DE2056583B2

DE2056583B2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Rückgewinnung der video- bzw. trägerfrequenten Farbdifferenzsignale aus einem PAL-Farbartsignal

Info

Publication number: DE2056583B2
Application number: DE2056583A
Authority: DE
Inventors: Hans 7000 Stuttgart Reiber
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1978-09-14
Also published as: ATA962971A; NO139196C; IT976370B; SE378498B; NO139196B; GB1307959A; BE775423R; DE2056583A1; ES397061A2; AT328005B; AU468126B2; AU3565771A; DE2056583C3; ZA717566B

Description

Im Hauptpatent DE-PS 19 25 155.9 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Rückgewinnung der video- oder trägerfrequenten Farbdifferenzsignale aus einem in bezug auf die Zählrichtung des Phasenwinkels λ von Zeile zu Zeile alterniedenden PAL-Farbartsignal der auf dem Übertragungsweg entstandene Phasenfehler beseitigt wird und aus dem alternierenden Farbartsignal mit einem Phasendecoder ein amplitudenunabhängiges Phasensignal hergeleitet, die Zählrichtung dieses Signals von Zeile zu Zeile umgeschaltet wird und das so umgeschaltete Phasensignal in einer Verzögerungseinrichtung etwa um Zeilendauer verzögert wird und aus dem unverzögerten und dem verzögerten Phasensignal oder aus von diesen hergeleiteten Signalen durch phasenmittelwertbildende Addition ein phasenkorrigiertes, vom Sinus des Phasenwinkels abhängiges Signal ι sin <x und ein phasenkorrigiertes, vom Cosinus des ' Phasenwinkels abhängiges Signal cos a gebildet werden und diese beiden Signale in je einer Multiplizierschaltung mit einem von der Amplitude des Farbartsignals abhängigen Amplitudensignal multipliziert werden.

κι Dabei war aus der DE-AS 11 61 949 ein Empfänger für ein Farbfernsehsystem bekannt, bei dem ein Leuchtdichtesignal und zwei Farbsignale oder Farbdifferenzsignale durch Modulation eines Farbträgers nach zwei senkrecht zueinander stehenden Modulationsrichtungen

ι "> übertragen werden und bei dem die Modulationseinrichtungen bzw. die Modulationsphasen des Farbträgers im Sender und Empfänger im Rhythmus der Zeilenfrequenz umgeschaltet werden und bei dem eine Strahlwobbelung in Richtung senkrecht zur Zeile oder

.'«ι eine elektrische Mittelwertbildung über zeitlich aufeinanderfolgende Zeilen unter Verwendung eines Speichers erfolgt.

Es ist ferner bekannt, DE-PS 12 52731, die Mittelwertbildung unter Verwendung eines Speichers dadurch

r> zu erreichen, daß jedes der beiden Farbsignale träger- oder videofrequent mit dem ihm entsprechenden, um Zeilendauer verzögerten Farbsignal addiert wird. Die elektrische Mittelwertbildung des vollständigen Farbsignals setzt also die Verzögerung beider Farbsignale

κι voraus. Die Verzögerung beider Farbsignale erfolgt im allgemeinen durch Verzögerung des getragenen, beide Farbkomponenten beinhaltenden Farbartsignals in einer Glasverzögerungsleitung. Durch die Verzögerung beider Farbkomponenten entstehen bei der elektrischen

i") Mittelwertbildung Sättigungsfehler. Um diese Sättigungsfehler wenigstens an zwei Punkten zu beseitigen, ist eine Schaltung zur Korrektur bekannt, DE-PS 12 63819, bei der zum Ausgleich von Phasenfehlern dem Farbträger eine farbträgerfrequente Spannung

4(i hinzugefügt und dadurch ein amplitudenfehlerbehafteter Farbträger entsteht und bei der eine durch Subtraktion des Farbträgers einer Zeile und des an der nicht umgeschalteten Modulationsachse phasenmäßig gespiegelten Farbträgers der zeitlich benachbarten

■r'> Zeile gewonnene Spannung dem amplitudenfehlerbehafteten Farbträger über einen so bemessenen Phasendreher und einen so bemessenen Amplitudeneinsteller hinzugefügt wird, daß die so gewonnene Korrekturspannung die gleiche Phase wie der Farbüräger hat und

->o der Amplitudenfehler bei wenigstens zwei Werten des Phasenfehlers verschwindet, wobei entweder im Weg der Korrekturspannung ein Umpoler liegt, der die Polarität der Korrekturspannung unabhängig vom Vorzeichen des Phasenfehler konstant hält, oder ein

i^ri mittlerer Phasenfehler eingestellt wird, so daß die Korrekturspannung unabhängig vom Vorzeichen des Phasenfehlers die Amplitude des Farbträgers vergrößert.
Wie bereits gesagt, wird bei dieser Schaltung der

wi Farbsättigungsfehler nur an zwei Punkten beseitigt. Zwischen diesen beiden Punkten treten weiterhin prinzipielle Sättigungsfehler auf. Auch bei dieser Schaltung werden zwei Komponenten des Farbsignals verzögert und zwecks Mittelwertbildung addiert und

(v-i erst anschließend durch eine Korrekturschaltung der durch die Mittelwertbildung entstandenen Sättigungsfehler reduziert bzw. an zwei Punkten beseitigt.

Darüber hinaus beschreibt die DE-OS 14 62 62.3

Einrichtungen, bei denen das Farbartsignal erst in die träger- oder viedofrequenten Farbdifferenzsignale (R- Y) und (B- Y) aufgespalten wird, beide Signale in zwei getrennten Verzögerungsanordnungen verzögert werden und anschließend durch Addition des jeweils unverzögerten und verzögerten Signals gemittelt werden. Bei dieser Verzögerung muß also für jede Farbkomponente je eine Verzögerungsanordnung zur Anwendung kommen. Läßt man eine dieser Verzögerungsanordnungen weg, so wird nur eines der beiden Farbdifferenzsignale gemittelt. Durch die fehlende Mittelung des anderen Farbdifferenzsignals treten bei Phasenabweichungen Störungen auf dem Bildschirm auf, die denen bei PAL-Dekodern ohne Verzögerungsleitung (Simpel-PAL) gleichen. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß diese Fehler entweder in roten Bereichen oder in blauen Bereichen des Bildes unterdrückt sind. Es treten in diesem Falle also nicht nur Sättigungsfehler, sondern in vielen Bildbereichen auch noch Farbartfehler auf, die von Zeile zu Zeile wechseln und deshalb eine sehr störende Zellenstruktur hervorrufen.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe das Verfahren nach dem Hauptpatent DE-PS 19 25 155.9 weiterzubilden und schlägt deshalb vor, daß die phasenmittelwertbildende Addition in zwei Addierschaltungen erfolgt, von denen jeder eine aus dem unverzögerten und eine aus dem verzögerten Phasensignal hergeleitete Phasenkomponente zugeführt wird, die in Abhängigkeit des Phasenwinkels cn. sinusförmigen oder dreieckförmigen Verlauf hat und die der ersven Addierschaltung zugeführten Phasenkomponenten zu denen der zweiten Addierschaltung zugeführten Phasenkomponenten eine Phasenverschiebung aufweisen. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn diese Phasenverschiebung 90° beträgt.

Die Ausbildung von Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens ist dabei aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung soll nun an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend beschrieben werden.

Es zeigt dabei

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild,

F i g. 2a und b in Diagrammform Beispiele der arithmetischen Mittelwertbildung,

F i g. 3 veranschaulicht graphisch die Sättigungsfehler bei einem Phasenfehler von 15°,

F i g. 4 einen Schaltungsvorschlag für einen Umkodierer.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild nach der Erfindung. Das PAL-codierte Farbsignal gelangt von der Eingangsklemme 1 zu einem Hüllkurvendemodulator 25 und gleichzeitig zu einem Begrenzer 4. Der Hüllkurvendemodulator erzeugt eine videofrequente farbsättigungsgetreue Signalkomponente, die durch Hüllkurvenvergleichrichtung entsteht. Das begrenzte, nur noch die farbartgetreue Komponente enthaltende Signal wird einem Schmitt-Trigger 6 zur Flankenversteilerung zugeführt, dem ein Differenzierglied 7 nachgeschaltet ist. Der an der Klemme 2 liegende, in an sich bekannter Weise erzeugte Referenzträger wird ebenfalls über einen Schmitt-Trigger 3 zu einer Rechteckschwingung mit steilen Flanken verwandelt, die mit dem Differenzierglied 5 differenziert wird. Die beiden differenzierten Impulse (Nadelimpulse) gelangen an die beiden Eingänge eines Start-Stop-Flip-Flops 8. An den beiden Ausgängen des Start-Stop-Flip-Flops entstehen zwei gegenpolige impulsförmige Ausgangsspannungen, deren Impulsbreite bzw. Impulslücke linear mit der Phase moduliert sind. Die beiden gegenpoligen Ausgangssignale des Flip-Flops 8 werden über den an sich bekannten PAL-Umschalter 9 einem Siebglied 10 zugeführt, an dessen Ausgangsklemme 18 die farbartgetreue Signalkomponente (Phasensignal) erscheint.

Mit Hilfe zweier Umcodierer 12 und 13 werden sowohl das unverzögerte Phasensignal als auch das verzögerte Phasensignal in zwei, in Abhängigkeit des Phasenwinkels λ dreieckförmige Signalkomponenten umgewandelt, so daß an den Klemmen 15 und 16 die Spannung U\ bzw. L^und an den Klemmen 14 und 17 die Spannung Ui bzw. Ua, entstehen (siehe F i g. 2). Die so gewonnenen unverzögerten als auch die entsprechenden verzögerten Phasensignalkomponenten werden in den beiden Addierstufen 19 und 20 arithmetisch gemittelt.

Es entstehen wieder zwei dreieckförmige Signalkomponenten, die in den beiden Verzerrerstufen 21 und 22 zu sinusförmigen Signalspannungen geformt werden. Die so entstandenen sinusförmigen Signalkomponenten sind gegeneinander um 90° phasenverschoben. Diese Signale werden in zwei multiplikativen Mischern 23 und 24 mit dem vom Hüllkurvendemodulator 25 erzeugten hüllkurvendemodulierten Farbsignal (Amplitudensignal) gemischt. An den Ausgängen 26 und 27 dieser multiplikativen Mischer entstehen die Farbdifferenzsignale B- Kund R- Y.

Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist jeder Addierschaltung eine Verzerrerstufe nachgeschaltet. Anstelle dieser nachgeschalteten Verzerrerstufen kann auch in jeder Zuleitung beider Addierschaltungen je eine Verzerrerstufe vorgesehen sein, so daß jeder Addierstufe eine aus dem unverzögerten und eine aus dem Phasensignal hergeleitete, in Abhängigkeit des Phasenwinkels sinusförmig verlaufende Phasenspannungskomponente zugeführt wird.

Die beiden so aus dem unverzögerten Phasensignal hergeleiteten sinusförmigen Komponenten können auch mittels zweier Synchrondemodulatoren und eines PAL-Umschalters aus dem am Ausgang der Verzerrerstufe 4 liegenden Phasensignal gewonnen werden.

Diese Schaltungsabwandlungen haben jedoch nicht nur den Nachteil des größeren Schaltungsaufwandes, sondern auch den weiteren Nachteil, daß bei auf dem Übertragungsweg entstandenen Phasenfehlern über den gesamten Winkelbereich von 0 bis 360 Sättigungsfehler auftreten, während bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung, wie im folgenden noch näher erläutert wird, geringfügige Sättigungsfehler nur bei bestimmten Phasenwinkelbereichen auftreten.

F i g. 2a zeigt die an den Ausgangsklemmen 15 und 16 der beiden gleich aufgebauten Umcodierer erzeugte dreieckförmige Phasensignalkomponente ADNQ U\ bzw. t/2, und F i g. 2b zeigt die an den Ausgangsklemmen 14 und 17 erzeugte ebenfalls dreieckförmige Phasensignalkomponente AKQ Uj bzw. Ui. Die erste Dreieckspannung wechselt ihre Steigung jeweils bei 90°, 270°, 450° usw., während die zweite Dreieckspannung ihre Steigung bei 0°, 180°, 360°, 540° usw. wechselt. Die beiden Dreieckspannungen werden, wie in F i g. 4 noch nähc^r erläutert wird, aus Teilen der PhasenspannungLty und der zur Achse

invertierten Kurve ί/φ zusammengesetzt.

Im folgenden sollen mehrere Beispiele der arithmetischen Mittelwertbildung demonstriert werden.

1. Beispiel

Es sollen die beiden Phasenwerte φ =120° und ι φ= 150° gemittelt werden. Dies entspricht den Punkten F und H der ersten Dreieckspannungskurve (F i g. 2a). Am Ausgang der Addierstufe 20 entsteht daher ein Spannungsmittelwert entsprechend Punkt G. Die zweite Dreieckspannungskurve (Fig. 2b) liefert die πι entsprechenden Punkte F und 77. Somit entsteht am Ausgang der Addierstufe 19 ein Spannungsmittelwert entsprechend Punkt G. Am Ausgang der Verzerrerstufe 22 erhält man somit eine Spannung, die proportional dem Funktionswert sing) ist (Punkt Ci), wobei g> den π richtigen Mittelwert von

1/2 (150+120)° = 135°

hat. Ebenso entsteht am Ausgang der Verzerrerstufe 21 der richtige Funktionswert cos 135° (Punkt C2). -'<>

2. Beispiel

Es sollen die beiden Phasen werte φ = 345° und g> = 375° bzw. <p = 15° gemittelt werden. Die Kurve 2a liefert hierzu die Punkte Pund B. Der Spannungsmittel- r> wert liegt im Punkt A bzw. im Punkt Q. Man erhält somit den Funktionswert sin φ mit dem richtigen Argument φ = 0° bzw. φ = 360°. Die Kurve 2b Hefen hier jedoch zwei gleiche Spannungswerte (Punkte ~P und B). Die Mittelwertspannung ist daher diesen beiden Spannun- in gen ebenfalls gleich, und man erhält am Ausgang der Verzerrerstufe 21 den Funktionswert

cos 15°= cos 345°

(Punkte Pi bzw. Bi), was in diesem Falle gegenüber dem r> richtigen Funktionswert cos 0° bzw. cos 360° einem Fehler von 335% entspricht. Da jedoch bei rechtwinkliger Vektoraddition immer der kleinere Vektor winkelbestimmend ist, ergibt sich im vorliegenden Fall nur ein Amplitudenfehler (Sättigungsfehler), jedoch kein Win- w kelfehler (Farbartfehler), da sin ςρ = sin 0° = Oist.

Die erwähnten Sättigungsfehler treten in den Phasenbereichen um 0° (Punkte ABPbzv/. ABP), um 90° (Punkte CDE bzw. CDE), um 180° (Punkte IKL bzw. IKL) und um 270° (Punkte MNO bzw. MNO) auf und -n hängen vom Phasenfehler φ ab. In den übrigen Phasenwinkelbereichen, wo keine der beiden dreieckförmigen Phasenspannungskomponenten einen Steigungsunterschied aufweist, treten keine Sättigungsfehlerauf. Ι»

Fig. 3 zeigt die Kurve der Sättigungsfehler in Abhängigkeit des Phasenwinkels α bei einem Phasenfehler«= 15°. Der maximale Sättigungsfehler beträgt in diesem Falle 3,35% und tritt jeweils bei den Phasenwinkeln 0°, 90°, 180°, 270° auf. Er errechnet sich r>

reichen 15° bis 75° bzw. 115° bis 165° usw. ganz. Dies ist im Vergleich zu den PAL-Dekodern in bisheriger Technik, bei denen der Sättigungsfehler über den gesamten Winkelbereich zwischen 0 und 360° konstant ist und gleich dem Maximalwert des Fehlers der erfindungsgemäßen Schaltung ist (s. gestrichelte Linie in F i g. 3), als Vorteil anzusehen.

F i g. 4 zeigt einen Schaltungsvorschlag des Umcodierers 12, der mit 13 identisch ist. Hierin ist 18 die Phasenspannung Uq>, 29 und 36 sind Widerstände, 28 ist eine Umkehrstufe, 30,31,34 und 35 sind Dioden, 32 und 33 sind Gleichspannungsquellen, 14 und 15 sind die Ausgangsklemmen, an denen die beiden umcodierten Dreieckspannungen entstehen.

Am Ausgang der Umkehrstufe 28 liegt die zur Phasenspannung U<p an der Achse '/2 · Lkp_max invertierte Spannung Lkp (siehe F i g^2a und 2b). Im Phasenbereich <j9 = 0° bis φ= 180° ist Lkp> Uq>, es leitet daher die Diode 34 und 35 ist gesperrt. Im Phasenbereich φ = 180° bis φ = 360°ist Lkp> U<p. Somit leitet die Diode 35. An der Ausgangsklemme 14 entsteht daher eine in Abhängigkeit des Phasenwinkels dreieckförmig verlaufende Spannungskomponente Uz, die ihre Steigungspolarität bei Überschreiten der Phasenwinkel φ = 0°, φ= 180°, φ = 360° usw. wechselt. Die nachgeschaltete Verzerrerstufe 21 verwandelt diese Spannung in eine Kreisfunktion Ui=K- cos φ.

Zur Erzeugung der zweiten Spannungskomponente wird der Phasenspannung Uq> mittels zweier Hilfsspannungsquellen 32 bzw. 33 eine Gleichspannung von der Größe '/2 · lkp_max subtrahiert bzw. addiert. Im PhasenwinkeIbereich <p = 0° bis φ = 90° ist

(U<p+<hU(p_max)<Ü<p.

Es leitet daher die Diode 31, und am Ausgang 15 entsteht der Phasenspannungsverlauf Lkp, jedoch um die Gleichspannung '/2 · Lkp max ins Positive verschoben (siehe Teilstück AD in Fig. 2a). Im Phasenwinkelbereich φ = 90° bis φ = 270° ist

lkp-

Üq>.

■- I ~ LOS \ .

Der Sättigungsfehler verschwindet in den Phasenbe-Es sind daher beide Dioden gesperrt, d. h^am Ausgang 15 entsteht der Phasenspannungsverlauf L/<p(s. Teilstück DNin Fig. 2a). Im letzten Winkelbereich von φ = 270° bis φ = 360° ist

(Lkp-V2lkp„,_3i)>Lkp

Es leitet daher die Diode 30, und am Ausgang 15 entsteht der im 1/2 · Lkp max ins Negative verschobene Phasenspannungsverlauf lkp (s. Teilstück NQ in F i g. 2a). Aus den drei genannten Teilstücken entsteht am Ausgang 15 eine dreieckförmige Spannung U\, die ihre Steigungspolarität bei Überschreiten der Phasenwinkel φ = 90°, φ = 270°, gp = 450° usw. wechselt. Die nachgeschaltete Verzerrerstufe 22 verwandelt diese Spannung in eine Kreisfunktion U₅ = K ■ sin φ (s, gestrichelte Linie in Fig. 2a).

I Ικί/ιι I liliitl /.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung der video- oder trägerfrequenten Farbdifferenzsignale aus einem in bezug auf die Zählrichtung des Phasenwinkelsα von Zeile zu Zeile alternierenden PAL-Farbartsignal der auf dem Übertragungsweg entstandene Phasenfehler beseitigt wird und aus dem alternierenden Farbartsignal mit einem Phasendecoder ein amplitudenunabhängiges Phasensignal hergeleitet, die Zählrichtung dieses Signals von Zeile zu Zeile umgeschaltet wird, und das so umgeschaltete Phasensignal in einer Verzögerungseinrichtung etwa um Zeilendauer verzögert wird und aus dem unverzögerten und dem verzögerten Phasensignal oder aus von diesen hergeleiteten Signalen durch phasenmittelwertbildende Addition ein phasenkorrigiertes, vom Sinus des Phasenwinkels abhängiges Signal sin a. und ein phasenkorrigiertes, vom Cosinus des Phasenwinkels abhängiges Signal cos α gebildet werden und diese beiden Signale in je einer Multiplizierschaltung mit einem von der Amplitude des Farbartsignals abhängigen Amplitudensignal multipliziert werden nach Patent 19 25 155, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenmittelwertbildende Addition in zwei Addierschaltungen erfolgt, von denen jeder eine aus dem unverzögerten und eine aus dem verzögerten Phasensignal hergeleitete Phasenkomponente zugeführt wird, die in Abhängigkeit des Phasenwinkels χ sinusförmigen oder dreieckförmigen Verlauf hat und die der ersten Addierschaltung zugeführten Phasenkomponenten zu denen der zweiten Addierschaltung zugeführten Phasenkomponenten eine Phasenverschiebung aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung etwa 90° beträgt.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Addierschaltungen (19, 20) zugeführten dreieckförmigen Phasenkomponenten (U 1, i/2) aus dem verzögerten bzw. unverzögerten Phasensignal und den entsprechenden invertierten Phasensignalen gewonnen werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Addierschaltung (19, 20) eine Verzerrerschaltung (21, 22) nachgeschaltet ist, die die Ausgangsspannungen der beiden Addierschaltungen in mit dem Phasenwinkel behaftete Sinusspannungen verwandelt.