DE3722460C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung für synchronisierte Videosignale nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für verschiedene Anwendungsfälle ist es notwendig, Videosignale, die beispielsweise von zwei verschiedenen Videokameras geliefert werden, zu synchronisieren. Dies ist beispielsweise bei einer Video-Konferenzanlage der Fall, bei der die Teilnehmer mit zwei Kameras aufgenommen werden, anschließend die Bildhöhe reduziert wird und die verbleibenden Teilbilder von der Höhe eines halben üblichen Fernsehbildes zu einem einzigen Videosignal zusammengemischt werden, das dann über einen einzigen Videokanal übertragen wird. Hierzu ist absoluter Synchronismus der beiden Videosignale erforderlich. Dies wird durch Synchronisation der Videokameras durch eine zentrale Taktversorgung erreicht; oder eine Kamera wird als Master-Kamera eingesetzt, die die zweite Videokamera synchronisiert. Für spezielle Zwecke können noch weitere synchronisierte Kameras - beispielsweise zum Übertragen von Dokumenten - eingesetzt werden. Bei Ausfall einer Kamera oder bei Verlust der Synchronisation erleichtert eine Fehlermeldung das Auffinden des Fehlers.

Aus der US-Patentschrift 43 88 637 ist eine Überprüfungseinrichtung für die Phasenbeziehung von Synchronimpuls und Farbburst eines Videosignals bekannt, bei der aus dem Farbburst eines Referenz-Videosignals abgeleitete Signale mit Synchronisiersignalen eines zweiten Videosignals auf einen Bildschirm dargestellt und verglichen werden. Dies Verfahren ist jedoch sehr aufwendig und übertrifft die Anforderungen für ein Überwachungssystem, bei dem lediglich festgestellt werden muß, ob eine Synchronisierung erfolgt ist, bei weitem.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Überwachungsschaltung für synchronisierte Videosignale anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft ist besonders der geringe Aufwand zur Erzeugung des Kontrollsignals und der Kontrollimpulse. Die Fehlerquelle kann auf einem Display angezeigt werden oder auf einem Bildschirm eingeblendet werden. Hierdurch wird die Fehlersuche wesentlich erleichtert. Natürlich kann auch - bei vergrößertem Aufwand - an Stelle der bisher als Master-Kamera eingesetzten Videokamera die andere Videokamera als Master-Kamera verwendet werden. Je nach Ursache der Störung kann ein Videoteilbild oder das gesamte Vi­ deosignal ausgetastet werden.

Besonders zweckmäßig ist die gewählte Form der Synchronüberwa­ chung, die einen erheblichen Toleranzbereich zuläßt und damit die Verwendung unterschiedlichster Kameras ohne besondere Ju­ stierung ermöglicht. Der Toleranzbereich wird durch digitale Si­ gnale bestimmt. Die Entscheidung über eine Fehlermeldung durch die Abtastung eines Kontrollsignals erfolgt exakt. Übergangsbe­ reiche, wie sie bei der Verwendung von EX-OR-Verknüpfungen auf­ treten, werden vermieden.

Vorteilhaft ist auch, wenn ein Fehlersignal über einen Tiefpaß geleitet wird. Auf diese Weise wird nicht sofort bei der Störung eines einzigen oder weniger Synchronimpulse ein Fehlersignal ge­ geben. Zur Störung der Synchronimpulse kann es beispielsweise bei der Funkübertragung von Videosignalen oder auch durch Stö­ rungen der Netzspannung kommen.

Eine besonders einfache Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn Horizontal- und Vertikalkontrollsignale zusammengefaßt werden und mit den Synchronimpulsen abgetastet werden.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren nä­ her erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Mischung von Videosignalen,

Fig. 2 die Zuordnung von Kontrollsignalen und Kontrollimpulsen,

Fig. 3 ein Vertikalkontrollsignal und ein Gesamtkontrollsignal,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild der Überwachungseinrichtung,

Fig. 5 eine Synchronismus-Überwachungsschaltung,

Fig. 6 eine Variante dieser Überwachungsschaltung,

Fig. 7 eine weitere Variante einer Überwachungsschaltung,

Fig. 8 eine Synchronimpuls-Abtrennschaltung und

Fig. 9 eine Signalüberwachungsschaltung.

In Fig. 1 wird als Beispiel für die Anwendung der Erfindung das Prinzipschaltbild für den Sendeteil einer Videokonferenzeinrich­ tung dargestellt. Von zwei nicht dargestellten Videokameras A und B werden zwei Videosignale VSA und VSB geliefert, die über Eingänge 1 und 2 zwei zur Entkopplung verwendeten Trennstufen KAT und KBT zugeführt werden.

Die Videosignale VSA und VSB werden in einem Mischer MI zu ei­ nem einzigen Videosignal VS zusammengefügt, das am Ausgang 4 ab­ gegeben wird. Die Kamera A dient hier als Master-Kamera, ihre Synchronimpulse werden einer Synchronimpuls-Aufbereitung SYNC-A zugeführt, die an ihrem Ausgang 3 ein Fehlersignal FA abgibt, wenn das Videosignal VSA fehlt. Von der Synchronimpuls-Aufberei­ tung bzw. einer zugehörigen Horizontal-Aufbereitung HA und einer Vertikal-Aufbereitung VA werden Synchronimpulse SYI und außerdem Steuersignale SS dem Mischer MI zugeführt. Eine Überwachungsein­ richtung UE ist ebenfalls an den Ausgang der ersten Synchronsi­ gnal-Aufbereitung SYNC-A und außerdem an den Ausgang einer zwei­ ten Synchronsignal-Aufbereitung SYN-B angeschlossen, die an den Ausgang der Trennstufe KBT angeschaltet ist. Einer Synchronsi­ gnal-Aufbereitung SSA werden Synchronisiersignale SYS zugeführt, die sie an ihrem Ausgang 7 Synchronimpulse an die Slave-Kamera B abgibt.

Die die Synchronimpuls-Aufbereitung SYNC-A erzeugten Synchroni­ siersignale steuern die Slave-Kamera B, so daß im ungestörten Betriebsfall die Videosignale VSA und VSB völlig synchron lau­ fen. In der oberen Bildhälfte wird das erste Videosignal VSA der Master-Kamera übertragen, während in der unteren Bildhälfte das Videosignal VSA ausgeblendet wird und dafür das von der Kamera B gelieferte Videosignal VSB eingeblendet wird. Sämtliche Syn­ chronsignale, also die Zeilen- und Bildsynchronimpulse SYI wer­ den aus dem Videosignal VSB ausgeblendet und vom Videosignal VSA übernommen. Der Überwachungseinrichtung UE werden über die Syn­ chronsignal-Abtrennung SYNC-B von den Synchronimpulsen des zwei­ ten Videosignals VSB abgeleitete Kontrollimpulse KI zugeführt und über die Synchronimpuls-Aufbereitung SYNC-A außerdem Kon­ trollsignale KS. An ihren Ausgängen 5 und 6 gib sie Fehlersi­ gnale FB und FS ab. Die nur einfach dargestellten Verbindungen zwischen den Baugruppen sind in der Regel Datenbusse. Selbstver­ ständlich können prinzipiell auch mehr als zwei Videosignale zu­ sammengefaßt werden, in der Regel wird in einem solchen Fall je­ doch entweder auf eine weitere ebenfalls synchronisierte Kamera umgeschaltet oder sogar das gesamte Videosignal - beispielsweise zur Übertragung von Dokumenten - genutzt. Natürlich können auch sämtliche Kameras von einer zentralen Taktversorgung synchroni­ siert werden, von der dann auch die Synchronisierimpulse, Steu­ ersignale, Kontrollsignale usw. geliefert werden. Der wesentli­ che Teil der Erfindung ist in der Überwachungseinrichtung UE re­ alisiert.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 das Videosignal VSA der Master-Videokamera dargestellt. Während der Horizontal-Aus­ tastlücke wird jeweils die logische Eins eines Horizontal-Kon­ trollsignals HKS (Fig. 2b) von der ersten Synchronsignal-Aufbe­ reitung SYNC-A geliefert. Von der zweiten Synchronsignal-Aufbe­ reitung SYNC-B werden Horizontal-Kontrollimpulse HKI des Video­ signals VSB abgegeben (Fig. 2c), die bei Synchronismus innerhalb der relevanten Abschnitte (des relevanten Zustandes = logische Eins) des Horizontal-Kontrollsignals HKS des Videosignals VSA liegen. Ist dagegen ein Synchronismus nicht mehr vorhanden, so liegen die Horizontal-Kontrollimpulse außerhalb der Horizontal- Kontrollsignale, wie aus Fig. 2d ersichtlich. Durch Überprüfung der Übereinstimmung von Kontrollimpulsen und Kontrollsignalen kann daher der Synchronismus festgestellt werden.

In Fig. 3 ist außer den Horizontal-Kontrollsignalen auch ein Vertikal-Kontrollsignal VKS (dies kennzeichnet den Bildwechsel) - vereinfacht und nicht maßstabsgetreu - dargestellt. Es kann wiederum bei Übereinstimmung mit einem Vertikal-Kontrollimpuls VKI der Bildsynchronismus festgestellt werden (Fig. 3d, 3e). Im Regelfall ist jedoch eine Unterscheidung zwischen Bildsynchro­ nismus und Zeilensynchronismus nicht notwendig; dann können die Vertikal-Austastsignale VAS (Fig. 3f) mit den Horizontal-Kon­ trollsignalen (Fig. 3b) zu einem Gesamtkontrollsignal GKS (Fig. 3g) durch eine ODER-Schaltung kombiniert werden. Dieses Gesamt­ kontrollsignal wird durch die Kontrollimpulse KI abgetastet (Fig. 3g und 3h). In den Zeitdiagrammen sind bereits als Hori­ zontal-Kontrollsignal die Horizontal-Austastsignale (Austastlüc­ ken) verwendet und die Kontrollimpulse entsprechen den Synchron­ impulsen, genauer - in der gewählten Darstellung der Videosigna­ le - den negativen Flanken der Synchronimpulse. Während der Ver­ tikalaustastlücke ist die Periodendauer der Kontrollimpulse auf die Hälfte reduziert. Wie aus Fig. 3c und 3h ersichtlich ist, wird jeweils dann die logische Eins des Gesamtkontrollsignals abgetastet, wenn sowohl der Bild- als auch der Zeilensynchronis­ mus übereinstimmt. Ist der Bildsynchronismus verlorengegangen, so wird nach dem Vertikal-Kontrollsignal (Fig. 3h) die logische Null des Gesamtkontrollsignals GKS bei jedem zweiten Synchronim­ puls bzw. Kontrollimpuls KI Synchronimpulse abgetastet und als Fehler ausgewertet.

In Fig. 4 ist das Prinzip der Überwachung UE dargestellt. Das Master-Videosignal VSA wird über einen Eingang 8 der ersten Syn­ chronsignal-Aufbereitung A mit einer Synchronimpuls-Abtrenn­ schaltung ASl zugeführt, die an ihrem Ausgang die Synchronimpul­ se SI an eine Phasenvergleichstufe PV einer Phasenregelschleife abgibt, die außerdem noch einen Oszillator OS und einen Syn­ chronsignal-Generator SYNC-GE enthält. Auf Details der Synchro­ nisierung der Phasenregelschleife soll hier nicht näher einge­ gangen werden, sie sind aus jedem Fernsehgerät bekannt. An einem Kontrollsignal-Ausgang 9 gibt der Synchronsignal-Generator ein Kontrollsignal KS ab, das - je nach Überwachungszweck - ein Ho­ rizontal-Kontrollsignal HKS, ein Vertikal-Kontrollsignal VKS oder ein Gesamt-Kontrollsignal GKS sein kann. Dieses - kurz mit KS bezeichnet - wird an dem D-Eingang einer als Abtasteinrich­ tung AE arbeitenden Kippstufe zugeführt.

Über einen weiteren Eingang 10 wird das zweite Videosignal VSB der zweiten Synchronimpuls-Aufbereitung SYNC-B zugeführt. Diese besteht im wesentlichen aus einer zweiten Impulsabtrennstufe AS 2, die sämtliche Synchronisierimpulse SYI abgibt. Diese werden eventuell noch über eine Impulsformstufe IFS, beispielsweise eine Differenzierschaltung und/oder Verzögerungsschaltung ge­ führt und als Kontrollimpulse KI an den Takteingang 11 der Ab­ tasteinrichtung angelegt. Wird die logische Eins des Kontrollsi­ gnals durch die Kontrollimpulse KI abgetastet, so besteht Syn­ chronismus zwischen beiden Videosignalen VSA und VSB. Fehlt der Synchronismus wird am -Ausgang der Abtasteinrichtung ein Syn­ chron-Fehlersignal FS erzeugt und über einen Tiefpaß TP auf ei­ ne Schwellwertschaltung TR an dem Fehlerausgang 6 abgegeben.

Im Prinzipschaltbild nach Fig. 4 wirkt das erste Videosignal VSA als Master-Videosignal, das den Synchron-Generator SYNC-GE steu­ ert und damit das Kontrollsignal liefert. Bei nur zwei zu syn­ chronisierenden Videosignalen (genauer Videosignalquellen) ist es prinzipiell gleichgültig, von welchem Videosignal das Kon­ trollsignal abgeleitet wird; bei mehr als zwei Signalen sollte es immer vom Master-Videosignal abgeleitet werden. Werden alle Videoquellen von einer zentralen Taktversorgung gesteuert, so wird man direkt von dieser auch gleich das Kontrollsignal und die Synchronisier- und Steuersignale ableiten.

In Fig. 5 ist die Abtasteinrichtung detaillierter dargestellt. Sie besteht wieder aus einer D-Kippstufe als Abtasteinrichtung AE, an deren -Ausgang ein ODER-Gatter angeschaltet ist. Der zweite Eingang des ODER-Gatters ist mit dem Takteingang der Ab­ tasteinrichtung verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters ist über einen ersten Widerstand R 1 auf einen Kondensator C 1 geschaltet, an den - gegebenenfalls über einen zweiten Widerstand R 2 - ein elektronischer Schwellwertschalter angeschlossen ist, der hier als Transistor TR 1 ausgebildet ist.

In der Regel muß nicht nur der Synchronismus überwacht werden, es muß außerdem zusätzlich geprüft werden, ob überhaupt Videosi­ gnale vorliegen. Ist dies nicht der Fall, so liegt am Taktein­ gang 11 der Abtasteinrichtung ständig die logische 1 an. Das Fehlersignal FS gibt einen Synchronismus-Fehler an, das Fehler­ signal FB das fehlende Videosignal VSB. Diese Signale können ge­ trennt (über Tiefpässe) den Ausgängen 5 und 6 abgegeben werden oder an einem einzigen Fehlerausgang 6 als zusammengefaßtes Feh­ lersignal FS, FB abgegeben werden.

In Fig. 6 ist das ODER-Gatter durch Widerstände und eine Diode D 1 nachgebildet. Bei der dargestellten Schaltung ist der -Aus­ gang der als Abtasteinrichtung AE dienenden D-Kippstufe über den Widerstand R 1 und die Diode D 1 mit dem Kondensator C 1 ver­ bunden und der Takteingang ist über einen dritten Widerstand R 3 direkt auf den Kondensator C 1 geführt. Auch hier sind zahlreiche Schaltungsvariationen denkbar. Funktionsmäßig entsprechen sich die in Fig. 5 und Fig. 6 angegebenen Schaltungen.

In Fig. 7 ist eine weitere Abtasteinrichtung AE-MO dargestellt. Sie enthält eine monostabile Kippstufe, deren Steuereingängen sowohl das Kontrollsignal KS, als auch die Kontrollimpulse KI zugeführt werden. Beide sind durch eine UND-Verknüpfung mitein­ ander verbunden. Stimmen beide Signale nicht überein, so wird am -Ausgang nach einer durch die Zeitkonstante bestimmten War­ tezeit ein Fehlersignal abgegeben.

Bei der Überwachung des Gesamtkontrollsignals GKS (Fig. 3h) müs­ sen die Zeitkonstanten des Zeitgliedes unsymmetrisch sein, damit eine Alarmmeldung durch die von den Trabanten abgeleiteten Kon­ trollimpulse erfolgen kann. Das Fehlersignal sollte außerdem ge­ speichert werden, da es sonst durch den korrekten Zeilensynchro­ nismus wieder gelöscht wird. Durch Verwendung eines digitalen Filters kann die Auswertung des Vertikal-Synchronismus erleich­ tert werden. Diese Überlegungen gelten natürlich sinngemäß auch für die übrigen Abtasteinrichtungen. Es hängt von den jeweils verwendeten Gegebenheiten ab, ob überhaupt Zeilen- und Bildsyn­ chronismus überwacht werden müssen und dies gemeinsam oder ge­ trennt erfolgen soll. Wird in Fig. 4 als Kontrollsignal nur das Horizontalkontrollsignal verwendet, ergibt sich eine besonders einfache Überwachungseinrichtung für den Horizontal-Synchronis­ mus. Der Tiefpaß bzw. seine Ansteuerung muß dann natürlich so dimensioniert sein, daß während der Vertikalimpulse kein Fehler­ signal abgegeben wird.

Ebenso können die Fehlersignale FS, FA und FB separat oder ge­ meinsam ausgewertet werden.

In Fig. 8 ist eine Synchronimpuls-Abtrennschaltung, beispiels­ weise AS 2 dargestellt. Sie enthält im wesentlichen einen Klemm- und Koppelkondensator KK, sowie einen mit zwei komplementären Transistoren TR 2 und TR 3 aufgebauten Verstärker. Die Basis-Emit­ ter-Diode wirkt hier als Klemmdiode. Am Kollektor des dritten Transistors TR 3 ist ein Inverter IN angeschaltet, so daß bei ne­ gativ gerichteten Synchronimpulsen am Eingang 10 positiv gerich­ tete Synchronimpulse am Kontrollimpuls-Ausgang 11 abgegeben wer­ den. Es sind zahlreiche Abtrennschaltungen bekannt, so daß auf Details hier nicht genauer eingegangen zu werden braucht. Fehlt ein Videosignal am Eingang 10, so wird über einen Basisspan­ nungsteiler und einen Basiswiderstand zunächst der Transistor TR 2 und durch diesen auch der Transistor TR 3 durchgeschaltet, wodurch der Kontrollimpuls-Ausgang 11 auf die logische Eins geht, was als Fehlersignal FB ausgewertet werden kann.

In Fig. 9 wird eine zweite monostabile Kippstufe MO 2 als Signal­ überwachung SUE für das Videosignal VSA verwendet. Fehlt am Ein­ gang das Kontrollsignal, so wird am Q-Ausgang das Fehlersignal FA abgegeben, das anzeigt, daß überhaupt kein Videosignal VSA vor­ handen ist (Fig. 1). Die Signalüberwachung muß sich natürlich nicht auf das Vorhandensein der Synchronisierimpulse beschränken, sondern kann bei entsprechendem Aufwand auch noch das Bildsi­ gnal, Farbburst usw. überprüfen.

Die Fehlermeldung kann bei der gestörten Video-Konferenzanlage auf einem Display angezeigt werden oder auf dem Bildschirm ein­ geblendet werden. Eine Fehlermeldung wird ebenso zur Gegenstelle übertragen, wobei eventuell das ungestörte Teilbild weiter über­ tragen wird. Natürlich kann auch automatisch die Vertauschung von Master- und Slave-Videokamera veranlaßt werden, wenn ein Synchronisationsverlust auftritt.

Claims (12)

1. Überwachungseinrichtung (UE) für synchronisierte Videosignale (VSA, VSB), dadurch gekennzeichnet,
daß von einem Synchronsignal-Generator (SYNC-GE) ein zu den Syn­ chronimpulsen (SYI) eines ersten Videosignals (VSA) phasenstar­ res binäres Kontrollsignal (KS: HKS, VKS) erzeugt wird,
daß eine Synchronimpuls-Abtrenneinrichtung (SYNC-B) vorgesehen ist, der ein zweites Videosignal (VSB) zugeführt ist und die von den Synchronimpulsen (SYI) hierzu phasenstarre Kontrollim­ pulse (KI) ableitet,
und daß eine Abtasteinrichtung (AE) vorgesehen ist, der das Kon­ trollsignal (KS) als Datensignal und die Kontrollimpulse (KI) als Abtasttakte zugeführt sind und die bei zeitlicher Nichtüber­ einstimmung des relevanten binären Zustandes des Kontrollsignals (KS) mit den Abtasttakten ein Synchron-Fehlersignal (FS) abgibt.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronimpuls-Aufbereitung (SYNC-A) vorgesehen ist, die von den Synchronimpulsen (SYI) des ersten Videosignals (VSA) gesteuert wird und die Kontrollsignale (KS) erzeugt.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollsignal (KS, VKS, HKS) von dem ersten Videosignal (VSA) abgeleitet ist, das als Master-Videosignal einen Synchrongenera­ tor des zweiten Videosignals (VSB) synchronisiert, und daß die Kontrollimpulse (KI) von dem synchronisierten Video­ signal (VSB) abgeleitet sind.

4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontrollsignal (KS) die Horizontalaustastlücken und/oder die Vertikalaustastlücke des Videosignals (VSA) verwendet werden.

5. Überwachungseinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontrollimpulse (KI) sowohl von den Horizontal-Synchron­ impulsen abgeleitete Horizontal-Kontrollimpulse (HKI) als auch von den Vertikal-Synchronisierimpulsen abgeleitete Vertikal-Syn­ chronisierimpulse (VKI) verwendet werden.

6. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signal-Überwachungsschaltung (SUE) für das Videosignal (VSA, VSB) vorgesehen ist, die bei einem fehlenden Videosignal ein Fehlersignal (FA, FB) abgibt.

7. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ein Videosignal (VSB) betreffende Fehlersignale (FS, FB) zusammengefaßt sind.

8. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignale (FS, FA, FB) über Tiefpässe (TP) und Schwellwertschalter (Tr 1) abgegeben werden.

9. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtasteinrichtung (AE) eine flankengetriggerte D-Kipp­ stufe vorgesehen ist.

10. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Signal-Überwachungsschaltung (SUE) ein aus einem Wider­ stand (R 1) und aus einem Kondensator (C) bestehendes Zeitglied vorgesehen ist.

11. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignale (FS, FA, FB) auf einem Display angezeigt werden oder auf einem Bildschirm eingeblendet werden.

12. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Synchron-Fehlersignal ein anderes Videosignal (VSB) als Master-Videosignal verwendet wird.