DE2628816A1

DE2628816A1 - Verfahren zur digitalen codierung quadraturmodulierter farbvideosignale

Info

Publication number: DE2628816A1
Application number: DE19762628816
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Heitmann; Hans-Peter Dipl Ing Maly
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-06-26
Filing date: 1976-06-26
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2628816C3; US4164749A; GB1550266A

Description

ROBERT BOSCH GMBH - 2 - FE/PLI/Sz/Kn

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Verfahren zur digitalen Codierung quadraturmodulierter Farbvideosignale

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur digitalen Codierung quadraturmodulierter Farbvideosignale nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der Zeitschrift "Journal of the SMPTS", Vol. 85, März 1976, S. 171 bis 1751 ist bekannt, Farbvideosignale geschlossen oder getrennt zu codieren. Bei der geschlossenen Codierung wird das komplette analoge Farbvideosignal zunächst amplitudenmäßig abgetastet und anschließend entsprechend der abgetasteten Amplitudenwerte in eine Folge digitaler Codeworte umgesetzt. Bei der getrennten Codierung wird das Farbvideosignal in die beiden analogen Signalkomponenten Luminanz und Chrominanz des Farbvideosignals aufgespalten und diese werden dann getrennt digitalisiert. Mit Verfahren zur getrennten Codierung lassen sich analoge Farbvideosignale nichtkompatibler Farbfernsehstandards, z.B. PAL und SECAM, in digitale Signale umwandeln, die untereinander kompatibel sind.

Entsprechend ihren unterschiedlichen Signalbandbreiten werden zur Redundanzminderung die beiden Signalkomponenten Luminanz und Chrominanz mit verschiedenen Abtastraten abgetastet. Außerdem wird die Luminanzkomponente mit einer Abtastrate abgetastet, die unter derjenigen nach dem Abtasttheorem (Nyquist-Kriterium) liegt. TJm Störungen bei der Remodulation zu vermeiden, wurde die Abtastrate bisher so gelegt, daß ein sogenannter Halbzeilenoffset zur Zeilenfrequenz entsteht. Infolge der ungeraden Zeilenzahl bei den eingeführten Farbfernsehstandards verschieben sich jedoch hierbei die Abtastzeitpunkte in aufeinanderfolgenden Vollbildern gegeneinander was zu einer verstärkten Bildunruhe mit Flimmern an vertikalen

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Kanten im wiedergegebenen Bild führt.

Das erfindungßgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es neben einer erheblichen Störminderung auch mit den bisher bekannten Verfahren zur geschlossenen Codierung von Farbvideosignalen kompatibel ist. Bei der geschlossenen Codierung von NTSC-Farbvideosignalen wird bekanntlich zur' FärbVideosignalabtastung eine Abtastrate gewählt, die der ^-fachen Farbträgerfrequenz entspricht. Die Kompatibilität zwischen geschlossener und getrennter Codierung wird durch Auswerten eines jeden zweiten Abtastwertes erreicht, wenn z.B. beim Codieren eines PAL-Farbfernsehsignals für die Luminanzkomponente eine Abtastfrequenz von 2 χ Farbträgerfrequenz = 8,87 MHz gewählt wird. Gleichzeitig wird die Abtastfrequenz für die Chrominanzkomponente erfindungsgemäß so gewählt, daß sie ein ganzzahliges Teil der Abtastfrequenz für die Luminanzkomponente bildet. Bildet die Abtastfrequenz darüberhinaus ein ganzzahliges Teil der Farbträgerfrequenz des analogen Farbvideosignals, so ist in' besonders vorteilhafter V/eise eine digitale Komponentenzerlegung eines geschlossen codierten Farbvideosignals ebenso möglich wie die erneute getrennte Codierung eines bereits digitalisierten PAL-Farbfernsehsignals.

Durch die in den TJnteransprüchen aufgeführten Maßnahmen, wonach vorteilhaft als Abtastfrequenz für die Chrominanzkomponente eines PAL-Farbfernsehsignals der vierte Teil der Abtastfrequenz für die Luminanzkomponente gewählt wird und damit verbunden eine bestimmte Phasenumschaltung vorgenommen wird, wird eine gute Horizontalauflösung in der Chrominanzinformation erhalten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Figuren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigenϊ

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Fig. 1 ein Blockschaltbild zur getrennten Codierung eines PAL-

Farbfernsehsignals und
Fig. 2 ein Abtastschema der Luminanzkomponente nach dem er findungsgemäßen Verfahren.

In den Figuren sind nur die zum Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Teile aufgenommen-

Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau zur getrennten Codierung eines Farbvideosignals. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß ein analoges PAL-Farbfernsehsignal nach Art der getrennten Codierung digitalisiert werden soll. Dazu wird das an einer Klemme 1 liegende PAL-Farbfernsehsignal einem Kammfilter 2 zugeführt, der das PAL-Farbfernsehsignal in die beiden Signalkomponenten Chrominanz und Lurainanz zerlegt. Kammfilter der verwendeten Art sind beispielsweise aus der DT-AS 22 63 678 bekannt. Die am Ausgang des Kammfilters 2 abnehmbare analoge Luminanzkomponente wird in einem ersten Kanal digitalisiert. Dieser erste Kanal besteht aus einer Abtast- und Halteschaltung 3, der eine Stufe k nachgeschaltet ist, die aus einem Quantisierer und einem PCM-Godierer besteht. In der Abtast- und Halteschaltung 3 werden die Amplitudenwerte der Luminanzkomponente mit einer Frequenz f , abgetastet und somit in ein entsprechendes pulsamplitudenmoduliertes Signal umgewandelt. Dieses pulsamplitudenmodulierte Signal \iird in der Stufe h quantisiert und je nach Quantisierungsstufe mit einem PCM-Code verschlüsselt.

Ähnlich wie die Luminanzkomponente wird die analoge Chrominanzkomponente in einem zweiten Kanal digitalisierte Dieser zx-jeite Kanal ist ähnlich aufgebaut wie der erste Kanal iiad besteht ebenfalls aus einer Abtast- und Halteschaltung 5 und einer Stufe 6, die den Quantisierer und Codierer enthält. Die solchermaßen erhaltenen digitalisierten Signalkomponenten für die Chrominanz

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und Luminanz werden in einer Stufe 7 zusammengefaßt und stellen am Ausgang mit der Klemme 8 ein digitalisiertes Farbfernsehsignal dar.

Bei der getrennten Codierung ist man grundsätzlich an keine bestimmte Abtastfrequenz gebunden. Nach dem Abtasttheorem muß man die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch wählen, wie die höchste anzutastende Signalfrequenz. Dies führt bei einem Farbvideosignal mit einer Frequenzbandbreite von 5 HHz zu einer Abtastfrequenz von >10 MHz. Diese hohe Abtastfrequenz verträgt sich jedoch nicht mit einer Forderung nach möglichst niedriger Datenrate, aus diesem Grunde findet on dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sogenannte Unter-Nyquist-Abtastung Anwendung. Die mit der Unter-Nyquist-Abtastung verbundenen Störungen können mit eine Schalter-Kammfilter (DT-OS 2h 37 097) eliminiert werden. Diese Art der Abtastung bedingt jedoch eine zur Zeilenfrequenz im sogenannten Halbzeilen-Offset stehende Abtastfrequenz.

Diese Forderung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein PAL-Farbfernsehsignal erfüllt, v/enn eine Abtastfrequenz für ein an Klemme 9 liegendes Abtastsignal der Abtast- und Halteschaltung 3 gewählt wird, welches der doppelten Farbträgerfrequenz des PAL-Farbfernsehsignals entspricht. Bekanntlich befindet sich der Farbträger beim PAL-Farbfernsehsignal im sogenannten i/'t-Zeilenoffset. Durch eine Frequenzverdoppelung des Farbträgersignals erhält man den geforderten Halbzeilen-Offset. Um eine gleiche örtliche Lage der einzelnen Abtastpunkte in jedem Vollbild zu erreichen, wird nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abtastfrequenz f _L für die Luminanzkomponente nach jedem Vollbild um 18O° in der Phase gedreht. Das in der Fig. 2 dargestellteAbtastschema für die Luminanzkomponente soll diesen Vorgang verdeutlichen. In der Figur sind dazu sechs benachbarte Zeilen dargestellt, wobei die mit einem durchgezogenen Strich gezeichneten Zeilen die ungeraden Zeilen eines Halbbildes und die gestri-

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chelt gezeichneten Linien die geraden Zeilen des folgenden Halbbildes darstellen. Für ein Vollbild (25 Hz) ergibt sich dann die mit 0 gekennzeichnete örtliche Lage der Abtastzeitpunkte und mit X die des folgenden Vollbildes. Durch eine 18O -Phasendrehung des Abtastsignals an Klemme 9 wird erreicht, daß die Abtastpunkte nunmehr aufeinanderfallen und Flimmerstörungen (12,5 Hz) damit vermieden werden.

TJm auch für die Chrominanzkomponente einen ruhigen Bildeindruck zu gewinnen, v/ird die Abtastfrequenz der Chrominanzkomponente so gewählt, daß sie ein ganzzeiliges Teil der Luminanzabtastfrequenz bildet. Ein weiterer Gesichtspunkt zur harmonischen Staffelung der Abtastfrequenz für die Chrominanzkomponente zur Abtastfrequenz der Luminanzkomponente bildet die Forderung nach Kompatibilität mit digitalisierten Farbvideosignalen, die nach Art einer geschlossenen Codierung mit einer A—fachen Farbträgerfrequenz als Abtastrate erzeugt worden sind. Diese Forderungen werden mit einer Abtastfrequenz für die Chrominanzkomponente erfüllt, bei welcher die Abtastfrequenz der vierte Teil der Luminanzabtastrate bildet. Die Abtastfrequenz f - des Abtastsignals an Klemme 10 für die Abtast- und Halteschaltung 5 wird somit auf 2,2168 MHz festgelegt. Damit verbunden erhält man jedoch beim PAL-Farbfernsehsignal mit Viertel-Zeilenoffset einen Achtel-Zeilenoffset. Damit nun die Abtastpunkte in aufeinanderfolgenden Zeilen untereinanderliegen, wird das Abtastsignal für die Chrominanzkomponente derart gesteuert, daß zu Beginn jeder Zeile gleiche Phasenlage entsteht. Dieser Null-Offset wird durch einen zeilenfrequenten Phasensprung von -h$ des Abtastsignals an Klemme 10 erreicht.

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Claims

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Patentansprüche

Λ J Verfahren zur digitalen Codierung quadraturmodulierter Farbvideosignale, bei welchem die analogen Luminanz- und Chrominanzkomponenten des Farbvideosignals getrennt abgetastet und digital codiert v/erden, wobei die Abtastfrequenz eines ersten Abtastsignals zur Abtastung der Luminanzkoraponente kleiner als die doppelte Frequenzbandbreite des Farbvideosignals ist und verschieden von derjenigen eines zweiten Abtastsignals für die Chrominanzkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastfrequenz für die Luminanzkomponente ein ganzzahliges Vielfaches der Farbträgerfrequenz des quadraturmodulierten Farbvideosignals gewählt wird und daß diese Abtastfrequenz für die Luminanzkomponente gleichzeitig ein ganzzahliges Vielfaches der Abtastfrequenz für die Chrominanzkoraponente ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenzen zur Codierung eines PAL--Farbfernsehsignals vorzugsweise harmonisch gestaffelt so gewählt werden, daß die Abtastfrequenz der Luminanzkomppnente zweimal der PAL-Farbträgerfrequenz (2 χ k,k3 MHz) entspricht und die der Chrominanzkomponente ein Viertel der Abtastfrequenz der Luminanzkomponente (1Λ χ 8,86 MHz).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des ersten Abtastsignals für die Luminanzkomponente vollbildweise alternierend um 18O gedreht wird.

k. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des zweiten Abtastsignals für die Chrominanzkomponente derart gesteuert wird, daß zu Beginn Jeder Zeile die Phase gleich bleibt.

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ORIGINAL INSPECTED