DE2521288A1 - METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A DIGITAL PAL COLOR TELEVISION SIGNAL - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A DIGITAL PAL COLOR TELEVISION SIGNALInfo
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Description
dr. ing. E. LiEBAU DIPL.ING. G. LIEBAUdr. ing. E. LiEBAU DIPL.ING. G. LIEBAU
89 Augsburg 22, den Rilkestraße 1089 Augsburg 22, Rilkestrasse 10
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Verfahren und Gerät zum Erzeugen eines digitalen PAL-FarbfernsehsignalsMethod and apparatus for generating a digital PAL color television signal
Die Erfindung bezieht sich auf das Farbfernsehen und insbesondere auf die Übertragung von Farbfernsehsignalen in Impulsform, ζ,B, impulscodemaduliert.The invention relates to color television and more particularly to the transmission of color television signals in pulse form, ζ, B, pulse code modulated.
Es ist bekannt, daß im allgemeinen1, wenn ein Signal abgetastetIt is known that generally 1 when a signal is sampled
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wird, eine bestimmte Minimalanastfrequenz erforderlich ist, wenn die gesamte von dem Signal mitgeführte Information einwandfrei übertragen werden soll. Diese Mindestfrequenz grenze ist bekannt als die Nyquist-Grenze und beträgt das Zweifache der Frequenz der höchsten Frequenzkomponente im Signal, Jede Frequenzkomponente f im Signal bildet in Kombination mit der Abtastfrequenz fs eine Frequenzkomponente f - f , So lange die Abtastfrequenz f mindestens sp .sa certain minimum attack frequency is required if all of the information carried by the signal is to be transmitted properly. This minimum frequency limit is known as the Nyquist limit and is twice the frequency of the highest frequency component in the signal.Each frequency component f in the signal, in combination with the sampling frequency f s, forms a frequency component f - f, as long as the sampling frequency f is at least sp .s.
das Zweifache der höchsten Signalfrequenz f beträgt, sind alle Komponenten f_ - f von einer Frequenz, die höher alstwice the highest signal frequency f is all components f_ - f of a frequency higher than
s ρs ρ
die höchste Signalfrequenz f ist und können durch Filtern entfernt werden. Wenn jedoch die Abtastfrequenz f unter den zweifachen Wert von f abfällt, fallen einige derthe highest signal frequency is f and can be filtered through removed. However, if the sampling frequency f is below drops twice the value of f, some of the
Komponenten f_ - f in das Signalfrequenzband, Diese uns ρComponents f_ - f in the signal frequency band, this us ρ
erwünschten Frequenzkomponenten werden als "Alias"-Komponenten bezeichnet.desired frequency components are called "alias" components designated.
Zur Übertragung von Fernsehsignalen wurde vorgeschlagen, die Zeilenperiodizität des Signals auszunutzen, um die Verwendung von Abtastfrequenzen unterhalb der Nyquist-Grenze zu ermöglichen, indem die Abtastfrequenz gleich einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz gemacht wird und ein Filter besonderer Art beim Empfänger verwendet wird, Dieses Filter soll alle Frequenzen oberhalb der höchsten Videofrequenz f entfernen, alle Frequenzen unter f - f durchlassen, wobei f die Abtastfrequenz ist, und als Kammfilter im Bereich fg - £ bis fy dadurch wirken, daß Frequenzen mit oder nahe dem Cn + -|o fachen der Zeilenfrequenz entfernen, wobei η eine ganze Zahl ist. Auf diese Weise entfernt das Syärem die Alias-Frequenzkomponenten vom Typ f - f , die aus der Frequenz f im Ursprungssignal entstehen, da f das Bestreben zur Konzentration um ganzzahlige Vielfache der Zeilenfrequenz hat, wird £ definiert als die Cn + ■£)fache Zeilenfrequenz, so daß f - f das Bestreben zur Konzentration um ungerade ganzzahligeFor the transmission of television signals, it has been proposed to exploit the line periodicity of the signal in order to enable the use of sampling frequencies below the Nyquist limit by making the sampling frequency equal to an odd integer multiple of half the line frequency and using a filter of a special type at the receiver, this one Filter should remove all frequencies above the highest video frequency f, let through all frequencies below f - f, where f is the sampling frequency, and act as a comb filter in the range f g - £ to f y in that frequencies with or near Cn + - | o Remove times the line frequency, where η is an integer. In this way the syärem removes the alias frequency components of the type f - f, which arise from the frequency f in the original signal, since f strives to concentrate by integral multiples of the line frequency, £ is defined as the Cn + ■ £) times the line frequency so that f - f the effort to concentrate around odd integers
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Vielfache der halben Zeilenfrequenz haben und durch die Kammfilterung entfernt werden.Multiples of half the line frequency and are removed by the comb filtering.
Es wurde vorgeschlagen, ein solches Abtastsystem für Schwarz-Weiß-Fernsehsignale oder auf gesonderte Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignale anzuwenden, jedoch wurde die direkte Anwendung des Systems auf Farbfernseh-Signalgemische bisher wegen des Vorhandenseins im Hochfrequenzteil des Videosignals von wichtiger Niederfrequenz-Farbinformation, die auf den Farbhilfsträger aufmoduliert ist, nicht als möglich betrachtet.Such a scanning system has been proposed for Black and white television signals or to separate luminance and color difference signals, however the direct application of the system to color television signal mixtures so far because of its presence in the high-frequency part of the video signal of important low-frequency color information that is modulated onto the color subcarrier is not considered possible.
Im Rahmen der Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß bestimmte Modifikationen dieses Verfahrens direkt auf PAL-Fernsehsignale angewendet werden können. Es wird in Erinnerung gebracht, daß im PAL-Signal das Chrominanzsignal aus zwei Komponenten besteht, die auf den Farbhilfsträger mit einer Phasenverschiebung um 90° aufmoduliert sind, nämlich die U-Komponente, die von einem B-Y-Signal abgeleitet ist, und die V-Komponente, die von einem R-Y-Signal abgeleitet ist und zwischen den Zeilen einen Phasensprung um 180° bewirkt. Der Hilfsträger hat eine Frequenz, die annähernd gleich einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Zeilenfrequenz ist.Within the scope of the invention, however, it was found that certain modifications of this method directly apply to PAL television signals can be applied. It is recalled that in the PAL signal, the chrominance signal consists of two components that are modulated onto the color subcarrier with a phase shift of 90 °, namely, the U component derived from a B-Y signal and the V component derived from an R-Y signal is derived and causes a phase jump of 180 ° between the lines. The subcarrier has a frequency that is approximately equal to an odd integral multiple of a quarter of the line frequency.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines digitalen PAL-Farbfernsehsignals aus einem analogen PAL-Signal gemisch wird das analoge Signalgemisch mit einer Frequenz abgetastet, welche das Zweifache der PAL-Signal-Farbhilfsträgerfrequenz ist, und werden die Tastzeiten im wesentlichen auf einem Achtel einer Hilfsträgerperiode vor (oder gegebenenfalls nach) den Nulldurchgangspunkten der U-Komponente der Chrominanz-Komponente des PAL-Signals gehalten.In the method according to the invention for generating a digital PAL color television signal from an analog PAL signal mix is the analog signal mix with one frequency sampled which is twice the PAL signal color subcarrier frequency is, and the sampling times are substantially one-eighth of a subcarrier period before (or possibly after) held the zero crossing points of the U component of the chrominance component of the PAL signal.
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nachträglich geändertsubsequently changed
Ein erfindungsgemäßes Gerät zum Erzeugen eines digitalen PAL-Farbfernsehsignals aus einem analogen PAL-Signalgemisch besitzt eine Abtasteinrichtung zum Abtasten des analogen PAL-Signalgemisches mit einer Frequenz, die das doppelte der PAL-Signal-Farbhilfsträgerfrequenz beträgt, und zum Halten der Tastzeiten in einem Abstand von im wesentlichen einem Achtel einer Hilfsträgerperiode von den Nulldurchgangspunkten der U-Komponente der Chrominanzkomponente des PAL-Signals,A device according to the invention for generating a digital PAL color television signal from an analog PAL signal mixture has a sampling device for sampling the analog PAL signal mixture with a frequency which is twice the PAL signal color subcarrier frequency, and for maintaining the sampling times spaced substantially one-eighth of a subcarrier period of the zero crossing points of the U component of the chrominance component of the PAL signal,
Die Erfindung ist ferner auf ein Gerät zum Regenerieren eines analogen PAL-Farbfernsehsignals aus einem digitalen Signal gerichtet, das nach dem vorangehend gekennzeichneten Verfahren erzeugt wird, welches Gerät einen Digital-Analog-Handler sowie ein Filter zur Filterung des Ausgangs des Wandlers besitzt, um die Frequenzkomponenten zu entfernen, die ungerade ganzzahlige Vielfache der Zeilenfrequenz sind und im Frequenzbereich f - f bis f liegt, wobei fg die Abtastfrequenz des digitalen Signals ist und f die Frequenz der höchsten stabilen Frequenzkoraponente des analogen PAL-Signals, The invention is also directed to a device for regenerating an analog PAL color television signal from a digital signal which is generated according to the method characterized above, which device has a digital-to-analog handler and a filter for filtering the output of the converter to the Remove frequency components that are odd integer multiples of the line frequency and lie in the frequency range f - f to f, where f g is the sampling frequency of the digital signal and f is the frequency of the highest stable frequency coraponent of the analog PAL signal,
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird an der Empfangsendstelle die Differenz zwischen dem verzögerten und dem unverzögerten Signal erhalten, die gleiche Amplituden und eine relative Zeitverzögerung von etwa einer Zeilenperiode haben, so daß die Chrominanzsignalkomponenten um 90° phasenverschoben sind, wobei die eine Hälfte des Signals, das aus der Subtraktion erhalten wird, für Frequenzen im Bereich fg - fy bis f zu dem verzögerten Coder unverzögerten) Signal addiert wird oder zu einem Signal, das davon abgeleitet ist, um die richtige Polarität und relative Zeitverzögerung sicherzustellen. Infolgedessen entspricht das schließlich im Frequenzbereich fg - f bis fy erhaltene Signal derIn a preferred embodiment, the difference between the delayed and the undelayed signal is obtained at the receiving end point, which have the same amplitudes and a relative time delay of about one line period, so that the chrominance signal components are phase-shifted by 90 °, one half of the signal being the is obtained from the subtraction, for frequencies in the range fg - f y to f is added to the delayed coder (undelayed) signal or to a signal derived therefrom in order to ensure the correct polarity and relative time delay. As a result, the signal finally obtained in the frequency range f g - f to f y corresponds to
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halben Summe des verzögerten und des unverzögerten Signals und wird daher einer Kammfilterwirkung unterzogen, während Frequenzen unter f - f , verzögerte oder unverzögerte, ohne weiteres durchgelassen werden. Wenn ein Verzögerungsleitungs-PAL-Decoder folgt, wird vorzugsweise das verzögerte Signal verwendet, während wenn ein einfacher PAL-Decoder folgt, das unverzögerte Signal geeignet ist. Durch diese Bevorzugung soll die vertikale Farbfehlüberdeckung auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.half the sum of the delayed and undelayed signal and is therefore subjected to a comb filter effect, while frequencies below f - f, delayed or undelayed, can easily be let through. If a delay line PAL decoder follows, the delayed signal is preferably used, while if a simple PAL decoder follows that the instantaneous signal is suitable. This preference is intended to increase the vertical misregistration be reduced to a minimum.
Das vorangehend' beschriebene bevorzugte System kann eine gute Leistung bei den meisten Farbfernsehbildern ergeben, wenn der Störpegel im Ursprungssignal niedrig ist. Damit das System voll zufriedenstellend ist und keine wesentliche Zunahme des Störpegels oder anderer im Bild sichtbare Effekte stattfindet, ist es vorzuziehen, daß das PAL-Signal am Sender durch ein geeignetes Filter vor dem Abtasten behandelt wird.The preferred system described above can give good performance on most color television images, when the noise level in the original signal is low. In order to the system is fully satisfactory and there is no significant increase in noise or other levels seen in the picture Effects takes place, it is preferable that the PAL signal treated at the transmitter through a suitable filter before sampling will.
Dieses Filter hat vorzugsweise die gleiche Form wie das Filterfür die Empfangsendstelle und ergibt eine Kammfilterwirkung bei Frequenzen oberhalb f - f , Seine wichtigste Funktion ist die Herabsetzung der Stör- oder anderer Komponenten im ursprünglichen Analogsignal, welche Frequenzen bei oder nahe bei einer ungeraden Harmonischen der halben Zeilenabtastfrequenz haben. Diese Komponenten werden, wenn sie nicht entfernt werden, im System zu einer stärker sichtbaren Form von Störung umgewandelt, so daß ihre Herabsetzung vor dem Abtasten und Codieren nützlich ist. Die Vorfilterung hat weitere Vorteile, zu denen vor allem gehört, daß sie eine viel breitere Toleranz in der Genauigkeit der zeitlichen Steuerung des Abtastvorgangs ermöglicht. Wenn diese Vorfilterung angewendet wird, wird die Verwendung des verzögerten statt des unverzögerten Signals in der Endsummierung entweder an der Empfangsstation oder an der Sendestation bevor-This filter is preferably of the same shape as the filter for the receiving terminal and gives a comb filtering effect at frequencies above f - f, its main function is the reduction of the interference or other components in the original analog signal, which frequencies at or close to an odd harmonic of half the line scan frequency to have. These components, if not removed, will become a more visible form in the system converted from interference so that its degradation is useful before scanning and coding. The pre-filtering has further advantages, most notably that they have a much broader tolerance in the accuracy of the temporal Control of the scanning process allows. When this pre-filtering is applied, the use of the deferred instead of the undelayed signal in the final totalization either at the receiving station or at the sending station
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zugt, jedoch nicht in beiden Filtern,approved, but not in both filters,
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:The invention is described in more detail below, for example in connection with the accompanying drawings although show:
Tig» 1 eine etwas schematische Darstellung des Videofrequenzspektrums eines 625/50 PAL-Farbfernsehsignalsj Tig » 1 a somewhat schematic representation of the video frequency spectrum of a 625/50 PAL color television signalj
Fig. 2 einige Perioden der Hilfsträgerfrequenz auf zwei benachbarten Zeilen;Fig. 2 shows a few periods of the subcarrier frequency to two adjacent rows;
Fig,3A ein Blockschaltbild einer einfachen Form einer erfindungsgemäßen Sendestationj3A is a block diagram of a simple form of one according to the invention Transmitting station j
Fig,3B ein Blockschaltbild einer bevorzugen Form einer erfindungsgemäßen Sendestation mit einem Vorbehandlungsfilter jFigure 3B is a block diagram of a preferred form of one transmitting station according to the invention with a pretreatment filter j
Fig» 1^ ein Blockschaltbild bei einem Empfänger zum Erzeugen eines PAL-Signals aus dem gesendeten Signal undFig. 1 ^ a block diagram in a receiver for generating a PAL signal from the transmitted signal and
Fig» 5 Vektordiagramme, welche die Arbeitsweise beim Empfänger zeigen.Fig. 5 are vector diagrams showing the mode of operation at the receiver.
Fig» 1 zeigt das Videofrequenzspektrums eines PAL-Fernsehsignals, bei welchem die maximale Videofrequenz f etwa 5,5 MHz beträgt, die Hilfsträgerfrequenz f etwa 4,U3 MHz und die Abtastfpequenz fg wird erfindungsgemäß so gewählt, daß sie gleich der zweifachen Hilfsträgerfrequenz, d,h, etwa, §,86 MHz, ist. Ferner ist die Frequenz fs- fy C3,36 MHz), welche, wie ersichtlich, zwischen der unteren Frequenzgrenze einer wesentlichen Chrominanzinforraation liegt. Diese numerischen Werte sind für ein 625/50-Signal geeignet, das inFig »1 shows the video frequency spectrum of a PAL television signal, in which the maximum video frequency f is about 5.5 MHz, the subcarrier frequency f about 4, U3 MHz and the sampling frequency f g is selected according to the invention so that it is equal to twice the subcarrier frequency, i.e. , h, approximately, §, 86 MHz. Furthermore, the frequency f s - f y is C3.36 MHz), which, as can be seen, lies between the lower frequency limit of an essential chrominance information. These numeric values are appropriate for a 625/50 signal that is in
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Großbritannien die Norm ist,Britain is the norm
Fig. 2 zeigt die Phaseneinstellung gemäß der Erfindung der Abtastung für die U-Komponente des Chrominanzsignals, wobei die V-Komponente ebenfalls angegeben ist. Die Abtastzeitpunkte finden an den Phasen 135° und 315° für die U-Komponente statt, wo die O°-Stellung1ist, wenn diese Sinuskomponente der Hxlfsträgerwellenform durch Null nach oben hindurchgeht, Die 45°- und 225°-Stellungen sind als Alternative ebenfalls geeignet. Wie gezeigt, liegen, soweit es das Chrominanzsignal betrifft, die bevorzugten Abtaststellungen im Verhältnis zu U + V auf der Zeile 1 und U-V auf der Zeile 2,Fig. 2 shows the phase adjustment according to the invention of the sampling for the U component of the chrominance signal, the V component also being indicated. The sampling times occur at phases 135 ° and 315 ° for the U component, where the 0 ° position is 1 when this sine component of the auxiliary carrier waveform passes up through zero. The 45 ° and 225 ° positions are alternatives also suitable. As shown, as far as the chrominance signal is concerned, the preferred scanning positions in relation to U + V are on line 1 and UV on line 2,
Wie ersichtlich, ist auf zwei benachbarten Zeilen die U-Komponente in ihrer Phase um etwa 90° verschoben. Dies ist durch den Umstand bedingt, daß die Hilfsträgerfrequenz etwa das 283 3/4-fache der Zeilenfrequenz beträgt, so daß sich eine Änderung von l/U einer Periode zwischen benachbarten Zeilen ergibt. Ferner ist ersichtlich, daß die V-Komponente einen Phasensprung um 180° mit Bezug auf die U-Komponente zwischen den beiden Zeilen ausführt.As can be seen, the U component shifted in phase by about 90 °. This is due to the fact that the subcarrier frequency is about 283 3/4 times the line frequency, so that there is a change of 1 / U of a period between adjacent lines. It can also be seen that the V component executes a phase jump of 180 ° with respect to the U component between the two lines.
Eine einfache Form einer erfindungsgemäßen Sendestation ist in Fig. 3A gezeigt, welche einen Eingang 9 aufweist, der mit einem Tiefpaßfilter 13 verbunden ist, dessen Grenzfrequenz gleich der höchsten Videofrequenz f ist. Der Ausgang des Filters 13 ist mit einem Abtaster und Analog-Digital-Umsetzer 11 verbunden, der einen digitalen Ausgang auf der Leitung liefert. Die Abtastfrequenz f. mit welcher die Schaltung 11 arbeitet, wird genau auf dem Zweifachen der Farbhilfsträgerfrequenz fQQ gehalten und die Abtastzeitpunkte werden bei 45° von den Nulldurchgängen der U-lComponente des Chrominanzsignals gehalten.A simple form of a transmitting station according to the invention is shown in FIG. 3A, which has an input 9 which is connected to a low-pass filter 13, the cut-off frequency of which is equal to the highest video frequency f. The output of the filter 13 is connected to a sampler and analog-to-digital converter 11 which provides a digital output on the line. The sampling frequency f. With which the circuit 11 operates is kept exactly at twice the color subcarrier frequency f QQ and the sampling times are kept at 45 ° from the zero crossings of the U-1 component of the chrominance signal.
Aus Fig. 2 ergibt sich, daß im Falle des Chrominanzsignals fürFrom Fig. 2 it follows that in the case of the chrominance signal for
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eine gleichmässig gefärbte Fläche die Abtastwerte sowohl von U als auch von V in der Zeile 1 auch aus Abtastungen genau eine Zeilenabtastperiode später aus der Zeile 2 erhalten werden würde. In Fig. 2 .finden diese Abtastungen vertikal unter den 135°- und 315°-Abtastpunkten der Zeile 1 statt, entsprechen jedoch den Abtastungen bei 45° und 225° in Zeile 2, Das Chrominanzsignal bleibt daher unbeeinflußt, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß es den Mittelwert des Signals E1 von Zeile 1 Cgeeignet verzögert) und des Signals E„ von Zeile 2 mit einer zeitlichen Differenz von einer Zeilenperiode annimmt, bevor zu Zeitpunkten abgetastet wird, die den Phasen 135° und 315° auf Zeile 1 entsprechen. Bei dem Mittelwertsignal 1/2 (E1 + Ε«) sind jedoch alle ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz entfernt. Solche Harmonische (einschließlich Störungskomponenten) im Frequenzbereich f - f erzeugen zusätzliche Alias-Komponenten beim Empfänger innerhalb des gleichen Frequenzbereiches, welches ganzzahlige Harmonische der Zeilenfrequenz sind. Diese Komponenten sind als Bildstörungen relativ stärker bemerkbar und werden durch das Filter im Empfänger nicht entfernt. Eine weitere Eigenschaft des Signals 1/2 (E1 + E2) ist, wie sich ebenfalls aus Fig, 2 ergibt, daß die resultierende Hilfsträgerkomponente von U oder V oder irgendeine Kombination eine Phase hat, die einem Maximum oder einem Minimum zu den Abtastzeiten entpsricht» Dies hat zur Folge, daß kleine Zeitsteuerungsfehler eine viel geringere Wirkung auf die Abtastaaplitude hat als wenn direkt abgetastet wird.an evenly colored area, the sampling values of both U and V in line 1 would also be obtained from samples exactly one line sampling period later from line 2. In FIG. 2, these scans take place vertically below the 135 ° and 315 ° scan points of line 1, but correspond to the scans at 45 ° and 225 ° in line 2. The chrominance signal is therefore unaffected if the arrangement is made in this way that it appropriately delays the mean value of the signal E 1 from line 1 C) and the signal E "from line 2 with a time difference of one line period before sampling is carried out at points in time which correspond to the phases 135 ° and 315 ° on line 1 . In the case of the mean value signal 1/2 (E 1 + Ε «), however, all odd harmonics of half the line frequency are removed. Such harmonics (including interference components) in the frequency range f - f generate additional alias components at the receiver within the same frequency range, which are integral harmonics of the line frequency. These components are relatively more noticeable as image disturbances and are not removed by the filter in the receiver. Another property of the signal 1/2 (E 1 + E 2 ) is, as can also be seen from FIG. 2, that the resulting subcarrier component of U or V or some combination has a phase which is a maximum or a minimum at the sampling times entpsricht »As a result, small timing errors have a much smaller effect on the sampling length than if it is sampled directly.
Die in Fig, 3B gezeigte verbesserte Anordnung soll ein digitales Signal erzeugen, welches fast mit dem identisch ist, das durch direktes Abtasten und Kodieren des PAL-Sign«ls bei den Phasen 135° und 31SQ erhalten wird, enthält jedoch ein Filtert welches auf da« analoge Signal vor dem Abtasten wirkt.Shown in Fig, 3B improved arrangement shown to produce a digital signal which is almost identical to that which is obtained by directly sampling and encoding the PAL-Sign "ls at phases 135 ° and 31S Q but containing a Filters which on because the analog signal acts before sampling.
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In Fig, 3b sind zusätzliche Komponenten zwischen dem Eingang 9 und dem Filter 13 vorgesehen. Diese bestehen aus einer Eine-Zeile-Verzögerung 15, die mit dem Eingang 9 verbunden ist und einem Subtrahierer 17, dessen nichtinvertierender Eingang ebenfalls mit dem Eingang 9 verbunden ist und dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang der Verzögerung 15 verbunden ist. Der Ausgang des Subtrahierers 17 wird über eine Teilerstufe im Verhältnis 1 ; 2» die «it 19 bezeichnet ist, einem Hochpaßfilter 21 zugeführt, das. ^Frequenzen von fs - fy bis mindestens f hin durchlast» Dt» Ausgang 4·· Filters 21 wird dem einen Eingang ein«· Addierer! 23 zugeführt, dessen anderer Eingang mit den Ausgang <&f* Verzögerung 15 über einen Laufzeitentzerrer (equalising delay) verbunden ist. Der Ausgang der Addierstufe 23 wird des Tilt»? Il zugeführt, ,In FIG. 3b, additional components are provided between the input 9 and the filter 13. These consist of a one-line delay 15 connected to input 9 and a subtracter 17, the non-inverting input of which is also connected to input 9 and the inverting input of which is connected to the output of delay 15. The output of the subtracter 17 is via a divider in the ratio 1; 2 "which" is labeled 19, is fed to a high-pass filter 21, which loads ^ frequencies from f s - f y up to at least f "Dt" output 4 ·· Filters 21 becomes an «· adder! 23, the other input of which is connected to the output <& f * delay 15 via an equalizing delay. The output of the adder 23 is the tilt »? Il fed,,
Der Zweck der Filteranordnung nach Fig· 3B» die durch Einheiten links vom Addierer 23 einschließlich des letzteren dargestellt ist, ist die Erzeugung von 1/2 (E1 ♦ Ej) nü* über dem oberen Frequenzbereich, d.h. oberhalb fg - fyt for welchen es vorteilhaft ist. Bei niedrigeren Frequenzen tritt da* Signal E^ am Ausgang auf. Die erforderliche Wijyfcüag wird dadurch erhalten, daß das am Eingang 9 eintreffend« Videosignal der Verzögerungsschaltung IS um ein» Zeilenderiode zugeführt wird und die Differenz zwischen de» Eingang E2 und dem Verzögerungsausgang (die vorhergehende Zeile darstellend) E^ benutzt wird. Der Ausgang des Subtrahierers 17 wird im Dämpfungsglied 19 halbiert und dem Hochpaßfiltetr 21 mit der Grenzfrequenz fg - fy zugeführt. Das verzögert· Signal E^ wird nach dem Durchtritt durch den Laufzeitentzerrer 25 as* £«*- pensation für die Verzögerung im Filter 21 zu di·**« Ausgang addiert. Der Addierer 2 3 liefert dann E* f^l? ?r#(|U*iMMBi unter f5 - fy und 1/2 (E1 + E2) für höhere Frequenzen. Dieser· Abgang wird über das Tiefpaßfilter 13, welches rre^uensee The purpose of the filter arrangement of FIG. 3B, represented by units to the left of adder 23 including the latter, is to produce 1/2 (E 1 ♦ Ej) nü * over the upper frequency range, ie above f g - f yt for which it is beneficial. At lower frequencies, the * signal E ^ occurs at the output. The required Wijyfcüag is obtained by the fact that the video signal arriving at input 9 is fed to the delay circuit IS by one line diode and the difference between the input E 2 and the delay output (representing the previous line) E ^ is used. The output of the subtracter 17 is halved in the attenuator 19 and fed to the high-pass filter 21 with the cutoff frequency f g - f y . After passing through the delay equalizer 25, the delayed signal E ^ is added as * £ «* compensation for the delay in the filter 21 to the di * **« output. The adder 2 3 then delivers E * f ^ l? ? r # (| U * iMMBi under f 5 - f y and 1/2 (E 1 + E 2 ) for higher frequencies. This output is passed through the low-pass filter 13, which rre ^ uensee
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halb des nominellen Maximums f entfernt, dem Abtaster und Analog-Digital-Umsetzer 11 zugeführt. Die Abtastzeiten werden durch eine Referenz mit der zweifachen Farbhilfsträgerfrequenz gesteuert.half of the nominal maximum f away, the scanner and analog-to-digital converter 11 supplied. The sampling times are determined by a reference with twice the color subcarrier frequency controlled.
Obwohl'bei diesem Beispiel eine analoge Filterung vor dem Abtasten verwendet wird, ergibt sich aus der in Verbindung mit Fig. 2 gegebenen Beschreibung, daß die gleiche Wirkung erhalten werden kann, wenn Abtastungen des eintreffenden Signals mit der vierfachen Hilfsträgerfrequenz (bei den Phasen 45°, 135°, 225° und 315°) verfügbar sind und die Signale digital behandelt werden.Although in this example an analog filtering before the Scanning is used, it will be apparent from the description given in connection with Fig. 2 that the same effect can be obtained if samples of the incoming signal with four times the subcarrier frequency (at the Phases 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °) are available and the signals are processed digitally.
Die in Fig» 4 gezeigte Anordnung dient für den Empfang eines Signals, das mit der zweifachen Hilfsträgerfrequenz zu Zeitpunkten abgetastet worden ist, die mit Bezug auf die U-Komponente um 45° phasenverschoben sind, wie bei der Anordnung nach Fig, 3B erhalten, und aus diesem ein Standard-PAL-Signal zu regenerieren. Das gesendete Signal wird bei 10 empfangen und einem Digital-Analog-Wandler 12 zugeführt. Der analoge Ausgang des Wandlers 12 wird über ein Tiefpaßfilter IU mit einer Grenzfrequenz f einer Eine-Zeile-Verzögerung 16 zugeführt. Die verzögerten und unverzögerten Signale E. und E2, die in jedem Augenblick zwei zeitlich benachbarte Zeilen darstellen, werden in einem Subtrahierer 18 subtrahiert, um (E* - E3) zu erzeugen, dessen Amplitude durch zwei in einem Dämpfungsglied 20 geteilt und einem Hochpaßfilter bzw. Bandpaß 22 zugeführt wird, das Frequenzen von fs - f bis zumindestens f durchläßt. Schließlich wird der Ausgang des Filters 22 zum Signal E« am Ausgang des Laufzeitentzerrers 2& in einer Addierstufe 24 addiert, um das wiederhergestellte PAL-Videosignal auf einer Lefcung 28 zu erhalten. Der Laufzeitentzerrer 26 hat eine Verzögerung ähnlich der . Verzögerung im Filter 22 und kompensiert daher die WirkungThe arrangement shown in FIG. 4 serves to receive a signal which has been sampled at twice the subcarrier frequency at times which are phase-shifted by 45 ° with respect to the U component, as obtained in the arrangement according to FIG. 3B, and regenerate a standard PAL signal from this. The transmitted signal is received at 10 and fed to a digital-to-analog converter 12. The analog output of the converter 12 is fed to a one-line delay 16 via a low-pass filter IU with a cut-off frequency f. The delayed and undelayed signals E. and E2, which represent two temporally adjacent lines at each instant, are subtracted in a subtracter 18 to produce (E * -E 3 ), the amplitude of which is divided by two in an attenuator 20 and a high-pass filter or bandpass filter 22 is supplied, which passes frequencies from f s - f to at least f. Finally, the output of the filter 22 is added to the signal E «at the output of the delay equalizer 2 & in an adder 24 in order to obtain the restored PAL video signal on a Lefcung 28. The delay equalizer 26 has a delay similar to that. Delay in filter 22 and therefore compensates for the effect
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des letzteren.of the latter.
Der Ausgang des Wandlers 12 wird durch ein nicht dem Standard entsprechenden Farbvideosignal gebildet, bei welchem die Phase des Hilfsträgers auf die 135°-315° Achse beschränkt ist. Eine Kammfiterwirkung^ist über den Bereich f - f bis f erforderlich, um "Alias"-Komponenten aus dem Leuchtdichte- bzw. Helligkeitssignal zu entfernen, und sie ist ferner notwendig, um das Chrominanzsignal auf die herkömmliche PAL-Form umzuwandeln. Beide Erfordernisse werden erfüllt, wenn der Durchschnitt über zwei zeitlich aufeinanderfolgende Zeilen verwendet wird. Wie ersichtlich, werden die Niederfrequenz-Helligkeitskomponenten, d.h. unter f - f vom Filter IU- unmittelbar zum Ausgang geleitet, da in diesem Frequenzbereich aus dem Filter 22 kein Ausgang erhalten wird.The output of the converter 12 is a non-standard color video signal in which the phase of the submount on the 135 ° -315 ° axis is limited. A comb filter action ^ is over the area f - f through f required to select "alias" components to remove the luminance or brightness signal, and it is also necessary to adjust the chrominance signal to the to convert conventional PAL form. Both requirements are met if the average is over two times consecutive lines is used. As can be seen, the low frequency luminance components, i.e., below f - f passed from the filter IU- directly to the output, since in no output is obtained from the filter 22 in this frequency range.
Im Frequenzbereich f - fybis £ liegen die Haupt-Luminanzkomponenten im Bereich gerader ganzzahliger Vielfacher der halben Zeilenfrequenz, jedoch liegen, da die Abtastfrequenz fs = 2fsc = 567j fL, wobei fL die Zeilenfrequenz ist, die Alias-Komponenten fg - f hauptsächlich in der Nähe ungerader ganzzahliger Vielfacher der halben Zeilenfrequenz. Diese werden durch die Kammfilterwirkung entfernt. Im Frequenzbereich fg - £y bis fv bestehen daher die Helligkeits- und Chrominanzsignale aus CE1 - E2)/2 + E2 = (E1 / E2)/2j das ist der Durchschnitt über zwei Zeilen, Dies ergibt die notwendige Kammfilterwirkung und das resultierende Signal ist eine ausreichende Annäherung an das Ursprungssignal,In the frequency range f - f y to £, the main luminance components are in the range of even integer multiples of half the line frequency, but since the sampling frequency f s = 2f sc = 567j f L , where f L is the line frequency, the alias components f g - f mainly in the vicinity of odd integer multiples of half the line frequency. These are removed by the comb filter effect. In the frequency range fg - £ y to f v , the brightness and chrominance signals therefore consist of CE 1 - E 2 ) / 2 + E 2 = (E 1 / E 2 ) / 2j that is the average over two lines, this gives the necessary Comb filter effect and the resulting signal is a sufficient approximation of the original signal,
Die Arbeitsweise des Systems nach Fig, 4 hinsichtlich des Chrominanzsignals ist in Fig. 5 dargestellt, welche bei (a) und Cb) die ursprünglichen U- und V-Komponenten gesondert bzw, kombiniert zeigt. Die Wirkung der Abtastung bei 315° istThe operation of the system according to FIG. 4 with regard to the The chrominance signal is shown in Fig. 5, which at (a) and Cb) separate the original U and V components or shows combined. The effect of scanning at 315 ° is
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_ ι,_ ι,
bei (c) gezeigt, wobei der Faktor k den Wert 2~ 2 hat. Die verzögerten und unverzög'erten abgetasteten Signale werden addiert, es wird jedoch in Erinnerung gebracht, (siehe Fig, 2), daß der Vorgang der Verzögerung um eine Zeile eine relative Phasenverschiebung um 90 herbeiführt. Daher wird der Ausgang für jede Zeile aus dem verzögerten abgetasteten Signal für die vorhergehende Zeile (d) plus dem unverzögerten abgetasteten Signal für die Laufendzeile Cc) abgeleitet, wie bei (e) gezeigt. Wie ersichtlich, erzeugt die Vektorkombination (für gleichmässige Farbbereiche) den resultierenden PAL-Träger identisch zu dem des Ursprungssignals bei (b). Wenn die Eingangskomponenten U und V die gleichen sind, wenn die beiden Zeilen kombiniert sind, sind die Ausgangskomponenten k I(U+V)+(U-V)I = U und k2 ['(U+V)-(U-V)1 = V, wenn 2k2 = 1. Durch die in Fig. 4 dargestellte Schaltung werden die Aliaskomponenten des Chrominanzsignals nicht entfernt, so daß die Wirkung des Filters als Teilerstufe im \fe?hältnis 1 : 2 ferner den Mittelwert der wahren und der Alias-Komponente des Chrominanzsignals, wodurch die effektive Verdopplung der Amplitude beseitigt wird, die durch eine solche Informationsverkennung (aliasing) bewirkt wird.shown at (c), where the factor k has the value 2 ~ 2. The delayed and undelayed sampled signals are added, but it is recalled (see Figure 2) that the act of delaying one line causes a relative phase shift of 90%. Therefore, the output for each line is derived from the delayed scanned signal for the previous line (d) plus the undelayed scanned signal for the current line Cc) as shown at (e). As can be seen, the vector combination (for uniform color areas) generates the resulting PAL carrier identical to that of the original signal in (b). If the input components U and V are the same when the two rows are combined, the output components are k I (U + V) + (UV) I = U and k 2 ['(U + V) - (UV) 1 = V, if 2k 2 = 1. The circuit shown in FIG. 4 does not remove the alias components of the chrominance signal, so that the effect of the filter as a divider stage in the ratio 1: 2 furthermore the mean value of the true and the alias components of the chrominance signal, thereby eliminating the effective doubling of the amplitude caused by such information aliasing.
Für nicht gleichmässige Bereiche ergibt die Behandlung einen Mittelwert der Färbinformation in zwei aufeinanderfolgenden Zeilen, jedoch ist die Wirkung dieser Degradation für die Farbe ausserordentlich gering.For non-uniform areas, the treatment results in an average value of the color information in two consecutive ones Lines, however, the effect of this degradation on the color is extremely small.
Die Schaltungsanordnungen nach Fig, 3B und 4, wie beschrieben, bilden (E1 + E2)/2, indem sie zuerst (E2 - E^/2 oder (E^ - E2)/2 bilden und dann E«, bzw, E2 addieren, obwohl auch andere Methoden zur Bildung von (E1 + E„)/2 angewendet werden könnten. Ferner kann die notwendige Verarbeitung digital statt in analoger Form durchgeführt werden. Wenn dieThe circuit arrangements according to FIGS. 3B and 4, as described, form (E 1 + E 2 ) / 2 by first forming (E 2 - E ^ / 2 or (E ^ - E 2 ) / 2 and then E «, or, E 2 , although other methods could also be used to form (E 1 + E n) / 2. Furthermore, the necessary processing can be carried out digitally instead of in analog form
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Verwendung einer Verzögerung von einer Zeile angegeben ist, läßt sich der tatsächliche Wert der Verzögerung für eine
optimale Leistung fein einstellen. Der optimale Wert dürfte zwischen genau einer Zeilenperiode und dem nächstliegenden
Wert hierzu liegen, der eine Phasenverschiebung des Hilfsträgersmit
Bezug auf diejenige der vorhergehenden Zeile von genau 90° ergibt.If a delay is specified by one line, the actual value of the delay for a
Fine-tune optimal performance. The optimal value should be between exactly one line period and the next one
Value for this which results in a phase shift of the subcarrier with respect to that of the previous line of exactly 90 °.
Die Verwendung einer niedrigeren Abtastfrequenz als die
normal angewendete für Farbbildsignalgemische ermöglicht
eine proportionale Herabsetzung in der erforderlichen Bandbreite, Obwohl das System und die Schaltung, wie sie vorangehend
beschrieben sind, zur Verwendung mit PAL-Farbsignalen bestimmt sind, können sie auch in Verbindung mit Schwarz-Weiß-Fernsehsignalen
verwendet werden.Using a lower sampling frequency than that
normally used for mixed color image signals
a proportional reduction in the bandwidth required. Although the system and circuitry described above are designed for use with PAL color signals, they can also be used in connection with black and white television signals.
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