DE1803388B2 - Schaltungsanordnung zur Übertragung von Bild und Ton im gleichen Frequenzband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Bild und Ton im gleichen Frequenzband geringer Breite, z. B. über Kabel, wobei im Sender während einer BildzeiJen-Abtastung eine oder mehrere Tonproben aufgenommen, zwischengespeichert und in der Zeilenaustastlücke kodiert übertragen werden, im Empfänger wieder zwischengespeichert, dekodiert und in der gleichen zeitlichen Lage, wie aufgenommen, jedoch um eine Bildzeilendauer später, wiedergegeben werden.

Eine derartige Übertragung von Bild und Ton ist schon in ihren Grundprinzipien bekannt, beispielsweise aus der amerikanischen Patentschrift 22 57 562. Die für eine praktische Durchführung der Übertragung vorgeschlagenen Geräte, wie z. B. Tonspeicherröhren, sind aber unhandlich, aufwendig und wenig praktikabel

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung μ schaffen, die es erlaubt, unter Verwendung neuzeitlicher Bauelemente mit möglichst einfachen und sicher arbeitenden SchaUungsgruppen Bild und Ton in einem einzigen, begrenzten Frequenzband zu übertragen und wiederzugeben.

Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe dadurch, daß eine Takteinrichtung im Sender alle erforderlichen Signale für die Bildzeilen-Steuerung und weitere Impulse erzeugt, mit denen die Aufnahme von Tonproben während der Zeilenabtastung und das Senden dieser Tonproben in der Zeilenaustastlücke gesteuert werden, daß im Empfänger eine vom empfangenen Zeilensignal synchronisierte Takteinrichtung angeordnet ist, die die Aufnahme der in der Zeilenaustastlücke übertragenen Tonproben und die mit der Bildzeile gleichzeitige Wiedergabe des Tones steuert, und daß Impulse beider Takteinrichtungen elektronische Schalter betätigen, die die zeitgerechte Aufnahme der Tonproben in die Zwischenspeicher und deren Ausspeicherung bewirken.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß lediglich für die Taktgeber exakt arbeitende Einrichtungen vorgesehen zu werden brauchen; die Toleranzen der anderen Bauteile sind nicht so wesentlich für eine einwandfreie Steuerung der Anlage. Dadurch ist es außerdem möglich, unter Verwendung an sich bekannter Taktgeber, elektronischer Schalter und anderer Bauelemente diese zu untereinander gleichen, leicht herstellbaren elektronischen Baugruppen zusammenzufassen.

Ein Beispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Während in F i g. 1 der Sender und in F i g. 2 der Empfänger dargestellt sind, wird mit Hilfe der F i g. 3 die Erzeugung der einzelnen Takte

aufgezeigt, die zu einer Bild- und Ton-Übertragung gemäß Fig.4führen.

In diesem Beispiel werden je Bildzeile drei Tonpiohen übertragen. Mit Hilfe Her angegebenen Takteinrichtung kann aber auch eine andere Zahl von Tonproben verarbeitet werden, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weiterer Taktstufen, deren Wirkungsweise noch später erläutert wird.

Der Grundtakt wird von einem sehr genau a. beitenden Taktgenerator TG erzeugt, der die 16fache Zeilenfrequenz an die nachfolgenden Taktstuftn 1 bis 4 liefert (Fig.l). Jede dieser untereinander gleichen Taktstufen besteht aus einer bistabilen Kippschaltung, die vorzugsweise aus elektronischen Schaltelementen in integrierter Technik aufgebaut ist Beim Eintreffen eines Impulses aus einer der vorherigen Taktstufen nimmt jede Taktstufe die andere stabile Lage eia Auf diese Weise wird die Taktfrequenz von Taktstufe zu Taktstufe halbiert

Jede der Taktstufen hat außerdem zwei Ausgänge χ und y. die so geschaltet sind, daß in ei,ier stabilen Lage ein Potential am Ausgang χ und in der anderen Lage am Ausgang y anliegt

Durch entsprechende Zusammenschaltung der Ausgänge dieser Taktstufen werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten die untereinander gleichen Gatter A bis D und a bis d geöffnet so daß eine gewisse Zeit lang ein Potenzial durch diese zu den nachfolgenden Einrichtungen durchdringen kann. Bei der gezeigten Verdrahtung der Ausgänge liefert das Gatter A die Zeilenfrequenz fr, das Gatter a ist während der Zeilenaustastlücke geöffnet; die Gatter b und dgeben den Zeitpunkt an, zu dem die Tonproben entnommen und die Gatter B und £>, zu dem diese Tonproben übertragen werden sollen.

Während der Aufnahme wird in nicht näher dargestellter Weise das zu übertragende Objekt mit einer Fernsehkamera aufgenommen und an den Eingang /e^:ner Einrichtung H gegeben. Die vom Gatter A erzeugte Zeilenfrequenz fz und die vom Gatter a dargestellte Zeilenaustastlücke gelangen ebenfalls zur Einrichtung H. Dort werden aus den drei einlaufenden Informationen die Zeilensynchronimpulse, Zeilenaustastlücken und Bildzeilen in bekannter Weise gebildet und an die Einrichtung AfS gegeben.

Der gleichzeitig aufgenommene Ton gelangt an den Eingang sp eines Verstärkers V Da aus dieser Toninformation drei Proben entnommen werden sollen, ist der Verstärker V mit drei Leitungen verbunden. Jeder dieser Anschlußpunkte liegt zwischen zwei Gleichrichtern, z. B. GX und GA. Wird nun beispielsweise das Gatter b geöffnet so dringt durch den ersten Gleichrichter Gl ein derartiges Potential hindurch, daß in diesem Augenblick ein dem Ton entsprechendes Potential durch den zweiten Gleichrichter CA auf einen als Kondensator ausgebildeten Zwischenspeicher Cb gelangt Da das Gatter h nur kurzzeitig öffnet, entspricht die Ladung des Kondensators Cb einer Tonprobe, die bis zu ihrem Abruf in dem Kondensator gespeichert bleibt

Entsprechende Tonproben werden auch, gesteuert durch die Gatter c und d, zu anderen Zeitpunkten entnommen und auf die Zwischenspeicher Cc und CJ gegeben.

Die Gatter B, C und D öffnen nur während der Zeilenaustastlücke. Ober sie gelangt kurzzeitig ein Potential an die Basis der als Transistor dargestellten untereinander gleichen Schalter So, Sc bzw. Sd Die Schalter öffnen und die Zwischenspeicher Cb bis Cd entladen sich über die Widerstände Rb bis Rd Dabei wird der Transistor 75 für eine solche Zeit leitend, die der Größe der Spannung an den Kondensatoren entspricht Auf diese Weise werden die Tonproben ρ pulsdauermoduliert Diese so modulierten Tonproben gelangen zusammen mit dem aufbereiteten Bildsignal zur Einrichtung AfS, wo all«* diese Signale gemischt und zur Gegenstelle ausgesendet werden. Die Ausgabe des gesamten Nachrichteninhaltes erfolgt über die Klemme z.

Im Empfänger £ gemäß Fig.2 wird die Nachricht über die Klemme w empfangen und der Einrichtung ME zugeleitet

Die Einrichtung ME zerlegt in bekannter Weise die gesamte Nachricht in die einzelnen interessierenden Teile, die in den Einrichtungen Wund MS des Senders S zusammengefaßt wurden. An den Ausgang / wird das Bildsignal gegeben, von wo aus es nach entsprechender Umformung auf dem Bildschirm sichtbargemacht wird. Die Zeilensynchronimpulse fz gelangen zu einem Taktgenerator TG und zu einer Synchronisiereinrichtung Sy. Der Taktgenerator TG erzeugt wie schon an Hand der Fig.l beschrieben, Ausgangstakte für die Takteinrichtung, die auch hier aus vier untereinander gleichen Taktstufen besteht. Im Gegensatz zum Sender werden jedoch die Takte, gesteuert durch die Zeilensynchronimpulse, synchronisiert, damit keine Abweichung zwischen den Takten des Senders und des Empfängers entsteht

Die Takte dieses Taktgebers steuern, wie im Sender, gleichfalls die Gatter A bis D und a bis d Dabei erzeugt das Gatter A die Zeilenfrequenz iz. die einerseits zur Synchronisiereinrichtung Sy gelangt, andererseits zum Transistorschalter 74. Die Gatter B, Cund D geben den Zeitpunkt an, zu dem die Tonproben auf die — wiederum als Kondensatoren dargestellten, untereinander gleichen — Zwischenspeicher Cb, Cc und Cd gelangen und dort aufgenommen werden. Das Gatter a öffnet während der ZeilenaustastlüCKe, so daß nur während dieser Zeit die Tonproben ρ aus der Einrichtung Me über ein Gatter F und einen Transistorschalter 75 auf die Zwischenspeicher gelangen können.

Die Takte der Gatter 6, cund dsteuern dann über die Transistorschalter Tb, Tc bzw. Td in Verbindung mit dem Transistorschalter 74 das Abfragen der Zwischenspeicher Cb, Cc und Cd Die auf diese Weise gewonnenen Tonproben werden einer Einrichtung K zugeführt, wo sie dekodiert, gegebenenfalls gedehnt und in eine zur Wiedergabe geeignete Form gebracht werden. An der Klemme sp werden dann die Tonfrequenzen abgegriffen und über einen Kopfhörer oder Lautsprecher gleichzeitig mit der Bildwiedergabe hörbar gemacht. Durch die zweimalige Zwischenspeicherung der Tonproben hört man den Ton nicht gleichzeitig mit der Bildzeile, während der er aulgenommen wurde, sondern eine Bildzeile später.

Die zeitliche Ausbildung der einzelnen Takte in der Takteinrichtung und die daraus gewonnenen Öffnungszeiten der Gatter sind in F i g. 3 ausführlich dargestellt. In der ersten Zeile ist der Verlauf der Takte am Ausgang χ der Taktstufe 1 gezeigt, während in der fünften Zeile die Takte am Ausgang y zu sehen sind. Unter diesen Kurven sind jeweils die Takte der Taktstufen 2 bis 4 dargestellt. Entsprechend den benötigten impulsen wurde die Zeitdauer einer Bildzeilenlänge in 16 Abschnitte unterteilt, zu deren gleichmäßigen Impulssteuerung die genannten vier Taktstufen erforderlich

Die Steuerung der einzelnen Gatter erfolgt über die Steuerleitungen χ und y, wie schon beschrieben. Da es sich hier um UND-Gatter handelt,öffnen die jeweiligen Gatter beim gleichzeitigen Vorliegen von Takümnulsen aller am Eingang der Gatter angeschlossenen Taktleitungen, wie aus den unteren 8 Kurven ersichtlich ist.

Die Wirkungsweise einer derartigen Steuerung ist in Fig.4 veranschaulicht Dabei stellt Fig.4a den zeitlichen Verlauf eines Tones während zwei Bildzeilenlängen dar. Während jeder Zeilenlänge öffnen je einmal die Gatter b, c und d und entnehmen die gezeigten Tonproben.

Gleichzeitig werden Bildinformationen aufgenommen und mit Zeilensignalen 1, II, HI usw., wie in F i g. 4b gezeigt, versehen. Die während der Bildzeilenlänge fz aufgenommenen drei Tonproben wurden in der anschließenden Zeilenaustastlücke nach dem Zeilensignal Il zum Zeitpunkt des öffnens der Gatter B, Cund D übertragen.

In F i g. 4c ist die gesamte gesendete und empfangene Nachricht, jedoch um eine Bildzeile verschoben, dargestellt. Die drei pulsdauermodulierten Tonproben, die nach dem Zeilensignal Il übertragen wurden, werden nun während dei Wiedergabe der Bildzeile, die zwischen den Zeilensignalen II und III liegt, wiedergegeben. Dabei entsteht wiederum die Tonkurve, wie in Fig.4a gezeigt ist, jedoch «rst bei der nächsten

ίο Bildzeilenlänge.

Wie schon beschrieben, kann die Zahl der Abtastproben selbstverständlich gegenüber dem beschriebenen Beispiel der Erfindung erhöht oder erniedrigt werden. Ebenso ist unter Verwendung der gleichen Taktsteue-

■ 5 rung ein anderes Modulationsverfahren verwendbar, von denen einige beispielsweise in dem Aufsatz von Lawson, Lord, Kharbanda »A method of transmitting sound on the vision carrier of a television system«, Proc. IEE, Vol. 93, Part III, 1946, beschrieben worden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Bild und Ton im gleichen Frequenzband geringer Breite, z. B. über Kabel, wobei im Sender während einer Bildzeilen-Abtastung eine oder mehrere Tonproben aufgenommen, zwischengespeichert und in der Zeilenaustastlücke kodiert übertragen werden, im Empfänger wieder zwischengespeichert, dekodiert und in der gleichen zeitlichen Lage, wie aufgenommen, jedoch um eine Bildzeilendauer später, wiedergegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Takteinrichtung (TG, 1,23,4) im Sender (S) alle erforderlichen Signale für die Bildzeilen-Steuerung (A. a bzw. 1,11, III) und weitere Impulse (B, C, D, b, c, d) erzeugt, mit denen die Aufnahme (b, c, d) von Tonproben (p) während der Zeilenabtastung und das Senden (B, C, D) dieser Tonproben in der Zeilenaustastlücke gesteuert werden, daß im Empfänger eine vom empfangenen Zeilensignal (I, II, IU) synchronisierte Takteinrichtung angeordnet ist, die die Aufnahme der in der Zeilenaustastlücke übertragenen Tonproben (B, C, D) und die mit der Bildzeile gleichzeitige Wiedergabe des Tones (sp) steuert, und daß Impulse beider Takteinrichtungen elektronische Schalter (Gl ... G6, Si»... Sy. Tb... Td, Ti ... 76) betätigen, die die zeitgerechte Aufnahme der Tonproben in die Zwischenspeicher (Cb, Cc. Cd) und deren Ausspeicherung bewirken.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takteinrichtung aus einem — gegebenenfalls synchronisierten — Taktgenerator (TG) und einer oder mehreren, die Taktfrequenz des Taktgenerators untersetzenden, untereinander gleichen Taktstufen (1,23,4) besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Taktstufen (1,23,4) aus vorzugsweise elektronischen Schaltelementen aufgebaut sind, die bistabile Kippstufen bilden, und daß in jeder der beiden bistabilen Lagen der Taktstufen über einen der beiden Ausgänge (x,y) ein Impuls in digitaler Form ausgegeben wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einige der Taktstufen-Ausgänge (x, y) untereinander gleiche UND-Gatter (A, B. C. D, a, b, c d)für die Auswahl der benötigten Takte steuern.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der UND-Gatter f,47 die Zeilensignale (fz bzw. I, II, 111) liefert.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderes der UND-Gatter (a) die zeitliche Lage und Länge der Zeilenaustastlücke bestimmt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere UND-Gatter (B, C, D) den Zeitpunkt und die Dauer bestimmen, während der Tonproben (p) in die Zwischenspeicher (Cb, Cc, Cd) aufgenommen werden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere UND-Gatter (b, c, d) den Zeitpunkt bestimmen, in dem die Tonproben (p) aus den Zwischenspeichern (Cb. Cc, Cd) ausgespeichert werden.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß untereinander gleiche Konden

satoren als Zwischenspeicher (Cb. Cc, Cd) dienen.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonproben (p)m den Zeiienaustastlücken puisdauermoduliert übertragen werden.

11. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente, die mehrfach vorkommen und untereinander gleich sind (1 bis 4, A bis D. a bis d Ti bis 73, Tb bis Td. Sb bis Sd, Cb bis Cd, Gl bis Gi, GA bis G6, GJ bis G9, Rb bis Rd usw.) miteinander oder mit anderen dieser Bauelemente (z. B. Gl mit CA, Rb und Sb) zu Baugruppen, z. B. zu integrierten Schaltungen, zusammengefaßt sind.