DE3342004C2

DE3342004C2 - Vorrichtung zum Eingeben von Videosignalen in einen Digitalspeicher

Info

Publication number: DE3342004C2
Application number: DE3342004A
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Tama Tokio/Tokyo Akatsuka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1986-03-27
Also published as: US4589020A; DE3342004A1

Abstract

Eine Eingabevorrichtung für Fernsehbilddaten tastet das Videosignal (VS) einer Fernsehkamera (11) ab und quantisiert diese Signale, um sie einem Computer zuzuführen. Die Eingabevorrichtung enthält Mittel zum Erzeugen von Abtastsignalen (SCK), die abhängig von den Eigenschaften des Fernsehbildes unterschiedlich zusammengesetzt werden. Ein A/D-Wandler (12) wird durch diese Abtastimpulse (SCK) angesteuert und wandelt das Videosignal (VS) in digitale Videodaten (DB) um, die in einen Speicher (13) eingeschrieben werden. Auf diese Weise ist es möglich, beim Einspeichern der Videodaten in einen Speicher mit kurzer Zugriffszeit auf hohe Geschwindigkeit und in einen Speicher mit längerer Zugriffszeit auf niedrigere Geschwindigkeit wahlweise umzuschalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Derartige Vorrichtungen ermöglichen die Digitalisierung und Abspeicherung von Videosignalen in einem Digitalspeicher beispielsweise eines handelsüblichen Rechners. Probleme können dabei aufgrund der hohen Datengeschwindigkeit entstehen.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus »Elektronik«. 12/18. 6.1982, Seiten 52-56. bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die den Bildpunkten des Videosignales zugehörigen Videodaten nacheinander gewandelt, mit fortlaufenden Adressen versehen und in den Digitalspeicher eines Rechners eingespeichert. Bei der im Fernsehen üblichen Bildabtastgeschwindigkeit erfordert dies jedoch eine Abtastfrequenz von ca. 6 Mhz und folglich einen außerordentlichen schnellen Rechner mit sehr kleiner Speicherzugriffszeit Diese hohe Rechnergeschwindigkeit wird bei

ίο der bekannten Vorrichtung ständig benötigt auch dann, wenn statische Bilder abgespeichert werden sollen, die nur eine sehr geringe Änderungsgeschwindigkeit des Bildinhaltes aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- -ichtung zum Eingeben eines in vorgegebener Reihenfolge Bildpunkte enthaltenden Videosignales in einen Datenspeicher der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art dergestalt weiterzubilden, daß die Rechnergeschwindigkeit, insbesondere die Speicherzugriffszeit der Änderungsgeschwindigkeit des Bildinhaltes angepaßt werden kann, ohne dabei die leicht auswertbare Adressenzuordnung entsprechend der Reihenfolge der Bildpunkte im Videosignal aufzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst

Mit der erfindungügemäßen Vorrichtung werden die aufeinanderfolgenden Bilder des Videosignales jeweils nur in Teilbiidern geringeren Inhaltes von Bildpunkten abgetastet, wodurch die Geschwindigkeit der Einspeicherung von Videodaten, also die Speicherzugriffsgeschwindigkeit, drastisch gesenkt werden kann. Es kann also je nach der Änderungsgeschwindigkeit des Bildinhaltes durch Änderung der Frequenz der Abtastimpulse die Abspeichergeschwindigkeit angepaßt werden. Beispielsweise kann ein statisches Bild (Computerdarstellung) sehr langsam gespeichert werden, während ein bewegtes Bild (Fernsehbild) schnell gespeichert wird. Dabei sorgt die erfindungsgemäße Vorrichtung dafür, daß die Adressen den Bildpunkten in derartiger Anordnung zugeordnet werden, daß die Biidpunkte im Digitalspeicher in ihrer ursprünglichen Anordnung im Videosignal abgespeichert werden, was die spätere Auswertung erleichtert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor.

Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer konventionellen Eingabevorrichtung für Videosignale,

Fig.2 eine schematische Darstellung der Abtastpunkte eines effektiven Abtastbildberreiches eines Fernsehbildschirmes,

F i g. 3 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung für Videosignale,
F i g. 4 ein Impulsdiagramm der im Zeitgenerator der Vorrichtung nach F i g. 3 erzeugten Zeitimpulse,

F i g. 5 das Blockschaltbild des Abtastsignalgenerators im Zeitgenerator der Vorrichtung nach F i g. 3,

Fig.6 ein Impulsdiagramm mit den Abtastimpulsen des Abtastgenerators nach F i g. 5,

F i g. 7 das Blockschaltbild eines Adressengenerators der Vorrichtung nach F i g. 3,

Fig.8 die durch Binärzahlen gekennzeichneten Adressen, die den verschiedenen Bildelementen wäh-

rend der entsprechenden vertikalen Abtastperioden in der Vorrichtung nach F i g. 3 zugeordnet werden,

Fig.9 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fi g. 10 die die Abtast-Startposition und -Endposition angebenden Koordinaten innerhalb eines Abtastbereiches auf dem Fernsehbildschirm der Vorrichtung nach F i g. 9 und

F i g. 11 das Blockschaltbild eines Adressengenerators der Vorrichtung nach F i g. 9.

Bevor die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, soll eine konventionelle Eingabevorrichtung für Videosignale in Verbindung mit F i g. 1 erläutert werden.

In F i g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Fernsehkamera, das Bezugszeichen 2 einen A/D-Wandler, der das Videosignal der Fernsehkamera 1 in digitale Videodatan umwandelt Ein Digitalspeicher 3 zum Speichern der umgewandelten digitalen Videodaten benutzt einen Teil des internen Speichers eines Rechners 4. Ein Adressengenerator 5 erzeugt die erforderlichen Adressen, wenn die Videodaten in direktem Speicherzugriff in den Digitalspeicher 3 eingeschrieben werden. Eine Steuereinheit 6 führt solche Steuervorgänge wie das Umschalten zwischen verschiedenen Bussen abhängig von einem von dem Rechner 4 kommenden Bildabtastbefehi aus und bewirkt auch das entsprechende Zurücksetzen nach Abschluß der Bildabtastung. Des weiteren bezeichnet das Bezugszeichen 7 einen Taktgenerator. Zusätzlich wird ein Datenbus mit DB bezeichnet, ein Adressenbus mit AB, das Videosignal mti VS und eine Taktleitung durch CK.

In einer solchen Eingabevorrichtung für Videosignale wird das von der Fernsehkamera 1 kommende Videosignal VS, unter Steuerung durch einen Befehl von der Steuereinheit 6, durch den A/D-Wandler 2 in digitale Daten umgewandelt und in den Digitalspeicher 3 eingeschrieben. Während dieses Vorganges wird der Rechner-Bus in einen Haltezustand gesteuert, und die Adressen werden durch den Adressengenerator spezifiziert

Die Abtastreihenfolge auf dem Bildschirm wird nachfolgend unter Bezug auf F i g. 2 beschrieben. Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, daß das Abtastsystem der Fernsehkamera in progressiver Abtastweise arbeitet, um die Beschreibung zu vereinfachen. In einem effektiven Abtast-Büdbereich 8 bezeichnen (1,1) bis (m,\) die entsprechenden Abtastpunkte der ersten horizontalen Abtastzeile, (1,2) bis (m2) die entsprechenden Abtastpunkte einer zweiten horizontalen Abtastzeile und {\,n) bis (m,n)die entsprechenden Abtastpunkte auf einer η-ten horizontalen Abtastzeile. Im vorliegenden Fall bedeutet m eine beliebige ganze Zahl und bezeichnet eine Abtastzahl in horizontaler Richtung, während η als ganze Zahl eine Abtastzahl in vertikaler Richtung bezeichnet. In der ersten horizontalen Abtastung erfolgt eine solche über die Abtastpunkte von (1,1) bis (2,1), (3,1) ... (777,1). In der darauffolgenden horizontalen Abtastung erfolgt diese über die Abtastpunkte (1,2), (2,2),... f/n,2). Danach wird die Abtastung in ähnlicher Weise bis zu dem Abtastpunkt (m,n) fortgeführt. Die Videoinformation jedes Abtastpunktes wird in den Speieher eingeschrieben, bevor der nachfolgende Abtastpunkt (Bildelement) abgetastet wird. In dieser Weise werden die Videodaten aller Bildelemente eines Bildes während eines vertikalen Abtastvorganges in den Speicher eingeschrieben. Sollen die Videodaten aller Bildelemente einti Bildes auf diese W?ise während einer einzigen vertikalen Abtastperiode eingeschrieben werden, d. h., soll das Videosignal der Fernsehkamera ohne Einschränkung der Signalbandbreite abgetastet werden, so ist eine Abtastgeschwindigkeit im Bereich von 6 MHz erforderlich, wenn die Anzahl der Bildelemente einer horizontalen Abtastzeile mit 256 angenommen wird. Sollen diese Videodaten in den Speicher eines Rechners unter Aufrechterhaltung dieser Geschwindigkeit eingeschrieben werden, so ist ein Datenübertragungsverfahren mit direktem Speicherzugriff erforderlich. Zusätzlieh muß der Speicher eine Zugriffszeit von etwa 160 ns haben. Als ein solcher Speicher mit hoher Geschwindigkeit kann ein statischer RAM-Speicher mit entsprechend kurzer Zugriffszeit verwendet werden. Diese sind jedoch teuer und besitzen ungünstige Montage- und Bestückungseigenschaften.

Ist andererseits eine Echtzeit-Datenverarbeitung nicht erforderlich, d. h. daß es nicht notwendig ist, alle Videodaten eines Bildes während einer vertikalen Abtastperiode in den Speicher einzuschreiben, z. B. bei stehenden Bildern, so ist es möglich, alle Videodaten eines Bildes während mehrerer vertikal^' Abtastperioden einzuschreiben. In einem solchen Fall wud z. B. bei der ersten horizontalen Abtastung der Abtastpunkt (1,1) abgetastet und während der zweiten horizontalen Abtastung der Abtastpunkt (1,2), so daß während einer ersten vertikalen Abtastfolge die Abtastpunkte einer vertikalen Spalte von (1,1) bis {\,n) abgetastet werden. Während nachfolgender vertikaler Abtastvorgänge werden die Abtastpunkte von (2,1) bis (2ji) abgetastet. Hn dieser Weise werden die Bildelemente eines Bildes durch m vertikale Abtastvorgänge abgetastet. In einem solchen Fall kann die Zeit zum Einschreiben der Videodaten in den Speicher so lang sein wie etwa eine horizontale Abtastperiode, und zwar von dem Zeitpunkt, an dem ein Abtastpunkt (Bildelement) abgetastet wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein nachfolgender Abtastpunkt (BiIdeiement) abgetastet wird. Da die zeitliche Länge einer horizontalen Abtastzeile beim Fernsehen etwa 63,5 \is beträgt, ist es möglich, ein dynamisches RAM zu verwenden, das bessere Montage- und Bestückungseigenschpften und günstige Kosten als ein statisches RAM aufweist.

Auf diese Weise ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem mehrere Abtastpunkte während eines horizontalen Abtastvorganges abgetastet werden. Insbesondere ist es möglich, das Verfahren so auszubilden, daß die Abtastpunkte, an denen die VidiEodaten abgetastet werden, bei jedem vertikalen Abtastvorgang horizontal verschoben werden: Z. B. werden in dem ersten vertikalen Abtastvorgang Videodaten im Abstand von acht Punkten abgetastet, wie z. B. die Abtastpunkte (1,1), (9,1) 17,1), (25,1),. .„ und während eines darauffolgenden Abtastvorganges werden die Videodaten an den ALrtasipunkten (2,1, (10,1), (18,1), 26,1),... abgetastet, so daß alle Bildelemente eines Bildes durch acht vertikale Abtastvorgänge abgetastet v/erden.

Hierdurch steht eine längere Zeit zum Einschreiben der Videodaten in den Speicher zur Verfugung. Dieses Verfahren, in dem die Bildelemente eines Bildes durch mehrere vertikale Abtastvorgänge abgetastet werden, hat jedoch nur eine niedrige Abtastgeschwindigkeit, so daß dynamische Bilder leider nicht verarbeitet werden können.

Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit bezug auf t'te Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig.3 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung

für Fernsehbilddaten. In F i g. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Fernsehkamera, das Bezugszeichen 12 einen A/D-Wandler, der das Videosignal der Fernsehkamera 11 in digitale Videodaten umwandelt. Ein Digitalspeicher 13 zur Speicherung der digitalen Videodaten benutzt einen Teil des internen Speichers eines Rechners 14. Eine Steuereinheit 15 bewirkt solche Steuervorgänge wie das Umschalten zwischen Bussen abhängig von einem Bildabtastbefehl des Rechners 14 und sorgt auch für eine Rückstellung nach erfolgter Bildabtastung. Ein Taktgenerator 16 liefert Taktimpulse und ein Zeitgenerator 17 leitet hieraus verschiedene Zeitimpulse ab. Ein Abtastgeschwindigkeits-Register 18 dient der Auswahl der Bildabtastgeschwindigkeit. Ein Adressengenerator 19 erzeugt Adressen, die erforderlich sind, wenn eine Datenübertragung im direkten Speicherr.ugriff durchgeführt wird, und bewirkt die Abspeicherung der Videodaten in den Speicher in der zeitlichen Reihenfolge wie sie auf dem Fernsehbildschirm erscheinen. Das Videosignal wird mit dem Bezugszeichen VS bezeichnet, die Taktimpulse mit CK, die Abtastimpulse mit SCK, zusammengesetzte Synchronisierungssignale mit Sync, ein Vertikalsynchronisiersignal mit VSE, ein Abtastgeschwindigkeits-Umschaltsignal mit M, ein Adressenbus mit /ASund ein Datenbus mit DB.

Im Betrieb wird das Videosignal VS der Fernsehkamera 11 durch den A/D-Wandler 12 in digitale Videodaten umgewandelt, wobei der A/D-Wandler durch die Abtastimpulse SCK des Leitgenerators 17 gesteuert wird. Die Videodaten werden an durch den Adressengenerator 19 erzeugten Adressen in den Digitalspeicher eingeschrieben. Während dieses Vorganges wird der Rechner-Bus in einem Haltezustand gehalten. Zusätzlich legt der Rechner 14 vor Ausgabe eines Bildabtastbefehls die Abtastgeschwindigkeit durch das Abtastgeschwindigkeits-Register 18 fest. Es ist noch hinzuzufügen, daü die Anordnung derart ist. daß die Betriebsart sowohl des Adressengenerators 19 als auch des Zeitgenerators 17 entsprechend dem Inhalt des Registers 18 mit umgeschaltet wird.

Nachfolgend werden praktische Beispiele der Bildabtastung mit vier verschiedenen Abtastgeschwindigkeiten beschrieben. Es handelt sich um die folgenden Beispiele:

(1) Ein Verfahren, bei dem die Videodaten aller Bildelemente eines Bildes während einer einzigen vertikalen Abtastperiode abgetastet werden (Betriebsart, bei der jedes Bildelement abgetastet wird).

(2) Ein Verfahren, bei dem alle Bildelemente eines Bildes während zweier vertikaler Abtastperioden abgetastet werden (Betriebsart, bei der jedes zweite Bildelement abgetastet wird).

(3) Ein Verfahren, bei dem alle Bildelemente eines Bildes in vier vertikalen Abtastvorgängen abgetastet werden (Betriebsart, bei der jedes vierte Bildelement abgetastet wird).

(4) Ein Verfahren, bei dem alle Bildelemente eines Bildes in acht vertikalen Abtastperioden abgetastet werden (Betriebsart bei der jedes achte Bildelement abgetastet wird).

Die Mittel zum Erzeugen der Abtastimpulse SCK, die zum Ableiten dieser vier Abtastgeschwindigkeits-Betriebsarten erforderlich sind, werden nachfoigend in Verbindung mit den Fig.4 bis 6 beschrieben. Fig.4 zeigt ein Impulsdiagramm der Zeitimpulse, die durch den Zeitgenerator 17 geliefert werden. Der Taktgenerator 16 liefert ein Taktsignal CK von z. B. 12 MHz *us dem acht phasenverschobene Zeitimpulsfolgen A bis H durch ein Schieberegister und eine Kombination von Gattern abgeleitet werden.

Fig.5 zeigt den die Abtastimplse erzeugenden Teil des Zeitgenerators 17. Die Zeitimpulse A bis H der F i g. 4 werden den mit den Buchstaben A bis H bezeichneten Anschlüssen zugeleitet und gelangen an die UND-Gatter AND] bis AND_S, die durch die Ausgänge

ίο des Betriebsartenumschalters so gesteuert werden, der wiederum von dem Ausgang M des Abtastgeschwindigkeits-Registers 18 angesteuert wird. Die Ausgangssignale der entsprechenden UND-Gatter gelangen an das ODER-Gatter OR. das wiederum das Abtastsignal SCK liefert. In diesem die Abtastimpulse erzeugenden Teil wird der Betriebsartenumschalter 20 entsprechend der durch den Rechner 14 bestimmten Betriebsart betrieben, und zwar angesteuert durch das Abtastgeschwindigkeits-Register 18. Der Betriebsarienumsdiaiier 20 liefert entsprechende Steuersignale an die UND-Gatter AND\ bis ANDs, um diejenigen Zeitimpulse auszuwählen, die an das ODER-Gatter OZ? geliefert werden sollen. Auf diese Weise werden bestimmte Zeitimpulse A bis W zu dem Abtastsignal SCK kombiniert.

Fig.6 zeigt ein Impulsdiagramm mit den auf diese Weise erzeugten Abtastimpulsen. Durch Auswahl aller Zeitimpulse A bis H und entsprechender ODER-Verknüpfung wird eine Abtastimpulsfolge (1) gebildet, wie sie in der Betriebsart der Abtastung jedes Bildelementes erforderlich ist. Im Falle der Abtastung jedes zweiten Bildelementes wird für die erste vertikale Abtastperiode eine Abtastimpulsfolge (Il-a) durch ODER-Verknüpfung der Zeitimpulse A, C. E und G gebildet, für die nachfolgende vertikale Abtastperiode eine Abtastimpulsfolge (II-b) durch ODER-Verknüpfung der Zeitimpulse B, D, Fund H. Auf diese Weise ist es möglich, eine Hälfte aller Bildelerncntc eines Bildes während der ersten vertikalen Abtastperiode abzutasten und die andere Hälfte der Bildelemente während der nachfolgenden vertikalen Abtastperiode. Im Falle der Betriebsart der Abtastung jedes vierten Bildelementes wird für die erste vertikale Abtastperiode eine Abtastimpulsfolge (III-a) aus den Zeitimpulsen A und £"und für die zweite vertikale Abtastperiode eine Abtastimpulsfolge (III-b) aus den Zeitimpulsen B und /-"gebildet, für die dritte vertikale Abtastperiode eine Zeitimpulsfolge (III-c) aus den Zeitimpulsen C und C und für die vierte vertikale Abtastperiode eine Abtastimpulsfolge (III-d) aus den Zeitimpulsen D und H. Auf diese Weise wird ein Viertel aller

so Bildelemente eines Bildes während jeder der erwähnten vertikalen Abtastperioden abgetastet, d. h, alle Bildelemente werden in vier vertikalen Abtastvorgängen abgetastet.
Im Falle der Betriebsart der Abtastung jedes achten Bildelementes werden auf ähnliche Weise die Zeitimpulse A bis H zu entsprechenden Abtastsignalen für die acht vertikalen Abtastvorgänge kombiniert, und während jedes der acht vertikalen Abtastvorgänge wird jeweils ein Achtel der Bildelemente eines Bildes abgetastet, d. h. alle Bildelemente werden innerhalb von acht vertikalen Abtastvorgängen abgetastet.

So ist es möglich, vier verschiedene Zeiten zum Einschreiben der digitalen Daten in den Speicher auszuwählen, indem die vier die Betriebsarten der Abtastimpulse SCK den Beginn der die A/D-Wandlung bestimmenden Signale für den A/D-Wandler 12 auswählen, wonach die entsprechende Abtastung und das Einspeichern der digitalen Videodaten erfolgt. Die Auswahl der

Ablaslimpulse entsprechend jeder Betriebsart erfolgt durch das Betriebsartenumschaltsignal JV/des Abtastgeschwindigkeitsregisters 18.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Einschreibzeit für die Videodaten der Fernsehkamera entsprechend den Eigenschaften des Fernsehbildes oder dergleichen auszuv ählen und die Videodaten in den Speicher entsprechend dieser Einschreibzeit einzuspeichern. Werden die Videocteten der Fernsehkamera 1 jedoch in den Speicher eingespeichert, so ist es zur Verarbeitung der Videodaten leichter, wenn sie in einer zeitlichen Reihenfolge entsprechend der im Videosignal VS bzw. auf dem Fernsehschirm geordnet sind. Insbesondere ist es vorzuziehen, daß die Videodaten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkten (1,1) bis (Vn, 1) der Fig. 2 zuerst an den ersten Adressen des Speichers gespeichert werden und daß die Daten zu den Bildelementen entsprechend den Abtasipunkten (1,2) bis (m,2),...(\,n)bis (m.n) danach gespeichert werden.

Hierbei entsteht in der Betriebsart der Abtastung jedes Bildelementes bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein Problem, in den anderen Betriebsarten wechselt die Abtastreihenfolge jedoch entsprechend der angewandten Abtast-Betriebsart, d. h. wie die Bildelemente abgetastet werden. In der Betriebsart der Abtastung jedes zweiten Bildelementes zum Beispiel werden die Diiten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkten (1,1), (3,1), (5,1) bis fm—1,1) (wobei m eine gerade Zahl ist) während einer ersten vertikalen Abtastperiode vom A/D-Wandler 12 geliefert, gefolgt von den Daten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkten (1,2), (3.2), (5,2) bis (m- 1,2), ... (LnJl (3,nJ, (5,nJ bis (m-\,n). Während der darauffolgenden vertikalen Abtastperiode werden die Daten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkten (2,1, (4,1), (6,1) bis (m,\\ ... (2,n;, (4,/?;, (b.n) bis (m,n) geliefert. Um in dem Speicher diese BiIdelcmentdaten in einer Zeitreihenfolge entsprechend der auf dem Kernsehbildschirm zu speichern, ist es notwendig, die Reihenfolge der vom Adressengenerator erzeugten Adressen entsprechend zu steuern.

F i g. 7 zeigt das Blockschaltbild einer beispielsweisen Ausführungsform des Adressengenerators 19 mit Flip-Flops für die oben erwähnten vier Abtastgeschwindigkeiten. Es wird angenommen, daß jedem Bildelement beim Einspeichern der Videodaten in den Speicher eine Adresse zugeordnet wird. In Fig.7 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Adressengenerator niedriger Wertigkeit zum Erzeugen von Adressen mit niedriger Wertigkeit. Die Ausgänge Ao bis A3 des Adressengenerators 21 mit niedriger Wertigkeit entsprechen jeweils dem Bit niedrigster Wertigkeit (LSB) bis zum vierten Bit jeder Adresse. Einem Adressengeneratorzähler 22 mit höherer Wertigkeit wird als Eingangssignal das Ausgangssignal Λ3 des Adressengenerators 21 niedriger Wertigkeit zugeführt. Die Ausgänge A4 bis A_p entsprechen in ähnlicher Weise dem fünften Bit (gezählt vom LSB) bis zum (p+ l)ten Bit (MSB) jeder Adresse (p bedeutet eine ganze Zahl; bei einer Anzahl von 256 Bildelementen ist p= 15).

Der so ausgebildete Adressengenerator 19 arbeitet wie folgt: Im Falle der Betriebsart der Abtastung jedes Bildelementes wird ein aus einem Rip-Flop bestehendes Register durch einen Abtastimpuls SCK zum Aufwärtszählen angesteuert, um das Ausgangssignal Ao entsprechend dem Bit niedrigster Wertigkeit zu liefern, wodurch das Register mit dem Ausgang A\ angesteuert wird. Anschließend werden die den Ausgängen Ai bis Ap zugeordneten Register nacheinander angesteuert In dieser Weise wird eine Serie von Adressen erzeugt.

Wenn die Betriebsart des Adressengenerators 21 mit niedriger Wertigkeit durch das Betriebsartenumschaltsignal M auf die Betriebsart umgeschaltet wird, bei der jedes zweite Bildelement abgetastet wird, so wird während eines ersten vertikalen Abtastvorganges das Ausgangssignal A₀ auf niedrigem Pegel gehalten und das dem Ausgang Ai zugeordnete Register durch den Abtastimpuls SCK angesteuert. Durch dieses Ausgangssignal wird das dem Ausgang A2 zugeordnete Register angesteuert. Anschließend werden die den Ausgängen A₁ bis Ap zugeordneten Register nacheinander angesteuert. Wenn also eine vertikale Abtastperiode abgeschlossen ist, sind alle Register, außer dem Ausgang A₀ zugeordneten, zurückgestellt, und das dem Ausgang A₀ zugeordnete Register wird durch den Vertikalsynchronisierimpuls VSE angesteuert. Während einer zweiten vertikalen Abtastperiode erzeugen die den Ausgängen A\ bis A₀ zugeordneten Register Ausgangssignale ähnlieh denjenigen, die während der ersten vertikalen Abtastperiode erzeugt wurden, und bilden somit Adressen. Bei einem solchen Adressenerzeugungsvorgang werden die während der ersten vertikalen Abtastperiode abgetasteten Bildelemente an geradzahligen Adressen abgespeichert, während die bei der zweiten vertikalen Abtastperiode abgetasteten Bildelemente an ungeradzahligen Adressen abgespeichert werden. Auf diese Weise können die Daten der verschiedenen Bildelemente in einer der auf dem Fernsehbildschirm entsprechenden Reihenfolge abgespeichert werden.

Im Falle der Betriebsweise der Abtastung jedes vierten Bildelementes wird das dem Ausgang Ai zugeordnete Register durch den Abtastimpuls 5CAw angesteuert. Durch das entsprechende Ausgangssignal wird das dem Ausgang Aj zugeordnete Register angesteuert. Danach werden die den Ausgängen A* bis A_p zugeordneten Register der Reihenfolge nach angesteuert. Die Ausgangssignaie der Ausgänge A2 bis Ap werden in derselben Reihenfolge für jede vertikale Abtastperiode ausgesandt. Andererseits werden der Ausgang Aq (LSB) und A\ (zweites Bit gezählt vom LSB) während der ersten vertikalen Abtastperiode auf niedrigem Pegel gehalten. Während der zweiten vertikalen Abtastperiode wird das dem Ausgang A₀ zugeordnete Register durch das Vertikalsynchronisiersignyl VSE angesteuert und liefert ein entsprechendes Ausgangssignal an Ao- Während einer dritten vertikalen Abtastperiode wird das dem Ausgang /41 zugeordnete Register durch das Ausgangssignal an A₀ angesteuert und führt zu einem Ausgangssignal an Ai entsprechend dem zweiten Bit (bezogen auf LSB). Durch diese Adressenerzeugung wird bewirkt, daß Daten in Zeitabständen von vier Adressen abgespeichert werden und daß die Adressen bei jeder vertikalen Abtastperiode um eine Adressenposition verschoben werden. Auf diese Weise können die Daten in der gleichen Zeitordnung abgespeichert werden wie auf dem Fernsehbildschirm.

Im Falle der Betriebsart der Abtastung jedes achten Bildelementes, d. h. im Falle der Abtastung aller Bildelemente in acht vertikalen Abtastperioden, ist die Arbeitsweise ähnlich wie in den oben beschriebenen Fällen. Insbesondere bezeichnen die Bits der Ausgänge Ao, Ai und A2 niedriger Wertigkeit die gezählte Anzahl der vertikalen Abtastperioden und als Ausgangssignale Ai bis Ap höherer Ordnung werden in den verschiedenen vertikalen Abtastperioden die gleichen Ausgangssignale erzeugt, wodurch die Daten in einer zeitlichen Reihenfolge entsprechend der im Fernsehbild gespeichert

werden.

Der Adressengenerator niedriger Wertigkeit kann für die obige Betriebsweise auch durch Kombination von Synchronzählern mit Flip-Flops und entsprechenden Gatterschaltungen aufgebaut sein.

Obwohl in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Eingabevorrichtung für vier Arten von Videodaten-Abtastgeschwindigkeiten ausgebildet ist (ermöglicht durch vier verschiedene Arten von Abtastimpulsen, erzeugt aus acht verschiedenen Zeitimpulsen), ist es auch möglich, die Videodaten-Abtastgeschwindigkeiten durch Erhöhung der Anzahl der Zeitimpulse weiter zu unterteilen. Wird die Videodaten-Abtastgeschwindigkeit auf einen solchen Wert herabgesetzt, daß die Übertragung der Videodaten durch einen I/O-Übertragungsbefehl des Rechners gesteuert werden kann, so wird es möglich, daß der Rechner selbst die Speicheradressen bezeichnet, in die die Videodaten abgespeichert werden sollen.

Im übrigen wird in dem obigen Ausführungsbeispiel der Adressengenerator 19 veranlaßt, durch die Zuführung von Abtastimpulsen SCK zu zählen. Werden die Daten durch N vertikale Abtastperioden abgetastet (N ist eine ganze Zahl), so muß die Anzahl der Bildelemente in horizontaler Richtung ein Vielfaches von /^betragen. Ist diese Anzahl nicht ein Vielfaches von N, so ist es unmöglich, die Daten in entsprechender Zeitfolge abzuspeichern. Obwohl mit dieser Ausführungsform auf einfache Weise eine Abtastung in so vielen vertikalen Abtastperioden durchgeführt werden kann, deren Anzahl gleich einem Vielfachen von 2 ist, funktioniert diese Ausführungsform nicht in dem Fall, wo die Daten mit Geschwindigkeiten entsprechend drei vertikalen Abtastvorgängen abgetastet werden, ebenso auch nicht bei fünf vertikalen Abtastvorgängen usw.

Das Problem, das auftritt, wenn die Daten von 5 mal 4 Bildelementen in der Betriebsart der Abtastung eines Bildes durch zwei vertikale Abtastperioden abgetastet werden, wird nachfolgend als Beispiel in bezug auf F i g. 8 beschrieben.

In F i g. 8 stellen die Blöcke O bis ® entsprechende Bildelemente dar. Die Bauelemente (1) werden während der ersten vertikalen Abtastperiode abgetastet, während die Bildelemente (2) während der zweiten vertikalen Abtastperiode abgetastet werden. Die in die Blöcke © bis ® eingeschriebenen Zahlen ® stellen die den Bildelementen zugeordneten Adressen in der Form von Binärzahlen dar. Zusätzlich sind in den entsprechenden Blöcken© bis © in Klammern gesetzte Binärzahlen gezeigt, die mit Θ bezeichnet sind. Diese in Klammern gesetzten Zahlen geben die zugeordneten Adressen weiter, wenn die Bildelementdaten in eine zeitliche Reihenfolge gebracht werden, wie sie auf dem Fernsehschirm auftreten.

Im ersten Beispiel wird das Bit niedrigster Wertigkeit jeder Adresse gesetzt durch das Vertikalsynchronisiersignal, so daß das Bit niedrigster Wertigkeit während der ersten vertikalen Abtastperiode gleich »0« und während der zweiten vertikalen Abtastperiode gleich »1« ist. Die oberen fünfziffrigen Adressen ® in den entsprechenden Blöcken © bis @ sind Adressen, die nach diesem Verfahren erzeugt sind. Das Bit niedrigster Wertigkeit jeder dieser Adressen ® ist durch Unterstreichung markiert. Die Adressen ® und ® unterscheiden sich in allen Blöcken voneinander, ausgenommen in der ersten Spalte (obere Blockzeile in F i g. 8). Der Grund dafür ist. daß bei dieser Abtastmethode das letzte Bildelement jeder Zeile und das erste Bildelement in der folgenden Zeile diejenigen sind, die während der ersten vertikalen Abtastperiode abgetastet werden (diese beiden Bildelemente liegen zeitlich hintereinander in der Zeitfolge^es Fernsehbildes). Ein solcher Zustand tritt bei der Betriebsweise der Abtastung eines Bildes durch vier oder acht vertikale Abtastvorgänge auf. In einem solchen Fall können die erzeugten Adressen nicht in einer zeitlichen Reihenfolge geordnet werden, wenn nicht die Anzahl der Bildelemente jeder Spalte so ausgewählt wird,

ίο daß das obere Bildelement jeder Spalte während der ersten vertikalen Abtastperiode abgetastet wird und das letzte Bildelement jeder Spalte während der vierten oder achten vertikalen Abtastperiode. Das heißt, daß die erzeugten Adressen nicht in einer Zeitreihenfolge geordnet werden können, wenn nicht die Anzahl der Bildelemente in horizontaler Richtung (die Richtung parallel zu den Spalten) ein Vielfaches von vier oder acht beträgt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend beschrieben wird, vermeidet diesen Nachteil, daß bei Abtastung in N vertikalen Abtastperioden die Anzahl der Bildelemente in horizontaler Richtung ein Vielfaches von Nsein muß. Auch wenn A/eine beliebige ganze Zahl ist, kann der Videodaten-Abtastbereich eingestellt werden.

F i g. 9 zeigt das Blockschaltbild dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung und wird nachfolgend erläutert. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Fernsehkamera, das Bezugszeichen 42 einen A/D-Wandler, der ein Videosignal von der Fernsehkamera 41 in digitale Videodaten umwandelt. Ein Digitalspeicher 43 zum Speichern der umgewandelten Videodaten benutzt einen Teil des internen Speichers eines Rechners 44. Eine Steuereinheit 45 führt solche Steuervorgänge durch wie das Umschalten zwischen Bussen abhängig von einem Videodaten-Abtastbefehl des Rechners 44 und bewirkt nach Abschluß der Abtastung der Videodaten eine Rückstellung. Ein Taktgenerator 46 liefert ein Taktsignal, aus dem ein Zeitgenerator 47 verschiedene Zeitimpulse ableitet. Ein Abtastgeschwindigkeitsregister 48 dient der Auswahl der Abtastgeschwindigkeit für die Videodaten. Ein Adressengenerator 49 erzeugt die notwendigen Adressen, wenn Videodaten im direkten Speicherzugriff übertragen werden und bewirkt das Abspeiehern der Videodaten in einer Zeitreihenfolge, wie sie auf dem Fernsehbildschirm besteht. Ein Vertikalabtastzähler ist mit dem Bezugszeichen 50 versehen, während ein Abtastbereich-Einstellkreis 51 den Bildabtastbereich festlegt. Zusätzlich ist das Videosignal mit VS bezeichnet, ein zusammengesetztes Synchronisiersignal durch Sync, ein Vertikalsynchronisiersignal durch VSE, ein Betriebsarten-Umschaltsignal mit M, ein Adressenbus mit AB und ein Datenbus mit DB.
Im Betrieb wird das Videosignal VS der Fernsehkamera 41 durch den A/D-Wandler 42 in digitale Videodaten umgewandelt, und zwar gesteuert durch die Abtastimpulse SCK des Zeitgenerators 47. Die Videodaten werden in den Videospeicher 43 an Adressen eingeschrieben, die durch den Adressengenerator 49 erzeugt werden. Während des Betriebes wird der Rechner-Bus in einen Haltezustand geschaltet und vor dem Ausgeben eines Bildabtastbefehls legt der Rechner 44 die Abtastgeschwindigkeit mit Hilfe des Abtastgeschwindigkeits-Registers 48 fest Es ist anzumerken, daß die Betriebs-

ss weise des Adressengenerators 49 und des Zeitgenerators 47 ebenfalls umgeschaltet werden entsprechend dem Inhalt des Registers 48. Darüber hinaus bewirkt der Rechner 44 vorher, daß der Abtastbereich-Einstellkreis

Ii

51 dit Positionen für Abtastbeginn und -ende festlegt. Die Festlegung der Abtaststartjiosition und der -endposition wird dadurch bewirkt, daß (wie in F i g. 10 gezeigt) die Koordinaten (Xs, Ys) der Abtaststartposition und die Koordinaten (Xf., Ye) der Abtastendposition innerhalb eines Abtastbereiches 102 des effektiven Bildschirmabtastbereiches 101 spezifiziert werden.

Beispielsweise ist es möglich, vier Abtastgeschwindigkeiten ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform vorzusehen: Die Betriebsart der Abtastung jedes Bild- ίο elementes, die Betriebsart der Abtastung jedes zweiten Bildelementes, die Betriebsart der Abtastung jedes vierten Bildelementes und die Betriebsart der Abtastung jedes achten Bildelementes.

Ebenso kann, wie bei der ersten Ausführungsform, eine Einrichtung zum Erzeugen der Abtastimpulse SCK vorgesehen sein, um diese vier Abtastgeschwindigkeits-Bctriebsarten vorzusehen. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform möglich, andere Betriebsarten als die oben erwähnten vorzusehen, z. B. die Betriebsart, bei der alle Bildelemente in drei vertikalen Abtastvorgängen abgetastet werden. Die Abtastimpulse für einen solchen Fall können auf einfache Weise ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform erzeugt werden, indem das Teilungsverhältnis des Taktgenerators 46 geändert wird.

Wenn mehrere Arten von Abtastimpulsen SCK gebildet und wahlweise umgeschaltet werden und als die die A/D-Wandlung des A/D-Wandlers startenden Impulse benutzt werden und wenn dars'rber hinaus die digitalen Videodaten durch den A/D-Wandler 42 umgewandelt und gespeichert werden, wird es möglich, wahlweise verschiedene Arten von Einschreibzeiten für die Daten in den Speicher anzuwenden. Zusätzlich ist die Anordnung so ausgebildet, daß auf Speicher mit verschiedener Zugriffszeit zurückgegriffen werden kann entsprechend der gewählten Einschreibzeit. Es ist anzumerken, daß die zu jeder Schreib-Betriebsart gehörenden Abtastimpulse durch das Abtastgeschwindigkeits-Umschaltsignal M des Abtastgeschwindigkeitsregisters 48 ausgewählt werden.

Auf diese Weise wird es möglich, die Einschreibzeit für die Videodaten der Fernsehkamera den Eigenschaften des Fernsehbildes oder dergleichen anzupassen und diese Videodaten in den Speicher entsprechend der ausgewählten Einschreibzeit einzuspeichern. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Videodaten der Fernsehkamera leichter zu verarbeiten, wenn sie in dem Speicher in einer Zeitreihenfolge eingespeichert werden, die dem Fernsehbild entspricht. Während kein Problem im Fall der Betriebsart besteht, bei der jedes Bildelement abgetastet wird, da die Videodaten dann in der Zeitreihenfolge des Fernsehbildes abgetastet werden, wird in den anderen Betriebsarten die Videodaten-Abtastordnung entsprechend der angewandten Abtastmethode variiert, d. h. abhängig davon, wie die Bildelemente abgetastet werden.

Zum Beispiel werden in der Fig. 10 im Falle der Betriebsart der Abtastung jedes zweiten Bildelementes während der ersten vertikalen Abtastperiode die Daten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkten (Xs, Ys). (Xs₊₂, Ys), (Xs₊*, Ys) bis (Xe-u Ys), [falls (E-S) eine ungerade Zahl ist] von dem A/D-Wandler 42 geliefert gefolgt durch die Daten der Bi'delemente entsprechend den Abtastpunkten (Xs, V₅₊₁), (Xs+2, Ys+\), (Xs₊,, Y_s+,) bis (Xe-u Ys ₊i), --- (Ys. Ye), (Xs₊Z, Ye), (Xs₊A, Ye) bis (Xe-u Ye). Dann werden während einer darauffolgenden vertikalen Abtastperiode die Daten der Bildelemente entsprechend den Abtastpunkt.-n (Xs₊u Ys)-(Xs₊₃, Ys), (Xs_+i, Ys). ...(Xe, Ye) geliefert. Um diese Daten in dem Speicher in der Zeitreihenfolge entsprechend dem Fernsehbild zu speichern, ist es notwendig, die Reihenfolge der erzeugten Adressen in dem Adressengenerator 49 entsprechend festzulegen. Die Festlegung der Reihenfolge der Adressenerzeugung ist nicht nur in der Betriebsart der Abtastung jedes zweiten Bildelementes erforderlich, sondern auch in der Betriebsart jedes vierten oder achten Bildelementes, sowie darüber hinaus in der Betriebsart der Abtastung jedes dritten oder fünften Bildelementes, oder bei anderen Abtastbetriebsarten.

Diese Ausführungsform läßt es zu, die Reihenfolge der Adressenerzeugung im Adressengenerator so einzustellen, daß die Videodaten im Speicher in der Zeitreihenfolge wie auf dem Fernsehbild eingespeichert werden, und zwar für jede Abtastbetriebsart und für jeden Abtastbereich.

Ein Beispiel des Aufbaus des Adfcsseiigeneraiors 49 mit der oben genannten Funktion ist in F i g. 11 gezeigt. Bezüglich der Figur wird angenommen, daß einem Bildelement eine Adresse zugeordnet wird, wenn Videodaten in dem Speicher gespeichert werden. In F i g. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 60 einen Adressenzähler. Die Ausgänge Ao bis A_p des Adressenzählers 60 entsprechen dem Bit niedrigster Wertigkeit (LSB) bis zum (p+ l)ten Bit (MSB) jeder Adresse (p bedeutet eine beliebige ganze Zahl); beträgt die Anzahl der Bildelemente 256 mal 256, so ist p— 15). Zusätzlich bezeichnet das Bezugszeichen 61 einen Adressenmerker. Der Adressenzähler 60 ist so ausgebildet, daß er nur für einen Abtastbereich während einer Abtastperiode eines Bildes gesetzt wird und seinen Inhalt nur für eine Abtastperiode anders als den Abtastbereich hält, und zwar entsprechend dem Taktimpuls CK, der vom Taktgenerator 46 geliefert wird, und entsprechend dem Einstellsignal RS des Abtastbereich-Einsteükreises 51. Ein so! eher Abtastbereich-Einstellkreis 51 liefert ein Signal entsprechend dem AbtastLereich und kann auf einfache Weise durch Kombination einer Vergleichsschaltung mit einem Register (nicht gezeigt) aufgebaut werden.

Der Adressenzähler 60 wird durch das Vertikalsynchronisiersignal VSE zurückgesetzt und erzeug dieselben Adressen während jeder beliebigen vertikalen Abtastperiode unabhängig von der Abtastgeschwindigkeit. Der Adressenmerker 61 übernimmt bei Ansteuerung durch die Abtastimpulse SCKdie Adressen, die von dem Adressenzähler 60 gerade gebildet werden, und liefert sie an den Adressenbus AB. Dies hat zur Fogle, daß die von den Abtastimpulsen SCK ausgewählten Videodaten an den entsprechenden, von denselben Abtastimpulsen ausgewählten Adressen gespeichert werden. Deshalb sind die den entsprechenden Bildelementen zugeordneten Adressen in einer Zeitreihenfolge wie auf dem Bildschirm geordnet, unabhängig von der Anzahl der Bildelemente auf den horizontalen Abtastzeilen innerhalb des Abiastbereiches und der Abtastgeschwindigkeit. Ein solcher Adressengenerator kann auf einfache Weise aus einem Zähler und einem Merker mit Flip-Flops bestehen, wie bereits erwähnt wurde.

Obwohl in iedem der obigen Ausführungsbeispiele die Eingabevorrichtung für Videosignale mit vier Abtastgeschwindigkeiten beschrieben wurde, ist es möglich, Abtastgeschwindigkeiten zu wählen, die noch durch Erhöhung der Anzahl der Abtastimpulse weiter unterteilt werden, z. B. durch Hinzufügen von Abtastimpulsen für eine Abtastbetriebsart von iedem dritten nrW

fünften Bilddement, weil die Taktimpulse beliebig hinuntergeteilt werden können.

Darüber hinaus kann die Eingabevorrichtung für Videosignale gemäß tier Erfindung nicht nur für Fernsehbilddaten, sondern auch für andere periodische Signale 5 verwendet werden. Im Falle eines solchen Signals ist es
nur erforderlich, als Vertikalsynchronisiersignal VSE eine Impulsfolge gleich der Wiederholungsfrequenz des
Signals einzugeben.

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Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Eingeben eines in vorgegebener Reihenfolge Bildpunkte enthaltenden Videosignales in einen Digitalspeicher, wobei mit einem durch Abtastimpulse, die von einem Taktgenerator abgeleitet werden, gesteuerten A/D-Wandler die Bildpunkte in Videodaten umgewandelt werden und mit einem Adressengenerator diesen Videodaten Adressen zugeordnet werden, deren Reihenfolge der der Bildpunkt im Videosignal entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem von dem Taktgenerator (16, 46) abhängigen Zeitgenerator (17,47) Abtastimpulse (SCK) an den A/D-Wandler (12,42) derart gegeben werden, daß in aufeinanderfolgenden versetzten Teilbildern nur jeweils im Videosignal im Abstand liegende, in den einzelnen Teilbildern gegeneinander versetzte Bildpunkte gewandelt werden, daß der von dem von dem Taktgenerator abhängigen Zeiigenerator gesteuerte Adressengenerator (19, 49) derart ausgebildet ist, daß er den gewandelten Videodaten eine ihrer Reihenfolge im Videosignal entsprechende Adresse zuordnet und daß mit einem von einem Rechner (14, 44) gesteuerten Abtastgeschwindigkeitsregister (18, 48) die Anzahl (N) der Teilbilder veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressengenerator (19) einen Adressengenerator niedrigerer Wertigkeit (21) aufweist, der Adressenstellen niedriger Wertigkeit (Ao-Ai) abhängig von den Abtastimpulsen (SCK), einem Vertifcalsynchronisierungssignal (VSE) und einem Abtastgeschwindigkeiis-Unsschaltsignal (M) erzeugt, und einen Adressengeneratorzähler höherer Wertigkeit (22), dem als Eingangssignale die Ausgangssignale des Adressengenerators niedriger Wertigkeit (21) zugeführt werden, um Adressen höherer Wertigkeit zu erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressengenerator (49) einen Adressenzähler (60) aufweist, der periodisch alia. Adressen für das volle Bild des Videosignales in Abhängigkeit vom Taktsignal (CK) und vom Vertikalsynchronisierungssignal (VSE) erzeugt, und einen Adressenmerker (61), der die vom Adressenzähler (60) gelieferten Adressen bei Vorliegen eines Abtastimpulses (SCK) den Videodaten zuordnet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressengenerator (49) die Funktion hat, in den Digitalspeicher (43) nur die Daten innerhalb eines Abtastbereiches der Daten eines Bildes abzuspeichern, der durch ein entsprechendes Signal eines Abtastbereichs-Einstellkreises (51) spezifiziert wird.