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Verfahren und Schaltungsanordnung; zur Aufzeichnung; von
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Farbfernsehsignalen in bandbreiten-begrenzten Kanälen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei der Farbfernsehsignal-Übertragung über Signalkanäle beschränkter obertragungskapazität
wird häufig eine sequentielle Übertragung der Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y,
B-Y vorgeschlagen, wobei die Periode U = 1/2 fH beträgt. Luminanz- und Chrominanzsignale
stehen in diesem Fall in einer zeitmultiplexen Beziehung zueinander.
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Meist wird in Anwendung der bekannten Verfahren eine Auswahl der Farbdifferenz-Signalkomponenten
R-Y oder
B-Y mittels eines Schalters vorgenommen, dessen Schaltfrequenz
1/2 it entspricht, wobei eine Reduktion des Farbiinformationsflusses stattfindet.
Eine an sich erforderliche Vorfilterung wird dabei nicht vorgenommen. Den bekannten
Verfahren ist weiterhin gemeinsam, daß auf der Wiedergabeseite zur Rekonstruktion
der vollen Farbinformation eine Sneichereinrichtung mit der Speicherkapazität der
Information einer Zeile - im 625-Zeilen-System entsprechend einer Speicherdauer
von T = 64 es - zur Zeilenwiederholung vorhanden ist sowie ein zweifacher Umschalter
als Demultiplexer, der im Rhythmus 1/2 H betätigt wird und dessen Ausgangsklemmen
die rekonstruierten Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y abgegeben.
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Die halbzeilenfrequente Abtastung der Farbdifferenz-Signal-Komponenten
R-Y, B-Y führt å jedoch neben einer Reduktion der vertikalen Auflösung im Chrominanzbereich
zu Alias-Störungen, die als Artefakte zu betrachten sind und eine fehlerfreie Rekonstruktion
der Farbinformation verhindern.
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Geht man bei einem 625-Zeilen-Farbfernsehsystem von 575 sichtbaren
Zeilen aus, die einer Frequenz von 7,37 tttiz -in vertikaler Richtung entsprechen,
so führt die Unterabtastung zu Ortsfrequenzen = 3,68 MHz, oberhalb denen es zu einer
Alias-Strukturbildung kommt, sofern man zunächst eine progressive Abtastung annimmt.
Über das Zeilensprungverfahren reduziert sich diese Frequenz nochmals um den Faktor
2, so daß es bereits oberhalb von 1,8 NHz zu Alias- und Flackerstörungen kommt.Daß
diese Störungen über eine vertikalfrequente Offset-Abtastung (2 V - Sequenz) in
der Sichtbarkeit teilweise verdeckt werden können, gilt nicht für den allgemeinen
Fall des kontinuierlich veränderlichen Bildinhaltes, bei dem die Offset-Bedingung
aufgehoben ist.
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Es ist allgemein bekannt,beispielsweise aus dem Datenbuch Kameraröhren
1982 von VIVO, 5. 337 für die Röhre XQ 1500, daß die Modulations- Übertragungs-Frequenz
moderner Aufnahmeröhren bei Frequenzen von ca. 1,8 ffltz 80% und mehr der Modulations-Ubertragungs-Frequenz
bei einer Frequenz von 0,5 Mtlz beträgt, so daß diese zur Vorfilterung nicht geeignet
sind und daß die Amplituden in Abhängigkeit von der Vorlage j jedoch recht groß
werden können. Eine Vorfilterung mit z.B. Transversal-Filtern bringt nur teilweise
Abhilfe und wird auch häufig wegen des erforderlichen Schaltungsaufwandes eingespart.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgenäße Verfahren mit denkennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ohne Verlust von
Signalinformation beide Farbdifferenzsignale simultan übertragen werden können.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß eine Vorfilterung nicht erforderlich ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, daß die Rekonstruktion der Signalkomponenten
bei der Wiedergabe mit Hilfe eines bekannten Transversal-Filters erfolgen kann.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 als Blockschaltbild beispielhaft eine Schaltungsanordnung
zur Durchführung eines bekannten Verfahrens; Fig. 2 als Blockschaltbild eine erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung; Fig. 3 Frequenzspektren der ursprünglichen und der modifizierten
Barbdifferenz-Signalkomponenten zur Erlallterung der Erfindung; Fig. 4 schematisch
eine Filteranordnung zur Wiedergewin nung der ursprünglichen Farbdifferenz-Signalkompo
neten.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ln Fig. 1 werden die eingehenden
Signale R,G,B in der Matrixschaltung 1 einer Matrizierung unterworfen, wodurch am
Ausgang das Leuchtdichtesignal Y und die Barbdifferenz-Signalkomponenten R-Y und
B-Y entstehen. Im vorliegenden Fall wird das Leuchtdichtesignal Y in einer Spur
des Magnetbandes in dem Video-Magnetbandaufzeichnungsgerät 2 direkt aufgezeichnet,
während die Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y, B-Y den beiden Kontakten eines
Umschalters 3 zugeführt werden, der mit der Frequenz 1/2 fH geschaltet wird. Am
Umschaltkontakt des Schalters 3 liegen daher abwechselnd die Farbdifferenz-Signalkomponente
R-Y einer Zeile und anschließend die Komponente B-Y der folgenden Zeile an, welche
in dieser Form in einer zweiten Spur oder einem zweiten Aufzeichnungsgerät des Magnetbandgerätes
2 aufgezeichnet werden.
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i3ei der Wiedergabe der auf dem Magnetband aufgezeichneten Farbbild-Signalanteile
werden die seriell tor-
liegenden Farbdifferenz-Signalkomponenten
einmal über eine Verzögerungsanordnung 4 mit einer Verzögerungszeit # entsprechend
einer Zeilenlänge und zum anderen den beiden Außenkontakten eines zweipoligen Umschalters
5 zugeführt, welcher mit einer Schaltfrequenz von 1/2 fH arbreitet. Infolge(lessen
stehen nn den beiden Mittelkontakten des Umschalters 5 einmal die Farbdifferenz-Signalkomponenten
R-Y und am zweiten Kontakt die Farbdifferenz-Signalkomponente B-Y ständig an, wobei
Jedoch der Informationsinhalt sich nur nach Jeder zweiten Zeile andert. Beide Farbartsignalkomponenten
werden einer Dematrizierschaltung 6 zugeleitet. Das Leuchtdichtesignal Y, das vom
anderen Aufeichnungsgerät des Magnetbandgerätes 2 wiedergewonnen wird, wird zum
Ausgleich der durch die Verzögerungsanordnung; 4 hervorgerufenen Laufzeitdifferenz
ebenfalls einer Verzögerungsanordnung 7 mit der Verzögerungszeit # von einer Zeile
zugeführt und von dort dem dritten Eingang der Dematrizierschaltung 6 zugeleitet.
Am Ausgang der Dematrizierschaltung 6 stehen die Ursprungssignale R, G, B zur Verfügung.
Ein Nachteil des bekannten Verfahrens zur Aufzeichnung von Farbfernsehsignalen in
wenigstens zwei schmalbandigen Aufzeichnungskanälen ist die gegenüber den Ursprungs
signalen vorhandene geringere Auflösung; in vertikaler Richtung bei der Wiedergabe
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Farbbild-Signalkomponenten R, G, B ebenfalls einer Matrizierschaltung
21 zur Bildung des Leuchtdichtesignals Y und der beiden Farbdifferenz-Signalkomponenten
R-Y und B-Y zugeführt. Das Leuchtdichtesignal Y wird in bekannter Weise in einem
Aufzeichnungskanal des Magnetbandgerätes 22 direkt aufgezeichnet, während die Farbdifferenz-Signalkomponenten
R-Y und B-Y
simultan in dem zweiten Aufzeichnungskanal aufgezeichnet
werden. hierzu wird eines der beiden Farbdifferenzsignale - im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Komponente R-Y -in einer Nodulationsstiife 23 einer Modulation mit einer Umpolfunktion
g(t) unterworfen, wobei für die zeitliche Folge f (t) = 1, g (t + TH) = - 1 , g
(t²) = 1 und g (t) = 1 im Intervall O < t <TH und g (t + T Tx) = - 1 im Intervall
TH < t <2 TH gilt.
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Die beiden Farbart-Signalkomponenten stehen danach im Basisband spektral
im Halbzeilenoffset zueinander. Nach Linera-Kombination in der Addierstufe 24 entspricht
die Amplitudenkonfiguration einer zeilenweise Folge U + g (t) V und U + g (t + T)
V, entsprechend U + V, U - V.
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Die vorstehenden Zusammenhänge seien anhand der schematisch dargestellten
Frequenzspektren in Fig. 3 näher erläutert. Fig. 3a stellt das Frequenzspektrum
der Farbdifferenz-Signalkomponenten B-Y in der Ursprungslage dar, während Fig. 3b
das Frequenzspektrum des dazu gegenphasigen modifizierten Signalanteils R-Y gemäß
der Funktion g (t) (R-Y) darstellt. Nach Summation stehen am Ausgang der Summierstufe
24 die beiden Farbartsignalkomponenten frequenzverschachtelt entsprechend der Funktion
(B-Y) + g (t) (R-Y) zur Verfügung und werden in den zweiten Aufzeichnungskanal des
Magnetbandgerätes 22 simultan aufgezeichnet ( Fig. 3c).
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Schaltungsmaßnahmen zur frequenzverschachtelten Auizeichnung von Farbbild-Signalkomponenten
auf Magnetband sind an sich bekannt, beispielsweise aus der CH-PS 589 989.
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bie Rekonstruktion der simu1.t;:ln aufp;ezeichneten Farbild-Si.gnalkomponenten
kann bei der Wiedergabe mit Hilfe eines bekannten Transversalfilters erfolgen. Derartige
Filter sind unter dem namen Kammfilter allgemein gebräuchlich.
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Hierbei wird die Signalfolge U + g (t) V, U + g (t+ TH) ) V entsprechend
U + g (t) X, U + g (t + TH) V einer Verzögerungseinrichtung mit der Verzögerungsdauer
tr entsprechend einer Zeilendauer zugeführt, deren Ausgangsklemme mit einem Summier-
sowie einem Subtraktionsknoten verbunden sind, denen jeweils auch das unverzögerte
Signal zugeführt wird. In Fig. 2 ist die Verzögerungseinrichtung mit 25, der Summierknoten
mit 26 und der Subtrahierknoten mit 27 bezeichnet. Zur Normierung der an den Ausgängen
des Summier- bzw. Subtrahierknotens vorliegenden Summensianale werden diese in den
Reduzierstufen 28, 29 im Pegel halbiert. Zur Elimenierung des am Ausgang des Subtrahierknotens
noch vorhandenen Halbzeilenoffsets wird das Signal vom Ausgang des Subtrahierknotens
nach Pegelreduktion in der Stufe 28 einem Modulator 30 zugeleitet, der analog dem
Modulator 23 mit der Frequenz 1/2 fH moduliert. Zum Ausgleich der Laufzeitdifferenzen
zwischen dem Leuchtdichtesignal Y, das in einem getrennten Kanal aufgezeichnet war,
und den Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y, B-Y wird das Leuchtdichtesignal in
der Verzögerungseinrichtung 31 einer Verzögerung von der Dauer einer Fernsehzeile
unterworfen. In der Dematrizierschaltung 32 werden die Ursprungssignal R, G, B wiedergewonnen.
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In Fig. 4 ist die Verzögerungseinrichtung 25 sowie der Summierknoten
26 und der Subtrahierknoten 27 vergrößert dargestellt. Es ist bekannt, daß an den
Ausgangsklemmen des Summier- und des Subtrahierknotens 26, 27 die Signale getrennt
erscheinen, da der Amplitudenfrequenzgang des Summierknotens |H(#)| = 2 | cos #/H
| 2
sowie des Substrahierknotens |H(#)| = 2 | sin #TH | beträgt.
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2 Dis bedeutet, daß im ersten Fall die Spektralanteile gesperrt werden,
die im Halbzeilenoffset zur Horizontalfrequenz stehen (ungeradzahlige) Vielfache
der halben Jeilenfrequenz, (2n - 1) fH/2 und die Anteile mit Nulloffset (n.f11)
hindurchgelaseen werden, während im zweiten Fall die Verhältnisse vertauscht sind.
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Bas an dem Subtraktionsknoten 27 auftretende Signal ist zilr vollen
Rekonstruktion mit dem Faktor g (t) bzw.
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g (t + TH) zu multiplizieren, wodurch das ursprüngliche Signal wegen
g (t)2 = 1 bis auf den Faktor 2 zurückgewonnen wird. Dieser Faktor 2 wird, wie bereits
beschrieben, in den Stufen 28, 29 elimeniert.
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Aufgrund der reduzierten Rauschbandbreite eines Transversalfilters
ergibt sich zusätzlich theoretisch ein Störabstandsgewinn von 3 dB.
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Zur Synchronisation der Schaltphase der Stufen 23 bzw. 30 ist ein
Zusatzzeichen erforderlich, damit die Rekonstruktion fehlerfrei erzielbar ist. Hierzu
wird vorteilhaft ein zusätzlicher Kennimpuls jeweils einem der Farbdifferenz-Signale
vor der Verarbeitung zugemischt, der eine Periode von fH/2 über eine Dauer von zwei
Teilbildern besitzt und dann zurückgesetzt wird, so daß eine 2V-Periode entsteht.
Es ist auch denkbar, den Vertikal-Synchronimpuls in Y-Signal nach dem ersten oder
zweiten Teilbild, der ebenfalls eine 2V-Periode besitzt, auszuwerten.
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