DE3736741A1 - System zur ermittlung von zeitbasisfehlern in einem video-signal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung von Zeitbasisfehlern in einem Videosignal nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Ein derartiges System wurde bereits in einer älteren Patentanmeldung (P 35 33 702) der Anmelderin vorgeschlagen. Bei diesem vorgeschlagenen System werden jene Amplitudenwerte des Farbsynchronsignals eines A/D­ gewandelten Videosignals durch Arcuscosinus-Bildung in entsprechende Phasenwerte überführt, die innerhalb eines Bereiches von +/-0,5 bezogen auf eine Amplitude des Farbsynchronsignals von +/-1 liegen. Von den erhaltenen Phasenwerten werden 4 Phasenwerte einer Mittlung unterworfen, um mögliche Phasenfehler durch dem Videosignal überlagerter Rauschkompo­ nenten statistisch zu mitteln.

Eine Amplitudenänderung oder ein Gleichspannungsversatz des vom Magnet­ band wiedergegebenen Farbfernsehsignals wirkt sich jedoch weiterhin als Phasenfehler aus. Da aber gerade die Phasenlage des Farbsynchronsignals maßgeblich den Ist-Zustand des Zeitbasisfehlers in einem wiedergegebenen Videosignal bestimmt, kann der Zeitbasisfehler nachfolgend nur mangelhaft oder auch fehlerhaft korrigiert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein System gemäß der ein­ gangs genannten Art anzubieten, welches die Phasenlage und damit den Zeitbasisfehler eines störbehafteten Videosignals zuverlässiger ermittelt.

Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt­ anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß Amplitudenschwankungen nur noch unwesentlich als Phasenfehler bei der Bestimmung der Phasenlage eingehen. Je nach Lage der Impulse des Abtastsignals zum Videosignal können Phasenfehler durch Amplitudenfehler völlig ausgeschlossen werden. Phasenfehler durch Gleichspannungsversatz können prinzipbedingt nicht mehr entstehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand von mehreren Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 Spannungszeitdiagramme zur Erläuterung des erfindungs­ gemäßen Systems und

Fig. 2 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung.

In dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird ein HDTV-Videosignal (High-Definition-Television) aufgezeichnet und wiedergegeben, welches eine Bandbreite von 0 bis ca. 20 MHz aufweist. In den horizontalen Aus­ tastlücken des von einem magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Gerät wiedergegebenen HDTV-Videosignals befinden sich im Bereich der vorderen Schwarzschultern Pakete eines Hilfsträgersignals, die aus beispielsweise 12 Schwingungsperioden bestehen. Das Hilfsträgersignal dient als Pilot­ signal zum Feststellen von Zeitbasisfehlern im wiedergegebenen HDTV- Videosignal. Die Frequenz der Schwingungen des Hilfträgersignals ist gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Frequenz eines Abtastsignals zur nachfolgenden A/D-Wandlung entsprechend der Beziehung

verkoppelt, mit f _sample = Frequenz des Abtastsignals, f _burst = Frequenz des Hilfsträgersignals und n = eine ganze Zahl.

In der Fig. 1 zeigt a) den Ausschnitt eines HDTV-Videosignals im Bereich der horizontalen Austastlücke. Im Bereich der vorderen Schwarzschulter sind drei der zwölf sinusförmigen Schwingungen dargestellt, die im Gegen­ satz zu dem Farbsynchronsignal in einem Farbvideosignal nahezu den gesam­ ten Amplitudenbereich einnehmen.

Geht man davon aus, daß der Amplitudenbereich des Videosignals 255 Stufen umfaßt, nimmt der Amplitudenbereich des Hilfsträgersignals die Stufen von 16 bis 239 ein. Der Gleichspannungsanteil des Hilfsträgersignals befindet sich in der Mitte des Videoaussteuerbereichs bei Stufe 128. Wird angenom­ men, daß die Frequenz des Abtastsignals 27 MHz beträgt, errechnet sich die Frequenz des Hilfsträgersignals bei n=2 mit 3,375 MHz. Bezogen auf die Schwingungen des Hilfsträgersignals befinden sich dort nach einer A/D-Wandlung im Abstand von 45° Abtastwerte.

Durch Zeitfehler, die durch verschiedene mechanische Ungenauigkeiten der Wiedergabekopfanordnung und der Bandtransportanordnung entstehen, kommt es zu Schwankungen der Zeitbasis bei der Wiedergabe gegenüber demjenigen bei der Aufnahme. Zeitfehler führen daher zu einer Verschiebung der Ab­ tastlage auf den Schwingungen des Hilfsträgersignals. Die Fig. 1b) soll diesen Vorgang verdeutlichen: sie zeigt eine Periode des in Fig. 1a) dargestellten Hilfsträgersignals in einem größeren zeitlichen Maßstab. Die mit Sternen gekennzeichneten Punkte auf der cosinus-förmigen Kurve geben eine Position von Abtastimpulsen des Abtastsignals wieder, wenn kein Zeitfehler im wiedergegebenen HDTV-Videosignal vorliegt. Die Kreise auf der vorliegenden Cosinus-Kurve kennzeichnen eine Abweichung von den vorhergehenden Abtastzeitpunkten. Die mit Kreuzen gekennzeichneten Punkte stellen die maximale Abweichung in einem Taktraster dar. Mit dieser Abweichung der Abtastzeitpunkte geht eine entsprechende Abweichung der Amplitudenwerte einher. Umgekehrt kann anhand der abgetasteten Ampli­ tudenwerte auf die Phasenlage zum jeweiligen Abtastzeitpunkt auf der Cosinus-Kurve geschlossen werden. Legt man in einem Nur-Lese-Speicher (PROM) eine Arcuscosinus-Funktion ab, so läßt sich beim Vorliegen be­ stimmter Amplitudenwerte auf entsprechende Phasenwerte schließen.

Da bei Videosignalen mit schlechtem Signal-/Pauschabstand ein einzelner Amplitudenwert und damit sein entsprechender Phasenwert fehlerbehaftet sein kann, werden mehrere so gefundene Phasenwerte gemittelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei dem Verhältnis f _abtast /f _burst = 8 nur solche Phasenwerte berücksichtigt, die unterhalb einer Schwelle von 85,3% liegen und die zudem um 180° zueinander versetzt liegenden Phasen­ werten ein Pärchen bilden. In der Fig. 1b) sind die Pärchen mit A′ und A′′ sowie B′ und B′′ gekennzeichnet.

Da die Schwelle von 85,3% einem Winkel von 45° entspricht, können auf der positiven und negativen Flanke einer Cosinus-Schwingung nur zwei Werte-Paare gebildet werden. Andere Verhältnisse ergeben sich, wenn das Verkopplungsverhältnis zwischen Hilfsträgersignal und Abtastsignal ver­ ändert wird.

Erfindungsgemäß werden somit nur Meßwert-Paare erfaßt, die einen Phasen­ versatz von 180° aufweisen. Fehler im Hilfsträgersignal durch einen Gleichspannungsversatz, d. h. eine Verschiebung des Hilfsträgersignals aus der Mittellage, werden vollständig ausgemittelt. Andere Fehler, z. B. Amplitudenschwankungen des Hilfsträgersignals, werden nach der Mittelung mindestens halbiert. Je nach Abtastlage der Abtastimpulse im Abtastsignal können Phasenfehler auch völlig ausgemittelt werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems. In diesem Blockschaltbild sind nur die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendigen Blöcke aufgenommen; insbesondere ist nur ein Kanal von n Kanälen eines Aufnahme-/Wiedergabe-Gerätes für HDTV-Videosignale dargestellt. Das in einen Wiedergabe-Magnetkopf 1 von einem Magnetband 2 induzierte HDTV-Videosignal wird in einem Block 3 vorverstärkt, entzerrt und demoduliert. Das analog vorliegende HDTV-Videosignal wird in einem A/D-Wandler 4 A/D-gewandelt und in einer Wortbreite von 8 Bit zwei in Reihe geschalteten D-Flip-Flops 5 und 6 zugeführt. Das analoge HDTV- Videosignal wird ferner einem Signalgenerator 7 zugeführt. In dem Signal­ generator 7 werden in bekannter Weise von dem HDTV-Videosignal ein Hori­ zontal-Synchronsignal H und ein mit dem Horizontal-Synchronsignal ver­ koppeltes Abtastsignal (27 MHz) abgeleitet.

Dieses Abtastsignal wird dem A/D-Wandler 4 und den beiden D-Flip-Flops 5 und 6 zugeführt. Der Ausgang des D-Flip-Flops 6 ist mit dem Eingang einer Einrichtung 8 zur Ableitung von Phasenwerten in Abhängigkeit digitaler Amplitudenwerte verbunden. Die Einrichtung 8 besteht aus einem PROM, in welchem die Arcuscosinus-Funktion abgelegt ist. Da sich eine Arcuscosinus-Funktion nach 180° wiederholt, wird durch Zwischenschaltung der beiden D-Flip-Flops 5 und 6 und durch Zuführung des höchstwertigen Bits (MSB) im digitalen Ausgangssignal des A/D-Wandlers 4 der Wertebereich von 180° auf 360° erweitert. Die Phasenwerte liegen in einer Wortbreite von 10 Bit vor. Neben den Phasenwerten wird auch ein Signal abgeleitet, welches kennzeichnend für Phasenwerte ist, die größer als 85,3% sind.

In einer Logik 9 wird dieses Signal mit dem Abtastsignal und dem Hori­ zontalsynchronsignal logisch verknüpft. Am Ausgang der Logik 9 ist ein Taktsignal für ein D-Flip-Flop 10 abgreifbar, das zur Übernahme der von der Einrichtung 8 erzeugten Daten der Phasenwerte dient. Die logische Verknüpfung in der Logik 9 wird derart durchgeführt, daß ein Taktsignal gemäß der Fig. 1c) erzeugt wird. Bei diesem Taktsignal sind die Takt­ impulse unterdrückt, die entsprechende Amplitudenwerte oberhalb von 85,3% und unterhalb einer bestimmten Pegelgrenze aufweisen. Pro Horizon­ talperiode werden somit 4 Phasenwerte einer Schwingung des Hilfsträger­ signals zu einer Mittlungseinrichtung weitergeleitet, die aus einer Addierstufe 11 und einem D-Flip-Flop 12 besteht. Durch Rückkopplung vom D-Flip-Flop 12 werden die 4 Phasenwerte aufsummiert und zu einer Auswert­ schaltung 13 weitergeleitet.

Damit die Mittlungseinrichtung zu Beginn einer jeden Zeile gleiche Aus­ gangssituationen vorfindet, wird das D-Flip-Flop 12 mit dem Horizontal­ synchronsignal H zurückgesetzt. Die Auswertschaltung 13 kann aus einem weiteren PROM bestehen, welches den gemittelten Phasenwert in entspre­ chende Frequenz- und Phasenwerte zur Korrektur von Zeit- und Geschwindig­ keitsfehlern umsetzt. Eine derartige Auswertschaltung ist bereits in der älteren Patentanmeldung P 35 33 702 vorgeschlagen worden.

Das erfindungsgemäße System bleibt nicht auf das in der Fig. 2 darge­ stellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Andere Ausführungsformen, ins­ besondere die Form der Ableitung von Phasenwerten anhand von digitalen Amplitudenwerten, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

Claims (5)

1. System zur Ermittlung von Zeitbasisfehlern in einem Videosignal, welches von einem Informationsträger abgenommen wird und welches im Bereich horizontaler Austastlücken ein Hilfsträgersignal aufweist, mit einem von einem Abtastsignal gesteuerten A/D-Wandler zur A/D-Wandlung des Videosignals, mit einer Einrichtung zur Ableitung von Phasenwerten in Abhängigkeit digitaler Amplitudenwerte von Schwingungen des Hilfs­ trägersignals, mit einer Mittelungseinrichtung, in welcher mehrere in einem bestimmten Amplitudenbereich vorliegende Phasenwerte gemittelt werden, und mit einer Einrichtung zur Ableitung des Zeitbasisfehlers anhand gemittelter Phasenwerte dadurch gekennzeichnet, daß die Fre­ quenz der Schwingungen des Hilfsträgersignals (f _burst ) mit der Frequenz des Abtastsignals (f _sample ) entsprechend der Beziehung verkoppelt wird, wobei n eine ganze Zahl ist, und daß nur Paare von Phasenwerten, die um 180° phasenverschoben zueinander liegen, gemit­ telt werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Paare von Phasenwerten gemittelt werden, bei denen die den Phasenwerten zugeordneten Amplitudenwerte unterhalb einer vorgegebenen Amplituden­ schwelle liegen.

3. System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Frequenzkopplung von f _sample = 8 · f _burst die Amplitudenschwelle auf das ((2 + √)/4)-fache des Gesamtamplitudenbereiches des Hilfs­ trägersignals gelegt wird.

4. System nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei in Reihe geschaltete erste und zweite D-Flip-Flops (5, 6), welche das digitale Videosignal in Abhängigkeit des Abtastsignals übernehmen, einen Nur- Lese-Speicher (8) mit gespeicherter Kreisfunktion, insbesondere Arcus­ cosinus-Funktion, zur Ableitung eines Signals zur Kennzeichnung von Phasenwerten in Abhängigkeit digitaler Amplitudenwerte des digitalen Videosignals am Ausgang des zweiten D-Flip-Flops (6) sowie eines Signals zur Kennzeichnung bestimmter Amplitudenwerte, einer Logik (9) zur logischen Verknüpfung des Signals zur Kennzeichnung bestimmter Amplitudenwerte, des Abtastsignals und eines vom Videosignal getrenn­ ten Horizontal-Synchronsignals, ein drittes D-Flip-Flop (10), welches das Ausgangssignal des Nur-Lese-Speichers (8) in Abhängigkeit eines von der Logik (9) erzeugten Taktsignals übernimmt, und eine Mittlungs­ einrichtung (11, 12, 13) zur Mittelwertbildung der am Ausgang des dritten D-Flip-Flops (10) erhaltenen Phasenwerte.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nur-Lese- Speicher (8) neben dem vom ersten und zweiten D-Flip-Flop (5, 6) ver­ zögerten Videosignal das höchstwertige Bit des unverzögerten Video­ signals zugeführt ist.