DE4309190C1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur oszilloskopischen Darstellung von Videosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur oszilloskopischen Darstellung eines Videosignals auf einem zeilenweise beschriebenen Bildschirm.

Zur Qualitätsbeurteilung von Fernsehsignalen bzw. Videosignalen ist meist die Wiedergabe als Bild auf einem Bildschirm sowie eine oszilloskopische Darstellung erforderlich. Insbesondere ist zur Auswertung der nach den EBU-Richtlinien übertragenen Prüfzeilen eine oszilloskopische Darstellung erforderlich. Es werden daher normalerweise zur Qualitätsbeurteilung von Fernsehsignalen, insbesondere zur Ausmessung von Hochfrequenz-Übertragungsstrecken jeweils ein Fernseh-Meßempfänger und ein Video-Oszilloskop eingesetzt, was neben dem großen Aufwand bei beweglichem Einsatz besonders nachteilig ist (DE 30 20 921 C3).

Im übrigen ist es aus Funkschau 1984, Heft 8, Seite 53, bekannt, NF-Signale mit einem Farbfernsehgerät oszillographisch darzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf lediglich einem Bildschirm sowohl Fernsehbilder, als auch Oszillogramme von Videosignalen darstellen zu können, wobei insbesondere die in Fernsehsignalen enthaltenen Prüfzeilensignale dargestellt werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Videosignal mindestens einer Zeile in digitaler Form gespeichert und wiederholt ausgelesen wird, daß das ausgelesene Videosignal mit einem vertikalfrequenten Sägezahnsignal verglichen wird und daß aus dem durch den Vergleich entstehenden Signal ein weiteres Videosignal abgeleitet wird, das auf dem zeilenweise beschriebenen Bildschirm darstellbar ist.

Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet sein, daß entweder eine oszilloskopische Darstellung oder eine Bildwiedergabe erfolgt. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn das weitere Videosignal dem Videosignal überlagert wird.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei jeweils einer positiven Flanke des mit dem Vergleich gewonnenen Signals ein erster monostabiler Multivibrator gesetzt wird, daß bei jeweils einer negativen Flanke des durch den Vergleich gewonnenen Signals ein zweiter monostabiler Multivibrator gesetzt wird und daß die Ausgangssignale der monostabilen Multivibratoren logisch verknüpft werden. Durch diese Weiterbildung wird eine gleichmäßige Linienstärke des dargestellten Oszillogramms erreicht.

Bei einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Auslesen der Videosignale mit einer gegenüber dem Einschreiben geänderten Geschwindigkeit derart erfolgt, daß nur ein Teil einer Zeile oder mehrere Zeilen wiederholt ausgelesen werden. Dadurch ist es möglich, Teile einer Zeile gedehnt oder mehrere Zeilen gleichzeitig darzustellen.

Insbesondere zur Beurteilung der Prüfzeilensignale ist eine oszilloskopische Darstellung lediglich der Prüfzeile erforderlich. Auch für andere Zwecke kann es nützlich sein, eine vorwählbare Zeile oder mehrere vorwählbare Zeilen darzustellen. Dazu ist gemäß einer anderen Weiterbildung vorgesehen, daß der Zeitpunkt des Beginns des Einschreibens des Videosignals gegenüber einem vertikalfrequenten Synchronimpuls veränderbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zum Einschreiben und zum Auslesen ein Taktsignal erzeugt wird, dessen Frequenz ein Vielfaches der Zeilenfrequenz beträgt. Im Hinblick auf das Abtasttheorem ist ferner die Frequenz des Taktsignals doppelt so hoch zu wählen wie die höchste im Videosignal enthaltene Frequenz. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Frequenz des Taktsignals 30 MHz.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das darzustellende Videosignal einem Analog/Digital-Wandler zuführbar ist, daß an den Ausgang des Analog/Digital-Wandlers ein Eingang eines Schreib/Lese-Speichers angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem- Digital/Analog-Wandler verbunden ist, daß horizontalfrequente Synchronimpulse einem Taktgenerator zuführbar sind, dessen Taktsignal einem Adressenzähler, dem Analog/Digital-Wandler und dem Digital/Analog-Wandler zuführbar ist, daß ferner die horizontalfrequenten und vertikalfrequente Synchronimpulse einer Schaltung zur Halbbilderkennung und zur Zeilenselektion zuführbar sind, daß ein vertikalfrequenter Sägezahngenerator von dem vertikalfrequenten Synchronimpuls steuerbar ist und daß die Ausgänge des vertikalfrequenten Sägezahngenerators und des Digital/Analog-Wandlers mit je einem Eingang eines Komparators verbunden sind.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die zur Darstellung von analogen Videosignalen ausgelegt ist, können die Synchronimpulse von einer Impulsabtrennstufe erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist jedoch auch zur Darstellung von digitalen Videosignalen geeignet, beispielsweise in Form von Augendiagrammen. Hierfür können die Synchronimpulse aus den digitalen Videosignalen durch eine Schaltung zur Erkennung von Synchronworten, die in den digitalen Videosignalen enthalten sind, abgeleitet werden. Die Frequenz des Taktsignals ist dann wesentlich größer als die Bit-Frequenz der digitalen Videosignale zu wählen.

Bei dieser Schaltungsanordnung kann ferner vorgesehen sein, daß ein Ausgang des Komparators mit Eingängen zweier monostabiler Multivibratoren derart verbunden ist, daß der eine monostabile Multivibrator von einer steigenden und der andere monostabile Multivibrator von einer fallenden Flanke des Ausgangssignals des Komparators gesetzt wird und daß die Ausgänge der monostabilen Multivibratoren mit Eingängen einer Oder-Schaltung verbunden sind, deren Ausgang das weitere Videosignal entnehmbar ist.

Um eine gleichzeitige Darstellung des Oszillogramms und des Bildes zu ermöglichen, kann ferner vorgesehen sein, daß einem Addierer das Videosignal und das weitere Videosignal zuführbar sind.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann einen Bestandteil eines Bildwiedergabegerätes bilden. Dabei kann insbesondere als Bildwiedergabegerät ein Fernseh-Meßempfänger vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als eigenständiges Gerät auszubilden, das einem Bildwiedergabegerät vorschaltbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann das darzustellende Videosignal aus einer Zeile oder aus mehreren Zeilen in den Schreib/Lese-Speicher eingeschrieben werden. Bei einer geeigneten Ausgestaltung der Schaltung zur Zeilenselektion und des Adressenzählers können auch mehrere nicht aufeinanderfolgende Zeilen eingeschrieben werden, die dann gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt und miteinander verglichen werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm einiger bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftretender Signale und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm des weiteren Videosignals.

Das darzustellende Videosignal V1 wird der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 über einen Eingang 1 zugeführt und gelangt über einen Addierer 2 zu einem Ausgang 3, an den ein Bildwiedergabegerät (Monitor) angeschlossen werden kann. Das darzustellende Videosignal wird ferner einem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 4 und einem Eingang einer Impulsabtrennstufe 5 zugeleitet. In an sich bekannter Weise werden in der Impulsabtrennstufe die horizontalfrequenten und die vertikalfrequenten Synchronsignale H und V abgetrennt.

Das horizontalfrequente Synchronsignal H dient der Synchronisierung eines Taktgenerators 6, der in an sich bekannter Weise eine Phasenvergleichsschaltung 7, ein Schleifenfilter 8, einen steuerbaren Oszillator 9 und einen Frequenzteiler 10 enthält. Der Taktgenerator 6 erzeugt ein Taktsignal T, dessen Frequenz somit dem Vielfachen der Horizontalfrequenz entspricht und beispielsweise bei etwa 30 MHz liegt. Das Taktsignal T wird dem Analog/Digital-Wandler 4, einem Digital/Analog-Wandler 11 und dem Takteingang eines Adressenzählers 12 zugeleitet.

Die mit Hilfe des Analog/Digital-Wandlers 4 erzeugten digitalen Videosignale werden unter Verwendung der vom Adressenzähler 12 erzeugten Adressen in einen Schreib/Lese-Speicher 13 eingeschrieben. Vorzugsweise werden die digitalen Videosignale einer Zeile gespeichert, die mit Hilfe einer Schaltung 14 auswählbar ist. Dieser wird neben dem horizontalfrequenten Synchronsignal H auch das vertikalfrequente Synchronsignal V zugeleitet. Sie weist in an sich bekannter Weise eine Schaltung zur Halbbilderkennung und einen Zeilenselektor auf. Zu Beginn der jeweils darzustellenden Zeile wird der Adressenzähler 12 zurückgesetzt und der Schreib/Lese-Speicher 13 über einen Eingang R/W in den Schreibbetrieb geschaltet. Sind die Signale einer Zeile eingeschrieben, wird der Schreib/Lese-Speicher 13 in den Lesebetrieb geschaltet, wobei der Adressenzähler 12 Zeile für Zeile sämtliche einer Zeile zugeordneten Adressen an den Schreib/Lese-Speicher ausgibt. Dadurch wird das Videosignal einer Zeile ständig wiederholt. Wie bereits eingangs erwähnt, kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch derart ausgelegt sein, daß Videosignale mehrerer Zeilen gespeichert werden können. Ferner kann das Auslesen mit einer vom Einschreiben abweichenden Geschwindigkeit erfolgen.

Wird beim nachfolgenden Fernsehbild wieder die vom Zeilenselektor festgelegte Zeile erreicht, wird der oben beschriebene Vorgang des Einschreibens wiederholt. Damit werden Veränderungen des Videosignals von Bild zu Bild ebenfalls dargestellt. Für manche Zwecke kann es jedoch erforderlich sein, die jeweils ausgewählte Zeile, wie sie zu dem Zeitpunkt des Einschreibens vorlag, beliebig lange zu betrachten (einzufrieren). Dieses kann bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Einschreibvorgang durch eine entsprechende Eingabe für die vorgesehene Zeit unterbleibt, so daß die in den Schreib/Lese-Speicher 13 eingeschriebenen digitalen Videosignale beliebig oft ausgelesen werden.

Die Ausgangssignale V1′ des Digital/Analog-Wandlers 11 werden mit einem vertikalfrequenten Sägezahnsignal S, das in einer Schaltung 15 erzeugt wird, mit Hilfe eines Komparators 16 verglichen. Der Ausgang des Komparators 16 ist mit je einem Setz- bzw. Trigger-Eingang TR zweier monostabiler Multivibratoren 17, 18 verbunden, wobei der eine monostabile Multivibrator 17 von der positiven Flanke und der andere Multivibrator 18 von der negativen Flanke gesetzt wird. Die Ausgangssignale der monostabilen Multivibratoren 17, 18 werden in einer Oder-Schaltung 19 miteinander verknüpft und dem Addierer 2 zugeleitet.

Die Erzeugung des weiteren Videosignals V2, das für eine Darstellung mit dem üblichen Fernsehraster geeignet ist, wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Dabei ist in horizontaler Richtung eine Zeilenperiode von 64 µs dargestellt, während in vertikaler Richtung 256 Zeilen Z0 bis Z255 der auf dem Bildschirm beschriebenen Zeilen und gleichzeitig die Amplituden der Signale S und V1 aufgetragen sind. Das vertikalfrequente Sägezahnsignal S verändert sich während einer Zeile nur wenig, so daß es in Fig. 2 als horizontale gestrichelte Linie erscheint, die von Zeile zu Zeile um eine Zeile abwärts wandert, wovon in Fig. 2 das Sägezahnsignal lediglich als S8, S9 und S10 zu drei verschiedenen Zeitpunkten dargestellt ist. Das aus dem Schreib/Lese-Speicher ausgelesene Videosignal V1 ist im Vergleich mit dem Sägezahnsignal dargestellt. Ferner sind in Fig. 2 Perioden des Taktsignals von dt=30 ns angedeutet.

Beim Punkt A überschreitet das Videosignal seit Beginn der Zeile Z8 zum ersten Mal den Wert S8 des Sägezahnsignals. Dadurch wird der monostabile Multivibrator 17 gesetzt und gibt einen kurzen Impuls, der einem Bildpunkt entspricht, über die Oder-Schaltung 19 an den Addierer 2. Bei B fällt das Videosignal V1′ wieder unter den Wert S8, wodurch mit Hilfe des monostabilen Multivibrators 18 ein weiterer Bildpunkt erzeugt wird.

Beginnend mit dem Punkt C ist das Videosignal V1′ für mehrere Abtastzeitpunkte gleich dem Wert S1 des Sägezahnsignals. Die Hysterese des Komparators 16 ist derart klein gewählt, daß ein immer vorhandener Rauschanteil auf dem Videosignal V1 während dieses Zustandes die monostabilen Multivibratoren wiederholt setzt, so daß auch die im Videosignal vorhandene horizontale Linie wiedergegeben wird.

In der nächsten Zeile hat das Sägezahnsignal den Wert S9 angenommen, wodurch die Bildpunkte D, E, F entstehen. Diese Vorgänge setzen sich fort, bis das gesamte Videosignal V1′ abgetastet ist.

Als Beispiel für das dem Addierer 2 zugeführte weitere Videosignal V2 ist dieses während der Zeile Z8 in Fig. 3 dargestellt. Da die jeweils angewählte Zeile jedes Vollbildes (40 ms bei der europäischen Fernsehnorm) erneut übertragen und im Schreib/Lese-Speicher abgelegt wird und jedes Halbbild neu auf den Bildschirm geschrieben wird, ist das Oszillogramm flimmerfrei und kann als Echtzeit-Darstellung bezeichnet werden.

Der Vergleich des aus dem Schreib/Lese-Speicher ausgelesenen Videosignals mit dem vertikalfrequenten Sägezahnsignal sowie die Erzeugung des weiteren Videosignals kann an sich auch in digitaler Technik erfolgen, wobei der Analog/Digital-Wandler 11 entfällt und der vertikalfrequente Sägezahngenerator von einem Zähler gebildet wird, der beginnend mit dem vertikalfrequenten Synchronimpuls V zeilenfrequente Impulse zählt.

Claims (13)

1. Verfahren zur oszilloskopischen Darstellung eines Videosignals auf einem zeilenweise beschriebenen Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal mindestens einer Zeile in digitaler Form gespeichert und wiederholt ausgelesen wird, daß das ausgelesene Videosignal mit einem vertikalfrequenten Sägezahnsignal verglichen wird und daß aus dem durch den Vergleich entstehenden Signal ein weiteres Videosignal abgeleitet wird, das auf dem zeilenweise beschriebenen Bildschirm darstellbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Videosignal dem Videosignal überlagert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeweils einer positiven Flanke des mit dem. Vergleich gewonnenen Signals ein erster monostabiler Multivibrator gesetzt wird, daß bei jeweils einer negativen Flanke des durch den Vergleich gewonnenen Signals ein zweiter monostabiler Multivibrator gesetzt wird und daß die Ausgangssignale der monostabilen Multivibratoren logisch verknüpft werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslesen der Videosignale mit einer gegenüber dem Einschreiben geänderten Geschwindigkeit derart erfolgt, daß nur ein Teil einer Zeile oder mehrere Zeilen wiederholt ausgelesen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Beginns des Einschreibens des Videosignals gegenüber einem vertikalfrequenten Synchronimpuls veränderbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschreiben und zum Auslesen ein Taktsignal erzeugt wird, dessen Frequenz ein Vielfaches der Zeilenfrequenz beträgt.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das darzustellende Videosignal einem Analog/Digital-Wandler (4) zuführbar ist,
• - daß an den Ausgang des Analog/Digital-Wandlers (4) ein Eingang eines Schreib/Lese-Speichers (13) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem Digital/Analog-Wandler (11) verbunden ist,
• - daß horizontalfrequente Synchronimpulse einem Taktgenerator (6) zuführbar sind, dessen Taktsignal einem Adressenzähler (12), dem Analog/Digital-Wandler (4) und dem Digital/Analog-Wandler (11) zuführbar ist,
• - daß ferner die horizontalfrequenten und vertikalfrequente Synchronimpulse einer Schaltung (14) zur Halbbilderkennung und zur Zeilenselektion zuführbar sind,
• - daß ein vertikalfrequenter Sägezahngenerator (15) von dem vertikalfrequenten Synchronimpuls steuerbar ist und
• - daß die Ausgänge des vertikalfrequenten Sägezahngenerators (15) und des Digital/Analog-Wandlers (11) mit je einem Eingang eines Komparators (16) verbunden sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronimpulse von einer Impulsabtrennstufe (5) erzeugt werden.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronimpulse aus zugeführten digitalen Videosignalen durch eine Schaltung zur Erkennung von Synchronworten, die in den digitalen Videosignalen enthalten sind, abgeleitet werden.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Ausgang des Komparators (16) mit Eingängen zweier monostabiler Multivibratoren (17, 18) derart verbunden ist, daß der eine monostabile Multivibrator (17) von einer steigenden und der andere monostabile Multivibrator (18) von einer fallenden Flanke des Ausgangssignals des Komparators (16) gesetzt wird und
• - daß die Ausgänge der monostabilen Multivibratoren (17, 18) mit Eingängen einer Oder-Schaltung (19) verbunden sind, deren Ausgang das weitere Videosignal entnehmbar ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einem Addierer (2) das Videosignal und das weitere Videosignal zuführbar sind.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bestandteil eines Bildwiedergabegerätes bildet.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie als eigenständiges Gerät ausgebildet ist, das einem Bildwiedergabegerät vorschaltbar ist.