DE2540807A1

DE2540807A1 - Anordnung fuer die umsetzung von farbfernsehsignalen in die zeilensprungform oder aus der zeilensprungform

Info

Publication number: DE2540807A1
Application number: DE19752540807
Authority: DE
Inventors: John Philip Chambers; Crawley Copthorne; Derek Thomas Wright
Original assignee: Marconi Co Ltd; Standard Telephone and Cables PLC
Current assignee: STC PLC; BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-01
Also published as: GB1479976A; DE2540807B2; DE2540807C3; NL7510805A; US4012772A

Description

PATENTANWÄLTE 89 Augsburg 22, den

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The Marconi Company Limited Bush House, Aldwych London W.C. 2 / England

und

Standard Telephones & Cables Limited

190 Strand,

London W.C. 2 / England

Anordnung für die Umsetzung von Farbfernsehsxgnalen
in die Zeilensprungform oder aus der Zeilensprungform

Die Erfindung betrifft die Umsetzung von Farbfernsehsignalen in die Zeilensprungform oder aus der Zeilensprungform, d,h, eine Zeilenfolge/Zexlensprung-Umsetzung oder
Zeilensprung/Zeilenfolge-Umsetzung, oder auch eine Umsetzung zwischen unterschiedlichen Arten des Zeilensprungs,

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Übliche Fernsehsignale werden in Zeilensprungform übertragen, wobei jedes Bild aus zwei Teilbildern besteht, dessen Zeilen ineinandergreifen. Sie können aber auch in sequentiellem Abtastformat eintreffen, etwa von einer linearen Abtastanordnung, die einen bewegten Film abtastet. Sie können in bestimmten Fällen auch zur Aufbereitung oder Wiedergabe in sequentieller Form benötigt werden. Es kann der Fall eintreten, daß es erforderlich ist, ein Mehrfach-Zeilensprungsystem zu bilden oder umzusetzen, z.B. ein System, bei dem jedes Bild aus drei oder vier Teilbildern besteht, dessen aufeinanderfolgende Zeilen ineinandergreifen.

Die britische Patentanmeldung 57035/72 (mit der entsprechenden offengelegten deutschen Patentanmeldung DT-OS 2 361 638) beschreibt eine Speichervorrichtung, die benutzt werden kann, um eine Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzung von Fernsehsignalen herbeizuführen. Die Anordnung kann Schwarzweiß- und Farbauszugssignale verarbeiten oder Luminanz- und Farbdifferenzsignale vor der Kodierung durch einen PAL- oder NTSC-Koder, die Anordnung kann aber nicht unmittelbar Signale verarbeiten, die bereits in dieser Weise kodiert sind, weil die Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzung in allen diesen Fällen zu einer unrichtig kodierten Ausgangsgröße führen würde.

Beispielsweise umfaßt im PAL-System das kodierte Signal eine Luminanzkomponente E¹ und zwei Farbdifferenzsignale E¹ (als U-Komponente bezeichnet) und E¹ (die V-Komponente), die auf getrennten Hilfsträgerzuführungen mit 90° Phasenverschiebung moduliert werden. Die Phase der V-Komponente (oder ihres Hilfsträgers) wird in jeder zweiten Zeile umgekehrt. Daher trägt der Augenblickswert der Signalspannung E :

E = E' + E · sin &)t ί E¹ cos Cüt, m y u ν

8098 U/087 5

worin {>> die Kreisfrequenz des Farbträgers bedeutet.

Ferner ist im PAL-System die Hilfsträgerfrequenz nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz. Daher ergeben sich für ein übliches 6 25/50-Signal im Vereinigten Königreich (darauf beziehen sich die Zahlen in der nachstehenden

q
Beschreibung) 283-[r Hilfsträgerperioden plus 1 Periode je Bild,

d.h. 1/625 Periode, je Zeile.

Wenn ein kodiertes PAL-Signal einem Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzer zugeführt wird, etwa einem Umsetzer nach der schon erwähnten britischen Patentanmeldung 57035/72, haben die Hxlfstragerphasenänderungen, die zwischen den Zeilen auftreten, wegen der Phasenumkehr der V-Komponente, der l/Mr-Perioden-Versetzung zwischen benachbarten Zeilen und der 1/2-Perioden Hilfsträger-Versetzung zwischen benachbarten Teilbildern, zur Folge, daß das Ausgangssignal eine unrichtige Hilfsträgerphase aufweist.

Im NTSC-System tritt keine Phasenumkehr der V-Komponente auf, auch keine Hilfstragerversetzung zwischen benachbarten Teilbildern, es gibt aber eine 1/2-Perioden-Hilf sträge 3?-Versetzung zwischen benachbarten Zeilen, Das rührt daher, daß die Hilfsträgerfrequenz das 227γ -Fache der Zeilenfrequenz (für ein 525/50-Signal) beträgt. Im NTSC-System stimmen die sogenannten I- und Q-Signale im Großen und Ganzen und für die Bedürfnisse der Erfindung mit den U- und V-Signalen des PAL-Systems überein,

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung für die Umsetzung von Farbfernsehsignalen in die Zeilensprungform oder aus der Zeilensprungform und ein PAL- oder NTSC-Farbkοder in Verbindung mit der Umsetzeranordnung mit Eingängen für die Aufnahme von Farbsignalen und HilfsträgerSignalen dadurch gekennzeich-

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- If -

net, daß der Ausgang des Köders mit dem Eingang der Umsetzeranordnung verbunden ist und daß ferner eine steuerbare Phasenschiebereinrichtung vorgesehen und an mindestens einen der Kodereingänge angeschlossen ist, welche Einrichtung zur Variation der Phase des modulierten Farb-Hilfsträgers-für jede Zeile von aufgenommenen Farbsignalen um eine im wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Viertelperioden in Abhängigkeit von der Zeilenzahl bestimmt ist, wodurch der Ausgang der Umsetzungsanordnung ein kodiertes Ausgangssignal mit dem Farbhilfsträger in PAL- oder NTSC-Format liefert.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Ausübung dieser Umsetzung.

Die Erfindung soll anschliessend in ihren Einzelheiten an Hand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden, die folgendes darstellen;

Fig, 1 eine erfindungsgemäße Anordnung, teilweise als Blockdiagramm gezeichnet;

Fig, 2 eine gleichartige Schaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Die Luminanz-Komponente E' der Signale steht mit den Farbkomponenten 'in E'_u und E¹ nicht in Wechselwirkung und wird in der nachstehenden Beschreibung nicht berücksichtigt, weil die Luminanzkomponente richtig umgesetzt werden kann wie sie ist.

Das Verhalten der U- und V-Komponenten eines PAL-Signals läßt sich am einfachsten zeigen, wenn man die Farbkomponenten der Augenblickssignale für von 0 aus schrittweise in Stufen von T /2 zunehmende Kreisfrequenz <jJ t tabäliert. Nachdem die Hilfe·

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trägerfrequenz so gewählt ist, daß auf die Zeile 283^· + 1/625 Perioden entfallen, bilden die Punkte mit maximalem U und V ein fast rechtwxnklxges Gitter, da das Schema um eine im wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Viertelperioden zwischen benachbarten Zeilen desselben oder benachbarter Teilbilder versetzt ist. Ein Teil dieses Schemas ist in der untenstehenden Tabelle wiedergegeben.

Tabelle

aufgeteilt a.uf 2 Seiten

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Ö •H

(U -μ C 0) Ö O

I	I	H
a	S	Γ]
φ	H	Π}
υ	•H
co	ω
•rl	N
Jg	C	H
NI	O)
	O	tti
/ti	•Η	IS)
(L/ bO	Φ
H	N
O
Ph

PDP>>PD>DPD I 1+ I + + 1+ I 1+ I + + 1 +

PP>>iD>PP>>iP> 1+ I + + 1+ I 1+ I + + I +

E3>>PP> >PD>>PD> I 1+ I + + 1+ I 1+ i + +

CNOJCNCMCMCNCSJOO

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	Köder-Eingänge	ttyit	PAL	Fig. 1 Schalter	^SB
	"U"	+V	Schal ter	stellungen ^SA	₊
	+U	-V	₊	₊	-
	-U	+U	-	+	+
	+V	+U	+	-	+
	+V	-V	-	: -	_
	-U	+V	+	+	+
CD O	+U	-U	—		mm
CO OO	-V	-U	+		mm
_*	-V			mm
•Ρ-		+V			+
	+U	-V	+	+	-
OO	-U	+U	-	+	₊
	+V		+
*txi*		+U			+
	+V	-V	-	-	-
	-U	+V	+	+	+
	+U	-U	-	+	-
	—V	-U	+	-
		Μ«	MM

TABELLE (Teil 2, Spalten U, 5, 6 und 7)

Fig. 2 Schalterstellungen

O OO O

Die Tabelle zeigt die Hilfsträger- und V-Komponenten-Phasen, die auf jeder Zeile während der sequentiellen Abtastung erforderlich sind, um bei Zeilensprung konventionelles PAL zu ergeben. Nachdem alle Phasenverschiebungen des Schemas Vielfache einer *T[/2-\ferschiebung von <*Jt in Verbindung mit der Komplementierung der V-Komponente sind, lassen sie sich erzeugen, indem man einen üblichen PAL-Koder verwendet und die sogenannten"U"-, "V"- und PAL-Rechteckwelleneingänge der Köders nach Maßgabe der Tabelle zuführt,

Eine für die Herbeiführung der erforderlichen Phasenverschiebungen gedgnete Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Die U- und V-Quellen 10 und 12 sind an einen Umkehr- oder Wendeschalter S. geführt und von dort unmittelbar oder über zugeordnete Inverter 14 und 16 an den Wahlschalter S_ß, Die beiden Ausgänge des Schalters S_ß sind an die Eingänge 17 eines PAL-Koders 20 üblicher Bauart angeschlossen. Der Köder empfängt ausserdem Hilfsträger an einem Hilfsträgereingang 22, die er unmittelbar und über einen 1Γ72-Phasenschieber 24 verarbeitet, sowie ein PAL-Rechteckwellen- oder Schaltsignal an einem Eingang 23.

Der Köder 20 besteht im wesentlichen aus zwei Gegentaktmodulatoren 26 bzw, 28 für die U- bzw, V-Komponenten, und die Ausgänge der Modulatoren werden miteinander und mit dem Luminanz- (Y-) Signal aus einer Quelle 29 in einem Addierkreis 30 verknüpft. Der Ausgang 31 des Addierers steht mit dem Eingang 33 eines Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzers 32 in Verbindung, der entsprechend dem Umsetzer nach der erwähnten britischen Patentanmeldung 57035/72 aufgebaut ist und einen Ausgang 35 aufweist.

Bei der Benutzung der Anordnung stehen die Schalter S., S_ß

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und der PAL-Schalter 25 wie in der Tabelle angegeben, in der das Pluszeichen (+) die nach oben geschwenkten Schalterarme und die V-Bezugspolarität (Farbsynchronsignal bei 135°) bedeutet und das Minuszeichen (-) die untere Schalterarmstellung und die andere V-Polarität angibt.

Die Funktion des PAL-Schalters kann ausserhalb des Köders durch einen den V-Eingang umkehrenden Schalter ausgeübt werden} dann würde der innenliegende PAL-Schalter 25 nicht benutzt werden. In Fig. 1 sind die Phasen von U und V durch Umkehrung verändert worden. Man kann aber auch die Phase des zugeführten Hilfsträgers ändern.

Diese beiden Modifikationen sind in Fig. 2 dargestellt. Hiernach werden die Ausgänge der U- bzw. V-Quelle 10 bzw. 12 unmittelbar an die PAL-Modulatoren 26 bzw, 28 des PAL-Koders 40 angeschlossen. Die Einspeisung aus der Hilfsträgerquelle 22 wird unmittelbar und über einen Inverter 42 einem Wahlschalter S- und über einen "ff/2-Phasenschieber 44 und von dort unmittelbar und über einen Inverter 46 einem Wahlschalter S_n zugeführt. Die Ausgänge der Wahlschalter S_c und S~ sind an einen Umkehr- oder Wendeschalter S_£ angeschlossen, dessen beide Ausgänge als Hilfsträgereingänge 48 mit dem U-Modulator 26 und dem V-Modulator 28 verbunden sind» Die Ausgangsgrößen der Modulatoren 26 und 28 werden zusammen mit dem Luminanzsignal in dem Addierkreis 30 zusammengefügt und dem Abtast-Umsetζer 32 zugeführt.

Nachdem jedes Bild aus einer ungeraden Zahl von Zeilen besteht, wiederholt das PAL-Schalterschema alle zwei Bilder, Daher muß auf jedem zweiten Bild die Gesamtbahn der V-Quelle oder ihr entsprechender Modulator-Hilfsträger eine Polarität haben, die der in der Tabelle angegebenen entgegengesetzt ist,

6 0 8-814/0 8 7 B

Die Schaltfolge, die für die Schalter S_R, S„ und S_ in der Tabelle angegeben ist, kann eine andere sein, wenn andere Anfangsbedingungen vorliegen. Die Tabelle bezieht sich somit auf einen speziellen Beispielsfall, bei dem die Hilfsträgerbedingungen zwischen Eingang und Ausgang für aufeinanderfolgende Zeilennummern 45, 53, 61 usw. ni'cht geändert werden. Andere Tabellen würden aufzustellen sein, wenn bei anderen Zeilennummern (z.B. den aufeinanderfolgenden Zeilennummern 46, 54, 62 usw.) keine Änderungen auftreten, Mit Hilfe der obigen Tabelle ist der Fachmann in die Lage versetzt, eine entsprechende Tabelle für seinen besonderen Fall aufzustellen.

Der Farbburst kann wie(blich vorgenommen werden, indem Farbsynchronimpulse mit geeigneter Amplitude in die U- und V—Komponenten eingeblendet werden. Die Burstaustastfolge müßte natürlich so gewählt sein, daß die richtige Folge nach dem Abtastumsetzen herbeigeführt würde.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde die Wirkung der kleinen 1-Periode-Hilfsträgerversetzung eines PAL-Signals vernachlässigt. Das läßt sich auf verschiedene Weise beheben,
ZumBeispiel:

Cl) es könnte eine Hilfs eine Hilfsträgerfrequenz benutzt werden, die um 1/2 Periode je Bild niedriger ist als die normale (d,h, 4,43360525 MHz bei 625/50 PAL). Die Versetzung würde am Ausgang richtig sein, da sie durch den Zeilensprung verdoppelt wird, Die Steuerung der Zeilen ließe sich aus Synchronisierungen gegenüber den Flanken der Synchronisierungsimpulse ableiten,

C2) Die Zeilenantriebsimpulse könnten so gewählt werden,

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— Xl —

daß sie nach jeweils (283-£ + 1/1250) Perioden des

Hilfsträgers (statt 283-η- + 1/625) während der aktiven Teilbilder aufträten mit mindestens einem längeren Randintervall zwischen den Teilbildern» um eine richtige Gesamtperiode herzustellen. Der Umsetzerausgang würde übliche regelmässige Synchronisierungsimpulse aufweisen,

(3) Die Umsetzersteuerung würde statt an die Zeilensynchronisierungsimpulse an den Hilfsträger angeschlossen werden. In diesem Falle ergäbe sich eine geringfügige Verzerrung des Ausgangsbildes, und zwar eine gleichförmige Scherung derart, daß die untere Kante um etwa 1/500 der Bildbreite nach rechts bewegt ist.

Bei allen diesen Abgleichungen entsteht eine geringfügige Synchronisierungskorrektur in dem Umsetzer zusätzlich zu der Gesamtneusynchronisierung (overall retiming) der Zeilen.

Die obigen Verfahren sind unter Bezugnahme auf einen PAL-Analogkoder beschrieben worden, aber das Signal kann anschliessend in Digitalform, z.B. PCM, umgewandelt werden, bevor die Abtastumsetzung erfolgt. Wenn ein Digitalausgang mit regelmässigem Takt (keine Synchronisierungsunstetigkeiten zwischen den Zeilen) hergestellt werden und/oder Abtastung in einer bevorzugten Phase relativ zu dem Hilfsträger erfolgen muß (wie in der britischen Patentanmeldung 46500/72 und der entsprechenden offengelegten deutschen DR-OS 2 350 283 und der USA-Patentanmeldung 396 412 vom 12, September 1973 beschrieben), so ist es im allgemeinen erforderlich, am Eingang mit Takten zu arbeiten, die Unstetigkeiten zwischen den Zeilen aufweisen. Beispielsweise erfordern die bevorzugten Phasen der Dreifach-Hilfsträgerfrequenzen-Abtastung jede dritte Abtastung an den +U oder -U-Punkten der Tabelle, Obwohl diese Punkte von Zeile zu

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Zeile jedes Teilbildes gleichmässig fortschreiten, gibt es Unstetigkeiten zwischen den benachbarten Bildzeilen, die von der sequentiellen Abtastung herrühren. In diesem Ealle wären schrittweise Änderungen der Abtastphase zwischen den Zeilen erforderlich, im vorliegenddn Fall beispielsweise durch die Wahl einer unterschiedlichen Phase eines Haupttakts bei zwölffächer Hilfsträgerfrequenz (kleinstes gemeinsames Vielfaches). Andererseits könnte auch der Zeilenantrieb für die Abtastkreise in den Quellen für jede zweite Zeile neusynchronisiert werden, um die erforderliche Versetzung zwischen den gleichmässigen Verschiebungen der U-Abtastungen auf aufeinanderfolgenden Zeilen jedes Teilbildes zu erzielen. Eine abweichende Hilfsträgerfrequenz, z.B. die (283g- + 1/1250)fache Zeilenfrequenz, könnte dazu benutzt werden, diese Neusynchronisierung auf Kosten einer geringfügigen Verzerrung der Bildgeometrie sehr klein zu halten.

Die gleichen Überlegungen sind anzustellen, wenn die Signale direkt PAL-kodiert sind in einer Anordnung, wie sie in der britischen Patentanmeldung 2522 3/73 beschrieben ist.

Ähnliche Überlegungen gelten für das NTSC-Farbsystem, obwohl dieses System einfacher ist, da es keine Bildfrequenzversetzung der Hilfsfrequenz gibt (sie beträgt genau das 455/2-Fache der Zeilenfrequenz) und kein Äquivalent für den Zeilenwechselschalter. Es genügt, die Polarität beider Farbkomponenten (oder der Hilfsträgerzuführung) auf jeder zweiten Zeile am Eingangskoder zu ändern, um ein richtiges NTSC-Signal nach der Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzung zu erhalten,

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Farbdifferenzsignale als Eingangssignale für den Koderj die Erfindung

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ist aber auch für den Fall anwendbar, daß Farbauszugssignale dem Köder unmittelbar zugeführt werden. Ausserdem läßt sich die Erfindung düe die Umsetzung einer Zeilenfolgeabtastung in Mehrfachzeilensprungsysteme, beispielsweise Dreifach- oder Vierfachzeilensprung, oder zur Umsetzung von einem Zexlensprungsystem in ein anderes Zexlensprungsystem verwenden.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

; Anordnung für die Umsetzung von Farbfernsehsignalen in die Zeilensprungform oder aus der Zeilensprungform und PAL- oder NTSC-Farbkoder in Verbindung mit der Umsetzeranordnung mit Eingängen für die Aufnahme von Farbsignalen und Hilfsträgersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) des Köders (20) mit dem Eingang (33) der Umsetζeranordnung (32) verbunden ist und daß ferner eine steuerbare Phasenschiebereinrichtung (14, 16, S., Sg) vorgesehen und an mindestens einen der Kodereingänge (17) angeschlossen ist, welche Einrichtung zur Variation der Phase des modulierten Farb-Hilfsträgers für jede Zeile von aufgenommenen Farbsignalen um eine im wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Viertelperioden in Abhängigkeit von der" Zeilenzahl bestimmt ist, wodurch der Ausgang (35) der UmsetzungsanOrdnung (32) ein kodiertes Ausgangssignal mit dem Farbhilfsträger in PAL- oder NTSC-Format liefert.

2, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebereinrichtung (IH, 16, S., S_n) mit dem Farbsignaleingang (17) des Köders (20) verbunden ist (Fig. 1).

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3, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberanordnung (4 2, 44, 46, Sp, S_ S_£) mit dem Hilfsträgereingang (48) des Köders (40) verbunden ist (Fig. 2).

4, Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Phasenschiebereinrichtung mit steuerbaren Schaltern (S., S_ß; Sp, S^, S_E) versehen ist.

5, Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebereinrichtung mit Invertern (14, 16; 42, 46) versehen ist.

Verfahren zur Umsetzung von Farbfernsehsignalen in die Zeilensprungform oder aus der Zeilensprungform und zur Abgabe eines PAL- oder NTSC-kodierten Ausgangssignals,

dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vor der Umsetzung kodiert wird und daß mindestens eines der beim Kodieren benutzten Signale phasenverschoben wird, damit die Phase des modulierten Hilfsträgers für jede Zeile der empfangenen Farbsignale um eine im wesentlichen ganzzahlige Abzahl von Viertelperioden in Abhängigkeit von der Zeilennummer variiert wird, so daß der Farb-Hilfsträger des Ausgangssignals in PAL- oder NTSC-Format kodiert ist,

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