DE2837120A1

DE2837120A1 - Verfahren und anordnung zur verarbeitung von pal-farbfernsehsignalen in digitaler form

Info

Publication number: DE2837120A1
Application number: DE19782837120
Authority: DE
Inventors: John Oliver Drewery
Original assignee: British Broadcasting Corp
Current assignee: British Broadcasting Corp
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1979-03-15
Also published as: NL7808995A; US4212028A

Description

BESCHREIBUNG Anmelder:

British Broadcasting Corporation, Broadcasting House, London WlA IAA, England

Verfahren und Anordnung zur Verarbeitung von PAL-Farbfernsehsignalen in digitaler Form

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von PAL-Farbfernsehsignalen in digitaler Form.

Die DE-OS 25 21 288 beschreibt ein System zur Abtastung eines kodierten PAL-Signals mit einer Abtastfrequenz,die gleich der doppelten Farbhilfsträgerfrequenz , nämlich 2 f ist. Diese Abtastfrequenz liegt unterhalb der Nyquistgrenze; hierdurch hervorgerufene Probleme werden jedoch durch Abtasten des kodierten PAL-Signals bei spezifischen Abtastphasen minimiert, welche von den Null-Durchgängen der U Komponente des PAL-Signals einen Abstand von 1/8 (45 ) der Hilfiträgerperiode haben und durch Verwendung einer geeigneten Kammfilterung. Dies ist somit eine Möglichkeit der Digitalisierung eines PAL-Signals und auf das hiermit erzielte Signal wird nachher in der W ise Bezug genommen, daß es das

¹¹ 2 f Format" hat.
se

Die DE-OS 25 58 971 beschreibt ein anderes System zur Digitalisierung von PAL-Signalen,bei dem die Leuchtdichfekomponente Y mit einer Abtastfrequenz von 2 f digitalisiert wird, während die Farbartkomponenten oder

SC

Farbdifferenzsignale U undVzu einem zusammengesetzten Farbartsignal C geformt werden, welches aus U + V und U-V auf abwechselnden Zeilen besteht; dieses zusammengesetzte Farbartsignal wird mit einer Abtastfrequenz abgetastet _y welche gleich der Hilfsträgerfrequenz f ist. Wünschenswerterweise wird in jedem Falle eine Kammfilterung eingesetzt. Die gesamte Bandbreite eines PAL-Signals in diesem System ergibt sich somit als 3 f ; auf dieses Signal

SC

sei nachstehend in der Weise Bezug genommen, daß es das "3 f Format" hat.

SC

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■*■ 3 ··

Beide Systeme haben ihre Vorteile und es ist möglich, daß beide für unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt werden. In diesem Falle ergibt sich die Notwendigkeit der Umkodierung zwischen den beiden Formaten. Dies könnte erreicht werden durch eine Umwandlung in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe das Eingangssignal in ein analoges kodiertes PAL-Signal umgewandelt und in einer zweiten Stufe das analoge PAL-Signal in das andere für das Ausgangssignal gewünschte Format umgewandelt wird. Die Umwandlung in die Analogform ist jedoch umständlich und bringt zwangsläufig eine Verschlechterung des Signals mit sich. Es können auch Umstände auftreten,bei denen es erwünscht ist, aus einem Signal im 2 f Format lediglich das Lichtdichtesignal Y oder das Zusammengesetze Farbartsignal C abzuleiten oder entweder das eine oder andere dieser Signale in ein kodiertes PAL-Signal umzukodieren.

Die Erfindung bringt somit ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung von Farbfemsehsignalen des PAL-Typs in digitaler Form, wobei die Signale umkodiert werden zwischen (a) einem mit 2 f abgetasteten

se

kodierten PAL-Signal (z.B. das 2 f Format) und (b) einem mit 2 f

se se

abgetasteten Leuchtdichtesignal Y und/oder einem mit f abgetasteten zusammengesetzten Farbartsignal C, welches U +V und U -V (z.B. die Komponenten des 3 f Formats) in abwechselnden Zeilen enthält. Die Ausgangssignale werden oberhalb der Farbartbandbreite durch lineares Kombinieren von Abtastungen aus drei oder mehreren benachbarten Zeilen des Fernsehsignals und unterhalb der Farbartbandbreite aus Abtastungen von zumindest einer der benachbarten Zeilen gebildet. Die Abtastungen werden digital gefiltert, um das gewünschte Ausgangssignal zu ergeben.

Vorzugsweise wird die Filterung durch linerares Kombinieren benachbarter Abtastungen in der gleichen Zeile erzielt und zwar unter Verwendung eines statischen digitalen transversalen Filters, so daß jede Ausgangsabtastung sich durch eine lineare Kombination mehrerer benachbarter Abtastungen aus jeder von zumindest drei benachbarten Zeilen des Signals ergibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

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Es zeigen

Fig -1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungs-

qemäßen Umkodierers zum Umkodieren von dem 2 f Format

se

in das 3 f Format;
se

Fig.2 ein Blockschaltbild eines digitalen Transversaltiefpaßfilters, welches indem Umkodierer gern. Fig.! verwendet wird;

Fig.3 ein Blockschaltbild eines digitalen transversalen Bandpaßfilters, welches in dem Umkodierer gem. Fig.l verwendet wird;

Fig.4 ein spatiales Diagrammalsein Teil einer Halbbilddarstellung,

die relativen Gewichtungen der Abtastungen veranschaulicht,das wie sie aus drei aufeinanderfolgenden Zeilen zur Bildung einer Leuchfdichteausgangsabtastung mit dem System der Fig.l verwendet werden;

Fig .5 ein spatiales Diagramm, das auf Fig .4 zurückgeht nach einer Vereinfachung;

Fig.6 ein spatiales Diagramm, das zeigt, welche der 4 f

SC

Abtastungen Null und welche nicht Null sind;

Fig.7 ein Blockschaltbild einer Schaltung, die die Erfindung beinhaltet und auf dem Umkodierer nach Fig. 1 basiert, zur Erzeugung eines

mit 2 f abqetasteten Leuchtdichtesiqnals aus einem 2 f se se

kodierten PAL-Signal ;

Fig.8 ein spatiales Diagramm, ähnlich Fig.4, welches die relativen Gewichtungen zeigt, welche erforderlich sind, um eine zusammengesetzte Farbartausgangsabtastung zu bilden;

Fig.9 ein Blockschaltbild einer Schaltung, welche die Erfindung beinhaltet und auf dem Umkodierer der Fig. 1 basiert zur Erzeugung eines zusammengesetzten Farbartsignals, welches mit f abgetastet wird, aus einem 2 f kodierten PAL-Signal;

SC SC

Flg.10 eine alternative Konfiguration für das Filter der Fig.9; Fig.l 1 ein Blockschaltbild eines modifizierten Umkodierers gemäß der Erfindung, basierend auf einer Kombination der Fig.7,9 und

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zur Umkodierung des 2 f Formats in ein 3 f Format;

se se

Fig.12 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Bildung von Leuchtdichtesignalen,die mit 2 f abgetastet werden, in die kodierte PAL·-Form;

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Umformung von mit f abgetasteten zusammengesetzten Färb-

SC

artsignalen in eine kodierte PAL«-Form; Fig. 14 ein spatiales Diagramm, das veranschaulicht, welche der 4 f -

Abtastungen des zusammengesetzten Farbartsignals Null und

welche nicht Null sind;
Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Modifikation der Schaltung nach

Fig. 13 und
Fig. 16 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Umkodierers zum

Umkodieren aus dem 3 f -Format in das 2 f -Format, basierend

se se

auf den Schaltungen der Fig. 12 und 15. Fig.l zeigt einen Umkodierer zum Umkodieren aus der 2 f -PAL-Form

SC

(nachstehend als PAL_ bezeichnet) in ein Leuchtdichtesignal Y und ein zusammengesetztes Farbartsignal C gemäß dem 3 f -Format. Der Umkodierer hat einen

SC

Eingang 10 zum Empfang des PAL₀-Eingangssignals, der mit dem einen Eingang eines Wählschalters 12 verbunden ist, dessen anderer Eingang geerdet ist. Der Schalter 12 wird mit einer konstanten Frequenz 2 f betrieben, so daß zwischen

^ se

jeweils zwei Abtastungen des ankommenden PAL^-Signals eine zusätzliche Abtastung mit dem Wert Null eingefügt wird. Die Abtastfrequenz am Schalterausgang

ist somit 4 f .
se

An dem Schalterausgang sind in Reihe zwei Einzeilen Verzögerungsschaltungen 14 und 16 angeschlossen, von denen jede von einem mit 4 f getakteten seriellen

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Speicher für 1135 Abtastungen gebildet wird. Ein Halbaddierer 18 und ein halbierender Subfraktor 20 kombinieren die Ausgangssignale des Schalters 12, der Verzögerungsschalter 14 und der Verzögerungsschaltung 16 wie folgt:

Der Halbaddierer 18 addiert die Ausgangssignale des Schalters 12 und der Verzögerungsschaltung 16 und legt das halbierte resultierende Signal an den invertierenden Eingang des Subtraktors 20, während der nichtinvertierende Eingang des Subtraktors das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 14 empfängt. Das Ausgangssignal des Subtraktors 20 besteht nach Halbierung aus Abtastungen von drei aufeinanderfolgenden Zeilen S ,, S-, S, in den Verhältnissen:

- 1/4 S_-1 + 1/2 S₀ - 1/4 S_{1 f}

Ein Bandpaßfilter 22 (auch mit B bezeichnet) ist an den Ausgang des Subtraktors 20 angeschlossen, während ein Tiefpaßfilter 24(auch mit L bezeichnet) an den Ausgang der Einzeilenverzögerungsschaltung 14 angeschlossen ist. Ein Subtraktor 26 besitzt einen invertierenden Eingang, der mit dem Ausgang des Bandpaßfilters 22 verbunden ist, sowie einen nichtinvertierenden Eingang, der mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 24 verbunden ist; der Ausgang 28 des Subtraktors 26 stellt das Leuchtdichteausgangssignal dar.

Es ist verständlich, daß andere Anordnungen der Filter 22 und 24 möglich sind;beispielsweise könnte das Tiefpaßfilter 24 an den Ausgang des Subtraktors 26 gesetzt werden, während das Filter 22 dann als Hochpaßfilter auszubilden wäre. In jedem Falle jedoch dienen die Filter dazu, das an den invertierenden Eingang des Subtraktors 26 angelegte Signal derart zu filtern, daß nur SignaIkomponenten in demjenigen Frequenzbereich durchgelassen werden, der von der Farbartkomponente des Signals eingenommen wird; und wie in der DE-OS 25 21 288 erläutert, ist dieses

zutreffende Freauenzband das Band zwischen (2 f - f ) und f ,wobei f die ^ se ν ν ν

maximale Nennfrequenz des Video-Spektrums ist. Das an den nichtinvertierenden Eingang des Subtraktors 26 angelegte Signal ist tiefpaßgefiltert mit einer Sperr-

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frequenz f .

Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß das Ausgangssignal am Ausgang

28 für Signale unterhalb der Frequenz 2 f - f einfach aus S_n besteht, während ^a ^ se ν 0

über das Frequenzband 2 f bis f ,also das Farbartband, das Ausgangssignal besteht aus S₀ - (-1/4 S_-1 + 1/2 s" - 1/4S₁), d.h. 1/4 S_-1 + 1/2 S_n + 1/4 S₁ .

Die Filter 22 und 24 sind digitale Transversalfilter, d.h.,daß jedes aus einer Reihe von Verzögerungen für eine einzige Abtastung besteht, mit Vorrichtungen zum Bilden einer gewichteten Kombination der Ausgangssignale dieser Verzögerungsvorrichtungen. Diese Vorrichtungen werden im Prinzip gebildet durch einen entsprechenden Koeffizenten-Multiplizierer, der mit dem Ausgang jedes Abtastungsverzögerungsgliedes und dem Eingang verbunden ist,und durch Mittel zur Aufsummierung der Multiplizierer - Ausgangssignale. Filter 24 ist in Fig.2 gezeigt und verwendet die Mulitplizierer-Koeffizienten La .... Li entsprechend und Filter 22 ist in Fig.3 dargestellt mit den Multiplizierer-Koeffizienten Bd... Bj. Die Anzahl der für jedes Filter erforderlichen Verzögerungsglieder wird durch die geforderte Genauigkeit bestimmt. Digitale Transversalfilter sind als solche bekannt, so daß eine weitere ins einzelne gehende Beschreibung nicht erforderlich ist, um so mehr als sich der Aufbau sehr deutlich aus den Fig. ergibt.

Es soll nun die Art und Weise beschrieben werden, in der das Leuchtdichtesignal Y in dem Umkodierer nach Fig.l aus den Abtastungen von drei aufeinanderfolgenden Zeilen des Signals abgeleitet wird. Hierzu wird auf die Fig.4 bis 6 Bezug genommen. Da als Filter 22 und 24 transversale Filter verwendet werden, tragen eine endliche Anzahl von Eingangsabtastungen in jeder der drei Zeilen zu jeder Ausgangsabtastung bei, welche spatial (d.h., bildlich) gesehen im Zentrum des so gebildeten Verteilungsgebietes liegen. Fig.4 zeigt in spatialer Form das Muster der Gewichtungskoeffizienten, welche für die 4 f -Eingangs-

sc

abtastungen angewendet werden, wobei L_n, L, etc. die Koeffizienten von L um den mittleren Koeffizienten L_n herum sind, ebenso wie B_n, B. etc. die Koeffizienten

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von B um den zentralen Koeffizienten B_n darstellen. Es zeigt sich aus Fig.4 daß die Koeffizienten von L nur für die mittlere Zei e (s.Fig.1) angewandt werden, während die Koeffizienten von B auf entsprechende Abtastungen der drei Zeilen in den Verhältnissen 1/4 : 1/2 : 1/4 Anwendung finden.

Da nun die spektrale Charakteristik von B symmetrisch um die Hilfsträgerfrequenz ist, werden alle ungeraden Koeffizienten von B, nämlich B₁,

B„ etc. Null. Es kann weiterhin gezeigt werden, daß die Beziehung zwischen ο

den spektral Charakteristiken der Filter B und L derart sind, daß gerade Koeffizienten, außer dem Null-Koeffizient , von B das doppelte der entsprechenden Koeffizienten betragen, so daß die Ausdrücke L· - 1/2 B^ etc. alle Null sind. Der Wert von L· - 1/2 B_n kann in ähnlicher Weise als 1/2 festgestellt werden. Berücksichtigt man somit diese Faktoren, dann reduziert sich der spatiale Algorithmus der Fig .4 auf denjenigen der Fig .5.

Es sei daran erinnert, daß die 4 f -Abtastungen durch Einstreuen von

se

Null-Wertabtastungen zwischen jeweils ankommende Paare von 2 f -Abtastungen

SC

gebildet werden. Das spatiale Muster der 4 f -Eingangsabtastungen ist somit das-

SC

jenige der Fig.6, wobei die Null-Wertabtastungen durch Null und diejenigen Abtastungen, die nicht Null sind, durch X angezeigt sind. Fällt eine Ausgangsabtastung mit der Position einer Nlcht-Null-Eingangsabtastung zusammen, das heißt, mit einer der 2 f -Abtastungen, dann besitzt der Algorithmus nach Fig.5 nur

se

einen Term, welcher mit einer Nicht-Null-Eingangsabtastung mulitpliziert wird, und das ist der Mittelterm mit dem Wert 1/2. Somit besteht das Ausgangssignal aus der unmodifizierten 2 f - Abtastung mit der Ausnahme des Faktors 2, da für alle Abtastungen mit Ausnahme derjenigen am Ursprung entweder die Abtastung oder der Koeffizient Null sind.

Die Ausgangsabtastungen werden mit einer Frequenz 4 f erzeugt, während es erforderlich ist, daß das Leuchtdichteausgangssignal mit 2 f ab-

SC

getastet wird. Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß diejenigen Ausgangsabtastungen die Nicht-Null-Eingangsabtastungen entsprechen aus den Eingangsabtastungen selbst bestehen, d.h., daß das kodierte PAL-Signal mit 2 f abgetastet wird. Diese

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abwechselnden Ausgangsabtastungen sind somit nicht erforderlich, um das 2 f

Leuchtdichteausgangssignal darzustellen.

Die gewünschten Leuchtdichteabtastungen bestehen aus den anderen abwechselnden Abtastungen, welche spatial den Positionen der Null-Wert-4f -Eingangsabtastungen entsprechen. Wird nun der Algoriifmus der Fig.5 auf die Abtastungen der Fig.6 nur in dieser Situation angewendet, dann wird der ursprüngliche Wert 1/2 nicht berücksichtigt, da er mit einer Null-Wert-Eingangsabtastung mulitpliziert wird; somit ist das Algcrithmusmuster tatsächlich

ein 2 f -Muster. Es kann gezeigt werden, daß sich der gleiche Algorithmus se

dann ergibt, wenn die Eingangsabtastungen in eine analoge Form umgewandelt und dann nochmals abgetastet werden, jedoch werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diejenigen Fehler vermieden, welche durch Einfügen der Digital/Analog- und Ana log/Digital-Wand I er entstehen.

Da jede zweite Ausgangsabtastung nicht verwendet wird, ist es möglich bei einer Abtastfrequenz von 2 f zu arbeiten und das Einstreuen von Null-Wert-Abtastungen zu vermeiden. Der Leuchtdichteteil der Schaltung der Fig. 1 reduziert sich nun auf die Schaltung der Fig.7.

In der Schaltung nach Fig.7 ist ein Eingang 30 zum Empfang ankommender PA L-Abtastung en mit einer Abtastfrequenz 2 f mit zwei Abtastungsspeicher 32 und 34 verbunden, die in Serie angeordnet sind. Der erste Abtastungsspeicher bewirkt eine Verzögerung um 568 Abtastungen und der zweite Abtastungsspeicher 34 bringt eine Verzögerung von 567 Abtastungen. Jede Verzögerung bewirkt somit praktisch eine Einzeilenverzögerung bei 2 f . Das um eine Zeile verzögerte Signal aus dem Speicher 32 wird an ein digitales Transversalfilter 36 angelegt, welches dem Filter 24 der Fig.l entspricht und Koeffizienten L,, L„ etc. besitzt. Ein Addierer 38 addiert das unverzögerte und das um zwei Zeilen verzögerte Signal vom Eingang 30 bzw. dem Ausgang des Speichers 34 und teilt die sich ergebende Summe durch vier. Das Ausgangssignal des Addieres 38 wird an ein

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digitales Transversalfilter 40 angelegt, welches dem Filter 22 der Fig.! entspricht und die Koeffizienten B_n, B_, B . etc. besitzt. Die Ausgangssignale der Filter 36 und 40 werden in einem Addierer 42 summiert, welcher am Ausgang 44 das 2 f -Leuchtdichtesignal Y_ erzeugt.

Die Anzahl der einzelnen Abtastungsspeicher und der entsprechenden MulHplizier-Koeffizienten in jedem der Filter 36 (L) und 40 (B) hängt von der erforderlichen Güte des Y„-Signals ab. Im einfachsten Fall genügt ein Speicher im Filter 36, welcher an Koeffizienten lediglich den Wert L, verwendet und zwei Speicher im Filter 40, welche Koeffizienten vom Wert B_ und B benützen, wobei B_ = 1/2 und L₁ = 1/4 und B„ = -1/4. Ein derartiges System hat die theoretisch korrekte Funktion nur bei der Frequenz NjII und der Hilfsträgerfrequenz. Filter höherer Ordnung können hergestellt und verwendet werden, die eine korrekte Funktion bei mehreren Frequenzen besitzen.

Welche der beiden Verzögerungsglieder 32 und 34 die größere Kapazität (568 Abtastungen verglichen mit 567) hat , hängt davon ab, ob das Filter B oder das Filter L die höhere Anzahl von Termen (oder Abfastungsspeichern) besitzt. Vorzugsweise hat das Filter B die höhere Anzahl von Termen. Die Funktionsweise bei der Hilfsträgerfrequenz kann spezifisch ausgedrückt werden in einer diskreten Fouriertransformation.

Es sei nun wieder auf die Fig.l Bezug genommen und beschrieben, wie das zusammengesetzte Farbartausgangssignal C abgeleitet wird. Hierfür ist eine Kombinationsschaltung 50 vorgesehen, deren invertierender Eingang mit dem Ausgang des Schalters 12 und ihr nichtin vertierender Eingang mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 16 verbunden ist. Das Differenzsignal wird dann durch vier geteilt und an ein digitales Transversalbandpaßfilter 52 angelegt, welches von der gleichen Art ist wie das Filter 22 in den Fig. 1 und 3. Die Farbartabtastungen mit 4 f erscheinen am Ausgang 54.
se

Aus der Fig.l ergibt sich, daß die Ausgangsabtastungen am Ausgang 54 nur von den zwei äußersten jeder Gruppe von drei Zeilen abgeleitet wird und es wird in Erinnerung gerufen, daß die ungeraden Koeffizienten von B infolge der

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Symmetrie des Bandpasses Null sind. Somit ergibt sich ein spatialer Algorithmus gemäß Fig.8. Wird dieser Algoriffmus auf das Eingangsabtastungs-Muster der Fig.6 angewendet, dann ergeben sich wiederum Null-Werte für diejenigen Ausgangs-Abtastungen, welche spatial mit den Nicht-Null-Eingangsabtastungen zusammenfallen. Die anderen abwechselnden Ausgangsabtastungen sind nicht Null, sondern bilden eine Abtastungskette mit der Frequenz 2 f

In der bereits erwähnten DE-OS 25 58 971 ist ausgeführt, daß die gewünschten zusammengesetzten Farbartabtasfungen zu den gleichen Augenblicken auftreten wie die Leuchtdichtsabtastungen, |edoch nur mit der halben Abtastungsfrequenz. Es spielt deshalb keine Rolle,welche der beiden Gruppen von abwechselnden Abtastungen mit der Frequenz f ausgewählt wird.

Der zusammengesetzte Farbartsignalweg ergibt sich bei einer Abtastungsfrequenz 2 f wie in Fig.9, wobei abwechselnde Ausgangsabtastungen ausge-

SC

schieden werden. In Fig.9 ist ein Eingang 60 mit einer zwei-Zeilenverzögerungsvorrichtung 62 verbunden, welche aus einem mit 2 f getakteten Reihenspeicher

se

für 1135 Abtastungen gebildet wird. Das Eingangs- und das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 62 werden in einem Subtraktor 64 subtrahiert und das sich ergebende Signal wird durch vier geteilt und an ein digitales Transversalbandpaßfilter 86 des B-Typs angelegt. Das Ausgangssignal des Filters 66 besteht aus 2 f -Abtastungen und wird an einen Schalter 68 angelegt, welcher abwechselnde

Abtastungen mit einer Frequenz f auswählt und an einen Ausgang 70 anlegt, wo

SC

sie als zusammengesetztes Farbartausgangssignal erscheinen.

Die Abtastrate für das Filter 66 in dem Farbartsignalweg kann wie in Fig. 10 gezeigt, weiter reduziert werden. Hier wird das Filter 76 in zwei Hälften geteilt von denen |ede mit f getaktet wird. Ein Schalter 72 verteilt abwechselnde

Abtastungen an {ede Hälfte und bestimmt hierdurch welche Phase des 2 f -Farbart-¹ se

signals verwendet wird. Ein Addierer 74 kombiniert die Ausgangssignale der beiden Hälften, welche gegenphasig sind und erzeugt eine Gesamtabtastfrequenz von 2 f . Die Hälfteder Addierer-Ausgangsabtastungen ist ungültig und der Schalter

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68 muß die gültige Phase auswählen. Dies geschieht nach dem Ausgang des größeren Teils des Filters 76 (der unteneTeil ist wie gezeigt).

Der Leuchtdichtesignalweg gemäß Fig.7 und der FarbartsignaIweg der Fig. 9 und 10 können wie in Fig. 11 gezeigt, kombiniert werden und zwar mit der gleichen Zeilenverzögerung für beide. Eine weitere Beschreibung nach Fig. 11 dürfte aufgrund der vorhergehenden Fig. nicht erforderlich sein, aber es sei darauf hingewiesen, daß ein Verstärkungsfaktor 1/2 , welcher in der Anordnung der Fig.! bereits enthalten ist, erlaubt wurde, und zwar in dem Leuchtdichtesignalweg durch einen X 2-Multiplizierer 78 und in dem Farbartsignalweg, dadurch dass der Subtraktor 64 nur durch zwei anstatt durch vier teilt.

Soweit wurde nur die Umkodierung des 2 f Formats in das 3 f Format

se se

beschrieben. Die umgekehrte Umkodierung von Y und C (= U - V) in PAL_-S?gnale soll nun mit Bezugnahme auf die übrigen Figuren erläutert werden. Die zwei Bestandteile eines derartigen Umkodierers sind in den Fig.12 bzw. 13 dargestellt.

Fig. 12 zeigt einen Umkodierer für die Kodierung von mit 2 f abgetasteten Leuchtdichtesignalen Y„ in ein kodiertes PAL-Signal. Selbstverständlich wird das kodierte PAL-Signal keine Farbinformation enthalten. Die Schaltung besitzt einen Eingang 100, der mit einem Wählschalter 102 verbunden ist, der mit einer Frequenz 2 f arbeitet und abwechselnd Null-Wert-Abtastungen in

die ankommenden 2 f -Abtastungen einführt, um ein resultierendes Signal mit se

4f zu erzeugen. Dieses Signal wird an zwei Einzeilen-oder 1135 Abtastungen-Verzögerungsvorrichtungen 104 und 106 angelegt, welche in Reihe geschaltet und mit 4 f getaktet sind. Die unverzögerten und die um zwei Zeilen verzögerten

SO

Abtastungen werden in einer Schaltung 108 addiert und halbiert und das sich ergebende Signal von den um eine Zeile verzögerten Abtastungen in einem Subtraktor 110 subtrahiert. Das Ausgangssignal des Subtraktors wird halbiert und bandpaßgefiltert in einen digitalen Transversalfilter 112, welches ähnlich dem Filter 22 der Fig.! ist. Das gefilterte Signal wird in einem Subtraktor 114von

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dem um eine Zeile verzögerten Signal subtrahiert, welches zuvor in einen digitalen Transversalfilter 116, ähnlich dem Filter 24 der Fig.l, tiefpaßgefiltert wurde. Am Ausgang 118 des Subtraktors 114 erscheint das Ausgangssignal des Umkodierers.

In Fig.13 empfängt ein Eingang 120 das zusammengesetzte Farbartsignal C , welches mit fsc abgetastet wird. Dieses Signal wird an einen Wählschalter 122 angelegt, welcher in diesem Falle die Abtastfrequenz durch Einfügen dreier Null-Wert-Abtastungen zwischen jeweils zwei ankommende Abtastungen vervierfacht. Eine Zweizeilen- oder 2270 Abtastungen- Verzögerungsvorrichtung 124 wird mit 4 f getaktet und empfängt das Ausgangssignal

se

des Schalters 122; ein Subtraktor 126 subtrahiert das verzögerte Signal von dem unverzögerten und teilt das resultierende Signal durch vier. Das Ausgangssignal der Schaltung 126 wird in einen digitalen Transversalfilter 128, ähnlich dem Filter 42 der Fig.! bandpaßgefilfert und das Ausgangssignal am Filter^ausgang 130 stellt ein 4 f -kodiertes PAL-Signal dar, was jedoch nur die Farbartinformation enthält.

Wie gezeigt, sind die Verstärkungsfaktoren des Leuchtdichte-und des Farbartsignalweges voneinander verschieden. Der Leuchtdichtesignalweg hat eine Verstärkung von 1/2 aus demselben Grund wie erfür die Fig.l angegeben wurde. Der FarbartsignaIweg besitzt eine Zeichenumkehrung und einen Verstärkungsfaktor 1/4, da drei Null-Wert-Abtastungen für jede vierte Eingangsabtastung eingesetzt werden. Dies ist leicht möglich durch Entfernung des Faktors -1/4.

Der spatiale Algorithmus des Farbartsignalweges ist der gleiche wie der der Fig.8 mit der Ausnahme des Vorzeichens. Das spatiale Muster der 4f -Eingangsabtastungen ist jedoch dasjenige der Fig. 14. Wiederum sind die Werte, die nicht Null sind, durch ein X angezeigt. Wird der Algoritmus der Fig.8 auf die Abtastungen der Fig. 14 angewandt, dann ergeben sich Null-Werte, wenn sowohl die Eingangswerte oberhalb als auch unterhalb der Ausgangsposition Null sind. Hierdurch wird

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die unerwünschte Phase der 2 f -Abtastung definiert, welche auftritt, während

se

der Leuchtdichtesignalweg unmodifizierte Eingangswerte erzeugt; die erwünschten PAL_-Farbartabtastungen entsprechen der anderen Abtastungsphase.

Fig. 14 zeigt auch , daß Beiträge abwechselnd von der oberen und der unteren der drei Zeilen genommen werden, um die Ausgangsabtastungen zu bilden. Dies bedeutet, daß ankommende nicht Nu 11-Farbartabtastungen mit einer Frequenz f gespeichert werden können, und daß durch Schalten zwischen

SC

dem unverzögerten unddem um zwei Zeilen verzögerten Signal am Speichereingang bezw. Ausgang Abtastungen mit einer Frequenz von 2 f für das Filter 128 erzeugt werden können. Auf diese Weise kann die Schaltung der Fig. 13 durch diejenige der Fig.15 ersetzt werden.

In Fig.15 ist ein Eingang 140 mit einer Zwei-Zeilen-Verzögerungsvorrichtung 142 verbunden, die aus einem mit f getakteten Speicher für

SC

567Abtastungen besteht. Die verzögerten Abtastungen werden in einem Inverter 144 invertiert und ein Schalter 146 wählt abwechselnd Eingangsabtastungen und Abtastungen von dem Inverter 144 aus. Das Schalterausgangssignal wird an ein Bandpaßfilter 148 angelegt, an dessen Ausgang das Schaltungsausgangssignal erscheint.

Der Leuchtdichtesignalweg der Fig. 12 und der Farbartsignalweg der Fig. können zu einem vollständigen Umkodierer gemäß Fig. 16 kombiniert werden. In dieser Schaltung kann ein einziges Bandpaßfilter verwendet werden.

In Fig. 16 ist ein Eingang 160 gezeigt, an dem der Leuchtdichteteil Y eines

Siqnals im 3 f Format ankommt, welcher wiederum selbst mit 2 f abgetastet se se

wird. Der Farbartteil C, der mit f abgetastet wird, kommt am Eingang 162 an.

SC

Zwei Einzeilen-Verzögerungsvorrichtungen 164 bzw. 166 bestehen aus einem Abtastungen- Speicher und einem 567 Abtastungen- Speicher, welche beide mit 2 f getaktet werden und in Reihe zum Eingang 160 geschaltet sind. Das unverzögerte

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Signal am Eingang 160 und das um zwei Zeilen verzögerte Signal von der Verzögerungsvorrichtung 166 werden in einem Halbaddierer 168 gemittelt (Durchschnitt gebildet). Eine Zwei-Zeilen-Verzögerungsvorrichtung 170 besteht aus einem mit fsc getakteten 567 Abtastungen-Speicher, der mit dem Eingang 162 verbunden ist. Ein Inverter 172 invertiert das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 170 und ein Schalter 174 entsprechend dem Schalter 146 der Fig. 15 wählt abwechselnd Eingangsabtastungen und Ausgangssignale von dem Inverter 172 aus. Das resultierende Signal mit 2 f wird an einen Addierer 176 angelegt, der auch das Ausgangssignal des Addierers 168 empfängt.

Das Ausgangssignal des Addierers 176 wird bandpaßgefiltert in einem Digital-Transversalfilter 178, während ein weiteres digitales Transversalfilter 180 das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 164 tiefpaßfiltert. Das Ausgangssignal des Filters 180 wird in einem X2 -MulKplizierer 182 verdoppelt und mit dem Ausgangssignal des Filters 178 in einem Addierer kombiniert, dessen Ausgangssignal 186 das Umkodierer-Ausgangssignal darstellt, welches die Form eines kodierten PAL-Signals besitzt, das mit 2 f abgetastet wird, wie dies in der DE-OS 25 21 288 beschrieben ist.

Es wurden somit Schaltungen beschrieben, durch die eine Umkodierung

zwischen dem 2 f Format unddern3 f Format in zuverlässiger Weise erzielt se se

werden kann,ohne daß das Signal in die analoge Form in einem Zwischenschritt umgewandelt werden muß. Wie beschrieben, werden bei dem Leuchtdichtesignalweg in jedem Fall oberhalb der Farbartbandbreite drei aufeinanderfolgende Zeilen des Bildes mit den Verhältnissen 1/4 : 1/2 : 1/4 verwendet, während unterhalb der Farbartbandbreite nur Abtastungen aus der mittleren Zeile dieser drei Zeilen erforderlich ist. In dem FarbartsignaIweg werden nur die zwei äußeren dieser drei Zeilen in den Verhältnissen 1/4 : -1/4 verwendet. Es können auch mehr als drei Zeilen verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Außerdem wurden zwar in der Beschreibung Transversalfilter zur Filterung verwendet, dies ist jedoch nicht erforderlich. Allerdings sind sie vorzuziehen, da sie praktisch und einfach sind. Sie können im Prinzip auch mit den Zeilenverzögerungen kombiniert werden. Es zeigt sich nämlich, daß jede Ausgangsabtastung tatsächlich eine lineare Kombination

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benachbarter Eingangsabtastungen von drei (oder mehr) Eingangszeilen ist. Werden somit die Abtastungen durch einen Sofortzugriffsspei eher getaktet, der eine Größe besitzt, weiche ausreicht, um alle die erforderlichen Eingangsabtastungen zu speichern, dann können die Ausgangsabtastungen durch eine gewichtete Kombination von bestimmten Speicherplätzen gebildet
werden- Andere Möglichkeiten zur Durchführung der beschriebenen Verfahren ergeben sich für den Fachmann.

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Claims

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Din. ING. G. LlEDAU B 10630 9 η «571^n

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Anmelder:

British Broadcasting Corporation,

Broadcasting House,

London WIA IAA, England

VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUR VERARBEITUNG VON PAL-FARBFERNSEHSIGNALEN IN DIGITALER FORM

PATENTANSPRÜCHE:

/ \j Verfahren zum Verarbeiten von PAL-Farbfernsehsignalen in

digitaler Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale umkodiert werden zwischen (a) einem mit 2 f abgetasteten kodierten PAL-Signal und (b) einem mit 2 f abgetasteten Leuchtdichtesignal Y und/

SC

oder einem mit f abgetasteten Farbartsignal C, welches U+V und U-V

SC

auf abwechselnden Zeilen enthält, daß die Ausgangsabtastungen oberhalb der Farbartbandbreite durch lineares Kombinieren von Abtastungen erfolgt, welche aus drei oder mehr benachbarten Zeilen des Fernsehsignals ausgewählt sind und unterhalb der Farbartbandbreite aus Abtastungen in zumindest einer der benachbarten Zeilen, und daß die Ausgangsabtasfungen zur Erzeugung des gewünschten Ausgangssignals digital gefiltert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Filterung durch lineare Kombination von Abtastungen erzielt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Filterung durch lineares Kombinieren benachbarter Abtastungen erzielt wird, welche aus drei oder mehr benachbarten Zeilen des Fernsehsignals kombiniert wurden.

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4. Anordnung zur Verarbeitung von PAL-Farbfernsehsignalen in digitaler Form durch Umkodieren zwischen (a) einem mit 2 f abgetasteten kodierten PAL-Signal und (b) einem mit 2 f abgetasteten Farbartsignal Y und/oder

SC

einem mit f abgetasteten zusammengesetzten Farbartsignal C , welches

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U+V und U-V in abwechselnden Zeilen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß erste Vorrichtungen mit Eingangsvorrichtungen zum Bilden von Ausgangsabtastungen oberhalb der Farbartbandbreite durch lineares Kombinieren von aus drei oder mehr benachbarten Zeilen des Fernsehsignal ausgewählten Abtastungen und unterhalb der Farbartbandbreite von aus zumindest einer der benachbarten Zeilen gewählten Abtastungen vorgesehen sind und daß zweite Vorrichtungen zum Filtern der Ausgangsabtastungen vorhanden sind, um das gewünschte Ausgangssignal zu erzeugen.

5. Anordnung nach Anspruch 4 zum Umkodieren zwischen einem mit 2 f abgetasteten kodierten PAL-Signal und einem mit 2 f abgetasteten Leuchtdichtesignal Y, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Vorrichtungen erste digitale Verzögerungsvorrichtungen zum Erzeugen eines praktisch um eine Zeilenperiode verzögerten Signals, zweite digitale Verzögerungsvorrichtungen zum Erzeugen eines um praktisch zwei Zeilenperioden verzögerten Signals und mit den Eingangsvorrichtungen verbundene Vorrichtungen beinhalten, weiche zum linearen Kombinieren der empfangenen Signale in entsprechenden Verhältnissen 1/4 : 1/2 : 1/4 zumindest oberhalb der Farbartbandbreite dienen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Verzögerungsvorrichtungen zwei getaktete in Reihe geschaltete Speicher beinhalten.

7. Anordnung nach Anspruch 4 zum Umkodieren zwischen einem mit 2 f abgetasteten kodierten PAL-Signal und einem mit fsc abgetasteten

zusammengesetzten Farbartsignal C , dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Vorrichtungen digitale Verzögerungs vorrichtungen zur Erzeugung eines um praktisch zwei Zeilenperioden verzögerten Signals, sowie mit den Eingangs-22.8.1978 9098 11/0771

vorrichtungen und den digitalen Verzögerungsvorrichtungen verbundene Vorrichtungen zur Verwendung der von diesen Vorrichtungen empfangenen Signale indem entsprechenden Verhältnis 1 : -1 beinhalten.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die

zweiten Vorrichtungenein digitales Transversalfilter beinhalten.

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