DE3819881A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur digitalen aufzeichnung und wiedergabe eines farbvideosignals eines secam-systems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Farbvideosignals nach einem SECAM-System.

Bei der digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Farbvideosignals nach dem NTSC- oder PAL-System im Zustand eines Signalgemisches werden ein Horizontal- Synchronisiersignal und ein Burst-Signal - beide Signale sind in einem Horizontal-Austastintervall enthalten - nicht aufgezeichnet, wie dies Fig. 4 veranschaulicht. Lediglich ein Signal innerhalb eines Abtastintervalls wird digitalisiert und aufgezeichnet. Beim Wiedergabe­ betrieb werden das von der Wiedergabeeinheit erhaltene Horizontal-Synchronisiersignal und das ebenfalls von der Wiedergabeeinheit erhaltene Burst-Signal addiert, um konsequenterweise die aufzuzeichnende Informkations­ menge zu vermindern. Eine solche Technik basiert auf der Tatsache, daß in dem Farbvideosignal nach dem NTSC- oder PAL-System in dem Fall, daß das Horizontal-Austast­ intervall aus dem Farbvideosignal weggelassen bzw. aus­ geschnitten ist, wie dies Fig. 4 veranschaulicht, das betreffende Intervall ohne weiteres wiederhergestellt werden kann, da sein Ausschalt- bzw. Unterbrechnungs­ punkt beim Schwarzabhebungspegel liegt, der konstant gehalten ist.

Unterdessen entspricht im Farbvideosignal nach einem SECAM-System der nichtmodulierte Träger dem Burstsignal­ anteil in dem NTSC- oder PAL-Signalgemisch, wie dies in Fig. 5 veranschaulicht ist. Ein derartiger nichtmodulier­ ter Träger tritt kontinuierlich mit dem Videoanteil im Abtastintervall auf, wie dies dargestellt ist, wobei überdies seine Phase nicht genau festgehalten ist auf der Abtastachse für die Digitalisierung.

Wenn das Horizontal-Austastintervall, welches das Horizontal-Synchronisiersignal und den nichtmodulierten Träger umfaßt, ausgeschaltet ist, wenn das SECAM-Signal in digitaler Form aufgezeichnet wird, wird es somit schwierig, einen derartigen nichtmodulierten Trägerteil im Wiedergabebetrieb wiederherzustellen. Es ist daher bisher üblich gewesen, den nichtmodulierten Träger eben­ falls bei der digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe des SECAM-Signals aufzuzeichnen.

Bei der Aufzeichnung des SECAM-Signals gemäß dem Stand der Technik wird der nichtmodulierte Träger ebenfalls, wie zuvor erwähnt, aufgezeichnet, womit konsequenter­ weise die Herabsetzung der aufzuzeichnenden Informations­ menge mißlungen ist. Darüber hinaus ist es unmöglich ge­ wesen, eine Kompatibilität mit einem digitalen Video­ bandrecorder zu erzielen, der für ein PAL-Farbsignal desselben zeilensequentiellen Videosystems ausgelegt ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Schaltungs­ anordnung zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Farbvideosignals gemäß einem SECAM-System zu schaffen. Beim Aufzeichnungsbetrieb soll ein Horizontal-Austast­ intervall, welches ein Horizontal-Synchronisiersignal und einen nichtmodulierten Träger umfaßt, im Falle eines Farbvideosignals gemäß einem NTSC- oder PAL-System nicht aufgezeichnet werden. Beim Wiedergabebetrieb soll der nichtmodulierte Träger aus den wiedergegebenen Daten wiederhergestellt und dann in das Horizontal-Austast­ intervall mit dem Horizontal-Synchronisiersignal einge­ fügt werden, um die aufzuzeichnende Informationsmenge zu reduzieren.

Bei der Aufzeichnung eines SECAM-Signals gemäß der vor­ liegenden Erfindung wird jedes Horizontal-Austastinter­ vall, welches ein Horizontal-Synchronisiersignal und einen nichtmodulierten Träger umfaßt, wie im Falle eines NTSC- oder PAL-Signals erwartet, wobei lediglich das Signal im Abtastintervall aufgezeichnet wird, nachdem es in eine digitale Form umgesetzt ist.

Unterdessen sind beim Wiedergabebetrieb die Daten in dem Abtastintervall in der Zeitbasis invertiert, und durch Anwendung eines Digital-Filters wird der zeitlich vor­ hergehende nichtmodulierte Träger auf der Grundlage der­ artiger invertierter Daten wiederhergestellt.

Der so wiederhergestellte Träger wird hinsichtlich der Zeitbasis erneut invertiert und dann in einen bestimmten Bereich des Horizontal-Austastintervalls eingefügt.

Von den Daten in dem Austastintervall, was zeitlich später auftritt, wird der nichtmodulierte Träger, der vor einem derartigen Abtastintervall existent ist, durch Anwendung eines Digital-Filters wiederhergestellt. Da der so erhaltene nichtmodulierte Träger hinsichtlich der Zeitbasis im invertierten Zustand ist, wird die Zeitbasis korrigiert, und dann wird der Träger früher als die Daten in dem Abtast-Intervall addiert, wodurch das Signal sich als ausgezeichnet kontinuierliches Signal erweist, um die Wiedergabe des SECAM-Signals zu erzielen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm beispielsweise Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinheiten für die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegen­ den Erfindung.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Einheiten.

Fig. 4 veranschaulicht ein digitales Aufzeichnungs­ intervall bei einem NTSC-Farbvideosignal.

Fig. 5 veranschaulicht ein digitales Aufzeichnungs­ intervall bei einem SECAM-Farbvideosignal.

Nunmehr wird die bevorzugte Ausführungsform unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Aufzeichnungs-/Wiedergabe­ anordnung, die dafür vorgesehen ist, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Mit den Bezugszeichen 10 und 20 sind eine Aufzeichnungseinheit bzw. eine Wiedergabe­ einheit bezeichnet.

Zunächst sei auf einen Aufzeichnungsbetrieb eingegangen, bei dem ein SECAM-Farbvideosignal SV über einen Eingangs­ anschluß 11 einem Analog-Digital-(A/D)-Wandler 12 zuge­ führt wird, in welchem das betreffende Signal mittels eines Taktsignals mit einer Frequenz abgetastet wird, die das n-fache (n = ganze Zahl, größer als 2) der Farb­ hilfsträgerfrequenz f _sc ist. Dabei erfolgt eine solche Abtastung, daß jeder Abtastwert beispielsweise in ein 8-Bit-Digital-Signal (Wort) umgesetzt wird. Bei dem Analog-Digital-Wandler 12 wird das eingangsseitige SECAM-Signal SV jedoch nicht während des Horizontal- Austastintervalls abgetastet, welches einen Horizontal- Synchronisierimpuls und einen nicht modulierten Träger umfaßt, wie dies in Fig. 5 veranschaulicht ist. Dies be­ deutet, daß lediglich das Signal innerhalb des Abtast­ intervalls digitalisiert wird, während das Austastinter­ vall des Signals SV ausgeschaltet ist.

Das von dem Analog-Digital-Wandler 12 her erhaltene digitale Signal wird einem PCM-Codierer 13 zugeführt, der sodann die Erzeugung und Addition eines Fehler­ korrekturcodes zu dem betreffenden Signal bewirkt und der ferner das digitale Signal gegenüber einem Burst- Fehler einer Verschachtelung unterzieht. Das von dem PCM-Codierer 13 abgegebene digitale Signal wird einem Aufzeichnungs-Prozessor 14 zugeführt, um für die Auf­ zeichnung optimal moduliert zu werden. Das so modulierte Signal wird mittels eines Aufzeichnungskopfes 15 auf einem Magnetband T aufgezeichnet.

Nunmehr wird eine Beschreibung bezüglich der Wiedergabe­ einheit gegeben, die mit einem Wiedergabekopf 21 ver­ sehen ist. Dieser Kopf 21 kann mit dem Aufzeichnungs­ kopf 15 ebenso kombiniert sein.

Das von dem Kopf 21 erhaltene wiedergegebene Signal wird einem Wiedergabe-Prozessor 22 zugeführt, in welchem das digitale Signal reproduziert und demoduliert wird. Das so demodulierte digitale Signal wird sodann einem PCM-Decoder 23 zugeführt, der eine Entschachtelung, eine Fehlerkorrektur und so weiter durchführt.

Obwohl keine Daten als Aufzeichnungssignal in dem Horizontal-Austastintervall vorhanden sind, wird ein digitales Videosignal mit bestimmten Daten (des Schwarz­ abhebungs- bzw. Sockel-Pegels), die in das Horizontal- Austastintervall eingefügt sind, als Ausgangssignal des PCM-Decoders 23 erhalten.

Das Ausgangssignal des PCM-Decoders 23 wird einem Ein­ gangsanschluß A eines Schaltkreises 25 über eine Zeit­ verzögerungsschaltung 24 zugeführt, während es außerdem einem Horizontal-Austastsignal-Generator 100 zugeführt wird. Diese Schaltung 100 erzeugt ein Horizontal-Austast­ intervall-Signal, welches ein Horizontal-Synchronisier­ signal und einen wiederhergestellten nichtmodulierten Träger umfaßt, wie dies weiter unten noch näher be­ schrieben werden wird. Ein derartiges Intervall-Signal wird einem weiteren Eingangsanschluß B des Schaltkreises 22 zugeführt, der derart betätigt wird, daß der Eingangs­ anschluß A während des Abtastintervalls ausgewählt ist oder daß der Eingangsanschluß B während des Horizontal- Austastintervalls ausgewählt ist. Demgemäß wird das SECAM-Digital-Signal mit den eingefügten Daten des ausgeschalteten Horizontal-Austastintervalls von dem Schaltkreis 25 erhalten und dann einem Digital-Analog- (D/A)-Wandler 26 zugeführt, in welchem das digitale Signal in eine analoge Form umgesetzt wird, so daß von dem Ausgangsanschluß 27 das wiedergegebene bzw. re­ produzierte SECAM-Farbvideosignal erhalten wird.

Der Horizontal-Austastsignal-Generator 100 bei dieser Ausführungsform ist durch folgenden Schaltungsaufbau ge­ bildet.

Das digitale Signal DV (Fig. 2A) von dem PCM-Decoder 23 wird einem digitalen Bandpaßfilter 101 zugeführt, wel­ ches eine Farbhilfsträgerkomponente CS (Fig. 2B) bereit­ stellt, die aus FM-Digital-Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y besteht.

Bei der Wiederherstellung des nichtmodulierten Trägers aus dem wiedergegebenen Signal ist die Bedingung der Wiederherstellung des zeitlich vorangehenden nicht­ modulierten Trägers aus dem aufgezeichneten und wiedergegebenen Signal CS zu erfüllen. Gemäß der vor­ liegenden Erfindung wird der nichtmodulierte Träger ge­ schätzt und aus dem mit der Zeit-Basis-Invertierung wiedergegebenen Signal CS wiederhergestellt.

Zu diesem Zweck wird die Farbhilfsträgerkomponente CS einem Zeitbasis-Inverter 102 zugeführt, der sodann ein hinsichtlich der Zeitbasis invertiertes Signal CSI (Fig. 2C) erzeugt. Aufgrund einer derartigen Zeitbasis- Inversion wird der wiederherzustellende nichtmodulierte Träger zeitlich nach dem Abtastintervall übertragen, welches dem nichtmodulierten Träger folgt. Der Zeitbasis- Inverter 102 kann durch Verwendung eines FIFO-Speichers (die erste eingegebene Information ist die zuletzt aus­ gegebene Information) oder durch einen Pufferspeicher oder durch eine Adressensteuerschaltung realisiert sein.

Das Ausgangssignal des Zeitbasis-Inverters 102 wird einer den nichtmodulierten Träger wiederherstellenden Wiederherstellungsschaltung 104 zugeführt.

Die bei dieser Ausführungsform verwendete Wiederher­ stellungsschaltung 104 umfaßt einen Schaltkreis 105 und ein digitales Filter 106 vom IIR-Typ. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel werden die Abtastdaten des nichtmodu­ lierten Träger sequentiell abgeschätzt und aus zwei Abtastproben (zwei Wörter) des Signals CSI wiederher­ gestellt. Das digitale Filter 106 umfaßt die 1-Wort- Verzögerungs-Register 107 und 108, zwei Koeffizienten- Multiplizierer 109 und 110 und einen Addierer 111. Der FIFO-Speicher oder Pufferspeicher, der als Zeitbasis­ inverter 102 dient, erfüllt die Forderung, wenn er je­ weils eine Kapazität von zwei Worten aufweist. Wenn zwei Abtastproben unmittelbar vor dem wiederherzustellen­ den nichtmodulierten Träger (unmittelbar danach bei der ursprünglichen Zeitbasis) in dem Signal CSI in die Verzögerungs-Register 107 und 108 geladen worden sind, ist der Schaltkreis 105 in den veranschaulichten Zustand gebracht und wirkt als IIR-Filter.

Fig. 3 veranschaulicht einen analogen Signalverlauf (nach der Zeitbasis-Invertierung) der wiedergegebenen Farbhilfsträgerdaten und der nichtmodulierten Trägerdaten, die daraus abgeschätzt und wiederhergestellt sind. Die Arbeitsweise des Digital-Filters 106 wird nachstehend unter Bezugnahme auf einen derartigen Signalverlauf erläutert werden.

Es sei nunmehr in einem beispielsweisen Falle angenommen, daß die ersten Abtastdaten a1 des wiederherzustellenden nichtmodulierten Trägers aus den wiedergegebenen Abtast­ daten b und c unmittelbar davor abgeschätzt werden. In Relation zu dem Träger sin x und der Abtastperiode p können die Abtastdaten wie folgt angegeben werden:

a₁=sin (x+q+p) (1)
b=sin (x+q) (2)
c=sin (x+q-p) (3)

Hierbei bedeutet q einen Phasen-Term. Die Abtastperiode p ist eine Konstante, die durch die Trägerfrequenz und die Abtastfrequenz bestimmt ist; sie ist in jedem Horizontal- Intervall verschieden.

Die Eliminierung von sin (x+q) aus den obigen Gleichungen führt zu

a1=2b · cos p-c, (4)

so daß die Abtastdaten a1 berechnet werden können. Hat man die Daten a1 erhalten, so können als nächste Daten zu derartigen Daten a1 die Daten a2 aus a1 und b berechnet werden. Danach können aufeinanderfolgende Daten sequentiell in entsprechender Weise erhalten werden. Um der Gleichung (4) zu genügen, wird ein Koeffizient (2 · cos p) dem Koeffizienten-Multiplizierer 109 in dem Digital- Filter 106 zugeführt, und ein Koeffizient (-1) wird dem Koeffizienten-Multiplizierer 110 zugeführt.

Nach Ablauf der Zeitspanne, die für die Wiederher­ stellung des nichtmodulierten Trägers erforderlich ist, wird der Schaltkreis 105 derart betätigt, daß er den zum dargestellten Zustand umgekehrten Zustand einnimmt.

Somit wird aus der Verbindung des Schaltkreises 105 oder des Ausgangsanschlusses des Digital-Filters 106 und des Verzögerungs-Registers 107 der wiederhergestellte nicht­ modulierte Träger CAI (Fig. 2D) erhalten; ein derartiger Träger CAI wird einer Verstärkungsregelschaltung 112 zu­ geführt. Ein Verstärkungsregelsignal bzw. Verstärkungs­ steuersignal GC (Fig. 2E) wird der betreffenden Ver­ stärkungsregelschaltung bzw. Verstärkungssteuerschal­ tung 112 zugeführt, wodurch der nichtmodulierte Träger so korrigiert wird, daß er hinsichtlich der richtigen Zeitbasis (Fig. 2F) gleichmäßig ansteigt.

Der nichtmodulierte Träger CAI* nach einer derartigen Verstärkungsregelung wird einem Zeitbasis-Inverter 113 zugeführt, der einen FIFO-Speicher oder Pufferspeicher ähnlich der zuvor erwähnten Schaltung 102 aufweist, so daß die Zeitbasis erneut invertiert wird, um den früheren Zustand wieder anzunehmen. Dadurch wird der nichtmodulierte Träger CA (Fig. 2G) mit der richtigen Zeitbasis erhalten.

Der nichtmodulierte Träger CA wird sodann einem Addierer 114 zugeführt.

Unterdessen wird die Farbhilfsträgerkomponente von dem digitalen Bandpaßfilter 101 her einer Subtrahierein­ richtung 103 zugeführt, so daß sie von dem digitalen Videosignal subtrahiert wird, welches von dem PCM-Decoder 23 abgegeben wird, wodurch allein die Luminanz- bzw. Leuchtdichtekomponentendaten von der Subtrahiereinrichtung 103 erhalten werden. Derartige Daten werden dem einen Eingangsanschluß eines Schalt­ kreises 115 zugeführt.

Auf der anderen Seite werden die Horizontal-Synchroni­ sierimpulsdaten in einem ROM-Speicher 116 gespeichert. Die aus diesem Speicher ausgelesenen Horizontal-Syn­ chronisierimpulsdaten werden dem Schaltkreis 115 zuge­ führt, der selektiv mit dem ROM-Speicher 116 verbunden ist, und zwar lediglich während des Horizontal-Synchroni­ sierimpulsintervalls. Demgemäß liefert der Schaltkreis 115 die Daten HD mit einem Schwarzabhebungspegel hinzu­ addierten Horizontal-Synchronisierimpuls. Derartige Daten HD werden dem Addierer 114 über eine Zeitverzögerungs­ schaltung 117 zugeführt. Der Addierer 114 gibt sodann Daten des Horizontal-Austastintervalls, einschließlich des Horizontal-Synchronisiersignals und des nichtmodu­ lierten Trägers, ab. Die so abgegebenen Daten werden dem Schaltkreis 25 zugeführt, um in die digitalen Video­ signaldaten eingefügt zu werden, die von dem PCM-Decoder 23 erhalten werden, wie dies oben erwähnt worden ist.

In diesem Zustand ist der nichtmodulierte Träger der eine, auf der Basis des benachbarten Signals wiederher­ gestellte Träger, so daß eine zufriedenstellende Kontinuität an der Verbindungsstelle mit Sicherheit erzielt werden kann.

Es dürfte einzusehen sein, daß die oben beschriebene Anordnung lediglich ein Beispiel darstellt, bei dem ein Abtast-Datensignal des nichtmodulierten Trägers aus zwei Abtast-Daten bzw. -Datensignalen berechnet wird. Die Anzahl der Verzögerungs-Register und der Abgriffe bei dem Digital-Filter 106 kann erhöht werden, so daß der nichtmodulierte Träger jeweils aus drei, vier oder mehr Abtastproben abgeschätzt werden kann, wodurch eine höhere Genauigkeit hinsichtlich der Wiederherstellung des nichtmodulierten Trägers erzielbar ist.

Die Verstärkungsregelschaltung 112 kann dadurch wegge­ lassen werden, daß die Koeffizienten geändert werden, die den Koeffizienten-Multiplizierern 109 und 110 in dem Digital-Filter 106 zugeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtmodulier­ ter Träger aus einem wiedergegebenen Signal durch die Anwendung von Zeitbasis-Invertern und eines Digital- Filters wiederhergestellt werden, so daß sogar bei der digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines SECAM-Farb­ videosignals das jeweilige Horizontal-Austastintervall welches ein Horizontal-Synchronisiersignal und einen nichtmodulierten Träger umfaßt, ausgeschaltet werden kann, womit lediglich das Signal in dem Abtastintervall allein digital aufgezeichnet und wiedergegeben wird. In konsequenter Weise wird es damit möglich, die aufzu­ zeichnende Informationsmenge zu vermindern, und ferner ist eine Kombatibilität mit einer digitalen Aufzeichnungs-/ Wiedergabeanordnung erzielt, die für ein PAL-Farbvideo­ signal ausgelegt ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Farbvideosignals eines SECAM-Systems, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal in einem Abtastintervall mit Ausnahme eines Horizontal-Austastintervalls, welches ein Horizontal-Synchronisiersignal und einen nichtmodu­ lierten Träger umfaßt, digitalisiert und aufgezeich­ net wird und daß in einem Wiedergabebetrieb die Zeitbasis der Daten in dem betreffenden Abtastintervall invertiert wird, woraufhin sodann mittels eines Digital-Fil­ ters (106) der zeitlich vorhergehende nichtmodulierte Träger auf der Basis der hinsichtlich der Zeitbasis invertierten Daten wiederhergestellt wird, wonach die Zeitbasis des betreffenden wiederhergestellten nichtmodulierten Trägers erneut invertiert und dieser in einen bestimmten Bereich des genannten Horizontal- Austastintervalls eingefügt wird.

2. Schaltungsanordnung zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Farbviedeosignals eines SECAM-Systems mit einem teilweise in einem Horizontal-Austastinter­ vall enthaltenen nichtmodulierten Träger, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Aufzeichnungseinrichtung (10) vorgesehen ist, die ein Signal in einem Abtastintervall mit Ausnahme des Hori­ zontal-Austastintervalls digitalisiert und aufzeichnet,
daß eine Wiedergabeeinrichtung (20) vorgesehen ist, die das mittels der Aufzeichnungseinrichtung (10) aufge­ zeichnete Signal wiedergibt,
daß eine Abtasteinrichtung (23) vorgesehen ist, die die nichtmodulierte Trägerkomponente von dem wiedergegebenen Signal abtastet,
daß eine Zeitbasis-Invertierungseinrichtung (102) vorge­ sehen ist, welche die Zeitbasis der abgetasteten nicht­ modulierten Trägerkomponente invertiert,
daß eine Wiederherstellungsschaltung (104) vorgesehen ist, die aus der von der Zeitbasis-Invertierungseinrich­ tung (102) abgegebenen nichtmodulierten Trägerkomponente den nichtmodulierten Träger in dem Horizontal-Austast­ intervall mit Ausnahme beim Aufzeichnungsbetrieb wieder­ herstellt,
und daß eine Addiereinrichtung (114) vorgesehen ist, die den kontinuierlichen nichtmodulierten Träger dadurch wiedergibt, daß der nichtmodulierte Träger, der partiell in dem Horizontal-Austastintervall enthalten ist und der von der genannten Wiederherstellungseinrichtung (104) erhalten ist, in die nichtmodulierte Trägerkomponente eingefügt wird, die in dem Abtastintervall enthalten ist, mit Ausnahme des Horizontal-Austastintervalls, und die von der genannten Wiedergabeeinrichtung erhalten wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den nichtmodulier­ ten Träger wiederherstellende Wiederherstellungseinrich­ tung (104) ein zyklisches IIR-(unendliches Impuls-Ant­ wortverhalten)-Digital-Filter (106) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Abtast­ einrichtung ein digitales Bandpaßfilter aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch­ gekennzeichnet, daß die Zeitbasis-In­ vertierungseinrichtung einen digitalen Speicher (113) umfaßt und die Zeitbasis dadurch invertiert, daß der ein­ geschriebene nichtmodulierte Träger in der umgekehrten Richtung ausgelesen wird.