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Diese
Erfindung betrifft elektrische Signaldetektoren im Allgemeinen und
im Besonderen Detektoren zur Bereitstellung einer Anzeige des Rauschgehalts
in einem Farbvideosignal.
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Videorauschdetektoren
sind bei Geräten
zur Bearbeitung von Videosignalen von allgemeinem Nutzen. Beispielsweise
können
solche Detektoren vorteilhaft in Videosystemen eingesetzt werden,
die so ausgeführt
sind, dass sie ihre Arbeitsweise, dem Rauschpegel des zu bearbeitenden
Videosignals entsprechend, verändern.
Derartige vom Rauschpegel gesteuerten Geräte schliessen, bildlich gesprochen,
jene Geräte
ein, die auf Rauschen ansprechende programmierbare Bandbreitenfilter
besitzen, auf Rauschen ansprechende horizontale Schaltkreise zur
Anhebung der Konturschärfe
(peaking circuits), auf Rauschen ansprechende variable Farbsättigungsprozessoren
und rauschvermindernde Rekursivfilter, um einige derartige Anwendungen
zu nennen.
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Shellard
beschreibt zum Beispiel im US Patent 5,396,293 unter dem Titel FILTERSCHALTKREIS
MIT BANDBREITENVERÄNDERUNG
ALS FUNKTION DER BITFEHLERRATE UND DES HELLIGKEITSPEGELS, ein digitales
Videosystem, bei dem die Videobandbreite als eine Funktion der Bitfehlerrate
(BER) des digitalen Videosignals geregelt wird. Unter Störbedingungen
nimmt die Bitfehlerrate (Bit Error RATE = BER) zu und wird benutzt,
um eine Bandbreitenreduktion zu bewirken. In einer spezifischen
Ausführungsform
wird die Bandbreite als Funktion der Bitfehlerrate und des Amplitudenpegels des
Helligkeitssignals geregelt.
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Cochran
beschreibt im US Patent 4,430,665 unter dem Titel AUTOMATISCHES
VIDEOSIGNALPEAKING UND FARBKONTROLLE ein Videosystem, bei dem Rauschen
ermittelt und benutzt wird 2 Funktionen zu steuern, nämlich das
Videosignal-Peaking
(Anhebung der Konturschärfe)
und den Farbsignalpegel. In der Cochran Vorrichtung wird in einem
Beispiel Rauschen durch Analyse des Langzeitmittels des im Videosignal
vorhandenen Hochfrequenzrauschens geschätzt und wird weiterhin, in
einem anderen Beispiel, mit Hilfe der Automatischen Verstärkungsregelungsschaltung
(Automatic Gain Control = AGC) des Empfängers geschätzt. Das Helligkeitssignal,
das auf die Störschätzung anspricht, wird
geregelt, um bei Vorliegen von schwachen, mit Rauschen empfangenen
Farbfernsehsignalen eine deutliche Absenkung der Konturschärfe (de-peaking) zu
zeigen. Gleichzeitig wird bei der Wiedergabe eines Farbbildes verhindert,
dass übersättigte Farben auftreten.
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Troiano
ermittelt im US Patent 4,376,952 unter dem Titel RAUSCHEMPFINDLICHE
AUTOMATISCHE PEAKINGSTEUERUNGSVORRICHTUNG Rauschen zum Zwecke des
Absenkens der Konturschärfe
(depeaking) durch Bandpassfilterung des Videosignals und durch Zuführung des
gefilterten Signals an einen Detektor über einen Abtastkreis, der nur
während
der Austastintervalle eingeschaltet ist, um so aktive Videoanteile
des Helligkeitssignals zu sperren. Der Detektor arbeitet nach Art
der Impulsmittelung, bei der Impulse mit den charakteristischen Spitzen
(Peaks) des abgetasteten Signals über einem Schwellwert generiert
und gemittelt werden, um ein geglättetes Steuerungssignal hervorzubringen, das
vom Grundsatz her stellvertretend für Rauschen ist und hauptsächlich unabhängig von
Helligkeitssignalübergängen ist,
die während
der Abtastintervallen auftreten.
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Liu
beschreibt im US Patent 4,384,306 mit dem Titel VARIABLE PEAKING
STEUERSCHALTUNG ein System, bei dem das Videosignal bei Rauschbedingungen „de-peaked" wird (Absenkung der
Konturschärfe)
und bei dem Rauschdetektion durch Vergleich des Signalpegels von
aufeinander folgenden vertikalen Bildpunkten vollzogen wird. In einem
Beispiel wird das Signal von drei aufeinander folgenden vertikalen
Zeilen in zeitliche Übereinstimmung
gebracht (durch aufeinander folgendes Verzögern des Signals um 1-H und
2-H Zeitperioden), dann abgetastet und die Abtastwerte (Samples)
einer Bildanalyse, ob Impulsrauschen vorhanden ist, unterzogen.
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Roeder
und andere beschreiben im US Patent 4,684,989 unter dem Titel SIGNALDETEKTOR FÜR HINTERGRUNDRAUSCHEN
ein System um Rauschen zu schätzen,
das Schaltungen beinhaltet, um Differenzmuster zu produzieren, die
den Signalunterschieden zwischen periodisch auftretenden, überzähligen Signalintervallen
entsprechen. Eine Anzahl solcher Differenzmuster werden gemittelt
und solche aus dem Differenzsignal, die zu jedem Durchschnittswert
beitragen, werden von den Durchschnittswerten abgezogen. Absolutwerte
werden von den Unterschieden zwischen den Mittelwerten und den Differenzsignalen
extrahiert und eine vorbestimmte Zahl der Absolutwerte wird gemittelt
um das Rauschschätzsignal
zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung zielt in einer ersten Betrachtung darauf ab,
die Anforderung an einen Rauschdetektor zu erfüllen, der die Komplexität der Bildanalyse
vermeidet und einen robusten und zuverlässigen Hinweis auf Rauschen
liefert.
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Eine
Vorrichtung zur Rauschermittlung umfasst erfindungsgemäß Mittel
eine Burstkomponente aus einem Videosignal abzuleiten; Mittel zur
Messung eines Phasenwinkels der Burstkomponente in Bezug auf ein
dazu bereit gestelltes Phasenreferenzsignal: und Mittel um ein Rauschanzeigesignal
von den Phasenwinkelmessungen abzuleiten.
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Eine
wünschenswerte
Anwendung der Grundlagen der Erfindung schliesst eine Quelle zur Bereitstellung
eines Eingangsignals ein, die eine periodische Komponente und einen
variablen Oszillator zur Generierung eines schwingenden Signals
beinhaltet. Mittel sind vorgesehen, das Eingangssignal zu Zeitpunkten,
die durch das schwingende Signal bestimmt werden, zu takten um Abtastwerte
(Samples) der periodischen Komponente des Eingangssignals zu erzeugen.
Ein arithmetischer Prozessor, der auf die Abtastwerte (Samples)
anspricht, erzeugt ein winkelförmiges
Phasenfehlersignal zur Phasensperrung des schwingenden Signals des
variablen Oszillators zur periodischen Komponente des Eingangssignals
und vom winkelförmigen
Phasenfehlersignal wird ein Rauschindikatorsignal abgeleitet.
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Die
Erfindung wird in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, in
der gleiche Elemente mit gleichen Bezugsangaben versehen sind und
bedeutet:
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Fernsehgerätes in der die Erfindung ausgeführt ist;
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2 ist
ein detailliertes Blockschaltbild eines sperrbaren Zählers passend
für die
Anwendung des Beispiels aus der 1;
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3 ist
ein detailliertes Blockschaltbild eines Akkumulators für Burstabtastwerte
(burst samples) passend für
die Anwendung in der Vorrichtung aus der 1;
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4 ist
ein detailliertes Blockschaltbild eines Rechteck- zu Polarkonverters
geeignet für
die Anwendung in der Vorrichtung aus der 1;
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5 ist
ein detailliertes Blockschaltbild eines Begrenzers passend für die Anwendung
in der Vorrichtung aus der 1;
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6 ist
ein Phasor-Diagramm, welches bestimmte Sichtwinkel der Arbeitsweise
des Beispiels aus der 1 veranschaulicht; und
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7 ist
eine Tabelle, welche die Arbeitsweise des Rechteck- zu Polarkoordinatenkonverter
der 4 veranschaulicht.
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1 veranschaulicht
ein Fernsehgerät 10, in
dem die Erfindung ausgeführt
ist, und eine Videoquelle 12 zur Bereitstellung eines Videosignals
S1 und eine Videosignalbearbeitung und eine Wiedergabeeinheit 14 zur
Anzeige des Videosignals. Für
Anwendungen im Fernsehgerät
kann die Quelle 12 einen herkömmlichen Tuner beinhalten,
Zwischenfrequenzverstärker
und Detektor. Zusätzlich
kann die Quelle 12 einen oder mehrere Basisband-Videoeingänge umfassen
und eine passende Umschaltung, um unter mehreren Videoeingangssignalen
auszuwählen.
Für Anwendungen
als Fernsehmonitor kann der Tuner weggelassen werden. Die Signalverarbeitung-
und Wiedergabeeinheit 14 kann im herkömmlichen Design sein und schliesst
zum Beispiel Helligkeits- und Chromaschaltkreise, ein Bildwiedergabegerät (z.B.
Bildröhre
oder LCD-Schirm) ein, sowie passende Bildtreiberschaltungen. Zur
Vereinfachung der Zeichnung wurden Einzelheiten zur Ton- und Farbbearbeitung
weggelassen.
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Das
Basisbandvideosignal S1 von der Quelle 12 kommend, wird über einen
Analog/Digitalwandler (A/D) 20 in einem digitalen Phasenregelkreis (PLL) 16 (gestrichelt
dargestellt) in ein digitales Signal S2 zur Verwendung in der Videobearbeitung-
und Bildwiedergabeeinheit umgewandelt und verkörpert somit die Erfindung.
Das Rauschindikatorsignal (B0, B1) wird an einen Kontrolleingang
eines Bildverbesserungsprozessors 18 angelegt, der verbunden
ist, um ein Videosignal S3 vom Bildprozessor 15 zu empfangen
und um ein verbessertes Videosignal S4 zum Bildprozessor zur Bildwiedergabe
auszugeben.
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Der
Einsatzzweck des Prozessors 18 ist, einen oder mehrere
Parameter des wiedergegebenen Bildes zu verbessern und die Verbesserung
so zu verändern,
dass sie eine Funktion des Rauschpegels darstellt, wie vom 2-Bit
Rauschanzeigesignal (B0, B1) angezeigt. Dabei kann der Bildverbesserungsprozessor 18 herkömmlicher
Bauart sein, so wie die früher
beschriebenen Systeme. Es sei daran erinnert, dass das System von
Shellard eine erwünschte Verringerung
der Videobandbreite auslöst,
sobald der Rauschpegel ansteigt. Das System von Liu und von Troiano
wenden depeaking (Absenkung der Konturschärfe) unter schwachen Signal-/Rauschverhältnissen
an und das von Cochran benützt
das Rauschsignal um beides, Videopeaking (Anhebung der Konturschärfe) und
Farbsignalpegel zu steuern. Eine weitere nützliche Anwendung des Rauschsignals
wäre, bei
Videosignalen den Grad der Rauschminderung zu steuern. Es liegt
auf der Hand, dass für
das Rauschanzeigesignal (B0, B1) der vorliegenden Erfindung viele
weitere geeignete Anwendungen bestehen.
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Der
digitale Phasenregelkreis (PLL) 16 beinhaltet den Analog-/Digital-
Wandler (A/D) 20 an den das Videosignal S1 angelegt wird
und der das umgewandelte (digitale) Videosignal S2 zur Verarbeitungs- und
Wiedergabeeinheit 14 leitet, wie vorher bereits erwähnt. Ein
phasengesperrtes Abtastsignal S5 mit dem 4-fachen der Farbunterträgerfrequenz
(4Fsc) wird an den D/A-Wandler 20, an einen Burst-Akkumulator
(oder Vierphasendetektor) 22 und an eine Zeitgebereinheit 24 über einen
spannungsgesteuerten Oszillator 26 geschickt. Die Zeitgebereinheit 24 wird
mit dem Signal des „Haupttaktgebers" (S5) synchronisiert,
welches durch VCO 26 bereit gestellt wird und mit Ablenksteuersignalen
DFL vom Videoprozessor und der Wiedergabeeinheit 14, um
eine Anzahl von Zeitsteuersignalen für den Phasenregelkreis (PLL) 16 zu
generieren, unter Einbeziehung der horizontalen Synchronisierung
(HS), der vertikalen Synchronisierung (VS) und den Burst-Sperrsignalen.
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Das
Burst-Sperrsignal BG, das 4Fsc Taktgebersignal und das abgetastete
Videosignal S2 werden dem Burst-Akkumulator 22 zugeführt, dieser
sortiert und zählt
die geraden und ungeraden Abtastwerte (Samples) des Signals S2,
die während
der Burst-Intervalle entstehen, zu zwei Abtastwertegruppen zusammen.
Dies beinhaltet eine phasengleiche Gruppe von Abtastwerten (Samples)
X (die bei Burstspitzen auftreten) und eine Vierphasengruppe von Abtastwerten
Y (die bei den Null-Burst-Durchgängen auftreten).
Die Zahlen X und Y stellen die Burstvektorkoordinaten in einem Cartesianischen
(rechteckigen) Koordinatensystem dar. Ein beispielhafter Akkumulator
(Sammler) ist in 3 dargestellt und wird später beschrieben.
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Die
X- und Y-Koordinaten des Burstvektors werden als Nächstes einem
Rechteck-/Polarkoordinatenkonverter 30 zugeführt, der
die XY-Koordinaten von einer rechteckigen in eine polare Form umwandelt
(R, f) mit einem Absolutwert-Term
R und einen Phasenwinkel-Term f. Ein direkter Ansatz, diese Umwandlung
umzusetzen wäre,
die X und Y-Werte an die Addresseingänge eines ROM zu geben, der
mit den entsprechenden Radius- und Winkelwerten programmiert ist.
Eine solche Anordnung würde
einen relativ grossen Speicher erfordern. Ein besserer Ansatz, der
die Notwendigkeit eines grossen Speichers vermeidet, wäre mit trigonometrischen
Annäherungen
wie Sinus, Cosinus und Tangens die Winkel zu berechnen. 3 ist
beispielhaft für
einen solchen Koordinatensystemkonverter (rechteckig zu polar) und
wird später
im Einzelnen beschrieben.
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Der
Absolutwert-Term, vom Polarkonverter 30 ausgegeben, wird
dem Burstdetektor 32 zugeführt, der ein mit „schwarz/weiss"-bezeichnetes Signal
ausgibt und es an einen Eingang eines Burstphasen-Jitter-Prozessors 40 legt,
sobald das Videosignal S1 keine Burstkomponente beinhaltet und damit
anzeigt, dass es sich um ein Schwarz-/Weiss-Bild (monochrom) handelt.
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Zwei
weitere Signale, die im Polarwandler 30 generiert werden,
sind ein KEIN-BURST-Signal S6 und ein OCTANT-Signal S7, wobei beide
den jeweiligen Eingängen
des Jitterprozessors 40 zugeführt werden. Das „KEIN-BURST"-Signal wird in einem zweiten Burstdetektor
generiert, der im Polarkonverter sitzt (und in 4 gezeigt
wird) und der das Fehlen individueller Bursts (Farbsynchronisierungsignal) des
Videosignals S2 ermittelt. Die Information wird vom Jitterprozessor
gebraucht, um die Signalbearbeitung während ausgewählter Zeilen
eines Videosignals auszuschalten. Zum Beispiel: ein Burst ist während bestimmter
Zeilen der vertikalen Intervalle nicht vorhanden (z.B. Zeilen 1–9, sobald
vertikale Synchronisation erfolgt). Individuelle Bursts können in
einem Farbvideosignal während
aktiver Videointervalle fehlen, z.B. wegen Signalverlust durch Rauschen, Magnetbandausfälle (drop-outs)
oder Vergleichbarem.
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Kurz
zusammen gefasst: es besteht eine besondere Notwendigkeit für zwei Burstdetektoren
im Rauschdetektionssystem der vorliegenden Erfindung. Einer dieser
Detektoren (32 in 1) ist mit
einer relativ langen Zeitkonstante oder Ansprechzeit versehen (z.B.
ein Datenblock oder mehr) zur Erkennung von schwarz und weiss (monochrom),
wo überhaupt
keine Burstkomponente vorhanden ist. Dieser Detektor sperrt das
Rauschdetektionssystem für
alle monochromen Videoeingangssignale. Der andere Burstdetektor
(432, 436 in 4) besitzt
eine relativ kurze Zeitkonstante oder Ansprechzeit (z.B. 1 Zeilenlänge) zur
Erkennung fehlender Bursts auf der Basis Zeile für Zeile. Für den in 4 dargestellten
besonders schnellen Burstdetektor, (der später noch behandelt wird), vollzieht
ein Vergleicherschaltkreis (Komparator) 432 eine im Grunde
genommen unmittelbare Bestimmung, ob der Spitzenwert des Burstvektors
(Signal L, das größere der
X und Y Koordinaten) über
oder unter dem Schwellwert liegt, der durch eine „Kein Burst"-Schwellwertquelle 436 gesetzt
wurde. Bei einem Farbvideosignal fehlen immer einige Bursts, wie
während
der Linien 1–9
der vertikalen Intervalle und manche fehlen gelegentlich wegen Rauschens
oder Bandaussetzern (drop-outs). Um eine genaue Schätzung zu
bekommen, ob Rauschen im Farbvideosignal vorliegt, werden die fehlenden Bursts
erkannt und benutzt um beim Jitterprozessor 40 eine Betriebsänderung
durchzuführen.
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Wie
bereits erwähnt
gibt der Polarkonverter 30 auch ein Signal mit der Bezeichnung „OCTANT" an den Jitterprozessor 40 aus.
Dieses Signal identifiziert, welchen von acht 45-Grad-Oktanten der
Burstvektorwinkel belegt in Bezug auf die Referenzphase des VCO 26. 6 veranschaulicht
die Oktanten und die Tabelle der 7 führt den
3-bit Binärcode
auf, in dem jeder 45-Grad Oktant identifiziert wird. Was den Phasenregelkreis
(PLL) betrifft, so wird die Oktantinformation benutzt, um eine Bogentangenten-Annäherung zum
Burstwinkel durchzuführen,
wie noch erklärt
werden wird. Die Oktanantinformation in der vorliegenden Erfindung
dient auch noch einem anderen Zweck der keinen Bezug auf die Winkelberechnung hat.
Auch dient die Oktantinformation der vorliegenden Erfindung insbesondere
dazu, die Verarbeitung bestimmter Phasenwinkel von der Rauschberechnung
auszunehmen.
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Zum
Beispiel blockiert das Oktantsignal (S7) im Jitterprozessor 40 die
Verarbeitung von Burstwinkeln im 45 Grad-Oktanten von 135 Grad bis
180 Grad und im 45 Grad-Oktanten
von –135
Grad bis 180 Grad (jeweils die Oktanten 3 und 4).
Dies verhütet fehlerhafte
Messungen von Videorauschen, das bei Vorliegen bestimmter Videosignale
mit Kopierschutzkode entsteht. Beim Videosignal mit Kopierschutzkodierung
werden Teile des Videosignals absichtlich verändert, damit Bandaufnahmen
des Videosignals erschwert werden. Eines dieser Kopierschutzsysteme
dreht die Burstphasenlage für
4 von jeweils zwanzig Videozeilen um. Der Vorteil dieser Eigenschaft der
Erfindung ist, dass durch Blockieren der Bearbeitung des Burstphasenrauschsignals
in den beiden zu 180 Grad benachbarten Oktanten vermieden wird, dass
sich das mit Kopierschutz kodierte Burstsignal mit der Burstjittermessung
auf Videorauschen vermischt.
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Das
Phasenwinkelsignal ⌀ (Signal
S9), welches vom Polarwandler 30 erzeugt wird, wird in
der vorliegenden Erfindung zu zwei Zwecken herangezogen, nämlich, (i)
zur Rauschdetektion im Videosignal S1 und (ii) zur Phasensperrung
im VCO 26 zur Burstkomponente des Videosignals S1. Im Besonderen wird
das Phasensignal ⌀ vom
Konverter 30 erzeugt, dem Addierer (adder) 41,
einem Frequenzfehlerdetektor 42 und einem Sperrdetektor 44 zugeführt. Der Ausgang
des Sperrdetektors 44 führt
zu einem Schalter 46, der den Frequenzfehlerausgang des
Detektors 42 an einen anderen Eingang des Addierers (adder) 41 legt,
sobald der Sperrdetektor anzeigt, dass das System nicht gesperrt
ist. Der Frequenzfehlerdetektor 42 misst die Wechselrate
des Phasensignals ⌀ Zeile
um Zeile und ist hauptsächlich
ein Differenziator und kann durch Speichern der Phase einer vorhergehenden
Zeile in einem Latch (Auffangregister) und durch Subtraktion der
gegenwärtigen
und vorhergehenden Phasenwerte implementiert werden, um das Derivat
in Bezug auf die Zeit zu erhalten.
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Da
das Phasenderivat in Bezug auf die Zeit der Frequenz entspricht,
ist der Ausgang des Frequenzfehlerdetektors proportional zum Frequenzfehler,
wenn das System nicht geschlossen ist. Bei diesem nicht geschlossenen
Betrieb erlaubt der Sperrdetektor 44, dass der Schalter 46 im
Addierer (adder) 41 das Frequenzfehlersignal S10 zum Phasenwinkelsignal
S9 addiert. Es wurde festgestellt, dass diese „Zunahme" des Phasenwinkelsignals, sobald die Schleife
nicht geschlossen ist, die Phasenschliessgeschwindigkeit wünschenswert
erhöht.
Sobald aber einmal geschlossen, öffnet
der Sperrdetektor 44 den Schalter 46 und beseitigt
das Frequenzfehlersignal S10 beim Addierer (adder) 41 und
es erfolgt danach die Phasenkontrolle ausschliesslich durch das
Phasenwinkelsignal S9.
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Der
Ausgang des Addierers (adder) 41, wie oben angemerkt, enthält das Burstphasenwinkelsignal
S9, sobald das System geschlossen ist (Schalter 46 geöffnet) und
enthält
die Summe von S9 und dem Frequenzfehlersignal 510, sobald
das System nicht mehr geschlossen ist. Das Ausgangssignal des Addierers
(adder) S17 wird einer Begrenzerschaltung 50 zugeführt, die
für Begrenzung
sorgt und das eingeschränkte
Phasenwinkelsignal in seinen Vorzeichenwert S11 (positiv oder negativ)
und seinen Absolutwert S12 (das unsignierte Signal)aufteilt und
diese Signale S11 und S12 werden dann einem Binärratenvervielfacher 60 zugeführt.
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Der
Zweck des Binärratenvervielfachers 60 ist,
Stromimpulse zu generieren, um einen Kondensator im Schleifenfilter 62 zu
laden und zu entladen, der an den Vervielfacher 60 angeschlossen
ist, um damit die Frequenz der Schwingung des VCO 26 zu steuern.
Die Anzahl oder Häufigkeit
von Stromimpulsen ist proportional zur Größe des Phasenwinkelsignals
f. Zum Beispiel: wenn das Vorzeichen-Signal S11 positiv ist, generiert der
Binärratenvervielfacher 60 positive
Impulse (Signal S13), um den Schleifenkondensator zu laden und um
die VCO-Frequenz
zu erhöhen.
Umgekehrt, wenn das Signal S11 negativ ist, generiert der Vervielfacher 60 negative
Stromimpulse (Signal S14) um den Schleifenkondensator zu entladen
und die VCO-Frequenz herabzusetzen. Beim Schliessen nähert sich
der Phasenwinkel ⌀ gegen
Null und es werden nur noch genügend
Impulse produziert, um einen geblockten Zustand aufrecht zu erhalten.
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Der
Grund das Phasenwinkelsignal ⌀ im
Begrenzer 50 zu begrenzen ist, grossen Phasen- oder Frequenzfehlern
vor überhöhtem Einfluss
des Schleifenbetriebs vorzubeugen. Eine weitere Funktion, die vom
Begrenzer 50 ausgeht, ist dem Jitterprozessor 40 ein
Indikationssignal („Begrenzung") zuzuführen, das
anzeigt, wenn sich der Begrenzer 50 im Begrenzungszustand
befindet. Folglich besagt das „Begrenzungssignal", dass das System
geschlossen ist und dass der Burstphasenwinkel grösser als
ein vorbestimmter Minimum- oder Begrenzungswert ist. Unter diesen
Bedingungen wird das Absolutwertsignal S12 begrenzt, wobei es die
maximalen Lade- oder -Entladeströme
für das
Schleifenfilter 62 begrenzt. Ein beispielhafter Wert für das geschlossene
System ist ein Phasenwinkel von ungefähr 3,5 Grad. Wenn nicht geschlossen,
wird das Begrenzungspegel erhöht
(um Faktor 10 oder mehr), um die Geschwindigkeit zu erhöhen, den
Schliesszustand wieder zu erreichen. Eine geeignete Ausführung des
Begrenzers 50 ist in der 5 gezeigt
und wird später
erläutert.
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Das „Begrenzungssignal" 515, vom
Begrenzer 50 erzeugt, wird dem Burstphasen-Jitterprozessor 40 zugeführt. Die
Kombination Begrenzer 50 und Prozessor 40, gemäß einem
Aspekt der Erfindung, bietet die Funktion, das Rauschanzeigesignal
B0, B1 von den Phasenwinkelmessungen, die vom Polarkonverter 30 erzeugt
werden, abzuleiten.
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Erinnern
wir uns daran, in weiterer Vertiefung, dass der Begrenzer 50 die
Burstphasenfehler ermittelt, die einen relativ kleinen Winkel übersteigen (z.B.
3,5 Grad), sobald das System geschlossen ist. Der Burstphasen-Jitterprozessor
hat die Funktion die Zeilenzahl während einer gegebenen Zeitintervalle zu
zählen
(z.B. ein Datenblock) in der die Phasenwinkelmessung (f) den Schwellwert
der Winkelauswertung (3,5 Grad) übersteigt.
Mit dieser Zählung
generiert und gibt der Jitterprozessor 40 die Zählung, oder eine
skalierte Version davon, als Rauschanzeigesignal aus.
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In
diesem Beispiel wird die Zählung
der Burstphasenabweichungen, die den Schwellwert des Phasenwinkels übersteigen
und innerhalb eines Datenblocks entstehen, verkleinert, um ein 2
Bit Ausgangssignal (Bits B0 und B1) zu erhalten, das 4 diskrete
Rauschanzeigepegel erzeugt (z.B. 00, 010, 10, 11 in Binärform).
Das Rauschanzeigesignal wird dann dem Bildverbesserungsprozessor 18 zugeführt, um
Parameter für
die mit der Wiedergabeeinheit 14 dargestellten Bilder anzugleichen,
wie Kontrast, Schärfe,
Bandbreite oder Rauschreduzierung, wie vorher beschrieben wurde.
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2 ist
ein detailliertes Blockschaltbild einer geeigneten Ausführung des
Prozessors 40. Der Prozessor enthält im Wesentlichen einen hemmbaren
Bildratenzähler,
der nicht auf Null zurückstellt
und non-wrapping weiterzählt,
dessen Ausgang auf die beiden Bits mit der höchsten Wertigkeit (MSBs) verkleinert
wird, um das Rauschanzeigesignal B0, B1 zu bilden.
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Der
Prozessor 40 hat sechs Eingänge und zwei Ausgänge. Die
Eingänge 1 und 2 empfangen
jeweils das Begrenzungssignal S15, das schwarz/weiss-Signal S8 und
das „KEIN-BURST"-Signal S6. Eingänge 4 und 5 empfangen
jeweils die 2 am wenigsten wichtigen Bits „1" und „0" des Oktantenanzeigesignals S7 und der
Eingang 6 empfängt ein
vertikales Zeitgebersignal VS von der Zeitgebereinheit 24.
Die beiden Ausgänge 7 und 8 liefern
die beiden Bits B0 und B1 des Rauschverminderungssignals an den
Bildverbesserungsprozessor 18. Prozessor 40 ist,
bildlich gesprochen, ein Aufwärtszähler 500 dessen
Ausgang in einem Teiler 508 durch 16 geteilt wird und an
einen Ausgangslatch (Auffangregister) 510 gelegt wird,
der die Bits B0 und B1 für
das Rauschanzeigeausgangsignal liefert. Der Aufwärtszähler 500 wird mit
dem Begrenzersignal S 15 über das
sperrbare AND-Gatter 502 getaktet. Jedes Mal wenn der Begrenzer 50 einen
Phasenwinkel anzeigt, der größer als
der Mindestwert ist (z.B. 3,5 Grad, wenn geschlossen), rückt der
Zähler 500 vor.
Der Zähler 500 wird
bei jedem Datenblock durch das vertikale Synchronisationssignal
VS zurückgesetzt,
welches auch den Zählerausgang
im Latch 510 verriegelt.
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Der
Ausgang des Zählers 500 wurde
verkleinert oder durch 16 im Teiler 508 geteilt, um eine
verdichtetere Darstellung der Rauschinformation zu erhalten. Zum
Beispiel: ein binärer
Ausgangswert „00" bedeutet, dass die
Begrenzung weniger als 16 Mal während
eines Datenblocks stattgefunden hat. Ein Ausgang von „01" bedeutet, dass die
Begrenzung mindestens 16 Mal, aber weniger als 32 Mal während eines
Datenblocks stattgefunden hat. Ein Ausgang von „10" zeigt an, dass die Begrenzung mindestens 32
Mal während
eines Datenblocks stattgefunden hat. Letztendlich bedeutet ein Wert
von „11", dass die Begrenzung
mindestens 48 Mal während
eines Datenblocks stattgefunden hat.
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Es
wurde als Vorteil angesehen, dass das Verringern der Zählung zur
Bereitstellung der 4 obigen Angaben, wie oft der Burstwinkel (oder „Jitter") den annehmbaren
Minimumphasenwinkelfehler überschritten
hat (z.B. ungefähr
3,5 Grad), eine brauchbare Zahl an Rauschpegelanzeigen liefert. Wenn
eine bessere Auflösung
gewünscht
wird, könnte
man den Ausgang des Zählers 500 durch
eine Zahl, kleiner als 16, teilen. Maximale Auflösung kann man dadurch erhalten,
in dem man den Rechenwert „C" des Zählers direkt
als Rauschanzeigesignal heranzieht.
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Um
den Zähler
vor dem Zurückstellen
auf Null mit Weiterzählen
oder „Überlaufen" in jenen Fällen zu
bewahren, wo viele Burstfehler gemacht werden, wird der geteilte
Zahlenwert durch den Vergleicher 512 mit einem numerischen Wert „3" (binär 11") verglichen. Dies
bedeutet, dass der Zählwert 48 in
einem Datenblock erzielt wurde und der Ausgang des Vergleichers,
der an einen gesperrten Eingang (durch einen offenen Kreis verdeutlicht)
des AND-Gatters gelegt wird, weiteres Zählen während des Halbbildes verhindert.
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Das
zuvor Geschilderte ist eine vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung,
da es „falsche,
niedrige" Anzeigen
von Rauschen verhindert. Ein Beispiel: angenommen, ein sehr starkes
Rauschsignal taktet den Zähler 500 jenseits
seines Modulo. Dann kann der Zählerausgang,
am Ende eines Datenblocks, irgendeinen Wert haben. Wenn dieser Wert
kleiner als 16 ist, dann wird das Rauschsignal „00" entsprechen, was einer relativ rauschfreien
Situation gleichkommt, wobei in Wirklichkeit genau das Gegenteil
der Fall ist. Demgemäß verhindert
der Vergleicherschaltkreis 512, dass der Zähler 500 wieder
bei Null beginnt und stellt somit sicher, dass der Zähler 500 nicht
jenseits eines Wertes von „48" zählen kann,
egal wie viele Begrenzungsanzeigen durch den Begrenzer 50 ausgegeben
werden.
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Die
vorangegangene Erörterung
der Eigenschaft des „non-wrapping" oder Überlaufschutzes des
Zählers 500 zeigt
einen von 4 Sperrzuständen des
Zählers.
Die drei anderen Sperrbedingungen des Zählers 500 sind (i)
schwarz/weiss, (ii) KEIN BURST und (iii) SECTOR MASKING. Es sei
daran erinnert, dass monochrome Videosignale keinen Burst haben und
um aus diesem Grund irrtümliche
Rauschschätzungen
zu vermeiden, ist der Ausgang des Langzeitkonstanten-(Datenblockintervall)-Burstdetektors
(Signal S8), der anzeigt, dass das Videosignal monochrom ist, (am
Anschluss 2) mit einem zweiten Sperreingang des AND-Gatters 502 verbunden.
(Gesperrte Eingänge
sind in der Zeichnung als offene Kreise am Gattereingang gekennzeichnet).
Das NICHT-BURST-Signal
S6, von einem kurzzeitkonstanten Burstdetektor geliefert, wird ebenfalls
am Eingangsterminal 3 an einen weiteren Sperreingang des
AND-Gatters 502 gelegt, um Zählen während der vertikalen Synchronisationsintervalle
(bei fehlendem Burst) zu vermeiden und um sonstige defekte Bursts zu
zählen
(z.B. fehlender Burst bei Bandoxydfehlern, etc.), die sonst ein
ungenaues Zählergebnis
ergeben könnten.
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Der
letzte Sperrzustand des Zählers 500 wird bei
Burstwinkeln innerhalb eines Sektors, der auf beiden Seiten von
180 Grad 45 Grad überschreitet,
was den Oktanten 3 und 7 der Burstwinkelphase
entspricht (in 6 dargestellt), angewendet.
Darauf wird in der Zeichnung mit „sector masking" Bezug genommen und
der Zweck ist, wie schon früher
erläutert,
alle Bursts von der Zählung
auszunehmen, die wahrscheinlich absichtlich durch Videokopierschutztechniken
phasenverkehrt sind. Wie vorher ausgeführt, kehrt eine dieser Techniken
die Burstphase bei 4 von jeweils 20 Videozeilen um. Vorteilhafterweise bewahrt
der Ausschluss der umgekehrten Zeilenphasen von der Messung die
Unantastbarkeit der Rauschschätzung.
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Die „Sektormaske" 504 (gestrichelt
umrandet) umfasst ein AND-Gatter 506 mit 2 Eingängen, welches
die beiden am wenigsten wichtigen Bits („1" und „0") des Oktantsignals S7 empfängt. Der
vollständige
Oktantkode ist in 7 dargestellt. Dieser Kode identifiziert
die in 6 gezeigten Sektoren und bestimmt die arithmetische
Verarbeitung, die im Polarkonverter 30 benutzt wurde, um
die Quadraturmuster X und Y in Polarkoordinaten R und f umzuwandeln.
Wie auf der Kodetabelle zu sehen ist, braucht man, um einen Sektor
von 180 Grad plus/minus 45 Grad abzudecken, nur den Zähler 500 während zwei
Oktanten zu sperren, nämlich
Oktant 3 und Oktant 7. Wie aus der 3-Bit Binärkodetabelle
hervorgeht, sind die beiden am wenigsten wichtigen Bits der Oktanten 3 und 7 beide „logische" Bits. Somit wird beim
Verknüpfen
mit UND der am wenigsten wichtigen Bits des Oktantkodes, das Gatter 506 jedes
Mal, wenn der Oktankode entweder „3" (in binär 011) oder „7" (in binär 111) ist,
durchgeschaltet. Der Ausgang des Gatters 506 ist deshalb
mit einem gesperrten Eingang des Gatters 502 verbunden,
wobei Zählen verhindert
wird, sobald der Burstphasenwinkel sich im „ausgeschlossenen" Sektor (Oktanten 3 oder 7) befindet.
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3 ist
ein ausführliches
Logikdiagramm einer geeigneten Ausführung des Burstakkumulators (oder
Vierphasendetektors)22 der 1. Kurz
zurück
geblickt: die Funktion des Akkumulators ist, den Burst (Farbsynchronisationssignal)
mit dem vierfachen der Farbunterträgerfrequenz (4Fsc) abzutasten,
um damit 1 Sample (Datenblock) für
jede 90 Grad des Burstsignals auszugeben. Wenn die Schleife geschlossen
ist, ergeben sich die geraden Samples bei den Höchstwerten des Burst und bilden
damit die „phasengleichen" oder „X"-Muster und die ungeraden
Samples entstehen bei den Achsübergängen des
Burst um die „Vierphasen-" oder Y Samples zu bilden.
Zusammengenommen stellen diese beiden Werte X und Y den Burstvektor
in einem rechteckigen Koordinatensystem dar. Die Funktion des Akkumulators 22 ist,
die notwendigen arithmetischen Berechnungen durchzuführen, um
die Samples genau zu sortieren und zu summieren, einschließlich der
Beseitigung der Gleichstromkomponente (DC) oder des „Sockel-Wertes" (z.B. in der Nähe des Schwarzpegels)
von den Burstsamples, die im A/D-Wandler 20 entstehen.
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Genauer
gesagt: die im A/D-Wandler 20 erzeugten Videosignalsamples
haben eine unsignierte Binärform.
Da Burst innerhalb des Trailingabschnitts (Ende des Datenblocks
oder Frame) der Horizontalsynchronisation auftritt, wird er einen
Gleichstromwert oder Sockelwert im Bereich des Schwarzpegels haben.
Der genaue Wert mag unbekannt sein oder könnte mit der Signalquelle variieren.
Um diese Komponente von den Burstmessungen auszunehmen, wird zuerst
das Videosignal S2 im A/D-Wandler von unsignierter Binärform in
ein Zweierkomplement durch Umkehrung des Bits mit der höchsten Wertigkeit
(MSB) in einem Wechselrichter 300 umgewandelt. Dieser Wechsel
der arithmetischen Form erlaubt Addition und Subtraktion der Samples
im Sammler (Speicher).
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Die
Zweierkomplementsamples vom Inverter 300 werden dann einem
Addierer/Subtrahierer 302 zugeführt, der ein exklusives OR-Gatter 304 und
einen vollen Addierer 306 beinhaltet. Die Wahl des Additions-
oder Subtraktionsmodus wird über
ein Taktgebersignal Fsc mit der Farbunterträgerrate gesteuert, die ein
Viertel der 4-Fsc Taktrate des VCO 26 beträgt. Der
Ausgang des Addieres/Subtrahieres wird in 2 nacheinander geschalteten
Latches 312 und 314 gespeichert und wieder in
den Addierer-Summandeneingang
eingespeist. Durch Takten der Latches mit der 4 Fsc Taktrate und
durch Wechseln von Addition auf Subtraktion alle 2 Taktperioden
mit dem Fsc Taktgeber, werden die phasengleichen Abtastwerte (sample) „X" im Latch 312 gespeichert
und die Vierphasensamples „Y" werden im Latch 314 gespeichert.
Da der Addierer/Subtrahierer zwischen Addition und Subtraktion wechselt,
werden die „X"-samples wechselweise addiert und subtrahiert,
um den aufgelaufenen Wert „X" im Latch 312 zu
erzeugen. Es ist der Wechsel von Addition und Subtraktion der X-Wert-Samples (z.B.
+X0, –X2,
+X4, –X6,
+X8, –X10
etc.) der damit endet, dass die Gleichstromkomponente von X gelöscht wird.
Die Burstkomponente von X wird nicht gelöscht, weil das Burstvorzeichen
oder Polarität
alle 2 Takte-Samples wechselt und sich so die Burstsamples addieren.
Dementsprechend addieren sich die Burstsamples und die Gleichstromkomponente
oder der Sockelanteil der Samples werden einfach gelöscht. Dasselbe
Ergebnis entsteht bei den Y Samples.
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Um
die X und Y Samples nur auf den Burst zu begrenzen, wird der Adder 306 (eine
13 Bit Summe) an den Sammler-Latch gelegt über das Burst-Gatter 310,
das für
48 der 4-Fsc Taktperioden während
der Burstintervalle jeder Zeile ausgeschaltet ist. Ein typischer
Burst (NTSC) wird 8 komplette Zyklen haben, die 32 Samples des 4-Fsc
Taktgebers entsprechen. Das Burstgatter ist absichtlicht erheblich
breiter als die Burstbreite, damit sichergestellt wird, dass auch
alle Burstzyklen erfasst werden, falls bei der Videoquelle erhebliche
Zeitfehler auftreten.
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Am
Ende der Sperrperiode (46 Samples des 4-Fsc Taktgebers)
wird ein Schließsignal
des Burstgatters (vom Zeitgeber 24 kommend) dem Latch 316 und
dem Latch 318 zugeführt,
die die angesammelten Burstvektordaten X und Y für den Rest der Zeile speichern,
während
in dieser Zeit die Daten in Polarform konvertiert werden, durch
den Begrenzer 50 laufen, dann die Rauschschätzung erfolgt
durch Zählen der
Häufigkeit
der Überschreitung
des Begrenzungslimits, wie früher
bereits beschrieben.
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4 ist
ein detailliertes Logikschaltbild und veranschaulicht den Wandler 30,
welcher folgende Funktion bereitstellt: (i) Umwandlung von Rechteck- in
Polarkoordinatenform (Absolutwert und Winkel) für den Burstvektor, (ii) Identifizierung
des spezifischen Oktanten in dem sich der Burstvektor befindet und (iii)
Erzeugung des NO-Burst-Signals.
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Zur
Erzeugung der Polarwandlung werden die X- und Y-Koordinaten vom Sammler 22 jeweils
an Eingänge
eines Vergleichs- und eines Teilerkreises 410 über jeweils
einen Einerkomplementkreis, jeder mit einem Einerkomplementer oder
Inverter (400 oder 403) und einem Multiplexschalter
(402 oder 404), die vom Vorzeichen-Bit (sign bit)
des Eingangssignals gesteuert werden. Dieses konvertiert die Koordinaten
von Zweierkomplement zu unsignierter Binärform zur Erleichterung des
anschließenden
Absolutwert-Vergleiches
und der Division. Zum Beispiel: wenn das Vorzeichen von X „0" ist (Bit 13, zeigt
eine positive Zahl) werden die 12 verbleibenden Bits des Absolutwerts
von X direkt zum X- Eingang des Schaltkreises 410 über mux 402 geleitet.
Wenn jedoch das Vorzeichen von X negativ ist (binär „1", zeigt eine negative
Zahl) dann verbindet der mux-Schalter 402 die 12 ergänzten Absolutwert-Bits mit
dem X-Eingang des Schaltkreises 410 und konvertiert somit
X in unsignierte Binärform.
Die Absolutwert-Bits (z.B. 1–12)
des Eingangssignals Y werden ähnlich
in unsignierte Form konvertiert unter Kontrolle des Y Vorzeichen-Bits
(Bit 13), um dem Y Eingang des Vergleicher- und Teilerkreises 410 zugeführt zu werden.
Im Inneren führt
der Vergleicher- und Teilerkreis 410 einen Größenvergleich
durch und identifiziert den größeren der
beiden Werte zwischen X und Y und gibt diesen Wert als Signal „L" aus (das bedeutet: „larger" = größer). Das
Signal „L" wird benutzt um den „ABSOLUTWERT" des Polarburstvektors
S12 zur Anwendung im Burstdetektor 30 darzustellen.
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Das
Polargrössensignal „L" wird auch in einem
NO-BURST-Detektor
mit einer kurzen Zeitkonstante verwendet, der einen Vergleicherschaltkreis 432 hat,
der das Signal „L" mit dem Bezugspegelsignal
vergleicht, das aus einer Quelle für eine NO BURST-Schwelle kommt.
Zum Zwecke des Abgleichs des gesamten Systems ist die Schwellenquelle 436 programmierbar,
damit eine Anzahl von Referenzwerten verfügbar ist. Zur Erläuterung:
Burstbezugswerte von 16,32,64 und 128 sind vorhanden. Was die IRE
Signalpegel anbetrifft, so entsprechen diese den Burstamplituden
von 1,2,4 und 8 IRE Pegel. Der Vergleicherschaltkreis vergleicht
das Signal „L" (welches das größere der
Vektorkomponenten X und Y ist) mit dem Burstbezugspegel, welcher
von der Quelle 436 kommt und das NO-BURST-Signal S6 ausgibt,
wenn das Größensignal „L" geringer ist als das
Burstreferenzsignal R. Wie zuvor angemerkt, ist die Zeitkonstante
dieses Burstdetektors relativ kurz, wobei die Auswertung nur auf
einer Zeile-zu-Zeile-Basis erfolgt, als im Vergleich zum Burstdetektor 32 mit
langer Zeitkonstante, der eine Halbbildzeitkonstante besitzt, um
monochrome Videosignale zu ermitteln. Das NO-BURST-Signal S6, wie
zuvor beschrieben, verhindert die Berechnung des Videorauschpegels
bei Zeilen mit fehlendem Burst wie bei Zeilen der Vertikalsynchronisation
und bei Zeilen mit Burstausfällen.
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Die
Identifikation spezifischer Oktanten des Burstvektors wird durch
ein 3-Bit Oktantidentifikationssignal S7 bereitgestellt: Das Bit
mit der höchsten Wertigkeit
beinhaltet das Vorzeichen-Bit des „Y" Eingangssignals. Das zweite Bit mit
der höchsten
Wertigkeit B1 beinhaltet das Vorzeichen-Bit des „X" Eingangssignals. Das Bit mit der geringsten
Wertigkeit LSB beinhaltet das exklusive OR des Vorzeichen-Bits des „X" Eingangssignals
mit dem Ausgang des X < Y
Absolutwert-Vergleicherschaltkreises
im Schaltkreis 410. 7, wie zuvor
angemerkt, identifiziert die Oktanten 0–7 im Hinblick auf diesen 3-Bitcode.
Kurz zurückgeblickt:
die beiden unteren 2 Bits des Oktancodes werden in der Sektormaske 504 mit UND
verknüpft
um Bursts von der Rauschberechnung in der Nähe von 180 Grad (+/–45 Grad)
auszuschliessen, damit Fehlern von Videomaterial mit Band-Kopierschutz,
wo der Burst periodisch umgekehrt wird, vorgebeugt wird.
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Betrachtet
man nun die Einzelheiten der Polarumwandlungsfunktion des Konverters 30,
so basiert die Umwandlung auf einer Annäherung, dass bei kleinen Winkeln
(z.B. unter 45 Grad) die Bogentangente des Winkels, bestimmt durch
die Reckteckkoordinaten X und Y annähernd gleich bis kleiner als X
und Y sind, geteilt durch den grösseren
Wert von X und Y. Schaltkreis 410 beinhaltet eine Größendetektor,
wie zuvor erläutert,
der die relative Größe von X und
Y bestimmt. Dieser Detektor wird benutzt um intern eine Division
des kleineren vom größeren Signal (als „S/L") bezeichnet) durchzuführen und
diese Zahl wird verwendet die letzten 7 Bits mit der geringsten Wertigkeit
des Polarwinkels darzustellen, die einen Bereich von 45 Grad abdecken.
Um einen Vollkreis abzudecken (360 Grad) addiert oder subtrahiert
der Konverter 30 Winkel von 0, 90 oder 180 Grad, was davon
abhängt,
wo sich der Burstvektor befindet. Die Oktanten sind, wie oben beschrieben,
festgelegt und die Rechenweise, wie der volle Wert für jeden
Oktanten abgeleitet wird, ist in 7 ausgeführt.
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Noch
ausführlicher:
die arithmetischen Berechnungen für den Burstvektorwinkel in 7 erfolgen
im Konverter 30 über
einen vollen Adder (Addierschaltkreis) 420 der durch ein
exklusives OR-Gatter 414 und Inverter 422 in der
Lage ist, entweder zu addieren oder zu subtrahieren. Zwei Multiplexschalter sind
vorgesehen 416 und 418, die das numerische Äquivalent
der festen Winkel von 0, 90 und 180 Grad an einen Eingang des Adders
(Addierschaltkreis) 420 legen. Durch Wahl des geeigneten
festen Winkels und durch arithmetische Kombination (z.B. Addition oder
Subtraktion) mit Bogentangentenannäherung des Burstwinkels (das
Signal S/L) kann jeder Burstwinkel in den Oktanten 0–3 vertreten
sein. Die verbleibenden Oktanten 4–7 werden durch Unkehrung des
entsprechenden Oktanten 0–3
berechnet. Dies wird mit dem exklusiven OR-Gatter 428 vollzogen, das
mit dem Ausgang des Adders (Addierschaltkreis) 420 verbunden
ist.
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Hier
nun ein Rechenbeispiel für
den Burstwinkel, unter der Annahme, dass die Vektoren X und Y positiv
sind und X grösser
ist als Y. Dies definiert einen Burstvektor im Oktanten „2", der zwischen Null und
45 Grad liegt und dessen Winkelwert annährend gleich mit Y/X (der kleinere
geteilt durch den grösseren)
ist. Da X positiv ist, wird der Multiplexschalter 46 die
Konstante „Null" als Ausgang wählen, was
Null Winkelgraden entspricht. Da angenommen wurde, dass X grösser als
Y sei, wird das Vergleichersignal X < Y auch Null sein und veranlasst somit,
dass der Multiplexschalter 418 den Ausgang des Schalters 416 wählt, der
0 Grad beträgt,
wie zuvor erläutert. Der
Adder (Addierschaltkreis) 420 addiert unter dieser Bedingung
eine Konstante von Null (von den Schaltern 416 und 418)
zur Bogentangentenannäherung
(S/L) aus dem Vergleich- und Divisionsschaltkreis 410 und
da das Vorzeichen von Y Null ist (Y ist positiv), wird das exklusive
Ausgangs-OR-Gatter 428 diesen Wert (+S/L) als den Burstphasenwinkel
S9 ausgeben.
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Für verschiedene
Oktanten addiert der Adder (Addierschaltkreis) 420 verschiedene
Konstanten zu S/L hinzu, wie im eingefügten und gestrichelt gezeichneten
Kreis am Adderausgang (Ausgang des Addierschaltkreises) dargestellt
und wie auch in der Tabelle der 7 gezeigt wird.
Zum Beispiel: für
einen Burstvektor der im Oktanten 1 liegt, hat der komplette
Vektorwinkel den Wert von S/L, abgezogen von der 90 Grad-Referenz,
die vom Schalter 416 ausgegeben wird. Im Oktanten 2 wird
der 90-Gradwert zum S/L-Wert addiert und im Oktanten 3 wird
der Burstvektor durch Abziehen des S/L-Wertes von 180 Grad bestimmt.
Für die
restlichen Oktanten 4–7,
findet man den Burstvektor genau wie für die entsprechenden Oktanten
0–3, mit
Ausnahme, dass der Ausgang des Adders (Addierschaltkreises) 420 durch
das exklusive OR-Gatter 428 umgekehrt ist und damit das
Vorzeichen des angezeigten Burstphasenwinkels umkehrt.
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5 ist
ein ausführliches
Logikschaubild des Begrenzers 50. Diese Einheit wandelt
das Signal für
den Burstvektorfehler (d.h. das Phasen- plus Frequenzsignal S17)
in Vorzeichen- und Absolutwertformat um und führt einen zweigleisigen Begrenzungsprozess
aus. Es begrenzt den Absolutwert des Fehlersignals auf „7", wenn das System
gesperrt ist und auf ein Niveau von „127", wenn das System nicht gesperrt ist.
Die Binärwerte
von 7 und 127 entsprechen hinsichtlich Burstwinkelgraden jeweils
ungefähr
3,5 Grad und 63 Grad. Vorteilhafterweise ist bei einem grösseren Begrenzungswinkel,
bevor die Begrenzung im nicht gesperrten Zustand erreicht ist, eine weitere
Verbesserung der Schliessgeschwindigkeit zu erzielen, zusätzlich zur
Geschwindigkeitsverbesserung, die vom Frequenzterm (S10) ausgeht
und über
den Adder (Addierschaltkreis) 41 zum Phasenterm (S9) addiert
wird, sobald sich die Schleife im nicht gesperrten Zustand befindet.
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Noch
genauer geschildert: Im Begrenzer 50 wird das Phasen- plus
Frequenzsignal S17 vom Adder (Addierschaltkreis) 41 von
Zweierkomplementform in unsignierte Binärform durch einen Einerkomplementer 502 und
einem Multiplexschalter 504 umgewandelt. Der Schalter 504 wird
durch das Vorzeichen-Bit des Eingangssignals gesteuert, um die 14 Absolutwertbits
als Ausgang (S50) auszuwählen,
sobald das Vorzeichen-Bit Null ist (zeigt eine positive Zahl an)
und um den Ausgang des Einerkomplementers auszuwählen, sobald das Vorzeichen-Bit „1" ist (bedeutet eine
negative Zahl) und gibt somit ein unsigniertes Binärausgangssignal
S50 aus. Das Vorzeichen-Bit des Ausgangssignals (Bit 15)
wird ebenfalls im einem Latch 510 gespeichert, um somit
das Vorzeichenbitsignal S11 zur Verarbeitung im Binärratenvervielfacher
bereit zu stellen, zur Bestimmung der Polarität des Ausgangsstroms (Strom
beziehen oder Strom absenken) gegenüber dem Schleifenfilter.
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Das
unsignierte Binärphasenwinkelsignal S50
wird über
einem Multiplexschalter 512 an einen Vergleicherschaltkreis 508 geschickt
um die 7 letzten Bits mit der niedrigsten Wertigkeit des Signals 50 (von
einem Trennschaltkreis (truncator) 605 geliefert) zu selektieren,
wenn das Signal S50 grösser
als der Wert „127" ist, sonst wählt der
Schalter 512 einen konstanten „oberen Grenz"-Wert von „127" wie der Ausgang.
Dieser Teil des Schaltkreises liefert somit einen ersten Pegel zur
Begrenzung des Burstphasenwinkelsignals auf ein Niveau von „127". Wenn zum Beispiel
der Burstphasenwinkel irgendeinen Wert unter 127 hat, dann wird
der Vergleicherschaltkreis 508 das getrennte Signal S54
als Ausgangssignal S56 des Schalters 512 wählen. Umgekehrt,
irgendein Wert des Burstwinkels der grösser als 127 ist, veranlasst
den Schalter 512 den Bezugswert „127" als Ausgangssignal S56 zu wählen.
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Eine
zweite Begrenzungsstufe des Signals S56 kommt von einem Vergleicherschaltkreis 514,
einem Sperr-AND-Gatter 516 und einem zweiten Multiplexschalter 518.
Der Vergleicherschaltkreis 514 vergleicht insbesondere
das Burstwinkelsignal S56 mit einem Referenzpegel von „7" und schaltet den Ausgang
auf „hoch" (high), wenn das
Signal S56 grösser
als der Wert „7" ist. (Anmerkung:
Binär „7" entspricht einem
Winkel von ungefähr
3,5 Grad). Das Gatter 516 empfängt das Ausgangssignal des
Vergleicherschaltkreises 514 und ist über den Sperrdetektor 44 eingeschaltet,
sobald der Sperrdetektorausgang auf niedrig (low) steht, was einen „geschlossenen" Zustand der Schleife
bedeutet. Wenn das Eingangssignal S56 kleiner als einen Wert „7" hat und die Schleife
geschlossen ist, dann wählt
der Schalter 518 das Signal S56 als Burstphasenwinkel.
Ist das Eingangssignal dagegen grösser als „7" und die Schleife ist geschlossen, wird
das Gatter den Schalter 518 veranlassen, einen festen Begrenzungswert von „7" als Ausgangssignal
zu wählen,
um so den Burstphasenwinkel auf ungefähr 3,5 Grad zu begrenzen, wenn
die Schleife geschlossen ist.
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Da
das Burst-Absolutwertsignal S58 nicht signiert ist, kann der Begrenzungswinkel
plus oder minus 3,5 Grad betragen, da die Burstphase die Bezugsphase
anführen
oder verzögern
kann (Beachte: die Bezugsphase ist der Ausgang des VCO geteilt durch
4, die der Farbunterträgerfrequenz
Fsc entspricht). Ist die Schleife jedoch offen, wird das Gatter 516 den
Schalter 518 veranlassen das Signal S56 (das einen Begrenzungspegel
von 127 hat) als Ausgangsburstvektorwinkel zu wählen. Ein Latch 520 ist dafür vorgesehen,
das Burstvektorwinkelsignal S12 zu speichern.
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Kurz
zurückgeblendet:
Das Gatter 516 stellt das „Begrenzungs"-Ausgangssignal S15
für den
Prozessor 40 bereit. Dieses Signal wird auf „hoch" stehen, wenn die
Schleife geschlossen ist und der Burstwinkel grösser als der Bezugswert „7" ist, was einem Burstphasenwinkel
von ungefähr
3,5 Grad entspricht. Das „Begrenzungs"-Signal wird auf „niedrig" stehen wenn die
Schleife nicht geschlossen ist, oder wenn der Burstphasenwinkelfehler
unter dem Begrenzungswert von „7" liegt, was ungefähr einem
Burstphasenfehler von 3,5 Grad entspricht. Wie bereits vorher erläutert, kennzeichnet
der Prozessor 40 die Anzahl der stattgefunden Begrenzungen,
wenn die Schleife geschlossen ist, um daraus ein Indikationssignal
für das
Videorauschpegelsignal (B0, B1) zu bilden (B0, B1).