DE3909845A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur erzeugung eines hilfssignals - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der eigenen älteren Patentanmeldung (P 37 36 741) wird ein System zur Ermittlung von Zeitbasisfehlern in einem vom Magnetband abgenommenen HDTV-Videosignal vorgeschlagen. Dieses Videosignal weist im Bereich horizontaler Austastlücken ein Referenzsignal auf, welches ähnlich dem Farb-Synchronsignal in einem Farb-Videosignal aus einem Paket mehrerer sinusförmiger Schwingungen besteht. Im Gegensatz zu dem Farb-Synchronsignal, welches pegelmäßig auf der hinteren Schwarzschulter übertragen wird, wird das Referenzsignal innerhalb der horizontalen Austastlücken gleichspannungsmäßig einem mittleren Grauwert überlagert. Die Frequenz des Referenzsignals ist mit der Frequenz eines Taktsignals gemäß der Beziehung

verkoppelt, so daß bei einer Taktfrequenz von f _Takt = 27 MHz und einer ganzen Zahl von n = 1 die Frequenz des Referenzsignals f _Hilf = 3,375 MHz wird. Das Taktsignal mit der Frequenz f _Takt ist darüber hinaus mit dem 864fachen der Horizontalfrequenz eines HDTV-Signals für ein 1250-Zeilen-System frequenzverkoppelt. Das aufsprechseitig in den horizontalfrequenten Austastlücken zugesetzte Referenzsignal dient zur Bestimmung vorliegender Zeitfehler im wiedergegebenen HDTV-Videosignal. Dabei wird der jeweilige Zeitfehler anhand der Phasenlage des wiedergegebenen Referenzsignals mit einem speziellen Phasendetektor ermittelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art den sinusförmigen Kurvenverlauf des Referenzsignals mit großer Phasen- und Amplitudengenauigkeit zu bestimmen und das Referenzsignal zusammen mit einem Synchronsignal dem Videosignal zuzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß die digitale und damit hochpräzise Ableitung des aufsprechseitig zugesetzten Referenz- und Synchronsignals den Restzeitfehler bei einer Zeitfehlerkorrektur auf wenige Nanosekunden beschränkt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der durch 8 Bit breite Datenworte festgelegte Dynamikbereich eines digitalisierten Videosignals mit einem analogen Bildbereich von 0 Volt für den Schwarzwert und 0,7 Volt für den Weißwert nicht eingeschränkt zu werden braucht, wenn zusätzliche Synchronimpulse mit einer negativen Amplitude von -0,3 Volt in dem Videosignal benötigt werden, die außerhalb des Dynamikbereichs des 8-Bit-Systems liegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung und

Fig. 2 Spannungszeitdiagramme zur Erläuterung des Blockschaltbildes.

In dem Blockschaltbild der Fig. 1 liegt an einer Klemme 1 ein digitales Videosignal mit einer Wortbreite von 8 Bit an, in dessen horizontalfrequenten Austastlücken A ein Hilfssignal in Form negativer Synchronimpulse S eines horizontalfrequenten Synchronsignals und ein Referenzsignal R auf einer Graustufe G einzufügen ist. Das Referenzsignal R umfaßt 10 sinusförmige Schwingungen mit einer Frequenz von 3,375 MHz. In der Fig. 2a ist eine der horizontalfrequenten Austastlücken A mit einem Bereich für eine vordere Schwarzschulter P _V , einem Synchronimpuls S, einem Referenzsignal R, einer Graustufe G und einer hinteren Schwarzschulter P _N dargestellt. Die Graustufe G liegt innerhalb eines Bildbereichs von 0% bis 100, entsprechend den Pegeln 0 Volt bis 0,7 Volt, bei 50% der Bildamplitude oder 0,35 Volt. Die Synchronimpulse S des Synchronsignals nehmen einen Amplitudenbereich von 0 Volt bis -0,3 Volt des Gesamtamplitudenbereichs von 1 V _ss ein.

Wie eingangs erwähnt, ist das Referenzsignal frequenz- und phasenmäßig mit dem Synchronsignal eines HDTV-Videosignals zu verkoppeln. Aus diesem Grund wird ein an einer Klemme 2 parallel mit dem digitalen Videosignal übertragenes Horizontal-Synchronsignal H _D einer Phasenregelschleife 3 zugeführt, an deren Ausgang ein mit dem 864fachen der Horizontalfrequenz eines HDTV-Videosignals phasenmäßig verkoppeltes Taktsignal CLK mit einer Taktfrequenz von 27 MHz abnehmbar ist. Das Taktsignal CLK sowie ein an einer Klemme 4 liegendes Horizontal-Austastsignal A _H und ferner ein über eine Klemme 5 zugeführtes Vertikal-Synchronsignal 2 V werden in einer Logikstufe 6 zu einem Steuersignal verknüpft, welches über eine Rücksetzstufe 7 zu dem Steuereingang eines Adreßzählers 8 weitergeleitet wird. Der Ausgang des Adreßzählers 8 ist über einen 9-Bit-breiten Daten-Bus zum einen mit den Adreßeingängen von programmierbaren Festwertspeichern 9 und 10 und zum anderen mit einer Steuerstufe 11 verbunden. Die Steuerstufe 11 detektiert einen am Ende des Schwingungspaketes vorliegenden Adreßwert, um über die Rücksetzstufe 7 den Adreßzähler 8 auf einen definierten Anfangs-Adreßwert zurückzustellen.

In dem programmierbaren Festwertspeicher 9 sind adreßabhängig Datenworte mit Amplitudenwerten des Kurvenverlaufs des Hilfssignals gespeichert. In dem vorliegenden Fall sind pro Schwingungsperiode des Referenzsignals jeweils acht Amplitudenwerte in dem programmierbaren Festwertspeicher 9 abgelegt, die durch Anlegen des Adreßsignals als Datenworte beim Auslesen wieder zur Verfügung stehen. Die am Ausgang des programmierbaren Festwertspeichers 9 abnehmbaren Daten werden in Form von 8 niederwertigen Bits einem Register 12 zugeführt. Das höchstwertige Bit MSB empfängt das Register 12 von dem programmierbaren Festwertspeicher 10, in welchem adreßabhängig der Impulsverlauf des negativen Synchronimpulses abgelegt ist.

Der Rücksetzstufe 7, dem Adreßzähler 8, den programmierbaren Festwertspeichern 9 und 10, der Steuerstufe 11 sowie dem Register 12 wird ein von der Logikstufe 6 aufbereitetes Taktsignal CLK zugeführt. Das Register 12 weist ebenso wie ein im Signalweg des digitalen Videosignals angeordnetes weiteres Register 13 Tri-State-Ausgänge auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel abhängig von einem Horizontal-Austastsignal A _H anliegende Datensignale auf einen ausgangsseitigen 8-Bit-breiten Datenbus zu einem D/A-Wandler 14 durchschalten. Die Register 12 und 13 übernehmen somit die Funktion eines Demultiplexers, welcher abhängig vom logischen Pegel des horizontalen Austastsignals A _H zwischen den anliegenden Eingangssignalen umschaltet. Das als höchstwertiges Bit von dem programmierbaren Festwertspeicher 10 abgegebene Datensignal gelangt über das Register 12 direkt an den höchstwertigen Eingang des D/A-Wandlers 15, der ebenfalls von dem Taktsignal CLK getaktet wird. Der D/A-Wandler 14 weist somit einen Dateneingang zum Empfang zu 9-Bit-breiten Datenworten auf. Die von dem D/A-Wandler 14 entsprechend den anliegenden Datenworten umgewandelten Analogwerte werden über ein Tiefpaßfilter 15 und eine nachgeschaltete Entzerrerstufe 16 zu einer Klemmstufe 17 geleitet, welche das nunmehr analog vorliegende Videosignal mit einem horizontalfrequenten Klemmimpulssignal H _C im Bereich der vorderen Schwarzschulter P _v auf ein definiertes Gleichspannungspotential klemmt.

Der D/A-Wandler 14 weist einen Amplituden-Dämpfungsverlauf auf, der einer sin(x)/x-Funktion folgt. Der dem D/A-Wandler 14 nachgeschaltete Tiefpaßfilter 15 weist ebenfalls einen bestimmten Amplituden-Dämpfungsverlauf auf. Der Tiefpaßfilter 15 ist ein 7poliges Tschebyscheff-Filter mit einem geradlinigen Frequenzgangverlauf bis ca. 10,5 MHz. Die insgesamt durch den A/D-Wandler 14 und das Tiefpaßfilter 15 verursachten Amplituden-Dämpfungsverluste werden nachfolgend in der Entzerrerstufe 16 durch eine passive Frequenzganganhebung zur Grenzfrequenz hin ausgeglichen. Am Ausgang der Klemmstufe 17 ist ein analoges Videosignal abnehmbar, welches im Bereich der horizontalfrequenten Austastlücken gemäß der Fig. 2a einen Synchronimpuls S, das Referenzsignal R und die Graustufe G enthält.

Die Fig. 2c zeigt in einem veränderten Zeitmaßstab mehrere Horizontalperioden des ausgangsseitigen Videosignals an Klemme 18. Mit entsprechendem zeitlichen Maßstab ist in der Fig. 2c ein Horizontalsynchronsignal H und in der Fig. 2d ein Horizontal-Austastsignal A _H dargestellt, wobei ein Austastintervall mit A und eine Zeilenperiode mit H bezeichnet ist.

Durch die digitale Ableitung des Hilfssignals 3 mit dem Synchron- und Referenzsignal und der damit verbundenen festen zeitlichen Zuordnung bezüglich fest definierter Abtastzeitpunkte im erzeugten Hilfssignal ergibt sich eine von Toleranzen analoger Bauelemente im wesentlichen unabhängige Signalform und damit keine bauelementeabhängige Beeinflussung der Phasenlage und des Amplitudengangs des erzeugten Hilfssignals.

Mit dem erfindungsgemäß erzeugten Hilfssignal kann der Restzeitfehler durch einen wiedergabeseitigen Zeitfehlerkorrektor eines HDTV-Magnetbandgerätes auf etwa 3 ns beschränkt werden. Dies entspricht etwa einem Sechstel eines Bildpunktes in einem HDTV-Videosignal.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Hilfssignals, welches mit dem Synchronsignal eines Videosignals frequenzverkoppelt und im Bereich horizontalfrequenter Austastintervalle dem Videosignal zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit der Horizontalfrequenz des Synchronsignals verkoppeltes Taktsignal abgeleitet wird, dessen Frequenz ein Vielfaches der Frequenz des Hilfssignals ist,
daß während eines jeden horizontalfrequenten Austastintervalls in Abhängigkeit des abgeleiteten Taktsignals ein Adreßsignal für programmierbare Festwertspeicher (9, 10) erzeugt wird, in welchen der Signalverlauf des Hilfssignals abgelegt ist, und
daß am Ausgang der programmierbaren Festwertspeicher (9, 10) erhaltene Datensignale innerhalb der horizontalfrequenten Austastintervalle als Hilfssignal in den Datenstrom eines digitalen Videosignals eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Taktsignals mit einem geradzahligen Vielfachen der Frequenz von Referenzschwingungen im Hilfssignal verkoppelt ist, vorzugsweise mit dem 8fachen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten programmierbaren Festwertspeicher (9) der Signalverlauf von Referenzschwingungen (R) im Hilfssignal abgelegt wird,
daß in einem zweiten programmierbaren Festwertspeicher (10) der Signalverlauf eines Synchronimpulses (S) im Hilfssignal abgelegt wird,
daß während horizontalfrequenter Austastintervalle in den Datenstrom des digitalen Videosignals Daten mit einem am Ausgang des ersten programmierbaren Festwertspeichers (9) erhaltenen Datensignal in Form des Referenzsignals (R) als niederwertige Datenwerte zusammen mit einem am Ausgang des zweiten programmierbaren Festwertspeichers (10) erhaltenen Datensignal in Form des Synchronimpulses (S) als höchstwertiger Datenwert A/D-gewandelt werden.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch
einen mit Horizontal-Synchronimpulsen des Videosignals verkoppelten Taktgenerator (3),
einen Adreßzähler (8) zum Zählen von Taktimpulsen, die von dem Taktgenerator (3) abnehmbar sind,
einen ersten programmierbaren Festwertspeicher (9) zur Speicherung des Kurvenverlaufs der Referenzschwingungen (R) im Hilfssignal, wobei die Adreßeingänge des ersten programmierbaren Festwertspeichers mit Adreßausgängen des Adreßzählers (8) verbunden sind,
einen zweiten programmierbaren Festwertspeicher (10) zur Speicherung des Kurvenverlaufs eines Synchronimpulses im Hilfssignal, wobei die Adreßeingänge des zweiten programmierbaren Festwertspeichers (10) mit den Adreßausgängen des Adreßzählers (8) verbunden sind,
einer Demultiplexereinrichtung (12, 13), welche abhängig von einem horizontalfrequenten Austastsignal umschaltbar ist,
einem D/A-Wandler (14) am Ausgang der Demultiplexereinrichtung (12, 13), und
einen mit dem Ausgang des D/A-Wandlers (14) verbundenen Tiefpaßfilter (15) zur Abgabe eines analogen Videosignals mit im Bereich der horizontalfrequenten Austastintervalle eingefügten Synchronimpulse (S) und Referenzschwingungen (R).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Demultiplexereinrichtung (12, 13) mit einem ersten Register (13) mit Tri-State-Ausgängen, welchem über einem 8 Bit breiten Datenbus ein digitales Videosignal zugeführt ist und mit einem zweiten Register (12) mit Tri-State-Ausgängen, wobei dessen Eingänge mit Ausgängen des ersten und zweiten programmierbaren Festwertspeichers (9, 10) verbunden sind, wobei dessen Ausgänge teilweise mit Ausgängen des ersten Registers (13) parallel zu Eingängen des D/A-Wandlers (14) führen und wobei ein anderer Teil der Ausgänge zur direkten Übertragung höchstwertiger Daten zu anderen Eingängen des D/A-Wandlers (14) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine dem Tiefpaßfilter (15) nachgeschaltete Entzerrerstufe (16) zur Linearisierung des Frequenzgangs des vorgeschalteten Übertragungssystems.