DE3241204A1 - In kaskade geschaltete rom-speicher fuer die signalverarbeitung - Google Patents

In kaskade geschaltete rom-speicher fuer die signalverarbeitung

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Description

RCA 76557/Sch/Ro.
US-Ser.No. 319 460
AT: 9. November 1981
15
RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)
In Kaskade geschaltete ROM-Speicher für die Signalverarbeitung.
Die Erfindung bezieht sich auf die digitale Signalverarbeitung und betrifft insbesondere die Multiplikation digitaler Videosignale. Multiplikation stellt eine übliche Signalverarbeitungsfunktion für Videosignale dar. Zunehmend liegen Videosignale in digitaler Form vor, typischerweise mit einer Auflösung von 8 Bit (256 Grauskalenpegel). Wenn man ein Digitalsignal von 8 Bit mit einen Steuersignal von 8 Bit (welches ein anderes Videosignal, ein Schattierungssignal, etc. sein kann) multiplizieren will, dann hat das resultierende Produktsignal 16 Bit (65536 Graupegel). Da ein Signal mit 16 Bit nicht durch ein 8-Bit-System hindurchgeführt werden kann, müssen einige Ausgangsbits des Multiplizierers unberücksichtigt bleiben. üblicherweise läßt man die 8 niedrigstwertigen Bits ent*
fallen, so daß nur die 8 höchstwertigen Bits zur Wiedergabe des Produktsignals verbleiben. Da der Multiplizierer in der Lage ist, ein Produktsignal mit 16 Bit zu liefern, führt diese Vernachlässigung zu einer schlechten Aus-nutzung des relativ teueren Multiplizierers.
Eine Möglichkeit, einen digitalen Multiplizierer herzustellen, besteht im Aufbau einer Nachschlagetabelle unter Verwendung von ROM-Speichern. Die 8 Bits von Eingangs- und Steuersignal können als ein einziges Adressenwort von 16 Bit angesehen werden, mit Hilfe dessen 65536 Speicherplätze für Daten zugänglich gemacht werden können. Wenn man jedoch das Produktsignal auf ein Wort von 8 Bit begrenzt, dann hat man mehr Speicherplätze für Daten als einzelne Daten Wörter.
Eine andere Möglichkeit zur Multiplizierung von Signalen besteht in der Verwendung eines mikroprozessorgesteuerten RAM-Speichers, wie er etwa in der US-Patentanmeldung USSN 286 264 vom 23. Juli 1981 (Erfinder: R.A. Dischert) beschrieben ist. Hierbei wird der RAM-Speicher vom Mikroprozessor (oder bei einer anderen Ausführungsform durch eine verdrahtete Schaltung) während des Vertikalaustastintervalls oder während einiger Horizontalaustastintervalle mit Transfer-Koeffizienten beschickt. Ein solches System kann unter Umständen die Multiplikation eines Videosignals nicht schnell genug durchführen, wenn das Multipliziersignal sich während einer Horizontalzeile ändert, wie etwa wenn das Multipliziersignal ein Schattierungssignal oder ein anderes Videosignal ist.
Es ist daher wünschenswert, Signale großer Bandbreite in einer preiswerten Weise zu multiplizieren, wobei die dazu benutzten Schaltungen voll ausgenutzt werden. 35
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Eingangssignals entsprechend einem digitalen Steuersignal die Multiplizierung des Eingangssignals mit einem Maßstabsfaktor, der durch ein Bit des Steuersignals bestimmt wird. Der Maßstabsfaktor hat eine bestimmte Bedeutung. Diese Multiplikation ergibt ein erstes Produktsignal. Danach wird dieses erste Produktsignal mit einem Maßstabsfaktor multipliziert, welcher durch ein anderes Bit des digitalen Steuersignals bestimmt wird. Dieser Maßstabsfaktor hat eine andere Bedeutung als der erste. Durch diese Multiplikation ergibt sich ein zweites Produktsignal.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Eingangssignals entsprechend einem digitalen Steuersignal. Hierbei multipliziert eine erste Multipliziereinrichtung das digitale Eingangssignal mit einem Maßstabsfaktor, welcher durch ein Bit des Steuersignals bestimmt wird, wobei dieser Maßstabsfaktor eine bestimmte Bedeutung hat. Eine zweite Multipliziereinrichtung multipliziert das erste Produkt mit einem Maßstabsfaktor, welcher eine andere Bedeutung hat und durch ein anderes Bit des Steuersignals bestimmt wird. Dabei ergibt sich ein zweites Produkt.
Anhand der einzigen beiliegenden Figur sei nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Figur veranschaulicht einen 8~Bit-Eingangsanschluß 11, an dem ein digitales Videosignal mit 8 Bit zugeführt wird (für jedes Bit des Eingangssignals ist einer der 8 Eingangsanschlüsse vorgesehen). Das Eingangssignal kann von einer Fernsehkamera, einem Videobandrecorder etc. stammen und von einem (nicht dargestellten) A/D-Konverter bekannter
Bauart digitalisiert (abgetastet und dann quantisiert) worden. Das digitale Videosignal wird einem Adresseneingang eines ROM-Speichers 12 zugeführt. Der ROM-Speicher 12 hat 1024 Speicherplätze von jeweils 8 Bit. Ein solcher ROM-Speicher ist beispielsweise der Typ 93451 der Firma Fairchild Co. oder andere Hersteller. Das Videosignal umfaßt 8 Bits, jedoch hat der ROM-Speicher 12 zehn Adressen-Eingangsleitungen. Somit wird das Videoeingangssignal 8 der 10 Adressen-Eingangsleitungen zugeführt. Die erfindungsgemäße Schaltung hat ferner einen 8-Bit-Steuersignaleingang 10 mit 8 einzelnen Anschlüssen 10a, 10b, 10c, 1Od, 1Oe, 1Of, 10g und 10h, denen entsprechend das höchststellige bis niedrigststellige Bit eines Multipliziersteuersignals zugeführt werden. Dieses Steuersignal kann von (nicht dargestellten) Drehknopfschaltern, einem mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) über eine Achse mit einem Einstellknopf gekoppelten Codierer, einem (gleichfalls nicht dargestellten) mit einem Potentiometer gekoppelten A/D-Konverter stammen oder durch ein anderes digitales Videosignal gebildet werden, welches in einer Weise abgeleitet ist, wie es für das Signal am Eingangsanschluß 11 beschrieben worden ist. Die beiden höchstwertigen Bits werden den restlichen beiden Adresseneingängen des ROM-Speichers 12 zur Steuerung der Dämpfung des vom Eingangsanschluß 11 abgeleiteten Signals zugeführt werden, wie dies noch beschrieben wird.
Das 8-Bit-Ausgangssignal vom ROM-Speicher 12 wird 8 Bits des 10-Bit-Adresseneingangs eines IK/8-ROM-Speichers1' zugeführt und die übrigen 2 Bits der Adresseneingänge erhalten die nächsten beiden niedrigerwertigen Bits des Steuersignals von den Eingangsanschlüssen 10c und 1Od. In ähnlicher Weise wird das 8-Bit-Ausgangssignal des ROM-Speichers 14 den Adresseneingängen des IK/8-ROM-Speichers 16 geführt, und die übrigen beiden Adresseneingänge er-
1)1K Wörter zu 8 Bit
halten das Steuersignal von den Eingangsanschlüssen 1Oe und 1Of. Schließlich wird das 8-Bit-Ausgangssignal des ROM-Speichers 16 den Adresseneingängen eines 1K/8-ROM-Speichers 18 zugeführt, und die restlichen beiden Adresseneingänge erhalten die dem niedrigststelligsten Bits nächsten Bits und LSB des Steuersignals von den Eingängen 10g bzw. 10h. Das digitale Videoausgangssignal vom ROM-Speicher 18 ist am 8-Bit-Ausgangsanschluß 20 zur weiteren Verarbeitung und Umwandlung in ein Analogsignal durch einen (nicht dargestellten) D/A-Konverter verfügbar.
Jeder der ROM-Speicher 12, 14, 16 und 18 kann so betrachtet werden, als wenn er vier kleinere ROM-Speicher jeweils einer Größe von 256x8 enthält, wobei jeder kleinere ROM-Speicher mit Seite 1, 2, 3 bzw. 4 bezeichnet wird. Seite 1 aller ROM-Speicher wird ausgewählt, indem das Binärsignal "11" auf dem jeweiligen Paar Steuerleitungen am Anschluß 10 für den jeweiligen ROM-Speicher anliegt. Durch die Wahl der Seite 1 des ROM-Speichers wird eine Dämpfung von Null eingegeben. Daher ist auf Seite 1 aller ROM-Speicher jeder Speicherplatz so programmiert, daß er einen Wert enthält, der (binär) seinen eigenen Adressenplatz darstellt. Beispielsweise: Seite 1, Adresse 1, Wert 1; Seite 1, Adresse 2, Wert 2, usw. Die ROM-Speicher können entweder bei der Herstellung maskenprogrammiert werden oder sie werden feldprogrammiert. Beide Techniken sind bekannt.
Für Videosignale ist die Einstellung der Verstärkung in Stufen erwünscht, welche der kleinsten erkennbaren Amplitudenänderung entsprechen, und diese Änderung beträgt etwa 0,5% oder 0,05 db. Diese Änderung ist gleich einem Maßstabsfaktor von 0,995 und entspricht einer Änderung von einem Teil pro 200 oder 46 db von der Spitzenamplitude des Videosignals abwärts gemessen.
Es sei nun die Seite 2 des ROM-Speichers 18 betrachtet, welche zugänglich wird durch Anlegen einer binären "1G" an die Eingänge 10g bzw. 10h. Die Dezimalzahlen O bis 255, multipliziert mit 0,995, sind in binärer Form in dieselben relativen Speicherplätze wie bei Seite 1 programmiert. Auf Seite 3 des ROM-Speichers 18 (binäres Steuersignal "01") sind die Dezimalzahlen O bis 255,
2
multipliziert mit 0,995 , programmiert, und zwar wiederum an entsprechend denselben Speicherplätzen. Auf Seite des ROM-Speichers 18 (Steuersignal "00") sind die Dezimalzahlen 0 bis 255, multipliziert mit O,9953, programmiert, und zwar wiederum an den entsprechend gleichen Speicherplätzen.
Es sei nun der ROM-Speicher 16 betrachtet. Seine Seiten
O 1, 2, 3 und 4 haben die Maßstabsfaktoren 0,995 , 0,995 ,
O,9958 bzw. O,99512. (Der Koeffizient der Seite 1 von 0,995 entspricht Eins, wie oben erläutert). Diese Maßstabsfaktoren werden wiederum mit den Dezimalzahlen 0 bis 255 multipliziert und in die entsprechend selben Speicherplätze, wie oben erläutert, eingespeichert» Die Seiten werden gewählt unter Verwendung derselben binären Steuersignale, jedoch kommen diese nun von den Eingängen 1Oe und 1Of. In gleicher Weise haben die Seiten
des ROM-Speichers 14 Maßstabsfaktoren 0,995°, O/99516, 0,995 bzw. 0,995 , und diese Seiten werden durch Signale an den Eingängen 10c und 1Od gewählt, während die Seiten des ROM-Speichers 12 Maßstabsfaktoren von 0,995 , 0,995 , 0,9951^0 und 0,995 haben und die Seiten durch Signale an den Eingängen 10a und 10b gewählt werden.
Es sei bemerkt, daß bei der Bestimmung der in den ROM-Speichern, zu programmierenden Werte ein Rundungsgesetz angewandt wird. Wenn das Signal am Ausgang 20 weiterverarbeitet werden soll, dann kann die Benutzung zusätzlicher
-ιοί Bits zweckmäßig sein, und man kann ROM-Speicher mit einer Wortlänge von 9 Bits benutzen.
Die maximale Dämpfung, die ein Signal vom ROM-Speicher erhalten kann, ist 0,995 . Ähnlich sind die maximalen Dämpfungen infolge der ROM-Speicher 16, 14 und 12 O,99512, O,99548 bzw. O,995192. Die maximale Dämpfung für alle vier ROM-Speicher 12, 14, 16 und 18 ist gleich 0,995 potenziert mit dem Exponenten (3+12+48+192) = 255 oder 0,28, was gleich -11 db ist. So ergibt sich bei der obenbeschriebenen Anordnung ein Dämpfungsbereich von 11 db in Schritten von 0,05 db, und dies ist für die Einstellung von Übertragungspegeln in einem Fernsehstudio passend. Dies läßt sich erreichen mit einem Speicher oder einer Speichergröße von nur 4K Wörtern ( 1K in jedem ROM-Speicher) im Vergleich mit einer Speichergröße von 64K Wörtern, die bei einer unmittelbaren Multiplikation von 8 Bit mal 8 Bit benötigt würden. Natürlich kann der Maßstabsfaktor (der bei der obigen Diskussion 0,995 betragen hat) als irgendeine andere Zahl gewählt werden, welche die gewünschte Auflösung bei der Pegeleinstellung ergibt, beispielsweise entspricht eine Wahl von 0,99 etwa 1 db-Schritten und ergibt einen Steuerbereich von etwa 22 db. Eine weitere Abwandlung besteht in der Hinzufügung eines fünften ROM-Speichers, welcher dem ROM-Speicher 12 vorangeht und zwei Steuerbits mehr benötigt (das Steuerwort ist dann 10 Bit lang). Verwendet man einen Maßstabsfaktor von 0,995, dann erhält man eine Verstärkungsregelung mit einem Danamikbereich von 44 db bei einer Auflösung von 0,05 db. Wenn man anstelle einer linearen Verstärkungsregelung (konstante db-Schritte) eine lineare Amplitudenregelung wünscht, dann kann man einen ROM-Speicher mit einer exponentiellen übertragungsfunktion zwischen die Steuersignaleingänge 10 und die ROM-Speichereingänge einfügen.
Ein Nachschlagtabellen-Multiplizierer gemäß der Erfindung kann ein Signal von Videobandbreite mit einem anderen Signal von Videobandbreite multiplizieren, so daß eine bildelementweise Verstärkungsregelung möglich ist, wenn dies gefordert wird, beispielsweise für eine Schattierung. Da die Schattierung nur einen begrenzten Dynamikbereich (6 bis 10 db sind ausreichend) benötigt, kann die Stufenzahl gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Anzahl verringert werden.
In der Zeichnung ist ein Gerätesystem auf der Basis von 1Kx8-R0M-Speichern dargestellt. Eine weitere gerätetechnische Verringerung ist sicher möglich, wenn schnell zugängliche ROM-Speicher hoher Speicherdichte verfügbar sein werden. Beispielsweise sind in einem Speicher für 4K Wörter zu 8 Bit 16 Seiten von 256x8 verfügbar, und es wären nur zwei solcher Speicher notwendig, um dieses System mit demselben Maß der Gesämtdämpfung und Auflösung zu realisieren.
Bei einer realen Ausfuhrungsform können zwischen den ROM-Speichern Verriegelungsschaltungen vorgesehen sein.
Leerseite

Claims (9)

15
RCA 76557/Sch/Ro.
US-Ser.No. 319 460
AT: 9. November 1981
RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St,A.)
20
30 35
In Kaskade geschaltete ROM-Speicher für die Signalverarbeitung.
Pa tentansprüche
M Λ Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Eingangssignals entsprechend einem digitalen Steuersignal, gekennzeichnet durch die folgenden
' Schritte:
Multiplizierung des Eingangssignals mit einem ersten Maßstabsfaktor, der durch ein erstes Bit des Steuersignals bestimmt wird und der eine bestimmte Bedeutung hat, zur Bildung eines ersten Produktsignals, Multiplizierung des ersten Produktsignals mit einem zweiten Maßstabsfaktor, der durch mindestens ein zweites Bit des digitalen Steuersignals bestimmt wird und der eine andere Bedeutung als der erste Maßstabsfaktor hat, zur Bildung eines zweiten Produktsignals.
2.) Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Eingangssignals entsprechend einem digitalen Steuersignal, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (12) zur Multiplizierung des Eingangssignals mit einem ersten Maßstabsfaktor, der durch ein erstes Bit des Steuersignals bestimmt wird und der eine bestimmte Bedeutung hat, zur Bildung eines erstes Produktes, und durch eine zweite Einrichtung (14) zur Multiplizierung des ersten Produktsignals mit einem zweiten Maßstabsfaktor, der durch ein zweites Bit des digitalen Steuersignals bestimmt wird und eine andere Bedeutung hat, zur Bildung eines zweiten Produktsignals.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß das digitale Eingangssignal ein digitales Videosignal ist.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das digitale Steuersignal ein digitales Dämpfungssteuersignal ist.
5.j Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und zweite Multiplizierer (12, 14) jeweils einen ROM-Speicher aufweisen.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der ROM-Speicher (12, 14) mindestens zwei Seiten aufweist, in denen unterschiedliche Maßstabsfaktoren gespeichert sind, und daß das erste und zweite Steuersignal jeweils eine Seite der ROM-Speicher auswählen.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß eine Seite jedes der
ROM-Speicher (12, 14) Maßstabsfaktoren von Eins und die übrigen Seiten der ROM-Speicher voneinander unterschiedliche Maßstabsfaktoren enthalten.
8 6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ROM-Speicher (12, 14) vier Seiten aufweist und ein Steuersignal von zwei Bit erhält.
9.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine dritte und eine vierte Multipliziereinrichtung (16 bzw. 18) in Reihe geschaltet sind, von denen die dritte mit der zweiten Einrichtung (14) und die vierte mit der dritten Einrichtung (18) gekoppelt ist.
DE19823241204 1981-11-09 1982-11-08 In kaskade geschaltete rom-speicher fuer die signalverarbeitung Withdrawn DE3241204A1 (de)

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