line-Zustand, in dem neue Daten über die Tastatur .1 oder von der Floppyplatte 4 eingegeben werden.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm für die Verarbeitung des empfangenen Videocodes und Einzelbildes. Die

1'i · ankommenden komplexen Fernsehsignale mit Einzelbildern aus digitalen Daten werden bei 7¹ aufgenommen; dabei handelt es sich beispielsweise um die übertragenen Signale aus dem Ausgang 7 in Fig. 2. Derartige Signale können auch aus Videospeichereinrichtungen reproduziert werden, z.B. von einem Videoband oder Videokassettenrecorder.

Die Signale gelangen in den Tiefpaßfilter 60, der unechte Hochfrequenzanteile oder Rauschen ausfiltorn soll, die über Radiowellen oder Videokabel

2.¹~> in den Sender/Empfänger-Übertragungsweg gelangt sein

könnten. Der Filter 60 kann einen LM 310-Verstärker mit Verstärkungsgrad 1 von National Semiconductor enthalten, gefolgt von einer IT-Filterschaltung von einer Induktionsspule und zwei Kondensatoren und einem weiteren Verstärker mit der Verstärkung

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Das Aasgangssignal aus dem Filter 60 gelangt in den Videosynchronisationsseparator 61, der die Zeilen- und Vertika L-Synchronsignal e aus dom komplexen Signal abtrennt. Der Separator 61 kann am Eingang Widerstände und Kapazitäten in Reihenschaltung, einen 74C04-Verstärker mit Diodenrückkopplung und zwei weitere hintereinander liegende 74C04-Verstärker zur Polarisierung der Synch.roni- ^ sationsausgangssignale umfassen.

Das Zeilensynchronsignal aus dem Separator 61 wird

der Prüf- und Halteschaltung 62 für Synchronisation und Austastung zugeführt. Diese Einheit erhält auch das volle Videosignal. Die Prüf- und Halteschaltung 62 kann einen 74LS221 monostabilen Flip-Flop enthalten, dessen Zeitperiodenbreite

mit den Zeilensynchronimpulsen zusammenfällt. Dieses Signal wird einer LF398 integrierten Prüf- und Halteschaltung von National Semiconductor zugeführt. Diese liefert einen Haltepegel, welcher der Spitzenamplitude der Synchronisationsimpulse ent

spricht.

In ähnlicher Weise ist ein weiterer 74LS221 monostabiler Flip-Flop entgegengesetzt mit dem Zeilensynchronausgangssignal aus dem Separator 61 verbunden. Dessen Schwingung setzt mit der nach

oben gehenden hinteren Schulter des Synchronimpulses ein und besitzt so eine Zeitperiodendauer, die mit dem auf den Zeilensynchronimpuls folgenden Austastpegel zusammenfällt und als Ausgangssignal einer zweiten LF398 Prüf- und Halteschaltung zugeführt wird,

welche einen Pegel hält, der gleich dem Austastpegel (Dunkelsteuerwert) des Videosignals ist.

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Das volle Videosignal wird ebenfalls an beide Prüf- und Halteschaltungen angelegt. Dadurch erhalten die Prüf- und Halteschaltungen den Spannungsverlauf, aus dem sie die interessierenden spezifischen Syn^rj ■ chfonspitzenpegel und Austastpegel entnehmen.

Die beiden genannten Pegel werden der Diskriminatorschaltung (Slicer) 63 zugeführt und dort an· die entgegengesetzten Eingänge eines Differential-Rechenverstärkers angelegt;, bei dem es sich um einen National Semiconductor LM306H handeln kann. Seine Schwellenspannung ist proportional zu der Stärke und dem Gleichstrompegel des Videosignals. Der Schwellenwert des Gleichstrompegels ist der "Schnittpegel·". Das gefilterte Videosignal wird mit dem Schnittpegel verglichen, um für jedes digitale Bit die Entscheidung zu treffen, ob es sich um eine binäre "1" oder eine binäre "0" handelt.

Das Ausgangssignal aus der Schnittschaltung wird einem integrierten 74LS04-Inverter zugeführt und ergibt ein VC-Signal (d.h. einen invertierten Videocode), das nach Durchgang durch einen zweiten' 74LS04-Inverter ein Puffer-Videocode-Ausgangssignal (BVC) ergibt.

Der Oszillator 64 arbeitet mit der vierfachen Farbzwischenträgerfrequenz von 3,579 MHz., d.h. mit 14,318 MHz. Die Zeilensynchronimpulse von dem Separator 61 gehen zur Synchronisation in den Oszillator. Bei dem Oszillator kann es sich um einen CD4046 zusätzlich zu einem 74S124-Oszillator handeln;

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beide sind integrierte Schaltungen, von denen die letztere mit 14,318 MHz. arbeitet. Diese Ausgangsfrequenz wird über eine Reihe von Flip-Flop-Frequenzteilern rückgekoppelt und durch 2x455=910 geteilt, was die Zeilenfrequenz von 15 734 Hz.

ergibt.

Ein Komparator vergleicht die Zeilensynchronfre-"" quenz mit der Rückkopplungszeilenfrequenz, um eine

Gleichspannung zu erzeugen, die dem Phasenfehler proportional ist. Eine dem Komparator folgende Tief-

paßschaltung für Gleichstrom liefert eine Kontrollspannung, um den 74S124-Oszillator zu verlangsamen oder zu beschleunigen und ihn auf die genaue Frequenz festzulegen, die gleich der vierfachen Farbzwisehen trägerfrequenz ist. Keine andere Frequenz kann

die phasenstarre Schleife im Gleichgewicht halten.

In Fig. 4 wird ein Ausgangssignal aus dem Oszillator 64, das Videocodetaktsignal, der Videocode- ^ steuerschaltung 6 5 zugeführt. Dabei handelt es sich

' um die Frequenz von 14,318 MHz. Eine Anzahl von Flip-Flop-Frequenzteilern reduzieren diese Frequenz, •um eine Anzahl von -Zeitsignalen zu erhalten; z.B. auf die Hälfte (also auf die doppelte Zwischenträgerfrequenz), außerdem auf die einfache Zwisehenträgerfrequenz, die halbe Zwischenträgerfrequenz und eine Anzahl von Werten, welche die verschiedenen Bitpositionen in den aufeinanderfolgenden Codezyklen festlegen.

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Ein Ausgangssignal aus der Videocodesteuerschaltung 65 ist der "Videocodetakt", eine Frequenz in Höhe der halben Zwischenträgerfrequenz, die an mehrere nachfolgende Einheiten.geht, von denen eine

'•ι ein Reihen/Parallel-Umsetzer 66 ist. Das andere

Eingangssignal für den Umsetzer 66 ist der Video-.code selbst, der als Puffervideocode BVC aus der . Schnittschaltung 63 kommt. Der Umsetzer 66 ist ein Schieberegister, von dem Ausgangssignale auf vier ' parallele Ausgangsleitungen ausgehen.

Der Randomspeicher 67 ist mit den vier parallelen Leitungen von dem Umsetzer 66 verbunden. Er besitzt eine 8xl6-Speich,erkapazität. Die digitalen Daten werden mit 4 Bits gleichzeitig in vier in dem Randomspeicher 67 enthaltene 74LS670-Einheiten übertragen. Diese eignen sich für schnelles Laden und Entladen, so daß die Felder mit der schnellen Fernsehabtastgeschwindigkeit gefüllt werden können. Die Ausgangsleitung, der CPU-Datenbus, hat acht ' Leitungen. Der Videocodetakt aus der Schaltung 65 ist ein Eingangssignal für die Synchronprüfschaltung 68. Diese besteht aus verschiedenen Gattern. Weitere Eingangssignale für die Schaltung 68 sind die doppelte, einfache und halbe Zwischenträgerfre-

2'j quenz. Zwei UND-Gatter und ein exklusives ODER-

Gatter geben diese Eingangssignale auf zwei LSOO-Gatter, die über Kreuz zu einem Kippglied geschaltet sind. Wenn irgendwelche Synchronisationsbits fehlen, gibt das Kippglied ein "niedriges" Ausgangsslgnal, das mangelhafte Synchronisation anzeigt. Wenn umgekehrt keine Synchronisationsbits fehlen, ist

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das Ausgangssignal des Kippgliedes "hoch¹¹, was gute Synchronisation anzeigt. Das Kippglied wird zu Beginn jeder Zeile durch einen von einem Synchronisationssignal betätigten monostabilen Flip-Flop zurückgesetzt.

Ein "gutes" Ausgangssignal aus der Synchronisationsprüfschaltung 68 gelangt in die Codeprüfschaltung 69 in Fig. 4. Weitere Eingangssignale für die Codeprüfschaltung sind ein Signal aus der CRC-Prüfschaltung 70 und ein gepuffertes BVC-Signal. Die CRC-Prüfschaltung 7 0 umfaßt ein exklusives ODER-Gatter und ein von ihm gespeistes 74LS164-Schieberegister. Das Ausgangssignal aus dem Schieberegister wird um acht' Stellen verzögert in den anderen Eingang des exklusiven ODER-Gatters zurückgeführt. Diese Schaltung verursacht

8 die Teilung des seriellen Bitstroms durch (x +1).

Das Ergebnis der Einwirkung des Schieberegisters auf diesen .Bitstrom gibt einen Rest Null in dem Schieberegister am Ende aller Bits, wenn kein Fehler aufgetreten ist. Wenn das der Fall ist, sind alle Ausgangssignale des Schieberegisters niedrig, ' und die beiden UND-Gatter 74LS260 führen beide ein "wahres" Signal. Dadurch wird ein gutes CRC-Prüfergebnis angezeigt. Die Kombination guter Ergebnisse bei der Synchronisationsprüfung und bei der CRC-Prüfung bildet das Ausgangssignal der Codeprüfschaltung 69.

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Dieses Signal gelangt in die Videocode-Bereit-Schal tung 7.1 in Fig. 4. Sie umfaßt ein Flip-Flop LS74, das. bei Codebeginn gesetzt wird. Wenn der Code, vollständig und die Prüfung "gut" ausgefallen . ist, geht eine Anzeige an den Datenbus, daß der 'Videocode bereit" ist.'

Diese Daten werden nun in einem exlö-Randomspeicher gespeichert, und von der Speicherzugriffseinheit .10 für direkten Zugriff in Fig. 2 ausgelesen. Über, die Adressenleitungen ist es möglich/ den 8x16-Randomspeicher zu adressieren und Datenausgabe auf den Datenbus in Fig. 4 zu veranlassen. Diese Daten werden im Randomspeicher 12 gespeichert, was sie für den Mikroprozessor 11 verfügbar macht, sobald Γι der Ausleseprozeß fortig Ist. Daten von einer Zeile nach der anderen werden gelesen und in dem Randomspoicher 12 gespeichert, bis alle Zeilen ausgelesen sind. Der Mikroprozessor ist dann bereit',· die Daten für Darstellungen oder für Steuerzwecke, z.B. als Programm oder Befehle, zu verwenden; dadurch werden die Ein/Ausgabegeräte in Fig. 2, der Bildschirm 15 oder die Bedienungstafel 14, beeinflußt.

Ein Beispiel für Befehle für den Mikroprozessor wäre die Darstellung eines wechselnden Programms zusätzlich zu einem Bild oder dgl. Dabei könnte es, si Hi um di(> T.iqefszc· i t hnnuoln; z.B. Sokunden, Minuten, Stunden, Tage, Monate und Jahre. Die Zählung könnte 200 Jahre dauern. Keine zusätzlichen Endgerate wären über das bereits Gezeigte hinaus erforderlich.

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Das Bildschirmgerät 15 umfaßt einen Videoanzeige-Generator, etwa den S68047 von AMI oder ein ähnliches Gerät. Es wird zusätzlich zu der mit Fernsehabtastraster arbeitenden Kathodenstrahlröhre

5' oder einem Äquivalent verwendet. Der Videoarizeige-

Generator empfängt die erfindungsgemäß verarbeiteten digitalen Daten und erzeugt eine Punktematrix, um die gewünschten Druckbuchstaben, in den Aufeinanderfolgenden Rasterzeilen zu bilden.

Das in Fig. 4 dargestellte Videocodelesegerät

zeigt im einzelnen das Element 9 aus Fig. 2 zusammen mit den zugeordneten zusätzlichen Elementen aus Fig. 2. In den Fiq. 2 und 4 kann der Mikroprozessor 11 ein Intel 80ü5 sein. Dor Mikroprozes-■15 sor ist im wesentlichen vorprogrammiert, so wie

er bislang beschrieben wurde. Er kann jedoch noch • weitere Programmanweisungen oder Befehle erhalten. Weitere Steuerungsmöglichkeiten könnten mit Funktionssignalen, z.B. Lesen, Schreiben, Unterbrechungsanforderung und Unterbrechungsbestätigung,

"^ · gegeben werden. Der Randomspeicher 12 kann' ein

Satz von acht integrierten Intel 2118 Dynamic RAM sein. Jeder einzelne bildet eine Einheit mit lxl6K. Die Speicherzugriffseinheit 10 für direkten Zugriff kann ein integrierter Intel 8237 DMA

Controller IC sein. Die Anzahl der Leitungen in den in Fig. 4 dargestellten Sammelleitungen wird mit der Zahl an dem die einzelne Leitung kreuzenden Schrägstrich angegeben. Die Adressensammelleitung hat 16 Leitungen und die Sammelleitung 72

hat 32 Leitungen.

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Fig. 6 ist das Flußdiagramm für die in Fig. 4 dargestellte Leseeinrichtung für Fernsehdateneinzelbilder.

Bei START verlangt der erste Programmschritt 8 0

■3 das Lesen der verschiedenen VITC-Codes, bis derjenige gefunden worden ist, der "Codeübereinstimmung" mit dem interessierenden Code zeigt. Der interessierende Code ist im voraus vom Benutzer an der Bedienungstafel 14 eingelocht worden. Der Schritt 81 verlangt einen "Block in Randomspeicher 12 räu-.

men", falls ein solcher nicht schon verfügbar ist. Der Schritt 82 schreiben "Warten bis Zeile 26 in Halbbild 1" vor. Programmschritt 83 beinhaltet "Videocodedaten in Zeile 26 lesen" sowie die Feststellung der Codeüberexnstimmung. Am Entscheidungspunkt 84 wird gefragt: "Codeübereinstimmung?"'. Ist die Antwort "Nein", wird Schritt 85 "Randomspeicheradresse erhöhen" eingeleitet,und das Verfahren geht zur nächsten Stelle über. Ist die Antwort "Ja", ■ findet der Schritt 79 "Datenübertragung aus 8x16-Puffer in Randomspeicher" statt. Es handelt sich um gute Daten, da die CRC-Prüfung am Schluß nur Nullen ergeben hat. Es sind also keine Bits verän- · dert worden.

Danach wird der Schritt 85 "Randomspeicheradresse-· erhöhen" ausgeführt. Am Entscheidungspunkt 86 wird q<«fingt: "liegt Zeile 256 vor?". Anfänglich lautet (li(> Antwort "Neän", so dall das Programm zu Schritt 83 zurückkehrt. Schließlich lautet die Antwort "Ja".

•}q Das ist in der Nähe .des vertikalen Synchronisations-

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intervalls der Fall, und der .nächste Schritt 87 verlangt "Warten bis Zeile 26 in Teilbild 2".

Entscheidungspunkt 88 fragt "ist der Randomspei-• '-. eher leer?". Die Antwort "Ja" bedeutet, daß der

.5 CRC-Code im ersten Teilbild nicht gültig ist. Dies

führt zu dem nächsten Entscheidungspunkt 89, der fragt "Codeübereinstimmung?". Das bezieht sich auf das Teilbild 2. Ist die Antwort "Ja", geht . das Programm zum Schritt 90, "Datenübertragung aus dem (8x16)-Puffer in den Randomspeicher".

Danach kommt Schritt 91 "Randomspeicheradresse erhöhen". Falls die Antwort am Entscheidungspunkt 89 "Nein" war, sind die Daten in beiden Teilbildern falsch. Dann tritt Schritt 92 "Fehlerzeichen setzen" e'in.. Dies Fehler zeichen wird an einer be

sonderen Stelle im Randomspeicher 12 gespeichert.

Ist die Antwort am Entscheidungspunkt 88 "Nein", so bedeutet dies, daß die Daten aus dem Teilbild 1 vorher akzeptiert worden sind. Dies erlaubt das ■ sofortige "Randomspeicheradresse erhöhen" -

Schritt 91 -, da die Daten in Teilbild 2-nicht geprüft werden müssen.

Als nächstes tritt der letzte Entscheidungspunkt 93 "liegt Zeile 256 vor?" auf. Anfangs lautet die Anwort "Nein", so daß das Programm zu Punkt 88 zurückkehrt. Dort wird der beschriebene Programmablauf so oft wiederholt, bis die Antwort "Ja" ist. Das führt zu Schritt 94 "Datenauslesung fertig", wonach mit den Daten andere Arbeitsschritte ausgeführt worden, z.B. die Darstellunq von alpha-

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numerischen Zeichen auf dem Bildschirmgerät 15 in

Fig. 2 .

Fig. 7 ist das Flußdiagramm für einen erweiterten Betrieb der Leseeinrichtung für Fernsehdateneinzelbilder, insbesondere ihre Verwendung als Quelle für Procjr.-uiunanwcisungen und Defehle für den Mikropro-- .· ütiKHOr 11.

Bei START verlangt der erste Schritt 9 5 die ·"Systemeinstellung auf Empfang von (T)". Das geschieht Ii) durch den Benutzer an der Bedienungstafel 14. in '.

Fig. 2, der eine Zeit einstellt, z.B. 8:00:00 Uhr.

Programmschritt 96 ist "zur Zeit' (T) folge Flußdiagramm 6", d.h. der VITC-Code stimmt mit dem interessierenden Code überein, und die Folge der Opera-

^r) tionsschritte wird gemäß Flußdiagramm 6 ausgeführt.,

Dannrh verlangt Schritt ')7 in Fig. 7 ."Daten aus ; Einzelbild (T) zur Angabe von Zeit (T¹)". Die Daten zur Zeit 8:00:00 Uhr gaben z.B. die Information, daß die gewünschten, beliebig zeitterminierten Daten um 8:27 ankommen werden. Es ist nicht notwendig, daß diese Daten zur Anzeige gebracht werden; die I η for·-

mation befindet sich im Speicher, und so kann der ' Mikroprozessor 11 bis zum Zeitpunkt 8:27 Uhr warten.

Der nächste Schritt 98 schreibt vor, "zur Zeit (T ') 2') dom Flußdiagramm 6 folgen". Der VITC-Code stimmt um

B:27 Uhr überein und das qanze Flußdiagramm 6 läuft üb.

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Der letzte Programmschritt 99 in Fig. 7 verlangt "Umwandlung und Anzeige der Daten von (T')".' Alle um 8:27 Uhr empfangenen Daten werden nun aus digitalen Bits in Schriftzeichen umgewandelt ' und auf dem Bildschirmgerät 15 angezeigt.

Fig. 7 zeigt die Verwendung der Datenleseeinrichtung, deren Steuerung und schließlich den Befehl zur Anzeige auf dem Bildschirm.

Insgesamt wurde beschrieben daß digitale Daten während mindestens eines ganzen Einzelbildes in Fern-

. sehformat übertragen werden, um ein Fernseheinzelbild mit alphanumerischen Zeichen darzustellen. Die digitalen Daten werden in Fernsehzeilen mit Prüfbits am Ende jeder Zeile angepaßt. Aufeinanderfolgende Halbbilder eines Einzelbildes tragen dieselben digitalen Daten, um die redundante Verifizierung der Ubertragungsrichtigkeit zu ermöglichen. Mikroprozessoren steuern die Verarbeitung der Daten im Sender und in der Empfangsstation in· Zusammenarbeit mit Speichern. Für jedes Einzelbild ist ein Identifikationscode vorgesehen. · ■

Leerseite

Claims (1)

1. Neuanmeldung:

   Verfahren und Einrichtung zur übertragung digitaler Daten in Fernseheinzelbildern

   ANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Übertragung digitaler Daten, dadurch gekennzeichnet, daß digitale Daten bis zu einer hinreichenden Anzahl für die Füllung der Zeilen eines Fernsehhalbbildes gespeichert werden; daß die digitalen Daten in einer für das Fernsehhalbbild geeigneten Folge ausgelesen werden; daß in die Daten ein Standard-Videosignalformat eingefügt wird; daß an den Enden der digitalen Daten- ' zeilen der Halbbildfolge Prüfbits eingefügt werden; daß die ausgelesenen digitalen Daten in der nächsten Halbbildfolge redundant wiederholt werden; daß die Halbbildfolgen

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   übertragen und empfangen und aus den empfangenen Halbbildfolgen die digitalen Daten wiedergewonnen werden; daß schließlich die Gültigkeit der digitalen Daten aus den empfangene Halbbildfolgen durch die Prüfung

   der Prüfbits festgestellt und die empfangenen Halbbildfolgen gespeichert werden.

   2. Verfahren nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die digitalen Daten ent-

   _, 10 haltende Standard-Videosignalformat aufge

   zeichnet wird und die aufgezeichneten. Daten reproduziert werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten jeder Zeile, für die im ersten Halbbild die Code

   prüfung ein gültiges Ergebnis hat, in geordneter Weise gespeichert werden und daß die digitalen Daten jeder Zeile, für die im ersten Halbbild die Codeprüfung kein gültiges Ergebnis, jedoch im zweiten Halbbild

   des Einzelbildes ein gültiges Ergebnis hat, in geordneter Weise gespeichert werden.

   4. Verfahren nach einem der vorstehenden An- . sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der Zeilenzahlen in dem zweiten Halb

   bild um etwa die halbe .Zeilenanzahl in dem Halbbild verschoben wird, um dadurch Fehlerquellen im Aufzeichnungsträger auszuschalten.

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   5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen gespeicherten Halbbildfolgen ausgelesen und di<« ausgelesenen Halbbildfolgen für die Anzeige in alphanumerische

   Zeichen umgewandelt werden.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten aus den empfangenen Halbbildfolgen ausgelesen und die ausgelesenen digitalen

   Daten in 'Arbeitsbefehle für den Mikroprozessor umgewandelt werden.

   7. Einrichtung zur Übermittlung digitaler Daten, insbesondere· zur Ausführung des

   ' Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bi-s 6,

   gekennzeichnet durch eine digitale Datenquelle (Bildschirmgerät 1), einen ersten Mikroprozessor (2) mit einem Speicher (3) für die Steuerung und Verarbeitung der digi- · talen Daten und ihre adressierte Speiche

   rung im Speicher (3), eine Einrichtung (Videocodegenerator 6) für die Bildung, eines Fernseheinzelbildes aus den im Speicher (3) enthaltenen Daten, eine Einrichtung (27) zur Einfügung von Datenbits zur Verifikation,

   Kodierung (26,·28,ι 30, 32) und Synchronisation (22) in die Zeilen des Fernseheinzelbildes, sowie eine Übertragungsvorrichtung (7) für das Einzelbild und einen Videocodeabtaster (9) für den Empfang des Einzel-

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   bildes und die Wiedergewinnung der digitalen Daten.

   8. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Mikroprozessor (11) mit der Videocodeleseeinrichtung (9) ver

   bunden ist und die digitalen Daten als Befehle interpretiert.

   .9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet/ daß der Videocodegenerator

   . (6) für die Bildung eines Fernseheinzelbil

   des aus den in dem Speicher (3) enthaltenen Daten, einen Videorandomspeicher (20) für die digitalen Daten,· eine mit dem Videorandomspeicher (20) verbundene, direkt zu~ greifende Speicherzugriffseinheit (5.) für

   die schnelle Aufnahme der digitalen Daten aus dem Videorandomspeicher und einen Randomspeicher (21) für das schnelle Aufnehmen und Wiederauslesen der digitalen Daten aus der Speicherzugriffseinheit (5) enthält.

   10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis, 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übermittlung digitaler Dal en ein Videocodeabtaster { ^l) ) IiIr den Vcrtikalinverval lzeitcode zur Identifizierung des übertragenen Dateneinzel

   bildes, ein zweiter Mikroprozessor (11) mit einem Speicher (12) für die übertragenen digitalen Daten, ein Videobildgenerator (15) zur Bildung alphanumerischer Zeichen

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   aus den übertragenen digitalen Daten und ein Bildschirm (15) für die Darstellung der alphanumerischen Zeichen vorgesehen sind.