DE4105571C1

DE4105571C1 - Ascertaining transmission quality of TV system - generating two=dimensional angular function signal of variable frequency

Info

Publication number: DE4105571C1
Application number: DE19914105571
Authority: DE
Inventors: Peter 8721 Poppenhausen De Moehringer; Klaus 8300 Landshut De Schuster
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 2011-02-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus "EBU Review", Oct. 1982, S. 218 bis 226 bekannt.

Eine ständig wachsende Anzahl von Geräten und Systemen der modernen Fernsehtechnik kann mit den Mitteln der klassischen Meßtechnik nur noch unvollständig untersucht werden. Speziell sind davon alle jene Geräte betroffen, die Zeilen- oder Bildspeicher enthalten und die mit diesen Daten Bildverarbeitung im weitesten Sinne durchführen. Um das Signalübertragungsverhalten dieser Geräte beurteilen zu können, sind deshalb zwei- oder dreidimensionale Meßsignale nötig. Ein bekanntes und allgemein verwendetes derartiges Signal ist das Zonenplattensignal ("EBU Review", Oct. 1982, S. 220), das aus einem kosinusförmigen Signal besteht, dessen Frequenz eine Funktion von einer zwei- oder mehrdimensionalen Variablen entsprechend folgender Gleichung ist:

f (x,y,t) = cos (k₀ + k_x · x + k_y · y + k_t · t
+ k_xt · x · t + k_yt · y · t + k_xy · x · y + ½ k_x2 · x²
+ ½ k_y2 · y² + ½ k_t2 · t²)

wobei x, y und t die Koordinatenachsen (Variablen) eines dreidimensionalen kathesischen Koordinatensystems darstellen und

k₀, k_x, k_y, k_t;
k_xy, k_xt, k_yt, k_x2, k_y2, k_t2

Konstanten sind.

Die Beurteilung eines Gerätes oder Übertragungssystems führt bisher allerdings zu rein qualitativen Aussagen. Auch ist eine Aussage, die sich auf ein Differenzsignal zwischen Meßsignal und Meßergebnis bezieht, möglich, aber nur schwer interpretierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beurteilung der Übertragungsqualität zu schaffen, welches auch bei Geräten mit Zeilen- oder Bildspeicher einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, das bekannte Zonenplattensignal derart zu ergänzen, daß sich ein konstanter Betrag des Meßsignals, unabhängig von den mehrdimensionalen, das Signal beschreibenden Variablen erreichen läßt. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 bis 7 verschiedene Zonenplattendarstellungen.

Bei der gezeigten Anordnung werden mit den Funktionssignalgeneratoren 10 und 20 Signale, insbesondere Kosinus- und Sinusfunktionssignale f1 (x,y,t) und f2 (x,y,t) erzeugt, welche an den jeweiligen Generatorausgängen 11 bzw. 21 anliegen. Zur Vereinfachung werden im dargestellten Beispielsfalle lediglich zweidimensionale Funktionssignale u_c (x,y) und u_s (x,y) betrachtet. Wesentlich für die erfindungsgemäß verwendeten Funktionssignale ist, daß

- ihr Betrag unabhängig von der Frequenz konstant ist und
- ihre Frequenz variabel ist.

Für Sinus- und Kosinussignale als Funktionssignale gilt:

sin² (x,y) + cos² (x,y) = 1

Um diese Funktionssignale über ein Fernsehübertragungssystem 40 übertragen zu können, wird ein Gleichanteil in 10 und 20 so hinzugefügt, daß keine negativen Signalwerte auftreten können, wie dies in Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt ist:

u_c (x,y) = ½ (1 + cos (αx² + βy²)) (1)

u_s (x,y) = ½ (1 + sin (αx² + βy²)) (2)

Die Generatorausgangssignale u_c (x,y) und u_s (x,y) werden mittels eines Multiplexers 30 alternierend, vorzugsweise zeilen-, halbbild- oder vollbildsequentiell, dem Eingang 41 des Fernsehübertragungssystems 40 zugeführt. Die übertragenen Signale am Ausgang 42 von 40 werden über einen weiteren Multiplexer 50 den Eingängen 63 und 64 einer Auswerteeinheit 60 zugeleitet. Die Multiplexer 30 und 50 sind zueinander synchronisiert, so daß das zugeführte Signal u_c (x,y) mit einem übertragenen Signal V_c (x,y) und das zugeführte Signal u_s (x,y) mit einem übertragenen Signal v_s (x,y) zeitlich exakt korrespondiert. Der Auswerteeinheit werden ferner die Generatorausgangssignale u_c (x,y) und u_s (x,y) an Eingängen 61 und 62 über Leitungen 70, 80 direkt zugeführt.

In der Auswerteeinheit 60 werden aus den übertragenen Signalen v_c (x,y) und v_s (x,y) die generatorseitig zugesetzten Gleichanteile gemäß Gleichung (5) entfernt, wobei zuerst die Signalsumme gemäß Gleichung (4) gebildet wird:

v_k (x,y) = v_c (x,y) + j O_s (x,y) (4)

_k (x,y) = v_c (x,y) + j (v_s (x,y)) - k (5)

wobei k den Gleichanteil von beschreibt.

In gleicher Weise werden auch aus den Generatorausgangssignalen u_c (x,y) und u_s (x,y) an den Eingängen 61 und 62 die Gleichanteile entfernt; wobei zunächst eine Summation gemäß Gleichung 6 vorgenommen wird:

u_k (x,y) = u_c (x,y) + j u_s (x,y) (6)

Anschließend wird der Gleichanteil gemäß Gleichung 7 entfernt:

Die Auswerteschaltung 60 vergleicht entsprechend den Gleichungen (8) und (9) die aus den Gleichungen (5) und (7) resultierenden, von Gleichanteilen befreiten Signale (x,y) und (x,y):

In der fernsehmeßtechnischen Darstellung von Zonenplatten auf einem Monitor 90 (Fig. 1) bedeuten die Gleichungen (1), (2) und (6), daß die Zonenplatte u_c (x,y) um einen imaginären Anteil u_s (x,y) zu einer komplexen Zonenplatte u_k (x,y) erweitert wurde. Die entstandene komplexe Zonenplatte (Gl. 6) erfüllt nach der Entfernung des Gleichanteils die vorstehenden Bedingungen, daß ihr Betrag unabhängig von der Frequenz konstant und ihre Frequenz variabel ist. Als Fernsehübertragungssystem 40 (Meßobjekt) werden beispielsweise Geräte mit Zeilen- oder Bildspeicher wie Filmabtaster, Effektgeräte, aber auch Filter, Kammfilter, PAL-Coder, PAL-Decoder, Normwandler und dgl. vorgesehen. Die Einflüsse der Meßobjekte auf die komplexe Zonenplatte gemäß Gleichung (6) werden anhand der Fehlermaße E1 (Gl. 8) und E2 (Gl. 9) bestimmt. Das Fehlermaß E1 zeigt die Betrags- und Phasenfehler gleichermaßen, wohingegen das Fehlermaß E2 sich auf reine Betragsfehler beschränkt. Durch die Erfassung des Fehlermaßes E1 bzw. E2 über alle Meßpunkte P (x_i, y_i) (=ganzes Bild) erhält man ein Maß für die Größe der Verzerrung durch das Meßobjekt.

Im folgenden sind Rechnersimulationen von Messungen mit der cos-Zonenplatte, der sin-Zonenplatte und der komplexen Zonenplatte gegenübergestellt. Simuliert wurde der Einfluß eines zweidimensionalen Matrixfilters mit 3 _* 3 Koeffizienten. Fig. 2 zeigt den Betragsfrequenzgang des Matrixfilters in der Höhenliniendarstellung. Fig. 3 zeigt das Schirmbild der ungefilterten und der gefilterten cos-Zonenplatte. Fig. 4 die entsprechenden Ausdrucke der sin-Zonenplatte. Fig. 5 zeigt den Betrag der gefilterten komplexen Zonenplatte. Dabei ist der Betrag der gefilterten komplexen Zonenplatte ein direktes Abbild des Frequenzgangs des beeinflussenden Systems. In Fig. 6 und 7 sind weiterhin die zwei Differenzen E1 und E2 zwischen dem Meßsignal und dem Meßergebnis als Grauwertbilder dargestellt, wobei Fig. 6 den Betrag der komplexen Differenz E1 und Fig. 8 den Betrag der Differenz der Beträge E2 zeigt.

Claims

1. Verfahren zur Beurteilung der Übertragungsqualität von Fernsehsystemen, bei dem ein wenigstens zweidimensionales Winkelfunktionssignal mit varaibler Frequenz erzeugt und dem Fernsehsystem zugeführt wird und bei dem das vom Fernsehsystem übertragene Winkelfunktionssignal insbesondere optisch ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Signale, deren Betrag unabhängig von der Frequenz konstant ist, mit variabler Frequenz alternierend als Winkelfunktionssignal vorgesehen werden und daß die übertragenen Signale mit den jeweils zugeordneten, zugeführten Signalen verglichen werden, wobei die daraus resultierenden Signale Kriterien für die Beurteilung der Übertragungsqualität darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zugeführte Signale Kosinus- und Sinusfunktionssignale vorgesehen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kosinus- und Sinusfunktionssignale voll- oder halbbildsequentiell oder zeilensequentiell dem Fernsehsystem zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der übertragenen Kosinus- und Sinusfunktionssignale durch optische Bildwiedergabe einer entsprechenden Halb- oder Vollbildsequenz erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Kosinus- und Sinusfunktionssignale subtrahiert werden von den zugeführten Signalen und daß von der gebildeten Signaldifferenz der Betrag gebildet und der gebildete Betrag insbesondere optisch wiedergegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den übertragenen Kosinus- und Sinusfunktionssignalen die Beträge gebildet werden, die gebildeten Beträge von den Beträgen der zugeführten Signale subtrahiert und die resultierende Betragsdifferenz insbesondere optisch wiedergegeben wird.