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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen digitale Speicheroszilloskope und insbesondere die
Verarbeitung von Videosignalen in einem solchen digitalen Oszilloskop.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Videowellenformmonitore, beispielsweise die
Serie 1740 und 1750 von Tektronix und der digitale Videowellenformmonitor
VM700, sind bekannt. Solche Monitore sind eine spezialisierte und
relativ treure Testanlage, die zum Analysieren von Videosignalen
vorgesehen ist. Diese Monitore weisen die Fähigkeit auf, Videowellenformen
und Vektordiagramme anzuzeigen. Außerdem weisen sie die Fähigkeit
auf, Bilder, die durch Videosignale dargestellt werden, anzuzeigen,
wobei somit ermöglicht
wird, daß sie
als Videomonitore wirken. Dies kann beispielsweise durch Abtasten
des empfangenen Videosignals, dann Erzeugen einer Anordnung von
Anzeigepixeln, die das vom Videosignal übertragene Bild darstellen,
aus den Videoabtastwerten durchgeführt werden. Diese Anordnung
von Anzeigepixeln wird auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt, die
mit dem Videowellenformmonitor verbunden ist. Eine solche Fähigkeit
erfordert jedoch eine hohe Abtastrate und einen großen Erfassungsspeicher
zum Speichern der Videoabtastwerte, die ein Vollbild des Bildes
darstellen (manchmal als Datensatzlänge bezeichnet). Diese Anforderungen
wurden nur in den relativ teuren, spezialisierten Videowellenformmonitoren
der oberen Preisklasse erfüllt.
Es ist jedoch erwünscht,
die Videobildanzeigefähigkeit
in digitalen Universal-Speicheroszilloskopen
bereitzustellen.
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Jedes Anzeigepixel stellt eine jeweilige räumlich Position
(d. h. Zeile (vertikal) und horizontale Position innerhalb dieser
Zeile) in dem angezeigten Bild dar. Das Anzeigepixel wird aus dem
Videoabtastwert, der das Bild an der räumlichen Videoabtastwerten
in der räumlichen
Umgebung der Position dieses Pixels erzeugt. Die räumliche
Position, die von jedem Videoabtastwert dargestellt wird, muß daher
bekannt sein, um zu ermöglichen,
daß Anzeigepixel
aus den entsprechenden Videoabtastwerten erzeugt werden.
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Eine Anforderung zum Erzeugen von
Anzeigepixeln aus den Videoabtastwerten, um ein durch ein Videosignal
dargestelltes Bild in dieser Weise anzuzeigen, besteht darin, die
Position von Synchronisationssignalen in den Videoabtastwerten zu
bestimmen. Eben aus dieser Information können die räumlichen Positionen (d. h.
die Zeile innerhalb des Videovollbildes und die horizontale Position
innerhalb der Zeile) von jedem Videoabtastwert bestimmt werden. Insbesondere
stellt die Detektion des vertikalen Synchronisationsimpulses eine
Angabe der Position von Abtastwerten in der Zeile 1 (Oberseite)
des durch den Videosignal-Abtastwertstrom dargestellten Bildes bereit.
Die Detektion von jedem horizontalen Synchronisationsimpuls danach
stellt eine Angabe der Position des Abtastwerts bereit, der den
Start (linke Kante) der nächsten
horizontalen Zeile darstellt. Die vertikale Verschiebung von der
Oberseite des Bildes eines Videoabtastwerts kann durch die horizontale
Rasterzeile, in der er vorkommt, bestimmt werden. Die horizontale
Verschiebung von der linken Kante des Bildes dieses Videoabtastwerts
kann durch die Anzahl von Abtastwerten von der Position des Abtastwerts, der
den vorherigen horizontalen Synchronisationsimpulses darstellt,
bis zu diesem Videoabtastwert, bestimmt werden, alles in bekannter
Weise.
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Eine Lösung zum Auffinden der Positionen der
Synchronisationskomponente bestand darin, das Videosignal überabzutasten
und an den horizontalen und vertikalen Synchronisationsimpulsen
digital zu detektieren und auszulösen. Die Position dieser Synchronisationsimpulse
kann dann verwendet werden, um die räumlichen Positionen der Videoabtastwerte zu
bestimmen, und dann kann diese Information verwendet werden, um
die Anzeigepixel zu erzeugen. Dieses Verfahren erfordert jedoch
eine hohe Abtastrate und/oder eine lange Datensatzlänge. Es
erfordert auch beträchtliche
Rechenleistung, um die Abtastwerte zu analysieren, um die Synchronisationsimpulse
zu detektieren.
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Eine weitere Lösung bestand darin, die Position
eines ersten Synchronisationssignals zu bestimmen und dann die Positionen
der anderen Synchronisationsimpulse auf der Basis der veröffentlichten Spezifikation
für das
Videosignal zu berechnen. Für NTSC-Standard-Videosignale
wird beispielsweise jede horizontale Zeile so festgelegt, daß sie 63,556 Mikrosekunden
dauert. Durch Auffinden eines ersten Synchronisationsimpulses sollten
neue Zeilen somit alle 63,556 Mikrosekunden nach diesem beginnen. Wenn
die tatsächliche
Dauer der horizontalen Zeile von einer Videosignalquelle konstant
und bekannt ist (z. B. 63,500 Mikrosekunden), dann kann alternativ dasselbe
Verfahren verwendet werden, selbst wenn das Videosignal nicht streng
der Spezifikation entspricht. Das heißt, wenn jede horizontale Zeile
so festgelegt ist, daß sie
63,500 Mikrosekunden dauert, dann sollten durch Auffinden eines
ersten Synchronisationsimpulses neue Zeilen alle 63,500 Mikrosekunden
nach diesem beginnen.
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Das erstere kann mit Standard-Videosignalgeneratoren
wie z. B. Farbbalkengeneratoren, die Signale erzeugen, die streng
innerhalb der veröffentlichten
Videosignal-Spezifikationen liegen, gut funktionieren. Das letztere
kann mit Videosignalgeneratoren arbeiten, die, obwohl sie nicht
Videosignale erzeugen können,
die streng der Spezifikation entsprechen, Videosignale erzeugen,
die über
die Zeit stabil sind und eine bekannte konstante Dauer der horizontalen
Zeile aufweisen.
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Es gibt jedoch Videosignalgeneratoren,
die konstante, aber unbekannte Dauern der horizontalen Zeile aufweisen.
Mit Videosignalgeneratoren mit konstanten, aber unbekannten Dauern
der horizontalen Zeile erzeugt das obige Verfahren ein Bild, bei
dem das Bild gekippt ist. Das heißt, es besteht eine Zeitdifferenz
zwischen der konstanten Dauer der horizontalen Zeile, die verwendet
wird, um die Positionen von Abtastwerten am Beginn der horizontalen
Zeilen zu bestimmen, und der tatsächlichen Dauer der horizontalen
Zeile des Videosignals. Der detektierte Beginn jeder horizontalen
Zeile ist somit zeitlich vom tatsächlichen um diese Zeitdifferenz
verschoben. Diese Zeitdifferenz zwischen den detektierten horizontalen Synchronisationssignalen
und den tatsächlichen Synchronisationssignalen
ist von Zeile zu Zeile kumulativ und verursacht, daß das angezeigte
Bild schräg
oder gekippt erscheint.
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Es gibt auch Videosignalgeneratoren,
für die sich
die Dauern der horizontalen Zeile über die Zeit ändern können, wie
z. B. Videokameras oder Videoband-Aufzeichnungs/Wiedergabe-Geräte. Das
obige Verfahren funktioniert bei solchen Videosignalgeneratoren
nicht gut. Bei solchen Videosignalgeneratoren variieren die tatsächlichen
Dauern der horizontalen Zeilen willkürlich. Das obige Verfahren
detektiert jedoch den Beginn von horizontalen Zeilen auf der Basis
von konstanten Zeiten der horizontalen Zeile. Somit bestehen willkürliche Zeitdifferenzen
zwischen den Anfangspunkten von horizontalen Zeilen, die durch das
obige Verfahren detektiert werden, und den tatsächlichen Anfangspunkten der
horizontalen Zeilen. Die Kanten eines von einem solchen Videosignalgenerator
abgeleiteten Bildes variieren willkürlich, wenn die Position der
angezeigten Pixel von ihrer erwünschten
Position im Videosignal aufgrund der zeitlich variierenden Dauer
der horizontalen Zeilen abweicht.
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Eine ähnliche Lösung zum Auffinden der Synchronisationskomponente
beinhaltet das Bestimmen der Position eines ersten horizontalen
Synchronisationsimpulses, dann das Suchen nach dem nächsten horizontalen
Synchronisationsimpuls in der Nähe
von 63,556 Mikrosekunden nach dem ersten. Diese Suche wird für jede horizontale
Zeile wiederholt. Die gemessene Dauer der aktuellen horizontalen
Zeile wird verwendet, um festzustellen, wo die Suche nach der nächsten horizontalen
Zeile beginnen soll. Diese Lösung
kann mit Videosignalquellen zurechtkommen, die über die Zeit nicht stabil sind. Dies
erfordert jedoch, daß eine
Suche nach jeder horizontalen Zeile durchgeführt wird, was beträchtliche Rechenleistung
erfordert. Außerdem
kann eine Unsicherheit von einem Pixel bei der Detektion der Position
des horizontalen Synchronisationsimpulses von Zeile zu Zeile bestehen.
Dies verursacht, daß einige horizontalen
Zeilen um ein Pixel nach rechts verschoben werden, während andere
nach links verschoben werden. Das Ergebnis ist ein Fehler von ½ Pixel
oder horizontales Zittern. Obwohl diese Lösung ermöglicht, daß Bilder von einem breiteren
Bereich von Videosignalquellen angezeigt werden, ist eine beträchtliche
Rechenleistung erforderlich und das horizontale Zittern, das von
Zeile zu Zeile variiert, erzeugt weniger scharfe Kanten im angezeigten
Bild.
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Vorrichtungen zum Messen von Videosignalparametern
sind beispielsweise aus JP-A-10136409 und JP-A-6006835 bekannt.
Ein digitales Oszilloskop mit einem Erfassungsrasterizer ist aus
EP-A-677746 bekannt.
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Es ist erwünscht, daß relativ kostengünstige digitale
Oszilloskope der unteren Preisklasse die Fähigkeit bereitstellen, Bilder
anzuzeigen, die durch Videosignale dargestellt werden, die zu ihren
Eingangssonden geliefert werden. Eine Lösung für das Problem des Auffindens
von Synchronisationssignalen im empfangenen Videosignal, wobei somit
die Identifikation der räumlichen
Position von Videoabtastwerten entsprechend den Anzeigepixeln ermöglicht wird,
welche den Betrieb mit einem breiten Bereich von Videosignalquellen
ermöglicht,
die nicht streng der Spezifikation entsprechen müssen, welche jedoch keine beträchtliche
Rechenleistung erfordert und nicht zu einer geringeren Bildqualität aufgrund
von horizontalem Zittern führt,
ist auch erwünscht.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt. Weitere
Merkmale und Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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In der Zeichnung gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Oszilloskopsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Wellenformdiagramm, das beim Verstehen des Betriebs des in 1 dargestellten Oszilloskopsystems
nützlich
ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Oszilloskopsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt
nur jene Elemente eines Oszilloskops, die zum Verstehen der Funktionsweise
der Erfindung erforderlich sind. Ein Fachmann wird verstehen, welche
anderen Elemente in einem Oszilloskop vorhanden sind und wie die dargestellten
Elemente mit diesen Elementen verbunden sind.
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In 1 ist
ein Ausgangsanschluß einer Quelle 5 für ein Videosignal über eine
Oszilloskopsonde 7 mit einem Dateneingangsanschluß eines Abtasters 10 gekoppelt.
Die Videosignalquelle 5 kann beispielsweise eine Videokamera
oder ein Videosignalgenerator sein. Ein Ausgangsanschluß des Abtasters 10 ist
mit einem Eingangsanschluß eines
Erfassungsspeichers 20 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluß des Erfassungsspeichers 20 ist
mit einem Dateneingangsanschluß eines
Rasterizers 30 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluß des Rasterizers 30 ist mit
einem Eingangsanschluß einer
Anzeigevorrichtung 15 gekoppelt. Die Oszilloskopsonde 7 ist
auch mit einem Eingangsanschluß einer
Triggerschaltung 40 gekoppelt. Ein erster Ausgangsanschluß der Triggerschaltung 40 ist
mit einem Eingangsanschluß einer
Rechenschaltung 50 gekoppelt und ein zweiter Ausgangsanschluß der Triggerschaltung 40 ist
mit einem Steuereingangsanschluß des
Abtasters 10 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluß der Rechenschaltung 50 ist
mit einem Steuereingangsanschluß des Rasterizers 30 gekoppelt.
Die Kombination des Abtasters 10, des Erfassungsspeichers 20,
des Rasterizers 30, der Anzeigevorrichtung 15,
der Triggerschaltung 40 und der Rechenschaltung 50 sind
in einem Oszilloskop enthalten.
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Das Videosignal von der Videosignalquelle 5 ist
ein zusammengesetztes Videosignal, das eine Helligkeitskomponente,
die die Graustufeninformation des Bildes darstellt, eine Farbwertkomponente, die
die Farbinformation des Bildes darstellt, und eine Synchronisationskomponente,
die eine Information enthält,
die die Position der Oberseite des Rasters (vertikale Synchronisation)
und den Beginn jeder horizontalen Zeile im Raster (horizontale Synchronisation)
identifiziert, enthält. 2 ist ein Wellenformdiagramm,
das beim Verstehen des Betriebs des in 1 dargestellten Oszilloskopsystems nützlich ist. 2 stellt eine horizontale
Zeile 100 eines NTSC-Videosignals dar, in welcher das durch
das Videosignal dargestellte Bild das gut bekannte Bild von Farbbalken
ist. 2a ist ein Wellenformdiagramm eines
zusammengesetzten Videosignals, wie vom Videosignalgenerator 5 (von 1) an der Oszilloskopsonde 7 empfangen.
In 2a folgt einem horizontalen Synchronisationsimpuls 102 ein
Farbsynchronsignal 104 an einer hinteren Schwarzschulter 106.
Der hinteren Schwarzschulter 106 folgen eine Reihe von
Farbbalken 108 bis 122, die weiß (108), gelb
(110), zyan (112), grün (114), magenta (116),
rot (118), blau (120) bzw. schwarz (122)
darstellen. Alle außer
dem weißen
(108) und schwarzen (122) Farbbalken umfassen
ein Farbhilfsträgersignal
(durch vertikale Schraffierung dargestellt) mit einer Phase und
Amplitude entsprechend der Farbe jenes Balkens, der auf einen Helligkeitswert überlagert
ist, der auch jener Farbe entspricht, alles in bekannter Weise.
Den Farbbalken folgt eine vordere Schwarzschulter 124,
der das horizontale Synchronisationssignal für die folgende Zeile (nicht
dargestellt) folgt.
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Derzeitige Oszilloskope umfassen
eine Schaltung, die die Erfassung von Abtastwerten ermöglicht,
die die Spitzenwerte eines empfangenen Signals während der Abtastperiode darstellen.
Wenn diese Schaltung arbeitet, wird das Oszilloskop als im "Spitzendetektions"-Modus arbeitend
bezeichnet. Im "Spitzendetektions"-Modus werden für jede Abtastzeit
ein minimaler und ein maximaler Wert des beobachteten Signals über diese
Abtastperiode detektiert. Das heißt, zwei Mehrbit-Abtastwerte
werden für
jede Abtastperiode erzeugt, alles in bekannter Weise. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Oszilloskop dazu ausgelegt, im "Spitzendetektions"-Modus zu arbeiten.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1, wenn eine Signalerfassung
ausgelöst
wird (die nachstehend genauer beschrieben werden soll), tastet der Abtaster 10 im
Betrieb das Videosignal 100 mit einer vorbestimmten Abtastrate
ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
erzeugt der Abtastet 10 Abtastwerte, die das Videosignal
alle 800 Nanosekunden (ns) darstellen, obwohl andere Abtastraten
verwendet werden können
und/oder von einem Benutzer des Oszilloskops auswählbar sein
können,
was einer Einschränkung
unterliegt, die nachstehend genau beschrieben wird. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind
die Abtastwerte digitale Mehrbit-Abtastwerte mit Werten, die den
Wert des Videosignals zu dem von diesem Abtastwert dargestellten
Zeitpunkt darstellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen diese digitalen
Mehrbit-Abtastwerte jeweils neun Bits auf. Abtastwerte, die eine
beliebige Anzahl von Bits enthalten, können verwendet werden, obwohl
Abtastwerte mit mindestens acht Bits bevorzugt sind.
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Für
ein NTSC-Videosignal beträgt
die Farbhilfsträgerfrequenz
im wesentlichen 3,58 MHz mit einer Periode von im wesentlichen 280
ns. In einer Abtastperiode von 800 ns befinden sich fast drei vollständige Zyklen
des Farbhilfsträgers.
Wenn ein solches Signal durch ein Oszilloskop, das im "Spitzendetektions"-Modus arbeitet,
verarbeitet wird, stellt der Maximalwert für diese Abtastzeit folglich
den Maximalwert jener Zyklen des Farbhilfsträgers dar und der Minimalwert
für diese
Abtastzeit stellt den Minimalwert jener Zyklen des Farbhilfsträgers dar.
Um die maximalen und minimalen Auslenkungen des Farbhilfsträgers korrekt
zu erfassen, muß die
verwendete Abtastperiode größer sein
als die Periode des Farbhilfsträgers
des Videosignals, das erfaßt
wird (z. B. größer als
im wesentlichen 280 ns für
ein NTSC-Videosignal).
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Die Kombination der Maximalwerte
aller Abtastperioden bilden einen oberen Umfang einer Hüllkurve
des Videosignals und die Minimalwerte aller Abtastperioden bilden
einen unteren Umfang der Hüllkurve.
Das durch "Spitzendetektion" abgetastete Videosignal
von 2a ist in 2b dargestellt.
In Positionen, in denen die Farbwertkomponente vorliegt, wie durch
die Anwesenheit eines Farbhilfsträgersignals angegeben (z. B.
Farbsynchronsignal 104 und Farbbalken 110–120),
weisen Abtastwerte, die den oberen Umfang 130 darstellen,
im Vergleich zu den Abtastwerten, die den unteren Umfang 132 darstellen,
unterschiedliche Werte auf. An allen anderen Positionen weisen Abtastwerte,
die den oberen und unteren Umfang darstellen, dieselben Werte auf.
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In einem zusammengesetzten Videosignal enthält nicht
jedes horizontale Zeilenintervall Bilddaten. Einige horizontalen
Zeilen liegen innerhalb des vertikalen Synchronisationsintervalls
und einige liegen innerhalb des Überabtastintervalls
und können eine
andere Information als eine Bildinformation enthalten. In einem
NTSC-Videosignal beginnen die Bilddaten in der Zeile 21 im Halbbild
eins von jedem Vollbild. Die Triggerschaltung 40 überwacht
das Videosignal, und wenn die Zeile 21 im Halbbild eins des Vollbildes
detektiert wird, erzeugt sie ein Steuersignal für den Abtaster 10,
das veranlaßt,
daß er
beginnt, Abtastwerte zu erzeugen, die das Videosignal darstellen.
Jeder Satz von im Erfassungsspeicher 20 gespeicherten Abtastwerten,
die eine horizontale Zeile darstellen, umfassen sowohl den Teil
der horizontalen Zeile, der Bilddaten enthält, z. B. Farbbalken 108 –122 von 2; und den Teil der horizontalen
Zeile, der eine Nicht-Bild-Information
enthält,
z. B. die vordere Schwarzschulter 124, das horizontale
Synchronisationssignal 102 und die hintere Schwarzschulter 106.
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Maximal- und Minimalabtastwerte werden
im Abtaster 10 erzeugt und im Erfassungsspeicher 20 in dieser
Weise gespeichert, bis die letzte Zeile, die Bilddaten enthält, im Raster
abgetastet wurde. Bei Beendung enthält der Erfassungsspeicher 20 Minimal-
und Maximalwerte, die den Teil des Videosignals darstellen, der
Bilddaten für
ein Vollbild des Bildes enthält.
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Im allgemeinen gewinnt der Rasterizer 30 Abtastwerte
aus dem Erfassungsspeicher 20 und erzeugt ein Rastersignal,
das diese Daten darstellt. Dieses Rastersignal wird dann auf der
Anzeigevorrichtung 15 angezeigt. Im normalen Betrieb ist
das in dieser Weise angezeigte Bild eine Zeile, die üblicherweise
Kurve genannt wird, welche die Wellenform des an der Oszilloskopsonde 7 empfangenen
Signals darstellt. Wenn das Oszilloskop im normalen Spitzendetektionsmodus
arbeitet, ist das angezeigt Bild ein weißes Band, das die Hüllkurve
des empfangenen Signals anzeigt.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erzeugt der Rasterizer 30 jedoch ein Raster von Anzeigepixeln
mit Intensitätswerten,
die das Bild, das vom Videosignal dargestellt wird, auf der Anzeigevorrichtung 15 wiedergeben.
Um dieses Raster von Pixeln zu erzeugen, ordnet der Rasterizer 30 jedes
Pixel im Anzeigeraster einem Videoabtastwert im Erfassungsspeicher 20 in
derselben räumlichen
Position wie das Anzeigepixel oder einer gewissen Vielzahl von Videoabtastwerten
in der räumlichen
Umgebung der Position des Anzeigepixels zu. Jedes Anzeigepixel wird
aus Werten des zugehörigen
Videoabtastwerts oder der zugehörigen
Videoabtastwerte erzeugt. Der Rasterizer 30 kann in der
Hardware oder durch einen Mikroprozessor, der ein Programm zum Analysieren
der Videoabtastwerte aus dem Erfassungsspeicher 20 ausführt, wie
nachstehend beschrieben, um das Raster von Pixeln zu erzeugen, implementiert
werden.
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Um Anzeigepixel Videoabtastwerten
zuzuordnen, muß der
Rasterizer 30 die räumliche
Position von jedem Videoabtastwert im Erfassungsspeicher 20 bestimmen.
Dazu muß der
Rasterizer 30 zuerst die Position des horizontalen Synchronisationssignals
für jede
im Erfassungsspeicher 20 gespeicherte horizontale Zeile
bestimmen. Aus dieser Information kann der Rasterizer 30 sowohl
die horizontale Zeile (vertikale Position) als auch die horizontale
Position innerhalb dieser Zeile, d. h. die räumliche Position, aller gespeicherten
Abtastwerte bestimmen. Die Kombination der Triggerschaltung 40 und
der Rechenschaltung 50 stellt die Positionen der horizontalen Synchronisationssignale
für den
Rasterizer 30 bereit.
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Wie vorstehend beschrieben, erzeugt
die Triggerschaltung 40 ein Steuersignal für den Abtaster 10,
wenn die erste Zeile, die Bilddaten enthält (d. h. die Zeile 21), detektiert
wird. Dieses Steuersignal bringt den Abtaster 10 in den
Zustand, daß er
beginnt, das Videosignal abzutasten. Ein Zeitgeber 42 mißt die Zeit
zwischen allen dieser Steuersignale. Die resultierende Zeit ist
die tatsächliche
Vollbildzeit des Videosignals. Eine Triggerschaltung 40,
die das Steuersignal zum Abtaster 10 liefern kann, und
ein Zeitgeber 42, der die Zeit zwischen solchen Steuersignalen
messen kann, können
zusammen in einer einzelnen integrierten Schaltung implementiert
werden. Eine integrierte Triggerschaltung des Modells ADG365 (von
Tektronix, Inc. hergestellt) stellt beispielsweise beide dieser
Funktionen bereit und kann in einer bekannten Weise verwendet werden.
Obwohl in 1 dargestellt
ist, daß der
Zeitgeber 42 innerhalb der Triggerschaltung 40 enthalten
ist, dient dies lediglich zum Darstellen, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel
der Zeitgeber 42 in derselben integrierten Schaltung hergestellt
ist wie die Triggerschaltung 40. Ein Fachmann wird verstehen,
daß der Zeitgeber 42 separat
hergestellt werden kann und auf das Steuersignal reagiert, das von
der Triggerschaltung 40 erzeugt wird.
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Die Rechenschaltung 50 berechnet
die Information, die zum Auffinden der horizontalen Synchronisationssignale
für die
im Erfassungsspeicher 20 gespeicherten horizontalen Zeilen
erforderlich ist. Die Anzahl von horizontalen Zeilen in einem Videovollbild
eines bekannten Videoformats ist fest und bekannt. Die Zeit zwischen
aufeinanderfolgenden horizontalen Synchronisationssignalen, d. h.
die Zeit der horizontalen Zeile, kann folglich als Videovollbildzeit (aus
dem Zeitgeber 42), dividiert durch die Gesamtzahl an horizontalen
Zeilen in einem Videovollbild, berechnet werden. In einem NTSC-Videosignal
gibt es beispielsweise 525 horizontale Zeilen in einem Videovollbild.
Die Zeit der horizontalen Zeile ist folglich die Videovollbildzeit,
dividiert durch 525. In dieser Weise wird die mittlere Dauer der
horizontalen Zeile für
das Vollbild berechnet und verwendet, um die Starts der horizontalen
Zeilen in den Videoabtastwerten im Erfassungsspeicher 20 aufzufinden.
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Die Rechenschaltung 50 kann
in der Hardware als Dividiererschaltung mit einem Dividendeneingangsanschluß, der zum
Empfangen der die Videovollbildzeit darstellenden Daten gekoppelt
ist, einem Divisoreingangsanschluß, der zum Empfangen eines Signals,
das die Anzahl von horizontalen Zeilen in einem Videovollbild darstellt,
gekoppelt ist, und einem Quotientenausgangsanschluß, der mit
dem Rasterizer 30 gekoppelt ist, zum Erzeugen eines Signals, das
die Zeit der horizontalen Zeile darstellt, implementiert werden.
Alternativ kann die Rechenschaltung 50 als Mikroprozessor
implementiert werden, der ein Steuerprogramm ausführt, um
die Videovollbildzeit durch die Anzahl von horizontalen Zeilen in einem
Vollbild in einer bekannten Weise zu dividieren. Dieser Mikroprozessor
kann für
die Rechenschaltung 50 zweckgebunden sein oder kann andere Funktionen
im Oszilloskop durchführen.
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Eine allgemeinere Implementierung
kann ferner einen Zähler 44 verwenden,
der in 1 in Durchsicht
dargestellt ist und der in der integrierten Triggerschaltung ADG365
vorhanden ist (vorstehend beschrieben). Der Zähler 44 kann in einer
bekannten Weise ausgelegt sein, um die Anzahl von horizontalen Synchronisationssignalen
zu detektieren und zu zählen,
die in einem Vollbild des Videosignals detektiert werden. Die Anzahl
von so gezählten
horizontalen Synchronisationssignalen in einem Videovollbild wird
auch zur Rechenschaltung 50 geliefert. Die Rechenschaltung 50 dividiert
die Videovollbildzeit vom Zeitgeber 42 durch die Anzahl
von horizontalen Impulsen vom Zähler 44,
um die Zeit der horizontalen Zeile zu erzeugen, wie vorstehend beschrieben.
Diese Anordnung ermöglicht,
daß das
Oszilloskop Bilder anzeigt, die in einem beliebigen Videoformat,
wie z. B. NTSC, PAL, SECAM usw., übertragen werden. Ähnlich dem
Zeitgeber 42, obwohl in 1 dargestellt
ist, daß der
Zähler 44 innerhalb
der Triggerschaltung 40 enthalten ist, dient dies lediglich
dazu, darzustellen, daß im
dargestellten Ausführungsbeispiel
der Zähler 44 in
derselben integrierten Schaltung wie die Triggerschaltung 40 hergestellt
ist. Ein Fachmann wird verstehen, daß der Zähler 44 separat hergestellt
werden kann und auf Signale von der Triggerschaltung 40 reagieren
kann.
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Die Position des Videoabtastwerts
entsprechend dem ersten horizontalen Synchronisationssignal (d.
h. in der Zeile 21) im Erfassungsspeicher 20 kann durch
Analysieren der Werte der Abtastwerte nahe dem Beginn der Videoabtastwerte
im Erfassungsspeicher 20, um den ersten horizontalen Synchronisationsimpuls
zu detektieren, in einer bekannten Weise aufgefunden werden. Die
Position des zweiten horizontalen Synchronisationssignals wird dann
durch Berechnen der Position des Abtastwerts eine Zeit einer horizontalen
Zeile (wie durch die Rechenschaltung 50 erzeugt) nach der
Position des ersten horizontalen Synchronisationsimpulses bestimmt.
Die Position des dritten horizontalen Synchronisationsimpulses wird
durch Berechnen der Position des Abtastwerts zwei Zeiten einer horizontalen Zeile
nach der Position des ersten horizontalen Synchronisationsimpulses
bestimmt, und so weiter. Aus den Positionen der jeweiligen horizontalen
Synchronisationssignale können
die räumlichen
Positionen der Videoabtastwerte entsprechend den Anzeigepixelpositionen
im angezeigten Bild bestimmt werden, wie vorstehend beschrieben.
Dieses Verfahren zum Bestimmen der Positionen der horizontalen Synchronisationssignale
z. B. unter Verwendung der mittleren Dauer einer horizontalen Zeile über das
Vollbild minimiert das horizontale Zittern eines Pixels von Zeile
zu Zeile. Außerdem
werden vertikale Kanten als gerade vertikale Linien in jedem Vollbild
zu Vollbild angezeigt.
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Der Wert von jedem Anzeigerasterpixel
wird aus den wie vorstehend beschrieben im Erfassungsspeicher 20 gespeicherten
Maximal- und Minimalwerten für
den diesem Anzeigepixel zugeordneten Videoabtastwert berechnet.
Der Anzeigepixelwert wird auf einen Wert auf halbem Wege zwischen
dem Maximal- und
dem Minimalwert gesetzt. Diese Operation ist eine nicht-lineare
Tiefpaßfilteroperation
und ist in 1 durch den
Tiefpaßfilter
(LPF) 32 mit einem ersten Eingangsanschluß, der zum
Empfangen des Maximalwerts gekoppelt ist, und einem zweiten Eingangsanschluß, der zum
Empfangen des Minimalwerts gekoppelt ist, für den zugehörigen Videoabtastwert aus dem
Erfassungsspeicher 20 dargestellt.
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Der LPF 32 kann durch einen
Summierer mit einem Addendeneingangsanschluß, der zum Empfangen des Maximalabtastwerts
gekoppelt ist, und einem Augendeneingangsanschluß, der zum Empfangen des Minimalabtastwerts
gekoppelt ist, implementiert werden. Der Summenausgangsanschluß ist mit einer
Division-Durch-Zwei-Schaltung (die durch Verschieben des Ausgangssignals
aus dem Addierer um ein Bit nach rechts in bekannter Weise implementiert werden
kann) gekoppelt. Alternativ kann der LPF 32 in einem Mikroprozessor
implementiert werden, der die Summier- und Dividieroperationen als
Reaktion auf ein Steuerprogramm durchführt. Wie vorstehend beschrieben,
kann der Mikroprozessor für
den LPF 32 zweckgebunden sein oder kann andere Operationen
im Oszilloskop durchführen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2b sind die Pixelwerte, die vom LPF 32 in
der vorstehend beschriebenen Weise für Bereiche erzeugt werden,
in denen der Farbhilfsträger
vorhanden ist (104 und 110–120), als Wellenform 134 in gestrichelter
Linie dargestellt. Die Pixelwerte 134 befinden sich auf
halbem Wege zwischen den Maximalwerten 130 und den Minimalwerten 132.
Dies ist im wesentlichen beim Wert der Helligkeitskomponente des
Videosignals 100.
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Ein Videomonitor für ein Oszilloskop,
wie vorstehend beschrieben, kann in einem Oszilloskop einer relativ
niedrigen Preisklasse implementiert werden, ohne eine beträchtliche
zusätzliche
Schaltungsanordnung zu erfordern, welche die Kosten erhöht. Er gibt
ein Graustufenbild entsprechend dem empfangenen Videosignal relativ
genau wieder, selbst wenn die Zeitsteuerung des Videosignals nicht
exakt dem Videostandard entspricht oder über die Zeit variiert.
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Für
verschachtelte Videosignale wäre
es möglich,
die vorstehend beschriebenen Verfahren durch Anwenden derselben
vielmehr auf einzelne Halbbilder als Vollbilder anzupassen.