DE3103406C2

DE3103406C2 - Verfahren zur Übertragung digitaler Tonsignale in der horizontalen Austastlückedes Videosignals

Info

Publication number: DE3103406C2
Application number: DE19813103406
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 6101 Roßdorf Hessenmüller
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG; Siemens AG; Standard Elektrik Lorenz AG; AEG Telefunken AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1981-02-02
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3103406A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung bekannter Verfahren zur Übertragung digitalisierter Tonsignale in der Horizontal-Austastlücke eines Videosignals, bei denen der Bitfluß in einer festen Phasenbeziehung zur Zeilenfrequenz f ↓Z stehen muß. Nach der Erfindung erfolgt die Abtastung aus Gründen einer für die digitale Hörfunk- und Fernsehtonübertragung einheitlichen Studio-, Übertragungs- und Empfängertechnik zunächst mit der von der Zeilenfrequenz unabhängigen, international vorgesehenen Abtastfrequenz f ↓1 = 32 kHz. Der entstehende Bitfluß wird danach durch an sich bekanntes Hinzufügen eines die Synchronisier- und Taktanpassungsinformation und das Taktanpassungsbit für ein Positiv-Taktanpassungsverfahren enthaltenden Differenzflusses Δ Φ Φ ↓1 auf einen Bitfluß Φ ↓2 vergrößert, dessen Bitfolgefrequenz f ↓2 schließlich in der erforderlichen festen Phasenbeziehung zur Zeilenfrequenz (Formel 1) steht. (n = Anzahl der in der Horizontal-Austastlücke zu übertragenden Bit) (Fig. 1 und Fig. 2). In einem Ausführungsbeispiel zur Übertragung von zwei Tonsignalen in der Horizontal-Austastlücke mit einem Bitfluß Φ ↓1 von 2 · 338 kbit/s = 676 kbit/s beträgt der um 12 Taktanpassungssynchronisierbit k, 5 bit zur Signalisierung der Taktanpassung s und um ein bit st von 1006 bit/Rahmen auf 1024 bit/Rahmen vergrößerte Bitfluß Φ ↓2 687,5 kbit/s mit (Formel 2) in der horizontalen Austastlücke.

Description

45

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung digital codierter Tonsignale in der horizontalen Austastlücke des Videosignals.

Zweck

Derartige Verfahren für das Fernsehbild begleitende Tonsignale haben den Zweck, ohne zusätzliche (n) Träger eine Übertragung der zum Bild gehörenden Tonsignale zu ermöglichen. Dadurch kann bei gleicher Bandbreite und Sendeleistung für das Fernsehsignal ein größerer Störabstand erzielt, oder bei gleicher Bandbreite und konstantem Störabstand eine bis zu 4 dB geringere Sendeleistung verwendet werden. Das letztere Merkmal ist insbesondere für Fernsehrundfunksatelliten von Bedeutung. Aber auch für die Richtfunktechnik ist die Frequenzbandersparnis durch Verzicht auf einen speziellen Tonträger von Bedeutung.

Stand der Technik

In den Rundfunktechnischen Mitteilungen Jahrgang 24 (1980) H. 1. Si 26 bis 30 ist ein Verfahren beschrieben, das dem vorstehend erläuterten Zweck dient. Bei diesem Verfahren wird der Syrichrönimpuls des Videosignals von 4.7 auf 1.2μ5 verkürzt, während die Lage des Farbsynchronsignals (Bursts) unverändert beibehalten wird, in jeder horizontalen Austastlücke werden insgesamt 48 bit. herrührend von zwei codierte« Tonkanälen, übertragen. 32 bit stehen vor. 16 bit hinter dem Farbsynchronsignal auf der hinteren Schwarzschulter.
Die 48 bit setzen sich wie folgt zusammen:

2Startbtts

44 bit für die codierten Tonsignale (4x11 bit)
2 bit für den Fehlerschutz.

Die Signale zweier Tonkanäle werden mit der doppelten Zeilenfrequenz (2 χ 15.625 kHz= 31.25 kHz) abgetastet; jede Abiastprobe wird nach dem im CCIR-Grünbuch 1978. Volume XII, Seite 154, Spalte 3 beschriebenen Verfahren in 11 bit codiert. In einer Austastlöcke sind die codierten Signale zweier aufeinanderfolgender Abtastwerte von zwei Tonkanälen, also (2x11 bit) χ 2 untergebracht. Die Bitrate je Tonkanal beträgt (ohne die genannten Staitbits) 359,375 kbit/s. Fig. 1 zeigt den Signalverlauf über der Zeit der horizontalen Austastlücke.

In der DE-AS i8 03 388 ist eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Bild und Ton im selben Frequenzband beschrieben, bei der im Sender Tonproben in die Zeilenaustastlücken eingefügt werden. Die Anzahl der Abtastproben je Austastlücke kann variiert werden. Zu dem Problem, daß Tonsignale mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz, die keine feste Beziehung zur Zeilenfrequenz aufweist, übertragen werden sollen, werden jedoch keine Anregungen gegeben.

Kritik des Standes der Technik

Bei Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Übertragung der Tonsignale in codierter Form in der horizontalen Austartiücke des Videosignals bis zum Endteilnehmer entsteht folgendes Problem:

Die Abtastfrequenz von 31.25 kHz stimmt nicht mit den 32 kHz überein, die für die digitale Tonsignalübertragung allgemein angestrebt werden. Auch in den Tonstudios der Rundfunkanstalten ist mit einem Wert von 32 kHz zu rechnen. Die Koppelung der Abtastfrequenz mit der Zeilenfrequenz des Videosignals würde darüber hinaus Studio-, Übertragungs- und Empfängertechnik verkomplizieren. Andererseits läßt sich nur mit einer festen Phasenbeziehung der bei der Abtastung entstehenden Bitfolgefrequenz zur Zeilenfrequenz eine gleichbleibende Anzahl Bit in der Horizontal-Austastlücke unterbringen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung codierter Tonsignale in der horizontalen Austastlücke des Videosignals anzugeben, bei dem eine in keiner Weise mit der Zeilenfrequenz korrelierte Abtastfrequenz verwendet wird.

Lösung

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erzielbare Vorteile

Die Erfindung bietet als Hauptvorteil die Möglichkeit, die allgemeieET bei Post- und Rundfunkverwaltungen vorgesehene Abtastfrequenz für Tonsignale von 32 kHz bei völliger Entkopplung von der Zeilenfrequenz bei der oben genannten Übertragungsart zu verwenden. Ein to weiterer Vorteil ist die Anwendbarkeit eines nachfolgend beschriebenen, von der EBU vorgesehenen !Companders bei der Digitalisierung der Tonsignale.

Beschreibung

15

Nachstehend wird ein Ausiührungsbeispiei der Erfindung unter Verwendung der bereits erwähnten Fig. 1 und der Fig. 2 näher erläutert.

Beim Ausfuhrungsbeispiel wird von einem sog. »nearinstantaneous compandor« ausgegangen, der eine Verringerung der Anzahl der Bits je Abiastwert von 14 auf 10 erlaubt. Ein entsprechendes Codierschenrs ist im EBU-Dokument GT C2 54 vom 05.06.1978 beschrieben. Es benötigt einschließlich des Schutzes gegen Bitfehler je hochwertigem monophonischen Tonkanal eine Bitrate von 338 kbit/s. wenn man als Abtastfrequenz 32 kHz ansetzt.

Nach der Fig. 2 wird davon ausgegangen, daß nach Abtastung eines analogen Tonsignals mit 32 kHz und Codierung der Folge der Abiastwerte unter Verwendung eines (Quasi-)Momentanwertkompanders ein Bitfluß φ, mit der Taktfrequenz/, entsteht, der in keiner festen Phasenbeziehung zur Zeilenfrequenz/r des Videosignals steht. Durch Hinzufügen eines Differenzflusses Λφ<&φ_ι zu φ_ι entsteht ein Bitfluß φ₂ = φι +Δφ, dessen Folgefrequenz f₂ nunmehr in einer festen Phasenbeziehung zu/_z steht, wobei/₂//_z eine ganze Zahl η und gleich der Anzahl der Bit ist, die in einer horizontalen Austastlücke zu übertragen sind. Der Bitfluß φ₂ ist nach Fig. 2 in Pulsrahmen ze b bit eingeteilt.

Bei der Positiv-Taktanpassungstechnik ist der Pulsrahmen in Fig. 2 von vornherein so konzipiert, daß die für die Aufnahme von Informationen vorgesehenen Zeitlagen bei jeder Schwankung des Abtasttaktes ausreichen. Das heißt, es stehen für die zu übertragenden Informationen mehr Plätze im Pulsrahnwn zur Verfugung als notwendig. Um den Pulsrahmen auszufüllen, wird an der Stelle des Pulsrahmens bei Bedarf ein Leerbit eingefügt.

Dieser Pulsrahmen besteüt aus den Abschnitten k, s, st und u. Der erste Block mit k bit dient der Rahmensynchronisierun;j auf der Empfangsseite. Die λ bit des zweiten Blocks werden zu Signalisierung der Tatsache an den Empfänger verwendet, ob an der Bit-Stelle st ein Leerbit, oder ein Informationsbit aus dem Bitfluß ψ, steht. Durch die Möglichkeit, daß an der Stelle st entweder ein Leerbit, oder ein Informationsbit aus φ_χ gesendet werden kann, wird die Taktanpassung des Taktes/, an den Takt/₂ durchgeführt. Der letzte Block mit ι/ bit ist ausschließlich durch Informationsbits des Flusses φ, belegt.

Derartige Verfahren der positiven Taktanpassung sind bekannt und beispielsweise in den Nachrichtentechnisckjen Fachberichten Nr. 42 (1972). S. 235 bis 244. bescririeben worden. Neu ist jedoch die Anwendung bei der Einfügung digitaler Tonsignale in die horizontale Austastlücke des Videosignals.

Die Anzahl k der Bit für die Rahmensynchronisierurig ist so zu wählen, daß eine möglichst kurze Aufsyrichronisierzeit erreicht wird: Für die Signalisierung der Taktanpassung zur Empfangsseite reicht theoretisch .τ= 1 bit aus. Doch sollten im Interesse einer größerem Sicherheil gegen auf dem Übertragungsweg entstehende Bitfehler mehr als 1 bit verwendet werden.

Schließlich ist noch ein Faktor j zu definieren, der angibt, in welchem Maße die Bit-Stelle si mit Informationsbit:; aus φ, belegt ist.

Der nach der Taktanpassung, für die die Schaltungstechnik bekannt ist. entstehende Bitstrom φ₂ wird mit seiner Taktfrequenz f₂ in einen Speicher ein — und mit einer sehr viel höheren Frequenz in Pakfiten zu η = J₂Ifζ bit aus diesem ausgelesen. Die Pakete werden, wie in Fig. 1 dargestellt, auf der hinteren Schwarzschulter vor und hinter dem Farbsynchronsignal (Burst) .-laziert.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für r.wei Tonkanäle, deren Signale mit 32 kHz abgetastet und mit dem von der EBU vorgesehenen Verfahren codiert wurden, habe folgende Zahlenwerte:

ψ, =-2x338 kbit/s = 676 kbit/s	bit
b =1024	bit
A- = 12	bit
.T= 5	bit
st = 1	bit
i/ =1006	a =0,871272 bit
(A₂ = 687.5
i kbit/s

Die Anzahl der Bit je horizontaler Austastlücke beträgt

/₂ 687,5 kHz ..

»I — ^J__±_ —τ — AA

/_z 15.625 kHz

Hierzu kommen ggf. noch ein oder zwei Startbits. Die mittlere Taktanpassungsfrequenz /_r, mit der Leerbits an der Stelle si in den Bitstrom eingefügt werden, ist

Z₇-=/,-^= 86,43 Hz

Dieser Wert ändert sich entsprechend den Schwankungen der Takte/, und f₂ im Rahmen ihrer Toleranzen. Nimmt man als Summe dieser Toleranzen ± 50 · 10 -⁰ an, so erhält man/_T = +34,4 Hz.'

Eine vorteilhafte Weiterführung der Erfindung ist darin zu sehen, daß nicht alle Bits des Blockes A- der Rahmensynchronisierung dienen, sondern einige beispielsweise für die Signalisierung bestimmter Betriebszustände verwendet werden.

Das Verfahren der Erfindung ist im Prinzip nicht auf die im Stand der Technik beschriebenen Tonübertragungsverfahren in der Horizontal-Austasilücke beschränkt, sondern z.B. auch auf Verfahren anwendbar, bei denen in der Horizontal-Austastlücke anstelle des Synchron- und Farbsynchronsignals ein Block von 88 Bit übertragen wird, der neben der digitalen Toninformation das Synchron- und Farbsynchronsignal kodiert enthält (EBU-Document V 3 MUX 4 Dez. 1979).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: · ·

L Verfahren.zur Übertragung digitalisierter Tonsignal in der Horizontal-Austastlücke eines Videosignals, deren Bitfluß in einer fesien Phasenbeziehung zur Zeilenfrequenz f_z stehen muß, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Digitalisierung des Tonsignals aus Gründen einer für digitale Hörfunk- und Fernsehtonübertragung einheitlichen Studio-, Übertragungsund Empfangertechnik zunächst mit der von der Zeilenfrequenz unabhängigen, international vorgesehenen Abtastfrequenz Z₁= 32 kHz erfolgt,

b) daß der entstehende Bitfluß φ, danach durch an sich bekanntes Hinzufügen eines die Synchronisier- und Taktanpassungsinformation und das Taktanpassungsbit für. ein Positiv-Taktanpassungsverfahren enthaltenden DiITersizflusses Αφ <κ φ, auf einen Bitfluß φ₂ vergreifen wird,

c) dessen Bitfolgefrequenz f₂ schließlich in der erforderlichen Phasenbeziehung zur Zeilenfrequenz'^ = η steht. (// = Anzahl der in der

Horizontal-Austastlücke zu übertragenden Bit) (Fig. 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Übertragung von zwei Ton-Signalen in der Horizontal-Austastlücke mit einem Bitfluß φ, von 2x338 kbit/s = 676 kbit/s der um Synchronisierbit k, 5 bit zur Signalisierung der Taktanpassung s und um ein Taktanpassungsbit si von 1006 bit/Rahmeti auf 1024 bit/Rah men vergrößerte Bitnuß 0₂ 687,5 kbil/s i.iit

^{44 bit ln} der horizontalen Austast-

lücke beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den 12 Synchronisierbits einige für die Signalisierung bestimmter Betriebszustände abgezweigt werden.