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VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUM MESSEN DER PHASENLAGE
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DES FARBTRAGERS EINES PAL-CODIERTEN FARBFERNSEHSIGNALS Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bzw. 2.
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Beim elektronischen Schnitt von Videobändern mit Aufzeichnungen nach
der PAL-Farbfernsehnorm sind bei der Wahl des Ein- und Ausstiegs gewisse Besonderheiten
der PAL-Farbfernsehnorm zu beachten. Und zwar wiederholt sich die Phasenlage des
PAL-Schaltsignals in bezug auf das Synchronsignal nach jeweils vier Halbbildern
(sog. PAL-4er-Sequenz), während sich die Phasenlage des regenerierten Farbträgers
in bezug auf das Synchronsignal erst nach jeweils acht Halbbildern (sog. PAL-8er-Sequenz)
wiederholt. Die Schnittstellen sind so zu wählen, daß kein Phasensprung in dem PAL-Schaltsignal
und nach Möglichkeit in dem Farbträger auftritt. Betrachtet man die Phasensprünge
des Farbträgers bei einem nur die PAL-4er-Sequenz berücksichtigenden Schnitt, so
können an der Schnittstelle Phasensprunge im Bereich zwischen -180" und +1800
auftreten.
Falls man an ein Szenenbild, welches z.B. innerhalb der PAL-8er-Sequenz das 3. und
4. Halbbild ausmacht, nur ein Szenenbild anfügt,welches innerhalb der PAL-8er-Sequenz
das 5. und 6. Halbbild ausmacht, d.h. die PAL-8er-Sequenz berücksichtigt, läßt sich
der erwähnte Bereich von -1800 bis +1800 auf einen Bereich von -90" bis +90° reduzieren.
Die verbleibenden Phasensprünge im Bereich 900 bis 90" rühren daher, daß bei der
PAL-Farbfernsehnorm keine Definition der Phasenlage des Farbträgers vorgenommen
wurde, mit der Folge, daß sämtliche derzeit verwendeten Taktgeber eine beliebige
oder sogar eine sich langsam ändernde Farbträgerphase aufweisen. Dies führt dazu,
daß in besonderen Anwendungsfällen, z.B. bei einem Schnitt mit kaum sich änderndem
Bildinhalt (z.B. "Animation" bei Trickfilmen), ruckartige Verschiebungen des gesamten
Bildinhalts an der Schnittstelle auftreten können.
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Dies erklärt sich daraus, daß die in den MAZ-Maschinen eingebauten
Time-Base-Korrektoren als Referenz für die Korrektur des Zeitfehlers der MAZ-Maschine
die Phasenlage des Bursts und damit des daraus zu regenerierenden Farbträgers verwenden.
Phasensprünge an der Schnittstelle kompensiert der Time-Base-Korrektor durch eine
entsprechende Verschiebung des Inhalts sämtlicher Zeilen (maximal um eine Farbträgerschwingung,
entsprechend 225 ns). Im Falle von elektronischen Schneideeinrichtungen ohne Time-Base-Korrektor,
z.B. im Zusammenhang mit Heimvideorecordern, verursachen die erwähnten Phasensprünge
bei der Wiedergabe mit Farbfernsehgeräten mehr oder weniger stark sichtbare Einschwingvorgänge
des Farboszillators,
die sich in kurzzeitigen Bildstörungen, wie
z.B. Farbverschiebungen, bemerkbar machen können.
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Zur Vermeidung der geschilderten Phasensprünge an den Schnittstellen
ist es somit erforderlich, zum einen die PAL-8er-Sequenz festzustellen und beim
Schnitt zu berücksichtigen, und zum anderen nur solche PAL-Signale zu verwenden,
bei denen die Phasenlage des Farbträgers in bezug auf das Synchronsignal einer definierten
Sollage entspricht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Möglichkeit
anzugeben, die Phasenlage des Farbträgers in bezug auf das Synchronsignal eines
PAL-Signals zu messen, um mit Hilfe dieser Messung Farbträgerphasenabweichungen
von einer Sollage festzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 ergibt sich aus dem Anspruch 2.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Schaltungsanordnung nach Anspruch
2 sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht von folgenden Oberlegungen aus:
Der Zusammenhang zwischen der Farbträgerfrequenz fF und der Zeilenfrequenz fH eines
PAL-Signals ergibt sich bekanntlich wie folgt:
Jede Zeile enthält somit 283 3/4 Perioden des sinunsartigen Farbträgers plus einen
kleinen Bruchteil von 1/625-tel einer Farbträgerperiode.
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Läßt man diesen Bruchteil zunächst unberücksichtigt, so ergibt sich,
daß in 4 Zeilen 1135 Perioden des Farbträgers enthalten sind. Dies bedeutet, daß
sich alle 4 Zeilen näherungsweise die Phasenlage wiederholt. Tatsächlich erfolgt
jedoch diese Wiederholung der Phasenlage nur alle 4 x 625 Zeilen, da 4 x 625 der
gemeinsame Nenner der vorgenannten Gleichung ist. Da jedes Vollbild 625 Zeilen beinhaltet,
bedeutet dies, daß die exakte Wiederholung der Phasenlage erst alle 4 Vollbilder
= 8 Halbbilder auftritt. Zur Messung der Phasenlage des Farbträgers in bezug auf
das Synchronsignal ist es zweckmäßig, eine Phasenmessung nur in jeder 4. Zeile des
PAL-Signals durchzuführen (sog. "four-line sampling"). Infolge des Phasenunterschiedes
von einem 1/625-tel der Farbträgerperiode zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen
und des Umstandes, daß nur alle 4 Zeilen gemessen wird, unterscheiden sich Meßergebnisse
der Einzelmessungen um 4/625-tel der Farbträgerperiode.
Dadurch
erhält man als Gesamt-Meßergebnis einen periodischen Phasendifferenzverlauf mit
einer Periodendauer von 4/625 4 Zeilen entsprechend einer Frequenz von 25 Hz. Da
somit die Periodizität des Meßsignals mit der Vollbildfrequenz exakt übereinstimmt,
gestattet der Verlauf des Meßsignals noch keine Aussage bezüglich der gesuchten
Phasenlage.
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In Abhängigkeit davon, auf welche von vier möglichen Zeilen der Meßbeginn
gelegt wird, erhält man mittels des "four-line sampling" vier um jeweils 90" phasenverschobene
Meßsignale. Man muß daher für die Eindeutigkeit der Messung gewährleisten, daß der
Meßbeginn stets auf der gleichen Zeile liegt. Am zweckmäßigsten benutzt man diejenige
Zeile für den Meßbeginn, welche die erste Zeile einer definierten Folge von Halbbildern
ist. Hierfür kämen Folgen von zwei (Vollbild), vier (4er-Sequenz) oder acht (8er-Sequenz)
Halbbildern an sich in Betracht.
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Folgen von zwei und von vier Halbbildern lassen sich aufgrund des
Synchronsignals (Vollbilderkennung) bzw. das PAL-Schaltsignal (4er-Sequenz-Erkennung)
eindeutig identifizieren. Da jedoch die Zeilenzahl dieser Folgen (625 bzw. 1250
Zeilen) nicht durch die Zahl vier teilbar ist, würde bei der Verwendung der 2er-
oder 4er-Halbbildfolge zur Festlegung des Meßbeginns nach jeder Folge ein Phasensprung
im Verlauf des gemessenen Phasendifferenzsignals auftreten. Dieser Phasensprung
stört bei der Messung der Phasenlage des Farbträgers in bezug auf das Synchronsignal
nicht. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt
sich auf
digitalem Wege die Phasenlage des Farbträgers in bezug auf das Synchronsignal eines
PAL-Signals messen, wobei das Meßergebnis zur Anzeige gebracht und/oder zur Feststellung
der PAL-8er-Sequenz weiter verwertet werden kann, wie in der prioritätsgleichen
Patentanmeldung P (Reg. 608) beschrieben ist.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, und Fig. 2 ein Schaltbild einer alternativen Ausführungsform der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden an die Eingangsklemmen
1 und 2 das regenerierte Horizontal signal H bzw. der regenerierte Farbträger F
eines PAL-Signals angelegt. Das Horizontal signal H läuft über einen Flankendetektor
la, welcher einen genau definierten Spannungspegel auf der Vorderflanke des H-Signals
abtastet. Das Ausgangssignal des Flankendetektors wird einem Schmitt-Trigger 1b
zugeführt, wo die Anstiegsflanke versteilert wird. Das hieraus resultierende Signal
wird dann einer Differenzierstufe 3 zugeführt, welche aus den Vorderflanken des
Eingangssignals, d.h., aus der aufbereiteten Vorderflanke des
H-Signals
einen schmalen Impuls von beispielsweise 20 ns Dauer gewinnt.
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Cer sinusförmige Farbträger F an der Eingangsklemme 2 wird zunächst
in einem Null-Detektor 2a in ein Rechtecksignal umgesetzt, welches zur Flankenversteilerung
über einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger 2b geführt wird. Das so gewonnene Signal
wird ebenfalls einer Differenzierstufe 4 zugeführt, welche ähnlich wie die Differenzierstufe
3 einen schmalen Impuls in gleicher Größenordnung wie der Ausgangsimpuls der Differenzierstufe
3 erzeugt. Die Ausgangsimpulse der Differenzierstufen 3 und 4 werden zur Feststellung
zeitlicher Koinzidenz jeweils einem Eingang eines UND-Gliedes zugeleitet, dessen
Ausgang an ein weiteres UND-Glied 6 führt. Das UND-Glied 6 wird ferner eingangsseitig
von einem UND-Glied 75 angesteuert, um eine eventuelle Koinzidenzfeststellung durch
das UND-Glied 5 nur in jeder vierten Zeile an den Ausgang des UND-Gliedes 6 durchzuschalten.
Hierzu wird das UND-Glied 75 eingangsseitig von den Ausgängen zweier Flip-Flop 72,
73 angesteuert. Bei dem Flip-Flop 72 handelt es sich um ein JK-Flip-Flop, an dessen
J-Eingang das PAL-Schaltsignal P, an dessen Takteingang CK das Horizontal signal
H und an dessen K-Eingang ein high-Signal anliegen. an dessen J- und K-Einqänqe
ein Der Ausgang des FliD-FloD 72 führt zu dem Takteingang CK des Flip-Flop 73,/
high-Signan anl iegt. - -. / Die Flip-Flop 72, 73 stellen die Zählstufen eines zweistufigen
Zählers dar, welcher bis vier zählt, worauf das UND-Glied 75 für die Dauer des Intervalls
zwischen zwei aufeinander folgenden Horizontal signal en
durchgängig
ist und dem UND-Glied 6 ein Schaltsignal zuführt. Hieraus ist ohne weiteres ersichtlich,
daß das UND-Glied 6 bei jeder vierten Zeile des Videosignals für die Koinzidenzsignale
am Ausgang des UND-Gliedes 5 durchgängig ist. Die Festlegung, welche Zeile eines
Zeilen-Quadrupels durch das UND-Glied 6 selektiert wird, erfolgt durch die Phase
der Flip-Flop 72, 73. Und zwar läßt die Phase des Flip-Flop 73 eine Unterscheidung
dahingehend zu, ob die Selektion im ersten oder zweiten Zeilfnpaar des Quadrupels
erfolgt. Die Phasenlage des Flip-Flop 72 bestimmt, ob zur Selektion die erste oder
die zweite Zeile des durch die Phasenlage des Flip-Flop 73 selektierten Zeilenpaares
zur Selektion der Koinzidenzsignale am Ausgang des UND-Gliedes 5 benutzt wird. Dabei
wird die Phase des Flip-Flop 72 durch das PAL-Schaltsignal P am J-Eingang eingestellt,
während die Phase des Flip-Flop 73 beliebig ist.
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Das erfindunggemäße Verfahren, wie es beispielhaft durch die Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 durchgeführt wird, ergibt sich wie folgt: In einem ersten Verfahrensschritt,
der bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 durch die Schaltungsblöcke la, Ib, 2a,
2b, 3, 4 und 5 realisiert ist, werden mittels des UND-Gliedes 5 Koinzidenzen zwischen
den Null-Durchgängen des regenerierten Farbträgers F und den Vorderflanken des Horizontalsignals
H festgestellt. Anschließend
werden aus dem Ausgangssignal des
UND-Gliedes 5 mittels des UND-Gliedes 6 und der Schaltungsblöcke 72, 73, 75 diejenigen
Koinzidenzen selektiert, welche in jeder vierten Zeile auftreten (sogenanntes four-line
sampling). Die Bestimmung, welche Zeile eines Zeilen-Quadrupels für das four-line
sampling verwendet wird, wird wie schon erwähnt, durch die Phasenlage der Flip-Flop
72, 73 getroffen.
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Die durch die UND-Glieder 5 und 6 getroffenen Feststellungen ergeben
eine Anzeige darüber, wann die Phasenlage des Farbträgers F in bezug auf das vierte
Horizontal signal H annähernd Null ist. Da sich die Phasenlage des Farbträgers F
infolge der vorstehend wiedergegebenen mathematischen Beziehung zwischen der Zeilenfrequenz
fH und der Farbträgerfrequenz fF zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen in
jeder vierten Zeile um einen Betrag von 4/625-tel der Farbträgerperiode kontinuierlich
ändert, erhält man alle 625 Zeilen zumindest eine Koinzidenz. Je nach Länge der
Ausgangsimpulse der Differenzierstufen 3 und 4 erhält man jedoch mehr Koinzidenzen,
als theoretisch zu erwarten sind. Dieser scheinbare Nachteil erweist sich jedoch
in der Praxis als Vorteil, da die Meßzeitpunkte (alle 4 Zeilen) in der Regel nicht
mit den Null-Durchgängen des Farbträgers F zusammenfallen, so daß bei unendlich
großer Meßgenauigkeit in diesem Falle nur ganz selten Koinzidenzen festgestellt
würden. Da die festgestellten Koinzidenzen die Phasenlage Null des Farbträgers F
relativ zum
H-Signal kennzeichnen, und der Phasenverlauf zwischen
zwei Null-Lagen bekannt ist, kann aus der zeitlichen Lage der Koinzidenzen innerhalb
eines Vollbildes auf die Phasenlage des Farbträgers relativ zum H-Signal zu jedem
beliebigen anderen Zeitpunkt des Vollbildes geschlossen werden. Damit kann aus dem
Ausgangssignal des UND-Gliedes 5 auf einfache Weise die Phasendifferenz zwischen
dem Farbträger F und dem Synchronsignal eines PAL-Farbfernsehsignals ermittelt werden.
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Das UND-Glied 6 führt zu einer Ausgangsklemme 60, die mit einer nicht
dargestellten Erfassungseinrichtung für die PAL-8er-Sequenz verbunden sein kann.
Ferner ist der Ausgang des UND-Gliedes 6 mit dem Takteingang eines Speichers 21
verbunden. Der Speicher 21 wird durch einen Zeilenzähler 22 geladen, der mit dem
Horizontal signal H und dem Vertikalsynchronsignal V beaufschalgt ist. Mit jedem
Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 wird der Inhalt des Speichers 21 in eine Anzeigevorrichtung
23 ausgelesen, welche die Nummer derjenigen Zeile anzeigt, welche zum Zeitpunkt
des Signals am Ausgang des UND-Gliedes 6 gerade vorhanden ist.
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Die vorstehend mit Hilfe der Schaltungsbestandteile 21, 22 und 23
erfolgte digitale Anzeige des Meßergebnisses erfolgt bei der Ausführungsform nach
Fig. 2 analog, indem das Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 einem UND-Glied 16 zugeführt
wird, dessen zweiter Eingang mit dem Austastsignal A des PAL-Signals beaufschlagt
ist. Das UND-Glied 16 wird mit jedem Austastsignal
A leitend,
wodurch das Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 an den einen Eingang einer Addierstufe
t7 gelangt. Am anderen Eingang der Addierstufe 17 liegt das Farbfernsehsignal an,
so daß mit jedem Austastsignal A das Ausgangssignal des UND-Gliedes 6 in das PAL-Signal
eingefügt wird. Bei der Wiedergabe des Farbfernsehsignals wird auf dem Bildschirm
eines der Addierstufe 17 nachgeschalteten Monitors 18 das Ausgangssignal des UND-Gliedes
6 als heller Strichbalken sichtbar, wobei aus der Lage dieses Balkens unmittelbar
auf das MeBergbis, d.h., auf die Phasenlage des Farbträgers in bezug auf das Synchronsignal
geschlossen werden kann. Für die Ansteuerung des UND-Gliedes 16 ist es erforderlich,
daß das Ausgangssignal am Ausgang des UND-Gliedes 6 kein schmaler Impuls ist, wie
er durch das UND-Glied 5 (Fig. 1) erzeugt wird, sondern ein längerer Impuls ist.
Diese Impulsverlängerung könnte durch Einfügen eines Mono-Flop hinter dem Ausgang
des UND-Gliedes 5 erreicht werden. Es ist jedoch zweckmäßiger, anstelle des UND-Gliedes
5 ein JK-Flip-Flop 50 vorzusehen, dessen Takteingang CK mit dem Ausgang der Differenzierstufe
3 und dessen J-Eingang mit dem Ausgang der Differenzierstufe 4 verbunden ist. Der
K-Eingang des Flip-Flop 50 liegt auf "high".
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Die Funktionsweise des Flip-Flop 50 ist ansonsten analog zu der Funktionsweise
des UND-Gliedes 5 gemäß Fig. 1, so daß auch in Fig. 1 das UND-Glied 5 durch ein
JK-Flip-Flop ersetzt werden kann. Bei Verwendung eines flankengetriggerten JK-Flip-Flop
50 ist es ohne weiteres möglich, auf die Differenzierstufe 3 ersatzlos zu verzichten.
Ein weiterer Vorteil des Flip-Flop 50 besteht in der Erzielung einer noch höheren
Meßgenauigkeit.