DE1207956B

DE1207956B - Synchronous modulator for the production of a color carrier for the transmission of color television pictures

Info

Publication number: DE1207956B
Application number: DEH47038A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Werner Paehr
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1962-09-29
Filing date: 1962-09-29
Publication date: 1965-12-30

Description

Synchronmodulator zur Herstellung eines Farbträgers für die übertragung farbiger Fernsehbilder Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herstellung eines von Farbdifferenzspannungen nach Amplitude und Phase abhängigen Farbträgers. Derartige Farbträger werden bei der Übertragung von Farbfernsehbildern als Farbsignalspannung benutzt. Im Empfänger werden aus dem Farbträger die Farbdifferenzspannungen, z. B. R- Y und B- Y, gewonnen und aus ihnen durch Addition der Helligkeitskomponente, z. B. Y, die Grundfarben wieder hergestellt.Synchronous modulator for producing a color carrier for the transmission of color television pictures The invention relates to an arrangement for producing a color carrier which is dependent on color difference voltages according to amplitude and phase. Such color carriers are used as color signal voltage in the transmission of color television pictures. In the receiver, the color difference voltages such. B. R-Y and B-Y, obtained and from them by adding the brightness component, z. B. Y, the basic colors restored.

Der Farbträger wird heutzutage so hergestellt, daß aus den Grundfarbenspannungen mit Hilfe von Widerstandsmatrizen Farbdifferenzspannungen abgeleitet und dann mit den letzteren zwei Trägerfrequenzspannungen, die zueinander 90° Phasenverschiebung haben, moduliert werden. Um die Trägerfrequenz zu unterdrücken, wurden Gegentaktmodulatoren benutzt. Die Anforderungen an Nullpunktkonstanz und Symmetrie sowohl der Gegentaktmodulatoren als auch der für sie benötigten Steuerspannungen sind sehr hoch und in der Praxis nur mit Hilfe komplizierter automatischer Einrichtungen zu erfüllen.The color carrier is manufactured nowadays in such a way that from the basic color tensions With the help of resistance matrices, color difference voltages are derived and then with the latter two carrier frequency voltages that are 90 ° phase shift to each other have to be modulated. To suppress the carrier frequency, push-pull modulators were used used. The requirements for zero point constancy and symmetry of both the push-pull modulators as well as the control voltages required for them are very high and in practice to be fulfilled only with the help of complicated automatic devices.

Es ist auch aus älteren Veröffentlichungen bekannt, zur Herstellung des symmetrischen Farbträgers, bei dem im Farbträgerdiagramm die Grundfarben in der gleichen Richtung wie die Farbdifferenzen liegen und gegeneinander 120° Phasenwinkel haben, je Grundfarbe eine Trägerfrequenzspannung von bestimmter Phasenlage und Amplitude mit der Grundfarbenspannung zu modulieren und den Farbträger durch Addition dieser Modulationsprodukte zu bilden. Zu diesem Zweck diente eine Abtastvorrichtung, die aus den Grundfarbenspannungen eine Folge von schmalen Impulsen R, G, B, R, G, B ... mit gleichmäßigen Abständen herausschnitt. Bezogen auf die Antriebsfrequenz dieser Abtastvorrichtung, hatten die Impulse jeweils eine Phasenverschiebung von 120° gegeneinander. Die mit der praktischen Verwendung der Abtastvorrichtung verbundene Schwierigkeit und die Erkenntnis, daß es sich bei dem Wechselstromanteil der Impqlsreihe um eine vdn Farbdifferenzspannungen nach Amplitude und Phase abhängigen Spannung handelt, führten zu der heute üblichen Technik der Farbübertragung mittels eines durch Farbdifferenzspannungen modulierten Farbträgers. Im Zuge dieser Entwicklung wurde der symmetrische Farbträger und mit ihm die Erzeugung des Farbträgers direkt aus den Grundfarben fallengelassen.It is also known from older publications to produce the symmetrical color carrier, in which the primary colors in the color subcarrier diagram are in the same direction as the color differences and have a phase angle of 120 ° to each other, to modulate a carrier frequency voltage of a certain phase position and amplitude with the primary color voltage for each primary color and to form the color carrier by adding these modulation products. A scanning device was used for this purpose, which cut out a series of narrow pulses R, G, B, R, G, B ... at regular intervals from the primary color voltages. In relation to the drive frequency of this scanning device, the pulses each had a phase shift of 120 ° from one another. The difficulty associated with the practical use of the scanning device and the knowledge that the alternating current component of the pulse series is a voltage that is dependent on the amplitude and phase of color difference voltages, led to the current technology of color transmission by means of a color carrier modulated by color difference voltages. In the course of this development, the symmetrical color carrier and with it the generation of the color carrier directly from the primary colors was dropped.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die Herstellung des Farbträgers durch Modulation der Trägerfrequenzspannungem mit den Grundfarbenspannungen auch dann, wenn, wie beim NTSC-Träger, die Richtungen der Farbdifferenzen mit denen der Grundfarben im Farbdiagramm nicht zusammenfallen und die Phasenwinkel nicht symmetrisch sind, möglich und unter. Voraussetzung einer einfachen technischen Lösung vorteilhaft ist. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein hierzu geeigneter Synchronmodulator, in welchem je Grundfarbe eine multiplikative Mischröhre verwendet ist, wobei die Ausgangsspannungen der Mischröhre addiert werden und einerseits die Trägerfrequenzspannungen bzw. die Gitterspannungen der Mischröhren und andererseits die Grundfarbenspannungen so bemessen werden, daß bei schwarzem bzw. weißem Bildinhalt die Summenausgangsspannung verschwindet.The invention is based on the knowledge that the production of the color carrier by modulating the carrier frequency voltages with the primary color voltages even if, as with the NTSC carrier, the directions of the color differences with those the primary colors in the color diagram do not coincide and the phase angles do not are symmetrical, possible and under. Requirement for a simple technical solution is advantageous. The subject of the invention is a synchronous modulator suitable for this purpose, in which a multiplicative mixing tube is used for each basic color, the Output voltages of the mixing tube are added and on the one hand the carrier frequency voltages or the grid voltages of the mixing tubes and, on the other hand, the primary color voltages be dimensioned in such a way that the total output voltage for black or white image content disappears.

Die Erfindung werde an Hand eines Ausführungsbeispieles (A b b. 1) beschrieben. Hier sind Röl, R62 und Rö3 die Modulatoren. Jedem Modulator wird am ersten Gitter G11, G21 bzw. G31 eine Grundfarbenspannung und am dritten Gitter Trägerfrequenzspannung U zugeführt. Die Anoden der Modulatoren sind verbunden und treiben über ein Bandfilter T1, durch das die gewünschte Bandbreite des Modulators eingestellt wird, eine Endröhre Rö4, die den Farbträger über den Ausgangstransformator T2 abgibt. Die Trägerfrequenzspannungen an den dritten Gittern sind gegeneinander phasenverschoben, wobei die Phasen= winkel die Art des Farbträgers bestimmen. In A b b. 1 wird die Phasenverschiebung durch die Leitungen L1 und L2 dargestellt. Die Vorspannungen der Gitter G 11, G21 und G31 sind über die Clampingstufen Cl, C2. bzw. C3 üblicher Bauart einstellbar. Die Größe der Grundfarbenspannung R, G und B sind durch die Potentiometer P1, P2 bzw. P3 dimensionierbar. Der Nullpunkt wird justiert, indem bei schwarzem Signal die Vorspannungen an G11, G21 und G31 so eingestellt werden, daß sich die phasenverschobenen Trägerfrequenz-Anoden-Spannungen von Röl, Rö2 und Rö3 zu Null addieren. Da Röl, Rö2 und Rö3 multiplikative Mischröhren sind, ist dieses durch Änderung des Emissionsstroms der Röhren immer möglich, ohne daß Verzerrungen auftreten. Dann wird eines der Grundfarbenpotentiometer, z. B. P1, auf einen solchen Wert eingestellt, daß sich am Ausgang des Modulators die für die betreffende Farbe notwendige Größe ergibt. Zum Schluß werden die beiden anderen Grundfarbenpotentiometer so justiert, daß sich bei weißem Signal die Ausgangsspannung wieder kompensiert, d. h. Null wird.The invention will be described using an exemplary embodiment (A b b. 1). Here Röl, R62 and Rö3 are the modulators. A primary color voltage is fed to each modulator at the first grid G11, G21 or G31 and a carrier frequency voltage U is fed to the third grid. The anodes of the modulators are connected and drive via a band filter T1, through which the desired bandwidth of the modulator is set, an output tube Rö4, which emits the color carrier via the output transformer T2. The carrier frequency voltages on the third grids are phase-shifted from one another, with the phase angle determining the type of color carrier. In A b b. 1 the phase shift is shown by the lines L1 and L2. The biases of the grids G 11, G21 and G31 are via the clamping stages Cl, C2. or C3 of the usual design adjustable. The size of the primary color voltage R, G and B can be dimensioned using potentiometers P1, P2 and P3. The zero point is adjusted by setting the bias voltages at G11, G21 and G31 when the signal is black so that the phase-shifted carrier frequency anode voltages of Röl, Rö2 and Rö3 add up to zero. Since Röl, Rö2 and Rö3 are multiplicative mixing tubes, this is always possible by changing the emission current of the tubes without distortions occurring. Then one of the primary color potentiometers, e.g. B. P1, set to such a value that the output of the modulator results in the size necessary for the color in question. Finally, the two other primary color potentiometers are adjusted so that the output voltage is compensated for, ie zero, when the signal is white.

Damit ist die Anordnung nach A b b. 1 arbeitsfähig und gibt einen Farbträger nach der weiter unten angegebenen Formel III ab. Das Gerät läßt sich im Betrieb durch Beobachtung der Schwarzschulter und eines in die Bildaustastlücke eingetasteten Weißsignals kontrollieren.The arrangement according to A b b. 1 able to work and gives one Color carrier according to the formula III given below. The device can in operation by observing the black shoulder and one in the image blanking interval Check the keyed in white signal.

Man kann für die Anordnung nach A b b. 1 Röhren Rö 1, R62 und Rö 3 mit unterschiedlichen Steilheiten, die für Gegentaktmodulatoren unbrauchbar wären, ohne weiteres verwenden, denn durch die geschilderten Justierungen werden die Steuerspannungen jeweils an zwei Punkten der Röhrenkennlinie eingestellt, so daß Streuungen der Röhreneigenschaften kompensiert werden. Die Nullpunktkonstanz ist außerdem schon allein deshalb höher als bei gebräuchlichen Schaltungen, weil erfindungsgemäß nur drei Modulatorelemente (Röl, Rö2 und Rö3), die zeitlichen Änderungen unterworfen sein könnten, Verwendung finden, während sonst vier solcher Elemente benutzt weiden. Auch für die den Farbmodulator speisenden Vorverstärker ergeben sich durch die erfindungsgemäße Anordnung leichtere Bedingungen. Während bisher die Ausgänge der Vorverstärker genau kalibriert werden mußten, ist dieses jetzt nicht mehr notwendig, da mit der Weißwertjustierung die richtige Bemessung der einzelnen Farbspannungen gewährleistet ist.One can for the arrangement according to A b b. 1 Without further ado, use tubes Rö 1, R62 and Rö 3 with different slopes that would be unusable for push-pull modulators, because the adjustments described above are used to set the control voltages at two points on the tube characteristic, so that variations in the tube properties are compensated for. The zero point constancy is also higher than with conventional circuits because, according to the invention, only three modulator elements (Röl, Rö2 and Rö3), which could be subject to changes over time, are used, while otherwise four such elements are used. The arrangement according to the invention also results in easier conditions for the preamplifiers feeding the color modulator. While the outputs of the preamplifiers previously had to be precisely calibrated, this is no longer necessary, since the correct dimensioning of the individual color voltages is guaranteed with the white value adjustment.

Zur näheren Verständnis der Funktion des erfindungsgemäßen Farbträgererzeugers diene das Vektordiagramm A b b. 2, in dem die Lage der Farbvektoren R, G und B in einem I, Q-Koordinatensystem dargestellt ist. I liegt in R-Richtung und Q senkrecht dazu. Unter sinngemäßem Ansatz der Bedingung, daß der Träger bzw. die Modulationsprodukte bei unbunten Farben verschwinden, erhält man die Formeln I und Il. . Farbträger oc2 oc3 Symmetrisch ................. 30 30 NTSC ...................... 47 27 Zirkular ..................... 51 13,5 a$ und a$ sind die Winkel der grünen bzw. der blauen Farbrichtung gegen die Q-Achse, wie aus A b b. 2 zu ersehen ist. In der Tabelle sind die Werte der Winkel a2 und oca angegeben, mit denen die Formeln I und II die Vektordarstellung bekannter Farbträgermodifikationen ergeben. Von den Vektorgleichungen I und II gelangt man zur Wechselspannungsdarstellung des Farbträgers F mit der Trägerfrequenz co und dem Anfangsphasenwinkel y durch die Formel III.The vector diagram A b b serve for a more detailed understanding of the function of the color carrier generator according to the invention. 2, in which the position of the color vectors R, G and B is shown in an I, Q coordinate system. I is in the R direction and Q is perpendicular to it. The formulas I and II are obtained by analogously applying the condition that the carrier or the modulation products disappear in the case of achromatic colors. . Color carrier oc2 oc3 Symmetrical ................. 30 30 NTSC ...................... 47 27 Circular ..................... 51 13.5 a $ and a $ are the angles of the green and blue color directions, respectively, against the Q-axis, as in A b b. 2 can be seen. The table shows the values of the angles a2 and oca with which the formulas I and II result in the vector representation of known color carrier modifications. From the vector equations I and II one arrives at the alternating voltage representation of the color carrier F with the carrier frequency co and the initial phase angle y by the formula III.

F = I cos (co t -I- y) -[- Q sin (co t -I- y) . (11I) Die bisher beschriebene Anordnung liefert unabhängig von den Farben immer die gleiche Bandbreite. Wenn man die Bandbreiten in Anlehnung an das NTSC-System von den Farbrichtungen abhängig machen will, muß man im Ausgangskreis der Modulatoren Röl, Rö2 und R63 ein elliptisches Bandfilter, das eine von der jeweiligen Phase des Farbträgers abhängige Bandbreite aufweist, anordnen. F = I cos (co t -I- y) - [- Q sin (co t -I- y). (11I) The arrangement described so far always provides the same bandwidth regardless of the colors. If you want to make the bandwidths dependent on the color directions based on the NTSC system, you have to arrange an elliptical band filter in the output circuit of the modulators Röl, Rö2 and R63, which has a bandwidth depending on the respective phase of the color carrier.

Auf Grund der A b b. 2 und Formel I und II zu entnehmenden Erkenntnis, daß die dort dargestellten I- und Q-Achsen unabhängig von der jeweiligen Farbträgermodifikation [durch die R- bzw. (B-G)-Richtung gegeben] sind, ist es vorteilhaft, die verschiedenen Bandbreiten in die genannten Richtungen zu verlegen. Da die I- und Q-Achsen nach A b b. 2 im Chromatizitätsdiagramm etwa in den Richtungen größter bzw. kleinster Erkennbarkeit von Farbunterschieden liegen, ist dabei die I-Komponente in Formel III mit größerer Bandbreite auszustatten als die Q-Komponente.On the basis of A b b. 2 and formulas I and II to be taken from the knowledge, that the I and Q axes shown there are independent of the respective color carrier modification [given by the R or (B-G) direction], it is advantageous to use the different Laying bandwidths in the directions mentioned. Since the I and Q axes are after A b b. 2 in the chromaticity diagram roughly in the largest and smallest directions If color differences are recognizable, the I component in the formula is here III to provide a greater bandwidth than the Q component.

In Anbetracht der Tatsache, daß die Formeln I und II auch für- Farbträger, die auf herkömmliche Weise hergestellt sind, gelten, hat die oben angeführte Erkenntnis und die daraus gezogene Lehre auch für solche Farbträger Bedeutung.In view of the fact that formulas I and II also apply to- color carriers, that are manufactured in a conventional manner, have the above knowledge and the lesson drawn from it also has significance for such color carriers.

Einfacher als mit Hilfe eines elliptischen Filters kann man die verschiedenen Bandbreiten erzielen, indem man den ersten Gittern der Röhren Rö 1, R62 und R63 Farbspannungen verschiedener Bandbreiten zuführt, wobei die rote Farbspannung eine größere Bandbreite als die blaue und grüne haben muß. Damit wird aber bei Weißsprüngen die Weißkompensation unvollständig, da für die hohen Frequenzen der roten Farbspannung keine Gegenspannungen vorhanden sind. Durch eine Korrekturspannung, die zusätzlich auf die Gitter von Röl, R62 und Rö3 zu geben ist, kann man diesen Fehler beseitigen. Die Korrekturspannung kann z. B. durch Differentiation der roten Farbspannung hergestellt werden.The different bandwidths can be achieved more easily than with the help of an elliptical filter by supplying color voltages of different bandwidths to the first grids of the tubes Rö 1, R62 and R63, whereby the red color voltage must have a larger bandwidth than the blue and green. With white jumps, however, the white compensation is incomplete, since there are no counter-voltages for the high frequencies of the red color voltage. This error can be eliminated by applying a correction voltage to the grids of Röl, R62 and Rö3. The correction voltage can e.g. B. be produced by differentiation of the red color voltage.

Unter den in der obigen Tabelle angeführten Farbträgerarten hat der symmetrische Farbträger die besondere Bedeutung, daß er unmittelbar zum Betrieb einer Einstrahl-Farbenbildröhre verwendet werden kann. Andere Farbträger müssen zu diesem Zweck erst in den symmetrischen Farbträger umgewandelt werden. Die Formeln IV und V, bei denen der symmetrische Farbträger durch 10, Q(, bezeichnet ist, stellen eine solche Umwandlung eines beliebigen Farbträgers 1, Q mathematisch dar. Diesen Formeln ist die Lehre zu entnehmen, daß jeder Farbträger I, Q durch Zusatz eines nur von Q abhängigen Vektors in den symmetrischen Farbträger verwandelt werden kann. Die praktische Durchführung dieser Lehre ist z. B. mit Hilfe eines Synchronfilters (Axis Selector), das aus einem Farbträger die Schwingungen in einer bestimmten Phasenlage herausfiltert, vorzunehmen. So wäre aus dem Farbträger nach Formel III der Sinus-Anteil herauszufiltern und dann mit einer gewissen Phasendrehung und Amplitudenänderung, deren Werte aus den Formeln IV und V zu berechnen sind, dem Farbträger zuzusetzen.Among the types of color carriers listed in the table above, the symmetrical color carrier has the particular importance that it can be used directly for operating a single-beam color picture tube. For this purpose, other color carriers must first be converted into the symmetrical color carrier. The formulas IV and V, in which the symmetrical color carrier is denoted by 10, Q (,, represent such a conversion of any color carrier 1, Q mathematically. These formulas show that every color carrier I, Q can be converted into a symmetrical color carrier by adding a vector that is only dependent on Q. The practical implementation of this teaching is z. B. with the help of a synchronous filter (axis selector), which filters out the vibrations in a certain phase position from a color carrier. The sine component would have to be filtered out of the color carrier according to formula III and then added to the color carrier with a certain phase shift and amplitude change, the values of which are to be calculated from formulas IV and V.

Auch diese Lehre hat über den Rahmen des erfindungsgemäßen Farbträgererzeugers hinaus allgemeine Bedeutung.This teaching also has beyond the scope of the ink carrier producer according to the invention addition general meaning.

Claims

Claims: 1. Synchronous modulator for producing one from with the basic color voltages modulated carrier frequency voltages of a specific phase composite color carrier for the transfer of three or more primary colors existing color images, characterized in that one multiplicative for each basic color Mixing tube is used, the output voltages of the mixing tubes are added, and on the one hand the carrier frequency voltages or the grid voltages of the mixing tubes and on the other hand the primary color tensions are dimensioned so that with black or white image content the total output voltage disappears.

2. Synchronous modulator according to claim 1, characterized in that the color carrier in its red Primary color voltage corresponding phase is assigned a larger bandwidth than in its corresponding to the difference between the blue and green primary color voltages Phase.

3. Synchronous modulator according to claim 2, characterized in that the primary color voltages can be fed to the mixing tubes with different bandwidths.

4. Synchronous modulator according to claim 3, characterized in that the basic color tensions for improvement Suitable correction voltages can be added to the white compensation.

5. Synchronous modulator according to claim 4, characterized in that the correction voltages from one or several primary color voltages, in particular by differentiation, can be derived. Documents considered: German Patent No. 960 364; German Auslegeschrift H 8328 VIII a / 21 a1 (published on October 20, 1955).