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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Erzeugung eines Videoeffektes unter Verwendung einer Videosignalbearbeitungseinrichtung,
insbesondere ein Verfahren wie es in Anspruch 1 beschrieben ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Erzeugung
eines Videoeffektes.
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Ein Kernstück bei der Produktion von Fernsehsendungen
oder der Nachbearbeitung von Filmmaterial ist die Videosignalbearbeitung.
Der Begriff Videosignalbearbeitung steht im folgenden für das Schalten
und Verteilen von Videosignalen aus unterschiedlichen Quellen wie
zum Beispiel Fernsehkameras oder Videoaufzeichnungsgeräten. Weiterhin steht
der Begriff für
die Verknüpfung
mehrerer Signale durch Mischung, für Stanzeffekte oder für digitale Videoeffekte.
Schließlich
ist hierunter auch das Editieren von aufgezeichnetem Videomaterial
zu verstehen. Für
diese Zwecke werden in Produktionsstudios als Videosignalbearbeitungseinrichtung überwiegend Produktionsmischer
und digitale Videoeffektgeräte eingesetzt.
Die Videobearbeitungsgeräte
werden dazu verwendet, um aus einem Videoeingangssignal oder aus
mehreren Videoeingangssignalen auf eine kontrollierte Art und Weise
ein Videoausgangssignal zu erzeugen. Eine ganz wesentliche Rolle
spielen dabei Trickgeneratoren zur Erzeugung von Mischeffekten.
Dank des konsequenten Einsatzes hochintegrierter Bauelemente sind
in modernen Mischern mehrere unabhängige Mischeffektstufen realisiert,
mit denen mannigfaltige Trickeffekte darstellbar sind.
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Derartig aufgebaute Mischer ermöglichen nicht
nur Standardtricks wie Rechteck, Kreis, Fächer, sondern auch Matrixtricks,
NAM-Verknüpfung
(„Non Additive
Mixing") zweier Kanäle
pro Trickgenerator, MIX-Verknüpfung
(Metamorphose) sowie Sonderformen wie Stern, Spirale, Blume, Fraktale
und vieles andere mehr.
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Trotz aller Vielfalt der Tricks,
die auf diese Weise realisierbar sind, ist deren Dynamik dennoch auf
mathematische Manipulationen der zu Grunde liegenden Trickfiguren
beschränkt.
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Neben den eingangs genannten Mischeffekten,
die auf einer Modulation der Blendensignale beruhen, wird in der
EP 0 327 333 B1 ein
weiterer Mischeffekt vorgeschlagen, der darauf beruht, dem Hintergrundfarbgenerator
ein zusätzliches
Steuersignal zuzuführen.
Das Steuersignal ist aus dem Blendensignal abgeleitet und bewirkt,
einen Farbübergang
von der einen zur anderen Seite des Bildschirms.
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Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe
der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Videoeffektes, sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zu schaffen, mittels derer Videoeffekte und Bildhintergrundstrukturen
und -farben in größerem Umfang
variierbar sind, als das bisher der Fall war.
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Die Erfindung geht hierbei von dem
Gedanken aus, Trickfiguren, Hintergrundfarben oder Hintergrundstrukturen
mit einem zusätzlichen
Signal zu modulieren.
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Der erste Teil der Aufgabe wird durch
ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung
eines Videoeffektes unter Verwendung einer Videosignalbearbeitungseinrichtung
umfaßt
die folgenden Schritte:
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- a) Erzeugen eines horizontalen und eines vertikalen
Blendenbasissignals,
- b) Verknüpfen
des horizontalen Blendenbasissignals mit einem ersten Modulationssignal,
- c) Verknüpfen
des vertikalen Blendenbasissignals mit einem zweiten Modulationssignal,
und
- d) Erzeugen einer Amplitudenverteilung aus den modulierten horizontalen
und vertikalen Blendenbasissignalen und
- e) Erzeugen eines Steuersignal aus der Amplitudenverteilung
zur Steuerung einer Mischstufe. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß aus
einem Tonsignal ein drittes Modulationssignal abgeleitet wird, und
daß das Steuersignal
mit dem dritten Modulationssignal moduliert wird. Auf diese Weise
ist es möglich, dem
Steuersignal eine Dynamik zu verleihen, die mit herkömmlichen
Verfahren nicht darstellbar ist. Insbesondere dann, wenn das Tonsignal
Musik ist, wird dem Steuersignal eine rhythmische Dynamik verliehen,
die neue Möglichkeiten
der Bildgestaltung erschließt.
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Zweckmäßigerweise wird das Tonsignal
aus einem Empfangssignal abgetrennt, das sowohl ein Videosignal
als auch das Tonsignal umfaßt.
Das hat den Vorteil, daß der
Zusammenhang zwischen dem Tonsignal und dem Bildsignal auch die
Bildgestaltung in der Mischstufe beeinflußt.
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Vom schaltungstechnischen Aufwand
her, kann es vorteilhaft sein, aus dem Tonsignal und dem ersten und/oder
dem zweiten Modulationssignal ein zusammengesetztes Modulationssignal
zu erzeugen.
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Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es möglich,
ein Hintergrundfarbsignal mit dem Tonsignal zu modulieren, wodurch zusätzliche
Gestaltungseffekte erreicht werden. Neben der Modulation der Textur
eines Hintergrundes, hervorgerufen durch die Modulation der Blendenbasissignale,
wird darüber
hinaus durch die Modulation des Hintergrundfarbsignales auch der
Farbton des Hintergrundes in der Fläche moduliert. Einem Benutzer
erschließen
sich dadurch zusätzliche
Gestaltungsmöglichkeiten
für Mischeffekte.
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In einer weiteren Abwandlung wird
das Hintergrundfarbsignal mit dem Steuersignal für die Mischstufe moduliert.
Das Steuersignal selbst ist eine Funktion der modulierten horizontalen
und vertikalen Blendenbasissignale und des Tonsignales. Daraus folgt
eine andere Modulation des Hintergrundfarbsignales als bei einer
Modulation durch das Tonsignal allein. Ein Vorteil für den Benutzer
hiervon ist, daß ihm
noch eine weitere Gestaltungsmöglichkeit
für Mischeffekte
zur Verfügung
steht.
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Der zweite Teil der Aufgabe wird
durch eine Einrichtung nach Anspruch 6 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Erzeugung
eines Videoeffektes mit einem Generator zur Erzeugung eines horizontalen
und eines vertikalen Blendenbasissignals, mit Mitteln zur Modulation der
Blendenbasissignale, mit Mitteln zur Erzeugung eines Steuersignales
aus dem modulierten Blendenbasissignalen, sowie mit einer Mischeffektstufe,
die von dem Steuersignal gesteuert ist, versehen. Nach der Erfindung
ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Tonsignalverarbeitungsstufe
vorgesehen ist, welche aus einem Tonsignal ein drittes Modulationssignal
ableitet und den Modulationsmitteln zuführt, um das Blendenbasissignal
mit dem dritten Modulationssignal zu modulieren. Die Einrichtung ist
dazu geeignet, um damit das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
auszuführen.
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Eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Einrichtung
weist einen Hintergrundfarbengenerator auf, dem das dritte Modulationssignal
und/oder das Steuersignal zur Modulation des Farbsignals zugeführt ist.
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Weiterhin kann die Einrichtung mehrere
kaskadierte Mischeffektstufen umfassen. Dadurch ist es möglich, die
Ausgangssignale von Mischeffektstufen als Eingangssignale von nachgeschalteten
Mischeffektstufen zu verwenden und auf diese Weise aufwendigere
Mischeffekte herzustellen.
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Schließlich kann bei einer Ausführungsform der
Einrichtung eine Tonsignalabtrennstufe vorgesehen sein, welche das
Tonsignal aus einem Gesamtsignal abtrennt, welche das Tonsignal
und ein Videosignal umfaßt.
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Zweckmäßigerweise kann die Einrichtung eine
Filterbank aufweisen, die unterschiedliche auswählbare Filtertypen zur Bearbeitung
des Tonsignals umfaßt.
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In der Zeichnung sind das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Einrichtung veranschaulicht.
Es zeigen:
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1 eine
Auswahl von Mischeffekten, wie sie im Stand der Technik bekannt
sind,
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2 ein
Blockdiagramm, das die Erzeugung von Mischeffekten veranschaulicht,
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3a bis 3c Beispiele für modulierte Trickkanten,
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4 ein
schematisches Blockdiagramm einer Videosignalbearbeitungseinrichtung
mit zwei Mischeffektstufen,
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5 ein
schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Videosignalbearbeitungseinrichtung
und
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6 den
Generator und die Audiosignalverarbeitungsstufe aus 5 in größerer Einzelheit und
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7 Beispiele
von Mischeffekten, die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugbar sind.
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Mit bekannten Trickgeneratoren sind
neben den Standardeffekten wie Kantenmodulation, und Rotation auch
kompliziertere Effekte wie radiale Vervielfachung, Multiple sowie
Stretchfunktion (Dehnfunktion) vorgesehen. Mit dem Begriff „Multiple"
wird die Vervielfachung einer Trickfigur in einem Bild bezeichnet.
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Mit den vorhandenen Einstellern ergeben sich
neben dem ursprünglichen
Zweck des kurzzeitigen Bildwechsel vielfältige Möglichkeiten der aktiven Hintergrundgestaltung
mit festen und auch bewegten Mustern. Beispiele für derartige
Hintergrundmuster sind in 1 gezeigt.
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Bei Trickgeneratoren kann zwischen
der Erzeugung der Grundtricks und deren Modifikatoren unterschieden
werden. Als Grundtrick sind Rechteck, Kreis, Fächer und Matrix vorgesehen.
Durch die vielfältigen
Einstellmöglichkeiten
der Modifikatoren ergibt sich eine sehr große Anzahl von unterschiedlichen
Trickformen, die vom Benutzer auch abspeicherbar sind.
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Das Grundprinzip der Trickerzeugung
ist in 2 dargestellt.
In einem Sägezahngenerator 1 werden
ein horizontales und ein vertikales Sägezahnsignal H, V erzeugt.
Die Sägezahnsignale
bilden Blendenbasissignale, aus denen ein Steuersignal für eine Mischeffektstufe
abgeleitet wird, wie nachfolgend beschrieben. Das Steuersignal für eine Mischeffektstufe
wird häufig
auch als Blendensignal beizeichnet. Das horizontale Sägezahnsignal
H hat normalerweise eine Frequenz, die der Zeilenfrequenz von zum
Beispiel 15 kHz entspricht. Das vertikale Sägezahnsignal V hat normalerweise
eine Frequenz, die der Bild- oder Halbbildwiederholfrequenz von zum
Beispiel 25 Hz bzw. 50 Hz entspricht. In einer Vorverarbeitungsstufe 2 werden
die Sägezahnsignale
nach Bedarf moduliert und/oder vervielfacht. In einer Verarbeitungsstufe 3 wird
eine Amplitudenverteilung Z = f (H, V) erzeugt, die je nach gewähltem Trick eine
bestimmte Form hat. In 2 ist
die Amplitudenverteilung für
den Rechtecktrick dargestellt. Durch Herausschneiden (Clippen) eines
Signalanteils wird das Steuersignal für die Überblendstufen gewonnen. Durch Ändern der
Verstärkung
(Gain) ist die Steigzeit des Steuersignals und damit die sogenannte „Softness"
in weiten Grenzen einstellbar. Eine abnehmende Softness führt zu einem
zunehmend härteren
Bildübergang.
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In der Vorverarbeitungsstufe 2 können Modifikationen
wie Rotation, Vervielfachung, Spiegelung sowie Kantenmodulation
vorgenommen werden. Ebenso kann das Seitenverhältnis des Tricks in horizontaler
und vertikaler Richtung beliebig geändert werden.
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Weiterhin ist eine Stretchfunktion
vorgesehen, mit der ein Trick horizontal und vertikal auseinandergezogen
werden kann. Anschaulich gesprochen werden die horizontalen und
vertikalen Kanten der Trickdarstellung wie ein Gummiband gedehnt. Beim
Rechtecktrick lässt
sich damit zum Beispiel das Seitenverhältnis ohne Einfluss auf die
eingestellte Kantensoftness ändern.
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Das Prinzip der Modifikatoren eines
Grundtricks wird nachfolgend anhand einiger Beispiele erläutert.
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Die Rotation eines Tricks um den
Ursprung wird durch eine Koordinatentransformation um einen Winkel φ erreicht. H' = H⋅cos(φ) + V⋅sin(φ) V' = –H⋅sin(φ) + V⋅cos(φ)
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Weiterhin kann durch Gewichtung der
primären
Sägezähne H und
V das Seiten- zu Höhen-Verhältnis des
Tricks beliebig verändert
werden.
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Durch Überlagerung eines Zeilen- bzw.
Bildpunktoffsets kann eine Modulation der Trickkante in zweidimensionaler
Richtung erreicht werden. Ein Beispiel für eine vertikale Modulation
ist in 3a gezeigt, während in 3b eine horizontale Modulation dargestellt
ist.
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Neben der Auswahl verschiedener Modulationssignalformen
können
Parameter wie Frequenz, Amplitude, Phase und Geschwindigkeit von
der Bedieneinheit aus eingestellt werden. Durch eine niedrige Frequenz
und Geschwindigkeit lassen sich zum Beispiel "fliegende Blätter" und
"Bubbles" erzeugen, wie sie in 3c dargestellt
sind. Ein solcher Trickeffekt ist besonders gut zur Hintergrundgestaltung
geeignet.
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In 4 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Videosignalbearbeitungseinrichtung dargestellt,
die zur Erzeugung der bekannten und vorstehend beschriebenen Mischeffekte
geeignet ist. Die Einrichtung umfaßt einen Generator 11 zur
Erzeugung von horizontalen und vertikalen Sägezahnsignalen H, V als Blendenbasissignale.
Das horizontale Sägezahnsignal
hat normalerweise eine Frequenz, die der Zeilenfrequenz entspricht,
zum Beispiel 15 kHz. Das vertikale Sägezahnsignal hat normalerweise
eine Frequenz, die der Bild- oder Halbbildwiederholfrequenz entspricht,
zum Beispiel 25 Hz bzw. 50 Hz. Der Generator 11 weist darüber hinaus auch
Mittel auf, die in bekannter Weise eine Vervielfachung und/oder
Spiegelung des horizontalen und vertikalen Sägezahnsignals wahlweise bewirken.
Ein weiterer Generator 12 erzeugt erste und zweite Modulationssignale
wie zum Beispiel Sinus-, Dreiecks- und Rechtecksfunktionen. In Verknüpfungsstufen 13 und 14 werden
die horizontalen und vertikalen Blendenbasissignale mit Modulationssignalen
aus dem Generator 12 verknüpft und einer Verarbeitungsstufe 16 zugeführt. Die
Verarbeitungsstufe 16 erzeugt eine Amplitudenverteilung,
welche als Steuersignal einer ersten Mischeffektstufe 17 zugeführt wird.
Weiterhin ist ein Hintergrundfarbsignal-Generator 18 vorgesehen,
dessen Ausgangssignal MATTE ebenfalls der Mischeffektstufe 17 zugeführt ist.
Als weiteres Eingangssignal empfängt
die Mischeffektstufe 17 ein Videosignal VIDEO A. Die Mischeffektstufe 17 erzeugt aus
diesen Eingangssignalen ein Ausgangssignal VIDEO OUT 1,
welches ein Eingangssignal für
eine zweite Mischeffektstufe 19 bildet. Als weitere Eingangssignale
empfängt
die Mischeffektstufe 19 ein Videosignal VIDEO B und das
Steuersignal CTRL. Aus diesen Signalen erzeugt die Mischeffektstufe 19 ein
Ausgangssignal VIDEO OUT 2, welches die in 1 dargestellten Mischeffekte enthalten
kann.
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In 5 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Videosignalbearbeitungseinrichtung
gezeigt, die dazu geeignet ist, um die erfindungsgemäßen Mischereffekte
zu erzeugen. Der Kürze
halber werden gleiche oder einander entsprechende Komponenten der
Einrichtungen aus 4 und 5 mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet. Hinsichtlich der Funktion dieser Komponenten wird auf
die Beschreibung der 4 verwiesen.
Wie durch einen Vergleich zwischen 4 und 5 ersichtlich ist, unterscheidet
sich die in 5 dargestellte
erfindungsgemäße Einrichtung
durch eine Audioabtrennstufe 21, welche aus einem zusammengesetzten
Signal, das sowohl ein Videosignal als auch ein Audiosignal enthält, das
Audiosignal abtrennt. Bei dem Videosignal kann es sich sowohl um
das Signal VIDEO A als auch um das Signal VIDEO B handeln. Es sind
Mittel vorgesehen, die in 5 nicht
dargestellt sind, die es einem Benutzer ermöglichen, eine Auswahl zwischen
dem einen oder anderen Signal zu treffen. Das abgetrennte Audiosignal
bildet ein Eingangssignal für eine
Audio-Verarbeitungsstufe 22, deren Ausgangssignal ein drittes
Modulationssignal bildet und dem Generator 12 zugeführt ist.
In dem Generator 12 wird das erste und/oder zweite Modulationssignal
mit dem dritten Modulationssignal verknüpft. Das dritte Modulationssignal
umfaßt
normalerweise nur bestimmte Frequenzanteile, die aus einem Audiosignal
abgeleitet wurden. Die Frequenzanteile sind durch entsprechende
Einstellungen an der Audio-Verarbeitungsstufe 22 wählbar. In
der Audio-Verarbeitungsstufe 22 sind auch Mittel vorgesehen,
um die Frequenz von Signalen zu vervielfachen oder auf andere Arten
zu bearbeiten, um gewünschte
Effekte zu erzielen.
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Der Generator 12 weist Zähler auf,
welche die horizontalen und vertikalen Sägezahnsignale erzeugen. Die
Zähler
steuern sogenannte Lookup-Tabellen an. Die Gewichtung der Aussteuerung
kann variabel gemäß der Lookup-Tabellen
vorgenommen werden. Die Gewichtung wird mittels Multiplikatoren M1,
M2 und Skalenfaktoren G1, G2 ausgeführt. Die solcherart durch Überlagerung
erzeugten Modulationssignale gibt der Generator 12 an die
Verknüpfungsstufen 13 und 14 ab,
wo sie in der im Zusammenhang mit 4 beschriebenen
Art und Weise mit den horizontalen und vertikalen Blendenbasissignalen
H, v verknüpft
werden. Es entsteht somit ein mit dem dritten Modulationssignal
moduliertes Blendensignal, welches als Steuersignal der ersten Mischeffektstufe 17 und
der zweiten Mischeffektstufe 19 zugeführt ist. Auf diese Weise lassen
sich Mischeffekte erzeugen, die eine rythmische Dynamik aufweisen, weil
das dritte Modulationssignal aus einem Audiosignal abgeleitet ist.
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Ein weiterer Unterschied der erfindungsgemäßen Einrichtung
gegenüber
der in 4 dargestellten
bekannten Videosignalbearbeitungseinrichtung sind zwei Steuereingänge 23 und 24 an
den Hintergrundfarbsignalgenerator 18. Dem Steuersignaleingang 23 ist
das verarbeitete Audiosignal zugeführt, welches eine Modulation
des Hintergrundfarbsignales in der Fläche bewirkt. An dem zweiten
Steuersignaleingang 24 hingegen liegt das den Mischeffektstufen 17 und 19 zugeführte Blendensignal
bzw. Steuersignal an. Mit diesem Signal ist es beispielsweise möglich, den
Farbton der Hintergrundfarbe von der einen Seite des Bildschirmes
zur anderen Seite hin zu verändern.
In 5 nicht dargestellte
Mittel ermöglichen
es, dem Benutzer der Einrichtung die eine oder die andere Modulationsart
der Hintergrundfarbe auszuwählen.
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In 6 sind
die Komponenten des Generators 12 und der Audioverarbeitungsstufe 22 in
größerer Einzelheit
dargestellt. Der Generator 12 umfaßt einen Sägezahn- oder Adressengenerator 31 dessen horizontal-
bzw. vertikalfrequente Ausgangssignale einen Funktionsblock 32 ansteuern.
Der Funktionsblock 32 gibt Werte aus Tabellen (Lookup-Tabellen) oder
Funktionswerte aus, die als das erste und zweite Modulationssignal
den Addierstufen 13 und 14 zugeführt werden
(siehe auch 5). Weiterhin
ist ein Bewegungsgenerator 33 vorgesehen, der ein Offset-Signal erzeugt, welches
sich mit einer Rate verändert,
die kleiner als die Vertikalfrequenz ist. Das Offset-Signal ist über einen
Schalter 34 den Ausgangssignalen des Sägezahngenerators 31 mittels Addierstufen 36, 37 überlagerbar.
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Die Audioverarbeitungsstufe 22 weist
eine Filterbank 38 auf. Die Filterbank 38 enthält eine
Anzahl unterschiedlicher Filter, wie zum Beispiel Tiefpaß-, Hochpaß- und Bandpaßfilter
sowie einen Aussteuerfilter, der die Amplitudendynamik des Audiosignals
integriert. Die unterschiedlichen Filter und deren Charakteristika
(z.B. Mittenfrequenz, Bandbreite) sind durch Steuersignale SLCT
FLT, SLCT PERS, SLCT FRQU und SLCT BW auswählbar.
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Sehr niedrig frequente Signalanteile
sind mit einem Skalenfaktor G3 skalierbar, bevor sie als Eingangssignal
für die
Addierstufen 36, 37 dienen. Hierfür ist ein
weiterer Multiplikator M3 vorgesehen.
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Die Audioverarbeitungsstufe 22 weist
weiterhin eine Verarbeitungsstufe 39 auf, die zur Frequenzmultiplikation
bzw. Frequenzmischung der Audiosignale dient. Die Ausgangssignale
der Verarbeitungsstufe 39 sind den Addierstufen 13, 14 über Schalter 41, 42 alternativ
zu den Ausgangssignalen des Funktionsblockes 32 zuführbar. In
den Signalwegen sind Multiplikatoren M4, M5 angeordnet, um die Ausgangssignale
der Verarbeitungsstufe 39 mit Skalenfaktoren G4, G5 zu
skalieren.
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Schließlich sind die Eingangssignale
für die Audiosignalverarbeitungsstufe 22 mittels
eines Schalters 43 aus verschiedenen Audioquellen auswählbar.
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Durch eine Kombination der Trickmuster,
die mittels der in dem Generator 12 erzeugten Modulationssignale
und dem dritten aus einem Tonsignal abgeleiteten Modulationssignal
der Modulation mit Audiosignalen ist die Erzeugung einer bislang
nicht erreichten Vielzahl von Trickmustern möglich. Dadurch erschließen sich
dem Benutzer bislang nicht zur Verfügung stehende Gestaltungsmöglichkeiten.
Zur Veranschaulichung sind hierfür
einige beispielhafte Trickmuster in 6 dargestellt.
Es wird betont, daß die
gezeigten Trickmuster nur eine kleine Auswahl der tatsächlich erzeugbaren
Trickmuster sind.