DE1271161B - Method and device for increasing the distance between interferers in transmission systems for television signals - Google Patents
Method and device for increasing the distance between interferers in transmission systems for television signalsInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Vergrößerung des Störabstandes in übertragungssystemen für Fernsehsignale Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Vergrößerung des Störabstandes in übertragungssystemen für Fernsehsignale.Method and device for increasing the signal-to-noise ratio in transmission systems for television signals The invention relates to a method and devices for enlargement the signal-to-noise ratio in transmission systems for television signals.
Zur Verringerung des Rauschens in einem Fernsehsignal ist es bereits bekannt, unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Helligkeit benachbarter und vor allem entsprechender Bildelemente im vorhergehenden Raster durch das Rauschen stark verschieden ist, die Amplitudendifferenz der Signale aufeinanderfolgender korrespondierender Bildelemente auf einen bestimmten Amplitudenbereich zu beschränken. Hierzu wird das Fernsehsignal einem Amplitudengitter zugeführt, in dem es mit dem um die Rasterdauer verzögerten Fernsehsignal verglichen wird. Das Amplitudengitter begrenzt die Signaldifferenz auf einen vorgegebenen Wert, so daß es sich nicht mehr als um diesen Wert vom Signalwert des entsprechenden Bildelementes im vorhergehenden Raster unterscheidet.To reduce the noise in a television signal it already is known, taking advantage of the fact that the brightness is adjacent and above all corresponding picture elements in the previous raster due to the noise is different, the amplitude difference of the signals of successive corresponding To restrict picture elements to a certain amplitude range. This is done the television signal is fed to an amplitude grating in which it is matched to the raster duration delayed television signal is compared. The amplitude grating limits the signal difference to a predetermined value so that it is no more than this value from the signal value of the corresponding picture element in the previous grid.
Ausgehend von der Erkenntnis, daß das Rauschen in Flächen gleichmäßiger Helligkeit eines Fernsehbildes wesentlich mehr stört als in detailreichen Bildteilen, ist es schon bekannt, die Signalwerte für die einem Bildelement in horizontaler und vertikaler Richtung benachbarten Bildelemente in rascher Folge, z. B. entsprechend der halben oberen Grenzfrequenz des Fernsehsignals, fortlaufend abzutasten und zu vergleichen. übersteigt die Signaldifferenz bei diesem Vergleich einen vorgegebenen Wert, wird das Fernsehsignal ungeändert übertragen. Erreicht die Signaldifferenz diesen vorgegebenen Schwellwert nicht, so wird ein Durchschnittswert der abgetasteten Signalwerte übertragen.Based on the knowledge that the noise in surfaces is more uniform Brightness of a television picture disturbs much more than in detailed parts of the picture, it is already known, the signal values for a picture element in horizontal and vertically adjacent picture elements in rapid succession, e.g. B. accordingly half the upper limit frequency of the television signal, to be continuously sampled and closed to compare. if the signal difference in this comparison exceeds a predetermined one Value, the television signal is transmitted unchanged. Reaches the signal difference If this predetermined threshold value does not exist, an average value of the sampled values is used Transmit signal values.
Bei einem Verfahren zur Vergrößerung des Störabstandes in übertragungsanlagen für Fernsehsignale, bei welchem die einen vorgegebenen Wert übersteigende Differenz der Signalwerte von zeitlich benachbarten Bildelementen das Signal im Sinne einer Verminderung der Störungen beeinflußt, werden erfindungsgemäß die in an sich bekannter Weise mittels eines Speichers gemittelten zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerte einzelner Bildelemente mit den entsprechenden Signalwerten vor dem Speicher verglichen und das Differenzsignal einem nichtlinearen Glied zugeführt, welches für kleine, vorzugsweise dem Störpegel des Signals entsprechende Signalwerte ein kleineres übertragungsmaß aufweist als für größere, den Störpegel überschreitende Signalwerte, und das Ausgangssignal des nichtlinearen Gliedes wird dem vom Speicher abgenommenen Signal hinzugefügt.In a process to increase the signal-to-noise ratio in transmission systems for television signals in which the difference exceeds a predetermined value of the signal values of temporally adjacent picture elements the signal in the sense of a Reduction of the disturbances influenced, according to the invention, those are known per se Time consecutive signal values averaged by means of a memory individual picture elements are compared with the corresponding signal values in front of the memory and the difference signal is fed to a non-linear element which, for small, signal values that preferably correspond to the interference level of the signal have a smaller transmission factor than for larger signal values exceeding the interference level, and the output signal of the non-linear element is added to the signal taken from the memory.
Gegenüber dem bekannten Verfahren zur Verringerung der Rauschstörungen in einem Fernsehbild zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch besondere Einfachheit und einen wesentlich geringeren Aufwand aus. Weiterhin weist das Verfahren den Vorteil auf, daß die Vergrößerung des Störabstandes nicht mit stark in Erscheinung tretenden Bildfehlern verbunden ist, insbesondere treten keine Helligkeitssprünge an Stellen auf, an denen sie im Originalbild nicht vorhanden sind.Compared to the known method for reducing the noise interference In a television picture, the method according to the invention is distinguished by special features Simplicity and a lot less effort. Furthermore, the method the advantage that the increase in the signal-to-noise ratio is not strongly apparent Occurring image errors is connected, in particular there are no jumps in brightness in places where they are not present in the original image.
Das Verfahren und Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zu seiner Durchführung sollen nunmehr mit Hilfe der beigegebenen Figuren näher erläutert werden.The method and embodiments of facilities for his Implementation will now be explained in more detail with the aid of the accompanying figures.
F i g. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Einrichtung; F i g. 2 zeigt eine Einrichtung, deren Wirkung durch Verwendung von mehr als zwei Parallelwegen für das Fernsehsignal verbessert wird; F i g. 3 und 4 stellen schließlich andere Ausführungsbeispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.F i g. 1 shows schematically an embodiment of one according to the method according to the invention operating device; F i g. 2 shows a device their effect by using more than two parallel paths for the television signal is improved; F i g. Finally, FIGS. 3 and 4 represent other exemplary embodiments for the implementation of the method according to the invention.
Der Einrichtung nach F i g. 1 wird bei 11 ein mit Störungen behaftetes Fernsehsignal zugeführt. Es gelangt einerseits in eine Speichereinrichtung 12, die z. B. aus einer Speicherplatte 13 besteht, auf der mittels eines Elektronenstrahls 14 ein Ladungsbild geschrieben wird, das von einem zweiten Elektronenstrahl 15 abgetastet wird. Der Speicher soll eine relativ große Speicherzeit haben, z. B. 0,5 sec für ein Fernsehsignal der gebräuchlichen Norm. Für diejenigen Bildelemente, die während der Speicherzeit keine Veränderung (Bewegung) erfahren, entspricht das Ausgangssignal des Speichers 12 dem Eingangssignal und wird unmittelbar zum Ausgang 16 der Einrichtung übertragen. Für diese Bildelemente wird das Störsignal (Rauschen) im gesamten Frequenzbereich des Fernsehsignals (z. B. bis 5 MHz) durch die Integration des Störsignals durch den Speicher stark herabgesetzt. Bei der beispielsweise angegebenen Speicherzeit von 0,5 sec wird das Störsignal um etwa 10 db verringert.The device according to FIG. 1 becomes a disruptive at 11 TV signal supplied. On the one hand, it arrives in a storage device 12 which z. B. consists of a storage disk 13 on which by means of an electron beam 14 a charge image is written which is scanned by a second electron beam 15 will. The memory should have a relatively long storage time, e.g. B. 0.5 sec for a television signal of the common standard. For those picture elements that during experience no change (movement) during the storage time, the output signal corresponds of the memory 12 corresponds to the input signal and becomes directly the output 16 of the device transfer. For these picture elements, the interference signal (noise) is in the entire frequency range of TV signal (e.g. up to 5 MHz) by integrating the interference signal through the Memory severely degraded. For example, given the storage time of 0.5 sec the interference signal is reduced by about 10 db.
Das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Speichers werden in der Einrichtung 17 miteinander verglichen. Solange für Bildelemente in nicht bewegten Bildteilen das Ausgangssignal gleich dem Eingangssignal ist, liefert die Einrichtung 17 kein Differenzsignal. Über die Einrichtung 18, welche Schwellwertcharakter hat und für kleine Signalwerte ein kleineres Übertragungsmaß als für größere Signalwerte aufweist, wird daher kein Signal zum Ausgang 16 übertragen. Dies gilt so lange, als das in 17 entstehende Differenzsignal kleiner ist als der Schwellwert der Einrichtung 18.The input signal and the output signal of the memory are stored in the device 17 compared with each other. As long as for picture elements in not moving Image dividing the output signal is equal to the input signal, the device delivers 17 no difference signal. Via the device 18, which has the character of a threshold value and a smaller transmission factor for small signal values than for larger signal values therefore no signal is transmitted to output 16. This applies as long as than the difference signal arising in 17 is smaller than the threshold value of the device 18th
Dies ändert sich jedoch für Bildelemente, deren Signalwert sich während der Speicherzeit ändert, also in. bewegten Bildteilen und insbesondere an den Kanten bewegter Bildteile. Für diese wird die Differenz zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des Speichers 13 groß. Die den Schwellwert der Einrichtung 18 übersteigenden Signalwerte des Differenzsignals fallen in den Bereich mit großem Übertragungsfaktor; und das Differenzsignal wird in der Einrichtung 19 zu dem vom Speicher kommenden Signal hinzugefügt und gelangt gemeinsam mit diesem zum Ausgang 16. Das Differenzsignal bewirkt eine Kompensation des Trägheitseffektes des Speichers 13. Allerdings gelangt auch jetzt das Störsignal unvermindert zum Ausgang 16, jedoch nur in bewegten Bildteilen, insbesondere an den Kanten bewegter Bildteile.However, this changes for picture elements whose signal value changes during the storage time changes, so in. Moving image parts and especially at the edges moving parts of the image. For this, the difference between the input signal and the output signal of the memory 13 is large. The threshold value of the device 18 Exceeding signal values of the difference signal fall into the range with large Transfer factor; and the difference signal is in the device 19 to that of Memory is added to the incoming signal and is sent to the output together with it 16. The difference signal compensates for the inertia effect of the memory 13. However, the interference signal now reaches output 16 undiminished, however only in moving parts of the picture, especially at the edges of moving parts of the picture.
Auf diese Weise wird also das Störsignal in nicht bewegten Bildteilen erheblich, z. B. um 10 db, verbessert und bleibt nur in bewegten Bildteilen bestehen, in denen es nur wenig stört.In this way, therefore, the interference signal is in non-moving parts of the picture considerable, e.g. B. by 10 db, improved and only persists in moving parts of the image, in which it doesn't bother much.
Solange der Wert des in der Einrichtung 17 gebildeten Differenzsignals kleiner ist als der Schwellwert der Einrichtung 18, gelangt praktisch kein Signal über die Einrichtung 18 zum Ausgang 16, und die Trägheit des Speichers wird nicht kompensiert.As long as the value of the difference signal formed in device 17 is smaller than the threshold value of the device 18, practically no signal arrives via the device 18 to the output 16, and the inertia of the memory will not compensated.
Um diesen Fehler auszugleichen, kann am Anfang der Übertragungsstrecke eine ähnliche Einrichtung angeordnet werden, die der Einrichtung nach F i g. 1 entspricht und sich von dieser nur dadurch unterscheidet, daß statt der Einrichtung 18 mit Schwellwertcharakter ein Vorverzerrer mit der inversen Kennlinie der Einrichtung 18 vorgesehen ist.In order to compensate for this error, it can be done at the beginning of the transmission path a similar device can be arranged, which corresponds to the device according to FIG. 1 corresponds and differs from this only in that instead of the device 18 with Threshold character a predistorter with the inverse characteristic of the device 18 is provided.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch auch dann nützlich, wenn die vorstehend erwähnte Vorverzerrung des Signals nicht möglich ist, z. B. nach einer Fernsehkamera. Wenn z. B. das Störsignal (Rauschen) im Bildsignal der Kamera 101/o des maximalen Bildsignals beträgt, so soll der Schwellwert des Verzerrers 18, d. h. der Wert, bei dem der Übertragungsfaktor nahezu 1 ist, etwa 5 % der maximalen Signalamplitude betragen. Die Maximalamplitude des »Nachleuchtens« im Fernsehbild beträgt dann ebenfalls 5 %. Dieser Wert klingt innerhalb der Speicherzeit von z. B. 0,5 sec auf etwa 1,8 % ab und ist nach weiteren 0,5 sec kleiner als 0,7 0/0. Wenn man nur höhere Frequenzen von z. B. mehr als 100 kHz über die Einrichtung 18 leitet, stört das »Nachleuchten« kaum mehr, da nur Kanten bewegter Bildteile mit einem Kontrast von weniger als 5 % davon betroffen werden. Durch die Anordnung von mehr als zwei Parallelwegen kann die Wirkung des Verfahrens noch verbessert werden. F i g. 2 zeigt als Beispiel eine Einrichtung mit drei Kanälen. Aus den Speichern mit Tiefpaßcharakteristik wird ein Bandpaß hergestellt, indem vom Ausgangssignal des Speichers 23 das Ausgangssignal des Speichers 24 mit längerer Speicherzeit (tieferer Grenzfrequenz) in der Einrichtung 25 subtrahiert wird. Im übrigen entspricht die Einrichtung mit den nichtlinearen Übertragungsgliedern 28, 29 der Addierstufe 30 und der Einrichtung zur Bildung des Differenzsignals 27 der Einrichtung nach F i g. 1. Nach dem Schema der F i g. 2 läßt sich das Verfahren auf beliebig viele Kanäle erweitern. Bei mehr als zwei Kanälen wird auch in bewegten Bildteilen der Störabstand erhöht.However, the application of the method according to the invention is also useful when the above-mentioned predistortion of the signal is not possible, e.g. B. after a television camera. If z. B. the interference signal (noise) in the image signal of the camera 101 / o of the maximum image signal, the threshold value of the distorter 18, ie the value at which the transfer factor is almost 1, should be about 5% of the maximum signal amplitude. The maximum amplitude of the "afterglow" in the television picture is then also 5%. This value sounds within the storage time of e.g. B. 0.5 sec to about 1.8% and is less than 0.7 0/0 after a further 0.5 sec. If you only use higher frequencies of z. B. conducts more than 100 kHz via the device 18, the "afterglow" hardly disturbs, since only edges of moving image parts with a contrast of less than 5% are affected. The effect of the method can be further improved by arranging more than two parallel paths. F i g. Figure 2 shows, as an example, a device with three channels. A bandpass filter is produced from the memories with low-pass characteristics by subtracting the output signal of the memory 24 with a longer storage time (lower cut-off frequency) in the device 25 from the output signal of the memory 23. Otherwise, the device with the non-linear transmission elements 28, 29 corresponds to the adder 30 and the device for forming the difference signal 27 of the device according to FIG. 1. According to the scheme of FIG. 2 the method can be extended to any number of channels. If there are more than two channels, the signal-to-noise ratio is also increased in moving parts of the image.
Es ist nicht erforderlich, den gesamten Frequenzbereich des Fernsehsignals über den Speicher zu übertragen. Man kann z. B. die tiefen Frequenzen über einen Parallelweg leiten, um durch den Speicher verursachte Gradationsverzerrungen zu vermeiden. Durch eine direkte Übertragung der hohen Frequenzanteile lassen sich Schärfeverluste durch den Speicher vermeiden. Sowohl die tiefen als auch die ganz hohen Frequenzen des Signals tragen zum visuellen Störabstand nur wenig bei.It is not necessary to use the full frequency range of the television signal to be transferred via the memory. You can z. B. the low frequencies over a Direct parallel path to gradation distortion caused by the memory avoid. A direct transmission of the high frequency components allows Avoid loss of sharpness due to the memory. Both the deep and the whole high frequencies of the signal add little to the visual signal-to-noise ratio.
Wenn in allen Kanälen ein Speicher vorhanden ist, können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Einrichtungen gleichzeitig als Normwandler dienen.If there is a memory in all channels, the after the method according to the invention working devices at the same time as standard converters to serve.
In den F i g. 3 und 4 sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtungen am Anfang und Ende einer Übertragungsstrecke dargestellt, bei denen der Signalweg in Abhängigkeit von der Größe des Differenzsignals vor und nach dem Speicher mittels elektronischer Schalter 35, 45, 55, 65 ausgewählt wird. Zwischen die Einrichtungen zur Bildung des Differenzsignals 34, 44, 54, 64 und den Schalter ist jeweils eine Schwelle 36, 46, 56, 66 geschaltet, die jedoch nur deshalb erforderlich ist, um bei kleinen Nutzsignaldifferenzen, die durch Toleranzen des Übertragungsfaktors verursacht werden, ein Umschalten zu vermeiden.In the F i g. 3 and 4 show devices operating according to the method according to the invention at the beginning and end of a transmission path, in which the signal path is selected as a function of the size of the difference signal before and after the memory by means of electronic switches 35, 45, 55, 65 . A threshold 36, 46, 56, 66 is connected between the devices for forming the difference signal 34, 44, 54, 64 and the switch, which, however, is only necessary in order to avoid small useful signal differences caused by tolerances of the transfer factor. to avoid switching.
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Priority Applications (1)
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1963
- 1963-10-09 DE DE19631271161 patent/DE1271161B/en active Pending
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