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Verfahren zum Einfügen eines digitalen Zusatzsignals
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in ein Videosignal Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Einfügen zusätzlicher Datensignale und/oder digitalisierter Audiosignale über einen
Zwischenspeicher hinweg in ein Videosignal zur Gewinnung eines auf die Bandbreite
des Videosignals begrenzten Summensignals, das für Zwecke der übertragung uni/oder
Speicherung geeignet und zur Wiedergabe wiederum in seine ursprünglichen Komponenten
zerlegbar ist.
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Die gebräuchlichen Techniken für das Fernsehen beanspruchen einen
mehrere NHz breiten, d.h. aufwendigen Nachrichtenkanal, der aber nur unvollständig
genutzt wird, insbesondere wegen der im Bildsignal periodisch wiederkehrenden Austast-Intervallewährend
des horizontalen und vertikalen Rücklauf der Abtastsonden im Mechanismus der Bildaufnahme
und- Wiedergabe. Seit Jahren werden deshalb verschiedene Möglichkeiten diskutiert
und auch erprobt, diese Redundanz für die übertragung zusätzlicher Information,
beispielsweise ein Stereotonsignal oder zusätzliche Textinformationen, auszunutzen,
ohne die vorgegebene Norm der Video signale in Frage zu stellen.
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Wie beispielsweise die Literaturstelle NTZ Bd. 30 (1977) Heft 3, Seiten
225 bis 234 zeigt, kann ein digitales Signal im Bereich der Austastlücken mit übertragen
werden. Besonders eignet sich auch der vertikale Rücklauf, weil hier ihm Zeitraum
mehrererBildzeilen ein größeres digitales Informationspaket für die Ubertragung
von Texten ausgenutzt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit
für das Einfügen einer digitalen Zusatzinformation in ein Videosignal aufzuzeigen,
die sowohl eine Ausnutzung der Redundanz des Videosignals über die horizontalen
und vertikalen Austastlücken hinaus zuläßt als auch im Bedarfsfalle eine Beschränkung
der Videoinformation zu Gunsten der digitalen Zusatzinformation unter Wahrung der
Bandbreite des Nachrichtenkanals ermöglicht.
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Ausgehend von einem Verfahren der einleitend beschriebenen Art wird
diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Bildsignal in den aufeinanderfolgenden
Bildzeilen jeweils am Anfang undam Ende durch Austastlücken variabler Länge beschnitten
und diese Ausrast lücken mit Teilbitfolgen der in ihrer Bitgrundfrequenz auf die
Farbträgerfrequenz oder eine aus den Bild-Synchronisiersignalen ableitbare Trägerfrequenz
synchronisierten Zusatzinformation ausgefüllt werden und daß bei der Wiedergabe
des Videosignals zunächst die Zusatzinformation mittels einer Zeittorschaltung vom
Summensignal abgetrennt und über einen Pufferspeicher hinweg weiter verarbeitet
wird und außerdem das verbleibende Videosignal auf dem Bildschirm im Bereich der
Austastlücken dunkel getastet wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch bei modernsten
Glaskolbenausführungen von Fernsehempfängern das auf dem Bildschirm.für den Betrachter
sichtbare Fernsehbild an beiden Enden einer Bildzeile Abdeckungen aufweist die somit
unsichtbare Bildflächen darstellen. Diese unsichtbaren Bildflächen können deshalb
ohne eine Beeinträchtigung des Fernsehbildes für die übertragung einer Zusatzinformation
ausgenutzt werden.
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In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß die Breite der Austastlücken
jeweils sowohl auf die Bildzeilen als auch auf den Anfang und das Ende eines Bildsignals
einer Bildzeile bezogen werden. Auf diese Weise können die auf dem Bildschirm abgedeckten
Bildteile optimal für die gewünschte digitale Zusatzinformation ausgenutzt werden.
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Darüber hinaus können die jeweils auf die Bildzeilen sowie Anfang
und Ende des Bildsignals einer Bildzeile bezogenen Austastlücken für die Zusatzinformation
im Video signal durch jede gewünschte Bildkontur des Videosignals bei seiner Wiedergabe
auf einem Bildschirm vorgegeben werden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird unter Ausnutzung des einer Austastlücke
am Anfang des Bildsignals einer Bildzeile vorausgehenden informationsfreien Zeitintervalls
eines Zeilenrücklaufs die Austastlücke für die Aufnahme einer Teilbitfolge der.
Zusatzinformation unter Erfassung dieses Zeitintervalls verbreitert. Hierdurch läßt
sich in vorteilhafter Weise der Informationsfluß der Zusatzinformation vergrößern.
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird jede der eine Austastlücke
des Bildsignals in einer Bildzeile ausfüllenden Teilbitfolgen der Zusatzinformation
eine Kennzeichnung hinsichtlich ihres Anfangs und ihres Endes beigegeben, die bei
der Aufspaltung des Summensignals in seine Komponenten bei der Wiedergabe für die
Steuerung der Zeittorschaltung ausgewertet wird. Hierdurch wird in außerordentlich
vorteilhafter Weise erreicht, daß die Breite der jeweils auf die Bildzeilen sowie
Anfang und Ende des Bildsignals einer Bildzeile bezogenen Austastlücken empfängerseitig
für die Steuerung der Zeittorschaltung nicht vorbekannt sein muß.
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Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung im folgenden noch näher.
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erläutert werden.
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In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 eine schematische Darstellung der
Sollage eines Testbildgittermusters auf dem Schirm eines Fernsehempfängers Fig.
2 verschiedene das Verfahren nach der Erfindung in seiner Funktion beschreibende
Zeitdiagramme Fig. 3 das Blockschaltbild zur Gewinnung eines Summensignals aus einem
Videosignal mit darin einzufügender digitaler Zusatzinformation nach der Erfindung
Fig. 4 das Blockschaltbild einer Schaltung zur Wiedergewinnung der Komponenten eines
in der Schaltung nach Fig. 3 gewonnenen Summensignais für deren Wiedergabe Fig.
5 eine Variante der Schaltung nach Fig. 4 In das Tèstbildgittermuster, bei dem längs
der Abszisse die Farbmusterbalken FB aufgetragen sind, ist der Bildschirm SM einer
Kathodenstrahlrohre eingezeichnet, deren Mitte X mit der Mitte des Testbildes übereinstimmt.
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über dem Testbildgittermutster ist noch eine Zeile H mit der Lage
der horizontalen Austastung ZA angegeben.
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Auf der rechten Seite ist weiterhin eine Spalte V mit der Lage der
vertikalen Austastung VA angegeben. Wie der in das Testbildgittermuster eingezeichnete
Schirm SM zeigt, kann das Testbild auf Grund der Kontur des Schirms SM nicht vollständig
sichtbar werden. Die nicht sichtbaren Bildteile sind oberhalb des Schirms mit BT
und in den seitlichen Randbereichen mit R bezeichnet.
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Die vorliegende Erfindung nutzt die nicht sichtbaren Randbereiche
R für eine digitale Zusatzinformation aus.
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Das Prinzip dieser Ausnutzung ist in Fig. 2 in Form der Zeitdiagramme
a, b, c und d dargestellt;.
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Im; Diagramm a der Fig. 2 ist die Bildzeile BZ eines Farbsignals in
der gebräuchlichen Norm dargestellt. Im Zeitintervall der Zeilenaustastung ZA kommt
zunächst der Syrichronimpuls SI, an den sich der Farbburst FB anschließt. Hinter
dem Farbburst kommt noch ein informationsfreies Intervall II, an das sich das eigentliche
Bildsignal BS anschließt. Die Mitte des Bildsignals BS ist in Ubereinstimmung mit
Fig. 1 mit M bezeichnet.
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Im*Diagramm b ist der linke Teil des Bildsignals BS nach Diagramm
a mit Bx und der rechte Teil mit By bezeichnet.
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Beide Bereiche sind im Diagramm b in ein Bitraster unterteilt, dessen
Grundfrequenz die Frequenz des Farbburstes FB nach Diagramm a ist. Grundsätzlich
könnte dies auch eine aus den Bildfiynchronisiersignalen abgeleitete Frequenz sein..
Der linke Bereich Bx kann die für Übertragung der Zusatzinformation auch noch in
dem,Bereich des informationsfreien Zeitintervalls II ausgedehnt werden. In Diagramm
der Fig. 2 ist dies durch Erweiterung des Bitrasters für die linke Bithälfte in
unterbrochener Linie angedeutet.
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Sollen die nicht sichtbaren Bildanteile R nach Fig. 1 für eine digitale
Zusatzinformation optimal ausgenutzt werden, dann müssen die das Bildsignal BS nach
Diagramm a am Anfang und am Ende beschneidenden Austastlücken hinsichtlich ihrer
Breite auf die Bildzeilen bezogen werden.
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Entsprechendes gilt auch für die Austastlücken am Anfang und am Ende
des Bildsignals BS einer Bildzeile, wenn beispielsweise zur Kompensation eines Symmetriefehlers
oder aber in Ausnutzung des. informationsfreien Intervalls II nach Diagramm a die
Breite der Austastlücke im Bereich der Bildhälfte Bx sich von der Breite der Austastlücke
im Bildbereich By unterscheiden soll.
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Im Diagramm c ist angenommen, daß für die im Diagramm a angegebene
B zdlc die Teilbitfolge Tx bzw. Tx' der Breite x bzw. xf im Bereich der linken Bildhälfte
Bx und im Bereich der rechten Bildhälfte By die Teilbitfölge Ty von der Breite y
der Zusatzinformation in das Videosignal eingefügt werden sollen. Hierzu wird das
Bildsignal BS nach Diagramm a randseitig durch Austastlücken beschnitten. Das resultierende
Videosignal der Bildzeile nach Diagramm a ist in Diagramm d dargestellt.
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Das eigentliche Bildsignal BS ist nunmehr randseitig durch die Austastlücken
Ax und Ay beschnitten, deren Breiten x bzw. x' und y, wie hier dargestellt, nicht
miteinander übereinstimmen müssen. Die Synchronisation der Teilbitfolgen hinsichtlich
ihrer Bitgrundfrequenz auf die Frequenz des Farbburstträgers hat den Vorteil, daß
für die Zusatzinformation als Grundtaktfrequenz eine dem Videosystem eigene Frequenz
zur Verfügung steht, sodaß insbesondere bei übertragung zwischen einem Fernsehsender
und einem Fernsehempfänger hierfür keine besondere Synchronisiereinrichtung für
die empfangerseitige Auswertung der Zusatzinformation erforderlich ist.
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Bei dem in Fig. 3 angegeben Blockschaltbild für das Einfügen digitaler
Zusatzinformation in ein Fernsehsignal ist die eigentliche Zusatzeinrichtung mit
ZE bezeichnet. Vom eigentlichen Videogerät werden hierfür der Grundtaktgenerator
GG mit nachgeschaltetem Frequenzteiler FT,die Farbträgererzeugung FR, der horizontale
Impulsformer HIF, der vertikale Impulsformer VIF und der Bildsignalerzeuger BSE
in Anspruch genommen.
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Der Frequenzteiler FT versorgt ausgangsseitig außer der Farbträgererzeugung
FR, dem horizontalen Impulsformer HIF, dem vertikalen Impuisformer VIF und dem Bildsignalerzeuger
BSE den Eingangszwischenspeicher EZS mit den erforderlichen Taktsignalen.
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Das Datensignal DA-SIG, das irgendwelche Textinformation oder eine
Audioinformation darstellt, wird zunächst in den Eingangszwischenspeicher EZS eingeschrieben
und anschließend über eine Torschaltung TR der Farbträger-Codiereinrichtung FR-C
zugeführt, die ihrerseits über einen zweiten Eingang mit dem in der Farbträgererzeugung
FR gewonnenen Farbträger versorgt wird. Das Ausgangssignal der Farbträger-Codiereinrichtung
FR-C wird vom Ausgang des Vergleichers VR gesteuert, dessen einer Eingang mit dem
adressierbaren Speicher PROM verbunden ist. Der zweite Eingang des Vergleichers
ist mit dem Ausgang des der Farbträgererzeugung FR nachgeschalteten Zählers Z1 verbunden.
Der adressierbare Speicher PROM wird von der Horizontal-Bildhälftensteuerung H-BHS
angesteuert, die über einen ersten Eingang das Ausgangssignal des Zählers Z1 und
über einen zweiten Eingang das Ausgangssignal des Zählers Z2 erhält, der seinerseits
eingangsseitig das Ausgangssignal des horizontalen Impulsformers HIF erhält. Beide
Zähler Z1 und Z2 haben einen Rückstelleingang R, von denen der Rückstelleingang
des Zählers Z1 vom Ausgangs signal des horizontalen Impulsformers HIF und der Rückstelleingang
des Zählers Z2 vom Ausgangssignal des vertikalen Impulsformers VIF angesteuert wird.
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Im adressierbaren Speicher PROM sind für sämtliche Zeilen eines Vollbildes
die Breite der Austastlücke für das zu beschneidende Bildsignal eingespeichert,
und zwar sowohl für den linken Bildbereich Bx als auch für den rechten Bildbereich-By.
Während die Horizontal-Bildhälftensteuerung H-BHS für jede Bildzeile,und zwar für
die linke und die rechte Hälfte des Bildsignals, die zugehörige Austastlücke für
den Vergleicher VR aus dem Speicher PROM zur Auslesung abruft, setzt der Vergleicher
VR diese Information in eine entspreqhende Steuerinformation für die Öffnung
der
Torschaltung im Sinne einer starren Verkopplung der in das Videosignal einzufügenden
digitalen Zusatz in formation mit der Farbträgerfrequenz und den Vertikal-und Zeilensynchronimpulsen
um. Dieses Steuersignal am Ausgang des Vergleichers VR wird über den Inverter I
dem einen Eingang des UND-Gatters U zugeführt, an dessen zweiten Eingang das Videosignal
vom Ausgang des Bildsignalerzeugers anliegt. Dem UND-Gatter ist der Addierer AD
nachgeschaltet, an dessen zweiten Eingang der Ausgang der Farbträger-Codiereinrichtung
FR-C angeschaltet ist.
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Auf diese Weise werden die aus dem Eingangszwischenspeicher EZS über
die Torschaltung TR zur Farbträger-Codiereinrichtung FR-C gelangenden Teilbitfolgen
immer im Zeitraum der über das UND-Gatter U herbeigeführten Austastlücken im Videosignal
in das Videosignal eingefügt Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist daran gedacht, daß
das am Ausgang des Codierers AD auftretendes Summensignal über eine Ubertragungsstrecke
ÜS einer Empfangseinrichtung zugeführt wird. In gleicher Weise könnte natürlich
dieses Summensignal zu einer Konserve in Form einer Videoplatte verarbeitet werden,
von der es jederzeit und nach Bedarf ausgelesen, in seine Komponenten zerlegt und
anschließend: das Videosignal auf einen Bildschirm dargestellt und die Zusatzinformation
weiter verarbeitet werden kann.
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Der adressierbare Speicher PROM, in den die jeweils auf die Bildzeilen
sowie Anfang und Ende des Bildsignals einer Bildzeile bezogenen Austastlücken eingespeichert
sind, bestimmt die Beschneidung des Fernsehbildes. In der Regel wird, wie das schon
angedeutet worden ist, das Videosignal nur so beschnitten werden, daß lediglich
die auf dem Bildschirm SM nach Fig. 1 nicht sichtbaren
seitlichen
Bildteile R zu Gunsten der digitalen Zusatzinformation unterdrückt werden. In besonderen
Fällen kann, wenn dem Einfügen einer großen Menge einer Zusatzinformation eine gewisse
Priorität eingeräumt wird, auch eine entsprechend stärkere Beschneidung des Videobildes
vorgenommen werden. In diesem Falle füllt dann das Videobild nicht mehr die ganze
Breite des Bildschirms SM nach Fig. 1 aus, sondern weist auf beiden Seiten dunkel
getastete Randstreifen auf.
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Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung zur Wiedergabe des am Ausgang
des Addierers AD abgegebenen und über die Ubertragungsstrecke US übertragenen Summensignals
zeigt Fig. 4.
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Die hier für einen Fernsehempfänger erforderliche Zusatzeinrichtung
ist mit ZE' bezeichnet. Entsprechend Fig. 3 weist die Zusatzeinrichtung ZE' hinsichtlich
des Steuersignals für die Torschaltung TR die gleiche aus dem Vergleicher VR, dem
adressierbaren Speicher PROM der Horizontal-Bildhälftensteuerung H-BHS und den Zählern
Z1 und Z2 bestehaM Schaltung auf.Das ankomm umZF signal wird außer dem Farbträger-Decodierer
FR-D dem horizontnlen-Impulsformer HIF, dem vertikalen Impulsformer VIF und dem
Bildsignaldecodierer BD sowie dem der Zusatzeinrichtung ZE' zugehörigen Daten-Demodulator
DA-D zugeführt. Die dem Daten-Demodulator DA-D nachgeschaltete Torschaltung TR gibt
die in den Austastlücken untergebrachten Teilbitfolgen an den Pufferspeicher PS
ab, der seinerseits die Farbträgerfrequenz vom Ausgang des Farbträger-Demodulators
FR-D als Takt erhält. Dem Pufferspeicher PS ist die Informationsschnittstelle ISS
nachgeschaltet, an deren Ausgang das ursprüngliche Datensignal DA-Sig zur Verfügung
steht. Entsprechend Fig. 3 wird das Ausgangs signal des Vergleichers VR für die
Steuerung
der Torschaltung TR über den Inverter I invertiert und dem einen Eingang des UND-GattersU
zugeführt, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal des Bilddemodulators BD
anliegt. Am Ausgang des UND-Gatters U steht somit das Bildsignal für seine Wiedergabe
auf einem Bildschirm zur Verfügung, bei dem die für das Einfügen der digitalen Zusatzinformation
benötigten Austastlücken ausgetastet sind.
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In Fig. 3 ist in der Zusatzeinrichtung ZE in unterbrochener Linie
eine Datenkennung DK als mögliche Variante angegeben, die eingangsseitig ebenfalls
vom Ausgangssignal des Vergleichers VR gesteuert wird und ausgangsseitig mit der
Farbträger-Codiereinrichtung FR-C verbunden ist. Die Datenkennung DK kennzeichnet
jeweils Beginn und Ende einer in eine Austastlücke einzufügenden Teilbitfolge. Das
kann z.B. dadurch geschehen, daß jeweils die ersten beiden und die letzten beiden
Bits einer Teilbitfolge Anfang und Ende einer solchen Teilbitfolge markieren. In
diesem Falle kann die Zusatzeinrichtung ZE' auf der Wiedergabeseite, wie die Zusatzeinrichtung
ZE" in der Schaltung nach Fig. 5 zeigt, wesentlich vereinfacht werden. Anstelle
der Zähler Z1 und Z2, der Horizontal-Bildhälftensteuerung H-BHS des adressierbaren
Speichers PROM und des Vergleichers VR erfolgt hier die Steuerung der Torschaltung
TR lediglich über einen zweiten Ausgang des Daten-Decodierers DA-D, der das an diesem
Ausgang stehende Steuersignal aus der am Anfang und am Ende einer Teilbitfolge vorhandenen
Kennung ableitet.-6 Patentansprüche 5 Figuren
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