DE19710270A1

DE19710270A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anordnung von digitalisierten Bildsignalen oder Daten in orthogonalen Zeilen und Spalten

Info

Publication number: DE19710270A1
Application number: DE19710270A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Prof Dr Ing Rothermel; Thomas Huellmann; Rainer Dr Ing Schweer; Gangolf Dr Ing Hirtz
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1998-09-17
Also published as: DE69816156T2; JPH10304221A; US6331875B1; EP0865198A3; EP0865198B1; CN1151661C; JP4553415B2; CN1201322A; DE69816156D1; EP0865198A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anordnung von digitalisierten Bildsignalen oder Daten, die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogonalen Zeilen und Spalten mit einer konstanten Zeitbasis.

Stand der Technik

Fernsehempfänger verwenden zunehmend digitale Signalverar beitung, z. B. zur 100 Hz- oder 120 Hz-Wiedergabe. Dazu werden die analogen Videosignale mit einem A/D-Umsetzer digitali siert, digital verarbeitet und danach mit einem D/A-Umsetzer wieder in Analogsignale umgewandelt, die auf einem Bild schirm dargestellt werden.

Erfindung

Als Takt für die A/D- und D/A-Umsetzer verwenden heutige Fernsehempfänger ein zeilenverkoppeltes Taktsystem, da sich damit ein orthogonales Bildpunkt-Raster für die Signalverar beitung und auf dem Bildschirm ergibt. Der Nachteil eines derartigen Taktrasters liegt in dessen problematischer Er zeugung, insbesondere dann, wenn Videorekorder als Signal- Quelle benutzt werden, weil sie instabile bzw. nicht normge mäße Signale abgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine im wesentlichen zeitbasis-konstante Anordnung oder Dar stellung von Bildsignalen oder Daten anzugeben, bei dem der artige Taktprobleme vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an zugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 9 angege bene Vorrichtung gelöst.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Fernsehempfänger zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah rens anzugeben. Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 10 angegebenen Fernsehempfänger gelöst.

Erfindungsgemäß werden zumindest in ihrer Zeitbasis instabi le Videosignale, insbesondere solche, die von einem Videore korder oder vergleichbaren Bildsignalquellen stammen, mit einem frei laufenden Takt aus einem Quarzoszillator in dem bzw. den eingangsseitigen A/D-Umsetzer/n digitalisiert. Der freilaufende Takt stellt den Systemtakt dar, mit dem oder von dem abgeleitet auch die dann folgende digitale Signal verarbeitung betrieben wird, einschließlich einer eventuel len D/A-Umsetzung an den Bildsignal-, Tonsignal-, Daten- und/oder Adress- bzw. Ablenk-Ausgängen der digitalen Signal verarbeitung.

Normgemäße bzw. in ihrer Zeitbasis stabile Videosignale kön nen aber auch mit diesem Verfahren verarbeitet werden. Es ist allerdings vorteilhaft, die Videosignale unter diesem Systemtakt ebenfalls in einem orthogonalen, zeilenverkoppel ten Raster vorliegen zu haben. Vorteilhaft kann auch die Ho rizontalablenkung des Fernsehgeräts mit dem Systemtakt oder dem entsprechenden, daraus abgeleiteten Takt synchronisiert sein, so daß z. B. 1152 System-Takte (bei 18 MHz Systemtakt) immer 1152 Bildpunkte in jeder der Zeilen liefern. Die zuge hörigen Bildpunkte einer gedachten Eingangssignal-Bildpunkt- Spalte liegen dann bei der Darstellung auf dem Display exakt untereinander.

Im allgemeinen tritt aber eine Frequenzabweichung auf zwi schen der Horizontalfrequenz des Videosignals vom Videore korder und der Horizontalfrequenz des Fernsehgeräts. Trotz dem muß die Horizontal-Ablenkung des Fernseh-Empfängers nicht mehr mit dem Eingangssignal synchronisiert werden. Die Horizontalablenkung des Fernsehgeräts sollte zwar synchron laufen mit dem entsprechenden internen Takt, aber die Bild röhren-Ablenkung bzw. Display-Adressierung und der System- Takt müssen im Prinzip nicht mehr synchron sein zum Fern sehempfänger-Eingangssignal.

Um nun keinen theoretisch unendlich großen Pufferspeicher einsetzen zu müssen, wird die Vertikalablenkung bzw. -adressierung mit dem Eingangssignal synchronisiert. Der so entstehende Widerspruch, daß die Ablenkung bzw. Display- Adressierung einerseits asynchron zum Eingangssignal sein sollte, andererseits aber auch im Mittel dazu synchron sein sollte, wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Bildröhre bzw. das Display mit variabler Bildfrequenz bzw. Vertikalfrequenz aber mit invariabler Zeilenfrequenz betrie ben wird. Die Horizontalfrequenz hat keine feste Beziehung mehr zu der des Eingangssignals, die Vertikalfrequenz folgt allerdings der des Fernsehempfänger-Eingangssignals. Die normale (standardmäßige) feste Beziehung zwischen Verti kal- und Horizontalfrequenz bzw. -ablenkung im Fernsehemp fänger liegt nicht mehr kontinuierlich vor. Die Anzahl der wiedergegebenen Zeilen pro Halbbild kann schwanken und wird dies im Fall von Videorekorder-Signalen auch tun.

Es muß unterschieden werden zwischen der Anzahl der Zeilen pro Zeiteinheit (entspricht der Zeilenfrequenz) und der An zahl der Zeilen pro Halbbild oder pro Vollbild. Die Zeilen frequenz, d. h. im Fall der 625-Zeilen/50 Hz-Fernsehsignal- Norm die Zeilendauer von 64 µs (aktive Zeilendauer 52 µs), ist in der Erfindung vorzugsweise konstant, während die Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder pro Vollbild dynamisch angepaßt wird.

Versuche haben gezeigt, daß zumindest einige auf dem Markt befindliche Fernsehgeräte (z. B. die des Herstellers Thomson) bestens für diesen Betrieb mit variablen Zeilenzahlen geeig net sind, im Gegensatz zu z. B. Studiomonitoren.

Der große Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß es nicht mehr erforderlich ist, die vielen Phasenregelkreise eines Fernsehempfängers (z. B. in der Synchronimpuls-Abtrennung und -Aufbereitung, in der Zeilenimpuls-Erzeugung bzw. der Ablen kung, in der Takterzeugungs-PLL) auch für den zufriedenstel lenden Betrieb des Fernsehempfängers an einem Videorekorder auszulegen bzw. für in der Zeitbasis variable Eingangssigna le auszulegen. Die Entwicklung neuer, höher integrierter und damit preiswerter herzustellender Fernsehgeräte-Chassis wird damit ermöglicht.

Im Prinzip dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Anord nung von digitalisierten Bildsignalen oder Daten, die für eine Synchronisation geeignete Teile enthalten und die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogo nalen Zeilen und Spalten, wobei die für eine im wesentlichen zeitbasis-konstante Anordnung oder Darstellung der Bildsi gnale oder Daten verwendete Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und/oder der Bildpunkte pro Zeile gegenüber der entsprechenden Original-Anzahl der Bildsignale oder Da ten so angepaßt wird, daß sich jeweils innerhalb eines be grenzten Zeitabstands eine Synchronisation der für die Dar stellung vorgesehenen Bildsignale oder Daten mit den Origi nal-Bildsignalen oder -Daten ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah rens ergeben sich aus den zugehörigen abhängigen Ansprüchen.

Im Prinzip dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anord nung von digitalisierten Bildsignalen oder Daten, die für eine Synchronisation geeignete Teile enthalten und die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogo nalen Zeilen und Spalten mit einer im wesentlichen konstan ten Zeitbasis, und ist versehen mit:

- ersten Mitteln, die die Synchronisations-Teile mit einem ersten Takt vergleichen, der auf einem Systemtakt basiert und der auch der Systemtakt sein kann;
- zweiten Mitteln, die die Bildsignale oder Daten mit einer im wesentlichen konstanten Zeitbasis mittels eines auf dem Systemtakt basierenden zweiten Taktes, der auch der System takt sein kann, anordnen oder darstellen, und zwar mit einer solchen Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und/ oder der Bildpunkte pro Zeile gegenüber der entsprechenden Original-Anzahl der Bildsignale oder Daten, daß sich mittels des Vergleichs in den ersten Mitteln jeweils innerhalb eines begrenzten Zeitabstands eine Synchronisation der für die Darstellung vorgesehenen Bildsignale oder Daten mit den Ori ginal-Bildsignalen oder -Daten ergibt.

Im Prinzip ordnet der erfindungsgemäße Fernsehempfänger di gitalisierte Bildsignale, die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogonalen Zeilen und Spal ten mit einer im wesentlichen konstanten Zeitbasis an und ist versehen mit:

- ersten Mitteln, die die in den Bildsignalen enthaltenen Synchronisations-Signale mit einem ersten Takt vergleichen, der auf einem Systemtakt basiert und der auch der Systemtakt sein kann;
- zweiten Mitteln, die die Bildsignale mit einer im wesent lichen konstanten Zeitbasis mittels eines auf dem Systemtakt basierenden zweiten Taktes, der auch der Systemtakt sein kann, darstellen, und zwar mit einer solchen Anzahl der pro Halbbild oder Vollbild gegenüber der Original-Anzahl der Zeilen der Bildsignale, daß sich mittels des Vergleichs in den ersten Mitteln im wesentlichen jeweils innerhalb eines Bildes eine Synchronisation der für die Darstellung vorgese henen Bildsignale mit den Original-Bildsignalen ergibt.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen sind Ausführungs-Beispiele der Erfin dung beschrieben. Diese zeigen in:

Fig. 1 Blockschaltbild für einen Fernsehempfänger;

Fig. 2 detaillierteres Blockschaltbild für den Signalpro zessor SPROC zur Berechnung von interpolierten Bild punktwerten.

Ausführungs-Beispiele

In Fig. 1 werden die eingangsseitigen, in ihrer Zeitbasis möglicherweise instabilen Eingangssignale IN, insbesondere Videosignale, über einen Synchronisationssignal-Detektor SDET einem A/D-Umsetzer ADC zugeführt, in dem sie mit einem freilaufenden, z. B. mittels eines Quarzoszillators stabili sierten Takt digitalisiert bzw. abgetastet werden. Audio- oder Datensignale können bereits vom Videosignal IN getrennt sein und brauchen daher nicht über SDET geführt zu werden. Sie können in getrennten A/D-Umsetzern digitalisiert werden. Das Videosignal IN kann auch z. B. in Komponentenform vorlie gen, wobei die Anzahl der zugehörigen A/D-Umsetzer der An zahl der Komponenten entsprechen kann und z. B. nur die Lu minanzkomponente über SDET geführt wird.

Der freilaufende Takt stellt den Systemtakt dar oder ist von ihm abgeleitet und stammt aus Taktgenerator-Mitteln CLC, die auch die im folgenden beschriebenen Baugruppen, z. B. auch ein Display DIS, mit dem Systemtakt oder den erforderlichen, jeweils daraus abgeleiteten Takten versorgen.

Die in SDET gewonnene Synchronisier-Information wird in ei nem Vergleicher COMP mit dem Systemtakt oder dem erforderli chen, daraus abgeleiteten Takt verglichen, d. h. mit der in ternen Horizontalfrequenz und Vertikalfrequenz bzw. der dazu gehörenden Takt-Information.

Der A/D-Umsetzer ADC kann auch direkt vom Eingangssignal IN gespeist werden, wobei SDET und/oder COMP hinter ADC ange ordnet sind und entsprechend in der digitalen Ebene arbei ten.

In auf ADC folgenden Signalprozessor-Mitteln SPROC findet die erforderliche Verarbeitung, Decodierung oder Demodulati on der digitalisierten Eingangssignale IN statt. SPROC lei tet die Luminanz- und/oder Chrominanz-Ausgangssignale zu ei ner Bildröhre DIS oder zu einem Display weiter. In SPROC werden die Werte der Bildpunkte der Videosignale so verar beitet, daß diese Bildpunkte ein orthogonales, zeilenverkop peltes Raster oder eine entsprechende Matrix bilden. Die Vertikal-Ablenkungs- oder Adressier-Mittel VDEV und die Horizontal-Ablenkungs- oder Adressier-Mittel HDEV werden von SPROC oder von CLC getriggert und steuern ihrerseits ent sprechende Ablenkspulen der Bildröhre oder entsprechende Adresseingänge des Displays DIS an. HDEV wird so angesteu ert, daß jede der dargestellten Zeilen eine gleiche Anzahl von Bildpunkten enthält.

Die Vertikalablenkung bzw. -adressierung wird mittels SDET, COMP, CLC und/oder SPROC mit dem Eingangssignal synchroni siert. Dabei kann ein kleinerer Pufferspeicher in SPROC zur Anwendung kommen. Die jeweilige Zeilenzahl pro Halbbild oder Vollbild wird so variiert, daß etwas längerfristig ein Gleichlauf vom Eingangssignal IN und dem auf DIS dargestell ten Signal erreicht wird. Vorzugsweise wird dieser Gleich lauf bei jeden Vertikal-Rücklauf erreicht. Die zulässigen temporalen Schwankungen zwischen Eingangssignal IN und der Darstellung auf dem Display DIS bestimmen die Größe dieses Pufferspeichers.

Das Ergebnis des Vergleichs in COMP wird direkt oder über CLC den Schaltungen VDEV und SPROC zugeführt. In VDEV wird die Ansteuerung für die Anzahl der darzustellenden Zeilen pro Bild entsprechend variiert. In SPROC wird die Zuordnung der Daten zu den darzustellenden Zeilen entsprechend ange paßt, d. h. die Ausgabe der Bildpunktwerte für nicht darzu stellende Zeilen wird unterdrückt.

An den Ausgängen von SPROC, VDEV und HDEV können entspre chende D/A-Umsetzer angeordnet sein, die mit dem Systemtakt oder den erforderlichen, jeweils daraus abgeleiteten Takten angesteuert werden.

Vorteilhaft werden die Vertikal-Ablenkungs- oder Adressier- Mittel VDEV durch den V-Synchronimpuls des Eingangssignals IN zurückgesetzt, aber nicht sofort getriggert, sondern erst synchron mit den Horizontal-Ablenkungs- oder Adressier- Mitteln HDEV getriggert. Damit kann ein einwandfreies Zei lenraster (ohne Paarigkeit) auf dem Bildschirm erreicht wer den.

Je nach Höhe der in ADC verwendeten Taktfrequenz und der Zeitbasisschwankungen des Eingangssignals IN kann die zeit liche Lage der Bildpunkt-Abtastwerte von der in dem orthogo nalen Raster anzustrebenden zeitlichen Lage abweichen. Um die Verwendung "falscher" Bildpunkt-Werte für das Orthogo nal-Raster zu vermeiden, werden, wie in Fig. 2 dargestellt, die in ADC digitalisierten Videoeingangsdaten nicht unmit telbar in SPROC weiterverarbeitet, sondern in SPROC zunächst in einen Zwischenspeicher BUF eingelesen, von wo sie über Interpolator-Mittel INT der weiteren Signalverarbeitung in SPROC zugeführt werden. Der jeweils in INT zu verwendende Koeffizienten-Satz für die Interpolation wird z. B. von CLC ausgewählt in Abhängigkeit von der jeweiligen zeitlichen La ge des Bildpunkt-Wertes zum Orthogonal-Raster.

Die Eingangssignale IN können auch digitale Signale sein, die z. B. in Datenrahmen oder Datenpaketen angeordnet sind. In diesem Fall kann z. B. die Anzahl der ausgewerteten oder dargestellten Datenpaket-Inhalte pro größerem Datenrahmen - auf den synchronisiert wird - variabel sein. Die Daten kön nen z. B. aus dem Internet oder ähnlichen Datenquellen stam men.

Das Empfangsgerät kann statt eines Fernsehempfängers auch ein beliebiges anderes Gerät sein, z. B. ein digitaler Video recorder oder ein PC-Monitor, welches ausgangsseitig Daten jeweils in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten anordnet oder darstellt.

Umgekehrt kann auch die Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild invariabel sein, aber die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile schwanken. In diesem Fall wird die Ansteuerung von HDEV und VDEV entsprechend geändert.

Es können auch beide Werte variabel sein bzw. jeweils ab wechselnd einer der Werte invariabel sein, je nach der je weiligen Art der Eingangssignale oder Daten IN, nach der je weiligen Art der Darstellung oder nach der jeweiligen Art der Empfangsbedingungen oder -verhältnisse.

Es ist auch möglich, die Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile prinzipiell invariabel festzulegen, aber die horizontalen und/oder ver tikalen Austastlücken in ihren Längen entsprechend zu vari ieren.

Claims

1. Verfahren zur Anordnung von digitalisierten Bildsignalen oder Daten (IN), die für eine Synchronisation (SDET) ge eignete Teile enthalten und die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogonalen Zeilen und Spalten, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine im wesentlichen zeitbasis-konstante Anordnung oder Darstel lung (DIS) der Bildsignale oder Daten verwendete Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und/oder der Bild punkte pro Zeile gegenüber der entsprechenden Original- Anzahl der Bildsignale oder Daten so angepaßt wird (SPROC, VDEV, HDEV), daß sich jeweils innerhalb eines be grenzten Zeitabstands (COMP) eine Synchronisation der für die Darstellung vorgesehenen Bildsignale oder Daten mit den Original-Bildsignalen oder -Daten (IN) ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für die zeitbasis- konstante Anordnung oder Darstellung (DIS) der Bildsigna le oder Daten ein auf einem Systemtakt (CLC) basierender erster Takt verwendet wird und daß für die eingangsseiti ge Abtastung (ADC) der Original-Bildsignalen oder -Daten ein zweiter Takt verwendet wird, der ebenfalls auf diesem Systemtakt basiert, wobei beide Takte identisch sein kön nen oder dem Systemtakt selbst entsprechen können.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der Bildpunkte in den Zeilen für die zeitbasis-konstante An ordnung oder Darstellung (DIS) der Bildsignale oder Daten in jeder dieser Zeilen gleich groß ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei von den eingangs seitig abgetasteten (ADC) Original-Bildsignalen oder -Daten Bildpunkt-Werte interpoliert (INT) werden, die für die zeitbasis-konstante Anordnung oder Darstellung (DIS) der Bildsignale oder Daten verwendet werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bildsignale oder Daten Fernsehsignale sind und die Vertikalfrequenz für die zeitbasis-konstante Anord nung oder Darstellung der Bildsignale oder Daten derjeni gen der Original-Bildsignale oder -Daten entspricht, aber die Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild entspre chend variabel ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Vertikal-Ablenkungs- oder Adressier-Mittel (VDEV) durch einen Vertikal- Synchronimpuls der digitalisierten Bildsignalen oder Da ten (IN) zurückgesetzt, aber nicht sofort getriggert, sondern erst synchron mit Horizontal-Ablenkungs- oder Adressier-Mitteln (HDEV) getriggert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei für die zeitba sis-konstante Anordnung oder Darstellung (DIS) der Bild signale oder Daten die Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile der entsprechenden Anzahl bei den Original-Bildsignalen oder -Daten entspricht und die horizontalen und/oder vertika len Austastlücken in ihren Längen entsprechend variiert werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Original-Bildsignale oder -Daten (IN) in Daten paketen organisiert sind und für die zeitbasis-konstante Anordnung oder Darstellung (DIS) der Bildsignale oder -Daten eine entsprechende Anzahl der Datenpakete jeweils nicht verwendet wird.

9. Vorrichtung zur Anordnung von digitalisierten Bildsigna len oder Daten (IN), die für eine Synchronisation (SDET) geeignete Teile enthalten und die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis haben, in orthogonalen Zeilen und Spalten mit einer im wesentlichen konstanten Zeitba sis, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder meh reren der Ansprüche 1 bis 8, versehen mit:

- ersten Mitteln (SDET, COMP), die die Synchronisations- Teile mit einem ersten Takt vergleichen, der auf einem Systemtakt (CLC) basiert und der auch der Systemtakt sein kann;
- zweiten Mitteln (SPROC, VDEV, HDEV), die die Bildsignale oder Daten mit einer im wesentlichen konstanten Zeitbasis mittels eines auf dem Systemtakt (CLC) basierenden zwei ten Taktes, der auch der Systemtakt sein kann, anordnen oder darstellen (DIS), und zwar mit einer solchen Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild und/oder der Bild punkte pro Zeile gegenüber der entsprechenden Original- Anzahl der Bildsignale oder Daten (IN), daß sich mittels des Vergleichs (COMP) in den ersten Mitteln jeweils in nerhalb eines begrenzten Zeitabstands eine Synchronisati on der für die Darstellung vorgesehenen Bildsignale oder Daten mit den Original-Bildsignalen oder -Daten (IN) er gibt.

10. Fernsehempfänger, der digitalisierte Bildsignale (IN), die nicht notwendigerweise eine konstante Zeitbasis ha ben, in orthogonalen Zeilen und Spalten mit einer im we sentlichen konstanten Zeitbasis anordnet und der versehen ist mit:

- ersten Mitteln (SDET, COMP), die die in den Bildsignalen enthaltenen Synchronisations-Signale mit einem ersten Takt vergleichen, der auf einem Systemtakt (CLC) basiert und der auch der Systemtakt sein kann;
- zweiten Mitteln (SPROC, VDEV, HDEV), die die Bildsignale mit einer im wesentlichen konstanten Zeitbasis mittels eines auf dem Systemtakt (CLC) basierenden zweiten Tak tes, der auch der Systemtakt sein kann, darstellen (DIS), und zwar mit einer solchen Anzahl der Zeilen pro Halbbild oder Vollbild gegenüber der Original-Anzahl der Zeilen der Bildsignale (IN), daß sich mittels des Vergleichs (COMP) in den ersten Mitteln im wesentlichen jeweils in nerhalb eines Bildes eine Synchronisation der für die Darstellung vorgesehenen Bildsignale mit den Original- Bildsignalen (IN) ergibt.