DE2558971B2

DE2558971B2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufbereitung von PAL-Farbartsignalen für die digitale Übertragung bzw. Verarbeitung

Info

Publication number: DE2558971B2
Application number: DE2558971A
Authority: DE
Inventors: Martin Epsom Surrey Weston (Grossbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd; Standard Telephone and Cables PLC
Current assignee: STC PLC; BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB1534268A; DE2558971A1; NL7515029A; US4051516A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Aufbereitung von PAL-Farbt>5 artsignalen für die digitale Übertragung bzw. Verarbeitung, bei dem zwei Farbdifferenzsignale U und V der PAL-Norm beinhaltende, analoge Farbfernsehsignale empfangen und diese Signale durch Abtastung (samp-

ling) digitalisiert werden.

Beim PAL-Farbfernsehen werden zwei Farbsignale U um? V auf eine Bezugsfarbträgerfrequenz modelliert und dem Leuchtdichtesignal K überlagert Das V-Signal wird von Zeile zu Zeile des PAL-Signals umgepoit

Innerhalb einer Studioanlage ist es ua^veckmäßig, derartige Signale in vollständig codierter Form handzuhaben, da man sie u. L). in decodierter Form zum Mischen mit anderen Signalen benötigt Sie lassen sich in Form von Y-, U- und V-Signalen behändem, was jedoch drei getrennte Signalwege erfordert Sollen die Signale in Digitalform verarbeitet und übertragen werden, so ist eine sehr hohe Gesamtbitrate erforderlich; außerdem besteht die Gefahr des Obersprechens.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, is ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Aufbereitung von PAL-Farbartsignalen für die digitale Übertragung bzw. Verarbeitung zu scharfen, bei der die Gesamtbitrate reduziert und ein Übersprechen vermieden werden.

Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß abwechselnd die Summe U+ V der Signale t/und Vauf einer Fernsehzeile und ihre Differenz LJ- V auf der nächsten Zeile gebildet werden, so daß als Ausgangssignal für eine digitale Übertragung oder Verarbeitung ein zusammengesetztes Farbartsignal bestehend aus U+ Vund U- Verzeugt wird.

Die Erfindung soll nachstehend im einzelnen an einem Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnungen erläutert werden, die folgendes darstellen:

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Studioanlage, in der mit dem PAL-Farbfernsehsystem gearbeitet wird,

F i g. 2A bzw. 2B detaillierte Schaltbilder der Farbdifferenz-Kombinations- bzw. Trennstufe,

F i g. 3 Kurvenbild zur Erläuterung der Wirkung der Farbdifferenzkammerfilter,

Fi g. 4A bzw. 4B detaillierte Schaltbilder des Leuchtdichteeingangs- bzw. -Ausgangsfilters,

F i g. 5 Kurvenbild zur Erläuterung der Wirkung der Leuchtdichtekammfilter,

Fig.6A bzw. 6B detaillierte Schaltbilder des PAL-Dekoders bzw. des PAL-Köders,

Fig.7 einige in dem PAL-Dekoder auftretenden Wellenformen.

Bei der folgenden Beschreibung werden die Zahlenwerte zugrunde gelegt, die in einem 625/50 PAL-Farbfernsehsystem auftreten, wie es im Vereinigten Königreich üblich ist

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Studioanlage, in der eine Datenverarbeitungsschaltung, die durch den Block 10 versinnbildlicht ist Schaltelemente enthält die wahlweise einen gewünschten Eingang mit einem gewünschten Ausgang verknüpfen, sowie Mischeinrichtungen zum Mischen von Signalen an mindestens zwei Eingängen. Signale können als Y-, U- und V-Signale oder in PAL-kodierter Form empfangen oder erzeugt werden. In jedem Fall findet aber die Verarbeitung in Form von Digitalsignalen als V-Signal und zusammengesetztes U+ VIU- V-Signal ω statt. Das F-Signal wird in der Verarbeitungsschaltung 12 verarbeitet und das zusammengesetzte Farbdifferenzsignal U+ V/U— V in der Verarbeitungsschaltung 14. Diese Schaltungen sind selbständig, abgesehen davon, daß die gleichen Steuervorgänge an den beiden es Schaltungen parallel vorgenommen werden.

Die empfangenen bzw. erzeugten V-Signale werden vorzugsweise von einem Leuchtdichteeingangsfilter 20 bzw. einem Leuchtdichteausgangsfilter »30 gefiltert Die U- und V-Signale werden zu der zusammengesetzten Form U+ VIU- V in einer Farbdifferenz-Kombinationsstufe 60 kombiniert, und das zusammengesetzte Signal wird in U- und V-Signale zerlegt in einer Farbdifferenz-Trennstufe 80. Für die unmittelbare Verwendung von PAL-kodierten Signalen ist ein besonderer PAL-Dekoder 100 vorgesehen, und ein Umkehr-PAL-Kodierer 120 ist zur Erzeugung von PAL-kodierten Ausgangssignalen vorgesehen.

Die Verarbeitungsschaltung kann beispielsweise durch ein einfaches Übertragungsglied ersetzt werden.

Diese Einzelkomponenten der Schaltung sollen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Die Einzelheiten der Farbdifferenz-Kombinationsstufe sind in F i g. 2A gezeichnet Zwei Eingänge 61 bzw. 62 für die LA bzw. V-Signale sind jeweils an ein 2-MHz-Tiefpaßfilter 63 geführt Dann werden beide Signale jeweils direkt und über ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 64 an ein Addier/Halbierglied 65 geführt Jedes Addierer/Halbierglied 65 liefert somit ein Signal, das das Mittel aus der laufenden Zeile und der vorhergehenden Zeile darstellt Das V-Signal wird sowohl direkt als auch über eine Inverterstufe 66 einem Wählschalter 67 zugeführt, der mit halber Zeilenfrequenz arbeitet und daher die Ausgangsgröße des zugeordneten Addier/Halbiergliedes 65 auf eine Zeile gibt und den invertierten Ausgang auf die nächste Zeile. Der Ausgang des Schalters 67 und der Ausgang des anderen Addier/Halbiergliedes 65 in dem {/-Kanal werden einem Addierer 68 zugeleitet Der Ausgang des Addierers 68 wird mit der Bezugsfarbträgerfrequenz (4,4 MHz) abgetastet und einem Analog/Digital-Umsetzer 69 zugeführt

Im wesentlichen wird also das empfangene V-Signal von dem Inverter 66 von einer Zeile zur anderen umgepolt so daß sich + Vauf der einen Zeile und - V auf der nächsten ergibt Das wird dann im Addierer 68 mit + U verknüpft und das Resultat im Umsetzer 69 digitalisiert, so daß sich ein mit fsc abgetasteter U+ VIU- V-Ausgang ergibt

Die 2-MHz-Filter63(die praktisch als 2,2-MHz-Filter ausgeführt sein können) liefern eine weitgehende horizontale Auflösung.

Das zusammengesetzte U+ VIU- V-Signal kann in der Farbdifferenz-Trennstufe 80 (vgl. F i g. 2B) getrennt werden. Der Eingang wird auf einen Digital/Analog-Umsetzer 82 gegeben, dessen Ausgangsgröße einem 1-Zeile-PAL-Verzögerungsglied ähnlich ist. Ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 83, ein Halbaddierer 84 und ein Subtraktions/Halbierglied 85 sind miteinander an den Ausgang des Umsetzers 82 angeschlossen. Die Ausgangsgröße des Verzögerungsgliedes 83 ist an den anderen Eingang des Addierers 84 und an den Inverter- oder Negativeingang des Subtraktions/Halbiergliedes 85 geführt. Die Ausgangsgröße des Subtraktions/Halbiergliedes 85 wird einerseits direkt und andererseits über eine Inverterstufe 86 an einen Wählschalter 87 geführt der mit halber Zeilenfrequenz arbeitet. Die Ausgangsgrößen von Addierer 84 und Schalter 87 werden jeweils einem 2-MHz-Tiefpaßfilter 88 zugeführt, die die U- bzw. V-Ausgangsgrößen liefern.

Das Verzögerungsglied führte eine Mittelung zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen herbei, wodurch die vertikale Auflösung der Farbdifferenzsignale verringert wird, jedoch bedeutet das im allgemeinen keinen Nachteil, weil das Auge nicht besonders empfindlich auf

Farbdifferenzeinzelheiten anspricht

Wenn der Ausgang aus F i g. 2A unmittelbar mit dem Eingang der Schaltung nach F i g. 2B verknüpft wird, wird die Bedeutung der Verzögerungsglieder 64 und der Addier/Halbierglieder 65 offensichtlich. Läßt man sie weg, kann ein erhebliches Übersprechen zwischen den U- und V-Signalen auftreten. Beispielsweise ruft schon eine scharfe horizon iale Farbdifferenzkante in dem tAKanal einen entsprechenden Impuls in dem V-Kanal hervor. Die Polarität des Übersprech-Impulses wechselt ι ο in aufeinanderfolgenden Fernsehhalbbildern. Dadurch entsteht ein störendes Farbdifferenzflimmem an scharfen horizontalen Farbdifferenzübergängen.

Dieses Obersprechen wird vermindert, indem die U- und V-Signale durch Kammfilter gesandt werden, bevor sie durch Mittelbildung über die 1-Zeile-Verzögerungsglieder 64 gemittelt werden. F i g. 3 gibt das Frequenzspektrum dieser Filter wieder; die Wellenformen (a) bzw. (b) zeigen den Gang für das U- bzw. das ± V-Signal. Die Maxima des {/-Signals treten bei π/j. auf, wobei (l die Zeilenfrequenz ist, die Maxima des ± -Signals erscheinen dagegen wegen des Wechsels des

V-Signals bei (n+y)//. Die Haupt-V-Information wird

somit in die Nullstellen des {/-Sprektrums eingeschaltet

Die Mittelwertbildung an dem Verzögerungsglied 83 in der Trennstufe 80 entspricht einem zweiten Kammfilter. Von ihm wird der größte Teil des {/-Spektrums durchgelassen [vgL (c) in F i g. 3], aber das meiste V-Übersprechen auf die {/-Ausgang wird gedämpft [vgl. (d) in Fig.3]. Eine entsprechende Trennung des ± V-Signals durch Subtraktion über das Verzögerungsglied 83 läßt den größten Teil des ± V-Signals durchtreten und dämpft den größten Teil der {/-Komponente.

Die Gesamtwirkung ist eine Herabsetzung der Übersprechimpulse und ihr Ersatz durch zwei Impulse entgegengesetzter Polarität Die geringe Farbdifferenzempfindlichkeit des Auges kann diese Impulse weiterhin vereinheitlichen.

Das U+ VIU- V- Abtastsystem setzt somit die vertikale Farbdifferenzauflösung herab, verringert aber im Vergleich zu einem üblichen U, V-System die erforderliche Bitrate. Die beschriebenen 1-Zeile-Verzögerungs-Kammfilter gestatten das Übersprechen in gewissem Umfang. Komplizierter aufgebaute Kammfilter mit zahlreicheren Laufzeitelementen zur Erzielung einer besser ausgeprägten Rechteckform beim Frequenzgang ließen sich anwenden, wenn das Übersprechen noch weiter unterdrückt werden müßte.

Die Trennung der U von den ±V ließe sich umkehren, wenn einfach die Ausgangsgröße des Addierers 84 und des Subtraktions/Halbiergliedes 85 in F i g. 2B addiert würden. Dadurch wird das U+ Vl U- V-Signal wiederhergestellt, was von Nutzen sein könnte, weil, obwohl das kombinierte U+ V/U— V-Signal für die Übertragung eine niedrigere Wortrate hat, getrenntes i/und ± Vfür die Überwachung geeigneter sein kann.

Das Leuchtdichteeingangsfilter 20 und das Leucht- μ dichteausgangsfilter 40 sind erforderlich, weil die Leuchtdichteverarbeitungsschaltung 12 mit der unterhalb der Nyquist-Grenze liegenden doppelten Bezugsfarbträgerfrequenz arbeitet

Nach Fig.4A weist das Leuchtdichteeingangsfilter 20 einen Eingang 21 für die Aufnahme von einem 5,5-MHz-Tiefpaßfilter 22 zuzuführende analoge Leuchtdichtesignale auf. Am Ausgang des Filters 22 liegen in Reihe ein 1 -Zeile-Verzögerungsglied 23, ein Ausgleichs-Verzögerungsglied 24, ein Subtraktionsglied 25 und ein Analog/Digital-Umsetzer 26, der mit der doppelten Bezugsfarbträgerfrequenz arbeitet Ein halbierendes Subtraktionsglied 27 ist mit seinem positiven Eingang an den Ausgang des 1-Zeile-Verzögerungsgliedes 23 angeschlossen, während der negative Eingang an dem Eingang des Verzögerungsgliedes 23 liegt. Der Ausgang des Subtraktionsgliedes 27 ist über einen 3,36/5,5-MHz-Bandpaß 28 an den Negativeingang des Subtraktionsgliedes 25 geschaltet

Da die Abtastfrequenz (8,86 MHz) unterhalb der doppelten höchsten Eingangsfrequenz (5,5 MHz) liegt, treten sonstige Komponenten im Bereich zwischen 336 MHz (=8,86 - 5,5 MHz) und 5,5 MHz auf. Um diese sonstigen Komponenten herabzusetzen, sehen die Schaltungen ein gewisses Maß von Kamm-Filterung des Eingangssignals vor. Das Kammfiltern wird durch Mitteln von Eingangsgröße und Ausgangsgröße des Verzögerungsgliedes 23 über den Frequenzbereich zwischen 336 und 5,5MHz vorgenommen, um alle ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz zu beseitigen. Die gesuchten Signalkomponenten pflegen ihr Maximum bei ganzzahligen Harmonischen der Zeilenfrequenz zu haben. Da beim PAL-System die Bezugsfarbträgerfrequenz ungefähr gleich einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der Zeilenfrequenz ist, ist die Abtastfrequenz ungefähr gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz. Die sonstigen Komponenten sammeln sich daher um die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz.

Betrachtet man zunächst den höheren Abschnitt des Frequenzbereichs des Eingangssignals, d. h. den Bereich zwischen 336 und 5,5 MHz, so werden Ausgang und Eingang des Verzögerungsgliedes 23 subtrahiert, so daß, wenn eine Zeile L₁ am Ausgang des Verzögerungsgliedes 23 erscheint die nächste Zeile L₂ in das Verzögerungsglied eintritt und das Subtraktionsglied 27 bildet (Li - Li)Il. Dieses Signal wird in dem Filter 28 gefiltert und in dem Subtraktionsglied 25 von L₁ subtrahiert, so daß

U-(U-L₁)Il=(U +1^)12

entsteht Das Verzögerungsglied 24 ist vorgesehen, um geringe Verzögerungen auszugleichen, die in das Filter 28 eingeführt sind.

Der untere Bereich des Frequenzbandes unterhalb 336 MHz geht nicht durch das Filter 28 und gelangt daher unmittelbar von dem Verzögerungsglied 23 in den Umsetzer 26.

Der Frequenzgang entspricht somit der Kurvendarstellung in F i g. 5. Der Ausgang des Subtraktionsgiiedes 25 ist bei (a) wiedergegeben, und man erkennt daO unterhalb 336 MHz praktisch keine Filterung stattfindet, während zwischen 336 und 5,5 MHz eine Kammfilterung erfolgt, mit der die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz entfernt werden. Die Zahnteilung des Kammfilters ist zur Verdeutlichunj stark vergröbert gezeichnet Die sonstigen, durch die 2-fsc-Abtastung eingeführten Komponenten sind in (b wiedergegeben; sie fallen danach hauptsächlich in die durch die Eingangsfilterung hervorgerufenen Lücken Die meisten dieser fremden Komponenten werdei durch das anschließend zu beschreibende Leuchtdichte filter 40 beseitigt

Das Kammfilter nach Fig.4A ist vergleichbar mi dem Filter nach der DT-Patentanmeldung 25 21 288, mi dem PAL vor dem Abtasten mit 2 fsc gefiltert werdei

soll. Eine Abänderung des Filters wird nach Fig.4B verwendet.

Nach Fig.4B weist das Leuchtdichteausgangsfilter 40 einen Eingang 41 zum Empfang eines Leuchtdichtesignals auf, das mit doppelter Bezugsfarbträgerfrequenz abgetastet wurde. An den Eingang sind hintereinander ein Digital/Analog-Umsetzer 42, ein Ausgleichsverzögerungsglied 43, ein Subtraktionsglied 44, ein Addierer 45 und ein 5,5-MHz-Tiefpaßfilter 46 geschaltet. Eine Halbierschaltung 47 und ein 3,36/5,5-M Hz-Bandpaßfilter 48 liegen in Reihe hinter dem Ausgang des Umsetzers 42. Der Ausgang des Filters 48 ist unmittelbar mit dem Negativeingang des Subtraktionsgliedes 44 und über ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 49 mit dem anderen Eingang des Addierers 45 verbunden.

Wie bei dem Eingangsfilter passieren unter 3,36 MHz liegende Frequenz ohne Veränderung aus dem Umsetzer 42 das Verzögerungsglied 43, das Subtraktionsglied 44 und den Addierer 45 und gelangen zu dem Filter 46. Die hohen Frequenzen zwischen 3,36 und 5,5MHz werden jedoch von dem Filter 48 durchgelassen. Geht man von einer Zeile U am Ausgang des Umsetzers 42 aus, so erzeugt das Subtraktionsglied 44 in diesem Frequenzband also

U-L₁Il

Im Addierer 45 wird das dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 49, also Li/2, hinzugefügt, so daß sich (L\ + U)/2 ergibt Die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz werden somit herausgefiltert.

Die Wirkung des Ausgangsfilters läßt sich wiederum in F i g. 5 erkennen. Bei (c) ist der Frequenzgang des gesuchten Leuchtdichtesignals nach dem Durchgang durch das Ausgangsfilter gezeichnet Die restlichen, von dem Ausgangsfilter hindurchgelassenen sonstigen Komponenten sind bei (W) aufgezeichnet

Eingangs- und Ausgangsfilter stimmen nicht überein; das erstere verzögert Niederfrequenzsignale, während das zweite Filter das nicht tut Dadurch ist gewährleistet, daß die niederen Frequenzen der gleichen Gesamtverzögerung unterworfen werden wie die hohen Frequenzen. Natürlich kann auch eine entgegengesetzt arbeitende Anordnung benutzt werden.

Insgesamt betrachtet, schalten das Leuchtdichteeingangs- und das -ausgangsfilter die hochfrequente Diagonalinformation aus zugunsten der Herabsetzung der Abtastrate bis unter die Nyquistgrenze. Man kann komplizierter aufgebaute Kammfilter benutzen, um eine bessere Rechteckform für den Frequenzverlauf zu erzielen, damit die sonstigen Komponenten noch weiter herabgesetzt werden. Die Kammfilter können mit digital arbeitenden Schaltelementen ausgestattet werden und man kann digitale Zeilenverzögerungsglieder einsetzen, bei denen die Rausch- und Driftschwierigkeiten, die bei Analog-Verzögerungsgliedern zu beobachten sind, nicht auftreten. Zahlreiche Bauteile von Eingangs- und Ausgangsfilter entsprechen einander, und man kann daher einen Schaltkreis aufbauen, der durch einen Moden-Schalter als Eingangs- oder als Ausgangsfilter eingesetzt werden kann.

Das Leuchtdichte-Eingangsfilter 20 und die Farbdifferenz-Kombinationsstufe 60 bilden eine Einrichtung für die Verarbeitung oder Übertragung eines Farbfernsehsignal in nichtkodierter Form mit einer Gesamtbandbreite von nur 3 f se.

PAL-kodierte Signale könnten in einem üblichen Dekoder dekodiert und die resultierenden Y-, U- und V-Signale den Eingängen des Leuchtdichte-Eingangsfilters und der Farbdifferenz-Kombinationsstufe zugeführt werden. Jedoch wird in F i g. 6A ein PAL-Dekoder 100 wiedergegeben, der unmittelbar ein Leuchtdichtesignal Y und ein zusammengesetztes Farbdifferenzsignal U+ VIU- V erzeugt Die Schaltung ist in vieler Hinsicht mit dem Leuchtdichteeingangsfilter 20 vergleichbar und weist einen Eingang 101, ein 5,5-MHz-Tiefpaßfilter 102, ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 103, ein

ίο Ausgleichs-Verzögerungsglied 104, ein Subtraktionsglied 105, einen Analog/Digital-Umsetzer 106, ein Subtraktions/Halbierglied 107 und ein 3,36/5,5-MHz-Bandpaßfilter 108 auf, die sämtlich mit den entsprechenden Schaltelementen aus Fig.4A vergleichbar sind.

Zusätzlich ist ein zweiter Analog/Digital-Umsetzer 109 mit dem Ausgang des Bandpaßfilters 108 zusammengeschaltet; dieser Umsetzer arbeitet mit einer Abtastrate, die gleich der Bezugsfarbträgerrate fsc ist
Die Leuchtdichte-Komponente eines einlaufenden PAL-Signals wird in genau der gleichen Weise verarbeitet wie bei dem Leuchtdichteeingangsfilter 20. Ungerade Harmonische der halben Zeilenfrequenz werden aus dem 3,36/5,5-MHz-Band entfernt, wodurch die Leuchtdichtekomponente sich bei 2 fsc ohne wesentliche Störung durch sonstige Komponenten abtasten läßt Der größte Teil der Farbdifferenzinformation ist bei den ungeraden Harmonischen eines Viertels der Zeilenfrequenz versammelt und wird von dem Leuchtdichte-Kammfilter nicht ausgesondert, sondem lediglich um 3 dB gedämpft

Die im Leuchtdichteausgang verbleibenden Farbdifferenz-Komponenten werden jedoch beim Abtasten mit 2 fsc nicht berücksichtigt, wenn die Farbdifferenz-Wellenform den Nullpunkt durchläuft Das ist möglich, weil das Kammfilter die quadraturmodulierten U- und V-Komponenten in Phase miteinander bringt Fig.7 erläutert diesen Vorgang.

Nach F i g. 7 bildet das Filter in dem Farbsignalband den Mittelwert von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen.

Da die [/-Komponente in der vorhergehenden Zeile der [/-Komponente der vorliegenden Zeile um 90° vorauseilt, schwächt das Filter die {/-Komponenten um 3 dB und stellt eine Phasenvoreilung um 45° her, wie aus (a) und (b) in F i g. 7 zu entnehmen ist Andererseits bleibt V in der vorhergehenden Zeile um 90° zurück, so daß das Filter den V-Komponenten eine Phasen-Nacheilung von 45° beibringt, wie bei (d)und (e)zu erkennen ist

Somit sind am Leuchtdichteausgang des Dekoders vor dem Analog/Digital-Umsetzer 106 die Farbsignal-Wellenformen phasengleich und können, wie ersichtlich, beim Abtasten im Nulldurchgang vernachlässigt werden. Wo die Farbdifferenz sich von Zeile zu Zeile ändert, entsteht ein gewisser Durchbruch zur Leuchtdichte. Dadurch werden aber nur Zwischenträgerpunkte an den Farbdifferenzkanten hervorgerufen, die nicht besonders schwerwiegend sind. Eine ähnliche Wirkung entsteht beim normalen PAL-Dekodieren.

Das Signal am Farbsignalausgang vor dem Analog/ Digital-Umsetzer 109 stellt die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen dar. Die Wellenformen (c) und f/J in F i g. 7 lassen erkennen, daß dadurch auch die beiden quadraturmodulierten Komponenten' phasengleich miteinander gemacht werden. Jede andere Zeile ist tatsächlich in Gegenphase. Der Farbsignalausgang ist um 90° außer Phase gegenüber dem Farbsignal am Leuchtdichteausgang. Durch Abtasten des Farbsignals zugleich mit der Leuchtdichte werden somit sowohl U wie Vim Maximum abgetastet

Durch Abtasten des Farbsignals mit 2 fsc ergeben sich die Ausgangsgrößen:

U₊V -(U+V) U+V -[U+V) U+V U-V -[U-V) U-V -[U-V) -[U+V) U+V -(U+V) U+V -(U+V) -(U-V) U-V -(U-V) U-V

10

auf Zeile η auf Zeile η + I auf Zeile ;; + 2 und so fort.

Da die Farbsignalausgangsgröße ein Bandpaßfilter durchlaufen hat, kann das Farbsignal demoduliert werden, indem sie bei fsc abgetastet wird, wobei sich folgende Abtastungen ergeben:

U	*+ V*	*U +*	V	auf Zeile ;i
U	- V	U-	V	*auf Zeiie η +* I**
U	*+ V*	*U +*	V	auf Zeile η + 2
U	- V	U-	V	und so fort.

Der Dekoder erzeugt somit kombinierte Farbdifferenzen (U+ V)I(U- V) entsprechend der Ausgangsgröße der Farbdifferenz-Kombinationsstufe nach F i g. 2A. Das Kammfilter filtert die quadraturmodulierten U- und V-Werte, bevor sie kombiniert werden; auf diese Weise werden Übersprecherscheinungen gemildert

Die Kammfilter nach den Fig.6A und 6B basieren ihrerseits ebenfalls auf der obenerwähnten Patentanmeldung (zur Vorfilterung von PAL vor dem Abtasten mit 2 fsc). Eine zusatzliche Farbdifferenz-Ausgangsgröße wird jedoch addiert und die Abtastphase um 90° verschoben, um ein bei 2 fsc abgetastetes Leuchtdichtesignal zu erhalten, das frei von Farbdifferenz ist, statt eines bei 2 fsc abgetastetes PAL-Signal, das diese Farbdifferenz enthält An dem zusätzlichen Ausgang erhält man stattdessen die Farbdifferenz (U+ V)J (U-V).

Wie bei allen PAL-Dekodern werden einige hochfrequente Leuchtdichtekomponenten ihren Weg durch den Farbsignalausgang nehmen und als Farbdifferenz bedeutet werden. In diesem Dekoder verhindert es das Kammfilter, daß Leuchtdichtekomponenten bei Harmonischen der Zeilenfrequenz den Farbsignalausgang erreichen. Diese Komponenten erscheinen am ehesten, veranlassen aber keine der störendsten Obersprechungsarten. Die am stärksten sichtbaren Zeichen werden von Leuchtdichtekomponenten bei ungeraden Harmonischen eines Viertels der Zeilenfrequenz erzeugt diese werden aber als ferhlerhafte Zeichen demoduliert Das Kammfilter schwächt diese Komponenten im gleichen Ausmaß (3 dB) wie die wirklichen Farbdifferenzkomponenten.

Die Gesamtsichtbarkeit für Kreuzfarbe ist daher dieselbe wie bei üblichen Dekodern, obwohl einige Bilder, wie z.B. Testbüdauflösungsbalken besser erscheinen können. Ungerade Harmonische von Halbzeilen werden um 3 dB verstärkt, aber diese Komponenten erscheinen nur mit geringer Wahrscheinlichkeit und geben nur gering sichtbare Bilder.

In dem PAL-Kammfilter nach Fig.6A wird ein Analogkammfilter verwendet, das zwei Analogausgangsgrößen liefert, die in getrennten Analog/Digital-Umsetzern abgetastet werden müssen. Man kann jedoch Kammfilterung und 2-fsc-Abtastung digital vornehmen. Dazu ist nur ein vorzugsweise bei 4 fsc arbeitender Analog/Digital-Umsetzer erforderlich. Die Abtastphase ist wichtig. Für einwandfreies Dekodieren ist Abtastung bei 45°, 135°, 225° und 315° gegenüber der 't/'-Zwischenfrequenz Bezugsphase erforderlich. Die richtige Abtastphase kann erzielt werden, indem der digitalisierte Farbburst beobachtet und ein Steuersignal auf den Taktgeberoszillator rückgekoppelt wird.

Die Ausgangsgröße jedes digitalen Übertragungssystems muß zur Übertragung zum Betrachter in PAL umgewandelt werden. Digitale Y, U+ V/U- V könnten in analoge Y, U, V umgesetzt und dann in einem üblichen PAL-Koder kodiert werden. Fig.6B zeigt demgegenüber ein Kammfilter, das diesen Vorgang vollständig ausübt Es nimmt die mit 2 fsc abgetastete Leuchtdichte und die mit fsc abgetastete Farbdifferenz auf und erzeugt ein PAL-kodiertes Signal.

Der PAL-Kodierer 120 in Fig.6B weist einen Eingang 121, einen Digital/Analog-Umsetzer 122, ein ausgleichendes Verzögerungsglied 123, ein Subtraktionsglied 124, einen Addierer 125 und ein 5,5-MHz- Tiefpaßfilter 126 auf, die hintereinander geschaltet sind und die alle den vergleichbaren Komponenten der Schaltung nach F i g. 4B entsprechen. Ein halbierendes Subtraktionsglied 127 ersetzt die Halbierschaltung aus Fig.4B, und seine Ausgangsgröße wird über ein 336/5,5-MHz-Bandpaßfilter 128 einem 1-Zeile-Verzögerungsglied 129 zugeführt Ein zweiter Eingang 130 nimmt das zusammengesetzte U+ VIU- V-Signal auf, das einem Digital/Analog-Umsetzer 131 zugeleitet wird. Die Ausgangsgröße des Umsetzers wird zur Modulation des Bezugsfarbträger in einem Modulator 132 verwendet dessen Ausgangsgröße ihrerseits dem Subtraktionseingang des Subtraktionsgüedcs 127 zugeführt wird.

Das Kammfilter in Fig.6B entfernt aus dem Leuchtdichtesignal die sonstigen Komponenten bei ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz. Es wirkt dadurch wie das Ausgangskammfilter aus F i g. 4B, das wegen des Unter-Nyquist^-fsc^Leuchtdichteab tastsystems erforderlich ist

Die kombinierte U+ V/U— V-Farbdifferenz wird zur

Modulation des Bezugsfarbträgers verwendet Dann trennt das Kammfilter i/und Vauf Quadratur-Träger. Das geschieht, indem der Eingang von dem Ausgang der Zeilenverzögerung 129 subtrahiert wird. Dadurch wird die l/-Komponente um 45° vorgezogen und die ± V-Komponente um 45° verzögert Die Erklärung hierfür entspricht derjenigen, die oben für das Dekodieren gegeben wurde. Die oben im Zusammenhang mit den F i g. 6A und 6B

beschriebenen beiden Umkodierer haben die bemerkenswerte Eigenschaft, daß, angenommen, die benutzten Bandpaßfilter arbeiteten völlig einwandfrei, PAL-Signale in digitale Y, U+ V/U- V und dann in PAL rückkodiert werden können ohne irgendeinen fundamentalen Verlust, weil die meisten der durch das Dekodieren von PAL in Y, U+ V/U- V eingeführten Beeinträchtigungen durch das Rückkodieren in PAL aufgehoben werden.

Vie'e der PAL-Dekodier- und -Kodier-Bauelemente sind untereinander gleich und man kann daher eine Schaltung aufbauen, die mittels eines Moden-Schalters wahlweise als Dekoder oder als Köder arbeiten kann.

Zwar enthalten der Dekoder 100 und der Köder 120 Filter, die die diagonale Leuchtdichteauflösung und die vertikale FarbdifferenzauHösung herabsetzen, es geht aber keine Information verloren. Alle Informationen, die in dem Leuchtdichtesignal nicht enthalten sind, befinden sich in dem Farbdifferenzsignal und umgekehrt. Der Kodierkreis vereinigt die Signale wieder und regeneriert das ursprüngliche PAL-Signal, lediglich um eine Zeile verzögert Dekodieren und neuerliches Kodieren kann daher im Prinzip vielfach vorgenommen werden, ohne daß Störungen einen zu beanstandenden Grad erreichten.

Das trifft genau nur zu, wenn in den Kammfiltern völlig einwandfrei arbeitende Bandpaßfilter verwendet werden, die eine unendlich große Abschneidegeschwindigkeit haben. Ein solches Filter hat innerhalb des Bandes die Durchlässigkeit 1 und außerhalb des Bandes die Durchlässigkeit 0. In der Praxis besteht am Rande des Frequenzbandes ein Bereich, in dem die Durchlässigkeit weder 1 noch 0 ist Bei diesen Frequenzen werden die Signale nicht völlig einwandfrei wiedervereinigt

Im allgemeinen beträgt die Ausgangsgröße des Köders

(1 - A(W) + Mw)²) L₂ + (k(w) - k(w)²)

worin k(w) der Betrag der Filterkurve des Bandpaßfil ters bei der Frequenz w ist Diese Ausgangsgröße ist gleich Li, d. h. es findet keine Kammfilterung statt, wenn Ar-O oder Ar= 1. Liegt Ar zwischen 0 und 1, wie es an den Bandkanten der Fall ist, erfolgt eine gewisse Kammfilterung, und auch ein restliches Übersprechen sonstiger und Farbdifferenzsignale tritt bei diesen Frequenzen auf.

Man kann kompliziert aufgebaute Quer-Bandpaßfilter mit steilem Abfall herstellen, die den Bereich, in dem Kammfilterung auftritt, verkleinert

PAL-Dekodierer können aus den verschiedenen beschriebenen Schaltungen hergestellt werden, indem man die Schaltungen 40 bzw. 80 aus den F i g. 4B bzw. 2B mit den beiden Ausgängen der Dekodierschaltung 100 aus Fig.6A verbindet Das kann unter bestimmten

Umständen zweckmäßig sein.

Bei einer digitalen Ausbildung des Systems werden die Analog/Digital-Umsetzer statt an den Ausgängen der Schaltungen 20, 60 und 100 an deren Eingängen angesetzt werden, und die Digital/Analog-Umsetzer kommen an die Ausgänge der Schaltungen 40, 80 und 120 statt an deren Eingänge. Dann können Digitalfilter verwendet werden.

Hierzu 7 Blatt Zcichnunuen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von PAL-Farbsignalen für die digitale Übertragung bzw. Verarbeitung, bei dem zwei Farbdifferenzsignale i/und Vder PAL-Nonn beinhaltende, analoge Farbfernsehsignale empfangen und diese Signale durch Abtastung digitalisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd die Summe U+V der Signale U und V auf einer Fernsehzeile und ihre Differenz U- V auf der nächsten Zeile gebildet werden, so daß als Ausgangssignal für eine digitale Übertragung oder Verarbeitung ein zusammengesetztes Farbartsignal bestehend aus LA+ Vund U- V erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtdichtesignal Y ebenfalls durch Abtastung digitalisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß direkt von dem empfangenen PAL-Farbfernsehsignalgemisch die Aufbereitung in digitale Signale U+ Vund U- Vbzw. Verfolgt

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Übertragung bzw. Verarbeitung aus den digitalen Signalen wieder die analogen Farbdifferenzsignale U und V bzw. das Leuchtdichtesignal Y oder PAL-kodierte Farbfernsehsignal rückgewandelt werden.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das U+ V- und das U— V-Farbartsignal zeitlich parallel zum entsprechenden Leuchtdichtesignal Y verarbeitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz der PAL-Bezugsfarbträgerfrequenz entspricht.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale U+ V und U- V damoduliert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Signale U+ V und U- Wor der Digitalisierung erfolgt

9. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtdichtesignal Y mit zweifacher PAL-Bezugsfarbträgerfrequenz abgetastet wird.

10. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufbereitung und/oder Rückwandlung der verschiedenen Signale Kammfilter vorgesehen sind.

11. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das {/-Signal und das V-Signal je ein Kammfilter (64, 65) vorgesehen ist, von denen das eine direkt und das andere über eine Polaritätsumkehrstufe (66, 67) an ein Addierglied angeschlossen sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammfilter aus je einem 1-Zeile-Verzögerungsglied (64) und einem Addier-Halbierglied (65) bestehen, dessen Eingänge mit dem Eingang und dem Ausgang des 1-Zeile-Verzögerungsgliedes (64) verbunden sind und daß die Polaritätsumkehrstufe (66, 67) mit der halben Zeilenfrequenz gesteuert wird.

13. Schaltungsanordnung zur Durchführung des

Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das analoge Leuchtdichtesignal Y eine Reihenschaltung aus einem l-Zeilc-Verzögerungsglied (23), einem Ausgleichs-Verzögerungsglied (24) und einem Subtraktionsglied (25) vorgesehen ist, daß ein Subtraktions/Halbierglied (27) mit seinem positiven Eingang an dem Ausgang des 1-Zeile-Verzögerungsgliedes (23) und mit seinem negativen Eingang an dessen Eingang angeschlossen ist, und daß der Ausgang des Subtraktions/Halbiergliedes (27) mit dem negativen Eingang des Subtraktionsgliedes (25) verbunden ist

14. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das PAL-Farbfernsehsignalgemisch eine Reihenschaltung aus einem 1-Zeile-Verzögerungsglied (103), einem Ausgleichsverzögerungsglied (104), einem Subtraktionsglied (105) vorgesehen ist, daß ein Subtraktions/Halbierglied (107) mit seinem positiven Eingang an dem Ausgang des 1-Zeile-Verzögerungsgliedes (103) und mit seinem negativen Eingang an dessen Eingang angeschlossen ist und daß der Ausgang des Subtraktions/Halbiergliedes (107) mit dem negativen Eingang des Subtraktionsgliedes (105) verbunden ist und gleichzeitig den Ausgang für das zusammengesetzte Farbartsignal U+ Vl U- V bildet, während der Ausgang des Subtraktionsgliedes den Ausgang für das Leuchtdichtesignal ^darstellt

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Signalausgängen jeweils Vorrichtungen (69; 26; 109) zur Demodulation vorgesehen sind.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Demodulation analog in Strichdigitalumsetzer (69; 26; 109) sind.

17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingängen der Schaltungsanordnung sowie hinter dem Subtraktions-Halbierglied (27; 107) Filter (63; 22,28; 102,108) vorgesehen sind.

18. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Subtraktions-Halbierglied (127) vorgesehen ist, an dessen positivem Eingang das analogisierte Leuchtdichtesignal Y und an dessen negativem Eingang über einen Modulator (132) das analogisierte, zusammengesetzte Farbartsignal

so U+ VIU- V angelegt ist und dessen Ausgang mit dem negativen Eingang eines Subtraktionsgliedes (124) sowie dem Eingang eines 1-Zeilen-Verzögerungsgliedes (129) verbunden ist, dessen Ausgang wiederum an einem Addierglied (125) liegt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Subtraktionsgliedes (124) verbunden ist, an dessen positivem Eingang das Leuchtdichtesignal Y über ein Ausgleichsverzögerungsglied (123) angelegt ist.