DE4124216A1 - Colour television signal transmission system - uses quadrature-modulated carrier for transmitting light density and sequential colour signals - Google Patents
Colour television signal transmission system - uses quadrature-modulated carrier for transmitting light density and sequential colour signalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention is based on a method according to the Oberbe handle of claim 1.
Beim kompatiblen Farbfernsehen wird die Helligkeitsinforma tion mit einem Leuchtdichtesignal und die Farbinformation durch einen Farbträger übertragen, der mit zwei Farbdiffe renzsignalen gleichzeitig quadraturmoduliert ist. Beim Farb fernseh-Rundfunk wird die Summe aus dem Leuchtdichtesignal und dem innerhalb dessen Frequenzspektrum liegenden Farbträ ger durch Amplitudenmodulation eines Trägers übertragen. In einem Videorecorder oder einer Videokamera mit Aufzeichnung, einem sogenannten Camcorder, wird das Leuchtdichtesignal durch Frequenzmodulation eines Bildträgers aufgezeichnet, während der in der Frequenz herabgesetzte, quadraturmodulier te Farbträger unterhalb des Frequenzspektrums des Bildträ gers aufgezeichnet wird.With compatible color television, the brightness information tion with a luminance signal and the color information transmitted through a color carrier that with two color differences limit signals is simultaneously quadrature modulated. With color TV broadcasting is the sum of the luminance signal and the color space within its frequency spectrum ger transmitted by amplitude modulation of a carrier. In a video recorder or a video camera with recording, a so-called camcorder, the luminance signal recorded by frequency modulation of an image carrier, while the frequency-reduced quadrature modulation te color carriers below the frequency spectrum of the image carrier gers is recorded.
Derartige Verfahren benötigen für die Übertragung oder Auf zeichnung des Leuchtdichtesignals einerseits und der Farbin formation andererseits getrennte Frequenzbereiche. Wenn Leuchtdichtesignal und Farbinformation denselben Frequenzbe reich einnehmen, kommt es zu einem Übersprechen zwischen den Signalen und durch Bandbegrenzung zu einem Verlust an Auflö sung.Such methods require for transmission or on drawing of the luminance signal on the one hand and the color formation, on the other hand, separate frequency ranges. If Luminance signal and color information have the same frequency rich, there is crosstalk between the Signals and due to band limitation to a loss of resolution solution.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung, insbesondere zur Aufzeichnung eines Farbfernseh signals zu schaffen, das eine geringe Übertragungsbandbreite benötigt, eine Übertragung der Farbsignale durch Frequenzmo dulation ermöglicht und insbesondere für die Aufzeichnung in einer Videokamera geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Wei terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben. The invention has for its object a method for Transmission, in particular for recording a color television to create signals that have a low transmission bandwidth needed, a transmission of the color signals by frequency mo dulation enables and especially for recording in a video camera is suitable. This task is accomplished by the solved in claim 1 invention. Favorable Wei Further developments of the invention are set out in the dependent claims give.
Die Erfindung besteht somit im Prinzip darin, daß das Leucht dichtesignal einerseits und die sequentiellen Farbsignale andererseits durch Quadraturmodulation eines Trägers übertra gen oder aufgezeichnet werden.The invention thus consists in principle in that the light density signal on the one hand and the sequential color signals on the other hand, transmitted by quadrature modulation of a carrier or recorded.
Bei der Erfindung wird somit die an sich bekannte Quadratur modulation in neuartiger Weise ausgenutzt, nämlich zur gleichzeitigen Übertragung der Helligkeitsinformation und der Farbinformation mit nur einem Träger. Die erforderliche Übertragungsbandbreite wird durch die Verwendung nur eines Trägers gering gehalten, während andererseits die Quadratur modulation eine ausreichende Übersprechdämpfung zwischen den beiden dem Träger aufmodulierten Signalen sicherstellt. Wenn der erfindungsgemäß modulierte Träger einem weiteren Träger in FM aufmoduliert wird, können Amplitudenschwankungen so wohl für das Leuchtdichtesignal als auch für die Farbsignale durch Amplitudenbegrenzung weitestgehend ausgeschaltet wer den.The quadrature known per se is thus used in the invention Modulation exploited in a new way, namely for simultaneous transmission of the brightness information and the color information with only one carrier. The required Transmission bandwidth is reduced by using only one Carrier kept low, while on the other hand the quadrature sufficient modulation of crosstalk between the ensures both signals modulated onto the carrier. If the carrier modulated according to the invention is a further carrier modulated in FM, amplitude fluctuations can be so probably for the luminance signal as well as for the color signals largely switched off by amplitude limitation the.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei der Aufzeichnung in einer Videokamera. Das beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überlegungen. In einer Videokamera liefert der optoelektronische Wandler, auch Imager genannt, an einem Ausgang ein Signal, das bildpunktsequentiell verschiedene Farbauszüge darstellt. Ein derartiges Signal bildet bereits einen Träger, der im Zeitmultiplex nach verschiedenen Achsen oder Phasenlagen mit den Signalen für die unterschiedlichen Farbauszüge moduliert oder auch mit dem Leuchtdichtesignal einerseits und mit sequentiellen Farbsignalen andererseits quadraturmoduliert ist. Das bedeutet, daß bei einer Videoka mera die an sich notwendigen Schaltungen für die Erzeugung des quadraturmodulierten Trägers entfallen können. Durch die erzielte einfache Schaltung werden somit Verluste und Signal verfälschungen minimal gehalten. Wenn z. B. das Ausgangssignal des Imagers jeweils während einer Zeitdauer von 100 ns nach einander vier Abtastwerte mit zwei Farbauszügen des Bildes darstellt, wiederholt sich dieser Zyklus der vier Abtastwer te und zwei Farbauszüge jeweils nach 400 ns. Das entspricht einem Träger mit einer Frequenz von 2,5 MHz, der bei den Ach sen 0°, 90°, 180° und 270° mit den zwei genannten Farbauszü gen moduliert ist.The invention is particularly advantageously applicable to the Recorded in a video camera. This is based on the following Findings and considerations. Delivered in a video camera the optoelectronic converter, also called imager, on one Output a signal that is different in terms of pixels Represents color separations. Such a signal already forms a carrier that is time-division multiplexed according to different axes or phase positions with the signals for the different Color separations modulated or with the luminance signal on the one hand and with sequential color signals on the other is quadrature modulated. That means that with a videoka mera the circuits necessary for the generation of the quadrature modulated carrier can be omitted. Through the achieved simple circuit thus losses and signal falsifications kept to a minimum. If e.g. B. the output signal of the imager for a period of 100 ns four samples with two color separations of the image represents, this cycle of the four samples is repeated te and two color separations each after 400 ns. Corresponding a carrier with a frequency of 2.5 MHz, which is used in the Ach sen 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° with the two color separations mentioned gene is modulated.
Bei der Erfindung wird somit der bisher von einem Farbträger eingenommene Frequenzbereich, z. B. der sogenannte color und er-Bereich unterhalb des Frequenzspektrums des modulierten Bildträgers nicht mehr benötigt und somit zur Übertragung anderer Signale oder für die Ausweitung des Frequenzspek trums des Bildträgers frei. Durch eine periodische Phasenum schaltung nach dem PAL-Prinzip können zusätzlich Restseiten bandfehler ausgeglichen werden. Dieses Prinzip des Aus gleichs von Restseitenbandfehlern durch die periodische Pha senumschaltung des Trägers ist näher beschrieben in der DE- PS 11 87 672. Ein bei der Quadraturmodulation möglicherweise auftretendes geringes Übersprechen zwischen dem Leuchtdichte signal und der Farbinformation wirkt sich indessen nicht stö rend aus, da zwischen den beiden Signalen eine hohe Korrela tion besteht.In the case of the invention, the color carrier has thus far been used occupied frequency range, e.g. B. the so-called color and er range below the frequency spectrum of the modulated Image carrier no longer needed and therefore for transmission other signals or for the expansion of the frequency spectrum strums of the image carrier free. Through a periodic phase change circuitry based on the PAL principle can also have remaining pages band errors are compensated. This principle of out equal to residual sideband errors due to the periodic pha Switching the carrier is described in more detail in DE PS 11 87 672. One possibly with quadrature modulation Low crosstalk occurring between the luminance signal and the color information does not interfere rend because there is a high correlation between the two signals tion exists.
Die Erfindung ist ganz allgemein anwendbar für die Übertra gung, z. B. die Übertragung über Funk, für die Übertragung über Glasfaserleitungen und insbesondere bei der Aufzeich nung in einer Videokamera.The invention is generally applicable to the transfer supply, e.g. B. radio transmission, for transmission via fiber optic cables and especially when recording in a video camera.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an meh reren Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigenThe invention is based on the drawing to meh reren embodiments explained. Show in it
Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Aufzeichnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 1 is a block diagram of a recording according to the inventive method,
Fig. 2 ein Vektordiagramm für die Quadraturmodulation, Fig. 2 is a vector diagram of the quadrature modulation,
Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Aufnahme in Fig. 1, Fig. 3 is a block diagram for the recording in Fig. 1,
Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe in Fig. 1, Fig. 4 is a block diagram for the reproduction in Fig. 1,
Fig. 5 das Signalmuster am Ausgang eines Imagers in einer Videokamera, Fig. 5, the signal pattern at the output of an imager in a video camera,
Fig. 6 ein Vektordiagramm für die Quadraturmodulation des Signals gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a vector diagram for the quadrature modulation of the signal of FIG. 5,
Fig. 7 das Signalmuster am Ausgang des Imagers, Fig. 7, the signal pattern at the output of the imager,
Fig. 8 die erfindungsgemäße Aufzeichnung bei einer Videokamera, Fig. 8, the recording according to the invention in a video camera,
Fig. 9 ein Blockschaltbild für die Aufzeichnung gemäß Fig. 8, Fig. 9 is a block diagram for the recording of Fig. 8,
Fig. 10 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe bei der Aufzeichnung gemäß Fig. 8, Fig. 10 is a block diagram for the reproduction of the recording shown in FIG. 8,
Fig. 11 eine weitere Wiedergabeschaltung für eine Aufzeichnung gemäß Fig. 8 und Fig. 11 shows another reproducing circuit for recording in accordance with Figs. 8 and
Fig. 12 das Signalmuster des in Fig. 9 verarbeiteten Signals. FIG. 12 shows the signal pattern of the signal processed in FIG. 9.
In Fig. 1 wird das FBAS-Signal in der Trennstufe 1 in das Leuchtdichtesignal Y und das Farbartsignal c aufgespalten. Aus dem Farbartsignal C werden in dem Chromademodulator 2 die beiden Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erzeugt. Das Leuchtdichtesignal Y einerseits und die beiden Farbdifferenz signale R-Y, B-Y andererseits werden in dem Quadraturmodula tor 3 einem Träger in Quadraturmodulation aufmoduliert. Der einerseits mit Y und andererseits sequentiell mit R-Y, B-Y quadraturmodulierte Träger T wird in dem FM-Modulator 4 ei nem weiteren Träger in FM aufmoduliert, der auf dem Magnet band 5 aufgezeichnet wird. Bei der Wiedergabe liefert der FM-Demodulator 6 wieder den quadraturmodulierten Träger T. Durch Quadraturdemodulation in dem Demodulator 7 mittels ei nes Referenzträgers werden das Leuchtdichtesignal Y und die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y zurückgewonnen. Die Farbdif ferenzsignale R-Y und B-Y werden in dem Chromaencoder 8 wie der in einen quadraturmodulierten Farbträger umgewandelt. Y und der quadraturmodulierte Farbträger F werden in der Ad dierstufe 9 zu dem üblichen FBAS-Signal zusammengesetzt. In Fig. 1 ist alternativ dargestellt, daß die Signale Y, C, R-Y und B-Y auch über getrennte Leitungen zugeführt oder entnom men werden können. Mit dem beschriebenen Verfahren ist eine hochwertige Aufzeichnung mit einem sogenannten Komponentenre corder möglich. Das Eingangssignal kann z. B. ein PAL-Signal, ein NTSC-Signal oder auch ein D2-MAC-Signal sein.In Fig. 1, the CVBS signal in the separation stage 1 is split into the luminance signal Y and the color beard signal c. The two color difference signals RY and BY are generated from the chrominance signal C in the chroma modulator 2 . The luminance signal Y on the one hand and the two color difference signals RY, BY on the other hand are modulated onto a carrier in quadrature modulation in the quadrature modulator 3 . The carrier T quadrature-modulated on the one hand with Y and on the other hand sequentially with RY, BY is modulated in the FM modulator 4 on a further carrier in FM, which is recorded on the magnetic tape 5 . During playback, the FM demodulator 6 again supplies the quadrature modulated carrier T. By quadrature demodulation in the demodulator 7 by means of a reference carrier, the luminance signal Y and the color difference signals RY and BY are recovered. The color difference signals RY and BY are converted in the chroma encoder 8 like that into a quadrature-modulated color carrier. Y and the quadrature-modulated color carrier F are put together in the ad dierstufe 9 to the usual FBAS signal. In Fig. 1 it is alternatively shown that the signals Y, C, RY and BY can also be supplied or removed via separate lines. With the described method, high-quality recording with a so-called component recorder is possible. The input signal can e.g. B. a PAL signal, an NTSC signal or a D2-MAC signal.
Fig. 2 zeigt die Quadraturmodulation in dem Modulator 3. Der Träger T ist nach der Achse 0° mit dem Leuchtdichtesignal Y moduliert und nach der Achse 90° zeitsequentiell mit den bei den Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y. Bei der Demodulation werden diese Signale durch entsprechende Quadraturdemodulati on mit einem Referenzträger mit der konstanten Frequenz und Phase des Trägers T zurückgewonnen. Fig. 2 shows the quadrature modulation in the modulator 3. The carrier T is modulated along the 0 ° axis with the luminance signal Y and along the 90 ° axis sequentially with those of the color difference signals RY and BY. In the demodulation, these signals are recovered by appropriate quadrature demodulation with a reference carrier with the constant frequency and phase of the carrier T.
In Fig. 3 gelangt Y einschließlich Synchronimpulse S, also das BAS-Signal, über den Tiefpaß 10 mit einer Grenzfrequenz von 5 MHz auf den Modulator 11 und wird dort dem in dem Os zillator 12 erzeugten Träger mit einer Phasenlage von 0° in AM aufmoduliert. Der derart mit Y amplitudenmodulierte Trä ger gelangt auf einen Eingang der Addierstufe 13. Die beiden Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y gelangen über die Tiefpässe 14, 15 je mit einer Grenzfrequenz von 1,2 MHz auf die Eingän ge des Umschalters 16, der von der Steuerstufe 71 betätigt wird. Der Umschalter 16 kann zeilenfrequent, zeilengruppen frequent oder bildpunktfrequent betätigt sein. Die sequenti ellen Farbdifferenzsignale am Ausgang des Umschalters 16 ge langen über den Tiefpaß 17 mit einer Grenzfrequenz von 2,5 MHz auf den Modulator 18. Dem Modulator 18 wird andererseits der im Oszillator 12 erzeugte Träger über den Phasendreher 19 mit einer Phasendrehung von 90° sowie den Inverter 20 und den Umschalter 21 zugeführt. Der Umschalter 21 bewirkt eine periodische Phasenumschaltung des dem Modulator 18 zugeführ ten Trägers nach dem PAL-Prinzip, also insbesondere eine Pha senumschaltung von 180° in jeder zweiten Zeile. Der Schalter 21 wird von der Steuerstufe 22 betätigt. Der mit R-Y und B-Y zeitsequentiell modulierte und in der Phase periodisch umge schaltete Träger gelangt auf einen weiteren Eingang der Ad dierstufe 13. Der im Oszillator 12 erzeugte Farbträger ge langt über einen Frequenzteiler 28 mit dem Teilerfaktor n auf die Addierstufe 23, der außerdem vom Ausgang der Steuer stufe 22 über die Stufe 24 ein die Umschaltung mit dem Schal ter 21 markierendes Identifikationssignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Addierstufe 23, enthaltend den in der Frequenz herabgeteilten Referenzträger und das Identifikati onssignal wird ebenfalls der Addierstufe 13 hinzugeführt. Das Ausgangssignal der Addierstufe 13, das somit den mit Y einerseits und sequentiell mit R-Y und B-Y andererseits qua draturmodulierten Farbträger T, den Referenzträger und das Identifikationssignal enthält, wird über den Tiefpaß 25 dem FM-Modulator 26 zugeführt. Dieser erzeugt einen mit dem Aus gangssignal der Addierstufe 13 frequenzmodulierten Träger, der mit dem Videokopf 27 auf dem Magnetband 5 aufgezeichnet wird.In Fig. 3 Y including sync pulses S, that is, the BAS signal, via the low-pass filter 10 with a cutoff frequency of 5 MHz to the modulator 11 and there is modulated on the carrier generated in the oscillator 12 with a phase angle of 0 ° in AM . The carrier modulated with Y in this way arrives at an input of the adder stage 13 . The two color difference signals RY and BY pass through the low-pass filters 14 , 15 each with a cut-off frequency of 1.2 MHz to the inputs of the switch 16 , which is operated by the control stage 71 . The changeover switch 16 can be operated at line frequency, line group frequency or pixel frequency. The sequential color difference signals at the output of the switch 16 ge over the low pass 17 with a cutoff frequency of 2.5 MHz on the modulator 18th On the other hand, the modulator 18 is supplied with the carrier generated in the oscillator 12 via the phase rotator 19 with a phase rotation of 90 °, as well as the inverter 20 and the changeover switch 21 . The switch 21 causes a periodic phase switch of the modulator 18 supplied th carrier according to the PAL principle, that is, in particular a phase switch of 180 ° in every other line. The switch 21 is operated by the control stage 22 . The carrier sequentially modulated with RY and BY and periodically switched in phase arrives at a further input of the ad dier stage 13 . The generated in the oscillator 12 color carrier ge reaches a frequency divider 28 with the divider factor n to the adder 23 , which is also from the output of the control stage 22 via the stage 24 a switching with the switch ter 21 marking identification signal is supplied. The output signal of the adder 23 , containing the frequency-divided reference carrier and the identification signal is also added to the adder 13 . The output signal of the adder 13 , which thus contains the color carrier T modulated with Y on the one hand and sequentially with RY and BY on the other hand, the reference carrier and the identification signal, is fed to the FM modulator 26 via the low-pass filter 25 . This generates a frequency-modulated carrier with the output signal from the adder 13 , which is recorded with the video head 27 on the magnetic tape 5 .
In Fig. 4 wird das gemäß Fig. 3 aufgezeichnete Signal wieder mit dem Videokopf 27 von dem Magnetband 5 abgetastet und in dem FM-Demodulator 29 demoduliert. Das so gewonnene Signal, das dem Ausgangssignal der Stufe 13 in Fig. 3 entspricht, gelangt über den Tiefpaß 30 auf den Demodulator 31, der von der PLL-Schaltung 32 mit dem im Oszillator VCO erzeugten Re ferenzträger mit der Phase 0° versorgt wird. Durch Quadratur demodulation entsteht dadurch das Leuchtdichtesignal Y, das über den Tiefpaß 33 mit einer Grenzfrequenz von 5 MHz der Klemme 34 zugeführt wird. Der Träger vom Ausgang des Tiefpas ses 30 gelangt außerdem über die Leitung 35 an den Demodula tor 36. Dem Demodulator 36 wird außerdem der Referenzträger vom VCO über den 90°-Phasendreher 37, den Inverter 38 und den Umschalter 39 zugeführt. Der Umschalter 39 wird über den Amplitudengleichrichter 40 und die Identifikationsstufe 41 betätigt und bewirkt die an den Umschalter 21 gemäß Fig. 3 angepaßte entsprechende Phasenumschaltung. Der Demodulator 36 liefert zeitsequentiell wieder die beiden Farbdifferenzsi gnale R-Y und B-Y. Diese werden über den Umschalter 40, der über den Frequenzteiler 70 gesteuert wird, den beiden Tief pässen 42, 43 je mit einer Grenzfrequenz von 1,2 MHz zuge führt, die an den Ausgängen 44, 45 die beiden Farbdifferenz signale R-Y und B-Y liefern. Wenn die zeitsequentielle Auf zeichnung der Farbdifferenzsignale bildpunktseriell erfolgt, können die sequentiellen Farbdifferenzsignale durch die Tief paßwirkung in zwei simultane Signale umgewandelt werden. Ebenso ist es möglich, die sequentiellen Farbdifferenzsigna le mit Verzögerungsmitteln und Umschaltern wieder in simulta ne lückenlose Signale umzuwandeln. Mit dem Bandpaß 46 werden der zur Synchronisierung der PLL-Schaltung 32 benötigte Refe renzträger und das Identifikationssignal für die Steuerung des Umschalters 39 selektiv aus dem Signal abgetrennt und für die verschiedenen Funktionen weiter verarbeitet.In FIG. 4, the signal recorded in accordance with FIG. 3 is scanned again with the video head 27 from the magnetic tape 5 and demodulated in the FM demodulator 29 . The signal obtained in this way, which corresponds to the output signal of stage 13 in FIG. 3, passes via the low-pass filter 30 to the demodulator 31 , which is supplied by the PLL circuit 32 with the reference carrier generated in the oscillator VCO with the phase 0 °. Quadrature demodulation produces the luminance signal Y, which is fed to the terminal 34 via the low-pass filter 33 with a cut-off frequency of 5 MHz. The carrier from the output of the Tiefpas ses 30 also reaches the demodulator 36 via the line 35 . The demodulator 36 is also supplied with the reference carrier from the VCO via the 90 ° phase rotator 37 , the inverter 38 and the changeover switch 39 . The changeover switch 39 is actuated via the amplitude rectifier 40 and the identification stage 41 and effects the corresponding phase changeover adapted to the changeover switch 21 according to FIG. 3. The demodulator 36 again delivers the two color difference signals RY and BY sequentially. These are via the changeover switch 40 , which is controlled by the frequency divider 70 , the two low-pass filters 42 , 43 each with a cut-off frequency of 1.2 MHz, which deliver the two color difference signals RY and BY at the outputs 44 , 45 . If the time-sequential recording of the color difference signals is carried out pixel-serially, the sequential color difference signals can be converted into two simultaneous signals by the low-pass effect. It is also possible to convert the sequential color difference signals with delay means and switches back into simulta ne complete signals. With the band-pass filter 46 , the reference carrier required for synchronization of the PLL circuit 32 and the identification signal for controlling the switch 39 are selectively separated from the signal and further processed for the various functions.
Fig. 5 zeigt die Abtastwerte für die Farbauszüge WR, GB, GR und WB, wie sie beispielsweise von Pixel zu Pixel und von Zeile zu Zeile am Ausgang des optoelektronischen Wandlers oder Imagers eines Camcorders auftreten können. Die darge stellten, insgesamt vier verschiedene Farbauszüge darstellen den Abtastwerte erscheinen zeitlich nacheinander jeweils für die Dauer von 100 ns. Jeweils ein Abtastwert für einen be stimmten Farbauszug, z. B. WR oder GB, erscheint somit wieder nach 200 ns. Nach den Abtasttheorem entspricht das einem Si nus mit der doppelten Periodendauer, also 400 ns, darge stellt durch die ausgezogene Sinuskurve WR, die sich aus den Abtastwerten WR der Pixel 1, 3, 5 ergibt. Entsprechend ent steht die gestrichelt dargestellte Sinuskurve GB für die Ab tastwerte von GB in den Pixeln 2, 4, 6 ... Die Zeitpunkte der jeweiligen Abtastung sind in Fig. 5 durch die Zeitpunkte t1-t6 dargestellt. Die Summe der beiden Sinuskurven WR ent spricht den Abtastwerten WR und der gestrichelten Sinuskur ve GB entspricht den Abtastwerten GB und stellt somit einen qua draturmodulierten Träger dar, der mit den Signalen für die Farbauszüge WR und GB quadraturmoduliert ist. Da die Perioden dauer dieses Trägers 400 ns von t1-t4 beträgt, können den Zeitpunkten t1-t4 die Trägerphasen 0°, 90°, 180°, 270° zu geordnet werden. Die Summe aus den Sinuskurven WR und GB in Fig. 5 stellt also den quadraturmodulierten Träger T dar. In der Zeile n+1 gilt entsprechendes für die Farbauszüge GR, WB. Mit einem Synchrondemodulator können dann die Signale für die Farbauszüge WR, GB, GR, WB zurückgewonnen werden. Das vom Imager gelieferte sequentielle Signal mit dem Aufbau gemäß Fig. 5 kann also bereits als quadraturmodulierter Trä ger T bezeichnet und in dieser Form vorzugsweise durch Fre quenzmodulation eines weiteren Trägers aufgezeichnet werden. Der Träger T beinhaltet dann die volle Information über die Helligkeit zur Rückgewinnung von Y und über die Farbe zur Rückgewinnung der beiden Farbdifferenzsignale. Fig. 5 shows the samples for the color separations WR, GB, GR and WB as a camcorder can occur, for example, from pixel to pixel and line by line at the output of the optoelectronic converter or imager. The illustrated, a total of four different color separations represent the sampled values appear one after the other for a duration of 100 ns. One sample each for a certain color separation, e.g. B. WR or GB, reappears after 200 ns. According to the sampling theorem, this corresponds to a sine with twice the period, that is 400 ns, represented by the solid sine curve WR, which results from the samples WR of pixels 1 , 3 , 5 . Correspondingly, the sine curve GB shown in dashed lines represents the sampling values of GB in the pixels 2 , 4 , 6 ... The times of the respective scanning are shown in FIG. 5 by the times t 1- t 6 . The sum of the two sine curves WR corresponds to the sample values WR and the dashed sine curve ve GB corresponds to the sample values GB and thus represents a quadrature-modulated carrier which is quadrature-modulated with the signals for the color separations WR and GB. Since the period of this carrier is 400 ns from t 1 -t 4 , the carrier phases 0 °, 90 °, 180 °, 270 ° can be assigned to the times t 1- t 4 . The sum of the sine curves WR and GB in FIG. 5 thus represents the quadrature-modulated carrier T. In line n + 1, the same applies correspondingly to the color separations GR, WB. The signals for the color separations WR, GB, GR, WB can then be recovered using a synchronous demodulator. So supplied by the imager sequential signal having the structure shown in FIG. 5 may already referred ger than quadrature modulated Trä T and in this form preferably by Fre quenzmodulation of another carrier are recorded. The carrier T then contains the complete information about the brightness for the recovery of Y and about the color for the recovery of the two color difference signals.
Fig. 6 zeigt noch einmal die Zuordnung zwischen den Zeitpunk ten t1 bis t4 und den Phasenlagen des quadraturmodulierten Trägers T. Fig. 6 shows once again the assignment between the times t 1 to t 4 and the phase positions of the quadrature-modulated carrier T.
Fig. 7 zeigt wieder das Signalschema gemäß Fig. 5 für aufein anderfolgende Zeilen n bis n+7. Zusätzlich zu Fig. 5 ist zei lenpaarweise in den Zeilen n+2 und n+3 sowie in den Zeilen n+6 und n+7 die Polarität der Signale, die den Zeitpunkten t2 und t4 und somit den Phasenlagen 90° und 270° in Fig. 5 und 6 entsprechen, umgepolt. Diese Umpolung entspricht der bereits beschriebenen Phasenumschaltung mit dem Schalter 21 bei der Aufzeichnung und der angepaßten Phasenumschaltung mit dem Schalter 39 bei der Wiedergabe gemäß Fig. 4. FIG. 7 again shows the signal scheme according to FIG. 5 for successive lines n to n + 7. In addition to FIG. 5, the pairs of lines in lines n + 2 and n + 3 and in lines n + 6 and n + 7 are the polarity of the signals which correspond to the times t 2 and t 4 and thus the phase positions 90 ° and 270 ° correspond in Fig. 5 and 6, reversed polarity. This polarity reversal corresponds to the phase change already described using switch 21 during recording and the adapted phase change using switch 39 during playback according to FIG. 4.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild für die Aufzeichnung eines Signals gemäß Fig. 5-7. Der mit Licht 46 beaufschlagte, als optoelektronischer Wandler dienender Imager 47 liefert an seinem Ausgang 48 die Signalfolge gemäß Fig. 5. Diese Si gnalfolge, die einen quadraturmodulierten Träger T gemäß Fig. 1, 2 darstellt, gelangt über die Interfaceschaltung 49 auf den FM-Modulator 4. Dieser arbeitet wie in Fig. 1 und liefert den mit dem quadraturmodulierten Träger T frequenzmo dulierten Träger zur Aufzeichnung auf dem Magnetband 5. Der Quadraturmodulator 3 gemäß Fig. 1 wird also nicht mehr benö tigt, weil das Ausgangssignal des Imagers 47 bereits den qua draturmodulierten Träger darstellt. Bei der Wiedergabe ge langt entsprechend Fig. 1 das Signal über den FM-Demodulator 6 auf die Interface- und Prozessorschaltung 50. Die Schal tung 50 arbeitet entsprechend der Schaltung nach Fig. 4 und liefert das Leuchtdichtesignal Y und die beiden sequentiel len Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y. In dem Encoder 8 wird wie in Fig. 1 wieder der modulierte Farbträger F erzeugt, der in der Addierstufe 9 mit Y zu dem FBAS-Signal vereinigt wird. FIG. 8 shows a block diagram for the recording of a signal according to FIGS. 5-7. The imager 47 , which is acted on with light 46 and serves as an optoelectronic converter, supplies the signal sequence according to FIG. 5 at its output 48. This signal sequence, which represents a quadrature-modulated carrier T according to FIG. 1, 2, reaches the FM circuit via the interface circuit 49. Modulator 4 . This works as in FIG. 1 and supplies the carrier modulated with the quadrature modulated carrier T for recording on the magnetic tape 5 . The quadrature modulator 3 according to FIG. 1 is therefore no longer required because the output signal of the imager 47 already represents the quadrature-modulated carrier. When playing 1 ge reached corresponding to FIG. The signal via the FM demodulator 6 to the interface and processor circuit 50. The circuit 50 works according to the circuit of FIG. 4 and provides the luminance signal Y and the two sequential len color difference signals RY and BY. In the encoder 8 , as in FIG. 1, the modulated color carrier F is again generated, which is combined with Y in the adder stage 9 to form the CVBS signal.
Fig. 9 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild für die Auf zeichnung gemäß Fig. 8. Das zeitserielle Ausgangssignal vom Imager 47 gelangt über die CDS-Stufe 51 (CDS=correlated doub le sampling) auf die zur Amplitudenstabilisierung dienende AGC-Stufe 52 auf den Inverter 20 und den Umschalter 21, die wie in Fig. 3 wirken. Der Umschalter 21 bewirkt die periodi sche Umschaltung, wie sie anhand von Fig. 7 beschrieben wur de. Der Sync-Generator 53 liefert über die als Frequenztei ler wirkende Steuerstufe 22 das Schaltsignal für den Schal ter 21 für die periodische Phasenumschaltung entsprechend Fig. 7. Der Sync-Generator 53 liefert außerdem ein Steuersi gnal für den Timing-Generator 54, der den Auslesetakt für den Imager 47 sowie den Takt für die CDS-Schaltung 51 er zeugt. Der Generator 53 liefert außerdem das Synchronsignal S, das in der Stufe 13 dem Gesamtsignal hinzugefügt wird. Der Generator 53 steuert außerdem den Schalter 55, der den vom Generator 54 erzeugten, in dem Frequenzteiler 75 in der Frequenz um den Faktor 4 heruntergesetzten Referenzträger als kurzzeitigen Burst einem Eingang der Addierstufe 23 zu führt. Die übrigen dargestellten Stufen arbeiten wie die ent sprechenden Stufen in Fig. 3. FIG. 9 shows a detailed block diagram for the recording according to FIG. 8. The time-serial output signal from the imager 47 passes via the CDS stage 51 (CDS = correlated double sampling) to the AGC stage 52 serving for amplitude stabilization to the inverter 20 and the changeover switch 21 , which act as in FIG. 3. The changeover switch 21 effects the periodic changeover as described with reference to FIG. 7. The sync generator 53 supplies via the control stage 22 acting as a frequency divider, the switching signal for the switch ter 21 for the periodic phase change according to FIG. 7. The sync generator 53 also provides a control signal for the timing generator 54 , which is the readout clock for the imager 47 and the clock for the CDS circuit 51 he testifies. The generator 53 also supplies the synchronizing signal S, which is added to the overall signal in stage 13 . The generator 53 also controls the switch 55 , which leads the reference carrier, which is generated by the generator 54 and is reduced in frequency by a factor of 4 in the frequency divider 75, as a brief burst to an input of the adder 23 . The other stages shown work like the corresponding stages in Fig. 3rd
Fig. 10 zeigt die Wiedergabeschaltung für die Aufzeichnung gemäß Fig. 8, 9. Diese Schaltung entspricht zunächst im we sentlichen der Schaltung nach Fig. 4, wie durch die entspre chenden Bezugsziffern angedeutet ist. Der Demodulator 31 lie fert die Signale der Pixel 1, 3, 5 entsprechend den Achsen von 0° und 180°. Das sind somit gemäß Fig. 5 oder 7 von Zei le zu Zeile abwechselnd die Signale WR, GR, WR.... Um diese beiden Signale wieder gleichzeitig lückenlos und voneinander getrennt verfügbar zu machen, sind die Zeilenverzögerungsstu fe 56 und der zeilenfrequent betätigte Kreuzschalter 57 vor gesehen. Diese Stufen bewirken jeweils eine Wiederholung der Signale WR und GR in den Zeilen, in denen sie nicht verfügbar sind, und außerdem eine Sortierung dieser Signale. An den beiden Ausgängen des Umschalters 57 stehen also getrennt die Signale WR und GR lückenlos zur Verfügung und werden einer Matrix 58 zugeführt. Auf gleiche Weise wirken die Zeilenver zögerungsstufe 59 und der zeilenfrequent betätigte Kreuz schalter 60 zur Erzeugung der Signale WB und GB der Pixel 2, 4, 6, die ebenfalls auf die Matrix 58 gelangen. Die Matrix 58 erzeugt an den Ausgängen die beiden Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y. Mit den Zeilenverzögerungsstufen 61, 62 und den Addierstufen 63, 64 erfolgt noch eine Mitteilung über zwei Zeilen für eine Vertikalfilterung. An den Ausgängen der Stu fen 63 und 64 stehen dann die gemittelten Farbdifferenzsigna le R-Y* und B-Y* zur Verfügung. Fig. 10 shows the playback circuit for the recording of Fig. 8, 9. This circuit corresponds essentially to the essential we the circuit of FIG. 4, as indicated by the corre sponding reference numerals. The demodulator 31 delivers the signals of the pixels 1 , 3 , 5 corresponding to the axes of 0 ° and 180 °. These are thus shown in FIG. 5 or 7 of Zei le to line alternately, the signals WR, GR, WR .... In order to make these two signals at the same time completely again and each other available separately, the Zeilenverzögerungsstu fe 56 and the line frequency actuated cross-connect switch 57 seen before. These stages each result in a repetition of the signals WR and GR in the lines in which they are not available, and also a sorting of these signals. The signals WR and GR are therefore separately available at the two outputs of the changeover switch 57 and are supplied to a matrix 58 . In the same way, the line delay stage 59 and the line-frequency operated cross switch 60 act to generate the signals WB and GB of the pixels 2 , 4 , 6 , which also reach the matrix 58 . The matrix 58 generates the two color difference signals RY and BY at the outputs. With the line delay stages 61 , 62 and the adder stages 63 , 64 there is still a message about two lines for vertical filtering. The averaged color difference signals RY * and BY * are then available at the outputs of stages 63 and 64 .
Das Leuchtdichtesignal Y wird folgendermaßen gewonnen. Die durch Quadraturdemodulation gewonnenen Ausgangssignale der Demodulatoren 31, 36 werden in der Addierstufe 80 addiert. Das Ausgangssignal der Addierstufe 80 enthält somit sämtli che Signalproben WR, GR, WB, GB. Diese Signalfolge gelangt auf den Eingang des Tiefpasses 65 mit einer Grenzfrequenz von 5 MHz. Durch die Tiefpaßwirkung entsteht dadurch das Leuchtdichtesignal Y. Das beruht darauf, das jeweils der Mit telwert zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalproben ge mäß Fig. 5 oder 7 das Leuchtdichtesignal darstellt.The luminance signal Y is obtained as follows. The output signals of the demodulators 31 , 36 obtained by quadrature demodulation are added in the adder 80 . The output signal of the adder 80 thus contains all signal samples WR, GR, WB, GB. This signal sequence arrives at the input of the low pass 65 with a cutoff frequency of 5 MHz. The low-pass effect results in the luminance signal Y. This is based on the fact that the mean value between two successive signal samples according to FIG. 5 or 7 represents the luminance signal.
Fig. 11 und 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Decodie rung für die beschriebene periodische Phasenumschaltung ei ner Modulationsachse, das nach dem Prinzip eines Laufzeitde coders arbeitet. Angenommen ist eine Periodendauer P entspre chend acht aufeinanderfolgenden Pixeln, also zwei Perioden des Farbträgers oder 800 ns gemäß Fig. 5. Jeweils während einer Hälfte PH1 dieser Periode P ist das Signal unverändert gemäß Fig. 5. Jeweils während einer zweiten Hälfte PH2 der Periode P sind die der 90°-Modulationsachse entsprechenden Signale GB und WB umgepolt. Es handelt sich um die Umpolung, die mit dem Schalter 39 in Fig. 10 erfolgt. Fig. 11 zeigt eine Decodierschaltung für das Signal gemäß Fig. 12, die auch als Laufzeitdecoder bezeichnet wird. Das Signal an der Klemme 64 mit der Struktur gemäß Fig. 12 wird einmal unverzö gert und zum anderen über die Verzögerungsstufe 65 mit der Verzögerung der Periodenhälfte PH1 der Addierstufe 66 und der Subtrahierstufe 67 zugeführt. Die Wirkungsweise ist fol gende. Z.B. während des Pixels 5 der Zeile 1 werden in der Addierstufe 66 die Signale WR aus den Pixeln 1 und 5 ad diert, so daß am Ausgang der Addierstufe 66 das doppelte Si gnal WR entsteht. In der Subtrahierstufe 67 werden diese Si gnale subtrahiert, so daß dort kein Signal entsteht. Während des Pixels 6 der Zeile 1 werden in der Subtrahierstufe 67 die Signale -GB aus dem Pixel 6 und GB aus dem Pixel 2 sub trahiert, so daß am Ausgang der Subtrahierstufe 67 das dop pelte Signal GB entsteht. Entsprechend entstehen in der Zei le 2 an den Ausgängen der Stufen 66 und 67 die Signale GR und und WB. Durch die Subtraktion in der Stufe 67 hat das Ausgangssignal eine von Zeile zu Zeile wechselnde Polarität. Diese wird mit dem Inverter 68 und dem Umschalter 69 ausge glichen, der von einer Schaltspannung 81 mit der Periode P betätigt wird. An den Ausgängen der Stufen 69 und 66 stehen somit die dargestellten Signale nur in jeder zweiten Zeile. Diese Signale werden wieder wie in Fig. 4 oder 10 mit den Demodulatoren 31, 36 demoduliert. Zu diesem Zweck erhalten die Demodulatoren 31 und 36 wieder den Referenzträger wie in Fig. 4 oder 10 mit dem Phasen 0° und 90°. Mit den Verzöge rungsstufen 56, 59 für je eine Zeilendauer und den durch die Zeilenfrequenz H betätigten Umschaltern 57, 60, die den ent sprechenden Bauteilen in Fig. 10 entsprechen, werden an den Ausgängen die lückenlosen Signale GB, WB, WR, GR zurückgewon nen. Diese Signale können dann wie in Fig. 10 weiter verar beitet werden. FIGS. 11 and 12 show an embodiment of a Decodie tion for the described periodic phase switching ei ner modulation axis which operates according to the principle of a Laufzeitde coders. Assume a period P corresponding to eight consecutive pixels, that is, two periods of the color carrier or 800 ns according to FIG. 5. The signal is unchanged according to FIG. 5 during each half of PH 1 of this period P. In each case during a second half PH 2 Period P, the signals GB and WB corresponding to the 90 ° modulation axis are reversed. It is the polarity reversal that takes place with the switch 39 in FIG. 10. FIG. 11 shows a decoding circuit for the signal according to FIG. 12, which is also referred to as a runtime decoder. The signal at the terminal 64 with the structure according to FIG. 12 is delayed on the one hand and, on the other hand, is supplied via the delay stage 65 with the delay of the period half PH 1 to the adder stage 66 and the subtracting stage 67 . The mode of action is as follows. For example, during the pixel 5 of line 1, the signals WR from pixels 1 and 5 are added in the adder 66 so that the double signal WR arises at the output of the adder 66 . In the subtracting stage 67 , these signals are subtracted, so that there is no signal. During the pixel 6 of line 1, the signals -GB from the pixel 6 and GB from the pixel 2 subtracted in the subtracting stage 67 , so that the doubled signal GB arises at the output of the subtracting stage 67 . Correspondingly, the signals GR and and WB are generated in line 2 at the outputs of stages 66 and 67 . Due to the subtraction in stage 67 , the output signal has a polarity that changes from line to line. This is compared with the inverter 68 and the switch 69 , which is actuated by a switching voltage 81 with the period P. At the outputs of stages 69 and 66 , the signals shown are therefore only in every second line. These signals are again demodulated as in FIG. 4 or 10 with the demodulators 31 , 36 . For this purpose, the demodulators 31 and 36 again receive the reference carrier as in FIG. 4 or 10 with the phases 0 ° and 90 °. With the delay stages 56 , 59 for one line duration each and the switches 57 , 60 actuated by the line frequency H, which correspond to the corresponding components in FIG. 10, the gapless signals GB, WB, WR, GR are recovered at the outputs . These signals can then be processed further as in FIG. 10.
Die Übertragung oder Aufzeichnung des quadraturmodulierten Trägers erfolgt nach dem Restseitenbandverfahren. Einerseits kann dadurch Bandbreite eingespart werden. Andererseits be wirkt die beschriebene periodische Phasenumschaltung einer Quadraturkomponente bekanntlich einen Ausgleich von Restsei tenbandfehlern. Das beruht darauf, daß durch die periodische Phasenumschaltung Frequenzkomponenten des an sich fehlenden Seitenbandes zurückgewonnen werden. Dieses Prinzip ist für sich bekannt und näher beschrieben im Zusammenhang mit dem PAL-Farbfernsehübertragungssystem in der DE-PS 11 87 672. Die Periode der beschriebenen Phasenumschaltung kann grund sätzlich verschiedene Werte haben. Sie kann z. B. zwei Zei len, mehrere Zeilen, Zeilengruppen oder eine Vielzahl von Bildpunkten oder Pixeln im Ablauf einer Zeile betragen. Im jeden Fall muß bei der Demodulation bei der Wiedergabe eine der Phasenumschaltung bei der Aufnahme angepaßte Phasenum schaltung vorgenommen werden. Bei einer Decodierung mit ei nem Laufzeitdecoder gemäß Fig. 11 muß dann die Verzögerung des Laufzeitdecoders stets gleich der halben Periodendauer der Phasenumschaltung betragen. Bei der Wiedergabe kann unab hängig von der beschriebenen Decodierung das Leuchtdichtesi gnal lediglich durch einen Tiefpaß z. B. durch Tiefpaß 65 in Fig. 10 aus dem seriellen Ausgangssignal des Imagers 47 ge wonnen werden. Das beruht darauf, daß in der Signalstruktur gemäß Fig. 5, 7 oder 12 jeweils zwei aufeinanderfolgende Bildpunkte oder Pixel, z. B. WR und GB oder GA und WB, immer den Helligkeitswert, also das Leuchtdichtesignal ergeben. Der Referenzträger für die synchrone Demodulation des quadra turmodulierten Trägers bei der Wiedergabe kann als kontinu ierlicher Referenzträger mit herabgesetzter Frequenz oder als kurzzeitiger Burst übertragen werden. Das Identifikati onssignal für die Steuerung der Umschalter 39 in Fig. 4, 21 in Fig. 9, 39, 57, 60 in Fig. 10, 69, 57, 60 in Fig. 11 be steht vorzugsweise aus Schwingungen mit zwei unterschiedli chen Frequenzen von z. B. 100 kHz und 200 kHz. Diese beiden Frequenzen steuern dann die Umschalter bei der Wiedergabe jeweils in die richtige Lage entsprechend der Phasenumschal tung auf der Sendeseite oder Aufnahmeseite. Diese Identifi kation für die Umschalter kann auch durch ein übertragenes digitales Wort erfolgen.The transmission or recording of the quadrature-modulated carrier takes place according to the residual sideband method. On the one hand, bandwidth can be saved. On the other hand, the periodic phase switching of a quadrature component described is known to compensate for residual band errors. This is due to the fact that the periodic phase switching means that frequency components of the sideband which is missing per se are recovered. This principle is known per se and is described in more detail in connection with the PAL color television transmission system in DE-PS 11 87 672. The period of the phase change described can fundamentally have different values. You can e.g. B. two lines, several lines, groups of lines or a plurality of pixels or pixels in the course of a line. In any case, a phase change adapted to the phase change during recording must be made during demodulation during playback. When decoding with egg nem runtime decoder according to FIG. 11, the delay of the runtime decoder must always be equal to half the period of the phase switch. When playing back, regardless of the decoding described, the luminance signal only through a low pass z. B. by low pass 65 in Fig. 10 from the serial output signal of the imager 47 ge won. This is due to the fact that in the signal structure according to FIG. 5, 7 or 12 two successive picture elements or pixels, e.g. B. WR and GB or GA and WB, always give the brightness value, ie the luminance signal. The reference carrier for the synchronous demodulation of the quadrature modulated carrier during playback can be transmitted as a continuous reference carrier with a reduced frequency or as a brief burst. The identification signal for the control of the changeover switch 39 in FIGS. 4, 21 in FIGS. 9, 39, 57, 60 in FIGS. 10, 69, 57, 60 in FIG. 11 preferably consists of vibrations with two different frequencies e.g. B. 100 kHz and 200 kHz. These two frequencies then control the changeover switch during playback, each in the correct position in accordance with the phase switching device on the transmission side or recording side. This identifi cation for the switch can also be done by a transmitted digital word.
Die Frequenz des quadraturmodulierten Trägers T ist mit der Zeilenfrequenz verkoppelt, und zwar vorzugsweise gleich ei nem ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz. Dadurch wird erreicht, daß die verschiedenen Signale im Bild immer unter einander liegen und der Träger im Bild möglichst wenig sicht bar wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis 10, bei dem das Signal vom Imager 47 im wesentlichen unverändert auf das Magnetband gelangt, ergibt sich der Vorteil, daß auch auf Wiedergabeseite eine Korrektur des Signals erfolgen kann. Diese Korrektur kann z. B. eine Korrektur der Weißbalan ce sein.The frequency of the quadrature-modulated carrier T is coupled to the line frequency, preferably preferably equal to an integer multiple of the line frequency. This ensures that the various signals in the image are always one below the other and the carrier in the image is as barely visible. In the exemplary embodiment according to FIGS. 8 to 10, in which the signal from the imager 47 reaches the magnetic tape essentially unchanged, there is the advantage that the signal can also be corrected on the playback side. This correction can e.g. B. be a correction of Weißbalan ce.
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- 1991-07-20 DE DE19914124216 patent/DE4124216A1/en not_active Withdrawn
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