DE3223658A1

DE3223658A1 - System und verfahren zur umsetzung eines zwischenzeilenlosen videosignals in ein zwischenzeilenvideosignal

Info

Publication number: DE3223658A1
Application number: DE19823223658
Authority: DE
Inventors: Douglas James 97223 Portland Oreg. Doornink; James Richard 97230 Portland Oreg. Peterson
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-04-07
Also published as: FR2508748B1; GB2100953B; JPS587183A; DE3223658C2; GB2100953A; US4386367A; FR2508748A1; CA1182207A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing, H-. We ic km α ν ν, D^t, -Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A-Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LisKA

8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820

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' * TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN

System und Verfahren zur Umsetzung eines zwischenzeilenlosen Videosignals in ein Zwischenzeilenvideosignal

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren zur Umsetzung eines Zwischenzeilenlosen Videosignals - wie es mit einem Informationsdarstellungssystem erzeugt wird - in eine Zwischenzeilenform, die für einen konventionellen Fernsehempfänger mehr geeignet ist.

Auf dem Gebiet der Informationsdarstellung ist es oft bequem und vorteilhaft, ein zwischenzeilenloses Videosignal zu verwenden, wenn ein rasterartig abgetastetes Bild beispielsweise auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellt werden soll. Die Verwendung eines derartigen Signals, das mit einer Bildrate wiederholt wird, die gleich der Zwischenzeilenhalbbildrate ist, erlaubt

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die Erzeugung graphischer Bilder mit hoher Auflösung ohne jenes Flimmern, das in jenen Teilen eines Zwischenzeilen-"bildes unvermeidlich ist, die durch einen einzigen Punkt oder durch eine einzige horizontale Linie definiert sind. Zwischenzeilenlose Signale sind auch vorteilhaft zur Erzeugung von permanenten Kopien eines dargestellten Bildes.

Ein Problem ergibt sich dann, wenn es erwünscht ist, ein Zwischenzeilenloses Bild gleichzeitig darzustellen, sowohl auf einer graphischen Vorrichtung mit hoher Auflösung und hoher Bandbreite und auf einem Monitor - beispielsweise auf einem Fernsehempfänger - mit niedriger Auflösung und niedriger Bandbreite. In diesem Fall muß das zwischenzeilenlose Signal umgesetzt v/erden in sein Zwischenzeilenäquivalent bevor es übertragen wird zum Monitor mit der niedrigen Bandbreite. In Abhängigkeit vom speziellen verwendeten Monitor, kann es erforderlich sein, gewisse zeitliche Adjustierungen vorzunehmen; beispielsweise eine Umwandlung von der USA-Norm in europäische Normen.

Zu den bekannten Systemen zur Umwandlung eines zwischenzeilenlosen Signals in ein Zwischenzeilensignal gehört jenes von Bockwoldt gemäß dem USA-Patent Nr. 3 947 826 und jenes von Niet gemäß dem USA-Patent Nr. 3 832 487. Gemäß Bockwoldt wird ein Zwischenzeilenloses Videosignal erzeugt durch aufeinanderfolgende Abtastung eines Paares 'von Infrarotdetektoren - umgewandelt in abwechselnde Halbbilder von Zwischenzeilenlinien durch Speicherung paralleler Kanaldaten - eine Linie zu einer gegebenen Zeit in vorgewählten Speichervorrichtungen und Entnahme der Daten in einer Art, um das gewünschte Zwischenzeilensignal zu erzeugen. Gemäß de Niet wird ein zwischenzeilenloses Signal einer Fernsehkamera umgewandelt in eine

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Zwischenzeilenform durch Trennung jedes Bildes des Signals in zwei Halbbilder, durch Speicherung der beiden Halbbilder in einer Speichervorrichtung und durch Entnahme der Informationen in Halbbildfolge. Das Bockwoldt-System vollzieht die Umsetzung auf der Basis von Linie zu Linie, wogegen das de Niet-System mit einem ganzen Bild von Eingangsinformation arbeitet.

Ein Nachteil des Bockwoldt-Systems besteht darin, daß sein Zwischenzeilensignal zwei Kopien von jeder Eingangsabtastlinie enthält - eine recht unkonventionelle Anordnung und eine Anordnung, die nicht direkt anwendbar ist auf dem Gebiet der Informationsdarstellung. Ein Nachteil des de Niet-Systems ist darin zu sehen, daß es eine Speichervorrichtung erfordert, die ein ganzes Bild von Bildinformationen speichern kann. Das de Niet-System erfordert auch, daß seine Eingangs- und Ausgangsvorrichtungen - die Kamera bzw. der Monitor - im wesentlichen die gleichen Bandbreiten haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren anzugeben, zur Umwandlung aufeinanderfolgender Bilder eines zwischenzeilenlosen Videosignals in aufeinanderfolgende Halbbilder eines Zwischenzeilensignals. Insbesondere wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin gesehen, ein verbesserte System und Verfahren anzugeben, um die Umwandlung eines Zwischenzeilenlosen Videosignals vorgegebener Bildrate in ein Zwischenzeilenvideosignal vergleichbarer Halbbildrate vorzunehmen. Eine weitere der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird darin gesehen, ein"'System und ein Verfahren zur beschriebenen Umwandlung anzugeben, derart, daß eine Zwischenspeicherung der Bildinformation eines ganzen Bildes nicht erforderlich ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Umwandlung des zwischenzeilenlosen Eingangssignals in sain Zwischenzeilenäquivalent durchgeführt wird, ohne daß eine Zwischenspeicherung der Informationen eines ganzen Bildes oder auch nur einer ganzen Linie erforderlich wären. Dies wird im wesentlichen durch die Verwendung eines Linienspeichers ermöglicht, der nach dem Prinzip zuerst-ein/zuerst-aus arbeitet und auf diese Weise einanderfolgende Linien des Eingangssignals linienweise verarbeitet.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1-4 beschrieben. Es zeigen: Pig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems zur Informationsdarstellung in Verbindung mit einem Umsetzersystem der vorliegenden Erfindung, Pig. 2 ein Polgediagramm zur Erläuterung des zeitlichen Zusammenhangs zwischen den Eingangs- und Ausgangsoperationen beim System der vorliegenden Erfindung,
Pig. 3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles

der vorliegenden Erfindung,

Pig. 4 eine Darstellung von Signalen, welche ausgewählte Signale zeigt, wie sie beim Betrieb der in Pig. 3 dargestellten Anordnung erzeugt werden. 3o

Pig. 1 zeigt in vereinfachter Porm ein Blockdiagramm, einer Kombination eines bekannten Darstellungssystems mit einem System gemäßder vorliegenden Erfindung. Das be kannte System enthält die Datenquelle 1o, den Umsetzer 14, die Kathodenstrahlröhre 16 und die Steuerstufe 18. Die Datenquelle 1o gibt ein digitales Signal ab, das

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aufeinanderfolgende Bilder eines Zwischenzeilenlosen aufgefrischten rasterartig abgetasteten Videobildes definiert. Der Umsetzer 14 setzt das digitale Signal der Quelle 1o in ein entsprechendes Analogsignal um. Mit Hilfe der Kathodenstrahlröhre 16 wird das Analogsignal in ein sichtbares Bild verwandelt. Mit Hilfe der Steuerstufe wird der zeitliche Betrieb der Quelle 1o, des Umsetzers 14 und der Kathodenstrahlröhre 16 gesteuert. Derartige Systeme gehören zum Stand der Technik und ein Verständnis ihrer Konstruktion und ihres Betriebes darf im Sinne einer vollständigen Offenbarung angenommen werden. Pig. I zeigt ferner den Umsetzer 2o gemäß der vorliegenden Erfindung zur Umsetzung eines Zwischenzeilenlosen Signals der Quelle 1o in ein Zwischenzeilenäquivalent, wobei die Quelle 1o und die Steuerstufe 18 mit dem Umsetzer 2o über gestrichelt dargestellte leitungen verbunden sind. Der zweite Umsetzer 22 verwandelt das Zwischenzeilensignal in seine analoge Form und der Monitor 24 - der nach Art eines Fernsehempfängers gebaut ist - verwandelt das Analogsignal in ein sichtbares Bild.

Im Rahmen dieser Ausführungen werden wiederholt die Ausdrücke "Bild" und "Halbbild" verwendet, welche generell Bedeutungen haben sollen, wie sie auf dem Gebiet der Videotechnik üblich sind. Ein Bild umfaßt also eine Vielzahl von Rasterlinien und definiert ein vollständiges Videobild, wogegen ein Halbbild nur eine Untermenge der Rasterlinien eines gegebenen Bildes umfaßt. Die Untermenge der Rasterlinie kann beispielsweise alle ungeraden Linien oder alle geraden Linien enthalten. Als Linien können insbesondere die Zeilen eines Fernsehbildes verstanden werden. Ein Zwischenzeilenloses Videobild umfaßt aufeinanderfolgende Bilder von Bildinformationen, die alle aufeinander dargestellt werden, wogegen ein

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Zwischenzeilenbild aus auf einanderf olgenden Halbbildern besteht, deren Rasterlinien abwechselnd zwischen denen des unmittelbar vorhergehenden Halbbildes liegen.

Das zwischenzeilenlose Signal der Quelle 1o und das davon abgeleitete Zwischenzeilensignal sind in Fig. 2 dargestellt als paarweise Folgen von Liniensegmenten L1, 12 .... Ln wobei jedes Liniensegment eine einzige Rasterlinie der Bildinformation darstellt und wobei alle η Liniensegmente ein vollkommenes Bild darstellt. Für jedes Bild des Eingangssignals definiert das Ausgangssignal ein einziges Halbbild mit n/2 Rasterlinien; das erste HaIbbild besteht beispielsweise aus den ungeraden Rasterlinien L1, L3 ...L (n -1), und das zweite Halbbild besteht aus den geraden Rasterlinien L2, L4, ...Ln. Die Dauer jeder Ausgangslinie ist durch ihre relative Länge dargestellt und ist ungefähr zweimal länger als die der entsprechenden Eingangslinie. Auf diese Weise definiert das Ausgangssignal nicht nur das Zwischenzeilenäquivalent des zwischenzeilenlosen Eingangssignal, sondern ihre Bildrate (2 Halbbilder pro Bild) ist auch die Hälfte der des Eingangssignals. Unter der Annahme eines konventionellen Zwischenzeilenlosen Eingangssignals von 60 Bildern pro Sekunde (50 in Europa) enthält das Ausgangssignal 30 Bilder pro Sekunde (25 in Europa) mit je zwei Halbbildern und kann unmittelbar verarbeitet werden mit Hilfe eines Standartfernsehmonitors.

Das Blockdiagramm der Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und des in Fig. 1 dargestellten Umsetzers 2o. Zum leichteren Verständnis kann das System logisch in zwei Sektionen geteilt werden. Eine Datensektion und eine Steuersektion. DieDatensektion, die am oberen Rand der Figur dargestellt ist umfaßt die

Eingangsschaltung 3ο, das Eingangsschieberegister 32, den Eingangspuffer 34, die Speichervorrichtung 36, den Aus- _; gangspuffer 38, das Ausgangsschieberegister 4o und die Ausgangsschaltung 42. Der Teil der Datensektion vom Eingangsschieberegister 32 bis zum Ausgangsschieberegister 4o arbeitet als ein zuerst-ein/zuerst-aus orientiertes Speichersystem. Auf diesbezügliche Details wird noch eingegangen. Bei diesem einfachen Ausführungsbeispiel der Figur ist die Eingangsschaltung 3o und die Ausgangsschaltung 42 je ein Bit breit, die Schieberegister 32 und 4o sind ein Bit breit und 8 Bits tief, die Puffer 34 und 38 sind 8 Bit breit und die Speichervorrichtung 36 hat eine Kapazität von 64 Worten mit je 8 Bits (insgesamt 512 Bits), Vergleichbare Komponenten anderer Dimensionierungen und Kapazitäten können natürlicherweise verwendet werden, um speziellen Bedingungen zu genügen, ohne von der durch die Erfindung gegebenen lehre abzuweichen. Außerdem wenn es der Stand der Technik erlaubt - kann das Speichersystem mit den Teilen 32, 34, 36, 38 und 4o ersetzt werden durch einen einzigen integrierten Bauteil.

Die Steuersektion des in Pig. 3 dargestellten Systems erstreckt sich über die unteren zwei Drittel der Figur und enthält den Schreibzähler 5o und die Schreibsteuerschaltung 52 zur Steuerung der Informationsspeicherung in Synchronismus mit einem ersten Taktsignal TDCLK, ferner ein Lesezähler 54 und eine Lesesteuerschaltung 56 zur Steuerung der Informationswiedergewinnung in Synchronismus mit einem zweiten Taktsignal XDCLK, ferner einen Adr.essenmultiplexer 58 zur wechselweisen Übernahme gewisser Schreib- und Leseadressensignale der zwei Zähler·'5o und 54 zum Betrieb der Steuervorrichtung 36, ferner eine Taktschaltung 6o zur Erzeugung des Taktsignals XDCLK und schließlich ein Linienzähler 7o und eine Liniensteuer-

schaltung 72 zur Erzeugung gewisser Steuersignale, um den Betrieb des Systems mit der Eingangssignalbildrate zu synchronisieren.

Eingangssignale zum Betrieb des Systems umfassen das Bildsignal DATA/IN bestehend aus einen digitalen Bitstrom und definieren einander folgende Rasterlinien eines zwischenzeilenlosen aufgefrischten und rasterartig abgetasteten Bildes, ferner das Taktsignal TOCIK dessen Periode den Bildelementen des Eingangsbildes entspricht, und schließlich Synchronisiersignale V/SYNC bzw. H/SYNO zur Ankündigung des Beginns der Bilder bzw. Linien des Eingangsbildes. Im Rahmen eines digitalen Bildes gleicht ein Bildpunkt einem kleinen Fleck oder Punkt als Bildinformation und wird in einem monochromatischen Binärzustandsystem mit einer einzigen Binärstelle dargestellt.

Alle in Pig. 3 dargestellten Teile - ausgenommen die drei Steuerschaltungen 52, 56 und 72 - sind ihrer Natur nach konventionell und den auf diesem G-ebiet arbeitenden Fachleuten bekannt und es ist ihre besondere Verbindung und ihr zeitlich festgelegter Betrieb, im Gegensatz zu ihren spezifischen Schaltungsanordnungen, welche die Basis der vorliegenden Erfindung bilden. Außerdem werden die drei Steuerschaltungen nur unterschieden durch ihre geoffenbarten betrieblichen Charakteristiken; ihre tatsächliche Schaltungsanordnung kann entsprechend den gewünschten Talenten der individuellen Entwickler variieren.

Es wurde bereits bemerkt, daß das in Fig. 3 dargestellte System in erster Linie die Umwandlung aufeinanderfolgeder Bilder eines Zwischenzeilenlosen digitalen Videosignals in aufeinanderfolgende Halbbilder seines Zwischenzeilenäquivalents bezweckt. Ein spezieller Vorteil dieses

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Systems "besteht darin, daß die erwünschte Umsetzung vollzogen wird, ohne daß eine Zwischenspeicherung des gesamten Bildes erforderlich wäre. Tatsächlich sind die Speichererfordernisse geringer als jene die erforderlich sind, um die Bildinformation einer einzigen Linie zu speichern.

Im folgenden wird der Betrieb des in Fig. 3 dargestellten Systems beschrieben. Einanderfolgende Linien des Eingangsbildsignals werden mit der Eingangsschaltung 3o empfangen, werden umgewandelt in 8 Bit Segmente von der Serienform zur Parallelform mit Hilfe des Eingangsschieberegisters 32 und werden gespeichert über den Eingangspuffer 34 in einanderfolgende Speicherzellen der Speichervorrichtung 36, alles in Synchronismus mit dem Taktsignal TDCLK. Gleichzeitig mit der Speicherung werden die Bildinformationen aus der Speichervorrichtung 36 ausgelesen, übertragen über den Puffer 38 zum Ausgangsschieberegister 4o, zur Umwandlung von der Parallelform in die serielle Form und sind an der Ausgangsschaltung 42 verfügbar für die folgende Übertragung zu einem Empfänger. Unter Bezugnahme auf die Liniensegmente der Fig. 2 ergibt sich wieder: Während des Empfanges eines ersten Bildes werden die ungeraden Linien verarbeitet und die geraden Linien werden nicht berücksichtigt. Während des Empfanges des nächsten folgenden Bildes werden die geraden Linien verarbeitet und die ungeraden Linien werden nicht berücksichtigt. Die zur Verarbeitung der aufeinanderfolgenden Halbbilder erforderlichen Funktionen der Eingangs- und Ausgangssignale sollte aus der Figur ersichtlich sein.

Die detaillierte Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Systems wird am besten unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 dargestellten Signale erläutert. In Fig. 4 ist oben das erste Taktsignal TDOLK und in der Mitte ist das zweite

Taktsignal XDGLK dargestellt. Wie "bereits erwähnt, wird das erste Taktsignal TDCLK zum System gemäß Pig. 3 extern erzeugt und deren Periode entspricht der der Eingangs-"bildelemente. Die logische Quelle für ein derartiges Signal ist die gleiche Quelle, wie die, welche das Bildsignal erzeugt. Bei einem speziellen realisierten System ist als Quelle ein Komputerendgeräfbildschirm vorgesehen. Das zweite Taktsignal XDCLK wird intern mit Hilfe des Taktge"bers 6o erzeugt und wird verwendet um den Ausgangsbetriet) mit den Zeiterfordernissen des externen Bildschirms oder der Vorrichtung zu synchronisieren. Alle Signale die in Pig. 4 zwischen den Taktsignalen TDCLK und XDCLK dargestellt sind, sind synchron mit TDCLK und die unterhalb von XDCLK dargestellten Signale sind synchron mit diesem letzteren Taktsignal. Mit Ausnahme gewisser Startbetrachtungen ist es nicht erforderlich, daß die zwei Taktsignale synchron zueinander sind. Zum Zwecke der Diskussion wird eine TDCLK Taktrate von 25 MHz und eine XDCLK Taktrate von 12,5 MHz angenommen. Außerdem wird die RS 170 Videokonvention vorausgesetzt.

Zuerst werden die Signale betrachtet, die mit dem Taktsignal TDCLK verknüpft sind. Vorausgesetzt, aber nicht gezeigt, sind die Signale V/SY1TC und H/SYNC, welche den Beginn der Bilder und Linien der Eingangsinformationen ankündigen. Das H/SYHC Signal startet indirekt den Schreibzähler 5ο und den Lesezähler 54 und das V/SHTC Signal startet indirekt den Linienzähler 7o. Das Signal IB/LOAD ist ein Ladesignal, das die Schreibsteuerschaltung 52 einmal pro 8 Perioden des TDCLK Signals erzeugt. Damit wird bewirkt, daß 8 Bits (Bildelemente) des Bildsignals, die im Eingangsschieberegister 32 gespeichert sind, paral-IeI in den Eingangspuffer 34 übertragen werden. Das Signal WCNT0 repräsentiert das geringwertigste Bit des

laufenden Schreibadressensignals, das vom Schreibzähler 5o erzeugt wird. Es sollte ersichtlich sein, daß der Schreibzähler 5o als durch acht teilender Zähler arbeitet, um eine neue Schreibadresse zu erzeugen für jede Gruppe, bestehend aus acht Elementen des ankommenden Bildes.

Das Signal R/W ist ein Lese/Schreibsignal und wird erzeugt von der Schreisteuerschaltung 52, um den Adressenmultiplexer 58 abwechselnd zwischen der Schreibadresse des Schreibzählers 5o und der Leseadresse des Lesezählers 54 zu schalten. Ein Hochzustand des R/W Signals zeigt an, daß die Schreibadresse ausgewählt wurde und ein Tiefzustand zeigt an, daß die Leseadresse ausgewählt ist. Das Signal WE ist ein Schreibfreigabesignal, welches die Schreibsteuerschaltung 52 erzeugt, um während ihres Tiefzustandes 8 Bits der Bildinformation vom Eingangspuffer zur Speichervorrichtung 36 auf jenen Speicherplatz zu übertragen, der mit dem laufenden Schreibadressensignal aufgerufen ist. Schließlich ist das Signal OB/LOAD ein zweites Ladesignal, das die Schreibsteuerschaltung 52 erzeugt, um in ihrem Hochzustand 8 Bits von Bildinformationen von der Speichervorrichtung 36 aus jenem Speicherblatt auszulesen und den Puffer 38 zuzuführen, der durch die laufende Leseadresse aufgerufen ist. Im Beispiel, der Fig. 3 sind alle identifizierten Signale 1 Bit breit, ausgenommen die Schreib- und Lesedatensignale, welche 8 Bit

3ο breit sind.

Es sollte bemerkt werden, daß ein Speicherschreibbetrieb immer dann möglich ist, wenn das R/W Signal hoch-ist und die Signale WE und OB/LOAD tief sind und daß ein Speicherlesebetrieb immer dann möglich ist, wenn das Signal R/W tief ist und die Signale WE und OB/LOAD hoch sind. Die

Hoch/Tiefkonvention der verschiedenen Signale der Fig. 4 ist natürlich eine Präge des Entwurfes und es sind die Zeitbeziehungen zwischen den Signalwechseln, welche ihre Bedeutung "bestimmen. (TJm die Beschreibung zu erleichtern, wurden die positiven Halbperioden der Taktsignale TDCLK und XDCLK aufeinanderfolgend in Gruppen zu acht nummeriert entsprechend den 8 Bit Bildsegmenten, welche mit Hilfe der in Pig. 3 dargestellten Speichereinrichtung 32, 34» 36, 38, 4o verarbeitet werden).

Wir wenden uns nun den Signalen der Fig. 4 zu, die dem Taktsignal XDCLK zugeordnet sind. Das Signal RCNT0 stellt das geringwertigste Bit des laufenden Leseadressensignals dar, das der Lesezähler 54 erzeugt. Ähnlich wie der Schreibzahler 5o wird der Lesezähler 54 als durch acht teilender Zähler betrieben, um eine neue Leseadresse alle acht Perioden des Taktsignals XDCLK zu erzeugen. Das Signal SR/LOAD ist ein Ladesignal, das die Lesesteuerschaltung 56 erzeugt um 8 Bit der Bildinformation die zuvor in das Ausgangspufferregister 38 geladen wurde zum Ausgangsschieberegister 4o zu übertragen, von wo aus eine serielle Übertragung zur Ausgangsschaltung 42 unter Steuerung des Taktsignals XDCLK vorgenommen wird.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 wird nun der detaillierte Betrieb des Systems der vorliegenden Erfindung wie folgt erläutert. Unter Steuerung des Taktsignals TDCLK wird die am Eingang der Eingangsschaltung 3o vorhandene Information kontinuirlich durch die Schaltung geschleust, wird von der seriellen Form in die parallele Form mit Hilfe des Schieberegisters 32 umgewandelt und an den Eingang des Puffers 34 gegeben. Die Liniensteuerschaltung 72 erkennt den Empfang des Signals H/SYNC, das den Beginn einer neuen Linie der Bildinformation anzeigt. Nach einer

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gewissen Zeit nach der die Information mit Sicherheit am Eingang des Puffers 34 angekommen ist, überträgt die Liniensteuerschaltung 72 das Startsignal LINE/START zur Schreibsteuerschaltung 52 und zur lesesteuerschaltung 56, wodurch beide Schalterschaltungen und ihre entsprechenden Zähler 5o und 54 gestartet werden. Um günstige Startbedingungen zu schaffen, können die Zählerstände der beiden Zähler 5o und 54 auf Null gesetzt werden, so daß die folgenden Schreib- und Leseoperationen bei der Speicheradresse Null beginnen. Andere Werte könnten ebenfalls verwendet werden.

Unmittelbar nach Empfang des Signals von der Liniensteuerschaltung 72 erzeugt die Schreibsteuerschaltung 52 das erste IB/LOAD Signal, welches bewirkt, daß die am Ausgang des Schieberegisters 32 anliegende Information in den Puffer 34 übernommen wird. Die Schreibsteuerschaltung 52 gibt dann das R/W Signal ab, womit das 8 Bit Ausgangssignal des Schreibzählers 5o als erste Schreibadresse ausgewählt wird und gibt dann das Schreibfreigabesignal WE ab, wodurch die Information die vorher in den Puffer 34 geladen wurde zur Speichervorrichtung 36 übertragen und an jenem Speicherplatz gespeichert wird, der durch die Schreibadresse aufgerufen wurde. Die Schreiboperation wird wiederholt für alle acht Perioden des Taktsignal TDCLK. Zwischen jeder Schreiboperation wird der Schreibzähler 5o automatisch inkrementiert um eine neue Schreibadresse zu erzeugen. Auf diese Art werden nacheinander 8 Bit Segmente des ankommenden Bildsignals zeitlich nacheinander in entsprechenden Speicherplätzen innerhalb der Speichervorrichtung 36 gespeichert. Die Schreiboperationen werden wiederholt, bis der Empfang eines neuen H/SYNC Signals den Beginn einer neuen Linie von Eingangsinformation anzeigt. Da nur jede andere Linie von jedem

EingangsMld gespeichert wird, muß die Lini ens teuer schaltung 72 derart ausgebildet sein, um die Abgabe eines neuen Startsignals nur für jene linien abzugeben, die gespeichert werden sollen; das heißt, die ungeraden Linien eines ersten Bildes und die geraden Linien des nächsten folgenden Bildes.

Es sollte beachtet werden, daß während der Zeit während der die Eingangsinformation nicht in der Speichervorrichtung 36 gespeichert wird, das R/W Signal, ferner das Schreibfreigabesignal V/E und das OB/LOAD Signal in ihre anderen Zustände geschaltet werden. Unter dieser Bedingung übernimmt der Adressenmultiplexer 58 das Leseadressensignal, das Tom Lesezähler 54 erzeugt wird, ferner wird die Speichervorrichtung 36 für eine Leseoperation vorbereitet und schließlich wird die im Speicher unter der Leseadresse gespeicherte Information in den Ausgangspuffer 38 übertragen. Es sollte auch bemerkt werden, daß im Hinblick auf das SH/LOAD Signal die Leseoperation periodisch vorgenommen wird, ohne Rücksicht darauf, ob die zum Puffer 38 übertragene Information verwendet wird, um ein Ausgangssignal des Systems zu erzeugen. Dieser Vorteil wird später erläutert. Es sollte außerdem bemerkt werden, daß einanderfolgende abwechselnde Linien von Eingangsinformation kontinuirlich in die Speichervorrichtung 36 geschrieben werden, eine über die andere und völlig ^ unabhängig von der Ausgangsoperation.

Es wurde bereits früher angedeutet, daß das Signal LINE/ START der Liniensteuerschaltung 72 von der Lesesteuerschaltung 56 empfangen wird und die Steuerschaltung 56 und dem zugeordneten Zähler 54 startet. Nach dem Start aktiviert die Steuerschaltung 56 die Taktschaltung 6o und beginnt die periodische Erzeugung des Signals SR/LQAD das

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in Pig. 4 dargestellt ist. In Abhängigkeit von diesem SR/LOAD Signal wird die Information die vorher im Ausgangspuffer 38 gespeichert wurde, an das Ausgangsschieberegister 4o übertragen. Sowohl die Erzeugung des Signals SR/LOAD als auch die Zählung des Lesezählers 54 werden synchron mit dem Taktsignal XDGLK vorgenommen, das die Taktschaltung 6o erzeugt. Das Taktsignal XDCLK wird auch dem Ausgangsschieberegister 4o und der Ausgangsschitung 42 zugeführt, um das Ausgangssignal des Systems zu bilden. Alle acht Perioden des Taktsignals XDCLK bewirkt die Lesesteuerschaltung 56 die Umstellung des Lesezählers 54 auf die nächste folgende Leseadresse; nach einer Zeit die ausreicht, um den Ausgangspuffer 38 mit jener Information zu laden, die vorher in einem durch die Leseadresse aufgerufenen Speicherplatz gespeichert war, gibt die Steuerschaltung 56 ein neues Signal SR/LOAD ab und bewirkt damit, daß die Information des Puffers 38 zum Schieberegister 4o und von dort zur Ausgangsschaltung 42 übertragen wird. Auf diese Weise wird die in der Speichervorrichtung 36 mit der Taktrate TDCLK gespeicherte Information gleichzeitig aus der Speichervorrichtung mit einer langsameren Taktrate XDCLK ausgelesen. Am Ende jederAusgangslinie wird der Taktgeber 6o gestoppt und das System erwartet eine neuerliche Aktivierung am Beginn der nächsten Eingangslinie. Dabei gibt die Liniensteuerschaltung 72 "das LINE/START Signal nur für jene ungeraden oder geraden Linien jedes Eingangsbildes ab, welche während der zugeordneten Bildzeit verarbeitet werden sollen. Die Liniensteuerschaltung 72 schaltet die Steuersignale V/SYNC und H/SYNC durch und eventuell auch das Signal BLANK/UNBLANK das erforderlich ist, um den externen Monitor mit dem Ausgangssignal zu synchronisieren.

Unter der Annahme einer XDGLK Taktrate von ungefähr ein-

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halb der TDCLK Taktrate ergeben sich Überlappungen zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Da nur jede zweite Linie am Eingang in der Speichervorrichtung 36 gespeichert wird und da der Schreibbetrieb und der Lesebetrieb beinahe gleichzeitig beginnen, steht genügend Zeit zur Verfügung, um die vollständige gespeicherte Linie auszulesen, bevor die nächste zu speichernde Linie empfangen wird. Noch wichtiger ist, daß ein wesentlicher Teil jeder Linie aus dem System ausgelesen wird, bevor die ganze Linie gespeichert wird, so daß die Kapazität der Speichervorrichtung 36 geringer sein kann, als zur Speicherung einer ganzen Linie erforderlich wäre und der Schreibbetrieb kann derart durchgeführt werden, daß zur Speicherung der Linieninformation Speicherzellen herangezogen werden, deren Information bereits ausgelesen wurde.

Der geringste Betrag der erforderlichen Speicherkapazität zur Bewältigung eines ankommenden Bit Stromes wird definiert durch die folgenden mathematischen Ausdrücke:

^Mct* ²

_TT it M > 2(1-

" » ^Pot

dabei definieren TT bzw. M die Dimensionen des Speicherfeldes in Bits bzw. in Worten, M . kennzeichnet dieSpeicherzykluszeit (einschließlich Verzögerungen aufgrund der zugeordneten Anschlußschaltungen), P. . bezeichnet die Bildelementeingabezeit, P . bezeichnet die Bildelementausgabezeit, U bezeichnet die Anzahl der Bildelemente pro Bildlinie und 2 * P_it > P_Qt > P_±t. Die zweite Gleichung setzt voraus, daß der Leseprozess bei der ersten Gelegen-

heit nach dem Start des Schreibprozesses beginnt, eine Voraussetzung die nicht in allen Fällen gültig ist. Im Beispiel der vorliegenden Offenbarung gleicht N der 8 Bit Eingangswortlänge, I^/^₀-^ gleicht 1/2, und U gleicht 64o (angenommen). Daher wird, gemäß der zweiten Gleichung, für die Speichervorrichtung 36 nur eine Kapazität "benötigt die nicht größer ist, als 4o mal 8. Der tatsächlich verwendete Speicher würde wahrscheinlich 64 Worte mal 8 Bit messen, immer noch weniger als 6oo Bits pro Eingangslinie.

Wenn wir wieder auf die Pig. 4 zurückkommen, wird bemerkt werden, daß zwei Perioden des OB/1OAD Signals auftreten, während einer Periode des SR/LOAD Signals. Nur die im Puffer 38 zur Zeit des zweiten SR/LOAD Signals gespeicherte Information wird zum Schieberegister 4o gesendet. Da beim dargestellten Beispiel die XDClK Taktrate genau die Hälfte der DTCIK Taktrate ist, wird die gleiche Information - definiert durch das ungeänderte Leseadressensignal - in den Ausgangspuffer 3o geladen, während beider Perioden des OB/LOAD Signals und der doppelte Ladebetrieb ist nicht besonders bedeutungsvoll.

Jedoch im allgemeineren Pail, wo das XDCLK Signal etwas langsamer oder schneller als die Hälfte des TDCLK Signals sein kann - beispielsweise in Europa, wo eine Bit Rate ist eine Punktion von 5o Hz anstelle von 6o Hz - ist es möglich, daß die zeitliche Pestlegung zwischen dem OB/LOAD Signal und dem SR/LOAD Signal derart ist, daß die von der Speichervorrichtung 36 zum Ausgangspuffer 38 übertragene Information zur gleichen Zeit erfolgt, zu der die Information auch vom Ausgangspuffer zum Ausgangsschieberegister 4o übertragen wird. Wäre es keine Tatsache, daß der Ausgangspuffer kurz vorher geladen wurde mit Informationen für das Schieberegister, so könnte die gleich-

zeitige und wiederholte Ladung des Puffers die Übertragung ungültiger Informationen verursachen. Ein derartiges Ereignis wird aber wirksam ausgeschlossen durch die 'V häufige doppelte Ladung des Ausgangspuffers während je-■'; der Periode des Lesebetriebes. Wenn eine korrekte Infor-' mation während der ersten Periode des OB/LOAD Signals in den Ausgangspuffer geladen wird, dann wird sie korrekt übertragen, unbeschadet vom gleichzeitigen Auftreten des SR/LOAD Signals mit der zweiten Periode des OB/LOAD Signals und wenn eine Fehlinformation während der ersten Periode des OB/LOAD Signals übertragen wird, dann wird sie durch die zweite Periode korrigiert.

Zusammenfassend besteht das System der vorliegenden Erfindung aus einer Einrichtung zum Empfang eines Eingangssignals, womit aufeinanderfolgende Bilder eines zwischenzeilenlosen Videobildes definiert werden und aus Mitteln zur zeitabhängigen Erzeugung eines Ausgangssignals, welches eine Zwischenzeilenversion des gleichen Bildes definiert; dabei ist die Halbbildrate des Ausgangssignals gleich der Bildrate des Eingangssignals. Es wird Vorsorge getroffen, daß das System synchron entweder mit einem internen oder mit einem externen Takt betrieben wird und daß das Ausgangssignal entweder der Fernsehnorm in USA oder der europäischen Fernsehnorm entspricht.

Im Betrieb wird jede zweite Linie - beispielsweise jede gerade Linie - eines ersten Bildes der Eingangsinformation in einen Linienpuffer mit einer ersten zwis-chenzeilenlosen Rate geschrieben und gleichzeitig wird es aus dem Puffer ausgelesen mit einer zweiten langsameren Zwischenzeilenrate. Der Vorgang wird dann wiederholt für die verbleibenden Linien - beispielsweise die ungeraden Linien des nächsten folgenden Bildes der Eingangsinformation.

Auf diese Weise werden zwei Halbbilder (ein Bild) eines Zwischenzeilenausgangssignals erzeugt entsprechend je zwei Bildern des Eingangssignals. Der Schreibbetrieb und der Lesebetrieb sind verschachtelt, um jede Linie der Hochgeschwindigkeitseingangsinformation in den Puffer zu schreiben und gleichzeitig mit einer langsameren Rate auszulesen. Da der Puffer nach dem Prinzip zuerst-ein/ zuerst-aus arbeitet und weil jeder verschachtelte Lesebetrieb beinahe unmittelbar nach dem Start des entsprechenden Schreibbetriebes beginnt, kann die Eingangsinformation "rund" um die vorhandenen Speicherplätze vorgenommen werden, ohne sich der Gefahr auszusetzen, daß vorher gespeicherte Informationen zerstört werden, welche noch nicht ausgelesen wurden. Auf diese Weise kann eine Puffervorrichtung verwendet werden, deren Speicherkapazität geringer ist als jene, die zur Speicherung einer ganzen Linie von Eingangsinformation erforderlich wäre.

Es sollte erkannt werden, daß das System der vorliegenden Erfindung speziell brauchbar ist, um ein zwischenzeilenloses Signal von 60 Bildern pro Sekunde - wie es auf dem Gebiet der Informationsdarstellung mit großer Auflösung üblich ist - umzuwandeln in ein 60 Halbbilder pro Sekunde Zwischenzeilensignal, welches sofort in einem konventionellen Fernsehempfänger verarbeitbar ist. Ein Hauptvorteil eines derartigen Systems liegt darin, daß es die Verwendung konventioneller mit geringer Bandbreite betriebener Fernsehempfänger ermöglicht um Bilder darzustellen, die mit Hilfe eines breitbandigen Informatiosdarstellungssystem erzeugt wurden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß diese Umwandlung erzielt wird, ohne eine Verwendung großer und relativ komplexer Puffer oder anderer Zwischenspeicher zur Speicherung eines ganzen Bildes oder eines Halbbildes von Eingangsinformationen.

Im Rahmen dieser Beschreibung wurden hauptsächlich jene Details der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche sich auf eine neue Betriebsweise teilweise bekannter Bauteile beziehen. Die auf diesem Gebiet arbeitenden Fachleute werden aber erkennen, daß das beschriebene System auch erweiterbar ist, um Bilder mit mehreren Grautönen oder Farbbilder zu behandeln, in dem die Anzahl und Dimensionen gewisser "Bauteile des beschriebenen Systems erhöht werden. Um beispielsweise ein 16-Pegelgrautonbild zu verarbeiten, wäre es notwendig einen 4-Bit breiten Eingangsund Ausgangsbitstrom vorzusehen. Die erforderlichen Änderungen, um das System auf einen derartigen Bitstrom umzustellen, werden die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute im Rahmen der durch die Erfindung gegebenen Lehre erkennen.

Die hier verwendeten Ausdrücke und Definitionen sind beschreibender Art aber nicht begrenzender Art, und es ist nicht beabsichtigt, durch die Verwendung derartiger Ausdrücke und Definitionen äquivalente Besonderheiten oder äquivalente Teile derartiger Besonderheiten auszuschliessen, da der Umfang der vorliegenden Erfindung definiert und nur begrenzt wird durch die Patentansprüche.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. f I. Weicemaijn, Dipl.- ?hys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska

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System -und Verfahren zur Umsetzung eines Zwischenzeilenlosen Videosignals in ein Zwischenzeilenvideosignal

Patentansprüche

n\ System zur Umsetzung aufeinanderfolgender Bilder eines zwischenzeilenlosen Videosignals in aufeinanderfolgender Halbbilder eines Zwischenzeilenvideo-■ signals, gekennzeichnet durch:

a) eine Eingangseinrichtung zum Empfang eines Eingangssignals, das aufeinanderfolgede Bilder eines zwischenzeilenlosen rasterartig abgetasteten Videobildes definiert, wobei jedes Bild eine Vi elzahl von Rasterlinien der Videoinformation ent- ■ hält; und

b) eine Ausgangseinrichtung zur Erzeugung - in zeitlicher Abhängigkeit mit dem Empfang des ersten Bildes des Eingangssignals - eines ersten Ausgangssignals, das jede andere Rasterlinie des ersten Bildes definiert und - in zeitlicher Ab-

hängigkeit mit dem Empfang eines nächsten folgenden Bildes des Eingangssignals - eines zweiten Ausgangssignals, das die anderen Rasterlini

en des nächsten folgenden Bildes definiert.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausgangs signal ein erstes HarbMld eines Zwischenzeilenvideosignals definiert und daß das zweite Ausgangssignal ein zweites HaIbMId des Zwischenzeilenvideosignals definiert.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste HaIbMId aus den ungeraden Rasterlinien (L1, L3...) des ersten EingangsMldes besteht und daß das zweite Halbbild aus den geraden Rasterlinien (L2, L4...) des nächsten folgenden Bildes besteht.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal in Kombination eine Zwischenzeilendarstellung des Eingangsbildes definieren.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbbildrate des kombinierten Ausgangssignals der Bildrate des Eingangssignals entspricht.
6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 3ο die Eingangseinrichtung eine Einrichtung enthält zum Empfang einer Rasterlinie einer Eingangsinfo-rmation mit einer ersten Rate und daß die Ausgangseinrichtung eine Einrichtung enthält, zur Übertragung der Rasterlinie mit einer zweiten langsameren Rate. 35
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Ausgangseinrichtung eine Einrichtung enthält, zur Auslösung der Übertragung der Rasterlinie gleichzeitig mit ihrem Empfang.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal mit einer Rate von 60 Bildern pro Sekunde empfangen wird und daß das Ausgangssignal erzeugt wird mit einer Rate von 60 Halbbildern pro Sekunde.
9. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal mit einer Rate von N linien pro Sekunde empfangen wird und daß das Ausgangssignal erzeugt wird mit einer Rate von weniger als N Linien pro Sekunde.
10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsrate N/2 Linien pro Sekunde "betragt.
11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangseinrichtung eine Speichereinrichtung (36) enthält zur vorübergehenden Speicherung mindestens · eines Teiles einer Eingangsrasterlinie von Videoinformation und daß die Ausgangseinrichtung eine Einrichtung enthält zum Lesen aus der Speichereinrichtung eines ersten Teiles der Rasterlinie währenddessen ein zweiter Teil der Rasterlinie gespeichert wird.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung betrieben wird in einer zuerst-ein/zuerst-aus Betriebsweise, derart, daß der zweite Teil der Rasterlinie zeitlich dem ersten Teil folgt.
13. System nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung eine Speicherkapazität besitzt, die geringer ist als jene, die zur Speicherung einer ganzen Rasterlinie der Eingangsinformation erforderlich ist.
14. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Rasterlinie aus der Speichereinrichtung mit einer langsameren Rate gelesen wird, im Vergleich zu der Rate, mit der der zweite Teil gespeichert wird.
15. Verfahren zur Umsetzung aufeinanderfolgender Bilder eines zwischenzeilenlosen Videosignals in aufeinanderfolgende Halbbilder eines Zwischenzeilenvideosignals, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Empfang eines Eingangssignals, das aufeinanderfolgende Bilder eines zwischenzeilenlosen aufgefrischten rasterartig abgetasteten Videobildes definiert; und

b) Erzeugung - gleichzeitig mit dem Empfang eines · ersten Bildes des Eingangssignals - eines Ausgangssignals, das ein erstes Halbbild einer Zwischenzeilendarstellung des Videobildes definiert und Erzeugung - gleichzeitig mit dem Empfang eines nächsten folgenden Bildes des Eingangssignals - eines Ausgangssignals, das ein

nächstes folgendes Halbbild der Zwischehzeilendarstellung des Videobildes definiert.
16. Signalumsetzungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbbildrate des Ausgangssignals der Bildrate des Eingangssignals entspricht.
17. Signalumsetzungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes Bild des Eingangssignals eine Vielzahl von Rasterlinien von Bildinformationen umfaßt und daß das erste Halbbild des Ausgangssignals alle anderen Rasterlinien des ersten Bildes umfaßt und daß das nächste folgende Halbbild aus den verbleibenden Rasterlinien des nächsten folgenden BiI-des besteht.
18. Signalumsetzverfahren nach Anspruch 13, dadurch gegeknnzeichnet, daß das Eingangssignal mit einer Rate von Έ Linien pro Sekunde empfangen wird und daß das Ausgangssignal erzeugt wird mit einer Rate von N/2 Linien pro Sekunde.
19. Signalumsetzverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (a) den Empfang einer Rasterlinie des Eingangsvideobildes mit einer ersten Rate umfaßt und daß der Verfahrensschritt (b) die Erzeugung einer Rasterlinie mit einer zweiten langsameren Rate umfaßt.

2o. Signalumsetzverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (b) außerdem umfaßt die Erzeugung eines ersten Teils der Rasterlinie während der Zeit während der ein zweiter Teil dieser Linie empfangen wird.