DE2947943A1

DE2947943A1 - Verfahren und vorrichtung zum codieren und decodieren von videosignalen

Info

Publication number: DE2947943A1
Application number: DE19792947943
Authority: DE
Inventors: Pieter J Fondse; Cornelis A De Jong; Tom De Koningh; Johannes Seltenrijch; Pieter Den Toonder
Original assignee: Oak Industries Inc
Current assignee: Oak Industries Inc
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1980-06-26
Also published as: MX147755A; CA1150818A; AU5309779A; NL188137B; JPS5588481A; CH661398A5; IL58735A0; NL7908569A; FR2443778B1; GB2038137B; BR7907803A; GB2038137A; FR2443778A1; DE2947943C2; JPS63131287U; AU526049B2; IL58735A; GR82329B; NL188137C

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Münz-Fernsehsysteme und insbesondere auf eine Einrichtung zum Codieren der Video- und/oder Audio-Signale.

Ein prinzipielles Merkmal ist ein Teilnehmer-Fernsehsystem, bei dem die Videosignale durch Unterdrückung der horizontalen und vertikalen Synchronisationsinformation codiert werden.

Ein weiteres Merkmal ist ein Teilnehmer-Fernsehsystetn der beschriebenen Art, bei dem die Synchronisationsimpulse während der horizontalen und vertikalen Austastintervalle unterdrückt werden und Takt- sowie Adressensignale in diese eingesetzt werden, die dann am Empfänger zum Steuern eines Synchronisationsimpulsgenerators benutzt werden.

Ein weiteres Merkmal ist ein Teilnehmer-Fernsehsystem der beschriebenen Art, bei dem digitale Toninformation in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden kann und am Empfänger zur Erzeugung des akustischen Teils des Fernsehsignals benutzt werden kann.

Ein weiteres Merkmal ist ein Teilnehmer-Fernsehsystem, bei dem digitale Toninformation in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden kann, um entweder das primäre Audiosignal oder einen anderen Tonkanal zu erzeugen.

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Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Codieren und Decodieren von Videosignalen die Unterdrückung von Synchronisationsimpulsen während der horizontalen und vertikalen Video-Austastintervalle und das Einsetzen von Takt- und Adresseninformation in die Unterdrückungsintervalle. Digitale Toninformation kann in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden. Am Empfänger wird die unsynchronisierte Video- und die Taktinformation erfaßt und der Takt zum Steuern eines Synchronisationsimpulsgenerators benutzt, um Synchronisationsimpulse zu erzeugen, die dann mit der unsynchronisierten Videoinformation wieder zusammengefaßt werden. Die digitale Toninformation wird zur Herstellung eines Programnitons benutzt, der dann mit dem zuvor erwähnten Videosignal zusammengefaßt wird, um ein in einem Empfänger nutzbares Fernsehsignal zu erzeugen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Sendeteils des beschrie benen Teilnehmer-Fernsehsystems und

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Empfängerteils, der mit dem in Fig. 1 gezeigten Sendeteil benutzt wird.

Die Erfindung bezieht sich also auf Teilnehmer-Fernselxsysteme, bei denen HF-Fernsehsignale am Sender codiert werden, die zusammen mit dem Videosignal Signale aufweisen, die an den individuellen Empfängern zum Einschalten und Berechtigen von Decodierschaltungen benutzt werden. Die Synchronisationsimpulse in den horizontalen und vertikalen

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Austastintervallen des Videosignals verden auf etwa 25% der ursprünglichen Amplitude unterdrückt. Das Bild wird daher sowohl in horizontalen und vertikalen Richtungen verzerrt und ist damit vollständig unbrauchbar, solange die erforderliche Decodieranordnung nicht arbeitsfähig ist. Taktsignale zum Betätigen des Synchronisationsimpulsgenerators in jedem Empfänger werden in die vertikalen Austastintervalle eingesetzt. Außerdem werden Berechtigungs- oder Adressensignale zum Einschalten der Decodieranordnung ebenfalls in die vertikalen Austastintervalle eingesetzt. Der Tonteil des Fernsehsignals kann klar oder nicht codiert sein. Andererseits kann der Tonteil digitalisiert sein und die digitale Toninformation in die horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden. Im letzten Fall wird der Ton an jedem Empfänger erneut zusammengesetzt und dann der Programmton am Empfänger erneut mit der decodierten Videoinformation zusammengefaßt. Als weitere Alternative kann Toninformation in die beschriebenen horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden, um einen anderen Tonkanal zu bilden.

In Fig. 1 wird das Videosignal des Programms auf einer Leitung 10 und das Audiosignal auf einer Leitung 12 zur Verfugung gestellt. Das Videosignal bewirkt ein Eingangssignal für eine Synchronisationsverarbeitungseinrichtung und für ein Verknüpfungsglied 16. Die Synchronisationsverarbeitungseinrichtung erzeugt verschiedene unabhängige Signale, die in der später beschriebenen Weise zu benutzen sind. Das erste Ausgangssignal bewirkt über eine zum Verknüpfungsglied 16 führende Leitung 18 die Betätigung des Verknüpfungsgliedes 16 derart, daß die Synchronisationsimpulse während der vertikalen Austastintervalle des Videosignals unterdrückt werden. Das Signal an Ausgang des Ver-

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knüpfungsgliedes 16 ist daher das normale Videosignal, bei dem die vertikalen Aistastintervalle vorzugsweise auf einen Pegel von etwa 25% seiner ursprünglichen Amplitude unterdrückt sind.

Der zweite Ausgang der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 ist über eine Leitung 20 mit einem Verknüpfungsglied 22 verbunden. Der andere Eingang des Verknüpfungsgliedes 22 erhält das Videosignal vom Verknüpfungsglied 16. Das Signal von der Synchronisationsverarbeitungseinrichtuqg 14-, das am Verknüpfungsglied zur Verfügung steht, unterdrückt die horizontalen Austastintervalle auf etwa 25% der ursprünglichen Amplitude. Das Ausgangssignal vom Verknüpfungsglied 22 ist daher das ursprüngliche Videosignal, bei dem sowohl die horizontalen und vertikalen Austastintervalle auf etwa 25% ihrer ursprünglichen Amplitude unterdrückt sind.

Ein Taktgenerator 24 kann ein Taktsignal von 3»58 erzeugen. Ein Ausgangssignal vom Taktgenerator 24 wird an eine Teilerschaltung 26 gegeben, die ein Ausgangssignal von 31*5 EHz erzeugt, das die Tonabtastfrequenz ist. Um den Ton mit einer maximalen Frequenz von 12 KHz zu digitalisieren ist eine Abtastfrequenz von mindestens 24 KHz erforderlich. Für einen Dynamikbereich von 48 dB, müssen 8 Bits zur Verfügung stehen, so daß die minimale Bitfrequenz bei 192 K Bit/Sek. liegt. Da die Synchronisationsfrequenz etwa 15 KHz und die Abtastfrequenz mindestens 24 KHz sein soll, wurde festgelegt, daß zwei Tonproben bei jedem horizontalen Austastintervall zusammengefaßt werden. Eine Verzögerungsschaltung 28 verzögert jede zweite oder wechselnde Tonprobe, wie sie mit der Abtastfrequenz von 31»5 KHz von der Teilerschaltung

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zur Verfugung gestellt werlen. Jedes horizontale Austastintervall hat daher zwei Tonproben. Um das Audiosignal in geeigneter Weise wieder herstellen zu können, muß an dem Decoder eine Hälfte der Gesamtzahl von Bits verzögert werden, die in jedes horizontale Austastintervall eingesetzt sind. In der Praxis wurde festgestellt, daß 24 Bits pro horizontalem Austastintervall mit zwei 8 - Bit'-Tonproben und mit acht verbleibenden Bits für die Synchronisation und Steuerung benutzt werden sollen. Das Signal von der Verzögerungsschaltung 28 hat daher die beschriebene Form und bildet ein Eingangssignal für ein Verknüpfungsglied 30. Das andere Eingangssignal für das Verknüpfungsglied 30 ist ein Zeitgabesignal auf einer Leitung 32 von der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14, das das Einsetzen der beschriebenen digitalen Toninformation in die horizontalen Austastintervalle bewirkt .

Der Taktgenerator 24 ist mit einer Teilerschaltung 38 verbunden, die Taktsignale zur Verwendung am Empfänger mit 4/7 der Taktfrequenz von 3,58 MHz erzeugt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die hier erzeugten Frequenzen lediglich zur Erläuterung dienen und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Der Ausgang der Teilerschaltung 38 ist mit einem Zeilenmodulator 36 verbunden, der ein weiteres Eingangssignal über eine Leitung 34 von der SynchronisationsverarbeitungseinrichtuBg erhält, das zur Steuerung des Einsetzens der Taktsignale in die ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen Austastintervalls benutzt wird. Der Zeilenmodulator 36 erhält vom Verknüpfungsglied 30 das Videosignal mit unterdrückten horizontalen und vertikalen Austastintervallen und mit der eingesetzten digitalen Toninformation. Das Ausgangssignal

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von dem Modulator ist das beschriebene Signal mit zusätzlichen Taktsignalen während der ersten neun Zeilen des unterdrückten vertikalen AustastIntervalls.

Ein Zeilenzähler 40 ist mit der Synchronisationsverarbeitungseinrichtung 14 verbunden und sein Ausgang ist mit einen Rechner 42 verbunden. Der Ausgang des Sechners 42 ist mit einem Adressenverknüpfungsglied 44 verbunden. Der Rechner 42 enthält die Adressen aller Teilnehmer, die zum Empfang der Teilnehmerprogramme berechtigt sind. Nicht alle Adressen werden während jedes vertikalen Austastintervalls ausgesendet, sondern vielmehr nacheinander von dem Rechner an das Adressenverknüpfungsglied zum Einsetzen in das vertikale Austastintervall nach den Taktimpulsen in den ersten neun Zeilen zugeführt. Wenn 48 Bits pro Adresse und eine Adresse pro Zeile bei zwölf unbenutzten Zeilen angenommen werden, können zwölf Adressen in jedes vertikale Austastintervall eingesetzt werden. Beim normalen Betrieb werden jedoch vor der tatsächlichen Aussendung des Teilnehmerprogramms alle Empfänger adressiert, um die Ausnutzung der gesamten Videoübertragung zu ermöglichen. Die Adressierung während jedes vertikalen Austastintervalls kann dazu benutzt werden, kontinuierlich die Decoder in jedem Empfänger einzuschalten, wenn sie durch ein Aussenden vor Beginn des Teilnehmerprogramms anfänglich eingeschaltet wurden. Das Ausgangssignal von dem Adressenverknüpfungsglied 44 ist daher das zuvor beschriebene Videosignal, bei dem die digitale Toninformation in dem horizontalen Austastintervall eingesetzt ist und die Adresse oder die Einschaltinformation in dem vertikalen Austastintervall nach den zuvor beschriebenen Taktsignalen eingesetzt ist. Dieses Signal wird an den Sender 46 gegeben, der dann das be-

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schriebene Signal über HF aussenden wird, damit es von den Teilnehmern empfangen werden kann, die die erforderliche Decodiereinrichtung haben.

Fig. 2 zeigt die Decodiereinrichtung am Empfänger. Ein Tuner 50, der entweder ein UHF- oder ein VHF-Tuner sein kann, ist mit einem ZF-Filter 52 verbunden, das ein Ausgangssignal von etwa 45 MHz erzeugt, das seinerseits an einen Videodetektor 54· gegeben wird. Das Ausgangssignal von dem Detektor 54- ist das zuvor beschriebene Videosignal und wird an einen Decoder 56 und eine Zusammenfassungsschaltung 53 gegeben. Der Decoder 56 erzeugt ein Ausgangssignal des zuvor beschriebenen Taktsignals über eine Leitung 60 für einen Synchronisationsgenerator 62. Das Ausgangssignal von dem Synchronisationsgenerator 62 das die an dem Sender unterdrückten vertikalen und horizontalen Synchronisationsimpulse enthält, wird an die Zusammenfassungsschaltung 53 gegeben, dessen Ausgangssignal damit daß wiedergewonnene Videosignal mit den geeigneten Synchronisationssignalen ist. Der Synchronisationsgenerator 62 erzeugt kontinuierlich normale Synchronisationsimpulse, jedoch sind die Taktsignale von dem Decoder 56 erforderlich, um die zeitliche Synchronisation des Synchronisationsgenerators und des Videosignals geeignet zu koordinieren.

Das zweite Ausgangssignal von dem Decoder 56 ist die digitale Toninformation, die an einen Digital-Analog-Um form er 64- gegeben wird. Das Ausgangssignal vom Umformer 64 ist das wiedergewonnene Audiosignal. Sin Oszillator 66 mit 4,5 MHz ist mit einem FM-Modulator 68 verbunden, der das Audiosignal von dem Umformer 64 erhält, wobei das Auegangssignal von dem Modulator 63 der Audioteil

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des ursprünglichen Fernsehsignals bei einer Frequenz von 4,5 MHz ist. Dieses Signal wird an eine Zusainmenfassungsschaltung 70 gegeben, die das zusammengefaßte Videosignal von der Zusammenfassungsschaltung 58 erhält. Das Ausgangssignal von der Zusammenfassungsschaltung enthält daher die Video- und Audioteile des ursprünglichen Fernsehsignals in einer geeigneten decodierten Form.

Das dritte Ausgangssignal von dem Decoder 56, nämlich die Adressen- oder Einschaltinformation, die zuvor in das vertikale Austastintervall eingesetzt wurde, wird an einen Adressen-Berechtigungsdecoder 72 gegeben, der die decodierte Adresse mit der Adresse des Empfängers vergleicht. Wenn Übereinstimmung vorliegt, wird ein Schalter 74 geschlossen, damit ein Modulator 76 in geeigneter Weise arbeiten kann. Der Modulator 76 ändert die Frequenz der Video- und Audio-Signale von der Zusammenfassungsschaltung 70 auf ein HF-Signal, das eine zu seiner Benutzung in einem Fernsehempfänger geeignete Frequenz hat. Normalerweise liegt diese in den Kanälen drei oder vier, die in vielen Gegenden unbe nutzte Kanäle sind. Das Ausgangssignal vom Modulator 76, das ein Fernsehsignal für den Kanal drei oder vier ist, gelangt dann über ein Filter 78 an den Fernsehempfänger.

Das hier beschriebene Teilnehmer-Fernsehsystem hat nicht nur geeignete Sicherungsmaßnahmen zum Verhindern eines unberechtigten Benutzens des Signals, sondern ermöglicht dieses in einer zuverlässigen und relativ einfachen Weise. Die vertikale und horizontale Synchronisation wird aus dem Videosignal entfernt und wird am Empfänger durch einen un abhängigen Synchronisationsgenerator erzeugt, dessen zeit-

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liehe Synchronisation durch. Taktsignale gesteuert wird, die einen Teil des übertragenen Videosignals bilden. Durch Entfernung sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Synchronisation wird eine im wesentlichen vollständige Bildverzerrung erreicht.

Das Audiosignal kann in der beschriebenen Weise in form einer digitalen Toninformation codiert werden. Andererseits kann das Audiosignal auch ohne Codierung in KLarform übertragen werden. In diesem Pail kann das horizontale Austastintervall zum Erzeugen eines anderen Tonkanals benutzt werden oder es enthält überhaupt keine Codierinformation. Als weitere Alternative kann die in der zuvor beschriebenen Weise in dem vertikalen Austastintervall eingesetzte Takt- und Adresseninformation in das horizontale Austastintervall eingesetzt werden. Es ist daher möglich, das horizontale Austastintervall für einen anderen Tonkanal, für codierte Toninformation, für überhaupt kein Signal oder für zusätzliche codierte Daten zu benutzen, die die in dem vertikalen Austastintervall eingesetzten Daten ergänzen.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und gezeigt ist, sind selbstverständlich viele Modifikationen, Substitutionen und Änderungen möglich, ohne daß dadurch der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde.

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L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE Α. GRÜNECKER H. KINKELDEY DR-ING W. STOCKMAIR OR .MG MCICALTEC* K. SCHUMANN d* neu nat c*pl mvs P. H. JAKOB OPL-ING G. BEZOLO OR Pe* NAT - O 8 MÜNCHEN maximiuanTStrasss 28. Nov. 1979 P 14 486 - 52/hb Oak Industries Inc., P. O. Box 28759, Rancho Bernardo, California 92128/USA Verfahren und Vorrichtung zum Codieren und Decodieren von Videosignalen Patentansprüche

1. Verfahren zum Codieren und Decodieren von Videosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf der Senderseite Synchronisationsimpulse während der horizontalen und vertikalen Video-Austastintervalle unterdrückt und in diese Unterdrückungs-Intervalle Taktinformation eingesetzt wird und daß

b) auf der Empfängerseite die unsynchronisierte Video- und Taktinformation erfaßt und diese Taktinformation zum Steuern eines Synchronisationsimpulsgenerators benutzt wird sowie die erfaßte Videoinformation und die Synchronisationsimpulse zum Erzeugen eines nutzbaren Videosignals zusammengefaßt werden.

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(ο·β) aaaaea tblbx oo-geaao TBLEaRAMMB monm>«t tbcbkopvbrbi»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Taktinformation nur in die unterdrückten vertikalen Austastintervalle eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß Adressensignale in die unterdrückten Austastintervalle an der Senderseite eingesetzt werden und daß diese Adressensignale an der Empfängerseite beim Decodieren benutzt werden.

4·. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch, gekennzeichnet , daß digitale Toninformation in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle an der Senderseite eingesetzt wird und daß an der Empfängerseite diese digitale Toninformation erfaßt wird.

5. Verfahren zum Codieren von Videosignalen, dadurch gekennzeichnet , daß

a) Synchronisationsimpulse während der horizontalen und vertikalen Video-Austastintervalle unterdrückt werden,

b) Taktinformation in die unterdrückten vertikalen Austastintervalle eingesetzt wird und daß

c) Adressensignale in die unterdrückten vertikalen Austastintervalle eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß digitale Tonsignale in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle eingesetzt werden.

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7. Verfahren zum Erfassen und Wiederherstellen von Video-Signalen, in denen die horizontalen und vertikalen Austastintervalle unterdrückt und Taktinformation sowie Berechtigungssignale in die unterdrückten Austastintervalle eingesetzt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die unsynchronisierten Video-, Takt- und Berechtigungssignale erfaßt werden,

b) diese Taktsignale zum Steuern eines Syn ehr on isation simpulsgenerators benutzt werden,

c) die unsynchronisierte Videoinformation und die Synchronisationsimpulse wieder zusammengefaßt werden

d) das zusammengefaßte Signal moduliert wird, um ein in einem Fernsehempfänger nutzbares Signal zu erzeugen, und

die Berechtigungssignale zum Steuern der Arbeitsweise eines der zuvor erwähnten Decodierschritte benutzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekenn zeichnet , daß digitale Tonsignale in die horizontalen Austastintervalle des Videosignals eingesetzt werden und daß am Empfänger die digitalen Tonsignale erfaßt werden, aus ihnen ein Audiosignal erzeugt wird und die Audio- und Video-Signale zusammengefaßt werden.

9· Vorrichtung zum Codieren von Fernsehsignalen, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung zum Unterdrücken von Synchronisationsimpulsen wehrend der horizontalen und vertikalen Austastintervalle der Video-Signalform und durch

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b) eine Einrichtung zum Einsetzen von Berechtigungsund Taktsignalen in die unterdrückten Austastintervalle, um die Video-Synchronisationssignale wiederzugewinnen .

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen digitaler Toninformation, die den Audioteil des Fernsehsignals angibt, und durch eine Einrichtung zum Einsetzen dieser digitalen Toninformation in die unterdrückten horizontalen Austastintervalle.

11. Vorrichtung zum Decodieren eines codierten Fernsehsignals, in dem die Synchronisationsimpulse während der horizontalen und vertikalen Video-Auetastintervalle unterdrückt sowie in die unterdrückten Austastintervalle Taktsignale eingesetzt wurden, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung zum Erfassen der Takteignale,

b) einen mit der Erfassungseinrichtung verbundenen Synchronisationsimpulsgenerator, der durch die Taktsignale steuerbar ist, und durch

c) eine Einrichtung zum Zusammenfassen von Impulsen des Synchronisationsimpulsgenerators und des unterdrückte Synchronisationsimpulse aufweisenden Videosignals zum Erzeugen eines nutzbaren Fernsehsignals.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das codierte Fernsehsignal digitale Toninformation aufweist, die in die horizontalen Austastintervalle eingesetzt ist, wobei die Decodiereinrichtung umfaßt:

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d) eine Einrichtung zum Erfassen der digitalen Toninformation und zum Erzeugen eines wiedergewonnenen Audiosignals aus dieser und

e) eine Einrichtung zum Zusammenfassen des wiedergewonnenen Audiosignals mit dem Videosignal.

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