DE2540807C3

DE2540807C3 - Verfahren und Anordnung zum Umsetzen von Farbfernsehsignalen

Info

Publication number: DE2540807C3
Application number: DE2540807A
Authority: DE
Inventors: John Philip Chambers; Crawley Sussex Copthorne (Ver. Koenigreich); 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: 1980-02-14
Also published as: GB1479976A; DE2540807B2; DE2540807A1; NL7510805A; US4012772A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Umsetzen von Farbfernsehsignalen in eine Zeilensprungform oder eine Zeilenfolgeform unter Umordnung von Zeilen oder Zeilengruppen und Abgabe eines PAL- oder NTSC-kodierten Ausgangssignals unter zeitweiliger Speicherung ausgewählter Zeilen und Abrufung derselben in der gewünschten umgeordneten Reihenfolge.

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-Zeilen-Sprungsystem zu bilden oder umzusetzen, z. B. ein System, bei dem jedes Bild aus drei oder vier Te'lbildern besteht, dessen aufeinanderfolgende Zeilen ineinandergreifen.
Aus der DE-OS 23 61 638 ist eine Speichervorrichtung bekannt, die benutzt werden kann, um eine Zeilenfolge/Zeilensprung-Umsetzung von Fernsehsignalen herbeizuführen. Die Anordnung kann Schwarzweiß- und Farbwertsignale verarbeiten oder Leuchtdichte 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 Leuchtdichtesignalkomponente f^und zwei Farbdifferenzsignale E'_u (als t/Komponente bezeichnet) und ΕΥ (die K-Komponente), die auf getrennten

2^r> Bezugsfarbträgerzuführungen mt 90° Phasenverschiebung moduliert werden. Die Phase der V-Komponente (oder ihr-.-s Bezugsfarbträgers) wird in jeder zweiten Zeile umgekehrt. Daher beträgt der Augenblickswert der Signalspannung E_m:

E_m = E'y+ Ε',, sin ωί± E\ cos ωί.

worin ω die Kreisfrequenz des Farbträgers bedeutet.
Ferner ist im PAL-System die Bezugsträgerfrequenz

r. nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz. Daher ergeben sich für ein übliches 625/50- Signal die im Vereinigten Königreich Großbritannien genormten Werte — darauf beziehen sich die Zahlen in der nachstehenden Beschreibung — nämlich 283³A Bezugsfarbträgerperioden plus 1 Periode je Bild, d.h. '/625 Periode, je Zeile.

Wenn ein kodiertes PAL-Signal einem Zeilenfolge/ Zeilensprung-Umsetzer zugeführt wird, etwa einem Umsetzer nach der DE-OS 23 61638, haben die

4¹J Bezugsfarbträgerphasenänderungen, die zwischen den Zeilen auftreten, wegen der Phasenumkehr der K-Komponente, der 'At-Perioden-Verietzung zwischen benachbarten Zeilen und der '/2-Perioden Bczugsfarbträger-Versetzung zwischen benachbarten Teilbildern,

V) zur Folge, daß das Ausgangssignal eine unrichtige Bezugsfarbträgerphase aufweist.

Im NTSC-System tritt keine Phasenumkehr der K-Komponente auf, auch keine Farbbezugsträgerversetzung zwischen benachbarten Teilbildern, es gibt aber

γ-, eine '/2-Perioden-Farbbezugsträger-Versetzung zwischen benachbarten Zeilen. Das rührt daher, daß die Farbbezugsträgerfrequenz das 227'/2fache der Zeilenfrequenz (für ein ⁵²⁵/5o-Signal) beträgt. Im NTSC-System stimmen die sogenannten /- und (^-Signale im

to Großen und Ganzen und für die Bedürfnisse der Erfindung mit den U- und K-Signalen des PAL-Systems überein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zum Umsetzen von Farbfernsehsignalen in

ι- eine Zeilensprungform oder eine Zeilenfolgeform vorzuschlagen, bei dem Signale, die bereits PAL- bzw. NTSC-kodiert sind, unmittelbar verarbeitet werden können.

Die Erfindung soll anschließend in ihren Einzelheiten an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen beschrieben werden, die folgendes darstellen:

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung, teilweise als Blockdiagramm gezeichnet,

F i g. 2 eine gleichartige Schaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die Leuchtdichtesignal-Komponente E'₃ der Signale steht mit den Farbkomponenten in E'„ und E'_v nicht in Wechselwirkung und wird in der nachstehenden Beschreibung nicht berücksichtigt, weil die Leuchtdichtekomponente richtig umgesetzt werden kann wie sie ist.

Das Verhaken 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 π/2 zunehmende Kreisfrequenz ωί tabuliert. Nachdem die Bezugsfarbträgerfrequenz so gewählt ist, daß auf die Zeile 283³/4 + '/625 Perioden entfallen, bilden die Punkte mit maximalem U und V ein fast rechtwinkliges 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 (Teil 1, Spalten 1, 2 und 3)

Folgezeichen	Zwischenzeilcn-	Farbko:nponentenmaxima	-y	-u	+y	+U	-y	-U	₊ K	*Sf;*
zahl	zahl		-U	-V	+U	+y	-υ	-V	+U
45	23	+U	+U	+y	-u	-V	+U	*+ V*	-U
46	336	+y	-V	-u	*+ y*	+U	-y	-U	+
47	24	-V	+y	+U	-y	-u	+y	*+ U*	-y
48	337	+U	+υ	+y	-u	-V	+U	*+ y*	-u
49	25	-U	-u	-V	+U	+y	-u	-y	+U
50	338	-y	+y	+U	-V	-υ	+y	+U	-y
51	26	+y	-V	-U	+y	+U	-V	-υ	+y
52	339	-u	-u	-V	+U	+y	-u	-y	+U
53	27	+U	+U	+y	-U	-y	+U	*+ y*	-U
54	340	+y	-y	-u	+y	*+ U*	-y	-u	*+ V*
55	28	-y	+y	+U	-y	-u	+y	+U	-y
56	341	+U	+U	+y	-u	-V	+U	*+ y*	-u
57	29	-u	-υ	-y	+U	+y	-U	-y	+U
58	342	-y	+y	+U	-y	-u	+y	+U	-y
59	30	+y
60	343	-u	PAL-Schalter	Fig.		1 Schalterstellungen	Fig.		2 Schalterstellungen
Tabelle (Teil 2,	Spalten 4, 5, 6 und	7)		S₄		Sa	Sc		Sn
Koder-Eingänge
*»U«*	*»V«*

+y +y -u +u -y -y +u -u +y +y -u +u

+y -y +u +u -y

-u -u

+y -y

+u +u

-V

+ y -u

-U

Die Tabelle zeigt die Bezugsfarbträger- 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 π/2-Verschiebung von tot in Verbindung mit der Komplementierung der K-Komponente sind, lassen sie sich erzeugen, indem man einen üblichen PAL-Koder verwendet und die sogenannten »£/«-, »V«- und PAL-Rechteckwelleneingänge der Köders nach Maßgabe der Tabelle zuführt.

Eine für die Herbeiführung der erforderlichen Phasenverschiebungen geeignete Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Die U- und V-Quellen 10 und 12 sind an einen Umkehr- oder Wendeschalter Sa geführt und von dort unmittelbar oder über zugeordnete Inverter 14 und 16 an den Wahlschalter Sb. Die beiden Ausgänge des Schalters 5s sind an die Eingänge 17 eines PAL-Koders 20 üblicher Bauart angeschlossen. Der Köder empfängt außerdem Bezugsfarbträger an einem Eingang 22, die er unmittelbar und über einen π/2-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. K-Komponenten, und die Ausgänge der Modulatoren werden miteinander und mit dem Leuchtschichtsignal y 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 DE-OS 23 61 638 aufgebaut ist und einen Ausgang 35 aufweist.

Bei der Benutzung der Anordnung stehen die Schalter Sa, Sb 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 Kodes durch einen den V-Eingang umkehrenden Schalter ausgeübt werden; dann würde der innenliegende PAL-Schalter 25 nicht benutzt werden. In F i g. 1 sind die Phasen von U und V durch Umkehrung verändert worden. Man kann aber auch die Phase des zugeführten Bezugsfarbträgers ändern.

Diese beiden Modifikationen sind in F i g. 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 4<* angeschlossen. Die Einspeisung aus der BezugsfarbifägerCjüeile 22 wird unmittelbar und über einen Inverter 42 einem Wahlschalter Sc und über einen π/2-Phasenschieber 44 und von dort unmittelbar und über einen Inverter 46 einem Wahlschalter S_D zugeführt. Die Ausgänge der Wahlschalter Sc und Sd sind an einen Umkehr- oder Wendeschalter Se angeschlossen, dessen beide Ausgänge als Bezugsfarbträgereingänge 48 mit dem i/-Modulator 26 und dem V-Modulator 28 verbunden sind. Die Ausgangsgrößen der Modulatoren 26 und 28 werden zusammen mit dem Leuchtdichtesignal in dem Addierkreis 30 zusammengefügt und dem Abtast-Umsetzer 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-Bezugsträger eine Polarität haben, die der ir der Tabelle angegebenen entgegengesetzt ist.

Die Schaltfolge, die für die Schalter Sb, Sc und S_D ir der Tabelle angegeben ist, kann eine andere sein, wenn andere Anfangsbedingungen vorliegen. Die Tabelle bezieht sich somit auf einen speziellen Beispielsfall, bei dem die Bezugsfarbträgerbedingungen zwischen Eingang und Ausgang für aufeinanderfolgende Zeilennummern 45, 53, 61 usw. nicht geändert werden. Andere

ίο 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 seiner besonderen Fall aufzustellen.

Der Farbburst kann wie üblich vorgenommen werden, indem Farbsynchronsignale mit geeignetei Amplitude in die U- und V-Komponenten eingeblendet werden. Die Farbsynchronsignalaustastfolge 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-Bezugsfarbträgerversetzung eines PAL-Signals vernachlässigt. Das läßt sich auf verschiedene Weise beheben.
Zum Beispiel:

(1) Es könnte eine Bezugsfarbträgerfrequenz benutzt werden, die um '/2 Periode je Bild niedriger ist als die normale (d. h. 4,43360525 MHz bei «Vso PAL) Die Versetzung würde am Ausgang richtig sein, da sie durch den Zeilensprung verdoppelt wird. Die Steuerung der Zeilen ließe sich durch Synchronisierung gegenüber den Flanken der Synchronisierimpulse ableiten.

(2) Die Zeilensynchronimpulse könnten so gewählt werden, daß sie nach jeweils (283³A + '/ι250] Perioden des Bezugsfarbträgers (statt 283³A + 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 Synchronisierimpulse aufweisen.

(3) Die Umsetzersteuerung würde statt an die Zeilensynchronisierimpulse an den Bezugsfarbträger angeschlossen werden. In diesem Falle ergäbe sich eine geringfügige Verzerrung des \usgangsbil· des, und zwar eine gleichförmige Scherung derart, daß die untere Kante um etwa '/soo der Bildbreite nach rechts bewegt ist.

Bei allen diesen Abglcichungcn entsteht ein; geringfügige Synchronisierungskorrektur in dem Um setzer zusätzlich zu der Gesamtneusynchronisierunj der Zeilen.

Die obigen Verfahren sind unter Bezugnahme aul einen PAL-Analogkoder beschrieben worden, aber das Signal kann anschließend in Digitalform, z. B. PCM umgewandelt werden, bevor die Abtastumsetzun^ erfolgt Wenn ein Digitalausgang mit regelmäßigem Takt (keine Synchronisierungsunstetigkeiten zwischen den Zeilen) hergestellt werden und/oder Abtastung in einer bevorzugten Phase relativ zu dem Bezugsfarbträger erfolgen muß (wie in der DE-OS 23 50 283 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-Bezugsfarb-

trägerfrequenzcn-Abtasiung jede dritte Abtastung an den + foder - (i-Punkten der Tabelle. Obwohl diese Punkte von Zeile zu Zeile jedes Teilbildes gleichmäßig fortschreiten, gibt es Unstetigkeiten zwischen den benachbarten Bildzeilen, die von der sequentiellen Abtastung herrühren. In diesem Falle wären schrittweise Änderungen der Abtastphase zwischen den Zeilen erforderlich, im vorliegenden Fall beispielsweise durch die Wahl einer unterschiedlichen Phase eines Haupttakts bei zwölffacher Bezugsfarbträgerfrequenz (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 (/Abtastungen auf aufeinanderfolgenden Zeilen jedes Teilbildes zu erzielen. Eine abweichende Bezugsfarbträgerfrequenz, z. B. die (2833/8 + !/1250JfHChC Zeilenfrequenz, könnte dazu benutzt werden, diese Neusynchronisiemng 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 GB-PS 14 28 206 beschrieben ist.

Ähnliche Überlegungen gelten für das NTSC-Farbfernsehsystem, obwohl dieses System einfacher ist, da es keine Bildfrequenzversetzung der Bezugsfarbträgerfrequenz gibt (sie beträgt genau das ⁴⁵⁵/2fache der Zeilenfrequenz) und kein Äquivalent für den Zeilenwechselschalter. Es genügt, die Polarität beider Farbkomponenten (oder der Bezugsfarbträgerzuführung) 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 Köder; die Erfindung ist aber auch für den Fall anwendbar, daß Farbwertsignale dem Köder unmittelbar zugeführt werden. Außerdem läßt sich die Erfindung für die Umsetzung einer Zeilenfolgeabtastung in Mehrfachzeilensprungsysteme, beispielsweise Dreifach- oder Vierfachzeilensprung, oder zur Umsetzung von einem Zeilensprungsystem in ein anderes Zeilensprungsystem verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umsetzen von Farbfernsehsignalen in eine Zeilensprungform oder eine Zeilenfolgeform unter Umordnung von Zeilen oder Zeilengruppen und Abgabe eines PAL- oder NTSC-kodierten Ausgangssignals unter zeitweiliger Speicherung ausgewählter Zeilen und Abrufung derselben in der gewünschten umgeordneten Reihenfolge, d a durch gekennzeichnet, daß das Signal vor der Umordnung kodiert wird und daß mindestens eines der beim Kodieren benutzten Signale derart phasenverschoben wird, daß die Phase des modulierten Bezugsfarbträgers für jede Zeile der Farbsignale um eine praktisch ganzzahlige Anzahl von Viertelperioden des Bezugsfarbträgers abhängig von der Zeüennummer variiert wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem PAL- oder NTSC-Farbkoder und einer damit verbundenen Vorrichtung zur Umordnung von Zeilen oder Zeilengruppen unter zeitweiliger Speicherung ausgewählter Zeilen und Abrufung derselben in der gewünschten umgeordneten Reihenfolge, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) des Farbkoders (20) mit dem Eingang (33) der Vorrichtung (32) verbunden ist, und daß ferner ein steuerbarer Phasenschieber (14,16, Sa, Sb) vorgesehen ist, der an mindestens einen der Farbkodiereingänge (17) angeschlossen ist und die Phase des modulierten Bezugsfarbträgers für jede Zeile von aufgenommenen Farbsignalen um eine im wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Viertelperioden des Bezugsfarbträgers in Abhängigkeit von der Zeüennummer ändert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (14, 16, S_A, Sb) mit dem Farbsignaleingang (17) des Farbkoders (20) verbunden ist(Fig. 1).

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (42, 44, 46, Sc, Sa Se) mit dem Bezugsträgereingang (48) des Farbkoders (40) verbunden ist (F i g. 2).

5. Anordnung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber mit steuerbaren Schaltern (Sa, Se; 5c, Sa Se) versehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber mit Invertern (14,16; 42,46) versehen ist.