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Verfahren zur Transcodierung von Farbfernsehsignalen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transcodierung von Farbfernsehsignalen
nach der Gattung des Patentanspruchs.
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Die Farbfernsehsignale nach dem in den USA gebräuchlichen NTSC-System
und nach dem brasilianischen PAL-M-System sind in ihrem Aufbau ähnlich, so gleichen
sich beispielsweise Zeilen- und Bildwechselzahl, jedoch kann wegen der unterschiedlichen
Farbträgerfrequenzen und der geschalteten Farbdifferenzsignalkompononente bei dem
PAL-M-System ein direkter Austausch nicht stattfinden, da die Empfänger die Fernsehsignale
nach der jeweils anderen Norm nicht auswerten können. Zur Transcodierung von einer
Norm in die andere ist es bekannt, die Farbfernsehsignale zunächst zu decodieren
und danach mit einem entsprechenden Coder wieder zu codieren.
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Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es mit geringem Aufwand durchgeführt
werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß weder eine vollständige
Decodierung noch eine anschließende vollständige Codierung erforderlich ist und
kann mit den in der Farbferntechnik üblichen Schaltungen durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Beispielen von Schaltungen
zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert.
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Fig.l -zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel, das der
Anschaulichkeit halber nur die wichtigsten Funktionseinheiten enthält und Fig.2
zeigt ein Blockschaltbild, bei dem die Funktionseinheiten der Schaltung nach Fig.1
demgegenüber feiner unterteilt und genauer beschrieben sind.
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Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Schaltung nach Fig.1 wird bei 1 ein Farbfernsehsignal nach der
NTSC-Norm zugeführt. Da das Leuchtdichtesignal Y bei beiden Normen gleich ist, wird
dieses Signal nach Abtrennung des Farbartsignals C in einer an sich bekannten Trennstufe
2 über einen Laufzeitausgleich 3 sowie eine Addierschaltung 4 dem Ausgang für das
PAL-M-Signal 5 zugeführt.
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Das von der Trennstufe 2 abgegebene Farbartsignal C besteht aus einem
nach den Regeln der NTSC-Norm modulierten Hilfsträger fscN. Aus diesem Signal wird
eine trägerfrequente Schwingung fO gewonnen. Die hierzu erforderliche Einrichtung
6 ist im Zusammenhang mit Fig.2 noch genauer beschrieben
Die trägerfrequente
Schwingung wird einerseits dem Eingang eines elektronischen Umschalters 7 und andererseits
einer Frequenzverdreifachungsschaltung 8 zugeführt, deren Ausgang mit dem anderen
Eingang des elektronischen Umschalters 7 verbunden ist. Der elektronische Umschalter
7 wird über den Eingang 9 mit Hilfe einer Spannung, deren Frequenz der halben Zeilenfrequenz
entspricht, gesteuert. Hierdurch wird bewirkt, daß die Mischschaltung 10 jeweils
während einer Zeile einen Träger mit der Frequenz f0 und während der darauf folgenden
Zeile einen Träger mit der Frequenz 3 fO erhält. Die se werden dem trägerfrequenten
Farbartsignal zugemischt.
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Die Ausgangssignale der Mischschaltung 10 werden einem Bandpaß 11
zugeleiteto dessen Durchlaßbereich die doppelte Farbträgerfrequenz einschließlich
der entsprechenden Seitenbänder umfaßt.
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Wie im folgenden rechnerisch abgeleitet wird, UbertrAgt der Bandpaß
11 die Frequenzen o + fSCN in jeweils einer und in jeweils der darauf folgenden
Zeilen die Frequenzen 3 fo - fSCN einschließlich der entsprechenden Seitenbänder.
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Da der Träger selbst gleich fO ist, wird also in jeder Zeile ein Signal,
dessen Trägerfrequenz 2 f0 ist, übertragen. Wie ebenfalls später rechnerisch abgeleitet
wird, ist die Modulotion derart, daß der für das PAL-M-Verfahren typische Phasenwechsel
eines der Farbdifferenzsignale entsteht. Ebenfalls aus dem trägerfrequenten Farbartsignal
C wird ein weiterer Hilfsträger mit der Frequenz fu = (n - 1/4)ph abgeleitet. Die
hierzu notwendige Schaltung 12 ist in Fig.2
ebenfalls genauer beschrieben.
Der Hilfsträger mit der Fre quenz fu wird im Ausgangssignal des Bandpasses 11 in
einer Mischschaltung 13 zugemischt. Aus dem Ausgangssignal der Mischeinrichtung
13 werde die Mischprodukte mit Hilfe des Bandpasses 14, der nur die Frequenzen im
Bereich 2 fo fu durchläßt, an die Addierschaltung 4 weitergeleitet. Das Ausgangssignal
des Bandpasses 14 entspricht dem Farbartsignal Cp nach der PAL-M-Norm.
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Anhand der Fig.2 werden die einzelnen Schritte des erfindungsa gemäßen
Verfahrens näher erläutert. Wie bei der Schaltung anordnung nach Fig.1 werden NTSC-Farbfernsehsignale
dem Eingang 1 (Fig.2) zugeführt. Die Trennung des Farbartsignals vom Leuchtdichtesignal
geschieht bei dem Schaltungsbeispiel nach Fig.2 mit Hilfe des Tiefpasses 21 des
Verzögerungsgliedes 22 und der Subtraktionsschaltung 23. Der Tiefpaß 21 ist derart
bemessen, daß der Farbträger außerhalb des Durchlaßbereichs liegt, so daß am Ausgang
des Tiefpasses 21 das teuchtdichtesignal Y jedoch ohne die höheren Frequenzen zur
Verfügung steht. Subtrahiert man dieses Signal von dem Eingangssignal, welches mit
Hilfe des Verzögerungsgliedes 22 um den gleichen Betrag verzögert wurde, so erhält
man das Farbartsignal.
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Es sind auch weitere Methoden zur Trennung des Leuchtdichte-und des
Farbartsignals bekannt, da sie jedoch nicht den Gegenstand dieser Erfindung darstellen
und alle diese Verfahren zusammen mit der vorliegenden Erfindung anwendbar sind,
wird auf diese nicht näher eingegangen. Es sei nur noch darauf hingewiesen, daß
sich Kammfilter zur Durchführung dieser Trennung vorzüglich eignen.
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Mit einem weiteren Verzögerungsglied 3 wird das Leuchtdichtesignal
derart verzögert, daß es mit dem in der Addierschaltung 4 zuzuführenden Farbartsignal
zeitlich übereinstimmt. Das Farbartsignal Cn nach der NTSC-Norm wird einer Mischschaltung
10 zugeführt. Diese Mischschaltung kann in an sich bekannter Weise als Doppelgegenlaufmodulator
aufgebaut sein. Ferner wird aus dem Farbartsignal mit Hilfe einer an sich bekannten
Farbartsynchronsignaltorschaltung 24 das Farbsynchronsignal gewonnen und nachdem
es in einer Verzögerungsschaltung 25 um den Winkel SO verzögert wurde, einer Phasenvergleichsschaltung
26 zugeführt. Die Phasenvergleichsschaltung 26 steuert einen Oszillator 6, der mit
der Farbträgerfrequenz f-O des zugeführten NTSC-Signals schwingt. Der somit erhaltene
synchrone Farbträger f0 wird dem elektronischen Umschalter 7 zugeführt. Außerdem
wird die Frequenz f0 mit Hilfe einer entsprechenden Schaltung 27 verdreifacht und
um A T verzögert einem weiteren Eingang des elektronischen Umschalters 7 zugeleitet.
Dieser elektronische Umschalter 7 wird von Zeile zu Zeile in die jeweils andere
Stellung gebracht, d.h. er wird mit einer rechteckförmigen Spannung halber Zeilenfrequenz
tf/2) synchronisiert.
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Eine an den Ausgang des elektronischen Umschalters 7 angeschlossene
Begrenzerschaltung 29 sorgt für eine gleichbleibende Amplitude des dem Mischer zugeführten
Hilfsträgers, der - wie bereits erwähnt - von Zeile zu Zeile die einfache oder dreifache
Farbträgerfrequenz aufweist.
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Zum weiteren Verständnis sollen die folgenden mathematischen Ableitungen
dienen;
Die Frequenz des Farbhilfsträgers des NTSC-Signals beträgt
fN = (n - 1/2)fH mit n = 228, diejenige des PAL-M-Signals beträgt fp = (n - 3/4)fHt
wobei n ebenfalls gleich 228 ist.
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Der Hilfsträger mit der Frequenz fo kann mit Fo = Re(ej#ot+#o) beschrieben
werden, während das Farbartsignal des NTSC-Signals fN = Re S ejαej#st ist,
wobei
und für die weitere Rechnung gleich 1 ist.
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Durch die Mischung im Mischer 10 und eine entsprechende Aussiebung
im Bandpaß 11 entsteht ein Produkt Fo . fN = Re (Sej2#st + α + #o), wobei
#O = #s gesetzt, da voraussetzungsgemäß durch die Synchronisierung beide Frequenzen
glei h sind. Durch eine entsprechende Mischung-mit einem Hilf sträger dreifacher
Farbträgerfrequenz f = 3 f0 entsteht ein Signal F = Re (Sej2# st - α + 3#o).
Dieses Signal stellt ein um wo gespiegeltes Signal dar. Von einer Zeile zur anderen
wechselt also diejenige Komponente, die senkrecht zu #o ist, ihre Phase bzw. ihre
Polarität. Wird nun #o = 0 gewählt, so wird eine Spiegelung um die U-Achse vorgenommen,
also wie es von der PAL-M-Norm vorgeschrieben wird, die V-Komponente in ihrer Polaritätvon
Zeile zu Zeile umgeschaltet. Dieses somit erhaltene trägerfrequente Farbartsignal
weist jedoch noch die zweifache Farbträgerfrequenz nach der NTSC-Norm anstelle der
Farbträgerfrequenz nach der PAL-Norm auf. Diese Frequenz beträgt f1 = 2(n - 1/2)fH.
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Dieses Signal wird durch eine Abwärtsmischung in einer Mischstufe
13 mit einer Frequenz in Viertelzeilen-Offset, die aus dem zugeführten NTSC-Signal
oder aus dem Hilfsträger mit der Frequenz f0 abgeleitet wird, umgesetzt.
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Der zu dieser Mischung erforderliche Hilfsträger weist die Frequenz
f (n - 1/4)fH auf. Das entsprechende Signal ist u H darstellbar als fu = Re(ej#ut
+ #u).
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Die Mischprodukte ergeben sich dann für zwei aufeinanderfolgende Zeilen
als F = Re (sej(2#s -#o)t - α + 3#o -#u) F' = Re (sej(2#s -#u)t - α
+ 3#o - #u) Setzt man#u = 0, so erhält man durch entsprechende Umformung F = Re(Sej#pt
+ α) F' = Re(Sej#pt - α) Am Ausgang des Bandpasses 14 steht also ein
Farbartsignal zur Verfügung, das der PAL-Norm entspricht.
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Der zweite Hilfsträger Fu wird wie folgt abgeleitet: Vom Ausgang des
Farbträgergenerators 6 wird der Hilfsträger Fo entnommen und über ein Verzögerungsglied
30 einer Phasenvergleichsschaltung 31 zugeführt. Die von dieser Phasenvergleichsschaltung
31 abgegebene Steuerspannung wird einem Generator 32 zugeführt, der mit der Frequenz
fu schwingt.
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Die von diesem abgegebene Spannung Fu wird mit einer Wechselspannung
von f = fH/4 in der Mischschaltung 33 gemischt.
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In der Mischschaltung 35 wird die Ausgangs spannung des Generators
32, welche in der Schaltung 34 um 90° gedreht wurde, ebenfalls mit einer Frequenz
f = fH/4 gemischt. Diese Spannungen werden durch Frequenzteilung in den Schaltungen
36
und 37 sowie Phasendrehung um 900 in dem Phasenschieber 38 abgeleitet. Die in den
Mischschaltungen 33 und 35 entsprechenden Mischprodukte werden einem Bandpaß 39
zugeleitete mit dessen Hilfe eine um ,/4 der Zeilenfrequenz höhere Frequenz aus
diesen Mischprodukten ausgesiebt und der Phasenvergleichsschaltung 31 zugeführt
wird. Somit schwingt zwangsläufig der Generator 32 mit einer um 1/4 der Zeilenfrequenz
niederen Frequenz als der Phasenvergleichsschaltung zugeführte Hilf strägerspannung
F .
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Die Ausgangsspannung des Generators 32 kann nun dem weiteren Mischer
13 zugeführt werden. In der entsprechenden Verbindungsleitung ist jedoch noch ein
elektronischer Umschalter 40 vorgesehen, der während der Dauer des Farbsynchronsignals
sich in der bezeichneten Position und zwischen den Farbsynchronsignalen sich in
der rechten Position befindet.
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Dieser Schalter wird in an sich bekannter Weise mit einem Burst-Tor-Impuls
angesteuert.
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Während der Dauer des Farbsynchronsignals wird dem Umschalter 40 über
den Umschalter 41 ein Farbhilfsträger zugeführt, dessen Phasenlage mit Hilfe der
beiden Phasendrehglieder 42 und 43 zeilenweise abwechselnd um +450 und um -450 gedreht
wird. Hierzu wird der Umschalter 41 mit halber Zeilenfrequenz angesteuert.
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Das Ausgangssignal des Umschalters 40 wird nun dem Mischer 13 zugeführt.
Durch Mischung mit dem wie bereits beschriebenen umgesetzten Farbartsignal entsteht
das Farbartsignal nach der PAL-M-Norm, wozu allerdings in der Austaststufe 44 noch
die
an sich bekannte vertikalfrequente PAL-Farbsynchronaustastung vorgenommen wird.
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Vor der Einfügung des Farbartsignals in das Buminanzsignal mit Hilfe
der Addierschaltung 4 werden in dem Bandpaß die unerwünschten Mischprodukte, z.B.
f0 + fu, unterdrückt.
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L e e r s e i t e