DE2446376A1 - Farbfernsehsignaldecoder und -coder - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.- Ing. F. Weickmann,

Dipl-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

DECCA LIMITED

Decca House, 9 Albert Embankment,

London, SEI 7SW, England

Farbfernsehsignaldecoder und -coder

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Farbfernsehsysteme und insbesondere auf ein Farbfernsehsystem, in welchem für jede Zeile eines Fernsehsignals eine Luminanzkomponente bzw. Leuchtdichtekomponente zusammen mit einer Chrominanzkomponente bzw. Farbkomponente übertragen wird, die einen Teil der Bandbreite des Leuchtdichte- bzw. Luminanzsignals ausmacht und die in der Zeilenfolge eine Aufeinanderfolge von unterschiedlichen Farbkomponenten darstellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Farbkomponenten bzw. Chrominanzkomponenten jeweils ein Signal, welches die Differenz zwischen einer entsprechenden Primärfarbkomponente (R, G, B - nämlich rot, grün und blau) und einem modifizierten Luminanzsignal bzw.

509817/0733

Leuchtdichtesignal M darstellt, wobei M= (R + G + B)/3 ist. Generell ausgedrückt bedeutet dies, daß die Größe "Chrominanzkomponente" sich auf eine Komponente einer Reihe von Komponenten bezieht, die im einzelnen den niederfrequenten Farbinhalt des Bildes darstellen, den das übertragene Signal charakterisiert.

Die Übertragung der Luminanzkomponente und der Chrominanzkomponente eines Farbfernsehsignals mit vollständiger Bandbreite ist häufig unpraktisch oder unnötig. So kann z.B. das Fernsehsignal auf einer mechanisch abspielbaren bzw. wiedergebbaren Platte aufgezeichnet und wiedergegeben werden, die eine Bandbreite liefern kann, welche für ein Leuchtdichtebzw. Luminanzsignal geeignet ist, jedoch für die gleichzeitige Übertragung der gesamten Chrominanz- bzw. Farbinformation nicht geeignet ist. Es ist bereits vorgeschlagen worden, lediglich eine Färb- bzw. Chrominanzkomponente zum jeweiligen Zeitpunkt in der Zeilenfolge zu übertragen und das Fernsehsignal im Empfänger dadurch neu zu bilden, daß man das empfangene Signal um eine hinreichende Anzahl von Zeilen verzögert, um nämlich sämtliche Chra_minanzkomponenten in einem Zyklus der Folge gleichzeitig verfügbar zu haben. Ein derartiges Verfahren wird durch Anordnungen ausgeführt, wie sie z.B. in der GB-PS 1 185 197 und in der US-PS 3 569 635 angegeben sind. V/erden auf diese Weise drei Färb- bzw. Chrominanzkomponenten übertragen, so wird der Farbinhalt irgendeiner Zeile in dem neu gebildeten Fernsehbild zum Teil aus dem Inhalt zweier vorhergehender Zeilen gebildet. Demgemäß tritt notwendigerweise ein Verlust in der Auflösung des Bildes in der "vertikalen" Richtung auf. Da das menschliche Auge für hochfrequente Farbänderungen

509817/0733

_.₅_ 24 A 637 6

relativ unempfindlich ist, kann man, wie dies in den zuvor genannten Patentschriften angegeben ist, die Auflösung eines Fernsehbildes, dessen Farbinhalt von niedriger Frequenz ist, dadurch verbessern, daß man Hochfrequenz-Leuchtdichtesignale hinzufügt. Dieses Verfahren umfaßt die Übertragung eines Leuchtdichtesignals in Verbindung mit einer Farbkomponente, die von geringerer Bandbreite ist als das Leuchtdichtesignal und die gewöhnlich das untere Frequenzende der für die Übertragung des Leuchtdichtesignals zugelassenen Bandbreite einnimmt. Ein derartiges kombiniertes Signal kann über einen Kanal derselben Bandbreite übertragen werden, wie er für die Übertragung eines lediglich die Leuchtdichteinformation enthaltenden .Signals erforderlich ist. Im Zuge der Wiedergewinnung der Farbkomponenten aus einem derartigen kombinierten Signal durch Verwendung von z.B. zwei Verzögerungsleitungen, um diese Komponenten gleichzeitig verfügbar zu machen, wird jedoch zumindest ein Teil des Signals über eine Anzahl von Zeilen gemittelt, um die jeweilige Ausgabezeile des Leuchtdichtesignals zu bilden. Demgemäß ist bei diesem Verfahren ein erheblicher Verlust der vertikalen Bildfeinheit in dem Leuchtdichtesignal vorhanden, da nämlich diese Bildfeinheit zumindest teilweise in dem unteren Frequenzende des Leuchtdichtesignals enthalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Farbfernsehsystem die Vertikalauflösung des Leuchtdichteanteils eines Fernsehbildsignals bei geringerem Bandbreitebedarf verbessert werden kann.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Vertikalauflösung des Leuchtdichteanteils eines Fernseh.-

2U6376

bildsignals verbessert, welches dadurch erhalten wird, daß ein Leuchtdichtesignal mit einem zeilensequentiellen Farbanteil von geringerer Bandbreite decodiert wird als der des· Leuchtdichtesignals. Zu diesem Zweck ist ein Decoder, der eine Abgabeeinrichtung eines aufgezeichneten Signals sein kann, so ausgelegt, daß er jede Zeile eines Eingangssignals mit einer früheren Zeile entsprechender Chrominanz und verminderter Auflösung vergleicht, um Signale abzuleiten, die vertikale Leuchtdichteübergänge bezeichnen. Die Mittelung des Eingangssignals über eine Vielzahl von Zeilen kann dazu herangezogen werden, Niederfrequenz-Leuchtdichte signale abzuleiten, in denen der Mangel der vertikalen Einzelheit kompensiert ist durch das Vorhandensein der unmittelbar zuvor erwähnten Signale. Diese abgeleiteten Signale, die normalerweise in demselben Frequenzbereich liegen, wie der Farbanteil des Eingangssignals, können dazu herangezogen werden, ein Leuchtdichtesignal vollständiger Bandbreite neu zu bilden, und zwar trotz der Mittelung des Teiles der Bandbreite, der die sequentiellen Farbanteile enthält. Demgemäß können die sequentiellen Farbanteile aus dem Eingangssignal wieder gewonnen werden, während das vertikale Leuchtdichtedetail erhalten bleibt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Codierung, d.h. die Vorbereitung eines Signals für die Übertragung, bei der es sich um eine Aufzeichnung in der beschriebenen Form handeln kann. Ein auch als Coder bezeichneter Codierer enthält vorzugsweise Einrichtungen zur Verminderung der Vertikalauflösung der Farbanteile, um Interferenzeffekte zu vermindern, die auf ■ das Vorhandensein der abgeleiteten vertikalen Detailsignale zurückgehen. Darüber

-D-

hinaus ist eine Herabsetzung der vertikalen Farbauflösung unabhängig von der Form des Decoders von Nutzen, da nämlich eine derartige Herabsetzung die Ausbildung von sich bewegenden Mustern vermindert, die in einem Endbild immer dann hervorgerufen werden, wenn Hochfrequenz-Farbartsignale mit einer niedrigen Frequenz abgetastet werden, um zeilensequentielle Färb- bzw. Chrominanzkomponenten bzw.-anteile zu erzeugen.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Decoder, der einen Empfänger für ein zeilensequentielles Farbfernsehsignal darstellt. Fig. 2 zeigt einen Teil einer modifizierten Ausführungsform des Decoders. ,
Fig. 3 zeigt einen Coder.

Fig. 4 und 5 zeigen zwei Formen einer Chroma-Verarbeitungseinrichtung für den Coder gemäß Fig. 3.

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm den Verlauf der Amplitude eines zeilensequentiellen Farbfernsehsignals in Abhängigkeit von der Frequenz.

Zweckmäßigerweise wird zunächst die in erfihdungsgemäßer Weise erfolgende Decodierung eines Fernsehsignals beschrieben, das, wie dies in Fig. 6 -veranschaulicht ist, einen Luminanz- bzw. Leuchtdichteanteil Y - der den Hauptteil der für die Übertragung verfügbaren Bandbreite W einnimmt - und einen Chrominanz- bzw. Farbteil X aufweist, der in der Bandbreite derart begrenzt ist, daß es das niederfrequente Ende der verfügbaren Bandbreite einnimmt,. Die Chrominanz- bzw. Farbkomponente wird in Zeilenfolge übertragen: Die Farbin-

509817/0733

formation ist für die jeweilige Zeile nicht vollständig; sie wird vielmehr derart übertragen, daß lediglich ein bestimmter Satz von Farbkomponenten je Zeile übertragen wird. Vorzugsweise werden die Farbkomponenten in der Form

(R-M), (G-M) und (B-M) aufeinanderfolgend übertragen. Dabei ist M ein modifiziertes Leuchtdichtesignal, das der Größe (R+G+B)/3 entspricht. Im Unterschied dazu ist das gewöhnliche Leuchtdichtesignal in bekannter Weise definiert als (0,3R + 0,59G + 0,11B), und zwar unter der Annahme, daß die Farben rot, grün und blau die Farbanteile bzw,. Komponenten sind. Infolgedessen werden die Farbkomponenten als modifizierte zeilensequentielle Farbdifferenzsignale übertragen, und zwar im Unterschied zu den normalen Farbdifferenzsignalen, wie z.B. (R-Y). Die vorliegende Erfindung könnte jedoch zur Übertragung derartiger Farbdifferenzsignale oder anderer Kombinationen von Chrominanz- bzw. Farbdifferenz- bzw. Farbkomponenten angepaßt werden«, Es ist zweckmäßig, hier darauf hinzuweisen, daß die Farbkomponente und die Leuchtdichtekomponente der jeweiligen Zeile des ursprünglichen Signals eine Fehlüberdeckung zeigen ; die Leuchtdiclitkomponente ist relativ zu ihrer Farbkomponente um drei Zeilen verzögert. Sie wird mit der Farbkomponente einer Zeile übertragen, die drei Abtastzeilen früher auftritt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Decoder ist eine Quelle 10 angedeutet, die ein Bildplatten-Wiedergabegerät sein kann, von dem ein Signal in der in Fig« 6 veranschaulichten Form erhalten wird. Das Eingangssignal von der betreffenden Signalquelle gelangt über verschiedene Parallelzweige«, Ein erster Zweig dieser Zweige umfaßt ein Kurzverzögerungsglied 11, welches das Eingangssignal einem Addierer 12 zuführt. Das Eingangssignal v/ird außerdem dem Eingang eines

509817/0733

Addierers 13 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Kette von Verzögerungsleitungen 14, 15 und 16 verr bunden ist, deren jede eine Verzögerungszeit von der Dauer einer Zeile aufweist. Der Ausgang der letzten Verzögerungsleitung in der Kette der Verzögerungsleitungen ist mit dem Eingang des Addierers 13 verbunden. Die Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang der letzten Verzögerungsleitung und dem Addierer 13 vermindert die Amplitude des Signals, den die betreffende Schleife dem Addierer 13 zum Zwecke der Verknüpfung mit dem Eingangssignal zuführt, auf einen Bruchteil. Der betreffende Bruchteil kann bei dieser Ausführungsform 1/2 sein; er kann jedoch auch größer oder kleiner gewählt sein. Die Rückkopplung verknüpft mit dem Eingangssignal einen Anteil jeder derjenigen vorhergehenden bzw. früheren Zeilen, die eine entsprechende Farbkomponente aufweisen. Der Anteil nimmt mit dem Alter exponentiell ab. Auf diese Weise umfaßt jedes Signal D , D , D bzw. D am Ausgang des Addierers 13 und jeder der Verzögerungsglieder 14, 15 und 16 eine Zeile des Eingangssignals und frühere Zeilen, die die entsprechende Farbkomponente enthalten. Die Ausgangssignale des Addierers und der ersten beiden Verzögerungsglieder bzw. Verzögerungsleitungen 14 und 15 werden in einem Addierer 17 zusammengefaßt bzw. verknüpft. Demgegenüber werden bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform die Ausgangssignale der drei Verzögerungsleitungen 14 bis.16 in einem Addierer 18 verknüpft bzw. zusammengefaßt, in einem Inverter 19 .invertiert und mit dem Ausgangssignal des Addierers 17 in einem Addierer 20 kombiniert bzw. zusammengefaßt. Das Eingangssignal wird in einem Inverter 21 invertiert und mittels eines Addierers 22 mit dem Ausgangssignal des Addierers 20 ver-

509B T 77 Qt^23;

glichen. Das resultierende (Chrominanz)-Signal wird in der Bandbreite durch ein 500-Hz-Tiefpaßfilter 23 begrenzt, an dessen Verzögerung das Verzögerungsglied 11 angepaßt ist. Der Addierer 12 faßt dieses Signal mit dem ursprünglichen Eingangssignal zusammen.

Bei dieser Ausführungsform werden die Eingangssignale der Verzögerungsleitungen 14» 15 und 16 abgegriffen und, wie z.B. in den obengenannten Patentschriften beschrieben, einer Reihe von Kommutierungsschaltern 24 zugeführt, die die niederfrequenten, kontinuierlichen -Chrominanz- bzw. Farbkomponenten (R-M)»-(G-M) und (B-M) in gesonderten Kanälen liefern, die eine Matrix 25 speisen. Die Matrix bildet zwei niederfrequente Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) für eine Matrix 26, die diese Signale mit einem Leuchtdichtesignal ~voH-&tändiger Bandbreite von dem Addierer 12 her unter Bildung eines"itu&g^iags^ig-naJLgeDaischs inPAL-Form zusammenfaßt. Wenn ein Ausgangssignal in der NTSC^--e«ier_Xn der SECAM-Form erforderlich ist, können entsprechende Änderungen bezüglich der Matrizen* 25^und. 26 ohne weiteres vorgenommen werden, die in der Praxis durch eine einzelne Matrix gebildet sein können, welche außerdem die Funktion des Addierers 12 erfüllen können.

Die Arbeitsweise des Decoders gemäß Fig. 1 ist, soweit sie dasLeuchtdichtesignal betrifft folgende. Jede Zeile des Eingangssignals .(D ) wird mit einem früheren Signal (D^) verglichen, dessen Farbkomponente der des Eingangssignals entspricht. Der Vergleich liefert Leuchtdichtesignalkomponenten, die in dem Fall, daß die Leuchtdichte des Eingangssignals einen merklichen Übergang von einer Zeile zur nächsten Zeile erfährt, von hinreichend hoher Frequenz sind, um den

7/ _a

Übergang anzeigen zu können. Der Zweck der Rückkopplung besteht darin sicherzustellen, daß diese Signalkomponenten verschwinden und daß dadurch ihre Auswirkung auf den Bereich des Übergangs beschränkt ist. Die Rückkopplung vermindert effektiv die Auflösung des Signals, das mit dem Eingangssignal verglichen wird. Die durch den Vergleich erhaltenen, den Übergang festlegenden bzw. bezeichnenden Signalkomponenten werden dazu herangezogen, das vertikale Leuchtdichtedetail des ursprünglichen Leuchtdichtesignals wieder neu zu bilden. Wie in einer nachstehend noch angegebenen Gleichung (VII) angegeben, werden^äie^^betreiLfenden Signalkomponenten insbesondere dazu herangezogen, von signal die Farbkomponenten entsprechender Frequenzen zu erhalten. Die niedrigsten Frequenzen des Leuchtdichtesignals werden dadurch erhalten, daß die Mittelwertbildung (Y¹) des ----Eingangssignals über mehrere Zeilen vorgenommßi£^rwird. Diese Frequenzen werden außeraem dazu herangezogen, das ursprüngliche Leuchtdichte signal wieder zu bilden. Die__b_ß^;feFeffende ~~ Wiederbildung wird in zweckmäßiger Weise dadurch vorgenommen, daß die abgeleiteten niederfrequenten Signale und Randangabesignale benutzt werden, um die Farbkomponente aus dem Eingangssignal abzuleiten (die Farbkomponente erstreckt sich über einen entsprechenden Frequenzbereich). Ein Vergleich dieses Farbart- bzw. Chrominanzsignals mit dem Eingangssignal führt zu dem ursprünglichen Leuchtdichtesignal.

Nunmehr seien zweckmäßigerweise die an verschiedenen Punkten in der Schaltungsanordnung zu einem bestimmten Zeitpunkt auftretenden Signale betrachtet, wenn das Eingangssignal beispielsweise die Form (Y + (R-M)₀) besitzt. Die Indizes sind Ivull, um den vorliegenden Zeitpunkt anzugeben; ein

509817/0733

2U6376

negativer Index gibt eine frühere Zeile an. Die Ausgangssignale der Addiererschaltung 13 und der Verzögerungsleitungen, nämlich D_Q, D₁, D₂ und D₃, sind folgende:

D₀ = 1/2 (Y₀ + (R-M)₀) + 1/4 (Y_3+(R-M)_₃)₊ 1/8 (Y_-6 +

D₁ = 1/2 (Y_-1 + (G-M)_-1) + 1/4 (Y_-4 + (G-M)^₄) +

1/8 (Y_-7T (G-M)_-^) + (II)

= 1/2 (Y_-2 + (B-M)₂)V

1/8 (Y_-8 + (B-M)_-8) + "" -^, (III)

D₃ = 1/2 (Y_-3 + (R-M)_-3) + 1/4 (Y_-6 +

1/8 (Y_-g + (R-M)_-9) + (IV)

Somit enthält jedes dieser Ausgangssignale einen Anteil der Zeilen entsprechender-BhFosinafiz, wobei dieser Anteil mit dem Alter exponentiell abnimmt. Ein Leuchtdichtesignal geringer Auflösung wird durch Mittelung dreier aufeinanderfolgender Zeilen gebildet, um die Chrominanz- bzw. Farbkomponenten zu entfernen. Bei dieser Ausführungsform bildet der Addierer 17 das Signal:

Y· = (D₀ + D₁ + D₂) (V)

Das Ergebnis der drei aufeinanderfolgenden Zeilen wird weitgehend ein Leuchtdichtesignal sein, und zwar auf Grund der Form, in der die Farbkomponenten geliefert werden, da nämlich (R-M)+(G-M)+(B-M)=O ist.

Der Addierer 18 bildet ein weiteres Leuchtdichtesignal geringer Auflösung aus den Ausgangssignalen der drei

509817/07 33

Verzögerungsleitungen, nämlich:

Υ» = (D₁ + D₂ + D₃) . (VI)

Die beiden abgeleiteten Leuchtdichtesignale werden mit dem Eingangssignal gemäß folgender Gleichung zusammengefaßt:

5 Y^f - 4 Y" -(Y+ (R-M))= e - (R-M), (VII)

wobei e Leuchtdichte-Fehlersignale darstellt.

Die beschriebene Arbeitsweise führt jzu- einem Farbartsignal, das mit einigen störenden FJLankrensignalen zusammengefaßt ist. Die Subtraktion—der"beiden Leuchtdichtesignale-(5^-4Y" führt zu einem Leuchtdichtesignal, das in vertikaler Schärfe dem Eingangssignal ähnlich ist, das jedoch, wie oben ausgeführt, von~dem Eingangssignal und einer Anzahl vorhergehender Zeilen «abgeleitet ist. Das Farbartsignal, das durch Vergleich des abgeleiteten ,Leuchtdichte signiTrsTliipnde s signals gemäß der Gleichung (VII) erhalten ist, ist in der Bandbreite durch das Tiefpaßfilter 23 begrenzt; es wird in dem Addierer 12 mit dem Eingangssignal von der Quelle 10 zusammengefaßt zu:

Y + (R-M) + (e - (R-M) ) = Y+ e (VIII)

Das Ergebnis.dieser Zusammenfassung bestellt darin, daß der Farbanteil in dem Eingangssignal durch das abgeleitete Fartartsignal aufgehoben wird, um das Eingangsleuchtedichtesignal vollständiger Bandbreite zusammen mit einigen störenden, bandbreitebegrenzten Signalen wieder zu gewinnen, die auf einen scharfen Vertikal-Leuchtdichteübe.rgang in einem in einem Empfänger erhaltenen Bild ein Überschwingen oder eine Schwingung hervorrufen. In der Praxis sieht ein Betrachter Geisterzellen, die in Intervallen von drei Zeilen von dem vertikalen Übergang entfernt sind. Das Auftreten

2U6376 KK-

der Überschwingungen kann dadurch vermindert werden, daß die Bedämpfung des Signals vermindert wird, welches vom Ausgang der Kette der Verzögerungsleitungen zurückgeführt wird. Dies geht jedoch auf Kosten einer gewissen Verschle_jchterung im Aussehen irgendeiner vertikalen Kante in dem Bild.

In der Praxis kann die Bildung des vertikalen Detailsignals (5Y¹ - 4Y") vereinfacht werden, da beide Komponenten dieses Signals die Signale D. und O₀ enthalten. Demgemäß ist es einfacher, folgende Gleichung zu behandeln:

5 γι _ 4 γι ₌ (5 D₀ + D₁ + D₂) - 4 D₃ . (IX)

Diese Gleichung zeigt deutlicher die Bildung eines Detailsignals aus der Differenz zwischen den beiden Signalen D und D, der entsprechenden Chrominanz und die Bildung eines Mittelungssignals (D + D. + D^), welches keine Chrominanz bzw. keinen Farbanteil enthält.

Der Decoder, der zum Teil in Fig. 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Decoder lediglich dadurch, daß er nunmehr direkt gemäß der Gleichung (IX) arbeitet. Das Signal D wird mittels des Inverters 19 invertiert, und die Addiererschaltung zur Zusammenfassung der Signale D und D mit dem Signal D ist weggelassen.

Die hler als Farbartsignale bezeichneten Chrominanzsignale, die, wie zuvor angegeben, in bekannter Weise von drei durch zwei Verzögerungsleitungen getrennten Punkten erhältlich sind, werden durch die Rückkopplung über die Kette der Verzögerungsleitungen in dem Decoder beeinflußt. Die Rück-» kopplung bewirkt eine Herabsetzung der Vertikalauflösung

84^.07 3 fr

der Färb.artsignale, die von den Verzögerungsleitungen erhalten werden. Dies ist begleitet von einer effektiven Verzögerung von etwa drei Fernsehzeilen. Da jeder Übergang durch exponentielle Signale angezeigt wird, ist eine gewisse Unsymmetrie in der Darstellung irgendeines vertikalen Farbübergangs vorhanden. Diese Unsymmetrie wird jedoch zu einem großen Ausmaß dadurch ausgeblendet, daß mittels eines Coders die Auflösung derFarbartsignale vermindert wird.

Es ist zweckmäßig, an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß die Einführung der Rückkopplung nicht die einzig mögliche Methode darstellt, die Auflösung des Signals, das mit dem Eingangssignal zu vergleichen ist, herabzusetzen. Eine Alternative stellt die Verwendung einer längeren Kette von Verzögerungsleitungen dar, welche Kette gleichzeitig eine Zeile des Eingangssignals und Zeilen entsprechenden Färb-' anteils verfügbar macht, die vor und nach (z.B. drei oder ein Vielfaches von drei Zeilen vor und nach) der der Behandlung unterliegenden Zeile auftreten. Die früheren und späteren Zeilen können gemittelt werden, und das. Ergebnis kann mit der der Behandlung unterliegenden Zeile verglichen werden.

Durch die Einführung eines Coders bzw. Codierers, der ein Signal in einer für die Verarbeitung durch den zuvor beschriebenen Decoder geeigneten Form liefert, ist es wünschenswert, einige störende Effekte zu erwähnen, die in größerem oder kleinerem Ausmaß auf Grund der Form, in der das Fernsehsignal codiert ist, erzeugt werden können. Die meisten Farbcodierungssysteme erzeugen eine gewisse ungewollte störende Information, die in Abhängigkeit vom Inhalt des Fernsehbildes zu einer Qualitätsverminderung des Bildes führen kann. Das

5 0 9 8 1 7 / D 7 3 3

vorliegende System ruft einige ungewollte störende Signale in Bildern hervor, die scharfe vertikale Leuchtdichte- oder Farbübergänge aufweisen. Die betreffenden ungewollten störenden Signale können generell als in drei Kategorien fallend angesehen werden, nämlich/ein Leuchtdichte/Chrominanz-Übersprechen, ein Chrominanz/Leuchtdichte-Ubersprechen und ein Leuchtdichte-Überschwingen. '

Das Farbkanalübersprechen (Luminanz auf Chrominanz) ist ein den Betrachtern von NTSC-, PAL- oder SECAM-Fernsehsignalen vertrauter Effekt; das Luminanzdetail wird in dem Bild als Farbinformation wiedergegeben. In diesen Systemen bewirkt jedoch das horizontale Luminanz- bzw. Leuchtdichtedetail die ungewollte, störende Farbe, während in dem hier beschriebenen System das vertikale Leuchtdichtedetail eine Farbübernahme in dem Bild mit sich bringt. Der Pegel der störenden bzw. ungewollten Farbe in dem Bild kann geändert werden, wenn während der Codierung und Decodierung der Chrominanzpegel von den in den soweit beschriebenen Gleichungen dargestellten Mnheitsverstärkungszuständen aus geändert wird. Während der Codierung kann das Signalgemisch somit ein Leuchtdichte™ bzw. Luminanzsignal und einen einstellbaren Anteil des sequentiellen Farbkomponenten enthalten, und jede Änderung in dem betreffenden Anteil kann durch geeignete Verstärkung in dem Chrominanzteil des Decoders kompensiert werden. Je größer die Amplitude des Farbanteils ist, umso niedriger ist das Farbkanalübersprechen in dem Endbild»

Das Farbkanalübersprechen (Chrominanz auf Luminanz) beschreibt die Bildung eines störenden Luminanzdetails durch vertikale Farbübergänge, d„h. dort, wo das Bild z.B. zwei

509817/0733

benachbarte vertikale Bänder unterschiedlicher Farbe, die jedoch nahezu derselben Leuchtdicfrfe/Centhält. Um die Ausbildung des störenden Details zu minimisieren, sollte die Vertikalauflösung des Chrominanzanteils während der Codierung reduziert werden. Darüber hinaus führt eine Reduzierung der Codierer-Chrominanzverstärkung zur Herabsetzung dieser Art von Farbkanalübersprechen. In der Praxis muß ein subjektiver Ausgleich zwischen den beiden Arten von Farbkanalübersprechen gefunden werden.

Das Leuchtdichte- bzw. Luminanzüberschwingen beschreibt die Wirkung der Rückkopplung um die Verzögerungsleitungen des Decoders herum. Die Anordnung der Verzögerungsleitungen umfaßt tatsächlich ein Fallenfilter, welches zu einer Übernahme des Überschwingens nach vertikalen Übergängen führt, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Ein gewisses Maß an Kompensation zum Zwecke der Verminderung der Sichtbarkeit des Effektes kann während der Codierung vorgenommen werden. So können z.B. zwei Perioden eines Vorgangs eingeführt werden, der im Ergebnis ein Vor-Überschwingen ist, um eine gewisse Phasenkorrektur bezüglich des Überschwingmusters zusammen mit einer gewissen Herabsetzung der Amplitude dieses Musters vorzunehmen.

Ein für die Verwendung in dem vorliegenden System dienender Codierer ist so ausgelegt, daß er ein Leuchtdichtesignal hoher Auflösung mit einem Farbartsignal geringer Auflösung zusammenfaßt. Das codierte Signal besitzt für die jeweilige Zeile die Form Y +K (Chrominanzkomponente), wobei K üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt und wobei die Chrominanzkomponente eine Zeilenfolge von (R-M), (G-M) und(B-M) ist.

2U6376 Λ-

Die Chrominanzfolge ist vorzugsweise so gewählt, daß ein ineinandergeschriebenes Halbbild mit einer kontinuierlichen Folge von rot, grün und blau erhalten wird, v/ie dies in der nachstehenden Tabelle angegeben ist:

Zeile Halbbild 1 Halbbild 2

1 Y + (R-M) Y + (G-M)

3 Y + (B-M) Y + (R-M)

5 Y + (G-M) Y + (B-M)

7 Y + (R-M) Y + (G-M) ...usw.

Das Leuchtdichte- bzw. Luminanzsignal wird in bezug auf die Chrominanzkomponente für dieselbe Zeile um die Dauer von drei Zeilen verzögert. Eine Kompensation bezüglich des Überschwingens und eine Reduzierung der vertikalen Auflösung in dem Chrominanz- bzw. Farbartsignal werden ebenfalls vorgenommen.

In Fig. 3 ist schematisch ein Coder bzw. Codierer gezeigt. Die Eingangssignale des Coders umfassen ein Leuchtdichtesignal vollständiger Bandbreite und ein Farbartsignal. Jede Zeile des Farbartsignals entspricht der gleichzeitig auftretenden Zeile des Leuchtdichtesignals; sie kann entweder von einer Kamera oder einem Signalgemisch erhalten werden, und zwar auf irgendeinem Weg einer Vielzahl von bekannten Wegen. Das Leuchtdichtesignal ist einer Verzögerung von sechs Zeilen unterworfen, d.h. einer Verzögerung um drei Zeilen mehr als das Farbartsignal, das über einen Prozessor bzw· eine Verarbeitungseinrichtung 30 geleitet wird, die die Einführung einer Verzögerung um drei Zeilen vornimmt, und-das mittels eines Addierers mit dem Leuchtdichtesignal

2U6376

zusammengefaßt wird.

Der Codierer enthält sechs Verzögerungsleitungen 31 Ms 36, um zwei Drei-Zeilen-Kompensationsperioden für das Überschwingen einzuführen, das nach einem vertikalen Übergang auf Grund der störenden Signale auftritt, die durch den Decoder nicht eliminiert werden können. Demgemäß werden zu dem Leuchtdichtesignal, das durch die Kette der sechs Verzögerungsleitungen hindurchgelangt, zwei Signale hinzuaddiert, die jeweils in ähnlicher Weise aus einer entsprechenden Reihe von drei Verzögerungsleitungen abgeleitet sind und die die Differenz im einzelnen zwischen erstens der mittleren Leuchtdichte zweier aufeinanderfolgender Zeilen und zweitens der Leuchtdichte einer unmittelbar folgenden Zeile darstellen. Die Signale, die an den Eingängen der Verzögerungsleitungen 34 bis 36 auftreten, sind die nächsten drei Zeilen nach der der Behandlung unterliegenden Zeile, und die Signale an den Eingängen der Verzögerungsleitungen 31 bis 36 sind die vierten bis sechsten Zeilen nach der der Behandlung unterliegenden Zeile. Bezüglich der Reihe der drei Verzögerungsleitungen 31 bis 33 wird somit das Eingangssignal für die erste Verzögerungsleitung 31 mittels eines Inverters 37 invertiert und mittels eines Addierers 38 mit einem gemittelten Signal zusammengefaßt, welches durch einen Addierer 41 gebildet ist. Dieser Addierer 41 ist an den Eingängen der beiden nachfolgenden Verzögerungsleitungen 32 und 33 angeschlossen. Die Proportionalität des Eingangswiderstands 42 für den Inverter 37 und der Eingangswiderstände 43 und 44 für den Addierer 38 ist so gewählt, daß das Ausgangssignal von dem Addierer 41 dann Null ist, wenn keine Differenz in der Leuchtdichte zwischen drei aufeinanderfolgenden Zeilen des Eingangssignals vorhanden ist. Infolgedessen werden die drei

509817/07 33

Zeilen der Leuchtdichte in den Verhältnissen (-2, +1, +1) zusammengefaßt. Die vorhergehenden drei Zeilen der Leuchtdichte werden in derselben V/eise behandelt; eine Ausnahme bildet jedoch der Umstand, daß die Verstärkung in dem davon erhaltenen Differenzsignal dem Zweifachen der Verstärkung des Differenzsignals ist, das von den vierten bis sechsten Zeilen nach der der Behandlung unterliegenden Zeile erhalten wird. Im übrigen entsprechen die Stufen 37a bis 41a den Stufen 37 bis 41. Ein Addierer 45 faßt die Differenzsignale von den Addierern 38 und 38a mit dem Ausgangs-Leuchtdichtesignal zusammen, welchem ein zeilensequentielles Farbartsignal von dem Chroma-Prozessor 30 mittels eines Addierers hinzuaddiert wird. Das Farbartsignal gelangt normalerweise durch ein Tiefpaßfilter 46 hindurch, um die Farbkomponente des Ausgangssignals auf z.B«, 500 kHz zu begrenzen.

Die Farbkomponente eines für die übertragung eines Eingangsbildes durch ein System, umfassend einen Coder und einen Decoder, wie dies hier beschrieben ist, sollte in idealer Weise eine geringe Vertikalauflösung aufweisen, damit Störsignale nicht erzeugt werden, wenn die relativ niedrige Abtastfrequenz von einem Drittel der Zeilenfrequenz benutzt wird. Ist in dem ursprünglichen Signal ein hochfrequenter Farbanteil vorhanden, so führt die Abtastung, die zur Bildung eines zeilensequentiellen Signals erforderlich ist, zu sich •bewegenden Farbmustern in einem Endbild. Die Bildimg"derartiger Muster kann dadurch vermindert werden, daß die Vertikalauflösung des Farbartsignals verringert wird. Dies ist für den früher beschriebenen Empfänger bedeutsam, da es wünschenswert ist, Hochfrequenz-Farbartsignale in dem End-Ausgangssignal zu vermeiden. Die Chroma-Verarbeitung, die beschrieben

509817/0733

werden wird, kann jedoch das Aussehen eines Endbildes sogar in dem Fall verbessern, daß das übertragene ^ignal ohne die Verwendung eines Empfängers, wie er früher beschrieben worden ist, verarbeitet wird.

Eine Ausführungsform des Chroma-Prozessors gemäß Fig. 3 ist in Fig. 4 veranschaulicht. In diesem Fall ist angenommen, daß das Eingangssignal des Prozessors bzw. der Verarbeitungseinrichtung gleichzeitig modifizierte Farbdifferenzsignale umfaßt, nämlich z.B. (R-M) und (B-M). Diese beiden Signale werden durch entsprechende Modulatoren 50 und 51 mit einer 90°-Phasenverschiebung auf eine Subträgerfrequenz von einer Quelle 52 moduliert und durch eine Reihe von sechs Verzögerungsleitungen 53 bis 58 mit einer Verzögerungsdauer von jeweils einer Zeile hindurchgeleitet. Das den Verzögerungsleitungen zugeführte Eingangssignal und das von jeder Verzögerungsleitung abgegebene Ausgangssignal wird über Eingangswiderstände einem Summierverstärker 59 zugeführt, der ein Ausgangssignal an jeden von zwei Demodulatoren 60 und 61 abgibt. Diesen Demodulatoren werden mit einer 90°-Phasenverschiebung Signale der Subträgerfrequenz von einer Quelle 62 (die durch die Quelle 52 gebildet bzw. ersetzt sein kann) zugeführt. Die beiden Farbartsignale werden dann in einer Matrix 63 unter Bildung der Farbartsignale (R-M), (B-M) und - (R-M) + (B-M) = (G-M) matriziert. Diese Signale werden dann sequentiell mittels eines Abtastschalters 64 zum Ausgang hin durchgeschaltet, der mit der Zeilenfrequenz arbeitet. Bei dieser Ausführungsform ist jedes Farbartsignal in der Vertikalauflösung durch seine Kombination mit Anteilen anderer Farbartzeilen verringert. Die betreffenden Anteile sind durch die Eingangswiderstände des Verstärkers 59 bestimmt; sie können so gewählt sein, daß

2U6376

subjektiv die optimale Wirkung in einem reproduzierten Bild hervorgerufen wird.

In Fig. 5 ist die Verringerung der Farb-Vertikalauflösung nach der Abtastung veranschaulicht. Dies ist etwas einfacher zu erzielen, da lediglich ein Signal verarbeitet zu werden braucht. Ein sequentielles Eingangssignal, d.h. (R-M), (G-M) und (B-M), das mittels eines Abtastschalters erhalten werden kann, der am Ausgang einer Matrix angeschlossen ist, die die drei Signale gleichzeitig liefert, wird einer Kette von Verzögerungsleitungen 71 bis 76 zugeführt. Die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Schaltungsanordnung ist einfacher unter Heranziehung des unten angegebenen Beispiels zu verstehen. Wenn das Eingangssignal gegeben ist durch (R-M), dann ist eine Zusammenfassung der zweitvorletzten Zeile (-2) und der viertvorletzten Zeile (-4) gegeben mit (G-M) + (B-M) = -(R-M). Infolgedessen kann von fünf Zeilen des sequentiellen Farbartsignals ein Ausgangssignal derselben Farbkomponente erhalten werden.

Gemäß Fig. 5 faßt ein Addierer 77 einen durch den Widerstand 78 festgelegten Anteil·des Ausgangssignals der sechsten Verzögerungsleitung mit einem durch die Widerstände 79 und 80 festgelegten Anteil des Eingangssignals bzw. des Ausgangssignals der dritten Verzögerungsleitung zusammen. Alle diese Signale sind Signale entsprechender Chrominanz bzw. Farbe. Die Ausgangssignale der zweiten und vierten Verzögerungsleitung werden in ausgewählten Anteilen, die durch Widerstände 81 und 82 festgelegt sind, mittels eines Addierers 83 addiert und mittels eines Inverters 84 invertiert. Die Ausgangssignale der ersten und fünften

509817/0733

Verzögerungsleitung werden in durch Widerstände 85 und 86 festgelegten Anteilen mittels eines Addierers 85 zusammengefaßt und mittels eines Inverters 88 invertiert. Die Inverter 84 und 88 führen dem Addierer 77 Signale entsprechender Chrominanz zu. Die verschiedenen Widerstände bestimmten die Anteile der Zeilen, die unter Bildung des Farbartsignals geringer Auflösung zusammengefaßt werden; sie bestimmten die Vertikalauflösung des betreffenden Signals. Die Anteile können so festgelegt werden, daß subjektiv das beste Endaussehen eines Bildes erzielt wird. Sowohl bei dieser Ausführungsform als auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform hat die mittlere Verzögerung eines Farbartsignals die Dauer von drei Zeilen.

509817/0733

Claims (18)

Patentansprüche

1. Farbfernsehsignaldecoder, dadurch /gekennzeichnet, daß Vergleichseinrichtungen (20) vorgesehen sind, die jede Zeile eines Eingangssignals mit einer zeilensequentiellen Chrominanzkomponente geringerer Bandbreite mit einem eine frühere Zeile entsprechender Chrominanz enthaltenden Signal vergleichen, derart, daß ein vertikale Luminanzänderungen anzeigendes Signal ableitbar ist, daß Einrichtungen (18) vorgesehen sind, die das Eingangssignal über eine Vielzahl von Zeilen derart zu mitteln gestatten, daß ein Luminanzsignal niedrigerer Frequenz ableitbar ist, und daß Einrichtungen (26) vorgesehen sind, die aus den abgeleiteten Signalen in dem. der Chrominanzkomponente zugehörigen Frequenzbereich die L,uminanzkoraponente neu zu bilden gestatten.

2. Decoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wiederbildung der Lurainanzkoraponente dienenden Einrichtungen eine Einrichtung enthalten, die das Eingangssignal mit den abgeleiteten Signalen zur Ableitung der Chrominanzkomponente vergleicht, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das Eingangssignal mit dieser abgeleiteten Chrominanzkomponente zum Zwecke der Wiedergewinnung der Luminanzkomponente des Eingangssignals zu vergleichen gestatten.

3. Decoder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Herabsetzung der Auflösung des die frühere Zeile umfassenden Signals eine Einrichtung (17) enthalten, die die Zeilen des Eingangssignals mit Zeilen entsprechender Chrominanz zusammenfaßt.

509817/0733

4. Decoder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die betreffenden Zeilen zusammenfassende Einrichtung so ausgelegt ist, daß eine Bedärapfung der Zeilen entsprechender Chrominanz in bezug auf das Eingangssignal erfolgt.

5. Decoder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die betreffenden Zeilen zusammenfassende Einrichtung eine Verzögerungsanordnung (14,15, aufweist, deren Verzögerungsdauer zumindest einer Periode der Zeilenfolge der Chrominanz in dem Eingangssignal entspricht, und daß Einrichtungen (13) vorgesehen sind, die der Verzögerungsanordnung (14, 15, 16) das Eingangssignal zusammen mit einem Bruchteil eines durch die betreffende Verzögerungsanordnung (14, 15, 16) hindurchgeleiteten Signals zuzuführen gestatten.

6. Decoder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Mittelung des Eingangssignals zwei in Reihe geschaltete Verzögerungseinrichtungen (14, 15) aufweisen, deren jede eine Verzögerungsdauer entsprechend der Dauer einer Zeile besitzt, und daß diese Verzögerungseinrichtungen (14, 15) derart angeordnet sind, daß eine Fernsehsignalzeile gleichzeitig mit den beiden ihr vorangehenden Zeilen verfügbar ist, wobei die derart verfügbaren Zeilen mittels einer Zusammenfassungseinrichtung (17) zusammenfaßbar sind.

7. Decoder nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verzögerungseinrichtungen (14, 15) die erstgenannte Verzögerungsanordnung bilden.

5 0 9 817/0733

_ 2h -

8. Decoder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er so ausgelegt ist, daß er ein Eingangssignal aufzunehmen vermag, dessen Chrominanzkomponente mit einer Folge von Komponenten in der Form (R-M), (G-M) und (B-M) zyklisch wiederholt auftritt, wobei R, G und ß Farbsignale rot, grün und blau und M = (R+G+B)/3 bedeuten.

9. Decoder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf das Auftreten des Eingangssignals hin gleichzeitig verfügbare Chrominanzkomponenten von einer Vielzahl von Zeilen zu erhalten gestatten, die unterschiedlichen Verzögerungen unterworfen sind.

10. Decoder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die gleichzeitig verfügbaren Chrominanzkomponenten mit der Luminanzkomponente in Form eines Farbfernsehsignalgemischs zusammenzufassen gestatten.

11. Decoder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die direkt aus dem Eingangssignal zumindest den Teil der Luminanzkomponente zu gewinnen gestatten, der in einem höherfrequenten Bereich liegt als die Chrominanzkomponente, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die diesen Teil der Luminanzkomponente derart zu verzögern gestatten, daß dieser Luminanzkomponententeil mit dem Teil der Chrominanzkomponente in dem.Frequenzbereich der Chrominanzkomponen-

. te zusammenfällt.

509817/0733

12. Farbfernsehsignalcoder, insbesondere für die Verwendung in Verbindung mit einem Decoder nach einem der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (47) vorgesehen sind, die ein Luminanzsignal und ein zeilensequentielles Chrominanzsignal zusammenfassen, daß Einrichtungen (31 bis 36) vorgesehen sind, die das Luminanzsignal in bezug auf das Chrominanzsignal um eine Zeitspanne verzögern, die einem Zyklus der Aufeinanderfolge von Komponenten des Chrorainanzsignals entspricht, und daß Einrichtungen (45) vorgesehen sind, die jeder Zeile des Luminanzsignals ein Signal hinzuaddieren, welches der Differenz zwischen einer derselben Chrominanzkomponente zugehörigen späteren Zeile und einer benachbarten Zeile des Luminanzsignals proportional ist.

13. .Coder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Luminanzsignal ein Signal hinzuaddierenden Einrichtungen eine Einrichtung umfassen, die eine Mittelung der benachbarten Zeile und einer weiteren benachbarten Zeile vornimmt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die diesen Mittelwert mit der genannten späteren Zeile vergleicht.

14. Coder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Addition vornehmenden Einrichtungen eine erste Verzögerungsleitung (31) und eine dazu in Reihe liegende zweite Verzögerungsleitung' (32) enthalten, daß ein erster Addierer (41) mit durch die zweite Verzögerungsleitung (32) voneinander getrennten Schaltungspunkten verbunden ist und daß eine Vergleichereinrichtung (38) vorgesehen ist, die ein durch diesen Addierer (41) gebildetes Mittelungssignal

509817/0733
BAD ORIGINAL

2Λ46376

-Wo-

mit einem am Eingang der ersten Verzögerungsleitung (31) auftretenden Eingangssignal derart vergleicht, daß in dem Fall kein Ausgangssignal auftritt, daß zwischen den verschiedenen Signalen an dem genannten Eingang und den durch die zweite Verzögerungsleitung (32) voneinander getrennten Schaltungspunkten keine Differenz existiert.

15. Coder nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Vertikalauflösung des genannten Chrominanzsignals zu vermindern gestatten.

16. Coder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen jede Zeile des Chrominanzsignals mit ausgewählten Anteilen jeder Zeile einer Vielzahl von Zeilen des Chrominanzsignals zusammenzufassen gestatten.

17. Coder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen eine Vielzahl von dieselbe Chromxnanzkomponente darstellenden Signalen aus einer Aufeinanderfolge von benachbarten Zeilen des zeilensequentiellen Chrominanzsignals zu gewinnen gestatten und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Vielzahl von Signalen in verschiedenen Anteilen zusammenzufassen gestatten.

18. Coder nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Zusammenfassung eines Luminanzsignals und eines Chrominanzsignals vorgesehen sind, das von geringerer Bandbreite ist und eine zyklische Folge von unterschiedlichen Chrominanzkomponenten aufweist, deren Umschaltung mit der Zeilenfrequenz erfolgt, und daß die Vertikalauflösung jeder der Chrominanzkomponenten vermindernde Einrichtungen vorgesehen sind.

509817/0733