DE2522947C3 - Übertragungsverfahren für mehrere Fernsehsignal-Begleittöne - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Übertragungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Bisher werden zur Fernsehübertragung meistens nur ein oder zwei Begleittonkanäle für das Videosignal verwendet. Diese Begleittonkanäle werden durch Anwendung von Frequenz-Multiplex, gegebenenfalls in Verbindung mit Pulscodemodulation (PCM), realisiert. Nachteilig bei einer derartigen Übertragung ist die niedrige Übertragungskapazität des bzw. der Begleit- r,₀ tonkanäle, was besonders bei Satelliten-Direktübertragung ungünstig ist.

Im einzelnen gibt es grundsätzlich vier verschiedene Fernsehübertragungssysteme, die zur Begleittonübertragung inaktive Zonen des Bildsignals ausnutzen: a) eine analoge Codierung von Toiisignai-Abtastwerten, was zwar die Übertragung eines Begleittons mit vollem Spektrum, gegebenenfalls von zwei Begleittönen mit schmalerem Spektrum, nicht jedoch die Übertragung von Daten erlaubt;

b) eine Begleittonübertragung mittels Pulscodemodulation, wobei die Tonsignal-Abtastwerte innerhalb der Synchronisationsimpulse des Bildsignals übertragen werden (SIS-System), was die Übertragung eines Begleittons mit vollem Speklrum, gegebenenfalls von zwei Begleittönen mit beschränktem Spektrum gestattet;

c) eine Begleittonübertragung mittels Pulscodemodulation, indem die Tonsignalabtastwerte während der Zeilenaustastlücken des Bildsignals übertragen werden (vgl. Fernseh- und Kinotechnik, 1974, Nr. 5), was die Übertragung von zwei Begleittönen mit vollem Spektrum oder von vier Begleittönen mit beschränktem Spektrum gestattet;

d) eine Übertragung der Tonsignal-Abtastwerte mittels PCM in Halbbild-Austastlückendes Bildsignals, was die Übertragung eines Begleittons mit vollem Spektrum, gegebenenfalls von zwei Begleittönen mit beschränktem Spektrum, ermöglicht.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Übertragungsverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem optimaler Kompromiß zwischen einerseits einer möglichst hohen Begleitton-Übertragungsquaiität und andererseits einer möglichst hohen Anzahl gleichzeitig übertragener Begleittöne erzielt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß sind also für die Begleittonübertragung ein Hauptkanal mit hoher Tonübertragungsqualität und mindestens ein Hilfskanal mit schlechterer Übertragungsqualität vorgesehen, indem das Hauptkanalsignal jeweils zwei, das Hilfskanalsignal nur eine einzige Codiertastung in einem Zeitintervall gleich der Dauer einer Fernsehsignalzeile aufweist.

Es ist nämlich eine erhöhte Anforderung an die Übertragungsqualität mit einer erhöhten Anforderung an die Kapazität des Übertragungskanals verbunden — die Anzahl der Bits einer Codiertastung bestimmt das Verhältnis Signal/Quantisierungsrauschen, die Anzahl der in einem Zeitintervall gleich der Dauer einer Fernsehsignalzeile abgenommenen Tastungen bestimmt die Breite des Spektrums des übertragenen Signals.

Als Hauptkanal versteht man den Kanal, der das Begleittonsignal mit vollem Spektrum, d. h. mit einer Bandbreite von ca. 13 kHz, überträgt. Die Hilfskanäle sind die übrigen Kanäle für Begleittöne, die das Begleittonsignal mit begrenztem Spektrum, d. h. mit der Bandbreite von ca. 6,5 Hz, übertragen.

Die Übertragungsbandbreite des Hauptkanals ist voll zur Übertragung von Musiksendungen genutzt, die Bandbreite der Hilfskanäle genügt völlig für die Übertragung des Spektrums von Sprech- bzw. Gesprächssignalen.

Aus dieser Grundaufteilung der Kanäle geht die folgende Aufteilung von zu übertragenden Sendungen hervor, insbesondere für die Übertragung von mehrsprachigen Sendungen, z. B. des Bildungsfernsehens: a) Die einen Qualitätsübertragungskanal erfordernde Gruppe von Sendungen wird für die Gebiete anderer Sprachen nicht vorbereitet, weil schon die Struktur von Sendungen eine solche Vorbereitung nicht erfordert und nicht ermöglicht. Für diesen Fall ist zur Übertragung nur der Hauptkanal ausgenutzt, und mit den Hilfskanälen wird nur ein

Signal mit der Information über die Übertragung des aktiven Signals nur mittels des Ilaupikanals übertragen;

b) die je einen vollen Qualitätsüberlragungskanal erfordernde Gruppe von Sendungen, /. B. Nach- s richten, Sporlübertragungen usw., werden mit Erläuterungen in verschiedenen Sprachen versehen. In diesem Fall werden zur Übertragung sowohl die Hilfskanäle als auch der Hauptkanal benutzt;

c) die Gruppe von Sendungen, die eine mittels des Hauptkanals übertragene Komponente sowie eine mittels der Hilfskanäle übertragene Komponente umfaßt-

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung emp- ,₅ fiehlt sich die Lehre nach dem Patentanspruch 2.

Entsprechend wird, wenn z. B. ein Begleitton-Signalgemisch mit Begleittönen von unterschiedlicher Anforderung an die Übertragungsqualität (/.. B. in mehreren Sprachen kommentierte Musiksendungen) vorliegt, während der Übertragung der Musik-Komponente ein Code mittels des Kommentator-Hilfskanals gesendet, der ein automatisches Umschalten des Decodierers des integrierten Bit-Ton-Signals auf den Hauptkanal (mit vollem Spektrum) ermöglicht. Falls dann wieder ein Kommentar übertragen wird, kommt es zum Rückumschalten auf den eine niedrigere Qualität, dafür jedoch eine geringere Bandbreite aufweisenden Hilfskanal.

Vorzugsweise erfolgt dieses Umschalten verzögert bzw. nachziehend, so daß die Fernsehzuschauer gar nicht das Umschalten auf den Hilfskanal mit niedrigerer Übertragungsqualität bemerken.

Zusammenfassend ist zur Lehre des Patentanspruchs 2 folgendes festzuhalten:

a) Falls die Begleitton-Übertragung nur mit dem Hauptkanal vorgenommen wird, ist das Signal so codiert, daß ein automalisches Umschalten des Decodierers vom Hilfskanal auf den Hauptkanal erfolgt;

b) falls der Hilfstonkanal durch den Teilnehmer vorgewählt wird, ist ein automatisches Umschalten auf den Hilfskanal dann möglich, wenn dieser mit eigenem aktiven Signal besetzt wird.

Schließlich ist besonders vorteilhaft die Lehre nach dem Patentanspruch 3.

Danach wild ein Zweibit-Code zur Information über die Art des Synchronisationsimpulses des Standard-Fernsehsignals eingeführt. Dies ermöglicht die Regenerierung des vollen Video- oder Bildsignals in Standardform, während gleichzeitig ein den Halbbildsynchroni- so sations- und Ausgleich-Impulsen entsprechendes Zeitintervall zur weiteren Codeinformation-Übertragung frei wird, so daß in diesen freigewordenen Zeitintervallen Codes übertragen werden können, die die Übertragungsart auf den einzelnen Hilfskanäien identifizieren, z. B. Stereo- oder Quadro-Übertragung, Übertragung alphanumerischer Signalgebilde, Dienstübertragungen usw.

Das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren für mehrere Begleittöne eines Fernsehsignals zusammen du mit dem Bildsignal ist vor allem für ein Nachrichtensatellitennetz mit direkter Abstrahlung von Fernsehsendungen geeignet, wobei der Begleitton entsprechend der gewünschten Sprache unmittelbar vom Teilnehmer am Empfänger ausgewählt wird. fts

Durch maximale Ausnutzung von inaktiven Zonen des Video- oder Bildsignals für die Übertragung der Beeleittöne wird eine optimale Ausnutzung des betreffenden Gesanukauals für eine maximale Anzahl von Teilnehmern auf der l£rde gesichert.

Das Übertragungsverfahren für mehrere Begleitlöne eines Fernsehsignals durch eine in den Austastintervallen des Videosignals übertragene Puls-Code-Tastung wird näher beschrieben anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnung. Es zeigt

Fig.] die Tastung mit einem Tastfrequenzsignal,

F i g. 2 ein Beispiel der Übertragung eines Bcgleitlon-Signals in einem Zeilenaustastintervall,

F i g. 3 Einzelheiten des Zeilenaustastimpuli-es.

Bei einem im SECAM-Farbfernseh-System codierten Bildsignal werden in den aktiven Signalzonen das Synchronisiersignal und das Signal der modulierten Farbträgerwellc übertragen. Die erforderliche Kapazität des Begleittonkanals ist durch die Bildaufbauänderung des vollen codierten, die Synchronisationsimpulse enthaltenden Bildsignals gesichert, wobei auf der Empfangsseite eine relativ einfache Transformation des so beschaffenen Signals in ein Standardsigna! möglich ist. Die Kapazität des Begleittonkanals ist durch folgende Transformationsweise des vollen codierten Signals gesichert:

a) Das Synchronisiersignal wird so übertragen, daß die Vorderflanke des Synchronisationsimpulses, mittels eines negativen geschmälerten Synchronisationsimpulses übertragen wird, wobei die Vorderflanke des geschmälerten Synchronisationsimpulses in Zeitkoinzidenz mit der Vorderflanke des Synchronisationsimpulses des Standardsignals sich befindet. Der Pegel dieses Impulses gleicht dem Pegel von Synchronisationsimpulsen S des Standardsignals. Die Lage der Hinterflankc des Synchronisationsimpulses S wird mittels eines Zweibit-Codes mit Information über drei Grundzustände übertragen:

1. Die Hinterflanke des Synchronisaiionsimpulses ist die Hinterflanke des Ausgleichsimpulses;

2. die Hinterflanke des Synchronisationsimpulses ist die Hinterflanke des Zeilensynchronisalionsimpulses;

3. die Hinterflanke des Synchronisationsimpulses ist die Hinterflanke des Zeileninhaltes des vertikalen Synchrop.isationsimpulses.

b) Das Zeitintervall der Übertragung von unmodulierter Farbträgerwelle im Zeilenaustastintervall ist verkürzt.

Der Begleitton wird mittels der Pulscode-Tastung (PCM) übertragen, die in den Zeilenaustastintervallen vorgenommen wird. Das Tasten in einzelnen Kanälen ist so synchronisiert, daß es eine r.acheinanderfolgende Übertragung von allen Begleittönen ohne passive Intervalle für einzelne Tastungen bzw. Abtastwerte ermöglicht.

Jede Tastung (Abtastwert) des Tonsignals wird nach Durchlaufen linearer und nichtlinearnr Entzerrer in eine Gruppe von Impulsen so codiert, daß ihr Momentanpegel mittels einer binären Zahl in einer bestimmten Codeanordnung übertragen wird.

Die maximal übertragene Frequenz des Tonkanalspektrums ist durch die Frequenz der Tastung begrenzt. Falls während des Zeitintervalls gleich der Dauer einer Fernsehsignalzcile Tu nur eine einzige Tastung vorgenommen wird, gilt für die maximale Frequenz

/„„, < ₂^ ·

d. h.bei Tu = 64 μβ ist /",„.„ < 7,8 kHz.

Eine zweifache Verbreiterung des Frequenzbandes kann man durch Tastung mittels der Tastperiode TnIl erzielen, wobei die dem Tastsignalpegel in einem Zeitpunkt t entsprechende Information und die dem Tastsignalpegel in einem Zeitpunkt t + 7Ή/2 entsprechende Information beide nacheinanderfolgend in einem Zeilenaustastintervall übertragen werden. Die Tastung mit der Periode 7V2 des Tastimpulses ist in F i g. 1 dargestellt. Das Tonsignal a\ wird mit Tastimpulsen der Tastfrequenz Fvz getastet. Die ungeradzahligen Tastungen 1,3,5 ... sind zeitlich um Tnl2 so verzögert, daß das Tonsignal a\ durch Impulspaartastung 1-2; 3-4; ... mit der Tastfrequenz 1/77/ übertragen wird. Diese Tonsignale werden in ein Pulscodemodulations-Signal codiert, das mittels Codiertastung Aw A₂; Ay, ... übertragen wird. Auf der Empfangsseite wird die Codiertastung in die Pegeltastung 1'; 2'; 3'; ... decodiert, die im Pegel sowie in der Zeitfolge der Tastung 1; 2; 3;... entspricht. Durch Verzögerung der geradzahligen Pegeltastung 2'; 4'; 6'; ... wird eine Pegel- und Zeitfolge erzielt, die der Pegel- und Zeitfolge des Tonsignals a\ entspricht. Mittels dieser Pegeltastung wird die Regeneration des Signals auf der Empfangsseite durchgeführt.

Zur maximalen Kapazitätsnutzung des Übertragungskanals ist die Tastung des Begleittonsignals mittels Pulsfolgen sin² ω 27codiert. Das Pulscodemodulations-Signal C mit der Informaiion über die Lage der Hinterflanke des Synchronisalionsimpulses, der den Anfang der Serie des Pulscodemodulations-Signals angebenden Marke Sm und der Tastcodes des Begleittonsignals ist in Fig.2 dargestellt. Die Lage des Pulscodemodulations-Signals ist durch die Dauer ίο des Vorsicherhcitsintcrvalls des Zeilensynchronisationsinipulses, durch die Länge f| der Flanke des geschmälerten Synchronisationsimpulses Sr und durch das Sicherheitsintervall tz zwischen den Flanken von Impulsen Sr und Sm gegeben. Die Kapazität des Übertragungskanals ist durch das mit einem Austastintervall Tz definierte Übertragungsintervall Ts des aktiven Signals, durch das Nachsicherheitsinlervall Ih und durch die Breite if des Radioimpulses der unmodulierten Farbträgerwelle BN gegeben. Mit T_p ist in F i g. 2 das Überlragungsintervall des Pulscodemodulations-Signals bezeichnet.

Man kann zeigen, daß bei Tz = 14,6 μ5, t\ + I₀ = 0,8 μ5, If = 1,2 μ5, ti = U = 0,4 [is, t₂ = 1,2 μ% mit einem so zusammengesetzten Signal die Übertragung von einem Hauptkanal und sechs Hilfskanälen möglich ist, d. h. eine siebensprachige Übertragung bei einem Verhältnis Signal/Quantisierungsrauschen des codierten Signals gleich 54 dB.

Einzelheiten des Zeilenaustastimpulses sind in F i g. 3 dargestellt. Die Information über die Lage der Hinterflanke des Synchronisationsimpulses S wird in dieser Anordnung mittels des der folgenden Tabelle entsprechenden Zweibit-Codes übertragen:

Lage des
logischen Pegels

Übertragener Impuls	As	A2
Ausgleichsimpuls	1	0
Zeilensynchroni-
sationsimpuls	0	1
Halbbildsynchroni
sationsimpuls	0	0

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Übertragungsverfahren für mehrere Begleittö-

■ ne eines Fernsehsignals durch in den Austastinter- s vallen des Videosignals übertragene Puls-Code-Tastung, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Codiertastung (Aw A₂ ... A_n) nacheinander zeitlich übertragene einzelne Tonsignale (<^#ii; Ü2 ■ ■ ■ a„) in ein Hauptkanalsignal und Hilfskanalsignale m aufgeteilt werden, wobei durch das Hauptkanalsignal ein Begleittonsignal mittels zweier in einem Zeitintervall (Tn) gleich der Dauer einer Fernsehsignalzeile vorgenommener Codiertastungen übertragen wird, während durch das Hilfskanalsignal nur eine einzige Codiertastung in einem Zeitintervall (Tu) gleich der Dauer einer Fernsehsi^nalzeile übertragen wird.

2. Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Hilfskanälen, durch die zu einem gegebenen Zeitpunkt keine aktiven Tonsignale (:n ... a„) übertragen werden, ein auf der Empfangsseite ein automatisches Umschalten auf das Hauptkanalsignal erlaubender Code übertragen wird.

3. Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die Lage der Vorderflanke des Synchronisationsimpulses (S) des vollen ausgetasteten synchronisierten Videosignals mittels eines geschmälerten Synchronisationsimpulses (Sr) übertragen wird, wobei die Polarität des geschmälerten Synchronisationsinipulses (Sr) mit der Polarität der SyncliiOnisationsimpul-

se (^übereinstimmt, die Lage der Vorderflanke des geschmälerten Synchronisaiionsimpulses (Sr) mit der Lage der Vorderflanke des Synchronisationsimpulses (S) übereinstimmt, die Breite des geschmälerten Synchronisationsimpulses (Sr) kleiner als die Breite des Zeilensynchronisationsimpulses ist und die Information über die Lage der Hinterflanke des Synchronisationsimpulses (S) mittels eines Zweibit-Codes übertragen wird, dessen Impulse nach einer den Anfang der Übertragung von Codiertastung im gegebenen Austastintervall (Tz) angebenden Marke (Sm) zeitlich eingereiht sind.