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Allgemeiner
Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet der Rasterverzerrungskorrektursysteme, die an mehrere
Horizontalabtastungsfrequenzen angepaßt werden können.
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Die Rasterverzerrungskorrektur, beispielsweise
die Konvergenz- und Kissenkorrektur, ist ein wichtiger Aspekt der
Leistung von Fernsehgeräten, insbesondere
für große Direktsicht-
und Projektionsfernsehempfänger
und Monitore. Projektionsfernsehempfänger können für Verzerrungskorrektursysteme eine
sehr große
Herausforderung darstellen, weil zwei der drei Projektionsröhren außeraxial
orientiert sind und weil für
jede Projektionsröhre
getrennte Verzerrungssteuersysteme bereitgestellt werden müssen. Bei
Projektionsfernsehempfängern
befindet sich die Röhre
für Grün üblicherweise
in einer mittigen Ausrichtung. Nachdem das Raster der Röhre für Grün korrigiert
worden ist, müssen
die durch die Röhren
für Rot
und Blau erzeugten Raster korrigiert und konvergiert werden, damit
sie dem durch die Röhre für Grün erzeugten
Raster entsprechen.
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Verzerrungskorrekturdaten können im
allgemeinen in einem digitalen Speicher gespeichert, aus dem Speicher
ausgelesen, von einem Interpolator verarbeitet werden, damit man
zusätzliche
Korrekturdaten erhält,
in analoge Form konvertiert werden, durch ein analoges Tiefpaßfilter
geschickt und verstärkt
werden, um als ein Konvergenzkorrekturablenkungssignal verwendet
zu werden. Jede Verzerrungskorrekturschaltung muß nicht nur für die interne Geometrie
und die Befestigungsorientierung jeder Projektionsröhre sowie
für die
Schirmgröße und die Schirmorientierung
optimiert werden, sondern auch für
die Horizontalabtastungsfrequenz des Eingangsvideosignals. Das analoge
Tiefpaßfilter,
das eine Eingabe für
einen Vorverstärker
bilden kann, ist Teil der Schaltung, die gegenüber Unterschieden bei der Horizontalabtastungsfrequenz
höchst
empfindlich sein kann. Zudem sind viele Empfänger, die hinsichtlich der
Verzerrungskorrektur erhebliche Herausforderungen darstellen, bereits
auf den Betrieb mit der standardmäßigen Horizontalabtastungsfrequenz
(1 fH) und dem Doppelten der standardmäßigen Horizontalabtastungsfrequenz
(2 fH) angepaßt.
Tatsächlich
werden diese Empfänger
auch Videosignale mit einer Horizontalabtastungsfrequenz verarbeiten
werden müssen,
die das Dreifache (3 fH) der Standardfrequenz ist.
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Bei einem Projektionsfernsehempfänger beispielsweise
muß jede
Röhre eine
jeweilige Verzerrungskorrekturschaltung erhalten, die sowohl für die Horizontal-
als auch die Vertikalauslenkung geeignet und für jede Horizontalabtastungsfrequenz
optimiert ist. Eine derartige Optimierung erfordert für jede Röhre zwei
einzigartige Tiefpaßfilter,
und zwar für
jede Horizontalabtastungsfrequenz. Falls ein Projektionsfernsehempfänger dafür ausgelegt
wäre, bei
1 fH und 2 fH zu arbeiten, dann würde man für die Röhren zwölf unabhängig optimierte Verzerrungskorrekturschaltungen
benötigen.
Falls ein Projektionsfernsehempfänger
dafür ausgelegt
wäre, bei
1 fH, 2 fH und 3 fH zu arbeiten, dann würden für die Röhren achtzehn unabhängig optimierte
Verzerrungskorrekturschaltungen benötigt. Selbst wenn die meisten
der Bestandteile jeder Verzerrungskorrekturschaltung standardisiert
werden könnten,
wäre es
dennoch erforderlich, viele verschiedene Tiefpaßfilter zu entwerfen und herzustellen.
Zudem würde
jede Röhre
außerdem
einen Schaltkreis zum automatischen Auswählen des entsprechenden Filters
für eine
bestimmte Röhre
und Auslenkungsrichtung (zum Beispiel rot, vertikal) und eine Horizontalabtastungsfrequenz
benötigen.
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Es ist deshalb wünschenswert, den Einsatz teurer
schaltbarer Analogfilter in Verzerrungs korrektursystemen zu vermeiden.
Aus vielen Gründen
wären Verzerrungskorrektursysteme
vorteilhaft, die keine Sätze
schaltbarer analoger Tiefpaßfilter
erfordern, unter anderem wegen des einfacheren Betriebs, einer verbesserten
Zuverlässigkeit,
einer größeren Flexibilität bei Justierung
und Aufbau, reduzierter Herstellungskosten, reduzierter Designkosten
und reduzierter Designzeit.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Ein Verzerrungskorrektursystem gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen
umfaßt:
ein Mittel zum Speichern von Verzerrungskorrekturwerten; ein digitales
Filter zum Verarbeiten der Verzerrungskorrekturwerte; wobei das
digitale Filter die Verzerrungskorrekturwerte zusammen mit einer
ersten Anzahl interpolierter Verzerrungskorrekturwerte in einer
ersten Betriebsart liefert; wobei das digitale Filter die Verzerrungskorrekturwerte
zusammen mit einer zweiten Anzahl interpolierter Verzerrungskorrekturwerte
in einer zweiten Betriebsart liefert; einen Digital-Analog-Umsetzer
zum Umsetzen der gelieferten Verzerrungskorrekturwerte in ein analoges
Verzerrungskorrektursignal; ein analoges Tiefpaßfilter, das gekoppelt ist
zum Empfangen des analogen Verzerrungskorrektursignals in jeder
der Betriebsarten und Erzeugen eines analogen Auslenkungssignals;
ein Mittel zum Bestimmen einer Horizontalabtastungsfrequenz eines
Eingangsvideosignals und ein auf das Bestimmungsmittel reagierendes
Steuermittel zum Auswählen
einer der Betriebsarten für
verschiedene Horizontalabtastungsraten.
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Ein Verfahren zur Verzerrungskorrektur
gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen
umfaßt
die folgenden Schritte: Speichern digitaler Verzerrungskorrekturwerte;
digitales Filtern der digitalen Verzerrungskorrekturwerte in einer
ersten Betriebsart, um eine erste Anzahl interpolierter Verzerrungskorrekturwerte
zu erzeugen; Liefern der Verzerrungskorrekturwerte als Ausgabe zusammen
mit der ersten Anzahl interpolierter Verzerrungskorrekturwerte in
der ersten Betriebsart; digitales Filtern der digitalen Verzerrungskorrekturwerte
in einer zweiten Betriebsart, um eine zweite Anzahl interpolierter
Verzerrungskorrekturwerte zu erzeugen; Liefern der Verzerrungskorrekturwerte
als Ausgabe zusammen mit der zweiten Anzahl interpolierter Verzerrungskorrekturwerte
in der zweiten Betriebsart; Umsetzen des gelieferten Ausgangssignals
in ein analoges Verzerrungskorrektursignal; Tiefpaßfilterung
des analogen Verzerrungskorrektursignals in jeder der Betriebsarten
mit dem gleichen passiven analogen Filter, um ein analoges Auslenkungssignal
zu erzeugen; Bestimmen einer Horizontalabtastungsfrequenz eines
Eingangsvideosignals und Auswählen
einer der Betriebsarten für
verschiedene Horizontalabtastungsfrequenzen als Reaktion auf den
Bestimmungsschritt.
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Die erfindungsgemäßen Anordnungen ermöglichen
vorteilhafterweise, daß das
gleiche analoge Tiefpaßfilter,
insbesondere ein passives Filter, in einem Verzerrungskorrektursystem
für mehrere
Horizontalabtastungsfrequenzen einschließlich beispielsweise 1 fH,
2 fH und 3 fH verwendet wird. Die Verwendung eines schaltbaren programmierbaren
digitalen Filters, beispielsweise eines nichtrekursiven Filters
mit einer auswählbaren
Anzahl von Eingangsabgriffen, ermöglicht vorteilhafterweise,
daß die
Art und Menge der dem Tiefpaßfilter
schließlich
gelieferten Konvergenzkorrekturwerte für verschiedene Horizontalabtastungsfrequenzen
verschieden ist. Die Verzerrungswerte werden vorteilhafterweise
dadurch gesteuert, daß die
Anzahl der mit den ursprünglichen Werten
gelieferten interpolierten Werte als ein Ausgangssignal ausgewählt und
bei einer vorteilhaften Ausführungsform
das digitale Filter abgeschaltet und nur ursprüngliche Korrekturwerte geliefert
werden. Das schaltbare digitale Filter mit auswählbaren Ausgangswerten kann
vorteilhafterweise, für
sich alleine oder mit anderen verwandten Funktionen gebündelt, in
einer integrierten Schaltung verkörpert werden.
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Die erfindungsgemäßen Anordnungen nutzen die
Erkenntnis aus, daß ein
kritischer Faktor beim Betrieb und bei der Optimierung des Tiefpaßfilters
darin besteht, daß in
dem Signal, das tiefpaßgefiltert
wird, eine konstante oder zumindest im wesentlichen konstante Abtastrate
aufrechterhalten wird. Die Anzahl der Korrekturwerte, die zum Erzeugen des
Korrektursignals geliefert werden, kann vorteilhafterweise abgeändert werden,
um für
verschiedene Horizontalabtastungsfrequenzen die gleiche Abtastrate
aufrechtzuerhalten. Inbesondere kann die Anzahl interpolierter Werte,
die erzeugt und zusammen mit ursprünglichen Werten bereitgestellt
werden, gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen
vorteilhafterweise variiert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine graphische Darstellung, mit der das Verzerrungskorrektursignal
erläutert
werden kann, das am Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers und am
entsprechenden Ausgang eines passiven Tiefpaßfilters anliegt, der zum Betrieb
bei 3 fH optimiert ist und mit 3 fH betrieben wird.
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2 ist
eine graphische Darstellung, mit der das Verzerrungskorrektursignal
erläutert
werden kann, das am Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers und am
entsprechenden Ausgang des gleichen passiven Tiefpaßfilters
anliegt, der zum Betrieb bei 3 fH optimiert ist (wie in 1 gezeigt), aber bei 1 fH betrieben
wird.
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3 ist
eine graphische Darstellung, mit der das Verzerrungskorrektursignal
erläutert
werden kann, das am Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers und am
entsprechenden Ausgang des gleichen passiven Tiefpaß filters
anliegt, der zum Betrieb bei 3 fH optimiert ist (wie in 1 gezeigt), aber bei 2 fH betrieben
wird, und wobei das Verzerrungskorrektursignal zwischen jeweils
zwei Korrekturwerten einen zusätzlichen
interpolierten Korrekturwert enthält.
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4 ist
eine graphische Darstellung, mit der das Verzerrungskorrektursignal
erläutert
werden kann, das am Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers und am
entsprechenden Ausgang des gleichen passiven Tiefpaßfilters
anliegt, der zum Betrieb bei 3 fH optimiert ist (wie in 1 gezeigt), aber bei 1 fH betrieben
wird, und wobei das Verzerrungskorrektursignal zwischen jeweils
zwei Korrekturwerten drei zusätzliche
interpolierte Korrekturwerte enthält.
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5 ist
ein Diagramm, mit dem der Betrieb des Verzerrungskorrektursystems
in Verbindung mit einem System zum unabhängigen Programmieren der Längen der
horizontalen Spur und des horizontalen Rücklaufs erläutert werden kann.
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6 und 7 sind Diagramme, mit denen
die Verteilung von Taktimpulsen für die auswählbaren Ausgangssignale der
ersten Interpolationsstufe erläutert
werden können.
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8 ist
ein Diagramm, mit dem erläutert werden
kann, wie der Interpolator der ersten Stufe während des horizontalen Rücklaufs
ausgeschaltet werden kann.
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9 ist
ein Blockschaltbild eines Verzerrungssteuersystems gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen.
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10 ist
ein Blockschaltbild, das die Struktur des FIR-Filters von 9 bei Programmierung für drei Eingangsabgriffe
zeigt.
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11 ist
ein Blockschaltbild, das die Struktur des FIR-Filters von 9 bei Programmierung für fünf Eingangsabgriffe
zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die Verzerrungskorrektur basiert
oftmals auf gespeicherten digitalen Korrekturdaten (d. h. Werten oder
Abtastwerten) für
die horizontale und vertikale Richtung sowie für die drei Farben RGB. Die
Verzerrungskorrekturwerte sind jeweiligen Schnittpunkten eines über den
Bildschirm definierten Gitters zugeordnet. Mit diesen Daten werden
Korrekturströme zum
Ansteuern von Korrekturauslenkungsspulen mit Hilfe von Digital-Analog-(D/A)-Umsetzern
und nachgeschalteten Verstärkern
verwendet.
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Es ist anzumerken, daß der Korrekturstrom am
Ende einer Horizontalabtastzeile üblicherweise einen völlig anderen
Wert als am Beginn der Zeile aufweist. Dementsprechend werden zusätzliche
Gitterpunkte im unsichtbaren horizontalen Rücklauf vorgesehen, um den Wert
des Stroms am Ende der Abtastzeile gleichmäßiger auf den Wert am Beginn
der nächsten
Abtastzeile zu bringen. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
sind 14 Gitterpunkte im sichtbaren Teil der Abtastzeile und zwei
Gitterpunkte während
des Rücklaufteils
der Abtastzeile vorgesehen. Jeder Gitterpunkt entspricht einem ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwert.
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Um ein möglichst fehlerfreies Bild zu
erhalten, muß der
Auslenkungsstrahl zu jedem Zeitpunkt oder an jeder Stelle auf dem
Schirm korrigiert werden. Die dazu erforderlichen Informationen
müssen aus
den gespeicherten Daten gewonnen werden. Außerdem sollte die Wellenform
der Korrekturströme
so glatt wie möglich
sein.
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Die Verzerrungskorrekturwerte für die vertikale
Verzerrungskorrektur zwischen den Gitterpunkten, das heißt zum Korrigieren
der Verzerrung der horizontalen Zeilen vertikal zwischen den Gitterpunkten,
werden durch einen Interpolationsalgorithmus bestimmt. In der horizontalen
Richtung kann der gewünschte
glatte Strom durch externes Filtern der Korrekturwerte erzeugt werden,
die zeitlich nacheinander als diskrete Ausgangswerte durch einen
Interpolator geliefert werden, der in einer integrierten Schaltung
verkörpert
sein kann. Der D/A-Umsetzer liefert einen spezifischen Korrekturwert
als Ausgangssignale für
die Gitterpunkte und behält
diesen Wert bis zum nächsten
Gitterpunkt bei. Aus diesen Werten erzeugt das Filter danach die
gewünschte
glatte Stromkurve. Das Filter umfaßt allgemein ein passives analoges Tiefpaßfilter,
das oftmals als Teil der Eingangsschaltung in einem Vorverstärker oder
Verstärker
ausgebildet ist, wobei das Tiefpaßfilter das Ausgangssignal des
D/A-Umsetzers, die Induktanz der Korrekturspule und die begrenzte
Bandbreite des Ausgangsverstärkers
erhält. 1 veranschaulicht die Spur
des treppenstufenartigen Korrektursignals 10, das am Ausgang
eines D/A-Umsetzers vorliegt, und den mit Hilfe der Filterung daraus
erhaltenen Korrekturstrom 12.
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Die Zeitkonstante des Gesamtsystems
(Filter, Korrekturspule, Verstärker)
muß auf
die Frequenz der Daten vom D/A-Umsetzer und somit auf die Horizontalfrequenz
des Eingangsvideosignals abgestimmt sein. Projektionsfernsehempfänger werden
immer mehr als Geräte
für mehrere
Normen ausgelegt, die beispielsweise verschiedene Horizontalabtastungsfrequenzen
und verschiedene VGA-Displaynormen
unterstützen.
Ein derartiges Mehrnormengerät
muß in
der Lage sein, über
einen Bereich von Horizontalablenkungsfrequenzen von etwa 15 kHz
bis etwa 50 kHz hinweg richtig konvergierte Bilder zu erzeugen.
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Falls jedoch ein für 50 kHz
(3,2 fH) optimiertes System mit einer 1-fH-Quelle (das heißt ein normales
Fernsehbild mit einer Horizontalfrequenz von etwa 16 kHz) betrieben
werden soll, würde
das gleiche, in 1 gezeigte
treppenstufenartige Korrektursignal zu dem in 2 gezeigten Ablenkungsstrom 14 führen. Der
Ablenkungsstrom ist überhaupt
nicht glatt; die Steigung weist zahlreiche Diskontinuitäten auf.
Dies würde
auf dem Schirm zu einem störenden vertikalen
Streifenmuster führen.
Im Gegensatz dazu wäre
ein für
den Betrieb bei 1 fH optimiertes System nicht in der Lage, die schnellen
Signaländerungen bei
relativ hohen Horizontalfrequenzen von beispielsweise 2 fH und 3
fH angemessen zu verfolgen und zu glätten.
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Der in 2 gezeigte
schlechte Korrekturauslenkungsstrom 14 kann gemäß Verfahren
des Stands der Technik korrigiert werden, indem in die Schaltung
ein anderes Tiefpaßfilter
eingefügt
wird. Das andere Tiefpaßfilter
würde so
ausgelegt sein, daß es
die Gesamtfilterantwort für
eine Horizontalabtastfrequenz von 1 fH oder 2 fH optimieren würde. Dieses
Verfahren erfordert jedoch einen relativ hohen Aufwand und ist designintensiv,
da wie angemerkt sechs Kanäle
betroffen sind, nämlich
jeder von RBG sowohl für
eine horizontale als auch eine vertikale Verzerrungskorrektur. Es
wäre somit
erforderlich, anfänglich
sechs Filter zu entwerfen und zu testen und danach zwischen diesen
umzuschalten. Das Umschalten wird durch die Anforderung komplizierter,
das Umschalten als eine Funktion des Bereichs der unterstützten Horizontalfrequenzen,
möglicherweise
in mehreren Stufen, zu implementieren, was die Komplexität und somit
die Kosten des Systems weiter erhöht. Zudem ist ein derart komplexes
System aller Wahrscheinlichkeit nach von sich aus weniger zuverlässig. Jedenfalls
ist bei einem derartigen System die Suche und die Behebung von Fehlern, die
erforderlich werden, schwieriger.
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Gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen wird
das gleiche Tiefpaßfilter,
das für
eine der Horizontalabtastungsfrequenzen, beispielsweise die höchste Horizontalabtastungsfrequenz
im erforderlichen Bereich, optimiert ist, vorteilhafterweise für alle Horizontalabtastungsfrequenzen
eingesetzt. Statt dessen wird der Betrieb des digitalen Filters,
beispielsweise eines nichtrekursiven Filters, vorteilhafterweise
ein- und ausgeschaltet, und es wird in verschiedenen Betriebsarten
für die
verschiedenen Horizontalabtastungsfrequenzen im erforderlichen Bereich
betrieben. Dieses digitale Umschalten kann vorteilhafterweise im
Vergleich zu einem Schaltnetz aus Tiefpaßfiltern sehr leicht implementiert
werden, wenn der Interpolator in einer integrierten Schaltung verkörpert ist.
Interpolationsfilter gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen
werden bevorzugt in einer integrierten Schaltung implementiert,
und sie können nicht
nur ein- und ausgeschaltet werden, sondern sie können, wenn sie eingeschaltet
sind, flexibel an verschiedene Betriebsarten angepaßt werden,
entsprechend verschiedenen Horizontalabtastungsraten. Die verschiedenen
Betriebsarten können
vorteilhafterweise der Verwendung des gleichen digitalen Filters
mit einer anderen Anzahl von Eingangsabgriffen entsprechen, um verschiedene
Anzahlen interpolierter Verzerrungskorrekturwerte zu erzeugen. Die
erfindungsgemäßen Anordnungen
sind so effektiv, daß das
externe analoge Filter vorteilhafterweise als ein einfaches Widerstands-Kapazitäts-Filter
(RC-Filter) implementiert werden kann.
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Gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen erfordern
ein Bereich von Horizontalabtastungsfrequenzen einschließlich 1
fH, 2 fH und 3 fH und Frequenzen in der Nähe von einem oder mehreren
dieser Werte, beispielsweise 3,2 fH, mindestens drei Betriebsarten
für das
digitale Filter. Andere vorgeschlagene Bereiche können eine
größere oder
kleinere Anzahl von Betriebsarten erfordern. In der ersten Betriebsart
ist das digitale Filter abgeschaltet. Das Ausgangssignal besteht
nur aus den ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerten (siehe Ausgang 10 in 1). Das externe RC-Filter
ist für
den Betrieb am oberen Ende des erforderlichen Frequenzbereichs, beispielsweise
3 fH und 3,2 fH, optimiert. Bei derart hohen Horizontalfrequenzen
reicht das externe RC-Filter in Verbindung mit dem Induktor der
Korrekturspule als Filter aus, und es erzeugt einen glatten Verzerrungsauslenkungsstrom 12,
wie in 1 gezeigt.
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Das digitale Filter ist in der zweiten
Betriebsart eingeschaltet. Das digitale Filter wird als ein FIR-Filter mit drei Abgriffen
betrieben, das heißt
als eines mit drei Eingangsabgriffen. Die Eingangssignale zu den
Abgriffen sind die ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte. Ein FIR-Filter mit drei Abgriffen erzeugt
räumlich
zwischen jeweils zwei ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerten einen interpolierten Verzerrungskorrekturwert.
Das Ausgangssignal des Interpolators ist die in 3 gezeigte Treppenstufenwellenform 16.
Diese Betriebsart ist für
eine niedrigere Horizontalabtastungsfrequenz von beispielsweise
2 fH bestimmt. Gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen
wurde bestimmt, daß auch
der Betrieb bei einer geringeren Frequenz als der optimierten Frequenz,
aber mit einer größeren Anzahl
von Korrekturwerten, sowohl ursprünglichen als auch interpolierten,
zu dem in 3 gezeigten
glatten Verzerrungsauslenkungsstrom 18 führt.
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Das digitale Filter ist auch in der
dritten Betriebsart eingeschaltet. Das Filter wird als ein FIR-Filter
mit fünf
Abgriffen betrieben, das heißt
als eines mit fünf
Eingangsabgriffen. Die Eingangssignale zu den Abgriffen sind die
ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte. Ein FIR-Filter mit fünf Abgriffen erzeugt drei räumlich zwischen
jeweils zwei ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerten beabstandete interpolierte Verzerrungskorrek turwerte.
Das Ausgangssignal des Interpolators ist die in 4 gezeigte Treppenstufenwellenform 20.
Diese Betriebsart ist für
das untere Ende des vorgeschlagenen Horizontalabtastungsfrequenzbereichs,
beispielsweise 1 fH, bestimmt. Gemäß erfindungsgemäßen Anordnungen wurde
bestimmt, daß der
Betrieb bei einer Frequenz, die noch niedriger ist als die optimierte
Frequenz, aber mit einer noch größeren Anzahl
von Korrekturwerten, sowohl ursprünglichen als auch interpolierten,
ebenfalls zu dem in 4 gezeigten
glatten Verzerrungsauslenkungsstrom 22 führt.
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Es versteht sich, daß ein beispielsweise
bei 2 fH und 3 fH arbeitender Empfänger möglicherweise nur die erste
und zweite Betriebsart erfordern könnte. Ein beispielsweise bei
2 fH und 3 fH arbeitender Empfänger
würde möglicherweise
nur die zweite und dritte Betriebsart erfordern. Ein beispielsweise
bei 1 fH und 3 fH arbeitender Empfänger würde möglicherweise nur die erste
und dritte Betriebsart erfordern.
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Das digitale Filter kann vorteilhafterweise
in Zeiten außerhalb
der horizontalen Spur in der ersten Betriebsart ausgeschaltet sein,
was beispielsweise dem Betrieb bei 3 fH entspricht. Das Abschalten
des digitalen Filters während
des horizontalen Rücklaufs kann
besonders nützlich
sein, wenn beispielsweise das Gerät mit einer hohen Horizontalfrequenz
und sehr kurzen Rücklaufzeiten
arbeitet. Die Frequenz des digitalen Filters, und somit auch die
Frequenz der D/A-Umsetzer,
ist unter dieser Betriebsbedingung während des Rücklaufs sehr hoch. Dies kann
dazu führen,
daß die
zulässige
Höchstfrequenz
der D/A-Umsetzer überschritten
wird. Selbst wenn die Höchstfrequenz
der D/A-Umsetzer nicht überschritten
wird, können
die D/A-Umsetzer eine Quelle für
einen großen Übergangszustand
sein, der den ordnungsgemäßen Betrieb
des digitalen Filters am Beginn einer horizontalen Spur stören kann.
Dies ist ein besonderes Problem für ein FIR-Filter, das zum Erzeugen von
Ausgangswerten auf Grundlage von früheren Abtastwerten beruht.
Durch das Abschalten der Filter während des horizontalen Rücklaufs
kann vorteilhafterweise diese Übergangsform
verhindert und vorteilhafterweise das Überschreiten der zulässigen Höchstfrequenz
der D/A-Umsetzer verhindert werden.
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Die Filterwerte können tatsächlich während des horizontalen Rücklaufs
weiter berechnet werden, so daß es
zu keinem störenden
Filteraufschaukeln kommt, wenn das digitale Filter wieder eingeschaltet wird.
Während
des Abschaltens beim Rücklauf
werden die Datenwerte von der Interpolation weggeschaltet, wie dies
der Fall ist, wenn das digitale Filter in der ersten Betriebsart
völlig
abgeschaltet ist, und direkt den D/A-Umsetzern zugeführt. 8 zeigt die Ausgabe von
Daten am Ausgang des digitalen Filters für diese Betriebsart.
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Eine Betriebsumgebung, in der bei
Frequenzen von 3 fH oder mehr horizontal abgetastet wird, erfordert
möglicherweise
die spezielle Verarbeitung der Horizontalabtastung, um den Betrieb
zu erleichtern. Eine derartige spezielle Verarbeitung ist die Fähigkeit
zur unabhängigen
Programmierung und Steuerung der zeitlichen Länge des horizontalen Rücklaufs
unabhängig
von der zeitlichen Länge
der horizontalen Spur. Zwei programmierbare Parameter werden benötigt. Ein
mit HGD (horizontaler Gitterabstand) bezeichneter Parameter bestimmt
die Anzahl der Systemtakte für
eine Gitterbreite im sichtbaren Teil der Zeile (bei dieser Ausführungsform
14 Gitterpunkte). Ein mit HRD (horizontale Rücklaufentfernung) bezeichneter
Parameter bestimmt die Anzahl der Systemtakte für eine Gitterbreite im unsichtbaren Teil
der Zeile (bei dieser Ausführungsform
2 Gitterpunkte).
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5 zeigt
die Zustände
am D/A-Umsetzerausgang für
alle drei Betriebsarten. Da HGD und HRD unabhängig voneinander über einen
großen Bereich
programmierbar sein müssen
und die durch die Filter erzeugten unterstützenden Punkte innerhalb einer
Gitterzeit symmetrisch liegen sollten, muß auch der Filtertakt entsprechend
der jeweiligen Programmierung von HGD oder HRD erzeugt werden. Folglich
arbeitet das Filter während
des Durchlaufs und während
des Rücklaufs
bei zwei verschiedenen Frequenzen.
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Da sich HGD und HRD nicht immer ganzzahlig
durch 2 (zweite Betriebsart und Verwendung eines Filters mit drei
Abgriffen für
die Abtastung mit 2 fH) oder 4 (dritte Betriebsart und Verwendung
eines Filters mit fünf
Abgriffen für
die Abtastung mit 1 fH) teilen lassen, müssen die überzähligen Takte über die Abtastintervalle
des Filters verteilt werden. Im Fall der zweiten Betriebsart ist
dies sehr einfach (zwei Abtastintervalle pro Gitter). In der dritten
Betriebsart (vier Abtastintervalle pro Gitter) würde eine möglichst gleiche Verteilung
beobachtet. Die 6 und 7 zeigen die Verteilung der
Takte über
die Abtastintervalle für
die zweite bzw. die dritte Betriebsart. In diesen Figuren ist sys_clk
ein Systemtakt, beispielsweise ein Systemtakt in einer integrierten
Schaltung, in der das digitale Filter verkörpert ist. fGRID ist
ein vom Systemtakt abgeleiteter Takt für das Gitter. fFIR ist
ein ebenfalls von Systemtakt abgeleiteter Takt für das Filter.
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Die durch die 6 und 7 für den horizontalen
Durchlauf (HGD) veranschaulichte Vorgehensweise wird entsprechend
auch im horizontalen Rücklauf
angewendet. Dazu muß in
den Figuren lediglich der Parameter HGD durch den Parameter HRD
ersetzt werden.
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In 9 ist
ein vollständiges
Verzerrungskorrektursystem 100 einen Projektionsfernsehempfänger gezeigt.
Der Empfänger
weist drei Projektionsröhren
auf, jeweils für
die Farben Rot (R), Grün (G)
und Blau (B). Die Röhre 20 für Grün ist axial
auf einen Projektionsschirm
10 ausgerichtet und erfordert
deshalb üblicherweise
keine Verzerrungskorrektur. Die durch die Röhren für Rot und Blau erzeugten Raster
werden auf das durch die Röhre
für Grün erzeugte
Raster konvergiert. Die Röhre 10 für Rot ist mit
einer Vertikalauslenkungsspule 12, einer Horizontalauslenkungsspule 14,
einer Horizontalauslenkungshilfsspule 114 und einer Vertikalauslenkungshilfsspule 124 ausgestattet.
Die Röhre 20 für Grün ist mit
einer Vertikalauslenkungsspule 22, einer Horizontalauslenkungsspule 24,
einer Horizontalauslenkungshilfsspule und einer Vertikalauslenkungshilfsspule
ausgestattet. Die Auslenkungshilfsspulen der Röhre für Grün sind nicht mit Bezugszahlen
versehen, da sie bei der Verzerrungskorrektur in der dargestellten
Ausführungsform
keine Rolle spielen. Eine Auslenkungshilfsspule kann für einen
anderen Zweck verwendet werden, beispielsweise zur Abtastgeschwindigkeitsmodulation.
Die Röhre 30 für Blau ist
mit einer Vertikalauslenkungsspule 32, einer Horizontalauslenkungsspule 34,
einer Horizontalauslenkungshilfsspule 132 und einer Vertikalauslenkungshilfsspule 140 ausgestattet.
Die Vertikalauslenkungsspulen werden durch ein von einer Vertikalauslenkungsschaltung 50 erzeugtes
Vertikalauslenkungssignal angesteuert. Die Horizontalauslenkungsspulen werden
von einem von einer Horizontalauslenkungsschaltung 60 erzeugten
Horizontalauslenkungssignal angesteuert. Die Auslenkungshilfsspulen
der Röhren für Rot und
Blau werden durch Verzerrungskorrekturauslenkungssignale angesteuert.
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Die Erzeugung der Verzerrungskorrekturauslenkungssignale
beginnt mit einem Satz Verzerrungskorrekturwerte, die hier als ursprüngliche
Verzerrungskorrekturwerte bezeichnet werden, um sie von den von
dem schaltbaren digitalen Filter erzeugten interpolierten Verzerrungskorrekturwerten
zu unterscheiden. Die ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte werden in einem Direktzugriffsspeicher (RAM)
gespeichert. Die ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte stellen Korrekturdaten an den Punkten
eines auf dem Projektionsschirm definierten Gitters dar, wie oben
erläutert.
Eine Vertikalinterpolationsschaltung liefert Sätze von Verzerrungskorrekturwerten
für jede
horizontale Zeile des Gitters und vertikal interpolierte Verzerrungskorrekturwerte
für horizontale
Zeilen vertikal zwischen den Gitterpunkten. Zu Definitionszwecken
werden, obwohl das Ausgangssignal des Vertikalinterpolators sowohl
ursprüngliche
Verzerrungskorrekturwerte als auch vertikal interpolierte Verzerrungskorrekturwerte
erhält, alle
vom Vertikalinterpolator ausgegebenen Werte zu Zwecken der Horizontalinterpolation
als ursprüngliche
Verzerrungskorrekturwerte betrachtet. Dies ist die Definition, die
in der Spezifikation und in den Ansprüchen angewendet wird.
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Ein in 9 gezeigtes
Verzerrungskorrektursystem 100 umfaßt einen RAM 102 zum
Speichern von Verzerrungskorrekturwerten für ein Gitter von Punkten. Ein
Vertikalinterpolator 104 liefert ursprüngliche Verzerrungskorrekturwerte
als ein Ausgangssignal, das einem schaltbaren digitalen Filter 106 zugeführt wird.
Das digitale Filter 106 umfaßt mehrere schaltbare und programmierbare
FIR-Filter 106A, 106B, 106C, 106D, 106E und 106F zur
Bereitstellung von Verzerrungskorrekturdaten für rot-horizontal (RED_H), rot-vertikal
(RED_V), grün-horizontal (GRN_H),
grün-vertikal
(GRN_V), blau-horizontal (BLUE_H) bzw. blau-vertikal (BLUE_V). Man
kann sich jedes dieser Korrektursignale so vorstellen, daß es durch
einen Kanal erzeugt wird oder einen Kanal darstellt. Bei einem Projektionsfernsehempfänger sind
die Korrektursignale oftmals Signalgemische, die dazu bestimmt sind,
verschiedene Arten von Verzerrungen zu korrigieren. Die Grünkorrektursignale werden üblicherweise
nicht zur Konvergenzkorrektur formuliert, sind aber beispielsweise
zur vertikalen Kissenkorrektur bestimmt.
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Das Rot- und Blaukorrektursignal
ist üblicherweise
zur Konvergenzkorrektur formatiert, doch können diese Signale auch zum
Korrigieren anderer Verzerrungen formuliert werden.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106A wird
durch den D/A-Umsetzer 108 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 110 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 112 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen Eingangsnetzes ausgebildet sein. Das gefilterte und geglättete Signal
steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 114 der
Projektionsröhre 10 an.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106B wird
durch den D/A-Umsetzer 116 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 118 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 120 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen Eingangsnetzes ausgebildet sein. Das gefilterte und geglättete Signal
steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 124 der
Projektionsröhre 10 an.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106C wird
durch den D/A-Umsetzer 124 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 126 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 128 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen.
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Eingangsnetzes ausgebildet sein.
Das gefilterte und geglättete
Signal steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 130 der
Projektionsröhre 20 an.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106D wird
durch den D/A-Umsetzer 132 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 134 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 136 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen Eingangsnetzes ausgebildet sein. Das gefilterte und geglättete Signal
steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 138 der
Projektionsröhre 20 an.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106E wird
durch den D/A-Umsetzer 140 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 142 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 144 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen Eingangsnetzes ausgebildet sein. Das gefilterte und geglättete Signal
steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 146 der
Projektionsröhre 30 an.
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Das Ausgangssignal des FIR-Filters 106F wird
durch den D/A-Umsetzer 148 in analoge Form umgesetzt. Ein
passives Widerstand-Kapazitäts-Tiefpaßfilter
(RC-Filter) 150 glättet das
analoge Signal. Das tiefpaßgefilterte
Signal wird von einem Verstärker 152 verstärkt, der
einen Vorverstärker
oder einen Verstärker
oder beides darstellt. Das RC-Filter kann als Teil eines mit einem
Vorverstärker
verbundenen Eingangsnetzes ausgebildet sein. Das gefilterte und geglättete Signal
steuert eine Verzerrungskorrekturauslenkungshilfsspule 154 der
Projektionsröhre 30 an.
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Bei einem System, das dafür ausgelegt
ist, in einem Bereich von Horizontalabtastungsfrequenzen zu arbeiten,
beispielsweise von 1 fH bis 3 fH, sind die Tiefpaß-RC-Filter für den Betrieb
bei 3 fH optimiert. Die 10 und 11 zeigen die grundlegende
Architektur der digitalen FIR-Filter. Obwohl nur ein programmierbares
digitales Filter vorliegen muß,
das beispielsweise in einer integrierten Schaltung verkörpert ist,
sind der Deutlichkeit halber in den 10 und 11 die Filteranordnung mit
drei Abgriffen und die Filteranordnung mit fünf Abgriffen jeweils getrennt
gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 10 umfaßt das digitale Filter 106 sechs
programmierbare FIR-Filter 106A, 106B, 106C, 106D, 106E und 106F.
Der Deutlichkeit halber sind nur die Einzelheiten des FIR-Filters 106A gezeigt
und durch Bezugszeichen identifiziert. Die anderen FIR-Filter. weisen
die gleiche Konfiguration auf. Ursprüngliche Verzerrungskorrekturwerte
werden in jeden der Filter 106A, 106B, 106C, 106D, 106E und 106F eingegeben.
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Filter 106A ist ein digitales
FIR-Filter mit drei Abgriffen 160, 162 und 164.
Die Abgriffe sind mit ¼, ½ bzw. ¼ gewichtet.
Die ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte breiten sich entlang des Wegs 166 aus.
Die Werte bilden Eingangssignale für die Abgriffe, während sie
sich entlang des Wegs 160 ausbreiten. Zur Verschachtelung
kommt es im Schalter 168, mit dem der FIR-Filter effektiv
abgeschaltet wird. Bei der Konfiguration mit drei Abgriffen wird
ein interpolierter Verzerrungskorrekturwert erzeugt und zwischen
jeweils zwei ursprüngliche
Verzerrungskorrekturwerte eingefügt.
Der Takt fGRID steuert die Ausbreitung der
ursprünglichen Verzerrungskorrekturwerte entlang
des Wegs 168. Der Takt fGRID steuert
die Ausbreitung der interpoliertem Verzerrungskorrekturwerte und
der verschachtelten Ausgangswerte des Filters.
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Das digitale Filter 100,
wie es in 11 gezeigt
ist, unterscheidet sich dadurch von dem in 10 gezeigten, daß die FIR-Filter als fünf Abgriffe aufweisende
FIR-Filter 106A', 106B', 106C', 106D', 106E' und 106F' programmiert
sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
sind nur die Einzelheiten des FIR-Filters 106A' gezeigt und
mit Bezugszahlen identifiziert.
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Filter
106A' ist ein digitales FIR-Filter mit
fünf Abgriffen
170,
172,
174,
176 und
178.
Die Abgriffe sind mit
¼, ¼, ¼ bzw.
gewichtet. Die ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte breiten sich entlang des Wegs
166 aus.
Die Werte bilden Eingangssignale für die Abgriffe, während sie
sich entlang des Wegs
160 ausbreiten. Zur Verschachtelung
kommt es im Schalter
168, mit dem der FIR-Filter effektiv
abgeschaltet wird. Bei der Konfiguration mit fünf Abgriffen werden drei interpolierte
Verzerrungskorrekturwerte erzeugt und zwischen jeweils zwei ursprüngliche
Verzerrungskorrekturwerte eingefügt.
Der Takt f
GRID steuert die Ausbreitung der
ursprünglichen
Verzerrungskorrekturwerte entlang des Wegs
168. Der Takt
f
FIR steuert die Ausbreitung der interpolierten
Verzerrungskorrekturwerte und der verschachtelten Ausgangwerte des
Filters.
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Das Erzeugen verschiedener Anzahlen
von Korrekturwerten und insbesondere verschiedener Anzahlen interpolierter
Korrekturwerte ermöglicht
es vorteilhafterweise, die Anzahl der vom Interpolator gelieferten
Abtastwerte zu variieren, um für
das vom Tiefpaßfilter
für verschiedene
Horizontalabtastungsraten verarbeitete Korrektursignal eine im wesentlichen
konstante Abtastrate aufrechtzuerhalten. Bei der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
ist das Tiefpaßfilter
für die
mit der Horizontalabtastung mit 3 fH verbundene Abtastrate optimiert.
Bei der Abtastrate von 3 fH werden nur die ursprünglichen Korrekturwerte geliefert.
Es werden keine interpolierten Werte erzeugt. Mit abnehmender Abtastungsrate müssen mehr
Korrekturwerte erzeugt und geliefert werden, um die gleiche Abtastrate
durch das Tiefpaßfilter
wie bei der Abtastung mit 3 fH aufrechtzuerhalten. Eine Abtastungsrate
von 2 fH erfordert einen interpolierten Wert zwischen jeweils zwei
ursprünglichen
Werten. Eine Abtastungsrate von 1 fH erfordert drei interpolierte
Werte zwischen jeweils zwei ursprünglichen Werten. Das Tiefpaßfilter
ist somit für alle
drei Horizontalabtastungsraten optimal, da die Abtastrate automatisch
variiert werden kann.
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Als Ergebnis der erfindungsgemäßen Anordnungen
kann jeder Kanal eines Mehrkanalverzerrungskorrektursystems, das
sich automatisch an mehrere Horizontalabtastungsfrequenzen anpassen kann,
ein für
nur eine der Horizontalabtastungsfrequenzen optimiertes passives
Tiefpaßfilter
erhalten. Ein komplexes und teures Netz aus geschalteten Filtern,
die jeweils für
eine andere Horizontalabtastungsfrequenz optimiert sind, ist unnötig.
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Es versteht sich, daß je nach
der geometrischen Konfiguration der Projektionsröhren und des Schirms im Empfänger möglicherweise
nicht in allen Fällen
und für
alle Empfänger
alle sechs Kanäle
der in 9 gezeigten Verzerrungskorrektursignale
erforderlich sind. Es versteht sich außerdem, daß die erfindungsgemäßen Anordnungen
auch auf Direktsichtfernsehempfänger
und -monitore anwendbar sind, insbesondere solche mit großen Schirmen
oder großen
Auslenkungswinkeln.
gewichtet. Die ursprünglichen Verzerrungskorrekturwerte breiten sich entlang des Wegs