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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Bild-in-Bild-(BiB)-Fernsehempfänger, d. h. einen Fernsehempfänger, der an einer geeigneten Stelle innerhalb eines großen
Hauptbildes ein kleines Bild wiedergibt.
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In der US-A-4,249,213 wird ein Fernseh-Bild-in-Bild-Fernsehempfänger
mit einem einzigen Teilbildspeicher zum Speichern des kleinen Bildes beschrieben,
wobei Speichersteuermittel vorgesehen sind zum Korrigieren von Zeilensprungfehlern in
dem kleinen Bild, wobei diese Speichersteuermittel ein Mittel aufweisen zum
Detektieren der Teilbildpolarität des großen und des kleinen Bildes, sowie ein Mittel zum
Detektieren, ob die Teilbildpolarität des großen und des kleinen Fernsehbildes dieselbe
ist oder nicht, und wenn nicht, zum Erhöhen oder Verringern einer Leseadresse des
Speichers um eine Zeile oben in dem kleinen Bild in einem der beiden
Teilbildpolaritäten, wodurch das Zeilensprungverfahren korrigiert wird, und weiterhin ein Mittel zum
Detektieren des etwaigen Vorhandenseins dieser Zeilensprungkorrektur, und ein Mittel
zum Detektieren einer Koinzidenz der Schreibadresse und der Leseadresse des Speichers
und zum Erhöhen oder Verringern einer Leseadresse des Speichers um eine Zeile in der
betreffenden Polarität des kleinen Fernsehbildes entsprechend dem etwaigen
Vorhandensein der Zeilensprungkorrektur, wodurch das Zeilensprungverfahren des kleinen Bildes
gegenüber dem großen Bild korrigiert wird.
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Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen
Bild-in-Bild-(BiB)-Fernsehempfänger zu schaffen, der eine äußerst einfache Zeilensprungkorrekturschaltung
aufweist. Dazu schafft die Erfindung einen Bild-in-Bild-Fernsehempfänger wie in dem
Anspruch erläutert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 die Wiedergabeanordnung eines Farbfernsehempfangers nach der
Erfindung, wobei das Bild des zweiten Video-Signals innerhalb des Bildes des ersten
Video-Signals wiedergegeben wird,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild eines die Erfindung enthaltenden
Farbfernsehempfangers,
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Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Taktimpulssignalgenerators zum Gebrauch
bei dem Farbfernsehempfänger,
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Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Analog-Digital-Wandlers für den
Farbfernsehempfänger,
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Fig. 5 eine Darstellung der Wiedergabe für das unter-abgetasteten Video-
Signal, wobei die Organisation der Zeilen in jedem Teilbild darin gezeigt wird,
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Fig. 6A-6C mehrere Wiedergaben für das unter-abgetastete Video-Signal,
wobei Zeilenunordnungen auftreten,
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Fig. 7A-7C mehrere Wiedergaben wie in den Fig. 6A-6C, wobei die
Zeilenunordnungen korrigiert worden sind;
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Fig. 8A und 8B ein Blockschaltbild des Vertikal-Filters nach Fig. 2, und
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Fig. 10 ein Blockschaltbild des A/D-Wandlers und des Analogschalters
nach Fig. 2.
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Ende 1983 realisierte man sich, daß Bild-in-Bild (BiB) eines der meist
praktischen Kennzeichen zur Implementierung in einem Fernsehempfänger ist. Dieses
BiB-Kennzeichen ermöglicht es dem Zuschauer gleichzeitig zwei Bildern am
Fernsehschirm zuzuschauen. Das eine Bild ist das Bild des normalen Kanals (oder
Hauptkanals), auf den der Fernsehempfänger abgestimmt ist, während das zweite Bild (BiB) das
Bild eines zweiten Kanals oder jeder beliebigen anderen Video-Quelle
(Video-Kassettenrecoder, Video-Kamera usw.) sein kann.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, hat das zweite Bild eine gegenüber dem Schirm bzw. dem
ursprünglichen Bild auf ein Neuntel verringerte Größe. Der Zuschauer kann unabhängig
voneinander auf die beiden Kanäle abstimmen und, gewünschtenfalls, zwischen den
beiden Kanälen am Wiedergabeschirm umschalten. Eine Gebrauchsmöglichkeit wäre,
beim Zuschauen des Programms des ersten Bildes unter Anwendung des BiB-Verfahrens
einen Suchlauf durch die verfügbaren Programme durchzuführen.
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Im allgemeinen gibt es zwei Verfahren zum Durchführen von BiB. Bei
einem, bisher angewandten, ersten Verfahren, speichert der Speicher mindestens zwei
unter-abgetastete Teilbilder des aktiven Video-Signals und in einem einzigen
Speicherzyklus können Lese- und Schreibzyklen gleichzeitig und unabhängig voneinander
durchgeführt werden. Das eintreffende Video-Signal des BiB-Kanals wird sequentiell in den
Speicher eingeschrieben und der Speicher wird synchron zu dem Hauptkanal ausgelesen.
Dadurch werden zwei zeilenversprungene 60 Hz Teilbilder als BiB-Kanal
wiedergegeben.
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Bei dem zweiten, bei der vorliegenden Erfindung angewandten Verfahren
speichert der Speicher nur ein unter-abgetastetes Teilbild des aktiven Video-Signals.
Aber der Auslese- und Einschreibzyklus können dennoch gleichzeitig und unabhängig
voneinander während eines einzigen Speicherzyklus durchgeführt werden. Dadurch wird
die Wiedergabe mit einer 60 Hz-Frequenz aktualisiert, aber jedes Teilbild in der
Wiedergabe enthält Information von zwei verschiedenen Teilbildern. Der Punkt, an dem
das eine Teilbild aufhört und das andere startet, bewegt sich in der Zeit entsprechend
der asynchronen Beziehung zwischen dem BiB- und dem Hauptkanal, aber diese
Bewegung ist sehr langsam und läßt sich nicht beobachten. Dieser Umschlagpunkt
zwischen den Teilbildern ist nur sichtbar, wenn die wiedergegebene Information sehr
schnelle Bewegungen enthält oder bei einer Kameraumschaltung oder an einer
Schnittstelle.
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In Fig. 2 enthält der BiB-Farbfernsehempfänger eine erste (Haupt-)
Abstimmanordnung 10 zum Abstimmen auf ein einen Hauptkanal bildendes erstes
Video-Signal, und eine zweite (BiB-)Abstimmanordnung 20 zum Abstimmen auf ein
einen BiB-Kanal bildendes zweites Video-Signal, wobei die erste und zweite
Abstimmanordnung 10 bzw. 20 von Steueranordnungen 30 gesteuert werden. Das erste und das
zweite Video-Signal werden danach einem Taktimpulsgenerator 40 zugeführt zum
Erzeugen der jeweiligen in dem BiB-Farbfernsehempfänger verwendeten
Taktimpulssignale.
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Der Taktimpulsgenerator 40 ist eine Zweikanalanordnung und enthält eine
erste und eine zweite Synchronsignalabtrennschaltung 42 bzw. 44 zum Wiederherstellen
der Horizontal- und Vertikal-Synchronsignale aus dem ersten bzw. zweiten Video-
Signal. Die Vertikal-Synchronsignale des ersten und des zweiten Video-Signals werden
unmittelbar Ausgängen MV bzw. PV des Taktimpulsgenerators 40 zugeführt, während
die Horizontal-Synchronsignale des ersten Video-Signals einer ersten
Phasenverriegelungsschleife 46 mit einem zugeordneten spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 48 zum
Erzeugen von Horizontal-Synchronsignalen MH sowie Taktimpulssignalen M1 und M2
zugeführt werden. Auf ähnliche Weise werden die Horizontal-Synchronsignale des
zweiten Video-Signals einer zweiten Phasenverriegelungsschleife 50, ebenfalls mit
einem zugeordneten spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 52, zum Erzeugen von
Horizontal-Synchronsignalen PH sowie von Taktimpulssignalen P1 und P2 zugeführt
werden.
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Die wahrgenommene Bandbreite des BiB-Bildes sollte nahe bei der des
Hauptbildes liegen. Für ein NTSC-Video-Signal beträgt die Bandbreite des
Leuchtdichtesignalanteils (Y) am Empfanger etwa 4 MHz. Das ist ebenfalls die Bandbreite der
Bildröhren-Treiberschaltungen und bei Heimfernsehgeräten ist dies die am Bildschirm
sichtbar höchste Frequenz. Da das BiB-Signal um einen Faktor drei in der horizontalen
Richtung komprimiert worden ist, ist die in dem BiB-Leuchtdichtesignalanteil
erforderliche Bandbreite ein Dritte von 4 MHz, oder etwa 1,3 MHz. Auf ähnliche Weise haben
die Farbdifferenzsignale (U, V) eine Bandbreite am Empfanger von etwa einem Achtel
des Leuchtdichtesignalanteils, d. h. etwa 0,5 MHz. Da das BiB-Signals auch hier um ein
Drittel komprimiert ist, beträgt die erforderliche Bandbreite in den
BiB-Farbdifferenzsignalen U, V etwa 0,17 MHz.
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Zur Bestimmung der Frequenz des Taktimpulssignals P1, das die
Abtastfrequenz des BiB-Leuchtdichtesignalanteils (Y) ist, nach Bestimmung der
Bandbreite desselben, soll zunächst die Anzahl Abtastwerte von Y je aktive Zeile (n)
annähernd festgestellt werden. Unter der Voraussetzung einer Speichergröße von 12
kBits für jedes Quantisierungsbit eines unter-abgetasteten Teilbildes des Y-Signals und
80 Zeilen in jedem unter-abgetasteten Teilbild ergibt dies:
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n' = 12K/80 = 153,6 Abtastwerte.
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Da n ein Vielfaches von 8 sein soll, und zwar wegen des Verhältnisses 8:1:1 zwischen
den Bandbreiten des Y-, U- und V-Signalanteils, ist n wie folgt gewählt worden:
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n = 19 · 8 = 152.
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Die Abtastfrequenz P1 wird dann wie folgt annähernd bestimmt:
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P1' = 152/(50 us) = 3,04 MHz.
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wobei 50 us die Zeit einer aktiven Zeile ist ohne Abtastung außerhalb der Nutzfläche
des Schirms.
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Da die Abtastfrequenz P1 mit der Horizontal-Frequenz des BiB-Signals
verriegelt ist, wobei die Horizontal-Frequenz Fb den folgenden Wert hat:
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Fh = 4,5 · 106/286 = 15.734,266 Hz.
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und P1'/Fh = 193,2089
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Da diese Multiplikationszahl ein Vielfaches von S sein soll,
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24 · 8 = 192
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beträgt folglich: P1 = 192 · Fh = 3,021 MHz,
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P2 = P1/8 = 0,3776 MHz.
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Unter der Berücksichtigung, daß das BiB-Bild um ein Drittel komprimiert
ist, beträgt das Taktimpulssignal M1 für den Leuchtdichtesignalanteil (Y) des
Hauptkanals:
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M1 = P1 · 3 = 9,063 MHz
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während das Taktimpulssignal M2 für die Farbdifferenzsignalanteile (U, V) des
Hauptkanals
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M2 = P2 · 3 = 1,1328 MHz beträgt.
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In Fig. 2 werden die Taktimpulssignale PV, PH, P1, MV, MH uns M1
einer Regelschaltung 60 zugeführt zur Erzeugung von Adressen- und Regelsignalen für
die Speicher 90.
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Wie in Fig. 8A dargestellt, enthält die Regelschaltung 60 einen an einen
Adressengenerator 64 gekoppelten Schreibzähler 62, wobei dieser Generator zum
Erzeugen aufeinanderfolgender Adressen für das zweite dem Speicher 90 zugeführte
Video-Signal vorgesehen ist. Der Zähler 62 wird von dem Signal P1 getaktet.
Außerdem enthält die Regelschaltung 60 einen mit dem Signal M1 getakteten Lesezähler 66,
der zum Erzeugen aufeinanderfolgender Adressen zum Lesen des in dem Speicher 90
gespeicherten Video-Signals mit einem Adressengenerator 68 gekoppelt ist. Ein über ein
ODER-Gatter 71 mit dem Freigabe-Eingang (EN) des Lesezählers 66 gekoppelter
Regler 70 gibt den Lesezähler 66 Unter Ansteuerung eines BiB-ROMs 72 den
Lesezähler 66 frei, wobei dieser ROM Information in bezug auf die Größe und die Lage des
BiB-Bildes innerhalb des Hauptbildes liefert. Da der Speicher 90 mindestens ein Teilbild
der Information von BiB-Signal speichert, ist es relativ einfach, dem Fernsehempfanger
ein "Standbild"-Merkmal zu liefern. Der Regler 70 ist mit dem Freigabeeingang (EN)
des Schreibzählers 62 verbunden. Bei Zuführung eines Regelsignals vom Benutzer, stellt
der Regler 70 die Wirkung des Schreibzählers 62 ein, damit vermieden wird, daß der
Adressengenerator 64 weitere Adressen erzeugt.
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Wie obenstehend angegeben, sind der Hauptkanal und der BiB-Kanal
zueinander nicht synchronisiert. Dies in Kombination mit den Tatsachen, daß der
Speicher 90 nur ein unter-abgetastetes Teilbild der Video-Information speichert und der
Lesezähler dreimal schneller arbeitet als der Schreibzähler 62, können
Zeilenunordnungen auftreten, wenn bei Wiedergabe ein erstes Teilbild des Hauptsignals abgetastet
wird, während der Speicher 90 einen Teil oder die gesamte Information in einem
zweiten Teilbild des BiB-Signals enthält.
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Fig. 5 zeigt die eigentliche Zeilenorganisation am Wiedergabeschirm eines
Bildes in dem BiB-Signal. Es treten dabei Zeilenunordnungen auf, wenn, wie in den
Fig. 6A-6C dargestellt, die Wiedergabe im Fernsehempfänger ein erstes Teilbild des
Hauptsignals abtastet und (1) ein erstes Teilbild des BiB-Signals in den Speicher 90
eingeschrieben wird und der Inhalt des Lesezählers 66 den Inhalt des Schreibzählers 62
übersteigt, (2) ein zweites Teilbild in den Speicher 90 eingeschrieben wird, (3) ein
zweiten Teilbild in den Speicher 90 eingeschrieben wird und der Inhalt des Lesezählers
66 den Inhalt des Schreibzählers 62 überschreitet. Im Fall (1), wie in Fig. 6A
dargestellt, sind die Zeilen 273-279 in dem ersten Teilbild als unterhalb der Zeilen 12-18 in
einem zweiten Teilbild vorgesehen dargestellt, während in der eigentlichen
Zeilenorganisation die Zeilen 273-279 über den Zeilen 12-18 liegen sollten (siehe Fig. 5). Fig.
7A zeigt, daß durch Verlagerung der Zeile 273 eine einwandfreie Zeilenorganisation
erreicht wird. In dem Fall (2), wie in Fig. 6B dargestellt, sind alle Zeilen 264-279
gegenüber den Zeilen 3-18 desorientiert. Fig. 7B zeigt, daß durch Verlagerung der
Zeile 264 die einwandfreie Zeilenorganisation erreicht wird. Zum Schluß im Fall (3),
wie in Fig. 6C dargestellt, sich die Zeilen 264-273 gegenüber den Zeilen 2-12
desorientiert, während die Zeilen 15 und 18 im Vergleich zu den Zeilen 276 und 279
einwandfrei orientiert sind. Fig. 7C zeigt, daß durch anfängliches Verlagern der Zeile
264 und durch nachträgliches Verzögern nach der Zeile 273 (wodurch eine neue Zeile
12 von derselben Adresse ausgelesen werden muß) die einwandfreie Zeilenorientierung
erreicht wird.
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Die Regelschaltung 60 enthält Schaltungsanordnungen zum Durchführen
dieser Korrektur. -ne Vergleichsschaltung 74 vergleicht die Ausgangswerte des
Schreib- und Lesezählers 62 bzw. 66 und erzeugt ein Signal, wenn der Inhalt des
Lesezählers 66 den Inhalt des Schreibzählers überschreitet. Eine erste
Teilbilddetektionsschaltung 76 empfangt die Taktimpulssignale MH, MV und M1 und erzeugt ein
Signal, das das Auftreten eines ersten und eines zweiten Teilbildes in dem Hauptsignal
angibt. Auf gleiche Weise empfängt eine zweite Teilbilddetektionsschaltung 78 das
Taktimpulssignal PH, PV und P1 und erzeugt ein Signal, das das Auftreten eines ersten
und eines zweiten Teilbildes in dem BiB-Signal angibt. Eine
BiB-Teilbildausgleichschaltung 80 erhält die Ausgangssignale der ersten und der zweiten
Teilbilddetektionsschaltung 76 bzw. 78 und der Vergleichsschaltung 74 und macht, daß unter
Ansteuerung eines Signals von dem BiB-ROM 72, das die Anzahl Taktimpulssignale M1 in
einer Zeile des unter-abgetasteten BiB-Signal angibt, und eines Taktimpulssignals M1
der Lesezähler 66 das Äquivalent einer einzigen Zeile erhöht oder verringert wird. Dazu
ist der Lesezähler 66 ein Vorwärts-/Rückwärtszähler und die
BiB-Teilbildausgleichschaltung 80 ist über ein ODER-Gatter 71 mit dem Freigabeeingang (EN) sowie mit
dem Zählrichtungseingang (V/R) derselben verbunden. Es sei bemerkt, daß der
Lesezähler normalerweise durch die Regelschaltung für die Dauer von nur einem Drittel
einer vollständigen Abtastung einer Zeile am Wiedergabeschirm freigegeben wird.
Während der restlichen Zeitperiode in jeder Zeile kann die
BiB-Teilbildausgleichschaltung 80 den Lesezähler 66 erhöhen oder verringern. Andererseits ist der Ausgang
des Reglers 70 zum Freigeben des Lesezählers 66 ebenfalls mit einem Sperreingang der
BiB-Teilbildausgleichschaltung 80 verbunden.
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In Fig. 2 wird das BiB-Signal weiterhin einem Demodulator 100 zugeführt
um die Leuchtdichte- (Y) und die Farbdifferenzsignale (U, V) darin wiederzugewinnen.
Diese Signale werden danach einem Analog-Digital-Wandler 110 zugeführt, der
Tiefpaßfilter 112, 114 und 116 aufweist zum Erhalten der Signale Y, U und V (Fig. 4).
Das Tiefpaßfilter 112 hat eine Grenzfrequenz von 1,3 MHz, während das Tiefpaßfilter
114 und 116 eine Grenzfrequenz von 0, 17 MHz haben. Die Ausgangssignale dieser
Filter 112, 114, 116 werden betreffenden Analog-Digital-Wandlern 118, 120 bzw. 122
zugeführt. Durch die beschränkte Bandbreite der Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignale
brauchen die Analog-Digital-Wandler 118, 120 und 122 nur S Quantisierungsbits zu
schaffen. Der Analog-Digital-Wandler 118 wird mit dem Taktimpulssignal P1 getaktet,
während die Analog-Digital-Wandler 120 und 122 mit dem Taktimpulssignal P2 getaktet
werden (durch das 8:1:1-Verhältnis der Abtastwerte in den L-, U- und V-Signalen).
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Die Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers 110 werden danach
einer Vertikal-Filterschaltung 130 zugeführt. Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung des Filters
für das Leuchtdichtesignal; die Farbdifferenzsignale U und V werden nicht einer
Filterung ausgesetzt, sondern werden zum Ausgleichen der Verzögerung in dem
Leuchtdichtesignal verzögert. Das Filter enthält zwei reihengeschaltete
Zeilenverzögerungsschaltungen 132 und 134. Das Eingangssignal Y wird der
Verzögerungsschaltung 132 zugeführt, ebenso wie einem Frequenzteiler 136, der das Y-Signal mit
1/4 multipliziert. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 132 wird der
Verzögerungsschaltung 134 zugeführt und weiterhin einem Frequenzteiler 140, der
dieses Ausgangssignal mit 1/4 multipliziert. Zum Schluß werden die Ausgangssignale
der Frequenzteiler 136 138 und 140 in einem Addierer 142 kombiniert, wobei das
Ausgangssignal das vertikal gefilterte Y-Signal bildet.
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Wie in Fig. 8A dargestellt, weist der Speicher 90 weiterhin durch die
Regelschaltung 70 geregelte Verriegelungsschaltungen 92 und 94 auf zum Auftasten der
Y-, U-, V-Signale in und aus dem Speicher 90, synchron zu dem Schreibzähler 62 bzw.
dem normalerweise arbeitenden Lesezähler 66.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, wird das Hauptsignal weiterhin einem
Demodulator 150 zugeführt zum Rückgewinnen der Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignale in
demselben. Diese Signale werden danach einem Farbdecoder 160 zugeführt zum
Rückgewinnen der roten (R), grünen (G) und blauen (B) Farbsignale.
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Die Ausgangssignale des Decoders 160 und des Speichers 90, über die
Verriegelungsschaltung 94, werden einem Digital-Analog-Wandler und einem analogen
Schaltkreis 170 zugeführt. In Fig. 10 werden die Signale Y, U und V vom Speicher 90
den betreffenden Digital-Analog-Wandlern 172, 174 bzw. 176 zugeführt, wobei der
Digital-Analog-Wandler 172 mit dem Taktimpulssignal M1 getaktet wird, während die
Digital-Analog-Wandler 174 und 176 mit dem Taktimpulssignal M2 getaktet werden.
Die Farbdifferenzausgangssignale der Digital-Analog-Wandler 174 und 176 werden in
Tiefpaßfiltern 178 und 180 gefiltert, wobei jedes Filter eine Grenzfrequenz von 0,5
MHz hat, und sie werden danach zusammen mit dem Leuchtdichtesignal des Digital-
Analog-Wandlers 172 einer Matrixschaltung 182 zugeführt zum Rückgewinnen der R-,
G-, B-Farbsignale. Diese BiB-RGB-Signale und die Haupt-RGB-Signale werden danach
den Selektionseingängen eines RGB-Schalters 184 zugeführt, der durch ein Signal vom
Regler 70 in Antwort auf den BiB-ROM 72 geregelt wird.
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Das Ausgangssignal des RGB-Schalters wird zum Schluß einer
Wiedergabeanordnung 190 zugeführt, deren Abtastung durch Taktimpulssignale MH und MV
geregelt werden.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, kann es erwünscht sein, an dem
Wiedergabeschirm 190 die Tageszeit, die Hauptkanalangabe und/oder die BiB-Kanalangabe
anzuzeigen. Dazu ist ein Zeichengenerator 200 vorgesehen, der durch Signale aus der
Regelschaltung 60 gesteuert wird, die von den Regelschaltungen 30 die Kanalanzeigen
erhält. Zum Einfügen der RGB-Ausgangssignale des Zeichengenerators 200 in den
Wiedergabeschirm 190 enthält der Digital-Analog-Wandler und der analoge Schaltkreis
170 einen zweiten RGB-Schalter 186 mit Wahleingängen, die mit Ausgängen des RGB-
Schalters 184 und des Zeichengenerators 200 gekoppelt sind. Unter Ansteuerung eines
Schaltsignals vom Regler 70 liefert der RGB-Schalter 186 das Ausgangssignal des RGB-
Schalters 184 und des Zeichengenerators 200 selektiv zu dem Wiedergabeschirm 190.
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Dem Fachmann dürften viele Abwandlungen der oben beschriebenen
Struktur einleuchten. Aber es dürfte einleuchten, daß die vorliegende Erläuterung sich
auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht, die nur als Beispiel
erläutert wurde und keineswegs als Beschränkung der Erfindung betrachtet werden
kann.