DE2359824C3

DE2359824C3 - Informationsverarbeitungssystem für farbige Stehbilder

Info

Publication number: DE2359824C3
Application number: DE19732359824
Authority: DE
Inventors: Osamu Kodaira Tokyo Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1972-12-01
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1981-04-16
Also published as: DE2359824A1; GB1456372A; DE2359824B2; NL165019C; NL7316472A; NL165019B; JPS5348053B2; JPS4979121A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Informationsverarbeitungssystem für farbige Stehbilder zum Empfangen, zum selektiven Aufzeichnen und zur wiederholten Wiedergabe von Farbbildsignalen in einem einzelnen Halbbild oder Teilbild aus den Signalen der farbigen Stehbilder in einer Mehrzahl von Halbbildern oder Teilbildern, die zusammen mit einem Synchronisiersignal übertragen werden, dessen Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz steht, in einer Rundfunkübertragung stehender Eiilder oder dergleichen, wobei die Farbbildinformation stehender Bilder mit unterschiedlichem Inhalt zusammen mit der zugehörigen Audioinformation während einer Periode einer Halbbild- oder Teilbildeinheit ähnlich

ίο einem Halbbild oder Teilbild beim Fernsehen übertra-■ gen wird.

Bei der obengenannten Rundfunkübertragung stehender Bilder, beispielsweise nach der US-PS 38 54 010 des gleichen Anmelders, werden mit dem gleichen Abtastsystem wie beim Fernsehen Bildinformationssignale und die zugehörigen Toninformationssignale in jeder Teilbildperiode mit ganzzahligem Verhältnis abwechselnd übertragen. Selbst bei Übertragung der Audioinformationssignale durch PCM-Zeitmultiplex,

zur Erhöhung des Übertragungswirkungsgrades, fehlen in der Audiobereichsperiode, in der die Audioinformationssignale gesendet werden, die für das Bildsignal erforderlichen und synchronisierten Abtastsignale, während in der Halbbildperiode, in der die Bildinformationssignale übertragen werden, PCM-Synchronisiersignale, wie etwa Bit-Synchronisier- und Bildsynchronisiersignale, die zur PCM-Übertragung des Audiosignals benötigt werden, fehlen. Ferner sind bei mehreren kontinuierlichen Halbbildern die Phasen des Farbhilfsträgers, der den Farbton der Farbbildsignale definiert, zwischen diesen Halbbildern nicht koinzident, so daß der Empfang dieser Informationssignale, das Herausziehen und Aufzeichnen der Signale in jeder Teilbildeinheit und ihre stabile und wiederholte Reproduktion erschwert ist.

Bei der Farbbildübertragung arbeitete man deshalb mit einem Übertragungssystem, in dem man kontinuierlich Synchronisiersignale gemeinsamer Kurvenform einsetzte, einschließlich periodischer Informationen, die Für jedes Informationssignal während der Halbbild- und Audiobereichsperioden der Bild- oder Audioinformationssignale in einer jedem Bereich zugeordneten Periode benötigt wurden, beispielsweise nach der genannten US-PS 38 54 010. Bei diesem Synchronisiersignalsystem kann man beim Empfang von Stehbildern mit einem Synchronisiersystem, das sukzessive und stabil arbeitet, die Bildinformationssignale bzw. die Toninformationssignale, die intermittierend übertragen werden, stabil extrahieren, aufzeichnen und wiedergeben.

In einem solchen Rundfunksystem für Stehbilder werden gemäß Fig. Id Videosignale von stehenden Bildern und Audiosignale auf dem gleichen Übertragungsweg mit einer belegten Zeitrate von 1 bis 2 Fernsehhalbbildern (V30 Sekunden) des NTSC-Systems durch Zeitmultiplex übertragen. Die Videosignale jedes stehenden Bildes mit verschiedenem Inhalt werden in einer Halbbildperiode als quasi NTSC-Signale übertragen, während die PCM-Audiozeitmultiplexsignale in zwei aufeinanderfolgenden Halbbildperioden gesendet werden. Die Steuersignale zum Identifizieren und Auswählen der zu übertragenden Bildsignale und der zugehörigen Tonsignale werden abwechselnd zusammen mit den Videosignalen und den Tonsignalen in einer Fernsehteilbildeinheit nach dem Zeitmultiplexverfahren übertragen.

Bei dem Rundfunksystem für stehende Bilder nach F i g. la bis Ie werden ganze Signale, die ein Programm einer Serie von Signalen nach Fig. Id bilden, in einer

Periode von 5 Sekunden wiederholt übertragen. Die Wiederholungsperiode von 5 Sekunden ist dadurch bedingt, daß bei Zugänglichkeit von Signalen die Wartezeit aus psychologischen Gründen, wie etwa die Sinnesfunktion und Sehkraft des Zuschauers, Vorzugsweise in 5 Sekunden aufgebaut wird. Ein solches Programm von 5 Sekunden wird als Hauptbereich MF bezeichnet Gemäß Fig. la besteht ein Hauptbereich MF aus fünf Unterbereichen SF, jeweils von einer Sekunde Dauer. Nach F i g. Ib besteht ein Unterbereich SF wiederum aus 10 Video-Audio-Bereichen VAF, jeweils von ¹Ao Sekunde Dauer. Nach Fig. Ic umfaßt jeder Video-Audio-Bereich VAFweiter einen Videobereich VF eines Fernsehhalbbildes (V30 Sekunden) und einen Audioberelch AF von 2 Fernsehhalbbildern (V15 Sekunden). Dieser Audiobereieh AFbesteht ferner aus einem ersten Audiobereichsteil AoF und einem zweiten Audiobereichsteil AjF, jeweils mit einer Fernsehhalbbildperiode ('/30 Sekunden). Ein Hauptbereich MF besteht somit aus 150 Fernsehhalbbildern.

Bei der obenerwähnten Zusammensetzung können in den Hauptbereich MF 50 Stehbilder und die zugehörigen Tonsignale eingesetzt werden. Praktisch müssen aber auch Codesignale zum Identifizieren der Bilder und des zugehörigen Tones und zur Zeitangabe von Start und Ende der verschiedenen Signale übertragen werden. Vorteilhaft ist es, diese Codesignale im Videobereich VF und nicht im Audiobereieh AF zu übertragen. Im vorliegenden Falle werden die Codesignale in einem Videobereich VFjedes Unterbereichs SF gesendet. Ein Bereich, in dem die Codesignale übertragen werden, wird als Codebereich CF bezeichnet. Die Fig. Id zeigt einen Teil des Unterbereichs SF, der diesen Codebereich CF enthält. Im Hauptbereich MFsind somit 45 stehende Bilder eingefügt, so daß man auch 45 zugehörige Töne oder Klänge, d. h. 45 Audiosignalkanäle übertragen muß.

Da ein Klang an sich kontinuierlich ist, benötigt der Klang von Sprache oder Musik zum Verständnis mindestens einige Sekunden. Im vorliegenden Fall ist die mittlere Dauer dieses Klanges, der einem stehenden Bild zugeordnet ist, auf zehn Sekunden begrenzt Wie bereits erwähnt, umfaßt der Hauptbereich MF nur 5 Sekunden, so daß zur Übertragung von Klängen mit 10 Sekunden die Klangkanäle zweimal benützt werden müssen. Zur Übertragung der Klänge von 45 Kanälen, die zu 45 Stehbildern gehören, braucht man somit 90 Audiokanäle. Die Übertragung der Audiosignale im Videobereich VF ist jedoch nicht möglich. Man muß deshalb die PCM-Audiosignale unterteilen und nur den Audiobereieh AF zuteilen. Für diese Zuteilung der Audiosignale werden die PCM-Audiosignale von 90 Kanälen in zwei Gruppen PCM\ und PCMU gemäß Fig. Ie unterteilt Den zweiten Audiobereieh AiFund den Videobereich VF entsprechende Abschnitte von PCM I, werden über zwei Fernsehhalbbildperioden von '/15 Sekunden verzögert, während den Videobereich VF und den ?rsten Audiobereichsteil A₀F entsprechende Abschnitte von PCMII, um eine Fernsenhalbperiode von '/30 Sekunden verzögert werden. Die so verzögerten PCM-Signale bilden Au.^Mnäle A und C gemäß Fig. Ie. Die den ersten Audiobereichsteil AoFbzw. den zweiten Audiobereichsteil AiF entsprechenden Abschnitte von PCMl bzvf. PCMU werden zur Bildung eines Audiokanals B in die Audiokanäle B\ und Bz direkt eingefügt. Auf diese Weise entstehend in den Audiokanälen A₁ ßund Cfreie Bereiche, die den Videobereichen KFentsprechen. Durch diese Zuteilung der Audiosignale muß man in jedem Audiobereieh AFeine Anzahl von Audiokanälen aufbauen, die gleich dem Anderthalbfachen der Anzahl der Audiosignalkanäle ist Im vorliegenden Fall müssen 135 Audiokanäle in jedem Audiorahmen AF vorgesehen werden. Auf diese Weise werden Audiosignale von 135 Kanälen in jedem Audiobereieh AF in Form von PCM-Signalen, gegebenen Zeitabschnitten zugeteilt, eingesetzt

Für die Signale von Stehbildern bei Rundfunkübertragung mit abwechselnder Übertragung von Video- und Audiosignalen, muß man ganze Zahlen von Audiosignal-Übertragungszeitabschnitten in eine Fernsehhalbbildperiode einfügen, damit man eine ganzzahlige Rate der horizontalen Videosynchronisierfrequenz und einer einfachen Audioabtastfrequenz erhält. Im vorliegenden Fall ist eine Audioabtastfrequenz, z. B. eine PCM-Audiobereichssynchronisierfrequenz, auf ²/3 der horizontalen Videosynchronisierfrequenz von 15,75 kHz festgelegt und die Audioabtastfrequenz ist dann 10,5 kHz. Das abgetastete Audiosignal wird durch 8 Bits quantisiert und dann in ein vierpegeliges PCM-Signal umgeformt und in 156 Zeitmultiplexabschnitten mit einer Bitfrequenz von etwa 6,54 MHz übertragen.

Auf diese Weise werden 144 Zeitabschnitte von 156 Zeitabschnitten für die Übertragung der Audioinformation und die restlichen 12 Zeitabschnitte für die Übertragung der Synchronisiersignale und der Steuersignale zugeteilt.

Zur Zeitmultiplexübertragung der getrennten Signale in jeder Rahmenperiode, wie der weiter oben erläuterten Zeitmultiplexübertragung der Video- und Audiosignale, müssen zur synchronisierten Wiedergabe auf der Empfangsseite zwei Synchronisiersignale übertragen werden. Das bedeutet, daß die Videosignale durch die horizontale Abtastsynchronisierfrequenz (15,75 kHz) und die PCM-Audiosignale durch die Abtastfrequenz (10,5OkHz) getrennt sind. Wenn die horizontale Videosynchronisierfrequenz gleich der Audioabtastfrequenz ist, werden die PCM-Bereichsrnusterimpulse und die Zeilensynchronisiersignale in die Videobereichsperiode und die Audiobereichsperiode während der gleichen Periode eingesetzt, so daß auf der Empfangsseite die Synchronisation ohne weiteres erreicht wird.

Wenn jedoch die Audioabtastfrequenz nicht gleich der Videozeilensynchronisierfrequenz ist, mit Rücksicht auf die Audiosignalübertragung, d. h. wenn die getrennten Informationen bei jeder Synchronisation übertragen werden, wird ein synchronisierendes Signalmultiplexübertragungssystem benötigt in dem jede Synchronisation erfolgen kann.

F i g. 2a zeigt ein Übertragungssignal in der Übertragungsperiode des Stehbildes, und F i g. 2b ein Übertragungssignal in der Schallübertragungsperiode. In F i g. 2a und 2b erkennt man einen Austastimpuls BL, ein PCM-Bereichsmuster PFP, ein Betriebsartsteuercodemuster MCC, ein Burstsigna! SCB für den Farbhilfsträger, ein Videosignal VS und ein vierpegeliges PCM-Audiosignal PWD. Das PCM-Bereichsmuster PFP und das Betriebsartsteuerungscodemuster MCC bilden ein digitales Synchronisiersignal DS. In der Bildübertragungsperiode werden der Austastimpuls BL und das digitale Synchronisiersignal DS an einer Stelle eingefügt, die einem Zeilensynchronisiersignal mit einer Geschwindigkeit von 63,5 Mikrosekunden entspricht, während das Einfügen in der Schallübertragungsperiode mit einer Geschwindigkeit der Schallabtastperiode von 95,25 Mikrosekunden erfolgt.

asm);.,:

F i g. 2 zeigt detailliert die Zusammensetzung des digitalen Synchronisiersignals DS aus PFP und MCC. Das digitale Synchronisiersignal DS wird als gleiche Schwingungsform sowohl in die Bild- als auch in die Schallübertragungsperiode eingesetzt. Das bedeutet, daß das digitale Synchronisiersignal sowohl in der Video- als auch in der Audiobereichsperiode die gleiche Kurvenform besitzt. Der Austastimpuls BL ist ein signalfreier Abschnitt und fixiert einen Pegel des Gesamtsignals. Das PCM-Bereichsmuster PFP stellt ein gegebenes Muster für die PCM-Bereichssynchronisation des Audiosignals und die Zeilensynchronisation des Videosignals dar. Außerdem dient das PCM-Bereichsmuster PFP als Burstsignal TBS bei der Zeitsteuerung zur Ableitung eines PCM-Bit-Synchronisiersignals. Das Muster PFP für das Burstsigna! TBS wird an sich vorzugsweise als reguläres Muster, beispielsweise 1010 ... gebildet. Im vorliegenden Fall wird jedoch ein Muster mit teilweise unregelmäßigen Anschnitten angewendet, wie etwa 00101... 0100, so daß eine leichte Unterscheidung des PCM-Bereichsmusters PFP von ähnlichen Mustern möglich ist, die im PCM-Audiosignal auftreten können. Der Betriebsartsteuerungscode MCC ist ein Steuersignal zur Anzeige der Position ganzzahliger Vielfacher der horizontalen Synchronisierperiode des Videosignals und der Audioabtastperiode, der Positionen der Fernsehbildsynchronisiersignale und der Arten des übertragenen Signals, d. h. des Videosignals oder Audiosignals während der Audio- oder Videoperioden. Gemäß h i g. 2 besteht der Betriebsartsteue* rungscode MCC aus 8 Codebits O, H, A, F, M₀, M_u M₂ und M3. Das zweite Codebit //zeigt die Koinzidenz des horizontalen Synchronisiersignals bzw. Zeilensynchronisiersignals und den digitalen Synchronisiersignalen an, das dritte Codebit A die Koinzidenz des Schallabtastsignals und des digitalen Synchronisiersignals. das vierte Codebit F das Fernsehbildsynchronisiersignal und die übrigen Codebits M₀, M\, M₂ und M₃ weitere Arten des übertragenen Signals. Die Codebit M₀, und Mi, M₂, M₃ werden zu 1, 0, 0, 0 in der Bildübertragungsperiode, 0, 1, 0, 0 im ersten Audiobereichsteil A₀F und 0, 1, 1, 0 im zweiten Audiobereichsteil A\F.

Gemäß F i g. 3 ist das Codebit H auf einem logischen Wert »1«, wenn die zeitliche Lage des digitalen Synchronisiersignals DS mit demjenigen des horizontalen Synchronisiersignals zusammenfällt Es ist auf einem logischen Pegel »0«, wenn die zeitliche Übertragungslage dieser Synchronisiersignale nicht zusammenfällt In der Bildübertragungsperiode, d. h. im Videorahmen VF ist das Codebit H deshalb immer auf dem logischen Wert »1«, jedoch in den Schallübertragungsperioden, d. h. im A.udiorahmen AF, entsprechen abwechselnde Betriebsartsteuerungscodes MCC den Positionen der Zeilensynchronisiersignale gemäß Fig.2a und 2b, so daß abwechselnd Codebits H zum Logikpegel »1« führen.

Bei Übertragung von Farbbildsignalen eines Systems ähnlich dem NTSC-Farbfernsehsystem mit dem oben erläuterten Bildinformationssignal, werden diese Signale empfangen und extrahiert, wobei die extrahierten Signale in jeder Bildeinheit ausgewählt und in einem Speicher gespeichert werden, beispielsweise in einem Magnetplattenspeicher, und wobei die Farbbildsignale dieses aufgezeichneten Rahmens wiederholt wiedergegeben und sichtbar gemacht bzw. angezeigt werden. In diesem Fall muß jedoch die Phasenlage der Farbhilfsträger in dem wiederholt wiedergegebenen, benachbarten Bildrahmen kontinuierlich sein, damit der Farbton des Fernsehbildes nicht durch die ungleichmäßige Rotation des Plattenspeichers verzerrt werden.

Zur Vermeidung einer Farbverzerrung des Bildes infolge mechanisch bedingter Zeitverzerrung der Aufzeichnungseinrichtung, beispielsweise durch ungleichmäßige Rotation des Plattenspeichers, oder durch ungleichmäßigen Lauf eines Magnetbandspeichers, dient ein Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren unter Verwendung eines Pilotsystems, in welchem die

ίο aufzuzeichnenden Farbbildsignale zusammen mit Pilotsignalen einer bestimmten Frequenz auf dem Aufzeichnungsmedium parallel aufgezeichnet werden, oder durch Mischen und Wiedergabe der Zeitverzerrung in den wiedergegebenen Farbbildsignalen, so daß diese mit den entsprechenden Zeitverzerrungen in den Pilotsignalen gegenüber den gleichzeitig wiedergegebenen Pilotsignalen wegfallen, so daß die Farbtonverzerrung infolge ungleichmäßigen Laufes des Aufzeichnungsmediums vollständig wegfallt Auf der Empfangs- und Aufzeichnungsseite sind hierzu Mittel zur Erzeugung der Pilotsignale mit stabilder und konstanter Frequenz vorzusehen. Wenn jedoch konventionelle Farbfernsehbildsignale unter Verwendung des Pilotsystems aufgezeichnet und als laufendes Bild wiedergegeben werden, ist die Farblage der reproduzierten Farbhilfsträger zwischen benachbarten Bildern kontinuierlich, so daß es genügt, die Frequenz der Pilotsignale auf einem solchen Wert zu halten, daß die reproduzierten Farbhilfsträger gegenüber den Pilotsignalen eine überlappende Frequenzanordnung zwischen benachbarten Bildrahmen besitzen, so daß die Frequenz der reproduzierten Farbhilfsträger mit der Frequenz der empfangenen Farbhilfsträger nicht genau zusammenfallen muß. Wenn Farbbildsignale in einem einzelnen Bild beim Empfang der Farbbildsendung oder der Wiedergabe des Fernsehbildes wiederholt wiedergegeben werden, erzeugt man zur Vermeidung einer Verzerrung des Farbtones die Frequenz der Pilotsignale so, daß die Frequenz der wiedergegebenen Farbhilfsträger mit der Frequenz der Farbhilfsträger der ankommenden Signale zusammenfällt, so daß die Phasenlage der wiedergegebenen Farbhilfsträger zwischen benachbarten Bildern am Anfang und Ende jedes Bildes kontinuierlich ist und daß zwischen wiederholt wiedergegebenen benachbarten Bildern eine Frequenzüberlappung eingehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Farbbildinformations-Aufzeichnungs- und -Wiedergabesystems, in dem Farbbildsignale eines einzelnen Halbbildes oder Teilbildes aus einer Serie von

so Halbbildern oder Teilbildern von NTSC-Farbbildsignalen unter Verwendung des Pilotsystems wiederholt und ohne Farbverzerrung wiedergegeben werden können. Dies gilt auch für "die intermittierend übertragenen Farbbildsignale.

Beim Rundfunkempfang stehender Farbbilder mit einem System ähnlich dem NTSC-System, können auch intermittierend in jeder Halbbildeinheit Synchronisiersignale übertragen werden, wie etwa die in den - Farbbildsignalen enthaltenen Zeilensynchronisiersigna-Ie usw, kontinuierlich übertragen werden, wobei die Pilotsignale so geformt sind, daß Farbhilfsträger mit einer Frequenz entstehen, die vollständig mit derjenigen der ankommenden Farbhilfsträger synchronisiert ist infolge der kontinuierlichen Synchronisiersignale, und wobei unter Verwendung des Pilotsystems die Bildaufzeichnung und -wiedergabe in jeder Bild- bzw. Halbbildeinheit mittels der Pilotsignale ohne Farbtonverzerrung erreicht werden kann.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Farbbildinformations-Aufzeichnungs- und -Wiedergabesystem zum Empfangen, zum selektiven Aufzeichnen und zur wiederholten Wiedergabe der Farbbildinformationen, die verschiedene Farbbildinformationssignale zusammen mit anderen Informationssignalen einschließlich einem Synchronisiersignal intermittierend übertragen, dessen Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz der Farbbildinformationssignale steht. Das System ist gekennzeichnet durch eine Aufzeichnungseinrichtung für Farbbildsignale in einem einzelnen Halbbild oder Teilbild des Signals des farbigen Eingangsstehbildes und durch einen Pilotsignalgenerator, der durch den Vergleich eines Generatorausganges mit dem im Signal des farbigen Eingangs-Stehbildes enthaltenen Synchronisiersignal gesteuert wird, wobei die in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz stehende Frequenz des Pilotsignals am Ausgang des Generators entsteht, und wobei die Signale der farbigen Stehbilder in dem so ausgewählten, einzelnen Halbbild oder Teilbild in der Aufzeichnungseinrichtung zusammen mit dem Pilotsignal aufgezeichnet werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen

Fig. la, Ib und Ic den Aufbau eines Hauptbereichs, eines Unterbereichs und eines Video-Audiobereichs aus Video- und Audiosignalen, die im Zeitmultiplexverfahren übertragen werden,

Fig. Id ein Abschnitt des Video-Audio-Signals mit einem Steueioereich,

F i g. 1 e die Zuteilung eines PCM-Audio-Signals,

F i g. 2a die Kurvenform des übertragenen Signals in einer Videobereichsperiode,

F i g. 2b die Kurvenform des übertragenen Signals in einer Audiobereichsperiode,

F i g. 3 die Kurvenform eines digitalen Synchronisiersignals, bestehend aus einem PCM-Bereichsynchronisiermusterund einem Betriebsartsteuerungscode,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Farbbildinformationsverarbeitungssystems gemäß der Erfindung sowie einen prinzipiellen Aufbau eines YC-Trennungs-Piiotsystems,

F i g. 5 die Kurvenform eines laufenden Bildes mit zwischen den kontinuierlichen Farbhilfsträgern,

F i g. 6 die Kurvenform eines Stehbildes mit zwischen den nichtkontänuierlichen Farbhilfsträgern,

F i g. 7 die Kurvenform eines stehenden Bildes mit Audiosignalen,

F i g. 8 den Phasensprung oder die Rotation der Farbhilfsträger,

F i g. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der APC-Schaltung, wie sie im erfindungsgemäßen System verwendet ist,

F i g. 10 und 11 den Kurvenverlauf der Zeitsteuerung der APC-Schaltung nach F i g. 9 und

Fig. 12 ein Blockschaltbild mit einer weiteren Ausführungsform der im erfindungsgemäßen System verwendeten APC-Schaltung.

Das Prinzip einer Ausführungsform einer Farbbildsignal-Aufzeichnungs- und -Wiedergabeeinrichtung, die durch Abtrennung eines Helligkeitssignals von einem Farbsignal durch ein Pilotsystem betätigt wird, ist in F ig. 4 dargestellt

Bei der Aufzeichnung normaler Farbfernsehbildsignale durch ein Pilotsystem unter Verwendung magnetischer Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtungen gemäß F i g. 4 werden die Farbbildsignale mittels eines Tiefpaßfilters 1 und eines Bandpaßfilters 5 in eine Helligkeitssignalkomponente und eine Farbträgersignalkomponente zerlegt. Die Helligkeitssignalkomponente wird auf einem nicht gezeigten Aufzeichnungsmittel über einen Kopf 4 für das Helligkeitssignal und eine Verzögerungsschaltung 2 und einen FM-Modulator 3 aufgezeichnet, während die Farbsignalkomponente zusammen mit der Frequenzsummenkomponente eines Frequenzaddierers 8 zu einem doppelt symmetrischen Modulator bzw. Ringmodulator 9 geht. Der Ausgang des Frequenzaddierers 8 entsteht durch Addieren des Farbhilfsträgerfrequenzausganges eines Pilotsignal-Quarzoszillator 6 und des Mn Ausgangs eines Frequenzteilers 7, dem der Ausgang des Oszillators 6 zugeführt wird. Die Trägerfrequenz des Ausganges des Oszillators 6 wird durch den Modulator in die Frequenz Mn umgewandelt und über ein Bandpaßfilter 10 auf einen Mischer 12 gegeben. Der Mischer 12 erhält die Frequenzkomponente Mnm des Pilotsignals vom l//7-Frequenzteiler 11, dem die Frequenzkomponente Mn des 1 In-Frequenzteilers 7 zugeführt wird. Das so gewonnene Ausgangssignal FM des FM-Modulators 13 wird über einen Magnetkopf 14 für Farbsignale auf einem (nicht gezeigten) Aufzeichnungsträger aufgenommen. Die 1/n-Frequenzteiler 7 und 11 sind beispielsweise mit einer Kombination von Zählern für vier Bits und UND-Gattern zur Einstellung des Frequenzteilerverhältnisses ausgerüstet. Der Frequenzaddierer 8 umfaßt eine Kombination aus einem Ringmodulator und einem Bandpaßfilter und erzeugt ein Signal dessen Frequenz, gleich der Summenfrequenz zweier Eingangssignale ist Bei der Wiedergabe des so aufgenommenen Signals geht der reproduzierte FM-Ausgang des Kopfes 14 zu einem FM-Demodulator, dessen Ausgang an einen M-Frequenzvervielfacher 17 über eine Pilotsignalextraktionsschaltung angeschlossen ist, die aus einer Pilotsignalfrequenz-Resonanzschaltung besteht, und dem Pilotsignal die Frequenzkomponente Mnm entnimmt Die 1/n-Frequenzkomponente des Frequenzvervielfachers und der Farbhilfsträger-Frequenzausgang des Oszillators 6 werden einem Frequenzaddierer 18 zugeführt und liefern eine Frequenzsummensignalkomponente a. Der Ausgang des FM-Demodulators 15 geht auf ein Bandpaßfilter 19 und liefert die Farbhilfsträgersignalkomponente b. Die Frequenzsummensignalkomponente a und die Farbhilfsträgersignalkomponente b werden einem doppelt symmetrischen Modulator bzw. Ringmodulator 20 zugeführt in dem die umgewandelte Farbhilfsträgerfrequenz wieder in die ursprüngliche Frequenz zurückverwandelt wird. Die ursprüngliche Farbhilfsträgerausgangsfrequenz des Modulators 20 geht zu einem Bandpaßfilter 21 und liefert die reproduzierte Farbträgersignalkomponente c Der reproduzierte FM-Ausgang des Kopfes 4 wird einem FM-Demodulator 22 zugeführt während der demodulierte Ausgang des Demodulators 22 auf eine Verzögerungsschaltung 23 gegeben wird, zur Erzielung einer reproduzierbaren Helligkeitssignalkomponente, deren Farblage auf die Farbträgersignalkomponente eingestellt wird: Die reproduzierte Signalkomponente c und die reproduzierte Helligkeitssignalkomponente erhält ein Mischer 24 und liefert das Farbbildsignal des NTSC-Systems.

Beim normalen Fernsehempfang und der Wiedergabe eines laufenden Bildes, dessen Farbhilfsträger zwischen den Halbbildern gemäß Fig.5 durch ein Pilotsystem

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fortgesetzt werden, macht die Schwingungsfrequenz des Pilotsignal-Quarzoszillators nach F i g. 4 auch dann keine Schwierigkeiten, wenn sie mit der Farbhilfsträgerfrequenz von 3,58 MHz des Eingangsfarbbildsignals nicht frequenzstarr ist, jedoch ist ein Quarzoszillator mit einer solchen Frequenz von 3,58 MHz vorzuziehen. Beim Abtasten, beim Aufzeichnen, bei der wiederholten Wiedergabe und der Anzeige als stehendes Bildsignal, wird lediglich ein Signalbereich aus einem laufenden Bild, dessen Farbhilfsträger zwischen benachbarten Teilbildern oder Halbbildern fortgesetzt werden, oder im Fall des Empfanges eines Stehbildes gemäß F i g. 6 und 7, die Farbbildsignale einer Halbbild- oder Teilbildeinheit aufgezeichnet, wiederholt wiedergegeben und angezeigt, wobei in diesem Fall die Frequenz des Signalgeneratorausgangs derart frequenzstarr sein muß, wie der Pilotsignaloszillator mit der Frequenz des Farbhilfsträgers der Eingangsfarbbildsignale.

Bei Farbbildsendungen, in denen die Farbbildinformationen in einer Halbbild- oder Teilbildeinheit intermittierend gesendet werden, ist die Kontinuität der Farbhilfsträger zwischen Halb- oder Teilbildern nicht gewährleistet, so daß selbst dann, wenn der Farbhilfsträgeroszillator für eine Burstsperre in einem normalen Fernsehempfänger verwendet wird, es unmöglich ist, die Farblage bzw. Phase des Oszillators im Eingangsfarbhilfsträger in einem Augenblick mitzuziehen, wenn ein gewünschtes Bild ankommt.

Gemäß der Erfindung werden bei der Aufzeichnung des Farbbildsignals Signale, die gleiche Frequenz aufweisen wie die Eingangssignale des Farbhilfsträgers, so geformt, daß diese Signale die ursprüngliche Schwingung der Pilotsignale für die Bildaufzeichnung erzeugen, ,auf der Empfängerseite Synchronisiersignale mit einer Frequenz, die in einem bestimmten Verhältnis zu derjenigen der gesendeten Farbhilfsträger steht, wobei auf der Empfangsseite die Synchronisiersignale so empfangen werden, daß man einen Schwingungsausgang der Farbhilfsträgerfrequenz erhält, wovon ein Pilotsignal für die Bildaufzeichnung gebildet wird, daß mit einem aufzuzeichnenden Farbbildsignal gemischt und auf dem Aufzeichnungsträger aufgenommen wird.

Wie bereits erwähnt, verwendet man bei der Bildaufzeichnung eines normalen, laufenden Farbbildes durch das Pilotsystem einen freischwingenden Quarzoszillator für das Pilotsignal, ohne frequenzstarre Mitnahme durch die Eingangsfarbhilfsträger. Dieses Merkmal wird zunächst erläutert. Zum Zeitpunkt der Aufnahme der Schwingung des Quarzoszillators 6 nach Fig.4 entsteht eine ω_$ + Δω und eine Kreisfrequenz bei der Wiedergabe des Schwingungsausganges des Quarzoszillators 6 cos+Δω'. Dabei bedeutet O)₁ die Kreisfrequenz des Eingangöfarbhiifsträgers und Δω, Δω' geben die Abweichungen von io_san.

Wie diese Figur zeigt, bilden die Kreisfrequenz der Trägereingangssignale des Ringmodulators 9 an der Aufzeichnungsseite die oben erwähnte Frequenzsummenkomponente

η J

so daß die Winkelfrequenz der umgewandelten Farbträgersignale für die Aufzeichnung

gnals für die Bildaufzeichnung

Λ ω) χ

η χ in

Dieses Pilotsignal wird zusammen mit dem Farbträgersignal aufgezeichnet und dient zur Jitterkorrektur des Farbträgersignals, bewirkt durch die Zeitverzerrung der Aufzeichnungseinrichtung bei der Wiedergabe.

Bei der Aufzeichnung dieser Signale, beispielsweise auf einer Magnetplatte für einen Bildspeicher, wird die Phasenlage der Frequenz des umgewandelten Farbträgersignals b und des Pilotsignals zum Zeitpunkt der Wiedergabe, wenn der im reproduzierten Farbträgersignal erzeugte Zeitbasisj itter gleich g(t) ist, zu

{cü_s+(l+n).lcu}(t

bzw.

71 X »I

Außerdem wird die Phasenlage des Trägereingangssignals a des Ringmodulators 20 an der Wiedergabeseite gemäß F i g. 4 zu

(ω, + In/U + (<o_s + ltu)(r + g{t)) X - .

Wenn der Ringmodulator 20 die Frequenzdifferenz der Signale a und b ermittelt, wird die Phasenlage des in seiner Frequenz wieder umgewandelten Farbträgerstgnals c schließlich

(ως+Δω'-Δω) t-Δωg(t).

Bei privaten Aufzeichnungsgeräten ist g(t)= 1 μβ. Der Frequenzfehler des Quarzoszillators ist 10~⁵, d. h.

Δω + 2π χ 3,58 (MHz) x 10-'.

Der Phasenj itter des reproduzierten Farbträgersignals wird im Bogenmaß

Δω · g(t)=2x χ3,58 χ 10~⁵ (rad),

d. h. vernachlässigbar. Das bedeutet, daß die Kreisfrequenz des Farbhilfsträgers zum Zeitpunkt der Wiedergabe in Wj-I- Δω'—Δω ohne Jitter umgesetzt wird.

Bei Verwendung des Pilotsystems zur Aufzeichnung und wiederholten Wiedergabe eines Einzelbild-Farbbildsignals bei stehenden Bildsendungen ist Δω=0,ά. L, der Quarzoszillator 6 muß mit der Frequenz des Eingangsfarbhilfsträgers frequenzstarr verriegelt sein. Der Grund wird später erläutert- Wenn (B_s die

Kreisfrequenz des normalen Farbhilfsträgers ist, gilt
cu_s = 455 χ - χ w_h = 455 χ ^ χ 525 ω/,

wird. Gleichzeitig wird die Kreisfrequenz des Pilotsiwobei ω/, und ω/- die horizontale Synchronisierkreisfrequenz bzw. die Bildkreisfrequenz sind. Die Phasendrehung in einer Bildperiode der Farbhilfsträgerkreisfrequenz «jwird im Bogenmaß

2π χ 455 χ 525 χ ~(rad).

Wenn man die Phasendrehung des Farbhilfsträgers bei der wiederholten Wiedergabe des Signals eines einzelnen Bildes genäß F i g. 8 berücksichtigt, wird im

2π-{2π x 455 χ 525 χ ^ (mod 2π)} = π

Fall der Rückkehr der Phasenlage vom Punkt A am Ende eines Bildes zum Punkt B am Anfang des gleichen Bildes ein Phasensprung der Größe

im Bogenmaß erzeugt. Wenn andererseits W₁ und ω/ verschoben ist, wird die Phasenlage in einer Bildperiode gegenüber dem Normalfall im Bogenmaß 2n verscho-

-!(ΐπ χ 455 χ 525 χ \ + 2π

ben. Im allgemeinen gilt für den Phasensprung zwischen den Bildern, wenn abgleich ω_ε+Δω ist,folgendes:

(mod 2 π) (im Bogenmaß).

Auf die gleiche Weise wird der Phasensprung zwischen benachbarten Bildern der Kreisfrequenz

der in der Frequenz umgesetzten Farbhilfsträger zum Zeitpunkt der Aufzeichnung:

2.T - |( 2.T χ 455 χ 525 χ — + 2π—— χ -^)] (mod2.τ) (im Bogenmaß) l\ 2n w_f η J)

Der Phasensprung zwischen Bildbereichen der Pilotsignale wird:

2π ~\(2πχ 455 χ 525 χ -^—\ + 2.ι — χ -— ) (mod 2π). \\ 2mnJ tüf η · in J

Demgemäß gilt für den Phasensprung für in der Frequenz um m vervielfachte Bereiche der Pilotsignale:

2π - \(2π x 455 χ 525 χ ^Λ + 2π— χ -]· (mod 2π) (im Bogenmaß).

IV -Π/ ω/ J] J

Es entsteht die Frequenzsumme des in der Frequenz vervielfachten Signals und des kontinuierlichen Schwingungsausgangs der Kreisfrequenz ω^+Δω'. Da jedoch eine kontinuierliche Schwingung vorhanden ist, bleibt der Phasensprung zwischen benachbarten Bildern aufrechterhalten. Im Ergebnis ist für den Phasensprung zwischen den Bereichen für den endgültigen Ausgang des symmetrischen Modulators die Gleichung (2) die Gleichung (1):

2π χ '-—) (mod 2π) (im Bogenmaß). (3)

Somit erzeugen die schließlich wiedergegebenen Farbhilfsträger, d.h. die Farbträgersignale, den in Gleichung (3) gezeigten Phasensprung zwischen benachbarten Bildern. Zur Vermeidung eines Phasensprungs nach Gleichung (3) empfiehlt sich eine Multiplikation von Δω mit einem ganzzähligen Vielfachen von ω/(30 χ k), wobei k eine beliebige ganze Zahl ist Mit einem normalen Quarzoszillator ist jedoch eine derartige Frequenzgenauigkeit kaum einzuhalten. Man muß deshalb Δω—Ο machen. Gemäß der Erfindung ist deshalb der in F i g. 4 mit einem * markierte Teil zu der normalen Schaltung hinzugefügt Der Quarzoszillator 6 wird durch eine automatische Phasensteuerungsschaltung 25 (APC) gesteuert Der Oszillator 6 für das Pilotsignal ist deshalb mit dem Eingangsfärbhilfsträger frequenzstarr verriegelt Gemäß der Erfindung wird die Frequenzkomponenle des Farbhilfsträgersignals aus dem Signal extrahiert, dessen Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zu derjenigen des Farbhilfsträgers steht, beispielsweise ein Zeilensynchronisiersignal

dessen Schwingungsausgang, der mit der so extrahierten Komponente frequenzstarr ist als Ursprungsschwingung des Pilotsignals für die Bildaufzeichnung und Bildwiedergabe dient Mit Hilfe dieses Pilotsignals wird durch das Pilotsystem ein Farbbildsignal aufgezeichnet und wiedergegeben. F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform der APC-Schaltung 25 für den Oszillator, welche frequenzstarr mit dem Farbhilfsträger des Eingangsfarbbildsignals gemäß der Erfindung verbunden ist Das Signal mit der Frequenzkomponente der zeitlichen Lage der Zeilensynchronisierung ω/, wird vom Eingangssignal des Stehbildes extrahiert und durch zwei dividiert indem es einem Frequenzteiler bzw. einem Flip-Flop 26 zugeführt wird, und der Ausgang des Flip-Flops 26 zum einen Eingang eines Phasendetektors 27 geht Der Ausgang des Quarzoszillators 6 wird durch den Zähler 28 auf iBj/455 herabgeteilt Der Ausgang des

Zählers 28 geht zum anderen Eingang des Phasendetektors 27. Ein Ausgang des Phasendetektors 27 geht zu einer (nicht gezeigten) variablen Kapazität des Quarzoszillators 6, über einen Gleichspannungsverstärker 29 und ein Tiefpaßfilter 30, so daß die Schwingungsfrequenz umgeformt wird. Fi g. 10 zeigt ein Beispiel für die zeitlichen Lagen jedes Abschnittes der APC-Schaltung 25inFig.9bei

ω* ^s_ 2 455"

Die sägezahnförmige Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 30 geht auch zu der genannten variablen Kapazität und bestimmt die Schwingungsfrequenz des Quarzoszillators 6. Sie steuert die Schwingungsfrequenz des Oszillators so, daß, wenn die gewünschte Frequenz in einem vorgegebenen Steuer- oder Regelbereich liegt, die Frequenz starr verriegelt wird. F i g. 11 zeigt die zeitliche Lage jedes Abschnittes der APC-Schaltung 25 nach F i g. 9 bei

2 455'

25

d. h. bei stabiler Frequenz.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der APC-Schaltung für den Fall der Verwendung des anderen Synchronisiersignals anstelle des Zeilensynchronisiersignals der Erfindung. Bei Verwendung eines zusammengesetzten Signals, eines multiplizierten Audiosignals durch Impulscodemodulation als Audiosignal in der Periode II in den Bildinformationssignalen, die das Signal des stehenden Bildes und das Audiosignal gemäß F i g. 7 enthalten, muß zur Wiedergabe des Audiosignals ein PCM-Bit-Synchronisiersignal (Kreisfrequenz a>b) erzeugt werden. Dieses Bit-Synchrohisiersignal geht mit einer bestimmten Frequenzzuordnung zum Hilfsträgersignal (die Signale des gleichen Oszillators können beispielsweise entsprechend vervielfacht oder geteilt werden).

Bei einem Frequenzverhältnis der Frequenz des Bitsynchronisiersignals zur Hilfsträgerfrequenz von 35 :32 (ca. 3,27 MHz zu 3,58 MHz), kann man die in F i g. 12 gezeigte APC-Schaltung verwenden. In F i g. 12 ist ein !^-Frequenzteiler 31, ein Phasendetektor 32, ein Verstärker 33 für die Gleichspannungskomponente des Hilfsträgererfassungsausganges bzw. Trägerdetektorausgangs, ein Oszillator 34 für die Hilfsträgerfrequerzerzeugung und ein '/35-Frequenzteiler 35 dargestellt.

Die Arbeitsweise dieser APC-Schaltung unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 9 lediglich dadurch, daß die Frequenz des Signals als Phasenbasis ca. 3,27 MHz beträgt, so daß man durch Verwendung dieser APC-Schaltung einen Hilfsträger mit fester Phasenlage erhalten kann.

Beim Empfang stehender Bilder, bei Bildaufzeichnung und -Wiedergabe unter Verwendung eines Speichers für einen Rahmen und eines Pilotsystems, wenn Bild und Ton nach dem Zeitmultiplexverfahren verarbeitet sind, muß eine Aufzeichnung während einer beliebig wählbaren Bildrahmenperiode abgeschlossen werden, so daß es in einer normalen Burstoszillatorschaliung für starren Farbhilfsträger unmöglich ist, den zur Aufnahme und Wiedergabe des Bildes verwendeten Pilotsignaloszillator in jedem Zeitpunkt mit einer Phase starr zu verriegeln.

Gemäß der Erfindung wird die zeitliche Lage des Synchronisiersignals etwa des Zeilensynchronisiersignals, das kontinuierlich übertragen wird, durch Einhaltung einer bestimmten Frequenzrelation zum Farbhilfsträger, immer so extrahiert, daß eine präzise Farbhilfsträgerfrequenz wiedergegeben wird.

Bei normaler Bildaufzeichnung und -wiedergabe durch Pilotsysteme, kann man den Pilotsignaloszillator nicht mit dem Eingangsfarbhilfsträger frequenzstarr synchronisieren, so daß das Farbbildsignal eines einzelnen Halb- oder Teilbildes nicht aufgenommen und wiederholt reproduziert werden kann. Dagegen ermöglicht die Erfindung durch einen Halb- oder Teilbildspeicher die Aufnahme und Wiedergabe von Stehbildern auch dann, we" η ein Pilotsystem vorhanden ist

Außerdem wird bei der beschriebenen Ausführungsform die Farbhilfsträgerfrequenzkomponente hauptsächlich aus dem Zeilensynchronisiersignal gewonnen. Wenn jedoch das »Signal«, etwa das PCM-Synchronisiersignal, das in einem bestimmten Verhältnis zur Frequenz des Farbhilfsträgers steht, auf der Senderseite neben dem beschriebenen Zeilensynchronisiersignal hinzugefügt wird, kann die Farbhilfsträgerfrequenzkomponente auf die gleiche Weise aus dem »Signal« gewonnen werden. Das Ausführungsbeispiel erläutert die Bildaufzeichnung und wiederholte Wiedergabe farbiger Stehbilder in einer Bildeinheit. Das Farbbildsignal des stehenden Bildes kann jedoch auch auf die gleiche Weise aufgenommen und wiedergegeben werden. Außerdem ist im Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines Pilotsignals ein mit dem ankommenden Synchronisiersignal in der Frequenz starr verriegelter Oszillator vorgesehen. Durch Frequenzvervielfachung oder -teilung des ankommenden Synchronisiersignals kann man jedoch das frequenzstarre Pilotsignal ebenfalls bilden.

Beim vorliegenden NTSC-Farbfernsehsystem wird ein Burstsignal als Referenzphase eines Farbhilfsträgers übermittelt. Wenn jedoch der Farbhilfsträger und das Zeilensynchronisiersignal, deren Phasenlagen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, auf der Senderseite verwendet werden, und auf der Empfängerseite eine Schaltung verwendet wird, die mit der Phasenlage einer bekannten PLL-Schaltung (phase lock loop) frequenzstarr synchronisiert werden kann, wird das Farbburstsignal überflüssig, so daß am Ende des Zeilenaustastsignals im Farbfernsehbildsignal das andere Informationssignal überlagert und das so zusammengesetzte Signal übertragen werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Informationsverarbeitungssystem für farbige Stehbilder zum Empfangen, zum selektiven Aufzeichnen und zur wiederholten Wiedergabe von Farbbildsignalen in einem einzelnen Halbbild oder Teilbild aus den Signalen der farbigen Stehbilder in einer Mehrzahl von Halbbildern oder Teilbildern, die zusammen mit einem Synchronisiersignal übertragen werden, dessen Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz steht, gekennzeichnet durch eine Aufzeichnungseinrichtung für Farbbildsignale in einem einzelnen Halbbild oder Teilbild des Signals des farbigen Eingangsstehbildes und durch einen Pilotsignalgenerator (6), der durch den Vergleich eines Generatorausganges mit dem im Signal des farbigen Eingangsstehbildes enthaltenen Synchronisiersignal gesteuert wird, wobei die in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz stehende Frequenz des Pilotsignals am Ausgang des Generators (6) entsteht, und wobei die Signale der farbigen Stehbilder in dem so ausgewählten, einzelnen Halbbild oder Teilbild in der Aufzeichnungseinrichtung zusammen mit dem Pilotsignal aufgezeichnet werden.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine automatische Phasenregelschaltung (25) zur derartigen Regelung des Pilotsignalgenerators (6), daß die Frequenz am Generatorausgang mit der Frequenz des Farbhilfsträgers des Signals des farbigen Eingangsstehbildes frequenzstarr verriegelt ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Synchronisiersignal der Signale des farbigen Eingangsstehbildes, deren Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zur Farbhilfsträgerfrequenz steht, aus dem empfangenen Signal der farbigen Stehbilder so extrahiert wird, daß die Frequenz am Ausgang des Pilotsignalgenerators (6) mit der Frequenz des Farbhilfsträgers des Signals des farbigen Eingangsstehbildes frequenzstarr verriegelt ist.

4. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Übertragung von PCM-Audiosignalen (PWD) zusammen mit den Signalen der farbigen Stehbilder in mehreren Halbbildern oder Teilbildern, wobei die PCM-Audiosignale (PWD) Bit-Synchronisiersignale (DS) enthalten, deren Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zu derjenigen des Farbhilfsträgers der Signale des farbigen Eingangsstehbildes steht, und wobei das Bit-Synchronisiersignal (DS) aus dem PCM-Eingangsaudiosignal extrahiert ist, und die Frequenz am Ausgang des Pilotsignalgenerators (6) durch das extrahierte Bit-Synchronisiersignal mit der Frequenz des Farbhilfsträgers des Signals des farbigen Eingangsstehbildes frequenzstarr synchronisiert in.