DE816708C

DE816708C - Arrangement for image decomposition and transmission by means of cathode ray tubes

Info

Publication number: DE816708C
Application number: DEF185A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Siepmann
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1951-10-11

Description

Anordnung zur Bildzerlegung und -übertragung mittels Kathodenstrahlröhren Es ist in der Fernsehtechnik heute üblich, eine zeilenweise Zerlegung der Bilder in der Weise durchzuführen, daß die Zeilen im wesentlichen parallel zu dem einen Bildrand liegen. Bei der Verwendung von Kathodenstrahlröhren zur Bildzerlegung und Bildzusammensetzung werden dabei Kippschwingungen verwendet, von denen die eine mit hoher Fequenz als Zeilenkippschwingung und die andere mit niedriger Frequenz als Bildkippschwingung bezeichnet wird. Während die Bildkippschwingung in der Regel 25 Sägezähne je Sekunde aufweist, variiert die Frequenz der Zeilenkippschwingung je nach der geforderten Zeilenzahl. Sie beträgt z. B. bei 441 zeiligen Bildern und 25 Bildwechseln je Sekunde r r 025 Sägezähne je Sekunde.Arrangement for image decomposition and transmission by means of cathode ray tubes It is customary in television technology today to carry out a line-by-line decomposition of the images in such a way that the lines are essentially parallel to the one edge of the image. When using cathode ray tubes for image decomposition and image composition, tilting vibrations are used, of which one with a high frequency is referred to as line tilting vibration and the other with a lower frequency is referred to as picture tilting vibration. While the image tilting oscillation usually has 25 saw teeth per second, the frequency of the line tilting oscillation varies depending on the required number of lines. It amounts to z. B. with 441 line images and 25 image changes per second rr 025 saw teeth per second.

Während die Erzeugung der Sägezahnschwingung hoher Frequenz in der Regel keine besonderen Schwierigkeiten bereitet und auch ihre Synchronisierung durch Impulse der gleichen Wiederholungsfrequenz leicht durchführbar ist, liegen die Verhältnisse bei der tiefen Frequenz anders. Besonders wenn mit einer Zeilenzug- oder Bildwechselfrequenz gearbeitet wird, die unter dem beim zweifachen Zeilensprung heute üblichen Wert von 5o Wechseln je Sekunde liegt, also beispielsweise mit 15 Sägezähnen je Sekunde oder gar nur mit einer oder einem Bruchteil von einer Sägezahnschwingung je Sekunde, wie es bei der Bildübertragung oder bei Rastergeräten für Spezialzwecke häufig gefordert wird, ist es sehr schwierig, die niedrige Sägezahnfrequenz mit einfachen Schaltmitteln zu erzeugen und zu synchronisieren.While the generation of the high frequency sawtooth oscillation in the Usually does not cause any particular difficulties and also through their synchronization Pulses of the same repetition frequency can easily be carried out, the ratios lie different at the low frequency. Especially if with a line feed or frame rate is worked, which is below the value customary today with the double line jump of 50 changes per second, for example with 15 saw teeth per second or even just with an or a fraction of a sawtooth wave per second, as is the case with image transmission or with raster devices for special purposes Frequently asked, it is very difficult to use the low sawtooth frequency to generate and synchronize simple switching means.

Es gehört seit langem zum Stand der Technik, claß man durch zwei sinusförmig verlaufende schwingende Bewegungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen,' deren Frequenzen durcheinander nicht teilbar sind, eine Bildfläche mit verhältnismäßig gleichmäßigen Zeilenabständen abtasten kann. Es ergeben sich dabei einander kreuzende Zeilen, die aber infolge der sinusförmigverlaufenden Ablenkschwingungen keinen geradlinigen, sondern einen krummlinigen Verlauf aufweisen. Auch ergibt sich dabei eine Zusammendrängung der Zeilen am Bildrand, während in der Mitte des Bildes, also gerade im interessierenden Teil, der Zeilenabstand am größten ist.It has long been part of the state of the art that two are sinusoidal running oscillating movements in two mutually perpendicular directions, 'their Frequencies are not divisible by one another, an image area with relatively can scan even line spacing. This results in intersecting Lines which, due to the sinusoidal deflection oscillations, are not straight, but rather have a curvilinear course. This also results in crowding of the lines at the edge of the picture, while in the middle of the picture, so just in the interesting Part that has the largest line spacing.

Gemäß der Erfindung werden zwei Ablenkvorrichtungen mit zueinander senkrechten Achsen zwei Sägezahnschwingungen zugeführt, deren Frequenzen sich nur um einen so kleinen Betrag unterscheiden, daß ein Raster von schräg zu den Bildkanten verlaufenden, im wesentlichen geradlinigen Zeilen untereinander gleichen Abstandes erzeugt wird. Dieser Unterschied entspricht dann der Bildwechselfrequenz. Die beiden Kippschwingungen liegen also beide in der gleichen Größenordnung. Der zum Bildfeld schräg liegende Zeilenverlauf stört den Bildeindruck kaum, da erfahrungsgemäß bei höherzeiligen Bildern bei Einhaltung des günstigsten Betrachtungsabstandes die Zeilenstruktur kaum sichtbar ist. Die beiden Ablenksysteme und Kippgeräte können konstruktiv sehr ähnlich oder sogar gleich ausgeführt werden, da die beiden Arbeitsfrequenzen der Kippgeräte verhältnismäßig eng benachbart sind, und es fallen die Schwierigkeiten fort, die mit der Erzeugung und Synchronisierung einer Kippschwingung niedriger Frequenz gewöhnlich verbunden sind.According to the invention, two deflection devices are with each other vertical axes fed two sawtooth vibrations, the frequencies of which are only differ by such a small amount that a grid is oblique to the image edges running, essentially straight lines with the same distance between each other is produced. This difference then corresponds to the frame rate. The two So tilting vibrations are both of the same order of magnitude. The one to the field of view inclined line progression hardly disturbs the image impression, as experience has shown with higher-line images with the best viewing distance the line structure is barely visible. The two deflection systems and tilting devices can be very constructive similar or even the same, since the two working frequencies of the Tilting devices are relatively close together, and the difficulties fall continue that with the generation and synchronization of a breakdown oscillation lower Frequency are usually connected.

Ein weiterer Vorteil ist die verschiedene Länge und Dauer der Zeilen und die Tatsache, daß ganz verschiedene Stellen der Bildfläche nacheinander zur Abtastung kommen. Dies hat zur Folge, daß tiefe Frequenzen in den Bildinhaltssignalen nicht auftreten. Tastet man z. B. ein Bild mit waagerechten parallelen Zeilen ab, dessen Inhalt sich aus einer oberen hellen Fläche und einer unteren dunklen Fläche zusammensetzt, so ergeben sich bei 400zeiliger Abtastung Zoo helle Zeilen und dann Zoo dunkle Zeilen. Bei 5o Bildwechseln je Sekunde ergibt sich eine Grundfrequenz von 5o Hz, d. h. einer vollen Schwingungsperiode je Bild, die zur getreuen Wiedergabe verstärkt und .mit übertragen werden muß. Dies ist aber erfahrungsgemäß außerordentlich schwierig, so daß besondere Verfahrensschritte zur Wiedergabe der tiefen Frequenzkomponenten notwendig sind. Bei einer Abtastung mit schrägen Zeilen dagegen kehrt in jeder Zeile bzw. jedem Zeilenbruchstück der helle und der dunkle Wert wieder, so daß die tiefste Frequenz etwa gleich der Zeilenfrequenz wird. Es ist auch kein Bildinhalt ohne weiteres denkbar, der eine tiefere Frequenz ergeben würde. Es wäre dazu nämlich notwendig, daß der Bildinhalt aus einem parallel zu der Zeilenrichtung verlaufenden Raster von schwarzen und weißen Zeilen besteht. Dieser Bildinhalt wird aber in der Natur nie vorkommen, während die Aufteilung in eine helle und eine dunkle Hälfte bei jedem Landschaftsbild zu beobachten ist.Another advantage is the different lengths and durations of the lines and the fact that very different parts of the picture surface are consecutively Come scanning. This has the consequence that low frequencies in the picture content signals do not occur. If you feel z. B. an image with horizontal parallel lines, its content consists of an upper light area and a lower dark area put together, then with a 400-line scan Zoo bright lines and then result Zoo dark lines. With 5o image changes per second there is a basic frequency of 50 Hz, i.e. H. a full period of oscillation per image, which is necessary for faithful reproduction must be reinforced and transmitted. However, experience has shown that this is extraordinary difficult, so that special process steps for reproducing the low frequency components are necessary. When scanning with oblique lines, on the other hand, it returns in every line or each line fragment the light and the dark value again, so that the lowest Frequency becomes approximately equal to the line frequency. There is also no image content without further ado conceivable, which would result in a lower frequency. For this it would be necessary that the image content consists of a grid running parallel to the line direction consists of black and white lines. This picture content is in nature never occur, while the division into a light and a dark half for each Landscape is observed.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich ferner mit der geeigneten Wahl der Frequenzen für die beiden Sägezahnschwingungen. Wählt man die l7 requenzen so, claß sich die Zahl der Sägezahnschwingungen je Bildwechsel um r unterscheidet, so erhält man eine Abtastung, .die stetig über die Bildfläche fortschreitet, die aber insofern einer springenden Zeilenfolge ähnelt, als eine in der unteren Ecke begonnene Zeile in der diagonal gegenüberliegenden Ecke weiter fortgesetzt wird. Während es bei der normalen Abtastung zur Erzeugung eines Zeilensprunges genügt, wenn man die Zeilenzahl ungerade wählt, bekommt man bei der vorliegenden Anordnung noch keinen Zeilensprung, wenn man der einen Zeilenfrequenz einen ungeraden Wert gibt.The present invention is further concerned with the appropriate one Choice of frequencies for the two sawtooth vibrations. If you choose the l7 frequencies so that the number of sawtooth oscillations per image change differs by r, in this way one obtains a scan which progresses steadily over the image area which but resembles a jumping sequence of lines as one in the lower corner started row is continued in the diagonally opposite corner. While it is sufficient to generate an interlace with normal scanning, if you choose the number of lines to be odd, you get with the present arrangement Don't skip a line if you give one line frequency an odd value gives.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung von ineinandergreifenden Zeilenzügen (Zeilensprungraster) die Frequenz der Sägezahnschwingungen derart bemessen, daß sich die beiden Frequenzen je Bildwechsel um den Zeilensprungfaktor voneinander unterscheiden und beide durch diesen Faktor nicht teilbar sind. Erst hierdurch erhält man ein Abtastschema, bei dem man von mehreren Zeilenzügen sprechen kann, die aber jeder für sich insofern wieder ein Sprungschema aufweisen, als jede in der einen Bildecke begonnene Zeile in der diametral gegenüberliegenden Bildecke zu Ende geschrieben wird. Es handelt sich also um eine Kombination eines an sich springenden Abtastschemas mit einem weiteren Zeilensprung.According to a further development of the invention is used to generate interlocking Lines (interlaced raster) measure the frequency of the sawtooth vibrations in such a way that that the two frequencies differ from one another by the interlace factor for each picture change and both are not divisible by this factor. Only through this receives a scanning scheme in which one can speak of several lines, but which each have a jump pattern for themselves insofar as each in the one Line begun in the image corner written to the end in the diametrically opposite image corner will. It is therefore a combination of a self-jumping sampling scheme with another line jump.

Da die beiden Ablenksysteme für sehr ähnliche Frequenzen gebaut sind, ist es möglich, sie nach einer oder mehreren Abtastungen zu vertauschen, so daß bei gleichbleibender Zeilenrichtung der Zeilenvorschub sich umkehrt und auf einen abwärts steigenden Zeilensprung ein aufwärts steigender Zeilensprung folgt. Hierbei läßt sich das Zwischenzeilenflimmern, sofern es bei niedrigen Zeilenzahlen überhaupt stört, weitgehend verringern. Bei höheren Zeilenzahlen wird es sowieso nicht störend in Erscheinung treten.Since the two deflection systems are built for very similar frequencies, it is possible to swap them after one or more samples so that if the line direction remains the same, the line feed is reversed and on one downward rising interlace follows an upward rising interlace. Here the interline flicker, if it is at all with low number of lines disturbs, largely reduce it. With a higher number of lines it doesn't get annoying anyway appear.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.In the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained.

Fig. i zeigt die Sägezahnschwingungen, die zur Erzeugung eines quadratischen Bildfeldes gleiche Amplitude haben mögen. Die beiden Sägezahnschwingungen unterscheiden sich in ihrer Frequenz um einen Sägezahn je Bildwechsel, d. h. der eine Sägezahn hat beispielsweise eine Frequenz von io ooo und der andere eine solche von io 05o Hz. In der Zeichnung ist nur eine kleine Anzahl von Sägezahnschwingungen dargestellt, und zwar bei a fünf Sägezähne je Bild, die untere Sägezahnschwingung b weist sechs Sägez:ihne je Bild auf. Das sich ergebende Raster hat dann die in Fig. 2 dargestellte Form. Die Zeilen c liegen schräg annähernd in Diagonalrichtung, während die Rückläufe d parallel zu den Bildkanten liegen. Während des Rücklaufs wird der Kathodenstrahl in der üblichen Weise unterdrückt, so daß diese Rückläufe im Bild nicht sichtbar sind.Fig. I shows the sawtooth vibrations that are used to generate a quadratic Image field may have the same amplitude. The two sawtooth vibrations differ their frequency by a sawtooth per image change, d. H. the one sawtooth for example, has a frequency of io ooo and the other has a frequency of io 05o Hz. Only a small number of sawtooth oscillations are shown in the drawing, namely at a five saw teeth per picture, the lower sawtooth oscillation b has six Sawz: ihne each picture. The resulting grid then has that shown in FIG. 2 shown Shape. The lines c are inclined approximately in the diagonal direction, while the returns d lie parallel to the edges of the image. During the retrace, the cathode ray is suppressed in the usual way so that these returns are not visible in the picture are.

Bei der Übertragung folgen die Synchronisierimpulse nicht in periodisch wiederkehrenden Abständen, sondern in periodisch veränderlichen Abständen aufeinander. Ein typischer Verlauf der Bildsignale ist in Fig. 3 angedeutet. Die Synchronisierimpulse werden auf der Empfangsseite voneinander derart getrennt werden, daß die eine Impuls-"nippe a, deren Frequenz dein oberen Sägezahn in Vig. i entspricht, <las eine Kippger;it und die andere Impulsgruppe t, deren Frequenz dem unteren Sägezahn b entspricht, das andere Kippgerät synchronisiert.The synchronization pulses do not follow periodically during transmission recurring intervals, but at periodically variable intervals. A typical course of the image signals is indicated in FIG. 3. The synchronization pulses are separated from each other on the receiving side in such a way that the one pulse "sip a, the frequency of which is your upper sawtooth in Vig. i corresponds, <read a Kippger; it and the other pulse group t, the frequency of which corresponds to the lower sawtooth b, the other tipping device is synchronized.

Zur Impulserzeugung und Rücklaufunterdrückung werden zweckmäßig zwei Impulsreihen miteinander gemischt, deren Frequenzen denen der Sägezahnschwingurigen entsprechen.For pulse generation and return suppression, two are expedient Pulse series mixed with one another, the frequencies of which are those of the sawtooth vibrators correspond.

Bei der Anordnung läßt sich auch, falls erforderlich, eiil Zeilensprung erreichen, indem entweder nach jedem zweiten Bildwechsel eine Parallelverschiebung des gesaintecc kasters \orgelioniinen wird oder finit entsprechend gewählten Frequenzen gearbeitet wird, so dal.i erst nach mehreren Zeilenzügen eine \Viederholung des :\litastschemas eintritt.The arrangement can also be interlaced if necessary achieve by either a parallel shift after every second image change des gesaintecc kasters \ orgelioniinen becomes or finite according to chosen frequencies is being worked, so that a repetition of the : \ litastschemas occurs.

I# ig. 4 zeigt eine quadratische Bildfläche, die durch zwei Sägezahnschwingungen abgetastet wird. Dein einen Ablenksystem einer Kathodenstrahlröhre wird eine Sägezahnschwingung Z, mit sieben Sägez:ilinell je l@ildweclisel und dem anderen Ablenksysteni eine Sägezahnschwingung Z2 mit neun Sägezähnen je Bildwechsel zugeführt. Bei zehn Bildwechseln in der Sekunde würden sich also Ablenkfrequenzen mit 70 und go Perioden je Sekunde ergeben. Die Differenz der beiden Sägezahnschwingungen beträgt zwei Perioden je Sekunde, und es ist die Bedingung erfüllt, daß weder die Zahl 7 noch g durch 2 teilbar ist, d. h. mit anderen Worten, zur Erzeugung eines zweifachen Zeilensprunges müssen die \Verte Zt und Z2 ungerade gewählt werden. In der Fig..I ist der Anfang der ersten Zeile in der linken unteren Ecke mit der Ziffer i bezeichnet. Die Zeile i wird dann oben links bei der Ziffer i zu Ende geschrieben. Es folgt darin die Zeile 2 bei der Ziffer 2 an der unteren Bildkante, die ebenfalls an der rechten, an der linken und an der oberen Bildkante finit der Ziffer 2 bezeichnet ist, darauf folgt die Zeile 3, und man sieht, daß zwischen diesen Zeilen jeweils eine Lücke verbleibt, in die die gestrichelt gezeichneten Zeilen 5, 6 und 7 im Verlauf der weiteren Abtastung hineinpassen.I # ig. 4 shows a square image area which is scanned by two sawtooth oscillations. Your one deflection system of a cathode ray tube is fed a sawtooth oscillation Z with seven sawtooths each l @ ildweclisel and the other deflection system a sawtooth oscillation Z2 with nine sawtooths per image change. With ten image changes per second, this would result in deflection frequencies with 70 and g periods per second. The difference between the two sawtooth oscillations is two periods per second, and the condition is met that neither the number 7 nor g is divisible by 2, i.e. in other words, to generate a double interlace, the values Zt and Z2 must be odd . In Fig..I, the beginning of the first line in the lower left corner is designated by the number i. The line i is then completed at the top left at the digit i. This is followed by line 2 at the number 2 at the lower edge of the picture, which is also denoted finitely by the number 2 on the right, left and top edge of the picture, followed by line 3, and you can see that between these lines In each case a gap remains into which the lines 5, 6 and 7 shown in broken lines fit in the course of further scanning.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 sind die Frequenzen Z, und Z2 derart gewählt, daß Z, 15 Sägezähne je Bildwechsel und Z2 ig Sägezähne je Bildwechsel aufweist. Beide Zahlen sind durch die Differenz .I nicht teilbar. .I ist der Zeilensprungfaktor, d. h. z-,vischen den Zeilen i und 2, die wieder an der unteren Bildkante beginnen, liegen drei weitere Zeilen 5, 9 und 13 bei einer Gesamtzeilenzahl von 15 je Bildwechsel. Die Beispiele sind für niedrige Zeilenzahlen ausgeführt, um ein übersichtliches Bild zu erhalten. In der Praxis wird man höhere Zeilenzahlen wählen, die aber denselben Bedingungen genügen. Zum Beispiel kann man Zt = 223 und Z2 = 225 wählen, wobei sich ein zweifacher Zeilensprung ergibt. Bei zehn Bildwechseln je Sekunde ergibt sich eine Frequenz für das eine Kippgerät von 2230 und für das andere Kippgerät von 2250 Schwingungen je Sekunde. Dies sind gleichzeitig die tiefsten Frequenzen, die im Bildinhalt auftreten können, so daß die Verstärker und Übertragungskanäle für den Bildinhalt entsprechend diesen Frequenzen bemessen werden können. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Bildwechselzahl extrem niedrig angenommen wurde und es bei Beibehaltung der bisher üblichen Abtastform notwendig wäre, eine Frequenz von io Hz noch mit zu übertragen, was bekanntlich außerordentlich schwierig ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the frequencies Z 1 and Z 2 are selected in such a way that Z, 15 has saw teeth per image change and Z 2 has saw teeth per image change. Both numbers are not divisible by the difference .I. .I is the interlace factor, ie z-, between lines i and 2, which start again at the lower edge of the image, there are three more lines 5, 9 and 13 with a total of 15 lines per image change. The examples are designed for small numbers of lines in order to obtain a clear picture. In practice, you will choose a higher number of lines, but these meet the same conditions. For example, one can choose Zt = 223 and Z2 = 225, which results in a double line jump. With ten image changes per second, there is a frequency for one tilting device of 2230 and for the other tilting device of 2250 oscillations per second. At the same time, these are the lowest frequencies that can occur in the picture content, so that the amplifiers and transmission channels for the picture content can be dimensioned according to these frequencies. It must be taken into account that the number of image changes was assumed to be extremely low and, if the previously customary scanning form were retained, it would be necessary to also transmit a frequency of 10 Hz, which is known to be extremely difficult.

Die Abtastung kann dadurch weiter abgewandelt werden, daß nach einem oder mehreren Zeilenzügen eine Parallelverschiebung des ganzen Rasters durch eine zusätzliche, während eines Zeilenzuges konstante Ablenkung erfolgt, wie dies aus der normalen Technik des Zeilensprunges bekannt ist.The scanning can be modified further that after a or several lines a parallel shift of the whole grid by one additional deflection, constant during a line, takes place, as shown in this the normal technique of interlacing is known.

Die Anordnung kann außerdem mit Vorteil beim Farbfernsehen angewendet werden, bei dem ein mehrfacher Zeilensprung zur Mischung der Farben erforderlich ist.The arrangement can also be used with advantage in color television where a multiple line jump is required to mix the colors is.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur auf die in den Beispielen dargestellten Sägezahnschwingungen mit schrägem Anstieg und praktisch senkrechtem Abstieg beschränkt sein soll, da sich auch bei Benutzung von symmetrisch verlaufenden Sägezahnschwingungen mit gleicher Steilheit der ansteigenden und abfallenden Flanken entsprechende Verhältnisse mit gekreuzten Zeilen ergeben.Finally, it should be noted that the invention is not only based on the sawtooth vibrations shown in the examples with an oblique rise and practically vertical descent should be limited, since it is also possible when using symmetrical sawtooth vibrations with the same steepness of the rising ones and falling flanks result in corresponding relationships with crossed lines.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for image decomposition and transmission by means of Cathode ray tubes, characterized in that two deflection devices with one another vertical axes two sawtooth vibrations are fed, their frequencies differ from each other only by such a small amount that a grid of lines running obliquely to the image edges, essentially straight lines one below the other the same distance is generated.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the frequencies differ from each other by a sawtooth per image change.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that for generating interlocking Lines of lines (interlace grids) set the frequencies of the sawtooth vibrations in such a way be dimensioned so that they differ from one another by the interlace factor for each picture change and both are not divisible by this. .

4.: \ norder according to claim i and 3, thereby characterized in that the frequencies of two sawtooth vibrations differ per second by the product of the interlace factor and the frame rate and neither are divisible by this product.

5. Arrangement according to claim r and 3, characterized in that additionally a grid shift after a or multiple toe pulls.

6. Arrangement according to claim r, characterized characterized in that after each picture change the Gien deflection systems supplied frequencies be swapped, so that the line feed if the line direction remains the same turns around.