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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Videobildsignalen
gemäß Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie ein entsprechendes Bildwiedergabegerät gemäß Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 6.
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EP 0707305 A2 offenbart
eine Anzeigesteuervorrichtung zum Anzeigen eines Bildes durch Empfangen
eines RGB-Videosignals mit einem Bildsignal und einem Synchronisationssignal.
Die Anzeigesteuervorrichtung empfängt horizontale und vertikale Synchronisationssignale
in dem RGB-Videosignal und detektiert den derzeitigen Anzeigemodus
unter Verwendung eines Anzeigemodus-Detektors. Ein Pixelsynchronisations-Taktsignal
wird erzeugt unter Verwendung eines Taktgenerators entsprechend dem
detektierten Anzeigemodus, und das RGB-Videosignal wird durch eine
Interpolationsbearbeitungsschaltung interpoliert entsprechend dem
Anzeigemodus und der Anzeige Bildschirmgröße eines FLCD-Bildschirms.
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WO 98/23094 A2 offenbart
eine Videoadapterschaltung zum Adaptieren von analogen Videosignalen,
die von einem PC-System stammen und zum Betreiben eines CRT-Anzeigemonitors
ausgelegt sind, in Signale, die zum Betreiben eines Flachbildschirm-Monitors geeignet
sind. Die Videoadapterschaltung akzeptiert analoge Video- und Synchronisationssignale
in irgendeinem von verschiedenen Scanformaten, die üblicherweise
in PC-Systemen verwendet werden, und detektiert automatisch das Scanformat
der Signale. Ein Oszillator erzeugt ein Taktsignal, das mit dem
von dem PC-System erzeugten HSYNC-Signal synchronisiert ist. Jedes
der analogen RGB-Videosignale wird von einem Videoverstärker verstärkt und
entsprechend dem Taktsignal von einem Digital-zu-Analog-Wandler
abgetastet.
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Bildwiedergabegeräte dienen
zur Umwandlung von Videobildsignalen aus einer Signalquelle, wie
zum Beispiel einem Computer, in ein wahrnehmbares Bild. Im Lauf
der Jahre wurden sie beträchtlich weiterentwickelt
von solchen mit herkömmlichen
Kathodenstrahlröhren
bis zu solchen mit modernen Flüssigkristallbildschirmen
und zu Projektoren. Dessen ungeachtet muß ein Bildwiedergabegerät je nach Erfordernis
unterschiedliche Auflösungen
ermöglichen.
Die Auflösung
eines Videobildes wird davon bestimmt, wie die Videobildsignale
in dem Bildwiedergabegerät
verarbeitet werden. Ist das mit dem Gerät wiedergegebene Bild unscharf,
so muß der
Benutzer die Auflösung
bislang manuell einstellen, was in hohem Maße unbequem ist.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Einstellung
der Auflösung
zu automatisieren.
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Diese
Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren ebenso
wie durch das entsprechende Bildwiedergabegerät gemäß Anspruch 6 gelöst. Die
jeweiligen Unteransprüche
geben darüber
hinausgehend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten an.
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Kurz
gesagt sieht die Erfindung vor, daß ein Zähler die Anzahl horizontaler
Synchronisationssignale zwischen zwei aufeinan derfolgenden vertikalen Synchronisationssignalen
zählt,
solange aktive Videosignale auftreten, und ein Steuerschaltkreis
die Frequenz der von einem Phasenregelkreis gelieferten Pixeltaktsignale
entsprechend der von dem Zähler angegebenen
Anzahl horizontaler Synchronisationssignale einstellt, die der Anzahl
der horizontalen Abtastzeilen entspricht.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. Dabei
zeigt
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1 ein
Blockschaltbild eines herkömmlichen
Bildwiedergabegerätes,
welches Videobildsignale aus einem Computer erhält,
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2 ein
Schema eines aus dem Bildwiedergabegerät von 1 stammenden
Videobildes bei einer Auflösung
von 800×600,
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3 ein
Zeitdiagramm der in dem Gerät nach 1 auftretenden
Videobildsignale,
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4 ein
Zeitdiagramm der in dem Gerät nach 1 auftretenden
Videobildsignale in Verbindung mit Pixeltaktsignalen,
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5 ein
Blockschaltbild eines Bildwiedergabegeräts gemäß vorliegender Erfindung in
Verbindung mit einem Computer,
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6 ein
funktionelles Blockdiagramm des Bildwiedergabegeräts aus 5,
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7 eine
Abtastbezugstabelle aus 6,
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8 ein
Zeitdiagramm der Videobildsignale und verstärkten Videosignale aus dem
erfindungsgemäßen Bildwiedergabegerät nach 6,
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9 ein
Schaltschema des ersten Zählers des
Bildwiedergabegerätes
von 6,
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10 ein
Zeitdiagramm der Videobildsignale, verstärkten Videosignale und Pixeltaktsignale nach
den 5 und 6,
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11 ein
Schaltschema des zweiten Zählers
aus 6,
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12 ein
Flussdiagramm hinsichtlich der Arbeitsweise des Phasenregelkreises
aus 6 und
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13 ein
Flussdiagramm hinsichtlich des Funktionsablaufes bei der Erzeugung
eines Videobildes.
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1 zeigt
ein herkömmliches
Bildwiedergabegerät 12,
das mit einem Computer 10 über ein Kabel mit mehreren
Signalleitungen zum Empfang von Videobildsignalen aus dem Computer
verbunden ist. Die Videobildsignale enthalten horizontale Synchronisationssignale 14,
vertikale Synchronisationssignale 15 und Videosignale 16.
Nach Empfang und Verarbeitung der Videobildsignale gibt das Bildwiedergabegerät 12 ein
Videobild wieder wie es in 2 mit 21 bezeichnet
ist.
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Das
Videobild 21 aus 2 weist
eine Auflösung
von 800×600
auf. Empfängt
das Bildwiedergabegerät 12 die
horizontalen Synchronisationssignale 14 und die vertikalen
Synchronisationssignale 15 und soll es ein Videobild 21 mit
einer Auflösung
von 800×600
gemäß einer
Abtastbezugstabelle wiedergeben, so stellt es nacheinander alle
dessen Pixel von dem ersten Pixel 18 bis zu dem achthundertsten Pixel 19 der
ersten horizontalen Abtastzeile 20 dar, worauf alle Pixel
der zweiten horizontalen Abtastzeile 22 von dem ersten
Pixel 26 bis zu dem achthundertsten Pixel 28 folgen
usw. bis das achthundertste Pixel 29 der sechshundertsten
horizontalen Abtastzeile 24 wiedergegeben wurde. Daraufhin
folgt das nächste Videobild.
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3 zeigt
die horizontalen Synchronisationssignale 14, die vertikalen
Synchronisationsignale 15 und die Videosignale 16 als
HS, VS und Video bezeichnet. Erhält
das Bildwiedergabegerät 12 ein
vertikales Synchronisationssignal 15, so beginnt es ein neues
Videobild wiederzugeben. So können
die nach einem Zeitpunkt t0 empfangenen Videosignale 16 aus
der ersten Reihe des Videobildes 21 wiedergegeben werden.
Des weiteren beginnt das Bildwiedergabegerät 12 nach Empfang
eines horizontalen Synchronisationssignals 14 eine neue
horizontale Abtastheihe wiederzugeben. So werden die nach einem Zeitpunkt
t1 empfangenen Videosignale 16 aus der nächsten Reihe
des Videobildes 21 wiedergegeben. Besitzt das Bildwiedergabegerät 12 eine
Auflösung von
800×600
und empfängt
es ein vertikales Synchronisationssignal 30, so beginnt
es das Videobild 21 nach Erhalt eines horizontalen Synchronisationssignals 32 wiederzugeben.
Letztlich gibt es 600 horizontale Abtastzeilen wieder, eine nach
der anderen, und wiederholt den Zyklus nach Erhalt des nächsten vertikalen
Synchronisationssignals 34. Daher liegt die Frequenz der
horizontalen Synchronisationssignale 14, falls die Frequenz
der vertikalen Synchronisationssignale 15 72 Hz beträgt, etwa
bei 48 kHz.
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Das
herkömmliche
Bildwiedergabegerät 12, wie
zum Beispiel ein LCD-Monitor oder ein Projektor, verwendet eine
Abtastbezugstabelle zum Erhalt einer bestimmten Auflösung eines
Videobildes. Die Abtastbezugstabelle enthält die Frequenz der horizontalen
Synchronisationssignale 14 und die Auflösungen. Empfängt das
Bildwiedergabegerät 12 die
Videobildsignale aus dem Computer 10, so empfängt es die
Frequenz der horizontalen Synchronisationssignale 14 zur
selben Zeit und verwendet diese, um die Abtastbezugstabelle abzufragen
zum Erhalt einer entsprechenden Auflösung. Beträgt die Frequenz der horizontalen
Synchronisationssignale 14 48 kHz, so ist die ermittelte
Auflösung
800×600.
Ist die Frequenz der horizontalen Synchronisationssignale 14 56
kHz, so ist die ermittelte Auflösung
1024×768.
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4 gibt
die Videobildsignale und die Pixeltaktsignale 40 wieder.
Bei einer Auflösung
von 800×600
verwendet das Bildwiedergabegerät 12 einen
Phasenregelkreis zum Erzeugen von etwa 800 Pixeltaktsignalen 40 bei
einer vorbestimmten Frequenz zur Abtastung der Videosignale 16.
Die abgetasteten Videosignale 16 werden dann vorübergehend
in einem (nicht gezeigten) Bildpufferspeicher gespeichert, und der
LCD-Monitor bzw. Projektor gibt die abgetasteten Videosignale aus
dem Bildpufferspeicher auf dem Bildschirm wieder.
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Indessen
können
Bildwiedergabekarten in Computern von verschiedenen Herstellern
stammen. Findet eine Bildwiedergabekarte minderer Qualität Verwendung,
so kann die Frequenz der dem Bildwiedergabegerät 12 übermittelten
horizontalen Synchronisationssignale 14 außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs liegen, wodurch das Bildwiedergabegerät 12 die
betreffende Auflösung
nicht korrekt durch Abfrage der Abtastbezugstabelle ermitteln kann.
In diesem Fall muß das
Bildwiedergabegerät 12 manuell nachjustiert
werden, was für
den Benutzer sehr unbequem ist.
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5 zeigt
ein Bildwiedergabegerät 50 gemäß vorliegender.
Erfindung, welches Videobildsignale aus einer Signalquelle in Gestalt
wiederum eines Computers 10 empfängt. Das Bildwiedergabegerät 50 steht
mit dem Computer 10 über
ein Kabel in Verbindung, welches eine Mehrzahl Signalleitungen zum Übertragen
von Videobildsignalen enthält.
Wiederum schließen
die Videobildsignale horizontale Synchronisationssignale 14,
vertikale Synchronisationssignale 15 und Videosignale 16 ein.
Bei Empfang eines Videobildsignals gibt das Bildwiedergabegerät 50 ein
Videobild wieder, welches von einer Vielzahl horizontaler Abtastzeilen
gebildet wird.
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Gemäß 6 weist
das Bildwiedergabegerät 50 einen
Bildschirm 52 zum Wiedergeben von Videobildern, einen Verstärker 54 zum
Verstärken
der Videosignale 16 (0 V bis etwa 0,7 V) in verstärkte Videosignale 55 (0
V bis etwa 5 V), sowie einen Wiedergabeschaltkreis 58 zum
Verarbeiten der aus dem Computer 10 erhaltenen Videobildsignale
und Wiedergeben der Videosignale 16 auf dem Bildschirm 52 auf.
Der Wiedergabeschaltkreis 58 enthält einen Phasenregelkreis 61 zum
Erzeugen von Pixeltaktsignalen 59 zum Abta sten der Videosignale 16.
Der Bildschirm 52 kann ein LCD-Bildschirm, ein Plasmabildschirm
oder ein sonstiger Bildschirm sein. Es sei angemerkt, daß an die
Stelle des Phasenregelkreises 61 auch ein anderer steuerbarer
Frequenzgenerator treten kann.
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Des
weiteren weist das Bildwiedergabegerät 50 einen ersten
Zähler 56,
einen zweiten Zähler 60 und
einen Steuerschaltkreis 62 auf. Der erste Zähler 56 dient
zum Zählen
der Anzahl bei aktiven Videosignalen 16 zwischen zwei aufeinanderfolgenden
vertikalen Synchronisationssignalen 15 auftretender horizontaler
Synchronisationssignale 14, welche der Anzahl der Anzahl
horizontaler Abtastzeilen auf dem Bildschirm 52 entspricht.
Der zweite Zähler 60 dient zum
Zählen
der von dem Phasenregelkreis 61 bei aktiven Videosignalen 16 zwischen
zwei aufeinanderfolgenden horizontalen Synchronisationssignalen 14 auftretenden
Pixeltaktsinale 59. Der Steuerschaltkreis 62 findet
Verwendung zur Einstellung der Frequenz der Pixeltaktsignale 59 aus
dem Phasenregelkreis 61 entsprechend der aus dem ersten
Zähler 56 stammenden
Zahl, so daß der
Wiedergabeschaltkreis 58 die Videosignale 16 mittels
der Pixeltaktsignale 59 korrekt abtasten kann. Er enthält einen
Speicher 64 zum Speichern einer Abtastbezugstabelle 66,
die eine Mehrzahl von Abtastzeilenzahlen und eine entsprechende
Zielabtastzahl für
jede Abtastzeilenzahl enthält.
Aus der Zahl der horizontalen Abtastzeilen aus dem ersten Zähler 56 und
der Abtastbezugstabelle 66 kann der Steuerschaltkreis 62 eine entsprechende
Zielabtastzahl ermitteln, um die Frequenz des Phasenregelkreises 61 einzustellen.
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7 gibt
ein Beispiel der Abtastbezugstabelle 66 aus 6 wieder.
Bei den meisten kommerziellen Monitoren kommen lediglich sieben
VESA-Standard-Auflösungen
zur Anwendung. Sie betragen 640×350,
640×400,
640×480,
800×600, 1024×768, 1152×900 und
1280×1024.
Bei diesen Auflösungen
ist einer Abtastzeilenzahl (z.B. 600) lediglich eine Zielabtastzahl
(z.B. 800) zugeordnet.
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Diese
Eins-zu-eins-Beziehung dient zur Bildung der Abtastbezugstabelle 66 und
zur Erzeugung einer Zielabtastzahl, wenn eine Abtastzeilenzahl bekannt
ist.
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Geht
man beispielsweise von der Auflösung 800×600 aus,
so überträgt der Computer 10 beim Einstellen
der Auflösung
des Bildwiedergabegerätes 50 sämtliche
horizontalen Synchronisationssignale 14, vertikalen Synchronisationssignale 15 und
Videosignale 16 eines vollen Bildschirms zu dem Bildwiedergabegerät 50 zur
Durchführung
einer Auflösungs-Identifizierung.
Beträgt
die Anzahl der von dem ersten Zähler 56 gezählten horizontalen
Abtastzeilen 600, so erzeugt der Steuerschaltkreis 62 aufgrund
einer Abfrage der Abtastbezugstabelle 66 die Zielabtastzahl
800. Der zweite Zähler 60 zählt die
Anzahl der, wenn die verstärkten
Videosignale 55 aktiv sind, von dem Phasenregelkreis 61 erzeugten
Pixeltaktsignale 59. Ist die Anzahl der Pixeltaktsignale 59 ungleich
800, so stellt der Wiedergabeschaltkreis 58 die Frequenz
des Phasenregelkreises 61 nach, bis die Zahl 800 erreicht
ist. Ist dies der Fall, so tastet der Wiedergabeschaltkreis 58 die
Videosignale 16 entsprechend den Pixeltaktsignalen 59 ab,
speichert die abgetasteten Videosignale vorübergehend in einem Bildpufferspeicher 51 und
gibt die gespeicherten Videosignale nacheinander auf dem Bildschirm 52 wieder.
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Die
verstärkten
Videosignale 55 erscheinen in dem Zeitdiagramm der 8 unter
der Bezeichnung AV. 9 gibt den Aufbau des ersten
Zählers 56 an.
Die aus dem Computer 10 stammenden Videobildsignale bestehen
aus einer Anzahl horizontaler Synchronisationssignale 14 zwischen
zwei aufeinanderfolgenden vertikalen Synchronisationssignalen 15 sowie
einer Anzahl zwischen je zwei horizontalen Synchronisationssignalen 14 auftretender
Videosignale 16. Die Videosignale 16 enthalten
aktive Abschnitte 73 und inaktive Abschnitte 75.
Der erste Zähler 56 enthält ein D-Flip-Flop 70 zum
Bestimmen einer Anfangszeit t1 für
den Empfang eines ersten ver stärkten
aktiven Videosignalabschnitts 76 nach einem vertikalen
Synchronisationssignal 72, einen Horizontalsignalzähler 74 zum
Zählen
der Anzahl zwischen dem ersten verstärkten aktiven Videosignalabschnitt 76 und
dem nächsten
vertikalen Synchronisationssignal 78 zu den Zeitpunkten
t1 und tn empfangenen horizontalen Sychronisationssignale 14,
ein erstes Register 80 zum Lesen der von dem Horizontalsignalzähler 74 gezählten horizontalen
Sychronisationssignale 14, wenn die verstärkten Videosignale 55 eine
abfallende Flanke aufweisen, und ein zweites Register 82 zum
Lesen der in dem ersten Register 80 gespeicherten Zahl,
wenn das nächste
vertikale Synchronisationssignal 78 eintrifft.
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Empfängt das
Bildwiedergabegerät 50 Videosignale
für einen
vollen Bildschirm bei einer Auflösung
von 800×600
sowie ein vertikales Synchronisationssignal 72, so erscheint
am Ausgang des D-Flip-Flops 70 eine
niedrige Spannung, und der Horizontalsignalzähler 74 wird auf Null
zurückgesetzt. Empfängt das
Bildwiedergabegerät 50 den
ersten verstärkten
aktiven Videosignalabschnitt 76, so schaltet das D-Flip-Flop 70 um
auf eine hohe Ausgangsspannung, und der Horizontalsignalzähler 74 beginnt
die Anzahl der horizontalen Synchronisationssignale 14 zu
zählen.
Haben die verstärkten
Videosignale 55 eine abfallende Flanke, so gelangt der Zählwert des
Horizontalsignalzählers 74 in
das erste Register 80. Beim Eintreffen des nächsten vertikalen Synchronisationssignals 78 empfängt das
zweite Register 82 einen aus dem ersten Register 80 gelesenen
Wert. Die betreffende von dem zweiten Register 82 gelesene
Zahl wird an den Steuerschaltkreis 62 übermittelt. Beträgt die Zahl
599, so identifiziert der Steuerschaltkreis 62 die Zahl
der horizontalen Synchronisationssignale 14 als 600 und
ermittelt aus der Abtastbezugstabelle 66 eine Auflösung von 800×600, die
er dazu verwendet, das Ausgangssignal des Phasenregelkreises 61 entsprechend
einzustellen.
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Das
Zeitdiagramm der 10 zeigt die Videobildsignale,
die verstärkten
Videosignale 55 und die Pixeltaktsignale 89. In 11 ist
der Aufbau des zweiten Zählers 60 aus 6 wiedergegeben.
Dieser enthält
ein D-Flip-Flop 86 zum Bestimmen einer Anfangszeit t2 für den Empfang
eines ersten verstärkten
aktiven Videosignals 88 nach Auftreten eines horizontalen
Synchronisationssignals 85, einen Abtastzähler 90 zum
Zählen
der Zahl der zwischen dem ersten verstärkten aktiven Videosignal 88 und dem
nächsten
horizontalen Synchronisationssignal 92 zu den Zeitpunkten
t2 und t3 empfangenen Pixeltaktsignale 89, ein drittes
Register 94 zum Lesen der von dem Abtastzähler 90 gelesenen
Pixeltaktsignale, wenn die verstärkten
Videosignale 55 eine abfallende Flanke aufweisen, sowie
ein viertes Register 96 zum Lesen der Zahl der beim Eintreffen
des nächsten
horizontalen Synchronisationssignals 92 in dem dritten Register 94 gespeicherten
Pixeltaktsignale.
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Wenn
das Bildwiedergabegerät 50 die
horizontalen Synchronisationssignale 85 empfängt, erscheint
am Ausgang des D-Flip-Flops 86 eine niedrige Spannung,
und der Abtastzähler 90 wird
auf Null zurückgesetzt.
Beim Eintreffen des ersten verstärkten
aktiven Videosignals 88 schaltet das D-Flip-Flop 86 auf
eine hohe Ausgangsspannung um, und der Abtastzähler 90 beginnt die
Zahl der Pixeltaktsignale 89 zu zählen. Erscheint bei den verstärkten Videosignalen 55 eine
abfallende Flanke, so erhält
das dritte Register 94 den Zählerstand des Abtastzählers 90. Beim
Eintreffen des nächsten
horizontalen Synchronisationssignals 92 erhält das vierte
Register 96 einen aus dem dritten Register 94 gelesenen
Wert und gibt diesen Wert an den Wiedergabeschaltkreis 58 weiter
zur Durchführung
von Identifizierungen.
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12 stellt
ein Flussdiagramm hinsichtlich der Arbeitsweise des Phasenregelkreises 61 des Wiedergabeschaltkreises 58 dar.
Wird hiernach eine Auflösung
von 800×600
identifiziert, so er zeugt der Phasenregelkreis 61 zunächst Pixeltaktsignale
einer vorbestimmten Frequenz, und der Wiedergabeschaltkreis 58 liest
die in dem vierten Register 94 gespeicherte Zahl. Weicht
diese Zahl von 800 ab, so wird die Frequenz des Phasenregelkreises 61 so
lange verstellt, bis sie 800 erreicht. Auf diese Weise können Videobilder
auf dem Bildschirm 52 korrekt wiedergegeben werden.
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13 zeigt
die Wiedergabe eines Videobildes. Ist die Abtastbezugstabelle 66 in
dem Speicher 64 gespeichert, so läßt sich das Verfahren zum Einstellen
der Wiedergebe eines Videobildes mit folgenden Schritten angeben:
- Schritt 100: Empfangen von Videobildsignalen aus dem
Computer 10.
- Schritt 102: Heranziehen des ersten Zählers 56 zum Zählen der
Anzahl horizontaler Synchronisationssignale 14 zwischen
zwei aufeinanderfolgenden vertikalen Synchronisationssignalen 15 beim
Auftreten aktiver verstärkter
Videosignale 55.
- Schritt 104: Bestimmen einer Zielabtastzahl entsprechend
der Anzahl der von dem ersten Zähler 56 und der
Abtastbezugstabelle 66. erhaltenen Zahl horizontaler Synchronisationssignale 14.
- Schritt 106: Verwenden des zweiten Zählers 60 zum Zählen der
beim Auftreten aktiver verstärkter
Videosignale 55 zwischen zwei aufeinanderfolgenden horizontalen
Synchronisationssignalen 14 erscheinenden Pixeltaktsignale 89.
- Schritt 108: Prüfen
ob die Anzahl der Pixeltaktsignale 89 der Zielabtastzahl
entspricht; falls nicht, übergehen
zu Schritt 112.
- Schritt 110: Wiedergeben der Videosignale auf dem Bildschirm 52.
- Schritt 112: Einstellen der Frequenz des Phasenregelkreises 61;
dann zurückgehen
zu Schritt 106.
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Somit
wird gegenüber
dem Stand der Technik die Frequenz der Pixeltaktsignale 89 aus
dem Phasenregelkreis 61 entsprechend der aus dem ersten
Zähler 56 stammenden
Zahl der horizontalen Abtastzeilen automatisch eingestellt, wodurch
der Wiedergabeschaltkreis 58 die Videosignale 16 stets
korrekt entsprechend den Pixeltaktsignalen 89 aus dem Phasenregelkreis 61 abtasten
kann.