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Verfahren zur Ubertragung einer Zusatzinformation innerhalb des Bildrücklauf-Austastbereiches
eines Fernseh-Bildsignals In der Fernsehtechnik ist es bekannt, neben dem Bild-und
einem Tonsignal zusätzliche Informationen zu übertragen. Aus betriebstechnischen
und/oder wirtschaftlichen Gründen ist es vorteilhaft, diese zusätzlichen Informationen
mit dem Bildsignal zu koppeln. Unter Ausnützung der im Bildsignal enthaltenen Redundanz
ist dies möglich, und eine Vielzahl von bekannten Vorschlägen hat z.B. die Ubertragung
des Tonsignals (Sound in Vision) oder vieler Tonsignale (Compressed Multisound-COM)
auf diese Weise zum Ziel. Auch werden beim Stand der Technik neben den Signalen
des sidtbaren Bildes Prüfzeilen übertragen, die mit technisch exakt erzeugten, genormten
Testsignalen gefüllt, der Prüfung der Übertragungsqualität während des Betriebes
dienen, dem Fernsehteilnehmer aber unsichtbar bleiben. Ähnlich wie bei der Prüfzeilentechnik
ist es ferner bekannt, die Zusatzinformation im Bildrücklaufaustastbereich des Videosignals
aufzunehmen. Diese Zeilen liegen zweckmäßig zeitlich benachbart der für das Prüfzeichenverfahren
genormten Zeile.
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Der vorliegenden Erfindung liegtdie Aufgabe zugrunde, die Übertragung
von Zusatzinformationen innerhalb des Bildrücklauf-Austastbereiches eines Videosignals,
lnstesondem
im Hinblick auf eine höhere ubertragungssicherheit und eine empfangsseitige Synchronisation
zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren zur Übertragung einer
Zusatzinformation innerhalb des Bildrücklauf-Austastbereiches eines Fernseh-Bildsignals
in der Weise erreicht, daß die Zusatzinformation in Form einer digitalen Impulsfolge,
bestehend aus einem Synchronimpuls, einem Wortanfangsimpuls und den eigentlichen
Informstionsimpulsen, in einer oder n aufeinanderfolgenden Zeilen einer Bildaustastlücke
übertragen wird und daß jede der für die Zusatzinformation verwendeten Zeilen zeitlich
in zwei gleiche Teile aufgeteilt und die- Impulsfolge in beiden Zeitabschnitten
gleichartig übertragen wird. Der Synchronisationsimpuls ist dabei immer besetzt
und erlaubt so eine einfache Synchronisationsschaltung für Start-Stop-Betrieb. Dadurch
ist es.möglich, senderseitig erweiterte Lagetoleranzen des Zeichens innerhalb der
Zeile zuzulassen. Da åede der für die Zusatzinformation verwendeten Zeilen zeitlich
in 2 gleiche Teile geteilt und in beiden Zeitabschnitten gleichartig übertragen
wird, ergibt sich ein-weiterer Vorteil hinsichtlich einer einfachen emnfangsseitigen
Synchronisation. Es besteht damit nämlich die Möglichkeit in beiden Halbbildern
eines Fernsehrasters jeweils abwechselnd die erste und die zweite Hälfte des Zeileninhaltes
auszuwerten. Es ist aber auch möglich, in jedem Halbbild im Interesse hoherer Übertragungssicherheit
beide Teile des Zusatzzeichens zu verarbeiten oder bei n-facher Wiederholung des
Zusatzzeichens in n Zeilen alle n oder auch 2n Einzelinformationen zu integrieren,
um den Störabstand gegebenenfalls zu verbessern.
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Die erfindungswesentLichen Merkmale von Schaltungsanordnungen zum
Ein- und Auslesen der Zusatzinformation sind den Unteransprüchen 3 und 4 entnehmbar.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 die schematische Darstellung eines Bildsignals mit
einer in der Bildausastbereiche angeordneten Zusatzinformation, Fig. 2 das Blocksehaltbild
einer Schaltungsanordnung zur Einspeisung einer Zusatzinformation nach Fig. 1, Fig.
5 das Blockschaltbild einer empfangaseitigen Auswerteschaltung für eine Zusatzinformation
nach Fig. 1.
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Die Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Bernseh-Bildsignals
nach CCIR-Norm mit 625 Zeilen pro Bild. Zwischen zwei Zeilensignalen, die schraffiert
gezeichnet sind, ist innerhalb der Bildaustastlücke eine Zusatzinformetion in Form
einer digitalen Impulsfolge angeordnet, die aus einzelnen cos2- oder rechteckähnlichen
Impulsen besteht, deren Amplitude entweder dem Wert 0, d.h. schwarz oder dem vollen
Hub des Fernsebildsignals, d.h. weiß, entspricht.
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Die eingezeichneten Zahlen bedeuten die jeweilige Signaldauer in Mikrosekunden.
Im dargestellten Beispiel besteht die Zusatzinformation ZI aus einem 5/usec-Synchronisationsimpuls
SI, einem darauffolgenden 1 /usec Wortanfangsimpuls WI und der eigentlichen Nutzinformation
NI mit 16 Bit zu je einer Mikrosekunde.
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Im folgenden ist eine Reihe von Anwendungen auf gezählt, bei denen
von der beschriebenen Zusatzinformation Gebrauch gemacht wird. So kann die Zusatzinformation
beispielsweise zur automatischen Durchschaltung eines Fernsehprogrammes zu einem
bestimmten Zielort benutzt werden. Das jeweilige Sendesignal sucht sich dabei den
Weg zum Ziel vollkommen selbsttätig und zwar aufgrund der in der Zusatzinformation
mitgeführten Zielkennung. Dies kann u.a. interessant sein für die Übertragung von
Fernsehsendungen von den Studios zu den Senderstandorten, oder in internen Fernsehnetzea
und Großgemeinschaftsantennen mit Einspeisung von im Netz erzeugten eigenen Programmen,
z.B. auch bei Fernsehnetzen von Schulen mit gezielter Zuleitung von Programmen zu
bestimmten Teilnehmern oder Teilnehmergruppen.
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Eine weitere Anwendung ist die Kontrolle des automatisch oder manuell
vermittelten Fersehprogramms am Zielpunkt auf richtige Vermittlung, wobei der Code
der Zusatzinformation mit einem am Zielpunkt eingestellten Soll-Code verglichen
wird. Darüber hinaus kann, wenn die Fernseh-Rundfunksendungen der Zusatzinformation
nach der Programmart codiert werden (z.B. Nachrichten, Sport, leichte Unterhaltung
usw.), mit Hilfe einer Zusatzeinrichtung beim Teilnehmergerät erreicht werden, daß
der Stationswähler solange automatisch durchschaltet, bis ein vom Teilnehmer an
einer Programmwahltaste vorgegebener Soll-Code mit dem Code des Zusatzsignals übereinstimmt.
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Die Zusatzinformation kann auch dazu benutzt werden, parallel und
unabhängig zu einem laufenden Fernsehprogramm weitere Nachrichten, wie z.B. Wetterdien
Börsendienst,
Uhrzeit, neueste Nachrichten, zu übermitteln.
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Die von einem Zusatzgerät empfängerseitig abgetrennten Signale werden
dazu geeigneten Anzeigegeräten zugeführt, nach Umcodierung vorzugsweise einem Drucker.
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In einer Großgemeinschaftsantenne können so, unabhängig vom eingestellten
Fernsehprogramm, z.B. Angebote des Warenhauses, örtlich interessante Informationen
u.ä.
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verbreitet werden.
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Scliiießlich kann die Erfindung auch für Behr-Fernsehsysteme Anwendung
finden, bei denen der Schüler auf gestellte Fragen seine Wahl zwischen mehreren
vorgeschlagenen Antworten treffen kann. Die Fernsehsendung enthält dabei in ihrer
Zusatzinformation die Jeweils richtige Antwort, so daß anhand eines teilnehmerseitigen
Vergleichsgerätes die Schülerantwort auf Richtigkeit geprüft und das Ergebnis der
Prüfung angezeigt werden kann. Dieses System läßt sich in öffentlichen Fernsehsendungen,
in geschlossenen Fernsehnetzen und in Großgemeinschaftsantennen mit Einspeisung
eigener Programme, wie sie z.B. für Schulgebäude installiert werden, verwenden.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ermöglicht die Übertragung einer
Zusatzinformation nach Fig. 1 in Form eines 16-Bit-Wortes in einer der unbelegten
Schwarzzeilen eines Fernsehhalbbildes. Die Zeilenauswahl erfolgt über die Kippstufen
FF1 und FF2 sowie über den Zähler Z1 Das Vertikalaustastsigna1 Av bereitet über
den J-Eingang die Kippstufe FF1 vor; das Umkippen wird von der Rückflanke des Vertikalsynchronignals
Sv bewirkt.
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Damit wechselt der Ausgang dieser Kippstufe von
log
"O" auf log "1", und die zeitlich nachfolgenden Horizontalsynchronsignale 5H gelangen
über das Tor G1 an den Zähler Z1. Der Ausgang D dieses Zählers, der beim Zählstand
8 von log "O" auf log "1" wechselt, bereitet die Kippstufe FF2 vor (J-Eingang).
Der nächste -Impuls bewirkt im Zähler Z1 den Zählstand 9 (ohne Signalwechsel des
D-Ausganges) und bringt die Kippstufe FF2 zum Kippen. Über den Ausgang Q dieser
Kippstufe wird der Start-Stop-Oszillator SSO mit der Frequenz 1 tEzfreigesetzt.
Damit steht ein Takt zum Einschreiben der 16-Bit-Information in dieser Zeile zur
Verfügung. Der darauffolgende SH-Impuls bewirkt im Zähler Z1 den Zählstand "O" (D-Ausgang
wechselt auf log "O") und setzt gleichzeitig die Kippstufe FF2 zurück. Über die
Tore G2 und G3 wird der SH-Impuls für FF2 verzögert, um ein sicheres.
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Schalten zu gewährleisten. Beim Rücksetzen von FF2 wird aus dessen
Ausgängen Q und über das Tor G4 und ein R-C-Glied ein Rücksetzsignal R für den Zähler
Z1 und die Kippstufe FF1, gewonnen. Mit diesem Rücksetzsignal werden auch die nachfolgend
erwähnte Kippstufe FF3, zwei weitere Teiler Z2 und Z3 und ein Zähler Z4 zurückgesetzt.
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Das Ausgangssignal des Start-Stop-Oszillators SSO gelangt als Schreibtakt
über das Tor G5 an den Teiler Z2 mit dem Teilerverhältnis 8:1. Der nachgeschaltete
Dekodierer D1 selektiert den Zählstand 6 und bewirkt damit das Umkippen der Kippstufe
FF3. Die Zeit bis zum Erreichen dieses Zählstandes bildet die Vorschulter vor dem
16-Bit-Wort. Mit dem Signalwechsel an den Ausgängen der Kippstufe FF3 wird das Tor
Gj gesperrt (Ausgang ) und das Tor G6 geöffnet (Ausgang Q).
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Über das Tor G6 werden die weiteren Impulse des Start-Stop-Oszillators
SSO in den binären 32-Bit-Zähler Z4
eingezählt. Der nachgeschaltete
Dekodierer D2 ermöglicht das serielle Einlesen der Zusatzinformation.
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Entsprechend Bild 1 besteht die Zusatzinformation aus einem 3-/usec-Synchronimpuls
(Ausgänge 1 bis 3 des Dekodierers D2 in NAND-Verknüpfung), einer gegebenenfalls
belegten Kennung des Wortanfanges (Ausgang 4 des Dekodierers über Inverter und NAND-Verknüpfung
zur Modulation mit einem z.B. 333 nsec langen Rechteckimpuls), dem 16-Bit-Wort (Ausgänge
5 bis 20 des Dekodierers D2, die ebenfalls über Inverter an RAND-Glieder geführt
sind und dort durch die logischen Zustände "O" oder 1111' des Wortes moduliert werden)
sowie einer Rückstellinformation (Ausgang 22 des Dekodierers -Schaltung und Arbeitsweise
entsprechen der zur Kennung des Wortbeginns). Aus dem dekodierten Zählstand 22 wird
der Zähler Z4 rückgesetzt auf den Stand 11011. Gleichzeitig wird der Teiler Z3 mit
dem Teilerverhältnis 4:1 weitergeschaltet. Mit dem nächstfolgenden Impuls des Schreibtaktes
beginnt die Wiederholung des seriellen Einlesens der Zusatzinformation. Beim erneuten
Erreichen des Zählstandes 22 im Zähler Z4 erfolgt wieder ein Weiterschalten von
Teiler Z3 und das Rücksetzen von Zähler Z4. Der Ausgang 52 von Teiler Z3 wechselt
von log 1 auf log "O" und sperrt das Tor G6. Damit ist kein weiteres Einlesen innerhalb
der ausgewählten Zeile mehr möglich.
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Die empfangsseitige Auswerteschaltung, wie sie in Fig. 3 dargestellt
ist, entspricht im Eingangsteil bis zum Start-Stop-Oszillator SSO in Aufbau und
Wirkungsweise weitgehend der der sendeseitigen Einrichtung nach Fig. 2. Zusätlich
wird u.a. mit Hilfe eines Dekodierers D3 der Zählstand 7 vom Zähler Z1 ermittelt,
der als Rückstellsignal Ro für die Kippstufen FF4 bis FF8 und das Schieberegister
dient.
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Das Kernstück der Auswerteschaltung ist ein 64-Bit-Schieberegister
SR mit serieller Eingabe und paralleler Ausgabe. Der Start-Stop-Oszillator SSO liefert
in der ausgewählten Zeile den Lesetakt, um die im Bildsignal B enthaltene Zusatzinformation
einzulesen. Die Lesetaktschritte werden parallel im binären Zähler Z5 gezählt.
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Der nachgeschaltete Dekodierer D4 trennt die Zählstände von Z5 heraus,
in denen im Bildsignal die Kennung eines Wortbeginnes oder eine Rückstellinformation
(Bit 17) enthalten sein kann. Beim ersten Einlesen sind dies die Zählstände 9 und
26, in denen die Kippstufe FF5 und FF6 an ihren J-Eingängen vorbereitet werden.
Die Kippstufe FF4 ist noch rückgesetzt, so daß deren Ausgang Q das Tor G7 freigeschaltet
und der Ausgang Q das Tor G8 gesperrt hält. Treten im Bildsignal während der Zählstände
9 und 26 vom Zähler Z5 modulierte Impulse auf, so bewirken diese ein Umkippen der
Kippstufe FF5 und FF6.
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Beim zweiten Einlesen, ausgelöst durch die vom Dekodierer ausgewählten
Zählstände 3 und 20, übernehmen entsprechend die Eippstufen FF7 und FF8 das Abselektieren
von Wortbeginn und Rückstellinformation. Das Umsteuern der Kippstufenpaare FF5/FF6
auf FF7/FF8 wird durch die Kippstufe FF4 bewirkt. Die beim Zeilenbeginn über den
Ausgang Q der Kippstufe FF2 getriggerte monostabile Kippstufe NF1 fällt zwischen
dem 26. und 27. Lesetakt in ihre Ruhelage zurück und bereitet über den Ausgang Q
die Kippstufe FF4 vor. Der 27. Besetalt bewirkt das Umkippen von FF4. Über eine
R-C-Kombination und das Tor Gg wird in diesem Falle auch der Zähler Z5 über eine
OR-Schaltung rückgesetzt.
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Zum Ende des zweiten Einlesens kippt beim Zählstand 26 von Z5 die
Kippstufe FF9 und trennt über das Tor G10
den Lesetakt ab. Das
zweite Rücksetzen von Z5 wird durch das Signal Ro bewirkt. Im Schieberegister SR
steht an den Parallelausgängen 1 bis 47 die übermittelte Information (16-Bit-Wort)
zweimal zur Verfügung und kann wahlweise direkt oder über Identitätsvergleicher
abgenommen werden. Im einzelnen ist für die Ausgänge 1 bis 47 des Schieberegisters
folgende Belegung vorgesehen: 1....6 Vorschulter 7....9 1. Synchronimpuls 10 1.
Wortbeginn 11...26 16-Bit-Wort 27 Rückstellinformation 28...30 2. Synchronimpuls
31 2. Wortbeginn 32...47 16-Bit-Wort 48 2. Rückstellinformation.
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4 Patentansprüche 3 Figuren