DE3153307C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung für ein Farbfernsehsignal, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 voraus­ gesetzt und aus der US-PS 35 53 356 bekannt ist.

Bei magnetischer Aufzeichnung von Fernsehsignalen mit Hilfe von Videobandrecodern können verschiedene Umstände wie Änderungen des Bandzuges, Ansammlung von Schmutz am Aufzeichnungs- oder Wiedergabekopf und dergleichen dazu führen, daß der Kopf ge­ legentlich außer Berührung mit der magnetischen Oxidbeschichtung des Bandes kommt. Dies kann eine Verminderung der Amplitude des vom Band zum Wiedergabekopf übertragenen Signals und störende Verzerrungen zur Folge haben. Es ist bekannt, die aufzuzeichnen­ de Videoinformation einem Träger in Form einer Frequenzmodulation aufzugeben. Diese Frequenzmodulation setzt Amplitudenänderungen des Videosignals in Frequenzänderungen des Trägers um. Ein das frequenzmodulierte Signal empfangender Amplitudenbegrenzer streift die aus schlechtem Kopfkontakt resultierenden Amplituden­ änderungen ab, so daß das frequenzmodulierte Signal nach seiner Demodulation einen besseren Störabstand hat, als er im Falle direkter Aufzeichnung erzielbar ist.

Bei Farbfernsehsignalen, z. B. gemäß der NTSC-Norm, die neben den Leuchtdichtekomponenten die Farbartkomponenten in Quadratur- Modulation eines Farbträgers enthalten, ist die Gesamtbandbreite des Videosignals recht groß. Bei der Aufzeichnung eines solchen NTSC-Signals erstrecken sich daher die Seitenbänder des frequenz­ modulierten Trägers über einen größeren Frequenzbereich als ihn der FM-Kanal des Recorders verarbeiten kann. Aus diesem Grund wurde in der Vergangenheit das sogenannte "Color-under"-System verwendet, bei welchem der mit den Farbkomponenten quadratur­ modulierte Farbträger direkt mit einer niedrigen Frequenz auf die gleiche Spur wie ein mit der Leuchtdichteinformation modulierter FM-Träger aufgezeichnet wird. Zur Verbesserung der Linearität wird die Farbartinformation mit Hilfe eines Vorspannungssignals aufgezeichnet. Um eine Wechselwirkung zwischen dem Vorspannungs­ signal und dem frequenzmodulierten Träger zu verhindern, wird der FM-Träger selbst häufig als Vorspannungssignal herangezogen. Mit dieser Methode kann man zwar ein Farbfernsehsignal auf eine einzige Spur eines Videobandrecorders aufzeichnen, jedoch ergeben sich gewisse Probleme wie z. B. schlechter Störabstand des Farb­ signals, Übersprechen zwischen den beiden quadraturmodulierten Farbsignalen und begrenzte Bandbreite, wodurch es nötig wird, die Bandbreite entweder der Farbinformation oder der Leuchtdichte­ information oder gar beider Informationen zu reduzieren. Außerdem kann der FM-Leuchtdichteträger nicht mit dem maximal möglichen Hub moduliert werden, weil dann das Aufzeichnungsmedium gesättigt wird und damit zusätzliche Verzerrungen im Farbsignal auftreten.

Um die Qualität des Fernsehsignals auf den für Fernsehfunk gel­ tenden Standard zu verbessern, kann man die Leuchtdichteinforma­ tion unter Verwendung eines frequenzmodulierten Trägers auf eine erste Spur des Bandes aufzeichnen, während man die quadratur­ modulierte Farbinformation gleichzeitig auf eine zweite Spur des Bandes schreibt, die neben der ersten Spur liegt. Die Farbinfor­ mation wird auf einen Träger frequenzmoduliert, um den Störab­ stand zu verbessern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Funk­ qualität auch dann nicht erreicht werden kann, wenn man zwei breitbandige Kanäle zum Aufzeichnen der Videoinformation benutzt.

Außerdem kann zwischen den beiden Farbkomponenten Kreuzmodulation auftreten.

Zur Erläuterung der Verhältnisse sei an dieser Stelle auf die Fig. 8 der Zeichnungen vorgegriffen, die eine graphische Darstel­ lung mit der Frequenz als Abszisse und der Amplitude als Ordinate ist; f ₀ ist die Ruhefrequenz eines frequenzmodulierten Trägers. Die Frequenzen f _LO und f _HI stellen die untere bzw. die obere Grenze des Frequenzhubes dar. Eine Hüllkurve 810 veranschaulicht den Frequenzgang der Amplitude eines Übertragungskanals, der im allgemeinen z. B. den Kanal eines Bandrecorders enthält. Bei Frequenzen F 14 und F 16 ist der Frequenzgang des Kanals reduziert, z. B. durch Filter, natürliche Frequenzbegrenzung und dergleichen. Eine Reihe von Spektrallinien 812 veranschaulicht allgemein die Energieverteilung, die sich infolge Modulation des Trägers mit einem relativ niedrigfrequenten Videosignal ergibt. Es gibt viele Spektrallinien und ihre Amplituden hängen von der Amplitude des modulierenden Signals ab. Die Fig. 9 zeigt für das gleiche System den Fall, daß der Träger mit einem relativ hochfrequenten Video­ signal moduliert ist. Hier liegen innerhalb des von der Kurve 810 definierten Druchlaßbereichs sehr wenig Spektrallinien 822. Ande­ re Spektrallinien, die mit 824 bezeichnet sind, werden abge­ schnitten und erscheinen nicht. Bei höheren Modulationsfrequenzen ist der Störabstand eines Übertragungskanals, der wie im be­ schriebenen Fall in Frequenzmodulation arbeitet, schlechter, weil dann viele der zum Nutzsignal gehörenden Spektrallinien verloren­ gehen, während bei einem niedrigerfrequenten Signal eine große Anzahl von Spektrallinien durch den Kanal übertragen werden.

Um die Übertragung in einem Zweikanal-System zu verbessern, ist es zweckmäßig, die Frequenz des den Farbkanal modulierenden Signals zu vermindern. Vergleicht man in den Fig. 3a und 3b die Bandbreite der im Basisband liegenen I - und Q-Signale mit der Bandbreite der einem Farbträger in Quadraturmodulation aufgepräg­ ten I- und Q-Signale, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, dann zeigt sich, daß jedes der Basisband-Signale für sich allein eine kleinere Bandbreite hat als das modulierte Signal. Die Bandbreite des den Farbträger modulierenden Signals läßt sich reduzieren, wenn man den FM-Träger im Farbkanal abwechselnd mit einem der beiden Farbsignale moduliert. Wenn das I-Signal eine Bandbreite von 1 MHz und das Q-Signal eine Bandbreite von 0,5 MHz hat, dann wird abwechselnd jedes dieser Signale dem Träger aufmoduliert. Diese abwechselnde Modulation führt jedoch dazu, daß die I- Signale während derjenigen Zeit verlorengehen, in welcher die Q-Signale durch das System übertragen werden und umgekehrt. Es tritt also ein Signalverlust ähnlich wie bei einem SECAM-System auf, bei dem die zeilenweise Abwechslung der Farbinformation zu einer Verminderung der vertikalen Farbauflösung führt, wodurch das Bild verschlechtert wird.

In der US-PS 41 63 248 ist ein System beschrieben, bei welchem abwechselnd Leuchtdichte- und Farbinformation durch einen digi­ talen Teilbildspeicher geführt wird; der Informationsverlust wird dabei verschleiert, indem die gespeicherte Farbinformation während der Wiedergabe der ungespeicherten Leuchtdichte wieder­ holt wird und die gespeicherte Leuchtdichteinformation während des ungespeicherten Farbsignals ebenfalls wiederholt wird.

Aus der bereits erwähnten US-PS 35 53 356 ist eine Signalver­ arbeitungsschaltung für ein Farbfernsehsignal bekannt, das in jeder Zeilenperiode eine erste und eine zweite Farbkomponente in zeitlich komprimierter Form in aufeinanderfolgenden Teilen mindestens des aktiven Intervalls dieser Zeilenperiode und eine Leuchtdichtekomponente für jede Zeilenperiode aufweist, mit einem Eingang zur Zuführung der zeitlich komprimierten Farbkomponenten und mit einem ersten und einem zweiten Ausgang für die erste bzw. zweite Farbkomponente und einer Schaltung, welche bei Zuführung der zeitlich komprimierten Farbkomponenten gleichzeitig die erste und zweite Farbkomponente jeder Zeilenperiode im Basisband-Fre­ quenzbereich an die jeweiligen Ausgänge liefert und ein mit dem Eingang gekoppeltes erstes Speicherpaar zur Speicherung der ersten zeitlich komprimierten Farbkomponente jeder Zeilenperiode, ein mit dem Eingang gekoppeltes zweites Speicherpaar zur Speiche­ rung der zweiten zeitlich komprimierten Farbkomponente jeder Zei­ lenperiode, einen Taktgeber zur Bestimmung einer Einschreibrate, mit welcher eine zeitlich komprimierte Farbkomponente in die Speicher eingeschrieben wird, und einer Ausleserate, die niedri­ ger als die Einschreibrate ist und mit der zur zeitlichen De­ kompression ausgelesen wird, und eine mit dem Taktgeber und den Speichern gekoppelte Steuerschaltung enthält. Hierbei werden die in zwei aufeinanderfolgenden Zeilenintervallen auftretenden Farb­ signale entweder einzeln ensprechenden Speicherelementen zuge­ führt, oder es wird jedes der Farbsignale allen Speicherelementen zugeführt.

Ferner ist aus der DE-OS 23 33 321 eine Einröhren-Farbfernsehkamera bekannt, bei der drei Farbauszugsbilder nebeneinander auf die licht­ empfindliche Fläche der Röhre projiziert werden. Die bei der Ab­ tastung entsprechend komprimierten Farbsignale werden separaten Kanälen zugeführt, und jede Farbkomponente wird einem eigenen Speicherpaar zugeführt.

Auch aus der US-PS 38 23 260 ist eine Farbfernsehkamera mit nur einer Bildröhre bekannt, auf deren Bildfläche drei Farbauszugs­ bilder in Abtastrichtung nebeneinander projiziert werden, wobei die beiden äußeren gegenüber den mittleren durch optische Mittel komprimiert sind. Das mittlere Bild wird während jeder Zeilen­ periode normgerecht abgetastet, und jede zweite Zeile wird eine Zeile eines der komprimierten Bilder abgetastet, wozu teilweise das Zeilenaustastintervall benutzt wird. Nach Expandierung der komprimierten Signale werden mit Hilfe einer Verzögerungsleitung gleichzeitig auftretende Bildsignale für die Wiedergabe abgeleitet.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der aus der US-PS 35 53 356 bekannten Schaltung struk­ turelle Vereinfachungen beim Schaltungsaufbau zu erreichen und trotz­ dem einen hohen Störabstand, geringe Kreuzmodulation und hohe Farb­ auflösung zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Übertragungsanordnung enthält einen Über­ tragungskanal und einen Zeitmultiplexer, um die Basisbandkomponen­ ten, welche die Farbinformation definieren, abwechselnd für die Übertragung bereitzustellen. Der Zeitmultiplexer schaltet mit einer Frequenz um, die durch die Zeilenfrequenz des Fernsehsignals bestimmt wird. Die Übertragungsanordnung enthält ferner eine Spei­ chereinrichtung, in die mit einer Einschreibgeschwindigkeit eine erste der Basisbandkomponenten eingespeichert wird, die mindestens einen Teil der Farbinformation definiert. Die Einspeicherung er­ folgt während derjenigen Zeit, in der die erste Basisbandkomponen­ te erzeugt wird. Mit der Speichereinrichtung und mit dem Zeitmulti­ plexer ist eine Leseeinrichtung gekoppelt, um die erste Basisband­ komponente mit einer Geschwindigkeit auszulesen, die sich von der Einschreibgeschwindigkeit unterscheidet, um eine zeitliche Kompri­ mierung oder Dehnung zu bewirken. Die aus der Speichereinrichtung ausgelesene erste Basisbandkomponente wird über den Zeitmultiplexer für die Übertragung vorbereitet.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1a bis 1d zeigen in verschiedenen Betriebszuständen ein Übertragungssystem, das eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinrichtung enthält.

Fig. 2 ist ein Zustandsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs­ zyklus;

Fig. 3a bis 3f zeigen die Bandbreiten von Signalen und die zeitliche Folge der Signale zur Veranschaulichung be­ stimmter Merkmale der Erfindung.

Fig. 4 zeigt in Blockform das Schema eines erfindungsgemäßen Zweikanal-Übertragungssystems mit gewissen Vorteilen hinsichtlich der Bandbreite.

Fig. 5 zeigt in Blockform das Schema eines erfindungsgemäßen Einkanal-Übertragungssystems.

Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Zweikanal-Übertragungssystem, welches eine Bandaufzeichnung einschließt.

Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Einkanal-Übertragungssystem, welches eine Bandaufzeichnung einschließt.

Fig. 8 und 9 zeigen Amplituden/Frequenz-Kurven und Spektren zur Erläuterung der Vorteile der Erfindung.

Die Fig. 1a zeigt verallgemeinert ein Übertragungssystem für Farbfernsehsignale. Im gezeigten Fall werden die Fernsehsignale von einer Matrixschaltung 10 geliefert, die von einzelnen Videokameras 12, 14 und 16 jeweils ein im Basis­ band liegendes Videosignal für den roten Farbauszug (R), den grünen Farbauszug (G) und den blauen Farbauszug (B) empfängt. Die Matrixschaltung 10 verarbeitet diese Basisbandsignale, welche zusammen die Leuchtdichte- und die Farbinformation definieren, und erzeugt daraus ein Leuchtdichtesignal (Y), das über einen ersten Kanal des Übertragungssystems direkt auf eine nicht dargestellte Nutzschaltung gekoppelt wird. Die Matrix­ schaltung 10 bildet ferner weitere Basisbandkomponenten, be­ kannt als I-Signal und Q-Signal, welche die zu verarbeitende Farbinformation darstellen und auf eine Verarbeitungsschaltung 20 eines zweiten Kanals des Übertragungssystems ge­ koppelt werden. Die I-Signale werden parallel den Eingängen zweier taktgesteuerter Verzögerungsleitungen DI 1 und DI 2 der Verarbeitungsschaltung 20 zur weiteren Verarbeitung zuge­ führt, und die Q-Signale werden parallel den Eingängen zweier weiterer taktgesteuerter Verzögerungsleitungen DQ 1 und DQ 2 an­ gelegt (Verzögerungsleitungen werden hier allgemein mit dem Buchstaben D bezeichnet und zusätzlich mit dem Buchstaben I, wenn sie I-Signale verarbeiten, und mit dem Buchstaben Q, wenn sie Q-Signale verarbeiten). Die Ausgänge der Verzögerungslei­ tungen DI 1 und DQ 1 sind zusammengeschaltet, ebenso die Ausgänge der Verzögerungsleitungen DI 2 und DQ 2. Ein einpoliger Umschal­ ter S 1 A schaltet abwechselnd zwischen den einen zusammenge­ schalteten Ausgängen und den anderen zusammengeschalteten Aus­ gängen der Verzögerungsleitungen um, um das Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 20 des Übertragungskanals auszuwählen. Die übrigen Teile der Verarbeitungsschaltung 20 des zweiten Übertragungskanals bilden eine Taktanordnung, durch welche eine sequentielle Verarbeitung der I- und Q-Signale in den Verzöge­ rungsleitungen ohne Verlust an Information und somit ohne Ver­ lust an Auflösung bewirkt wird.

Ein Schreibtaktgeber 22 ist über einen zweipoligen Umschalter S 1 B mit den Verzögerungsleitungspaaren DI und DQ gekoppelt, um durch Taktsteuerung der Verzögerungsleitungen Signale durch diese Leitungen hindurchzuschleusen. Zu dem in Fig. 1 darge­ stellten Zeitpunkt beispielsweise legt der Schalter S 1 B die Schreibtaktsignale an die Verzögerungsleitungen DI 1 und DQ 1. Über einen einpoligen Umschalter S 2 und dann einen zweipoligen Umschalter S 1 C ist ein Lesetaktgeber 24 mit den Verzögerungs­ leitungspaaren DI und DQ gekoppelt. Eine nicht dargestellte Schaltersteuereinrich­ tung steuert die Schalter S 1 A, S 1 B und S 1 C synchron mit der Horizontalfrequenz und den Schalter S 2 mit der doppelten Horizontalfrequenz. Die Schalter S 1 kippen zu einem Zeitpunkt während des Horizontalaustastintervalls, und der Schal­ ter S 2 kippt gleichzeitig mit den Schaltern S 1 und außerdem zu einem Zeitpunkt nahe der Mitte jedes Horizontalzeilenintervalls.

Die taktgesteuerten Verzögerungsleitungen D in der Ausführungs­ form nach Fig. 1 können ladungsgekoppelte Elemente sein, die unter der Abkürzung CCD allgemein be­ kannt sind. Jedes CCD-Element besteht aus einer Anzahl von Zellen, und unter dem Einfluß von Taktsignalen werden Ladungspakete, die Analogsignale darstellen, sequentiell von Zelle zu Zelle wei­ tergegeben. Jede Verzögerungsleitung kann also als eine im Ab­ fragebetrieb betriebene analoge Verzögerungsleitung angesehen werden, wobei die Abfragefrequenz durch die Taktfrequenz be­ stimmt ist und die Verzögerung durch die Taktfrequenz und die Anzahl der Zellen bestimmt ist. Die Taktfrequenz des Taktge­ bers 22 ist mit Rücksicht auf die höchste Frequenz ausgewählt, die in den durch die Verzögerungsleitungen geführten Signalen zu erwarten ist, so daß gemäß dem Nyquist-Kriterium eine ge­ treue Reproduktion des Signals erfolgt. Als Mindestfrequenz für den Schreibtaktgeber 22 könnte man beispielsweise das doppel­ te der zu erwartenden höchsten Frequenz der in einer Verzöge­ rungsleitung verarbeiteten Signale wählen. Die Zellenzahl in jeder Verzögerungsleitung D ist so gewählt, daß sich jeweils eine Laufzeit von 1 H (eine Horizontalablenkperiode) ergibt, die ausreicht, um ein über eine Horizontalzeile gehendes I- oder Q-Signal zu speichern. Die Frequenz des Lesetaktgebers 24 ist in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung so gewählt, daß mit ihr eine Signalweitergabe durch die Verzögerungsleitung mit dem Zweifachen der Schreibfrequenz möglich ist, so daß das Signal, welches eine ganze Horizontalzeile der Farbartinforma­ tion darstellt, innerhalb eines Zeitintervalls aus der Verzöge­ rungsleitung ausgelesen werden kann, das gleich der Hälfte eines Horizontalzeilenintervalls ist.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, sind vor dem Zeitpunkt t ₁ die Verzögerungsleitungen DI 2 und DQ 2 mit der Schreibtaktfre­ quenz betrieben worden, so daß in der erstgenannten Leitung das gesamte I-Signal und in der zweiten Verzögerungsleitung das gesamte Q-Signal für die vorangegangene Horizontalzeile gespei­ chert ist. Die Verzögerungsleitungen DI 1 und DQ 1 enthalten Ma­ terial, das sich für die Übertragung nicht eignet. Zum Zeit­ punkt t ₁, der im Horizontalaustastintervall oder während eines Übergangs von einer Zeile zur nächsten liegen kann, ändert sich der Zustand der Schalter S 1 und S 2, wie es die Wellenformen 201, 202 und 203 in den Fig. 2a, 2b und 2c zeigen. Ein hoher Zu­ stand in den Wellenformen 201 bis 203 bedeutet jeweils, daß der Schalter, welcher der betreffenden Wellenform zugeordnet ist, in seiner "oberen" Stellung ist. Im Intervall zwischen dem Zeit­ punkt t ₁ und t ₂ der Fig. 2 sind also die Schalter S 1 A und S 1 C in ihrer "unteren" Stellung, wie es der niedrige Zustand der Wellenform 201 versinnbildlicht; der Schalter S 1 B ist in der "oberen" Stellung, wie es der hohe Zustand der Wellenform 202 versinnbildlicht, und der Schalter S 2 ist ebenfalls in der "obe­ ren" Stellung, wie es die Wellenform 203 veranschaulicht. Im Intervall t ₁-t ₂ entsprechen also die Schalterstellungen dem in Fig. 1a gezeigten Zustand. In ähnlicher Weise entspricht die Stellung der Schalter im Intervall t ₂-t ₃ dem in Fig. 1b gezeig­ ten Zustand. Die Fig. 1c zeigt den Zustand der Schalter im Inter­ vall t ₃-t ₄, und die Fig. 1d zeigt den Zustand der Schalter im Intervall t ₄-t ₅. Die Zustände der Schalter wiederholen sich zyklisch.

Im Intervall vor dem Zeitpunkt t ₁ sind die Verzögerungsleitungen DI 2 und DQ 2 wie erwähnt vom Schreibtaktgeber 22 gesteuert wor­ den, so daß sie eine abgefragte analoge Version der I- und Q- Signale der vorangegangenen Zeile speichern. DI 1 und DQ 1 ent­ halten ungeeignete Information. Zum Zeitpunkt t ₁ nehmen die Schalter die in Fig. 1a gezeigten Stellungen ein, wie es die Fig. 2 vorschreibt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schreibtakt­ geber 22 mit den Verzögerungsleitungen DI 1 und DQ 1 gekoppelt, die dann ihren Betrieb mit der Schreibtaktfrequenz beginnen, um fortschreitend die im Intervall t ₁-t ₂ erscheinenden I- und Q-Signale zu speichern. Gleichzeitig wird die bisher darin ge­ speicherte ungeeignete Information hinausgetaktet, jedoch ist die­ se Information durch den Schalter S 1 A vom Ausgang der Verarbei­ tungsschaltung 20 abgekoppelt, so daß es das Ausgangssignal nicht beeinflußt. Die Verzögerungsleitung DQ 2 bleibt während des Intervalls t ₁-t ₂ in einem passiven (stillstehenden) Spei­ cherbetrieb. Ebenfalls im Intervall t ₁-t ₂ ist der Lesetaktge­ ber 24 mit der Verzögerungsleitung DI 2 gekoppelt, so daß das darin gespeicherte I-Signal doppelt so schnell aus ihr heraus­ getaktet wird, wie es eingelesen wurde. Das aus der Verzöge­ rungsleitung DI 2 herausgetaktete Signal wird über den Schalter S 1 A auf den Ausgang der Verarbeitungsschaltung 20 gekoppelt. Während dieser Auslesung der Verzögerungsleitung DI 2 wird das an ihrem Eingang anstehende I-Signal in die Zellen dieser Ver­ zögerungsleitung eingeschrieben. Jedoch wird die I-Information der gegenwärtigen Zeile nicht auf den Ausgang der Verarbeitungs­ schaltung 20 gekoppelt, denn in denjenigem Augenblick, wo der erste Teil der Information der laufenden Zeile am Ausgang der Verzögerungsleitung DI 2 ankäme, macht das Schaltersteuersignal 203 einen Wechsel, womit der Schalter S 2 umgeschaltet wird und sich die in Fig. 1b gezeigte Konfiguration ergibt.

Wie in der Fig. 1b dargestellt, bleibt der Schreibtaktgeber 22 während des Intervalls t ₂-t ₃ weiterhin mit den Verzögerungslei­ tungen DI 1 und DQ 1 gekoppelt, um die I- und Q-Information der gegenwärtigen Zeile einzuschreiben oder zu speichern. Die Ver­ zögerungsleitung DI 2 empfängt jedoch überhaupt keine Taktsignale, sie wird also passiv und hält die gespeicherte I-Information aus der ersten Hälfte t ₁-t ₂ der ersten Horizontalzeile t ₁-t ₃ fest. Über den Schalter S 1 C ist der Lesetaktgeber 24 mit der vorher passiven Verzögerungsleitung DQ 2 gekoppelt. Die Verzögerungs­ leitung DQ 2 enthält die Q-Information aus der dem Zeitpunkt t ₁ vorangegangenen Horizontalzeile. Beginnend mit dem Zeitpunkt t ₂ wird dieses Q-Signal ausgelesen und zum Ausgang der Verar­ beitungsschaltung 20 übertragen. Wie im Falle der Verzögerungs­ leitung DI 2 bewirkt das Heraustakten der gespeicherten Informa­ tion aus der Verzögerungsleitung DQ 2, daß sich die Q-Information der gegenwärtigen Zeile in diese Verzögerungsleitung hinein­ schiebt. Jedoch kann die Q-Information der gegenwärtigen Zeile nicht vor dem Zeitpunkt t ₃ aus der Verzögerungsleitung DQ 2 her­ austreten. Zum Zeitpunkt t₃ ist die erste Horizontalzeile zu Ende, und die zweite Horizontalzeile beginnt.

Zum Zeitpunkt t ₃ ändert sich der Zustand der Schalter wieder, wie es die Wellenformen 201 bis 203 zeigen, und während des Intervalls t ₃-t ₄ besteht der in Fig. 1c dargestellte Zustand. Demgemäß sind die Verzögerungsleitungen DI 2 und DQ 2 mit dem Schreibtaktgeber gekoppelt, und ihre parallel zusammengeschal­ teten Ausgänge sind vom Ausgang der Einrichtung 20 abgekoppelt. Daher beginnt DI 2 damit, das gegenwärtig erzeugte I-Signal zu speichern, und DQ 2 beginnt, das gegenwärtig erzeugte Q-Signal zu speichern. Die unbrauchbare Halbzeileninformation, die in diesen Verzögerungsleitungen während der vorangegangenen Zeile gespeichert wurde, wird mit dem Einlesen des gegenwärtigen Signals hinausgeschoben. Während des Intervalls t ₃-t ₄ wird DQ 1 nicht taktgesteuert und hält die gespeicherte Q-Information der Horizontalzeile t ₁-t ₃ fest. Die Verzögerungsleitung DI 2 ist jedoch mit dem Lesetaktgeber 24 gekoppelt und beginnt damit, die während der Zeile t ₁-t ₃ eingespeicherte I-Information in ähnlicher Weise wie bereits beschrieben auszulesen. Zum Zeit­ punkt t ₄, wenn die gesamte zur Horizontalzeile t ₁- t ₃ gehörende I-Information ausgelesen worden ist, jedoch bevor die nach dem Zeitpunkt t ₃ eingespeicherte I-Information ausgelesen wird, än­ dert sich die Schalterkonfiguration wiederum und nimmt einen Zustand an, wie ihn die Wellenformen 201 bis 203 in Fig. 2 für das Intervall t ₄-t ₅ zeigen. Diese Konfiguration ist in der Fig. 1d dargestellt. Man erkennt, daß bei dieser gezeigten Konfigu­ ration, die im Intervall t ₄-t ₅ besteht, die gerade dann erzeug­ ten (gegenwärtigen) I- und Q-Signale in die Verzögerungsleitungen DI 2 und DQ 2 eingelesen werden können und daß DQ 1 ausgelesen werden kann, um das während des Intervalls t ₁-t ₃ (vorangegan­ gene Horizontalzeile) eingespeicherte Q-Signal auf den Ausgang der Einrichtung 20 zu geben. Zum Zeitpunkt t ₅ sind dann DI 2 und DQ 2 mit Informationen beladen, die zur Übertragung nicht ge­ braucht werden, und DI 1 und DQ 1 sind mit den I- und Q-Signalen der vorangegangenen Zeile beladen. Dies ist der gleiche Zustand wie vor dem Zeitpunkt t ₁, und der beschriebene Zyklus kann von neuem beginnen.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung bildet also ein Zweikanal- Übertragungssystem, in welchem die Leuchtdichteinformation über einen Kanal übertragen wird und die Farbinformation durch im Basisband I- und Q-Signale dargestellt wird, die gleichzeitig erzeugt werden, gespeichert werden und dann im Verhältnis 2 : 1 zeitlich komprimiert werden, um sequentiell in den zweiten Kanal des Übertragungssystems zu gelangen. Die­ ses Übertragungssystem bewahrt eine hohe Auflösung und bringt einen verbesserten Störabstand. Es sei erwähnt, daß das Be­ treiben einer Verzögerungsleitung D mit verdoppelter Taktfre­ quenz zum Zwecke zeitlicher Komprimierung auch zu einer Ver­ dopplung der Signalfrequenzen in den I- und Q-Signalen führt, und dies wiederum hat Einfluß auf die mögliche Mindestband­ breite des zweiten Kanals der Anordnung nach Fig. 1.

Gewöhnlich hat das I-Farbsignal eine größere Bandbreite als das Q-Signal. Dies ist in den Fig. 3a und 3b veranschau­ licht. Über das Intervall t ₁-t ₃ bleibt die Bandbreite konstant, wie es die Fig. 3c zeigt. Das Signal hat eine Bandbreite von 1,0 MHz und das Q-Signal eine Bandbreite von 0,5 MHz. Die Fig. 3d veranschaulicht die Folge der Zeitkomprimierung der I- und Q-Signale der Fig. 3a-3c in gleicher Weise für die zeitlich nacheinander erfolgende Bereitstellung dieser Signale im Intervall t ₃-t ₅. Das im Intervall t ₃-t ₄ bereitgestellte I- Signal hat eine Bandbreite von 2 MHz, was das Doppelte der Bandbreite von 1 MHz bei seiner Erzeugung ist, während die ver­ doppelte Frequenz des Q-Signals nur 1,0 MHz ist. Daher wird im Intervall t ₄-t ₅ die Bandbreite des Kanals 2 des Übertragungs­ systems nicht voll ausgenutzt. Durch geeignete Wahl der Dauer des Ausleseintervalls und der Lesetaktfrequenz können die Band­ breiten der zeitkomprimierten I- und Q-Signale einander gleich­ gemacht werden, wie es die Fig. 3e veranschaulicht. Falls das Intervall t ₃-t ₁₅, während dessen das I-Signal ausgelesen wird, gleich ²/₃ der verfügbaren Auslesezeit ist und das Auslesein­ tervall t ₁₅-t ₅ für das Q-Signal gleich ¹/₃ der verfügbaren Zeit ist, multipliziert sich die Bandbreite des I-Signals gegen­ über der erzeugten Bandbreite mit ³/₂ auf 1,5 MHz, wie es die Fig. 3e zeigt, und die Bandbreite des Q-Signals multipliziert sich mit 3. Bei einer solchen Bemessung der Zeitkompression auf der Grundlage der Signalbandbreite wird die Bandbreite des Kanals maximal ausgenutzt.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung, durch welche das I- und das Q-Signal für die Übertragung sequentiell in einer Weise bereit­ gestellt werden, bei welcher sie gleiche Bandbreite haben. In der Fig. 4 sind Elemente, die Elementen in der Fig. 1 entspre­ chen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet wie dort. Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird das I-Signal ausgelesen, wenn die Wellenform 203 in Fig. 2 hoch und somit der Schalter S 2 in der oberen Stellung ist, und das Q-Signal wird ausgelesen, wenn die Wellenform 203 niedrig und somit der Schalter S 2 in der unteren Stellung ist. Somit kann an die Stelle des einpoligen Umschalters S 2 der Fig. 1a ein zweipoliger Umschalter S 400 ge­ setzt werden, und gemäß der Fig. 4 kann man eine erste Hälfte des Schalters S 400 mit einem I-Lesetaktgenerator 424 und eine zweite Hälfte (zweiter Pol) mit einem Q-Lesetaktgeber 426 ver­ binden. Die Taktgeber 424 und 426 arbeiten mit unterschiedlichen Frequenzen. Der I-Lesetakt ist so gewählt, daß die I-Informa­ tion aus den Verzögerungsleitungen DI in ²/₃ einer Horizontal­ zeile ausgelesen wird, und die Frequenz des Q-Lesetaktgebers 426 ist so gewählt, daß die Q-Information aus den Verzögerungs­ leitungen DQ in ¹/₃ einer Horizontalzeile ausgelesen wird. Für das weiter oben erwähnte Beispiel (Bandbreite von 1 MHz für das ursprünglich erzeugte I-Signal und von 0,5 MHz für das ursprüng­ lich erzeugte Q-Signal und ²/₃ der Übertragungszeit für das I- Signal und ¹/₃ der Übertragungszeit für das Q-Signal) ist also die I-Lesetaktfrequenz 1,5mal so groß wie die betreffende Schreibtaktfrequenz, während die Q-Lesetaktfrequenz 3mal so groß wie die betreffende Schreibtaktfrequenz ist.

Die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 4 waren insofern etwas vereinfacht, als angenom­ men wurde, daß Farbinformation auch während des Horizontal­ austastintervalls erzeugt wird. Allgemein ist dies jedoch nicht der Fall. Somit sollte der Schaltbetrieb der Schalter S 1 , S 2 und S 400 auch einen Zustand einschließen, bei welchem die Ver­ zögerungsleitungen D überhaupt nicht taktgesteuert werden, um das Eintreten oder Auslesen von Information während des Hori­ zontalaustastintervalls zu vermeiden. Es ist aber möglich, die während des wirksamen Teils jeder Horizontalzeile gespeicherten Signale während der auch das Austastintervall enthaltenden Periode auszulesen. Hiermit kann die zur sequentiellen Über­ tragung der I- und Q-Signale erforderliche Bandbreite in einem Verhältnis verringert werden, das gleich dem Verhältnis der aktiven Bildzeit (ungefähr 53 Mikrosekunden) jeder Horizontal­ periode zur gesamten Horizontalperiode (63,5 Mikrosekunden) ist.

Wenn man die Richtung der Verzögerungsleitungen D der Verarbei­ tungsschaltungen 20 nach den Fig. 1 und 4 umkehrt, so daß die Signale von rechts nach links anstatt von links nach rechts laufen, können die Codierer umgekehrt als Decodierer gemäß der Erfindung für se­ quentiell codierte Signale betrieben werden. So können beispiels­ wiese I- und Q -Signale, die, wie in Verbindung mit Fig. 1 be­ schrieben, in gleicher zeitlicher Aufteilung sequentiell co­ diert sind, dem gemeinsamen Anschluß des Schalters S 1 A ange­ legt werden, um sie sequentiell in eine DI- und eine DQ-Ver­ zögerungsleitung einzuschreiben. Der Taktgeber 22 kann dann die Information parallel aus den Verzögerungsleitungen hinaus­ takten, um aus der sequentiell gespeicherten Information gleich­ zeitig erscheinende I- und Q-Signale zu bilden.

Eine Anordnung, wie sie in Fig. 1a dargestellt ist, kann statt der I- und Q-Signale genauso gut auch die für die Farbinfor­ mation charakteristischen Farbsignale R-Y und B-Y verarbei­ ten. Da jedoch die Signale R-Y und B-Y gewöhnlich gleiche Band­ breiten haben, braucht in diesem Fall die Ausbildung nach Fig. 4 nicht genommen zu werden, es sei dann, man wünscht ungleiche Bandbreiten am Ausgang.

Die Fig. 5 zeigt eine Übertragungsanordnung, in welcher die Leuchtdichte- und die Farbinformation sequentiell zur Über­ tragung bereitgestellt werden. In der Fig. 5 sind Elemente, die Elementen in den Fig. 1 und 4 entsprechen, mit ähnlichen Be­ zugszahlen wie dort bezeichnet, nur daß den Zahlen noch eine 5 vorangestellt ist. Es sind drei getrennte Lesetaktgeber 524, 526 und 528 vorgesehen, um die I-, die Q- und die Y-Komponente mit jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten auszulesen, so daß sich für alle die gleiche Bandbreite ergibt. Wenn angenomme­ nerweise die normale Bandbreite des Y-Signals gleich 4 MHz, die normale I-Bandbreite gleich 1 MHz und die normale Q-Bandbreite gleich 0,5 MHz ist, und wenn die Übertragungszeit während je­ des Horizontalzeilenintervalls zu acht Teilen auf die Leucht­ dichte, zu zwei Teilen auf das I-Signal und zu einem Teil auf das Q-Signal verteilt wird, dann steigt die Bandbreite des Leuchtdichtesignals auf ¹⅛ · 4 MHz = 5,5 MHz. Die entsprechen­ de Frequenz für das I-Signal ergibt sich durch Multiplikation von 1 MHz mit ¹½, was ebenfalls gleich 5,5 MHz ist. In ähnli­ cher Weise wird die Q-Bandbreite bei der Zeitkomprimierung gleich 11 · 0,5 MHz = 5,5 MHz. Somit bleibt die Gesamtbandbrei­ te des Kanals über das gesamte Übertragungsintervall auf 5,5 MHz, und die Gesamtheit des Farbfernsehsignals wird ohne Verlust mit einer Gesamtbandbreite von 5,5 MHz übertragen. Es kann also ein mit einer Bandbreite von 5,5 MHz ausgelegter Kanal die gesamte Leuchtdichte- und Farbinformation übertragen, ohne daß die Auflösung verschlechtert wird. Dies ist weniger als die Band­ breite, die man zur Übertragung der Leuchtdichteinformation plus einer quadraturmodulierten Farbinformation benötigen würde, und dennoch wird ein besserer Störabstand erhalten.

Die Fig. 6 zeigt ein Zweikanal-Übertragungssystem, worin ein erster Kanal das Leuchtdichtesignal befördert und ein zweiter Kanal die I- und Q-Signale empfängt, die in einer Verarbei­ tungsschaltung 20 verarbeitet werden, um sie in sequentieller Weise auf einen zweiten Kanal des Systems zu koppeln. Der er­ ste und der zweite Kanal des Übertragungssystems sind mit ei­ nem ersten bzw. einem zweiten Aufzeichnungskopf 602 bzw. 604 in einem Videobandrecorder 610 gekoppelt. Wie die Fig. 6 zeigt, wird auf dem Band 620 des Recorders in einer Spur die Y-Infor­ mation und in einer parallelen Spur die sequentielle I- und Q-Information aufgezeichnet. Natürlich kann die Aufzeichnung der I- und der Q-Information in der einen oder der anderen Reihenfolge stattfinden.

In der Fig. 7 ist eine Übertragungsanordnung gezeigt, bei wel­ cher Fernsehsignale auf eine Verarbeitungsschaltung 520 ge­ geben werden, welche die Leuchtdichte- und die Farbinforma­ tion sequentiell auf einen einzigen Übertragungskanal gibt. Der einzige Übertragungskanal ist mit einem einzigen Aufzeich­ nungskopf 702 in einem Bandrecorder 710 gekoppelt. Wie die Fig. 7 zeigt, schreibt der Kopf 702 nacheinander Spuren auf ein Band 720. Jede Spur enthält zeitlich hintereinander die Leuchtdichte- und die Farbinformation. Die Reihenfolge der Informationsbestandteile kann dabei beliebig sein und ist nicht auf die dargestellte Reihenfolge Y-I-Q beschränkt. Die Basis­ bandinformation, welche die Leuchtdichte- und die Farbinfor­ mation definiert, kann bestehen aus R-, G- und B-Information jeweils gleicher Bandbreite, oder die G-Komponente kann eine größere Bandbreite als die R- und B-Komponente haben, wie es häufig der Fall ist.

Statt der zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung beschriebenen und dargestellten mechanischen Schalter können natürlich auch Festkörper-Bauelemente verwendet werden, wie sie allgemein bekannt sind. Auch kann statt der gezeigten Ma­ trixschaltung irgendeine andere Signalquelle zur Lieferung von Farbart- und Leuchtdichteinformationen im Basisband herangezo­ gen werden. Statt den gezeigten CCD-Verzögerungsleitungen D können auch Digitalspeicher verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Übertragungssystems be­ steht darin, daß das Signal im Vergleich zu einem nach der NTSC- Norm codierten Signal verwürfelt ist und deswegen von einem ge­ wöhnlichen Empfänger nicht empfangen werden kann. Beim derzeiti­ gen Stand der Technik sind CCD-Verzögerungsleitungen teuer, und dies ist eine gewisse Hemmschwelle für jemanden, der vielleicht einen geeigneten Decoder bauen möchte. Daher kann der beschrie­ bene Übertragungskanal ein Satelliten-Transpondersystem umfas­ sen, das für geheime Kanäle verwendet wird.

Claims (4)

1. Signalverarbeitungsschaltung für ein Farbfernsehsignal, das in jeder Zeilenperiode eine erste und eine zweite Farb­ komponente in zeitlich komprimierter Form in aufeinanderfol­ genden Teilen mindestens des aktiven Intervalls dieser Zeilen­ periode und eine Leuchtdichtekomponente für jede Zeilenperiode aufweist, mit einem Eingang zur Zuführung der zeitlich kompri­ mierten Farbkomponenten und mit einem ersten und einem zweiten Ausgang für die erste bzw. zweite Farbkomponente und einer Schaltung, welche bei Zuführung der zeitlich komprimierten Farbkomponenten gleichzeitig die erste und zweite Farbkomponen­ te jeder Zeilenperiode im Basisband-Frequenzbereich an die jeweiligen Ausgänge liefert und ein mit dem Eingang gekoppel­ tes erstes Speicherpaar zur Speicherung der ersten zeitlich komprimierten Farbkomponente jeder Zeilenperiode, ein mit dem Eingang gekoppeltes zweites Speicherpaar zur Speicherung der zweiten zeitlich komprimierten Farbkomponente jeder Zeilen­ periode, einen Taktgeber zur Bestimmung einer Einschreibrate, mit welcher eine zeitlich komprimierte Farbkomponente in die Speicher eingeschrieben wird, und einer Ausleserate, die niedri­ ger als die Einschreibrate ist und mit der zur zeitlichen De­ kompression ausgelesen wird, und eine mit dem Taktgeber und den Speichern gekoppelte Steuerschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (S 1 a) vorge­ sehen ist zur Zuführung der ersten und zweiten Farbkomponente während jeder zweiten Zeilenperiode zum ersten Speicher jedes Paares und während der dazwischenliegenden Zeilenperioden zu den zweiten Speichern, und daß die Steuerschaltung ausgelegt ist zur Steuerung des Einschreibens der ersten und zweiten zeitlich komprimierten Farbkomponente jeder zweiten Zeilenperiode mit der Einschreibrate in die jeweils ersten Speicher eines ent­ sprechenden Pares und des Einschreibens der ersten und zweiten zeitlich komprimierten Farbkomponente der dazwischenliegenden Zeilenperiode mit der Einschreibrate in die jeweils zweiten Speicher dieser Speicherpaare, und zur Steuerung des während jeder Zeilenperiode mit der Ausleserate erfolgenden gleich­ zeitigen Auslesens der ersten und zweiten Farbkomponente aus denjenigen Speichern, in welche diese Komponenten während die­ ser Zeilenperiode nicht mit der Einschreibrate eingeschrieben worden sind, und gleichzeitigen Zuführung der Farbkomponenten während dieser Zeilenperiode an dem ersten und zweiten Ausgang.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbkomponenten R-Y und B-Y sind und daß die Leucht­ dichtekomponente Y ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbkomponenten I und Q sind und daß die Leuchtdichte­ komponente Y ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen weiteren Eingang zur Zuführung der Leuchtdichtekomponente in Basisbandform, und eine mit diesem weiteren Eingang gekop­ pelte Schaltung, welche das Leuchtdichtesignal in Basisbandform zu einem weiteren Ausgang koppelt.