DE4127120A1

DE4127120A1 - Verfahren und einrichtung zur abtrennung des synchronisationssignals aus einem bildsignal

Info

Publication number: DE4127120A1
Application number: DE19914127120
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Schuetze; Friedhelm Dipl Ing Holtz
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1993-02-18
Also published as: WO1993004558A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Abtrennung des Synchronisationssignals aus einem Bildsi gnal.

Stand der Technik

Bei der Bildverarbeitung, insbesondere bei der digitalen, ist es oft notwendig, aus einem zusammengesetzten Bildsi gnal, z. B. einem FBAS-Signal, einem Studiostandard- oder ei nem TTL-Signal, ein Synchronisation-Signal (im folgenden Synchsignal genannt), z. B. das Composite-Synchsignal, zu ex trahieren, um damit beispielsweise eine PLL (Phase Locked Loop) zu synchronisieren.

Bekannte Verfahren arbeiten aber in der vertikalen Austast lücke der FBAS-Signale ungenau oder erzeugen Fehler im Fall von Burst-Signalen mit hohem Pegel.

Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung des Synchronisationssignals aus ei nem Bildsignal anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Verfahren gelöst.

Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß zunächst aus einer dem Spannungspegel des Synchronbodens U_s eines Bildsignals entsprechenden ersten Referenzspannung ei ne zweite Referenzspannung 105 gebildet wird, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspegel des Synchronbodens und dem Austastpegel U_a des Bildsignals liegt, und daß mit Hilfe der zweiten Referenzspannung und des - insbesondere farbträgerunterdrückend gefilterten - Bildsignals ein dem Synchronisationsimpuls entsprechendes Tastsignal 109 gewonnen wird, welches zu einem zeitlich ver kürzten Tastsignal 111 umgeformt wird, und daß anschließend mit Hilfe einer mit diesem verkürzten Tastimpuls angesteuer ten Sample- and Hold-Funktion, der das Bildsignal zugeführt wird, und einer Offsetaddition eine dritte Referenzspannung 115 erzeugt wird, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspegel des Synchronbodens und dem Aus tastpegel des Bildsignals liegt und aus der durch einen Ver gleich mit dem - insbesondere farbträgerunterdrückend gefil terten - Bildsignal ein zeitlich genaues Synchsignal 117 ge bildet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah rens ergeben sich aus den zugehörigen abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Ein richtung für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 4 angegebene erfindungsge mäße Einrichtung gelöst.

Im Prinzip ist die erfindungsgemäße Einrichtung versehen mit einer ersten Referenzspannungsschaltung 104, deren Eingang ein Bildsignal 103 zugeführt wird und die aus einer dem Span nungspegel des Synchronbodens U_s des Bildsignals entsprechen den ersten Referenzspannung eine zweite Referenzspannung 105 bildet, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspegel des Synchronbodens und dem Austastpegel U_a des Bildsignals liegt, mit einem Filter 106, dem eben falls das Bildsignal 103 zugeführt wird und in dem zumindest der Farbträger des Bildsignals unterdrückt wird, mit einer der ersten Referenzspannungsschaltung und dem Filter nachge schalteten ersten Komparatorschaltung 108, die ein dem Syn chronisationsimpuls des Bildsignals 103 entsprechendes Tast signal 109 bildet, welches in einem nachfolgenden Impulsbild ner 110 zu einem zeitlich verkürzten Tastsignal 111 umge formt und dem Tasteingang einer Sample- and Hold-Schaltung 112 zugeführt wird, an deren Signaleingang das Bildsignal 103 anliegt und die aus dem abgetasteten Synchronboden-Pegel des Bildsignals mit Hilfe eines nachgeschalteten Offsetad dierers 114 eine dritte Referenzspannung 115 erzeugt, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspe gel des Synchronbodens und dem Austastpegel des Bildsignals liegt und mit einer nachgeschalteten zweiten Komparatorschal tung 116, der zusätzlich das Ausgangssignal 107 des Filters 106 zugeführt wird und die ein zeitlich genaues Synchsignal 117 bildet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrich tung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Zunächst wird eine erste Referenzspannung gebildet, die aus dem Austastpegel des Bildsignals gewonnen wird, z. B. durch entsprechende Ladung eines Kondensators. Von dieser ersten Referenzspannung wird - z. B. durch Subtraktion einer festge legten Spannung - eine zweite Referenzspannung gebildet, die in ihrem Gleichspannungspegel ungefähr in der Mitte zwischen Austastpegel und Synchronboden liegt.

Aus dem Synchronimpuls werden Tastimpulse gewonnen, die zur Erzeugung einer dritten, genaueren Referenzspannung dienen. Aus diesen Tastimpulsen werden verkürzte Tastimpulse gebil det, welche jeweils nach dem Beginn des Tastimpulses begin nen und vor dem Ende des Tastimpulses aufhören. Mit Hilfe dieser verkürzten Tastimpulse und einer Sample- and Hold- Funktion wird nun ein die Spannung des Synchronbodens des Bildsignals repräsentierender Wert gemessen, zu dem noch ei ne festgelegte Offsetspannung addiert wird. Dadurch entsteht die dritte, genauere Referenzspannung, die in ihrem Pegel ungefähr mittig zwischen Austastpegel und Synchronboden liegt. Diese dritte Referenzspannung folgt nun auch bei sich ändernden Synchronimpulsen - z. B. in der vertikalen Austast lücke - exakt dem Pegel des Synchronbodens.

Aus der dritten Referenzspannung werden anschließend - z. B. durch einen Komparator - genaue Synchsignale gewonnen, die sehr jitterarm und unempfindlich gegen überhöhte Burstsi gnale sind und auch innerhalb der vertikalen Austastlücke das Generieren von zeitlich exakten Taktimpulsen gestatten.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ein richtung;

Fig. 2 eine erste Referenzspannungs-Schaltung;

Fig. 3 eine Sample- and Hold-Schaltung;

Fig. 4 Signalformen bei der Synch-Abtrennung;

Fig. 5 detaillierte Schaltung für die Blöcke 102, 104 und 108 aus Fig. 1;

Fig. 6 detaillierte Schaltung für die Blöcke 106, 112, 114 und 116 aus Fig. 1;

Fig. 7 detaillierte Schaltung für den Block 110 aus Fig. 1.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 wird ein Eingangs-Bildsignal 101 in einer Entkop pelungsschaltung gleichspannungsmäßig entkoppelt, gebuffert und, falls erforderlich, verstärkt. Das Ausgangssignal 103 dieser Entkoppelungsschaltung wird einer ersten Referenzspan nungsschaltung 104, einem Filter 106 und einer Sample- and Hold-Schaltung 112 zugeführt, die z. B. einen integrierten Schaltkreis LF 398 des Herstellers National Semiconductor enthalten kann.

Im Filter 106 wird der Chrominanz-Burst bzw. andere störende Signalteile ausgefiltert, z. B. mit Hilfe einer Notchfilter ung. Das Ausgangssignal 107 dieses Filters wird einer ersten Komparatorschaltung 108 und einer zweiten Komparatorschal tung 116 zugeleitet. In der ersten Referenzspannungsschal tung wird die erste Referenzspannung und die zweite Referenz spannung 105 gebildet. In der ersten Komparatorschaltung ent stehen aus dem Ausgangssignal 107 des Filters und mit Hilfe der zweiten Referenzspannung Tastimpulse 109, die einem Im pulsbildner 110 zugeführt und darin zu verkürzten Tastimpul sen 111 umgeformt werden.

Unter ungünstigen Umständen können die Tastimpulse 109 da durch verfälscht werden, daß die zweite Referenzspannung 105 von ihrem Sollwert abweicht, z. B. durch veränderte Synchim pulse in der vertikalen Austastlücke. Bei der um Teile eines Halbbilds verzögerten Speicherung von digitalen Bildsignalen können dann solche veränderten Synchimpulse zu Takt-Jitter in sichtbaren Bildteilen führen. Aus diesem Grund werden die Tastimpulse 109 nur zur Erzeugung einer genaueren, dritten Referenzspannung benutzt.

In der Sample- and Hold-Schaltung 112 wird mit Hilfe der ver kürzten Tastimpulse 111 die Spannung des entkoppelten Bildsi gnals am Synchronboden gemessen und bis zum nächsten verkürz ten Tastimpuls festgehalten. Der nachfolgende Offsetaddierer 114 addiert zum Ausgangssignal 113 der Sample- und Holdschal tung eine derartige Offsetspannung, daß die resultierende dritte Referenzspannung 115 mittig zwischen dem Austastpegel und dem Synchpegel des entkoppelten Bildsignals liegt. Ein solcher Offsetaddierer kann auch in der ersten Referenzspan nungsschaltung 104 enthalten sein. In der nachgeschalteten zweiten Komparatorschaltung 116 wird das entkoppelte und durch das Filter gelaufene Bildsignal mit der dritten Refe renzspannung 115 verglichen und ein genaues Synchsignal 117 erzeugt.

Das Filter 106 kann als Notchfilter mit aktiver Eingangs schaltung realisiert werden, welches auf die Frequenz des Chrominanz-Burst abgestimmt ist.

Der Impulsbildner 110 beinhaltet z. B. eine analoge Differen zierschaltung sowie einen Allpaß als Verzögerungsglied. Al ternativ kann ein digitaler Baustein verwendet werden, der bei der negativen Flanke des Tastimpulses 109 nach einer kur zen Verzögerung den verkürzten Tastimpuls 111 erzeugt.

In Fig. 2 ist die erste Referenzspannungs-Schaltung 104 prin zipiell dargestellt. Der Kondensator C1 wird einerseits über den Widerstand R5 langsam aufgeladen und andererseits span nungsmäßig über die Diode D1 auf den Pegel des Synchronbo dens gezogen. Über einen Puffer U1 ist die Kondensatorspan nung und damit die erste Referenzspannung hochohmig abgreif bar.

In Fig. 3 ist die Sample- and Hold-Schaltung 112 prinzipiell dargestellt. Das Eingangssignal wird über einen Puffer U3 und einen V-MOS-Transistor TR1 einem Kondensator C9 zuge führt. Der V-MOS-Transistor kann direkt von einem TTL-Signal gesteuert werden und zeichnet sich durch einen sehr niedri gen Kanalwiderstand aus. Der Kondensator muß so bemessen sein, daß die Belastung durch die übrige Schaltung nicht zu einer meßbaren Spannungsänderung führt, solange der V-MOS- Transistor sperrt.

In Fig. 4 sind verschiedene Signale aus dem Blockschaltbild in Fig. 1 im zeitlichen Verlauf wiedergegeben:

a) Eingangs-Bildsignal 101;
b) Ausgangssignal 103 von Entkoppelungsschaltung 102 mit Austastpegel U_a und Synchronboden-Pegel U_s;
c) Ausgangssignal 107 von Filter 106 mit der daraus gewonne nen zweiten Referenzspannung 105;
d) Tastimpuls 109;
e) verkürzter Tastimpuls 111;
f) Ausgangssignal 107 von Filter 106 mit dem Ausgangssignal der Sample- and Hold-Schaltung 112 und der dritten Refe renzspannung 115;
g) das genaue Synchsignal 117.

In Fig. 5 sind die Entkoppelungsschaltung 102, die erste Re ferenzspannungsschaltung 104 und die erste Komparatorschal tung 108 im Detail dargestellt. In der Entkoppelungsschalt ung 102 kann zur besseren Entkopplung nach Kondensator C27 auch ein Operationsverstärker mit einer Verstärkung von eins eingefügt werden. Die Eingangsleitung VIDEO IN wird mit dem Wellenwiderstand der Leitung abgeschlossen, der auch durch den Eingangswiderstand R1 repräsentiert wird.

Die RC-Kombination für Kondensator C1 mit den Widerständen R3, R4 und R5 muß eine Zeitkonstante τ haben, die groß gegen über der Zeitdifferenz zwischen zwei Synchimpulsen ist. Über die Diode D1 wird der Kondensator C1 auf der Spannung U_s+U_d gehalten. Mittels eines durch den Operationsverstärker U1 realisierten Subtrahierers wird von der Spannung am Kondensa tor eine solche Offsetspannung abgezogen, daß die Ausgangs spannung, d. h. die zweite Referenzspannung 105, mittig zwi schen U_a und U_s liegt.

An den Operationsverstärker U1 schließt sich ein Komparator- IC U2 vom Typ LM 360 an.

In Fig. 6 sind das Filter 106, die Sample- and Hold-Schal tung 112, der Offsetaddierer 114 und die zweite Komparator schaltung 116 im Detail dargestellt. Sowohl der als Impedanz wandler geschaltete Operationsverstärker U3 als auch der als Impedanzwandler geschaltete Operationsverstärker U4 erhalten am Eingang das entkoppelte Bildsignal. An U4 schließt sich ein aus dem Kondensator C14 und der Induktivität L1 bestehen der Reihenschwingkreis an, der eine Notchfilterung durch führt. Die Ausgangsspannung wird über einen als Impedanzwand ler geschalteten Operationsverstärker U5 ausgekoppelt. An den Operationsverstärker U5 schließt sich ein Komparator-IC U6 vom Typ LM 360 an. Am nicht-invertierenden Ausgang 7 wird das Signal CS abgegriffen.

An den Operationsverstärker U3 schließt sich ein V-MOS-Tran sistor TR1 vom Typ BS 17C an, dessen Gate vom verkürzten Tastimpuls 111 angesteuert wird. C9 dient als Speicherkonden sator. Diesem Kondensator ist ein Transistor TR2 nachgeschal tet, der mit Hilfe der Serienschaltung von den Dioden D2 und D3 und dem Widerstand R13 einen analogen Addierer bildet. Das am Widerstand R13 abgegriffene Signal wird ebenfalls dem Komparator-IC U6 zugeführt.

In Fig. 7 ist der Impulsbildner 110 im Detail dargestellt. Ein integrierter Schaltkreis U9 vom Typ Altera EPM 5032 ist an Masse und an die Versorgungsspannung +5V angeschlossen. Statt dieses IC-Typs kann auch ein anderer programmierbarer Baustein mit vergleichbarer Funktion verwendet werden. Dem Schaltkreis U9 wird ein Taktsignal CL, ein Signal CS von der zweiten Komparatorschaltung und der Tastimpuls 109 zuge führt. Das einzige für die erfindungsgemäße Einrichtung benö tigte Ausgangssignal ist der verkürzte Tastimpuls 111.

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung des Synchronisationssignals aus einem Bildsignal (101), dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einer dem Spannungspegel des Synchronbo dens (U_s) des Bildsignals entsprechenden ersten Refe renzspannung eine zweite Referenzspannung (105) gebil det wird, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwi schen dem Spannungspegel des Synchronbodens und dem Aus tastpegel (U_a) des Bildsignals liegt, und daß mit Hilfe der zweiten Referenzspannung und des - insbesondere farbträgerunterdrückend gefilterten - Bildsignals ein dem Synchchronisationsimpuls entsprechendes Tastsignal (109) gewonnen wird, welches zu einem zeitlich verkürz ten Tastsignal (111) umgeformt wird, und daß anschlie ßend mit Hilfe einer mit diesem verkürzten Tastimpuls angesteuerten Sample- and Hold-Funktion, der das Bildsi gnal zugeführt wird, und einer Offsetaddition eine drit te Referenzspannung (115) erzeugt wird, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspegel des Synchronbodens und dem Austastpegel des Bildsignals liegt und aus der durch einen Vergleich mit dem - insbe sondere farbträgerunterdrückend gefilterten - Bildsi gnal ein zeitlich genaues Synchsignal (117) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt des originalen Bildsignals (101) ein entkoppeltes Bildsignal (103) für die Bildung der zweiten Referenz spannung (105), des farbträgerunterdrückend gefilterten Bildsignals und bei der Sample- and Hold-Funktion ver wendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die erste Referenzspannung durch entsprechende Ladung eines Kondensators (C1) und die zweite Referenz spannung (105) durch die Subtraktion einer festgelegten Spannung von der ersten Referenzspannung (105) gebildet wird.

4. Einrichtung für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, versehen mit einer ersten Refe renzspannungsschaltung (104), deren Eingang ein Bildsi gnal (103) zugeführt wird und die aus einer dem Span nungspegel des Synchronbodens (U_s) des Bildsignals ent sprechenden ersten Referenzspannung eine zweite Refe renzspannung (105) bildet, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Spannungspegel des Synchronbo dens und dem Austastpegel (U_a) des Bildsignals liegt, mit einem Filter (106), dem ebenfalls das Bildsignal (103) zugeführt wird und in dem zumindest der Farbträ ger des Bildsignals unterdrückt wird, mit einer der er sten Referenzspannungsschaltung und dem Filter nachge schalteten ersten Komparatorschaltung (108), die ein dem Synchchronisationsimpuls des Bildsignals (103) ent sprechendes Tastsignal (109) bildet, welches in einem nachfolgenden Impulsbildner (110) zu einem zeitlich ver kürzten Tastsignal (111) umgeformt und dem Tasteingang einer Sample- and Hold-Schaltung (112) zugeführt wird, an deren Signaleingang das Bildsignal (103) anliegt und die aus dem abgetasteten Synchronboden-Pegel des Bildsi gnals mit Hilfe eines nachgeschalteten Offsetaddierers (114) eine dritte Referenzspannung (115) erzeugt, die in ihrem Pegel ungefähr in der Mitte zwischen dem Span nungspegel des Synchronbodens und dem Austastpegel des Bildsignals liegt und mit einer nachgeschalteten zwei ten Komparatorschaltung (116), der zusätzlich das Aus gangssignal (107) des Filters (106) zugeführt wird und die ein zeitlich genaues Synchsignal (117) bildet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbildner (110) eine analoge Differenzier schaltung und einen Allpaß enthält.