Настоящее изобретение относится к видеосистеме для воспроизведения построенного из элементов (пикселей) видеоизображения, цветовые координаты и/или значения яркости которых могут последовательно запоминаться согласно содержащему в качестве параметров число строк, число элементов изображения, частоту строк и кадровую частоту первому набору параметров с заданными значениями параметров в видеопамяти, считывание из которой может осуществляться в соответствии с вторым набором параметров с другими или такими же значениями параметров для воспроизведения запомненного видеоизображения воспроизводящим устройством.
Видеосистемы указанного типа известны, например, из патента Германии DE 2938349 A1. В этой публикации описано схемное устройство для повышения разрешающей способности и для устранения мерцания, причем в этом устройстве предусмотрена видеопамять с видеоизображением, которое вновь считывается с удвоенной скоростью.
Другое применение видеопамяти известно из патента Германии DE 4139842 A1. В этой публикации описана видеосистема, в которой видеоизображение проецируется с помощью лазеров. Так как интенсивность света применяемых лазеров незначительна, принятое видеоизображение разбивается в видеопамяти на подобласти, и эти подобласти отображаются посредством различных лазерных проекторов.
Такие видеозапоминающие устройства могут также применяться для преобразования из одного стандарта в другой, причем указанные наборы параметров определены стандартом входных и выходных сигналов. С учетом находящихся в разработке высокоразрешающих систем в настоящее время в основном используются следующие стандарты: ПАЛ, ПАЛ ПЛЮС, ПАЛ с кадровой частотой 50 Гц, ПАЛ с кадровой частотой 100 Гц, ТВЧ, HD-MAC, НТСЦ, MUSE.
Возможность запоминания в видеопамяти видеоизображений с помощью одного из заданных стандартов и считывания из видеопамяти и воспроизведения посредством другого стандарта в целом в значительной степени ограничена, так как в ТВ-системах должен применяться согласованный со стандартом кинескоп, а количество строк, равно как и формат изображения различных систем, могут различаться. Это ограничение особенно заметно в цветном телевидении, так как изображения могут быть воспроизведены только с одним разрешением, определяемым теневой маской в кинескопе. То же самое справедливо и для проекторов на жидких кристаллах, в которых плотность элементов изображения задана структурой проецируемой жидкокристаллической матрицы.
Поэтому до настоящего времени невозможно было создать видеосистему, способную принимать изображения в различных стандартах и воспроизводить их также в любых различных стандартах.
Задачей изобретения является создание видеосистемы, на входе которой принимаются сигналы видеоизображения согласно первому набору параметров, соответствующему определенному стандарту, и которая воспроизводит это изображение согласно другому, второму набору параметров воспроизведения изображения, определяемому тем же или любым другим стандартом.
Исходя из вышеописанного уровня техники, эта задача решается за счет того, что воспроизводящее устройство содержит один единственный управляемый в соответствии с цветовыми координатами и/или значениями яркости элементов изображения источник света, пучок света которого может быть спроецирован на экран оптической системой, причем оптическая система содержит растровое устройство, которое может направлять на экран пучок света, отклоняя его на любые точки в пределах заданного для воспроизведения видеоизображения соответствующей величины поля изображения, и для которого предусмотрен блок растрового управления для формирования растра пучка света согласно второму набору параметров.
От описанного выше уровня техники предлагаемая видеосистема отличается тем, что для воспроизведения пучком света может быть освещена любая точка на экране, благодаря чему согласно изобретению отсутствует какое-либо ограничение, например, налагаемое теневыми масками или жидкокристаллическими матрицами. Кроме того, согласно изобретению можно отказаться от теневых масок для формирования различных цветов по той причине, что сам растрированный световой пучок управляется по цвету и яркости. Для создания светового пучка в источнике света могут быть предусмотрены, например, три разноцветных лазера, которые управляются сигналами основных цветов (красного, зеленого, синего или сигналами RGB) из видеопамяти и лучи которых объединяются системой зеркал в общий световой пучок.
В системе предусмотрен лишь один единственный световой пучок, так что согласно изобретению видеоизображение не подразделяется на различные частичные изображения, воспроизводимые независимо одно от другого. Это существенно повышает качество изображения без необходимости дополнительной подстройки, так как благодаря применению одного единственного светового пучка, который растрирует все поле изображения, возможное при определенных условиях перекрывание при воспроизведении частичных изображений не происходит.
Если световой пучок от источника света является в значительной степени параллельным, как показано на вышеприведенном примере с лазерами, то экран для воспроизведения может быть также удален от растрового устройства на любое расстояние без уменьшения четкости изображения. Преимущество этого состоит в том, что с помощью такой техники можно получать различные размеры изображения, изменяя только расстояние до экрана. Таким образом удается достичь высокой гибкости в отношении воспроизводимого размера изображения и такую видеосистему можно изготовить как для малых, так и для очень больших размеров изображения без увеличения затрат на техническое обеспечение.
Для отклонения светового пучка можно применять, например, акустооптические лучеотклоняющие системы, однако они, как правило, позволяют получать лишь очень малые углы отклонения, т.е. для получения соответственно больших изображений экран должен быть удален далеко от растрового устройства. Поэтому более целесообразен предпочтительный вариант изобретения, в котором растровое устройство имеет зеркала для отклонения светового пучка. Зеркала позволяют получать значительно больший угол отклонения, благодаря чему расстояние между экраном и растровым устройством может быть меньше, чем для акустооптических отклоняющих систем.
Максимально возможное отклонение зеркалом не ограничено, так что на экране можно простым путем получать изображения различного размера и, следовательно, возможно формирование переменных размеров изображения без регулирования положения экрана относительно растрового устройства.
Согласно одному из предпочтительных вариантов изобретения, зеркала выполнены в виде вращающихся зеркал и/или поворотных зеркал.
Для формирования растра с высокой частотой развертки могут быть использованы в первую очередь вращающиеся зеркала, выполненные в виде многогранных зеркал, у которых каждая сторона многоугольника выполнена в виде зеркала для формирования растра строки. Если многоугольник имеет очень много сторон, то можно получать очень высокие частоты строк, так как эта частота строк складывается из числа оборотов, деленного на количество сторон многоугольника. Кроме того, вращающиеся зеркала благодаря их инерционности обеспечивают достаточно равномерный ход, который в других системах развертки, как, например, в случае акустооптической развертки, может быть достигнут лишь с помощью соответствующих электронных средств.
В видеозапоминающих устройствах для синхронизации строк обычно применяют собственный генератор, который синхронизирует считывание отдельных значений яркости и цветовых координат из видеопамяти. Однако в указанной видеосистеме для этого потребовалось бы точное регулирование положения вращающегося зеркала, что означает дополнительные расходы на электронику. Поэтому в одном из вариантов изобретения для считывания видеоизображения предусмотрена подача в видеопамять от блока растрового управления синхронизирующих импульсов для начала строки и/или начала кадра. В этом варианте изобретения синхронизирующие импульсы могут формироваться, например, на основе фактического поворота вращающегося зеркала. Скорость вращения зеркала в этом случае не должна точно совпадать с частотой строк. Таким образом, этот вариант выполнения позволяет уменьшить необходимые затраты технических средств.
Синхроимпульсы могут формироваться, например, индуктивно или путем определения момента времени, в который световой пучок, в частности от измерительного лазера или источника света, отражается от поверхности многоугольника.
При очень высоких частотах кадров и строк для синхронизации необходимо также учитывать времена задержки запоминающего устройства. Времена задержки могут довольно сильно варьироваться в каждом конкретном случае, так как обработка сигнала для различного числа элементов изображения и строк в зависимости от входного стандарта и выходного стандарта может быть очень разной. Это может привести к возникновению проблем при синхронизации считываемого изображения. Эти проблемы согласно предпочтительному варианту изобретения решаются за счет того, что синхроимпульсы блока растрового управления могут генерироваться по времени перед началом каждой строки, задаваемым блоком растрового управления, с помощью временного интервала, который задается максимальными временами задержки запоминающего устройства, и что предусмотрена схема задержки для согласования синхроимпульсов с действительным временем задержки.
Согласно этому варианту изобретения синхроимпульсы могут формироваться в точно заданный момент времени относительно начала строки, для чего при различных условиях эксплуатации, например, при изменении одного из двух наборов параметров, не требуется вносить никаких изменений в механику системы для снятия синхроимпульсов с подвижных зеркал. Время задержки, напротив, задается только электронно посредством схемы задержки на основе времени, которое определяется набором параметров для представления требуемой обработки изображения в видеопамяти.
В качестве видеопамяти можно использовать самые различные типы запоминающих устройств. Так, например, можно применять аналоговые запоминающие устройства, по одному на каждый цветовой сигнал при цветных видеоизображениях. В таких видеозапоминающих устройствах изображение записывается, например, электрически с помощью электронного луча на диск в виде зарядов или оптически на экране с послесвечением, причем содержимое диска или экрана может быть снова считано вторым электронным лучом, как, например, в телевизионной камере. Преимущество таких видеозапоминающих устройств состоит в том, что для преобразования стандарта требуются лишь небольшие затраты. Однако обработка сигнала возможна лишь в очень ограниченной мере, так как такая видеопамять не позволяет применять без трудоемкого преобразования сигнала особые математические алгоритмы для изменения разрешающей способности для второго набора параметров.
В противоположность этому согласно предпочтительному варианту изобретения предусмотрено цифровое ЗУ, в котором количество имеющихся в наличии ячеек памяти больше или равно количеству требуемых ячеек памяти для запоминания цветовых координат и/или значений яркости, умноженному на максимальное количество воспроизводимых элементов изображения, а адресация к имеющимся ячейкам памяти с информацией о цвете и/или яркости может осуществляться произвольным образом.
Цифровое видеоЗУ позволяет применять различные алгоритмы для обработки изображения, прежде всего в том случае, если его ячейки имеют произвольные адреса. Для этого может применяться видеопроцессор, работающий с тем же самым ЗУ и обрабатывающий изображения, например, посредством известных алгоритмов для повышения или уменьшения разрешающей способности, в зависимости от того, требуется ли для данного набора параметров при воспроизведении большая или меньшая разрешающая способность, чем для набора параметров для записи в память.
Кроме того, стоимость цифровых ЗУ также меньше, и они более доступны по сравнению с аналоговыми ЗУ, которые на сегодняшний день уже практически не используются.
Вышеописанное положение в отношении выбора количества ячеек памяти ограничивает затраты на ячейки памяти, необходимые для определенного количества элементов изображения. Благодаря этому память используется более эффективно, чем если бы, например, цветовые координаты и/или значения яркости запоминались касательно адреса по строкам. В этом случае необходимое минимальное количество ячеек памяти было бы по меньшей мере таким же, что и максимальное количество строк, умноженное на максимально возможное количество элементов изображения на строку, для чего в целом потребуется значительно больший объем памяти. В противоположность этому при указанном выборе цифрового ЗУ данные могут вводиться в память последовательно согласно временной для представления последовательности, так что время выборки очень незначительно.
Поскольку в указанной видеосистеме вследствие различных частот строк в первом и втором наборах параметров одновременно могут появляться также импульсы для записи и считывания видеопамяти, то будут возникать помехи, так как доступ к одной ячейке памяти по адресам может осуществляться либо для ввода данных, либо для считывания, но не одновременно для того и другого. Запись и считывание данных следует поэтому синхронизировать друг с другом. Применение для этой цели простой вентильной схемы, которая, например, запрещает ввод данных, когда происходит считывание, не рекомендуется, так как при этом возможна потеря данных.
В предпочтительном варианте изобретения поэтому предусмотрено наличие в цифровой видеопамяти схемы приоритетов, которая при одновременной адресации на запись информации в ячейки памяти, соответственно на считывание информации из ячеек памяти, присваивает приоритет адресации на считывание, а адрес на запоминание и подлежащую запоминанию информацию буферизует и лишь по окончании считывания вводит подлежащую запоминанию информацию в память.
Благодаря такой схеме приоритет отдается считыванию, что целесообразно прежде всего по той причине, что при использовании вращающихся и поворотных зеркал вследствие их инерционности недопустимо наличие каких-либо времен ожидания на воспроизведение элемента изображения, если хотят достичь хорошего качества изображения. Входная видеоинформация согласно этому варианту выполнения изобретения также не может потеряться, так как она буферизуется, а затем вводится в видеопамять, когда по окончании считывания для этого предоставляется время. Как более подробно описано ниже на примере выполнения изобретения, эту функцию можно легко реализовать посредством ЗУ обратного магазинного типа (ЗУ типа FIFO) для буферизации с соответствующей управляющей электроникой.
Следовательно, указанный признак наиболее оптимальным образом повышает качество воспроизведения изображения без каких-либо значительных затрат.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения, качество изображения повышается за счет того, что предусмотрено устройство обработки изображения, в частности видеопроцессор, который при различном числе элементов изображения и/или числе строк в первом наборе параметров по сравнению со вторым набором параметров интерполирует элементы изображения согласно второму набору параметров для воспроизведения из значений яркости и/или цветовых координат хранящегося в памяти видеоизображения.
Благодаря наличию устройства обработки изображения цветовые координаты и значения яркости первого набора параметров для воспроизведения видеоизображения могут быть также трансформированы вторым набором параметров. Это целесообразно прежде всего в том случае, когда количество элементов изображения и/или количество строк отлично от таковых введенного изображения. Это можно проиллюстрировать на примере, предположив, например, что при воспроизведении предусмотрено вдвое больше строк, чем у введенного в видеопамять изображения. Тогда каждая вторая строка при воспроизведении изображения может быть интерполирована из предыдущей и последующей строк запомненного изображения. Для осуществления интерполяции можно использовать различные алгоритмы. Гибкость в отношении применения различных алгоритмов достигается за счет того, что в качестве устройства обработки изображения применяют, например, видеопроцессор.
Однако при большом количестве элементов изображения с учетом доступных на сегодняшний день видеопроцессоров могут возникнуть проблемы, связанные со временем обработки, прежде всего в том случае, когда необходимо использование сложного алгоритма со множеством операций умножения. Эту проблему времени можно разрешить, предусмотрев согласно предпочтительному варианту изобретения вторую память или область памяти, в которую вводятся значения яркости и/или цветовые координаты, интерполированные устройством обработки изображения, для считывания в устройство воспроизведения. Таким образом получают две области памяти для вводимого в память и считываемого из памяти кадра изображения, что позволяет увеличить время, предоставляемое видеопроцессору на обработку, до продолжительности одного кадра и исключить доступ к вспомогательным областям памяти для выполнения промежуточных расчетов. Кроме того, это позволяет также уменьшить проблемы синхронизации между вводом и считыванием данных, если адресация используемых для ввода и считывания запоминающих устройств или областей памяти происходит независимо друг от друга. Проблемы синхронизации доступа к данным, осуществляемого видеопроцессором, могут быть устранены с помощью имеющихся в продаже контроллеров прямого доступа к памяти (ПДП-контроллеров).
Преимущество разделения областей памяти для ввода и считывания данных заключается также в том, что несколько видеопроцессоров могут работать параллельно, которым выделяются для обработки различные части изображения, что дополнительно сокращает имеющееся в наличии время для преобразования значений яркости и/или цветовых координат при воспроизведении.
Еще одна возможность снижения времени обработки изображения согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения состоит в том, что в устройство обработки изображения может быть введено более одной строки из видеопамяти, причем цветовые координаты и/или значения яркости введенных строк для создания строки при воспроизведении могут быть просуммированы в аналоговой форме с учетом их весов. Благодаря такого рода аналоговой схеме умножение выполняется очень быстро, так что возможны более высокие скорости воспроизведения изображения, чем при цифровой интерполяции посредством видеопроцессора. Как следует из нижеприведенного примера выполнения, при таком весовом суммировании также могут применяться различные алгоритмы. Благодаря этому обеспечивается большая гибкость касательно применения различных алгоритмов, аналогично тому, как это имеет место в случае видеопроцессоров.
Метод аналогового суммирования применим не только в отношении строк, но и в отношении элементов изображения строки, при этом поступающие из видеопамяти цветовые координаты и/или значения яркости строки задерживаются по времени, например, на один такт элемента изображения, после чего задержанная строчная информация суммируется в аналоговой форме с незадержанной с учетом весов.
Альтернативно этому согласно предпочтительному варианту изобретения в устройстве обработки изображения предусмотрен фильтр нижних частот, частота среза которого вычисляется из заданного коэффициента, умноженного на наименьшее относительно обоих наборов параметров значение произведения, получаемое при перемножении количества элементов изображения/строки и частоты строк.
Согласно еще одному предпочтительному варианту интерполяция между цветовыми координатами и значениями яркости в пределах одной строки осуществляется аналогичным образом с помощью фильтра нижних частот. Параметром, определяющим интерполяцию, является при этом частота среза фильтра нижних частот. Частота среза при этом в основном задается большей длительностью на элемент изображения, который определяется обоими наборами параметров. В случае, когда длительность элементов изображения у введенных изображений превышает длительность элементов изображения при воспроизведении, сигнал для элемента изображения, представляющий собой вследствие хранения в цифровой видеопамяти прямоугольный импульс, для воспроизведения элемента изображения должен быть сглажен посредством фильтра нижних частот, так как в противном случае на острых краях прямоугольных импульсов при воспроизведении с более высоким разрешением появится неопределенность в цветовом тоне, что может проявляться как мерцание изображения.
Если в противоположность этому продолжительность элемента изображения при воспроизведении превышает таковую для введенного в память элемента изображения, то цветовые координаты и значения яркости при воспроизведении были бы определены неточно относительно положения воспроизводимого элемента изображения на экране. В обоих случаях для оптимальной константы времени фильтра нижних частот получают большую длительность на элемент изображения для обоих наборов параметров. При этом указанный в признаке коэффициент задает степень, до которой необходимо производить усреднение по последовательно следующим элементам изображения, и тем самым определяет интерполяцию между элементами изображения. Этим коэффициентом, таким образом, в некоторой степени определяется гибкость в отношении выбора алгоритма интерполяции.
Этот вариант изобретения обеспечивает прежде всего особенно быструю обработку изображения и согласование разрешающей способности воспроизводимых изображений из введенных в память изображений. Другое преимущество обусловлено тем, что фильтр нижних частот отфильтровывает также высокочастотные помехи, источником которых может служить, например, промежуточная частота тюнера. Воспроизводимые изображения, следовательно, практически не содержат помех.
Фильтры нижних частот обычно содержат конденсаторы, которые могут заряжаться при обработке сигнала вышеназванного вида, так что яркость от строки к строке может несколько изменяться. При записи в качестве информации в видеопамять также площадки строчного интервала гашения в начале строки такого рода сдвиг автоматически компенсируется интерполяцией. Необходимый для этого дополнительный объем памяти можно сэкономить, если для каждой полученной таким образом строки, как это известно из обычной телевизионной техники, с помощью схемы восстановления постоянной составляющей заново определять уровень черного перед каждой воспроизводимой строкой. Поэтому согласно данному варианту выполнения изобретения за фильтром нижних частот предусмотрена схема фиксации. Этот признак улучшает качество воспроизведения и уменьшает необходимый объем памяти.
У изображений, которые вводятся в видеопамять, указанные для цветовых координат первичные цветовые стимулы могут в значительной степени различаться. Например, стандарт Федеральной комиссии связи (США) (стандарт FCC) для определения цвета, прежде всего для зеленого, отличается от стандарта Европейского союза радиовещания (стандарт ЕВ U). Поэтому для согласования различных стандартов в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения целесообразно предусмотреть схему согласования цветов для различных определений сигнала цветовых координат и/или значений яркости в наборах параметров при запоминании и считывании. Тем самым выравниваются также искажения цветового тона, обусловленные различными стандартами, и качество воспроизведения изображения видеосистемой согласно изобретению улучшается.
Ниже изобретение более подробно проиллюстрировано на примере его выполнения со ссылкой на чертежи, на которых изображено:
на фиг. 1 - видеосистема согласно изобретению с лазерной проекцией;
на фиг. 2 - схема видеопамяти, которая может быть использована в видеосистеме по фиг. 1;
на фиг. 3 - видеопамять, в которой обработка сигнала осуществляется с помощью видеопроцессора;
на фиг. 4 - схема с видеопамятью, в которой обработка цветовых координат при воспроизведении элементов изображения производится аналоговым способом.
На фиг. 1 показана видеосистема, в которую вводятся сигналы цветовых координат R, G, B и синхросигналы согласно первому набору параметров, содержащему число строк, число элементов изображения, частоту строк, кадровую частоту и определение сигнала для цвета и яркости элементов изображения. Этот набор параметров может быть задан стандартом, например, в соответствии с ПАЛ, ПАЛ ПЛЮС, ПАЛ с кадровой частотой 50 Гц, ПАЛ с кадровой частотой 100 Гц, ТВЧ, HD-MAC, НТСЦ или MUSE. Синхросигналы видеоизображения подаются на входы схемы 10 системного контроля. Схема 10 системного контроля служит для генерирования, организации и подготовки всех управляющих сигналов, применяемых в видеосистеме по фиг. 1, в соответствии с отдельными наборами параметров для записи в память и воспроизведения видеоизображения. Для запоминания преобразованных в цифровую форму сигналов R, G, B она формирует из поступивших синхросигналов адреса цифровой видеопамяти 12, в ячейках которой запоминаются преобразованные из аналоговой в цифровую форму сигналы R, G, B.
На фиг. 1 в середине видеопамяти 12 изображена прерывистая линия, которая показывает, что считывание данных из видеопамяти 12 и ввод в нее данных может производиться независимо.
Для считывания данных из видеопамяти схема 10 системного контроля задает адреса согласно второму набору параметров для воспроизведения. На выходы видеопамяти 12 в аналоговой форме подаются применяемые для воспроизведения сигналы R, G, B, после того, как запомненные в цифровой форме в видеопамяти сигналы R, G, B были преобразованы обратно в аналоговую форму.
Аналоговые сигналы R, G, B подаются на входы управляющего устройства 14, которое управляет источником 16 света в отношении цвета и яркости. Первичные цветовые стимулы источника 16 света в общем случае не будут совпадать с таковыми переданных сигналов R, G, B, так что в управляющем устройстве 14 предусмотрена матричная схема, преобразующая сигналы R, G, B в первичные стимулы R', G', B' источника 16 света. Необходимая для этого преобразующая матрица может быть различной, что определяется конкретным стандартом, так как сигналы R, G, B могут задаваться, например, в соответствии с первичными цветовыми стимулами стандарта FCC или стандарта EBU. Поэтому схема 10 системного контроля может по управляющей шине 18 осуществлять соответствующую настройку конструктивных элементов в матричной схеме, определяющих матричные коэффициенты.
Кроме того, управляющее устройство 14 для достижения источником 16 света оптимального качества по яркости и цветовому тону содержит также усилители и различные схемы для нелинейных, согласованных с источником 16 света искажений.
Источник 16 света в данном примере выполнения содержит три лазера 20 для красного, зеленого и синего цветов. Этими лазерами в примере выполнения являются аргоновый и криптоновый лазеры серии SKYLIGHT 400 фирмы COHERENT, у которых с помощью фильтров BP 458 и BP 514,5 фирмы Schott, Майнц используемые длины волн установлены на 647,1 нм для красного, 514,5 нм для зеленого и 458,0 нм для синего. Так как интенсивность света лазеров указанного вида не может изменяться достаточно быстро, то лазеры 20 эксплуатируются в режиме непрерывной генерации, а управление интенсивностью их света осуществляется с помощью модуляторов 22. В данном случае модуляторы 22 представляют собой кристаллы DKDP, которые определяют интенсивности света посредством поляризационных изменений. Модуляторы управляются непосредственно сигналами R', G', B', формируемыми управляющим устройством 14.
Выходящие из модуляторов световые пучки объединяются дихроичными зеркалами 24 в общий световой пучок 26 и отражаются отклоняющими зеркалами 28 в последующую оптическую систему 30, которая направляет световой пучок 26 на экран 32. В примере выполнения по фиг. 1 наблюдатель располагается в направлении показанных тонких стрелок. Следовательно, речь в данном случае идет об обратной проекции. Те же самые принципы, что и в примере выполнения по фиг. 1, могут быть использованы и для прямых проекций.
В оптической системе 30 предусмотрена система 34 линз, которая направляет световой пучок 26 на экран 32. Оптическая система 30 также содержит растровое устройство 36, которое покадрово и построчно отклоняет световой пучок 26 для формирования видеоизображения на экране 32. Согласно изобретению растровое устройство выполнено таким образом, что световой пучок 26 может быть направлен в пределах заданного поля изображения на любые точки экрана 32. Для строчной развертки на экране 32 в направлении оси "x" по фиг. 1 предусмотрено многогранное зеркало 38, в то время как кадровая развертка в направлении оси "y" осуществляется посредством поворотного зеркала 40.
Многогранное зеркало 38 и поворотное зеркало 40 управляются сигналами от блока 42 растрового управления. Этот блок 42 не только задает частоту вращения и угол отклонения поворотного зеркала, но и амплитуду поворотного зеркала 40 с целью учета различных отношений сторон кадра, например, 3 к 4 или 9 к 16, предусмотренных различными стандартами, без необходимости гашения элементов изображения, что экономит мощность лазера.
Для настройки амплитуд и частот многогранных и поворотных зеркал на блок 42 растрового управления по управляющей линии 44 поступают соответствующие сигналы, выдаваемые схемой 10 системного контроля согласно второму набору параметров. Чтобы можно было отказаться от применения сложных регулирующих устройств, синхроимпульсы для воспроизводимого изображения не генерируются отдельно и соответственно не осуществляется их точная подстройка, а формируются с помощью блока 42 растрового управления на основе определяемых этим блоком положений многогранного зеркала и поворотного зеркала. Такое определение может осуществляться, например, индуктивно посредством размещенных на многогранном зеркале 38 или на поворотном зеркале 40 магнитов. Однако на многоугольные поверхности можно было бы направлять еще один лазер и при определенном положении регистрировать светочувствительным детектором его отраженный световой пучок, чтобы выявить положение многогранного зеркала и на основании этого сформировать синхросигнал для начала строки.
Полученный таким образом синхросигнал для строки подается блоком 42 растрового управления на схему 10 системного контроля для управления видеопамятью 12. При этом времена задержки видеопамяти 12 учитываются за счет того, что синхросигналы выдаются на определенный интервал времени раньше начала строки. Однако времена задержки видеопамяти 12 могут быть различной продолжительности, в зависимости от того, необходим ли алгоритм для формирования промежуточных строк, и какое количество времени ему необходимо для этого. Поэтому синхросигналы выдаются с жестко установленным интервалом времени перед началом строки, который превышает наибольшее из возможных времен задержки в видеопамяти, а синхросигналы в этом случае задерживаются схемой 46 задержки, время задержки которой устанавливается схемой 10 системного контроля для фактически необходимой задержки.
Синхросигналы после прохождения схемы 46 задержки подаются на схему 10 системного контроля, где с их помощью генерируются адреса для считывания из видеопамяти, например, путем прямого счета счетчика.
В показанном на фиг. 1 примере выполнения особые требования предъявляются к видеопамяти в отношении момента времени, в который сигналы цветовых координат элементов изображения появляются на ее выходах, в частности для обработки данных, когда вплоть до самых высоких частот порядка 20 МГц, необходимых в стандарте ТВЧ, должно быть обеспечено качественно хорошее воспроизведение. Структура таких видеозапоминающих устройств подробнее поясняется на следующих чертежах.
На фиг. 2 показана видеопамять 12, в которой преобразованные в цифровую форму сигналы Ri, Gi, Bi цветовых координат записываются в цифровое ЗУ 48, в качестве которого в данном случае используется ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой), а с его выходов могут быть считаны запомненные в цифровой форме цветовые координаты R0, G0, B0. При этом адреса памяти, состоящие из адресов считывания из памяти и адресов ввода в память, посредством мультиплексора 50, в зависимости от того, должно ли производиться считывание из памяти или ввод в память, подаются на адресную шину ЗУПВ 48. Мультиплексор 50 по фиг. 2, равно как и запоминание и считывание с входа чтения-записи ЗУПВ 48, управляется импульсом считывания, который каждый раз выдается схемой 10 системного контроля в тот момент, когда из памяти должны считываться цветовые координаты R0, G0, B0.
В схеме по фиг. 2 отсутствует возможность одновременного поступления на ЗУПВ 48 адресов считывания из памяти и записи в память, причем это достигается за счет того, что сигналы цветовых координат для воспроизведения R0, G0, B0 считываются синхронно для управления элементом изображения, осуществляемым поворотным зеркалом 40 и многогранным зеркалом 38, однако сохранение данных в ЗУПВ 48 происходит не напрямую, а сначала сохраняемые сигналы цветовых координат и адресов памяти, инициированные сигналом на хранение, записываются в память 52 обратного магазинного типа (ЗУ типа FIFO).
Сигнал на хранение присутствует также на входе сложения реверсивного счетчика 54, с помощью которого ведется учет количества накопленных данных в памяти 52 обратного магазинного типа.
Содержимое памяти 52 обратного магазинного типа записывается в ЗУПВ 48 лишь тогда, когда отсутствует импульс на считывание. Для передачи содержимого из памяти 52 обратного магазинного типа в ЗУПВ 48 служат внешние тактовые сигналы, которые подаются вентилями 55 и 56 на вход считывания памяти 52 обратного магазинного типа лишь тогда, когда отсутствует импульс на считывание для ЗУПВ 48, а реверсивный счетчик 54 посылает посредством логического элемента ИЛИ-НЕ 58 сигнал о том, что в памяти обратного магазинного типа имеются данные. Реверсивный счетчик 54 при считывании данных из памяти обратного магазинного типа запускается тактовым импульсом на обратный отсчет.
Вводимые данные для сигналов цветовых координат Ri, Gi, Bi также вводятся асинхронно посредством тактового импульса. При этом тактовая частота должна быть значительно выше, чем тактовая частота запоминания вводимых в видеосистему цветовых координат R, G, B. Чем выше тактовая частота, тем меньше требуемый объем памяти ЗУ 52 обратного магазинного типа.
На фиг. 3 проблема синхронизации решена иначе. В этом случае ЗУПВ 48 имеет две области 1 или 2 памяти, либо может состоять из двух разных ЗУ с различной адресацией. Сигналы цветовых координат Ri, Gi, Bi при этом записываются с помощью ПДП-контроллера 50 (контроллер прямого доступа к памяти) в область 1 ЗУПВ и с помощью процессора 62 передаются в область 2 ЗУПВ. Из области 2 ЗУПВ сигналы цветовых координат снова могут быть считаны ПДП-контроллером 64. Обычно ПДП-контроллеры, такие как обозначенные позициями 60 и 64, согласованы с соответствующим процессором 62 в системе обработки данных, так что отсутствует возможность возникновения проблем синхронизации, наподобие описанных для системы по фиг. 2. Однако в режиме, когда наблюдается недостаток времени, при считывании данных из области 2 памяти может быть необходимо перевести микропроцессор в состояние останова посредством импульса считывания, как это показано стрелкой "Считывание" на входе ОСТ у процессора 62.
Наряду с более простой синхронизацией с помощью стандартных конструктивных элементов по фиг. 3 преимущество процессора 62 заключается также в том, что данные для воспроизведения изображения могут быть соответствующим образом обработаны, например, путем применения к ним алгоритмов для определения промежуточных строк или для повышения разрешающей способности. Для этой цели предусмотрен ввод схемой 10 системного контроля через порт 66 процессора 62 слов данных, которые обусловливают выполнение процессором 62 выбранного алгоритма при преобразовании данных и их передаче из области 1 ЗУПВ в область 2 ЗУПВ.
В условиях "нехватки времени" при передаче скорость одного отдельного процессора 62 может быть слишком медленной, так что может потребоваться применение нескольких параллельно работающих процессоров 62, которые будут осуществлять доступ к различным областям памяти соответственно различных сегментов изображения.
На фиг. 3 на примере считанного B0-сигнала цветовой координаты показано, каким образом этот сигнал может обрабатываться в дальнейшем после считывания из ЗУПВ 48. Цифровой B0-сигнал цветовой координаты сначала преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 68 (ЦАП) в аналоговую форму. Полученный таким образом аналоговый сигнал затем пропускается через фильтр 69 нижних частот. Фильтр 69 нижних частот служит для подавления возможных высокочастотных воздействий магнитного потока рассеяния на аналоговый сигнал, например, из промежуточной частоты тюнера. Однако он выполняет еще одну функцию, сглаживая прямоугольные аналоговые величины из ЦАП 68, соответственно усредняя по заданному фильтром 69 нижних частот временному интервалу последовательно следующие цветовые координаты для элементов изображения. Это означает, что при соответствующем расчете фильтра 69 нижних частот можно отказаться от использования алгоритмов благодаря процессору 62 для согласования с меньшим числом элементов изображения на строку при воспроизведении в сравнении с числом элементов изображения у записанного в память видеоизображения. Поэтому количество выполняемых процессором 62 алгоритмов может сократиться на один, а именно, на алгоритм усреднения по элементам изображения в пределах строки, что ускоряет передачу данных из области 1 ЗУПВ в область 2 ЗУПВ. В этом случае целесообразна возможность настройки фильтра 69 нижних частот схемой 10 системного контроля на различные постоянные времени, например путем подключения различных конденсаторов через аналоговый ключ в фильтре 69 нижних частот. Однако за счет фильтра 69 нижних частот максимум сигнала сдвигается во времени, поэтому необходимо, чтобы схема 10 системного контроля учитывала постоянную времени фильтра 69 нижних частот при настройке схемы 46 задержки.
Если хотят использовать усреднение нескольких элементов изображения одним фильтром 69 нижних частот, то постоянную времени фильтра 69 нижних частот целесообразно выбирать таким образом, чтобы она была пропорциональна соответственно наименьшему числу между временем на элемент изображения касательно набора параметров для ввода в постоянное запоминающее устройство 18 (ПЗУ) и считывания из него, так как, с одной стороны, информационное содержание изображения не может быть увеличено даже с помощью более высокого разрешения, а с другой стороны, воспроизведено может быть только то информационное содержание, которое задано разрешающей способностью второго набора параметров для воспроизведения. Благодаря подбору коэффициента к частоте среза фильтра 69 нижних частот обеспечивается возможность предусмотреть сглаживания различной степени, что соответствует различным интерполяциям между элементами изображения в пределах воспроизводимой строки.
Вследствие наличия определенного электрического заряда на конденсаторах в фильтре 69 нижних частот площадка строчного интервала гашения может смещаться от строки к строке. Поэтому за этим фильтром предусмотрена схема 70 фиксации, которая обнуляет выходной сигнал, прежде чем полученный таким образом строчный сигнал будет подан на управляющее устройство 14 для дальнейшей обработки. Фиксация с помощью схемы 70 фиксации происходит посредством строчного синхроимпульса для воспроизводимого изображения.
Для записи и считывания сигналов цветовых координат в ЗУПВ 48 и из него ПДП-контроллеры 60 и 64 могут программироваться схемой 10 системного контроля, как показано широкими стрелками для элементов 60 и 64. У некоторых имеющихся в продаже ПДП-контроллеров это можно осуществлять непосредственно, у других же программирование происходит по информационным магистралям от процессора. В последнем случае данные для программирования должны быть введены схемой 10 системного контроля через порт 66 в микропроцессор 62, который затем передает их на ПДП-контроллеры 60, 64.
Временная характеристика для примера по фиг. 3 определяется в основном быстродействием процессора 62. При очень высоких частотах, которые для ТВЧ доходят до 20 МГц, пример по фиг. 3 с учетом того, что имеющиеся на сегодняшний день процессоры слишком медленны для сложных алгоритмов и высоких частот вследствие второго набора параметров при передаче, может быть реализован путем использования параллельно работающих процессоров, на что, однако, потребуются высокие затраты.
На фиг. 4 показан более простой пример выполнения, в котором можно отказаться от использования процессора для обработки данных. Обработка данных в данном случае показана на примере красного сигнала R0 цветовой компоненты, который считывается из ЗУПВ 48, схемное включение которого показано на фиг. 2. Для других сигналов цветовых компонент применима та же самая схема. Для лучшего понимания принципа работы в дальнейшем предполагается, что должна быть сформирована строка n0, сигнал цветовой компоненты которой является результатом суммирования с учетом весовых коэффициентов сигналов цветовых компонент двух строк ni и ni+1 записанного в видеопамять изображения. Благодаря суммированию с учетом весовых коэффициентов также могут генерироваться промежуточные строки, если количество строк воспроизводимого изображения превышает количество строк записанного в видеопамять изображения. С помощью схемы по фиг.4 можно также суммировать более двух строк, однако для простоты на чертеже показана схема лишь для двух строк ni и ni+1.
Из ЗУПВ 48 после адресации, осуществляемой схемой 10 системного контроля, считываются по две цветовых координаты элементов изображения, одна для строки ni и одна для строки ni+1, и сохраняются в цифроаналоговых преобразователях 72, 74, снабженных входными ЗУ. Цифроаналоговые преобразователи 72, 74 имеют токовый выход, на котором появляется выходной ток, пропорциональный введенному в память цифровому значению. Выходные токи цифроаналоговых преобразователей 72 и 74 обусловливают падение напряжения на подстроечных резисторах 76 и 78. Подстроечные резисторы могут быть реализованы, например, на резисторах, включаемых в общую схему посредством аналоговых ключей с цифровым управлением, причем эти переключающие элементы представляют собой, например, полевые транзисторы.
Соответствующее падение напряжения на подстроечных резисторах 76 и 78 суммируется операционным усилителем 80, который, как известно из уровня техники, нагружен сопротивлениями 81, 82, 83. На выходе операционного усилителя 80, таким образом, появляется напряжение для сигналов красных цветовых координат воспроизводимой строки n0 из цветовых координат (веса которых определены соответственно значениям подстроечных резисторов 76 и 78) запомненных элементов изображения строк ni и ni+1 операционного усилителя 80. Таким образом промежуточная строка n0 интерполируется из строк ni и ni+1. Цифровые значения весов выдаются для этого из ПЗУ 85, адресация которого осуществляется цифровым значением для выдаваемой строки n0. Для различного положения строки n0 в кадре относительно входных строк ni и ni+1 с помощью ПЗУ 85, таким образом, могут задаваться различные веса, так что такая схема обеспечивает работу и при нецелочисленном отношении количества строк запомненного изображения к количеству строк выдаваемого изображения. Далее, адресация ПЗУ 85 осуществляется схемой 10 системного контроля с помощью слова данных, обозначенного как "Режим", благодаря чему происходит обращение к различным областям памяти в ПЗУ. Этим словом данных определяются различные виды интерполяции путем выбора применяемых весов. Обозначенное как "Режим" слово данных образуется в зависимости от отношения воспроизводимых выходных строк к числу строк запомненного изображения.
Далее, в схеме по фиг. 4 также предусмотрены фильтр 69 низких частот и схема 70 фиксации, благодаря чему, как уже было подробнее описано на примере по фиг. 3, с помощью фильтра 69 низких частот можно проводить усреднение по нескольким элементам изображения в строке, не смещая уровень черного.
Обработка данных согласно схеме по фиг. 4 позволяет, следовательно, интерполировать сигналы цветовых координат строк по элементам изображения, расположенным в кадре один над другим и последовательно следующим во времени. Однако при более сложных алгоритмах в расчет обычно принимаются также элементы изображения, которые лежат на диагонали изображения. Такого рода алгоритмы можно также реализовывать с помощью схемы по фиг. 4, если со стороны входа в дополнительном цифро-аналоговом преобразователе хранятся также сигналы цветовых координат смещенных во времени элементов изображения, которые суммируются посредством дополнительных подстроечных резисторов, а также дополнительных сопротивлений на входе операционного усилителя 80. Дополнительные схемные затраты для учета более двух элементов изображения при построчном определении согласно фиг.4 также незначительны, так что с помощью такого рода устройства могут быть реализованы и более сложные алгоритмы.
В заявке описана видеосистема для воспроизведения построенного из элементов видеоизображения, цветовые координаты и/или значения яркости которых могут последовательно запоминаться согласно содержащему в качестве параметров число строк, число элементов изображения, частоту строк и кадровую частоту первому набору параметров с заданными значениями параметров в видеопамяти 12, считывание из которой может осуществляться в соответствии с вторым набором параметров с другими или такими же значениями параметров для воспроизведения запомненного видеоизображения воспроизводящим устройством 16, 30, 32, причем в этой видеосистеме предусмотрено, что воспроизводящее устройство 16, 30, 32 содержит один единственный управляемый в соответствии с цветовыми координатами и/или значениями яркости элементов изображения источник 16 света, пучок 26 света которого может быть спроецирован на экран 32 оптической системой 30, причем оптическая система 30 содержит растровое устройство 36, которое может направлять на экран 32 пучок 26 света, отклоняя его на любые точки в пределах заданного для воспроизведения видеоизображения соответствующей величины поля изображения, и для которого предусмотрен блок 42 растрового управления для формирования растра пучка 26 света согласно второму набору параметров. Технический результат заключается в создании видеосистемы, способной принимать и воспроизводить изображения в различных стандартах. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
| Устройство воспроизведения цветного телевизионного изображения | 1990 |
|
SU1804699A3 |
| Устройство преобразования видеосигнала | 1988 |
|
SU1688456A1 |
| WO 9418802 A, 18.08.94 | |||
| DE 4015020 A, 14.11.91 | |||
| WO 9503676 A, 02.02.95 | |||
| DE 4139842 A1, 06.08.92. | |||
