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Fernsehsystem Die Erfindung betrifft ein Fernsehsystem nach dem Oherbegriff
des Patentanspruchs.
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Ein solches Fernsehsystem ist beispielsweise bekannt aus der Zeitschrift
EBU-Pseview Nr.128, August 1971, Seite 145 ff. Die digitalisierten Tonsignale werden
dabei während der Dauer der hinteren Schwarzschulter als ternäre PCM-Signale übertragen.
Dazu wird die Dauer der hinteren Schwarz schulter auf Rosten der Dauer des Eorizontalsynchronimpulses
verlängert, Das bei NESC- oder PAL-Farbsendungen zur Synchronsierunc des ernpfangsseitigen
Farbtragergenerators notwendige Farbsynchronsignal FSS, auch Burst genannt,
wird
bei diesem Verfahren nicht getrennt von den Tonsignalen übertragen, sondern ist
in diesen enthalten, indem die Tonsignale so codiert sind, daß die PCM-Impulse die
Phase und Frequenz -des Farbsynchronsignals haben.
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Fordert man pro Kanal eine Bandbreite von 15 kHz. so ist nach dem
Abtasttheorem eine Abtastfrequenz von 30 kflz notwendig. Da bei der 625-Zeilen-Norm
die Zeilenfrequenz fH 15,625 kHz beträgt, ist es dort zweckmäßig, den Tonkanal mit
der doppelten Zeilen-.
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frequenz abzutasten. Ein Kanal wird also während einer Zeilenperiode
zweimal abgetastet. Bei zwei Tonkanälen und acht Ternärimpulsen pro Tonkanal sind
also 2x2x8=32 Impulse während der hinteren Schwarzschulter zu übertragen.
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Die dabei zur Signalverarbeitung, insbesondere zur Tonverarbeitung
sende- und empfangsseitig notwendigen Baugruppen wie Analog-Digitaiwandler (bzw.
Digital-Analogwandler), Kanalmultiplexer (bzw.- Demultiplexer), Kompander (bzw.
Expander) Speicher usw. müssen mit Taktimpulsen versorgt werden. Entscheidend ist
dabei, daß die Taktimpulse der empfangsseitigen Baugruppen mit denen der entsprechenden
sendeseitigen Baugruppen zeitlich synchron auftreten, damit.keine Toninfonnation
verloren geht oder falsch decodiert wird. Die genannte Beschreibung des bekannten
Fernsehsystems gibt zur
Gewinnung dieser Taktimpulse den Hinweis,
diese von der Farbträgerschwingung und der Schwingung der Zeilenfrequenz fH abzuleiten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für das bekannte Ferrsehsystem
eine einfache Schaltung zur sende- und emPfangsseitigen Erzeugung aller zur Signalverarheitung
notwendigen Taktimpulse anzugeben.
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Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst.
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Die-erfindungsgemiäße Schaltung hat den Vorteil, daß sie leicht integrierbar
ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert.
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Es zeigen: Fig.1 das Blockschaltbild einer sendeseitigen Zusatzeinrichtung
für ein Fernsehsystem, bei dem Tonsignale während der Dauer der hinteren Schwarz
schulter übertragen werden; Fig.2 das Blockschaltbild einer der Fig.1 entsprechenden
Zusatzeinrichtung für die Empfangsseite;
Fig.3 Signalformen zu den
Figuren 1 und 2; Fig.4 das Blockschaltbild der sendeseitigen digitalen Steuerung
aus Fig.1.
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Die in den Blockschaltbildern gezeigten Zusatzeinri.chtungen sind
notwendig bei herkömmlichen Sende-und Empfangseinrichtungen, die auf die bestehende
Norm festgelegt sind, wenn diese zur Fernsehbildübertragung mit ins Fernsehbild
integrierten Tonsignalen verwendet werden sollen.
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Am Eingang einer Klemnschaltung 1 und einer als H-Generator bezeichneten
Schaltung 2 des Senders (Fig.1) liegt das zu übertragende niederfrequente FBAS-Signal
(Farbbildaustastsynchronsignal) in seiner normgerechten Porm (Fig.3). nas vom einen
Ausgang des H-Generators zum zweiten Eingang der Klemmschaltung 1 gelangende Signal
H (Fig .3) , welches die Länge der gesamten Horizontalaustastlücke hat, legt'das
Gleichspannungsausgangssignal der Klemmschaltung auf den Synchronpegel fest. Das
bei Farbbildsignalen ebenfalls am Ausgang der Klemmschaltung erscheinende normgerechte
Farbsynchronsignal (FSS) t auch Burst genannt, wird zur Synchronisation eines Frequenzgenerators
3 verwendet. Bei Schwarz-Weiß-Fernsehbildern wird der sendeseitige Frequenzgenerator
3 nicht synchronisiert,
sondern schwingt frei mit einer Frequenz,
die gleich der bei Farbsendungen verwendeten Farbträgerfrequenz fSC ist, und mit
einer beliebigen konstanten Phase.
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Damit der Frequenzgenerator 3 das Farbsynchronsignal (FSS) zur richtigen
Zeitlage aus dem Bildsignal entnimmt, erhält er von einem zweiten Ausgang des H-Generators
Impulse der Zeilenfrequenz + Der Frequenzgenerator 3 erzeugt eine durchgehende Schwingung
der Frequenz fSC des Farbsynchronsignals, deren Phase beim PAL-System normgerecht
von Zeile zu Zeile um 90° wechselt. Diese Ausgangs schwingung der Frequenz fSC des
Frequenzgenerators 3 wird zusar'rnen mit den vom H-Generator erzeugten Impulsen
der Zeilenfrequenz fH einer digitalen Steuerung 4 zugeführt. Die Schwingung der
Zeilenfreauenz fH dient zur Synchronisierung und die Schwingung der Farbträgerfrequenz
fSC als Grundtakt, von dem die digitale Steuerung 4 die zur Tonverarbeitung notendigen
Taktsignale ableitet. Fig.4 zeigt das Blockschaltbild der digitalen Steuerung 4.
In den Impulsformern 30 und 31 werden die Schwingungen fSC und zu zu P.echteckschwingungen
FSC und FH umgeformt.
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Nach der 625-Zeilen-Norm beträgt die Farbträgerfrequenz fSC 4,43361875
MHz und die Zeilenfrequenz H 15,625 kHz. Dies ergibt genau 283,75 Schwingungsperioden
pro Zelle. Mit einem Zähler 71, der jeweils 71 dieser Schwingungsperioden zählt,
wird die Zeilendauer in vier gleiche Abschnitte unterteilt. Der dabei auftretende
Fehler einer Viertelperiode ist sering und beeinflußt die Tonqualität nicht.
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Über 7 Ausgänge Q1...Q7 gelangen die Zählerstände des Zählers 71 in
binärcodierter Form zu einem.Verkntpfungswerk 33. Dieses Verknüpfungsnetzwerk erzeugt
durch einfache logische Grundschaltungen die zur Tonverarbeitung notwendigen Taktsignale
mit der gewünschten Länge und Zeitlage. Der Zähler 71 wird beim Auftreten der OH-Flanke
des florizontalsynchronimpulses von - der -Rechtecksehwingung PH auf 0 gesetzt.
Zu dem Zeitpunkt, bei dem das den zu übertragenden Tonsignalen vorangehende Startsignal
ST auftreten soll, erzeugt das Verknüpfungsnetzwerk einen Startimpuls SZ für einen
Zähler 32,.der darauf jeweils 32 Taktimpulse T32 der Farbträgerfrequenz FSC liefert.
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Im folgenden werden die zur Tonverarbeitung notwendigen Taktsignale
anhand der Fig.1 für ein Beispiel der Ubertragung von zwei Tonkanälen mit je 15
kHz Bandbreite in der 625-Zeilen-Norm erläutert. Die ins Bildsignal FBAS zu integrierenden
Tonkanäle TI und TII gelangen über einen Verstärker und Filter-5 zu einem Kanalmultiplexer
6 mit Analog/Digitalwandler. Damit dort-während jeder Zeilenperiode jeder Tonkanal
zweimal abgefragt wird, erzeugt das Verknüpfungsnetzwerk der digitalen Steuerung
4 den Kanalmultlplexerta'Kt DIT, der die doppelte Zeilenfrequenz FH hat. Dieser
Takt wird mit -dem Auftreten des-Startimpulses SZ synchronisiert, Während einer
Zeilenperiode hat der A/D-Wandler also 4 Abfragewerte aus den beiden Tonkanälen
in die digitale Binärform zu codieren. Daher ist ein A/D-
Wandler-Takt
ADT der 4-fachen Zeilenfrequenz notwendig.
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Die einzelnen Abfragewerte erscheinen dann jeweils als binärcodierte
14-BIT-Worte.
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Nach der A/D-Wandlung werden diese 14 BIT-Worte in einem Kompander
7 auf 12-BIT-Worte kompandiert. Dazu liefert die digitale Steuerung den notwendigen
Kompandertakt KOT mit der vierfachen Zeilenfreuenz, der in ceeignetem zeitlichen
Abstand jeweils dem A/D-Takt ADT folgt. Ein dem Kompander 7 nachgeschalteter Binar/
BCm-Wandler 8 bringt das 12-BIT-Binärwort in eine binärcodierte Ternärform (BCT),
die nur noch acht Stellen hat. Die ternären Ziffern 0, 1 und 2 sind jedoch durch
jeweils zwei parallele Bits darzustellen.
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Zum seriellen Auslesen dieses achtstelligen Ternärwortes aus dem Binär/BCT-Wandler
8 und zum Einschreiben in einen aus zwei parallelen Schieberegistern bestehenden
Speicher 9 erzeugt die digitale Steuerung 4 in aeeignetem zeitlichen Abstand vom
Kompandertakt KOT acht Taktimpulse T8 der Farbträgerfrequenz FSC, die zum 3inär/BCT-Xwandler
8 und zum Speicher 9 gelangen. Nachdem die vier während einer Zeilenperiode anfallenden
Abfragewerte in die 32 Stellen des Speichers 8 eingeschrieben sind, müssen sie zum
richtigen Zeitpunkt als 32 ternär codierte PCM-Impulse dem modifizierten Bildsignal
auf der hinteren Schwarz schulter zugemischt
werden. Dazu dienen
die Taktimpulse T32, deren Freouenzgleich der Farbträgerfrequenz ist und die zum
richtigen Zeitpunkt als Schiebetakte zum Auslesen des Speichers von dem Zähler 32
einmal pro Zeile erzeugt werden und zusammen mit den Taktsignalen T8 überXeine ODER-Schaltung
2-6 dem Speicher 9 als Schiebetakt zugeführt werden. Diese Taktimpulse T32 gelangen
als Taktimpulse auch auf einen BCT-Ternär-Wandler 10, der die an seinen beiden Eingängen
in binärcodierter Ternärform auftretenden Signale der Ternärwerte 0, t, 2 in PCM-Impulse
mit 3 möglichen verschiedenen Impulshöhen umwandelt. Diese Impulse haben somit die
Frequenz und Phase der Farbträgerschwingung Zur Abänderung des normierten FBAS-Signals
in ein zur integrierten Tonübertragung geeignetes Signal FBAS' dient ein Signalwandler
11. Dieser erhält von der digitalen Steuerung 4 einen Signalwandlertakt SET, dessen
Beginn das Ende des verkürzten Horizontalsynchronimpulses SHS bestimmt und dessen
Länge der Länge der dadurch verlängerten hinteren Schwarz schulter gleich ist. Gesteuert
durch diesen Takt SWT liefert der Signalwandler Ii eine Gleichspannung mit dem Schwarzpegel1
nachdem diese vorher vom Takt H und der Klemmschaltung auf den Synchronpegel festgelegt
war. Die ternär codierten PCM-Impulse TSI werden nun in einer Addierstufe 12 zum
abgeänderten Bildsignal FShST (Fig.3) nach Umsetzung in die HF-Lage ausgesendet
wird.
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* FBAS' addiert, so daß schließlich das Signal
Zur
empfangsseitigen Verarbeitung dieses FBAST-Signals dient eine Anordnung, deren Blockschaltbild
in Fig.2 gezeigt ist.
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Diese Anordnung trennt die Tonsignale wieder aus dem Bildsignal und
bringt das Bildsignal auf die norrngerechte Form FBAS, damit herkömmliche Empfänger
dieses Signal weiterverarbeiten können.
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Nach Umsetzung in die NF-Lage gelangt das Signal FBAST auf eine Klemmschaltung
12 und einen H-Generator 13.
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Wie auf der Sendeseite legt das mit der OH-Flanke des Empfangssignals
beginnende Ausgangssignal H des H-Generators die Ausgangsgleichspannung der Kleminschaltung
auf den Synchronpegel fest. Außerdem liefert der H-Generator 13 eine Schwingung
der Zeilenfrequenz fH. Aus den empfangenen PCM-Tonsignalen muß nun das Farbsynchronsignal
FSS zurückgewonnen und schließlich norirgerecht wieder dem Bildsignal zugefügt werden.
Dazu dient ein Burstregenerator 14, der die PC!-Signale filtert, begrenzt und verstärkt
und so einen symmetrischen Schwingungs-Zug der frequenz und Phase des Farbträgers
liefert.
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Dieses Signal synchronisiert einen Frequenzgenerator 15.
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Zur Markierung der Burstzeitlage erhält der Burstregenerator- 14 ur.d
der Freauenzgenerator 15 die Schwingung der Zeilenfreenz fH vom H-Generator 13.
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Bei PAL-codierten Parbfernsehbildern erscheint am Ausgang des Frequenzgenerators
15 eine durchgehende Schwingung der Farbträgerfrequenz fSct deren Phase zeilensequentiell
um 900 geschaltet ist. Ztr Tonverarbeitung dient wie beim Sender eine digitale Steuerung
16, die von der Schwingung der Zeilenfrequenz f synchronisiert wird und die notwendigen
Taktimpulse aus der Schwingung der Farbträger-.
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frequenz fSC ableitet. Die digitale Steuerung 16 gleicht bis auf geringe
Abweichungen der. in Fig.4 dargestellten sendeseitigen digitalen Steuerung 4, so
daß auf ein eigenes Blockschaltbild verzichtet wird. So wird der Startimpuls SZ
für den Zähler 32 empfangsseitig nicht von einem bestimmten Stand des vom Horizontalsynchronimpuls
synchronisierten Zählers 71 abgeleitet, sondern von dem den empfangenen Tonsignalen
TSI vorangestellten Startimpuls ST in einem Schwellwertdiskriminator 17.
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Damit ist sichergestellt, daß die Tonsignale auch bei bezüglich des
Horizontal synchron impulses leicht schwankender Zeitlage von den Taktsignalen T32
richtig abgefragt werden. Die Verarbeitung der Tonsignale mit Hilfe der Baugruppen
Ternär/BCT-Wandler 1 8, Speicher 19, BCT-Binärwandler 20, Expander 21, D/A-Wandler
mit Demultiplexer 22 bis zum Verstärker und Filter 23 erfolgt genau umgekehrt wie
beim Sender (Fig.1), so daß eine gesonderte Erklärung sich erübrigt.
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Zur Regenerierung des normgerechten FBAS Signales in einem FBAS-Regenerator
24 ist der Harizontalsynchronimpuls
auf Kosten der Länge der hinteren
Schwarz schulter wieder zu verlängern. Dazu erzeugt die empfangsseitige digitale
Steuerung 16 in jeder Horizontalaustastlücke einen Impuls SRT 1 (Fig.3), der mit
dem Anfang der normgerechten hinteren Schwarz schulter beginnt und dessen Länge
der Länge der normgerechten hinteren .chwarzschulter entspricht. Für die Dauer dieses
Impulses SRT1 hat die Ausgangsgleichspannung des FBAS-Regenerators 24 die Höhe des
Schwarzpegels.
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Außerdem muß im FBAS-Regenerator 24 das aus den PCM-Tonsignalen regenerierte
Farbsynchronsisnal FSS dem Bildsignal wieder normgerecht zugefügt werden. Dazu dient
ein von der digitalen Steuerung 16 erzeugter Impuls SRT2, dessen zeitliche Lage
und Länge dem normgerechten Burst entspricht. Der FBAS-Regenerator blendet also
mit einer vom Impuls SRT2 gesteuerten Torschaltung in der richtigen Zeitlage einen
Schwingungszug aus der durchgehenden Farbträgerschwingung des Frequenzgenerators
15 aus und fügt diesen als Farbsynchronslgnal FSS dem Bildsignal zu, so daß dieses
Signal FBAS nach Verstärkung in einem Verstärker 25 in einen herkömmlichen Empfänger
weiterverarbeitet werden kar.n.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird unmittelbar der im Burstregenerator
14 gewonnene Schwingungszug
über die voran Torimpuls SRT2 gesteuerte
Torschaltung dem Bildsignal als Farbs~nchronsignal zugefügt.
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Dieses Farbsynchronsignal hat jedoch eine etwas geringere Phasenstabilität.
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Wie bereits bemerkt, handelt es sich bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel um Zusatzeinrichtungen für herkömmliche Sende- und Empfangsanlagen,
die auf die bestehende Norm festgelegt sind. Sende- und Empfangseinrichtungen, die
eigens zur Verarbeitung der Fernsehbildsignale mit integriertem Ton gebaut werden,
sind wesentlich einfacher. Vor allem entfällt die Signalwandlung und Signalreqenerierung
und de zusätzliche Frequenzgenerator 3 bZw. 15, dessen Funktion vom eigentlichen
Farbträgergenerator übernommen wird.