DK147505B - Elektronisk signalbehandlingsapparat til kamfiltrering og detailfremhaevelse af farvefjernsynssignaler - Google Patents

Description

167505

Opfindelsen angår et apparat til behandling af elektriske signaler, hvilket apparat er af den i krav l's indledning angivne art.

Sådanne apparater anvendes navnlig ved behandling af farvefjernsynssignaler, herunder kam-filtrering, fremhævelse af detaljer, kombinationer heraf eller andre funktioner af lignende art.

Elektroniske signaler, som er periodiske, kan med fordel behandles ved at oplagre "afstøbninger" eller kopier af signaler, hvis indbyrdes tidsafstand er lig med gentagelsesperioden, hvorpå de oplagrede kopier kombineres med henblik på at fremhæve eller forstærke signalets informationsindhold. For eksempel er sædvanlige fjernsynssendeanlæg, og desuden de fleste optage- og gengive--apparater for videosignaler, således indrettet, at det meste af i 2 147505 den lysheds- eller luminans-information, der er indeholdt i et billede, repræsenteres af signalfrekvenser, der er koncentreret omkring hele mangefold af den vandrette linieafsøgningsfrekvens.

Farve- eller chrominans-information indkodes eller indføres i en del af luminanssignalspektret omkring frekvenser, som ligger midtvejs mellem de hele mangefold af linieafsøgningsfrekvensen, dvs. ved ulige mangefold af halvdelen af linieafsøgningsfrekvensen.

Chrominans- og luminans-information kan skilles ad, og detalje-information kan fremhæves eller forstærkes ved hjælp af en passende "kæmning" ("combing") af det sammensatte signals spektrum. Kendte "kæmnings"-indretninger drager fordel af den kendsgerning, at det ulige mangefold-forhold mellem chrominanssignal-komposanterne og den halve linieafsøgningsfrekvens bevirker, at chrominanssignalkomposanterne for til hinanden svarende billedom-råder i på hinanden følgende billedlinier er 180° ude af fase med hinanden - dette er de såkaldte sammenflettede ("interlaced") frek-venskomposanter. Luminanssignalkomposanterne for til hinanden svarende billedområder i på hinanden følgende billedlinier er i hovedsagen i fase med hinanden - de udgør de ikke-sammenflettede kom-posanter.

I et udstyr med kamfiltrering frembringes én eller flere kopier af det sammensatte billed-repræsenterende signal, som tidsforsinkes i forhold til hinanden med i det mindste ét linieafsøgningsinterval, nemlig en såkaldt 1-H-forsinkelse. Signalerne fra én billedlinie adderes til signalerne fra en foregående billedlinie, hvad der medfører, at de sammenflettede frekvenskomposanter - f.eks. chrominansen - ophæver hinanden, mens de ikke-sammenflettede frekvenskomposanter - f.eks. luminansen - forstærker hinanden. Ved at subtrahere signalerne for to på hinanden følgende billedlinier, f.eks. ved at invertere signaler for den ene linie og derpå addere signalerne for begge linierne, ophæves de ikke-sammenflettede kom-posanter, mens de sammenflettede komposanter forstærkes. Det er således muligt at "kæmme" luminans- og chrominans-signalerne med hinanden, og derved med fordel skille dem ad. Der er blevet foreslået et stort antal arrangementer til kam-filtrering såvel som til lodrette aperturkorrektionskredse, hvori der også anvendes én eller flere 1-H-forsinkelsesindretninger, jfr. f.eks. US-patenterne nr. 2.729.698 (Fredendall), 2.885.573 (Fredendall), 2.957.042 (Gibson & Schroeder), 2.971.053 (Gibson), 3.030.440 (Schade), 3.546.372 (Dischert, Brooks & Cosgrove), 3.546.490 (Sangster), 3.996.606 (Pritchard) og 3.996.610 (Kawamoto).

147505

Det er sædvanligt at illustrere systemer af de ovenfor nævnte typer i en forenklet form med en første direkte u-forsinket signalvej, der er vist som en simpel leder, og en anden, forsinket signalvej, der indeholder 1-H-forsinkelsesindretningen,' idet hver af de to signalveje er forbundet med en tilhørende indgang på en signal-additions- eller subtraktionskreds. I de i praksis anvendte apparater indeholder den forsinkede signalvej sædvanligvis et yderligere, indstilleligt forsinkelsesorgan med henblik på tilpasning til signalforsinkelser, der forekommer i den "u-forsinkede" signalvej på grund af konkrete signalorganer, som f.eks. forstærkere, og på grund af indgangskredsene i selve signal-additions- eller subtraktionskredsene. I flere af de kendte forsinkelsessystemer med 1-H-forsinkelse er det også vanskeligt på nøjagtig måde at forudsige eller styre forsinkelsen i selve 1-H-forsinkelsesindretningen, hvorfor det også af denne grund er nødvendigt at have en yderligere justerings-forsinkelsesindretning i den ene eller begge signalveje.

I de tilfælde, hvor forsinkelsesindretningen er baseret på tids-eksemplering af det signal, der skal forsinkes, behøves der i den forsinkede signalvej i mange tilfælde et filter til at fjerne eksempleringssignalet. Selve filteret vil forårsage en forsinkelse og en vis ændring af det forsinkede signals amplitudekarakteristik, og begge disse faktorer kan gøre det nødvendigt at indføre yderligere kompensationsorganer i kam-filterudstyret.

I almindelighed er det også nødvendigt at tage hensyn til termiske egenskaber og miljøbetingelser, der påvirker forsinkelsesindretningerne og de tilknyttede kredse, når man skal konstruere et kam-filter eller et lignende apparat.

Det er opfindelsens formål at afhjælpe ovenstående ulemper ved at anvise en kamfilteropstilling, hvori der ikke er behov for yderligere indstillelige forsinkelsesorganer eller trimme forsinkelsesorganer i den ene eller den anden af signalvejene for at tilpasse signalforsinkelser i den "uforsinkede" signalvej.

Det angivne formål opnås med et signalbehandlingsapparat af den indledningsvis angivne art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved den i krav l's kendetegnende del angivne udformning.

Signalbehandlingsapparatet ifølge opfindelsen udmærker sig således ved, at det indeholder to signalbehandlingsveje, hvorimellem forsinkelsesforskellen bestemmes af en klokfrekvens og af forskellen i antallet af trin. Ved at anvende en nøjagtig og stabil klok- 4 147505 signalkilde fastlægges på enkel måde beliggenheden af kamfilterets spids- og nulværdier med stor nøjagtighed. Der er derfor ikke behov for yderligere indstillelige forsinkelsesorganer eller trimmeforsinkelsesorganer i den ene eller den anden af signalvejene.

I en særlig udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen udgøres indgangssignalerne af sammensatte farvefjernsynssignaler, der omfatter luminans- og chrominans-informationskomposanter. Luminans-informationens højfrekvente del omfatter et frekvensspektrum, som er periodisk med hensyn til frekvensen, og har maksima med indbyrdes afstande svarende til den vandrette linieafsøgningsfrekvens. Chrominans-informationen er indbladet mellem luminans-signalernes maksima i båndets højfrekvensdel.

Luminans-, chrominans- og lavfrekvent lodret detalje-information skilles ved kamfiltrering, efterfulgt af passende filtrering til udvælgelse af de respektive bånd.

Opfindelsen skal i det følgende forklares under henvisning til tegningen, der viser et udførelseseksempel på en del af en farvefjernsynsmodtager, hvori opfindelsen er anvendt.

Den på tegningen viste del af en farvefjernsynsmodtager er indrettet til at behandle signaler, der er ordnet ifølge NTSC eller USA-standardformat. De dele af apparaturet, der i det følgende omtales som "sædvanlige" og ikke er beskrevet nærmere heri, kan være udformet som angivet i "RCA Color Television Service Data 1976", Nr. C-6, der er offentliggjort af RCA Corporation, Indianapolis, Indiana, USA.

Sammensatte farvefjernsynssignaler, der omfatter luminans-og chrominans-signalkomposanter, frembringes af fjernsynssignalbehandlingskredse 10, som f.eks. kan omfatte sædvanlige radiofrekvens-og mellemfrekvensforstærkertrin og en video-detektor. Luminans- og chrominans-signalkomposanterne, som er frekvens-sammenflettet på den ovenfor nævnte måde, føres gennem en kondensator 12 til en klemme 14 på et signalbehandlingsaggregat 16, som er vist omsluttet af en afbrudt streg. Inden for denne afbrudte streg ligger kredsløbskomponenter, som alle kan være fremstillet som dele af en enkelt monolitisk integrerer kreds af typen N-MOS.

De sammensatte video-signaler føres fra klemmen 14 til et luminanssignal-kamfilter 18, der udviser en første og en anden signalvej 20 henholdsvis 22. Signalvejene 20 og 22 er indrettet til at udvise en nominel forskel i signal-forsinkelse, der er lig med afsøgningsperioden for én vandret linie, dvs. en såkaldt 1-H-for- 5 147505 sinkelse. Signalvejen 20 omfatter et dæmpningsled eller en brøk-faktorforstærker ("fractional gain amplifier") 24, en signalforsinkelseslinie 26 og den ene indgang på et signalsummeringsled 28. Forsinkelseslinien 26 er indrettet til at forsinke signaler i basisbåndet eller video-frekvensområdet (f.eks. fra 0 til ca. 5 MHz) med et forholdsvis kort tidsforsinkelsesinterval, f.eks. en lille brøkdel af en 1-H-tidsperiode. På samme måde som signalvejen 20 indeholder signalvejen 22 et dæmpningsled eller en brøkfaktorforstærker 30, en basisbånd-signalforsinkelseslinie 32, der er indrettet til at forsinke signaler med et forud bestemt tidsforsinkelsesinterval - nemlig svarende til forsinkelsen i forsinkelseslinien 26 plus et tidsrum svarende til 1-H - samt en anden indgang på signalsummeringsleddet 28. "Kæmmede" signaler føres fra udgangen på summeringsleddet 28 til en filterkompenserende forsinkelsesenhed 34, hvis udgangssignal i sin tur føres til en eksemplerings- og holde-detek-tor-forstærker 36. Fra eksemplerings- og holdedetektor-forstærkeren 36 føres udgangssignalerne over en klemme 38 til et lavpasfilter 40.

Det resulterende "kæmmede" luminansudgangssignal fra lavpasfilteret 40 føres til et signalkombineringsnetværk eller en -matrix 42, der som eksempel er vist i form af et modstandsnetværk, med henblik på kombinering med et lodret detalje-signal, således som det skal forklares i det følgende.

De sammensatte video-signaler, der fremkommer ved klemmen 14, føres også til et chrominanssignal-kamfilter 44, som har andel i den anden signalvej 22 og yderligere omfatter en tredje signalvej 46 og yderligere komponenter, således som forklaret i det følgende.

De to signalveje, nemlig den anden signalvej 22 og den tredje signalvej 46, der er tilknyttet chrominanssignal-kamfilteret 44, er i lighed med de to signalveje 20 og 22, der er tilknyttet luminans-signal-kamfilteret 18, indrettet til at udvise en forskel i signalforsinkelse lig med én linieafsøgningsperiode. Den tredje signalvej 46 omfatter en inverterende brøkfaktorforstærker eller et inverterende dæmpningsled 48, en signalforsinkelseslinie 50 udformet i hovedsagen på samme måde som forsinkelseslinien 26, samt én indgang på et signalsummeringsled 52. En anden indgang på signalsummeringsleddet 52 er forbundet med en anden udgang på signalforsinkelseslinien 32. Ved de to udgange på denne forsinkelseslinie 32 fremkommer der i hovedsagen identiske signaler.

"Kæmmede" signaler føres fra udgangen på summeringsleddet 52 til en eksemplerings- og holde-detektor-forstærker 54 af lignende udformning som eksemplerings- og holde-detektor-forstærkeren 36.

6 147505

Fra eksemplerings- og holde-detektor-forstærkeren 54 føres et første udgangssignal over en klemme 56 til et lavpasfilter 58, hvis amplitude/frekvens-karakteristik er en sådan, at det lader lodret detalje-information med forholdsvis lave frekvenser - f.eks. i et pas-bånd fra 0 til 1,5 MHz - passere, mens det spærrer for chrominans-information med forholdsvis højere frekvenser, som findes i udgangssignalet fra eksemplerings- og holde-detektor-forstærkeren 54. Den lodrette detalje-information kombineres i netværket 42 med den "kæmmede" luminans-information, der fremkommer fra eksemplerings- og holde-detektor-forstærkeren 36 og lavpasfilteret 40. Det således fremkomne "kæmmede" luminanssignal, som indbefatter lodret detalje-information, føres gennem en basisjordet transistorforstærker 60 og en koblingskondensator 62 til en luminanssignalbehandlingskreds 64, som kan være udformet på sædvanlig måde. Forstærkede og på passende måde niveauregulerede luminanssignaler føres fra behandlingskredsen 64 til en matrix-kreds 66 med henblik på at kombineres med farvedifference-signaler på en måde, der skal forklares i det følgende.

Fra eksemplerings- og holde-detektor-forstærkeren 54 føres et andet udgangssignal over en klemme 68 til et båndpasfilter 70, der er indrettet til at lade chrominanssignalkomposanter passere og spærre for frekvenser uden for disses frekvensbånd. "Kæmmede" chrominanssignalkomposanter føres gennem båndpasfilteret 70 til en chrominanssignalbehandlingsenhed 76, som kan være af sædvanlig udformning. Til chrominanssignalbehandlingsenheden 76 føres også på kendt måde et farve-burst-portstyresignal ved hjælp af en synkroniseringssignaludskiller 78 og en burst-portsignalgenerator 80, idet udskilleren 78 på kendt måde er forbundet med fjernsynssignalbehandlingskredsene 10.

Chrominanssignalbehandlingsenheden 76 omfatter en ikke vist, sædvanlig chrominans-underbærebølge-oscillator, som synkroniseres f.eks. ved hjælp af de synkroniserings-burst-signaler, der er indeholdt i det modtagne sammensatte signal. Farve-underbære-bølge-oscillatorsignalet og de "kæmmede" chrominanssignalkomposanter blandes på passende måde i chrominanssignalbehandlingsenheden 76 til dannelse af passende farvedifferenssignaler, f.eks. R-Y, G-Y og B-Y.

Farve-underbærebølge-oscillatorsignalet (som normalt har en frekvens på 3,58 MHz i en modtager, der arbejder efter USA-normer) føres yderligere over en klemme 82 til en farve-under- 7 147505 bærebølge-multiplikator (3 x) 72, der indgår i signalbehandlingsaggregatet 16. Farve-underbærebølge-multiplikatoren 72 kan f.eks. være af typen "faselåset sløjfe", og er indrettet til at frembringe udgangssignaler, hvis grundfrekvens er tre gange frekvensen for det forholdsvis nøjagtige og stabile underbærebølge-oscillatorsig-nal, der frembringes af chrominanssignalbehandlingsenheden 76. Udgangssignalet fra multiplikatoren 72 føres til logik- og klok-driv-kredse 84, som er indrettet til at frembringe på passende måde tidsstyrede "strobe"-impulser og kloksignaler. Kloksignalerne 0·^ og 02 er forholdsvis firkantede med impulser og pauser af samme varighed, og har indbyrdes modsatte faser. De vil i det følgende blive omtalt som havende en frekvens på 10,7 MHz, selv om deres faktiske frekvens er 3 gange 3,579545 MHz, eller 10,738635 MHz i den foretrukne udførelse. Disse kloksignaler er egnede til at udvirke en overførsel af ladninger mellem trinene i en forsinkelseslinie baseret på ladningsoverførsel.

I det viste udførelseseksempel på et apparat ifølge opfindelsen udgøres hver af forsinkelseslinierne 26, 32 og 50 af en ladningskoblet indretning (eng. "charge coupled device" eller "CCD") tilhørende den mere almene kategori af ladningsoverførselsindretninger, og de er fortrinsvis fremstillet på basis af en struktur med en såkaldt nedgravet kanal. En passende to-fase-port-elektrode--struktur, der kan anvendes, er den type hvori portene er dannet under anvendelse af polysilikone-materiale i to særskilte, isolerede niveauer, f.eks. på den måde, der er vist i US-patentansøgning nr. 758.184, indleveret den 10. januar 1977 i navnene James E.

Carnes, Donald J. Sauer og Peter A. Levine. Ydermere er sådanne indretninger fortrinsvis indrettet til at anvende Carners m.fl.'s "fylde- og overløbsteknik" til overførsel af ladninger i hver forsinkelseslinies indgangsbrønd, idet de grundlæggende principper er forklaret i US-patentskrift nr. 3.986.198 (Walter F. Kosonocky). Kosonocky's teknik, såvel som yderligere oplysninger om opbygningen og driften af ladningsoverførsels-forsinkelseslinier, er også beskrevet i en bog med titlen"Charge Transfer Devices" af C.H. Sequin og M.F. Tompsett, udgivet i 1975 af Academic Press Inc., New York, N.Y., USA. Passende arrangementer til at udlede udgangssignaler fra forsinkelseslinierne er også omtalt i denne bog, idet et særdeles hensigtsmæssigt arrangement udgøres af den deri omtalte og viste "flydende-diffusions-udgangsforstærker".

3 147505

Forsinkelseslinierne 26, 32 og 50 er også fortrinsvis indrettet til at benytte de teknikker til overførsel af ladninger og indførsel af signaler, der er omhandlet i USA-patentansøgning nr. 708.397, indleveret den 26. juli 1976 i navnene Donald J. Sauer og Peter A. Levine.

Det er nødvendigt at foretage en korrekt tidsstyring af den begyndende overførsel af hver ladningsportion ind i hver forsinkelseslinies første signalbrønd i forhold til den efterfølgende overførsel af signal-repræsenterende ladninger til de efterfølgende trin som reaktion på kloksignalerne 0^ og Med henblik på opnåelse af en korrekt tidsstyring af dette hændelsesforløb er logikog klokdrivkredsene 84 indrettet til at frembringe strobe- eller impulssignaler LS^ og SS.^ i et bestemt tidsforhold til kloksignalerne med henblik på at tilføres den "lange" forsinkelseslinie 32 henholdsvis de "korte" forsinkelseslinier 26 og 50.

I det viste udførelseseksempel er de "korte" forsinkelseslinier 26 og 50 vist som havende det samme antal trin, nemlig N, mens den "lange" forsinkelseslinie 32 er vist med et større antal trin, nemlig N + 682 1/2. Antallet N kan vælges lig med én, og apparatets drift skal i det følgende forklares, som om dette var tilfældet. Forskellen i forsinkelse mellem den "lange" linie 32 og hver af de "korte" linier 26 og 50 bestemmes af klok-frekvensen - nemlig 3 gange 3,579545 MHz - og forskellen - nemlig 682 1/2 - i antallet af trin. I det viste arrangement vil således forskellen i forsinkelse mellem de "lange" og de "korte" linier være 682,5/(3 x 3,579545 MHz) eller 63,555 ps, svarende til en 1-H-for-sinkelse. Behovet for et halvt forsinkelsestrin i en af linierne beror på valget af klokfrekvens. Frekvensen på tre gange farve--underbærebølgens frekvens er valgt for det første med henblik på at opfylde Nyquist-kriteriet for eksemplerede datasystemer, hvilket kriterium kræver, at en eksempleringstakt skal være mindst dobbelt så høj som den højeste frekvens, der skal eksempleres, og for det andet for at tilvejebringe den ønskede stabilitet for kloksignalerne uden at gøre kloksignalgeneratorkredsene for indviklede.

Det bør bemærkes, at farveunderbærebølgens frekvens selv er et u-lige mangefold af linieafsøgningsfrekvensen, dvs. fgC = fH x 455/2.

Det vil således kunne indses, at også klokfrekvensen er proportional med linieafsøgningsfrekvensen.

9 147505

Under driften af det på tegningen viste udstyr tilvejebringer underbærebølgeoscillatoren, som indgår i chrominanssignalbehand-lingsenheden 76 og normalt er krystalstyret, det ønskede underbære-bølgesignal på 3,58 MHz til farve-underbærebølge-multiplikatoren 72 over klemmen 82. 10 MHz-klok-bølgeformerne 0^ og 02 udledes fra den multiplicerede underbærebølge i logik- og klokdrivkredsene 84. Ladnings-forudindstillings-impulserne LS^ og SS^ udledes fra klok--bølgeformerne og påtrykkes den ikke viste indgangskilde-diffu-sionselektrode eller "S^-elektrode" i den "lange" henholdsvis de "korte" forsinkelseslinier 32 henholdsvis 26 og 50. Disse ladnings-forudindstillingsimpulser LS^ og SS^ frembringer tilsammen med klok--impulserne, den ønskede begyndende overførsel af ladninger i forsinkelseslinierne på den måde, der er omtalt i det ovennævnte Koso-nocky-patent samt i ansøgningerne fra Sauer, Levine og Carnes henholdsvis fra Sauer og Levine. Impulsen LS^, som påtrykkes den "lange" forsinkelseslinie 32, er således tidsstyret, at der injiceres ladning før hver ladnings-overførsels-halvperiode i Ø^-kloksignalet. Impulsen SS-^, som påtrykkes de "korte" forsinkelseslinier 26 og 50, er således tidsstyret, at ladningen injiceres før hver ladnings--overførsels-halvperiode i 02“kloksignalet. Det bør bemærkes, at på tegningen er de kloksignaler, der tilføres den "lange" forsinkelseslinie 32, mærket 0^ henholdsvis 02 som læst fra venstre imod højre, mens de kloksignaler, der tilføres de "korte" forsinkelseslinier 26 og 50, er mærket 02 henholdsvis 0-^ som læst fra venstre imod højre. Meningen med dette er at vise skematisk, at i den "lange" forsinkelseslinie 32 påtrykkes Ø^-kloksignalet den første halvdel af hvert ladningsoverførselstrin, mens 02-kloksignalet påtrykkes den anden halvdel af hvert trin. I de "korte" forsinkelseslinier 26 og 50 påtrykkes 02-kloksignalet den første halvdel af hvert ladningsoverførselstrin, mens Ø^kloksignalet påtrykkes den anden halvdel af hvert trin. Denne forskel i den måde, hvorpå video--signalet eksempleres ved indgangene til de "lange" og til de "korte" forsinkelseslinier, beror på den kendsgerning,at den ene forsinkelseslinie, nemlig linien 32, omfatter et halvt trin. Grunden til at have dette halve trin hænger, som ovenfor omtalt, sammen med den særlige udvælgelse af kloksignalet som værende lig med tre gange farve-underbærebølgens frekvens. I dette tilfælde behøves det halve trin til at tilvejebringe den ønskede forsinkelsesforskel på 1-H. Kombinationen af, at én af forsinkelseslinierne indeholder et halvt trin og at de "lange" og "korte" forsinkelseslinier klok-styres ίο 147506 i hvad der i virkeligheden er modsat rettede tidsfølger, gør det muligt at overføre ladning ud fra hver af forsinkelseslinierne 26, 32 og 50 under den samme ladningsoverførsels-halvperiode, f.eks. det tilhørende 02-signal. De to indgangssignaler, som tilføres hvert af summeringsleddene 28 og 52, påtrykkes derfor tidsmæssigt sammenfaldende.

Hver af forsinkelseslinierne 26, 32 og 50 modtager også ved deres klemme luminanssignalet i den fulde båndbredde - herunder information om finere detaljer i området omkring 4 MHz - samt chro-minanssignalet, ligeledes i sin fulde båndbredde, som er sammenbladet med luminanssignalet i et frekvensbånd mellem ca. 2 og 4 MHz. Dæmpningsleddene 24 og 30 og det inverterende dæmpningsled 48 er indrettet til at have en forholdsvis stor båndbredde med henblik på at give plads for de nævnte signaler i hovedsagen uden at ændre deres karakteristika. Bredbåndede signalkoblingskredse inden i signalbehandlingsaggregatet 16 omfatter fortrinsvis også sædvanlige ikke viste jævnspændings-retableringskredse til at låse videosignalets synkroniseringsspidser til et forud bestemt niveau med henblik på at bevare "dynamik-området" i forsinkelsesliniernes trin og de tilhørende kredse. Det bør bemærkes, at det inverterende dæmpningsled 48 kan forventes at frembringe en forsinkelse, der adskiller sig en smule fra hvad der frembringes i dampningsleddene 24 og 30. Det har vist sig, at ved at anvende NMOS-forstærkere, som let kan opbygges i integreret udformning, kan sådanne forskelle i forsinkelserne holdes nede under fem nanosekunder, hvilken værdi har vist sig at være tilstrækkeligt lille sammenlignet med 1-H (63.555 ^is) til at forhindre forringelse af den ønskede "kæmning" af chro-minans s ignalerne.

Udgangssignalerne fra hver forsinkelseslinie 26, 32 og 50 er et eksempleret datasignal, som ved klok-frekvensen skiftes mellem et referenceniveau og et niveau,der repræsenterer videosignalet. Et sådant eksempleret datasignal omfatter en klokfrekvens-komposant -og.dennes oversvingninger - og basisbåndets bilied-repræsenterende signalkomposanter, samt sidebåndskomposanter, som er beslægtet med billedsignalkomposanterne og ligger i afstand over og under klok-frekvénskomposanterne og disses oversvingninger.

De eksemplerede datasignaler fra den "korte" forsinkelseslinie 26 og den "lange" forsinkelseslinie 32, som repræsenterer bil-ledinformation fra to på hinanden følgende billedlinier, adderes til hinanden i summeringsleddet 28. De ikke-sammenflettede frekvenskom- n 147505 posanter, f.eks. luminans-komposanterne, forstærker hinanden, mens de sammenflettede frekvenskomposanter, f.eks. chrominans-komposanterne, har sådanne polariteter, at de ophæver hinanden. Summeringsleddet 28, som bør have en større båndbredde end luminans/chrominans-sig-nal-området for at opretholde den ønskede nøjagtige tilpasning af forsinkelserne, frembringer i sin udgang et "kæmmet" luminanssignal, der omfatter yderligere højfrekvenskomposanter ved klokfrekvensen og over og under denne. Disse højfrekvenskomposanter fjernes ved hjælp af lavpasfilteret 40. Den udstrækning, hvori de sammenflettede komp-santer ophæver hinanden ved udgangen af kamfilteret 18, afhænger først og fremmest af nøjagtigheden af forskellen på 1-H i forsinkelse mellem de to signalveje 20 og 22, som fører fra den fælles indgangsklemme 14 til summeringsleddet 28. Som bemærket ovenfor vil, da de to signalveje er i hovedsagen identiske fraset forskellen i antallet af ladningskoblede overførselstrin (dvs. 682 1/2 trin), forskellen i forsinkelse være bestemt af denne forskel i antallet af trin og af kloksignalfrekvensen. Antallet af trin er fastlagt på grundlag af den fysiske udformning. Kloksignalfrekvensen bestemmes af oscillatorfrekvensen for farve-underbærebølgen. Denne frekvens er i sig selv låset til den indflettede farve-burst-kompo-sant, som ledsager det modtagne chrominanssignal. Forskellen i forsinkelse mellem de to signalveje er derfor nøjagtigt fastlagt og opretholdt af underbærebølge-oscillatoren. De to signalveje i lumi-nanssignal-kamfilteret 18 indeholder, hen til og omfattende summeringsleddet 28, ingen "sammenklumpede" frekvensselektive filterelementer, som kunne påvirke fase- eller amplitudereaktionen i den ene eller den anden signalvej i luminans- eller chrominanssignalernes frekvensområder. Lavpasfilteret 40, som er tilknyttet luminanssig-nal-kamfilteret 18 for at udfiltrere kloksignalet og dettes sidebånds-komposanter, er anbragt uden for selve kamfilteret og følger efter summeringsleddet 28. Lavpasfilteret 40 har derfor ingen forringende indflydelse på tidsforsinkelserne eller amplitudekarakteristikken i luminanssignal-kamfilteret 18. Lavpasfilteret 40 behøver ikke at være tilpasset filterkarakteristikker, der er tilknyttet andre kredse i udstyret. Det er heller ikke nødvendigt at indføre indstillelige forsinkelser, hverken i den signalvej, der omfatter den "lange" forsinkelseslinie 32, eller den der omfatter den "korte" forsinkelseslinie 26. Det elementære forsinkelsesled 34, som kan være en ladningskoblet forsinkelseslinie med to trin og med en forsinkelse på i alt væsentligt 186 nanosekunder (idet hvert trin 12 147505 i hver forsinkelseslinie giver en forsinkelse på 93 nanosekunder ved klokstyring med en frekvens på 10,7 MHz), er indskudt efter kamfilteret 18 for at udligne forsinkelsen af det "kæmmede" luminanssignal i forhold til en lodret-detalje-luminanskomposant, som føres gennem det forholdsvis smalbåndede lavpasfilter 58, således som det skal forklares i det følgende.

Graden af gensidig ophævelse af de sammenflettede signal-komposanter ved udgangen af summeringsleddet 28 afhænger også af de relative dæmpnings- eller forstærkningsgrader i de "lange" og de "korte" forsinkelsesveje. Virkningsgraden ved ladningsoverførsel i ladningskoblede indretninger med "nedgravede" kanaler kan gøres tilstrækkeligt høj til at dæmpningsgraderne for den "lange" og den "korte” forsinkelseslinie 32 henholdsvis 66 er tilpasset tilstrækkeligt nøjagtigt til hinanden, til at forholdet mellem ønskede og uønskede frekvenskomposanter i hvert af kamfiltrene er af størrelsesordenen 30 dB. Dersom der ønskes mere dybtgående "kam--nulpunkter", kan der indføjes passende jævnspændingsstyrede forstærkningsstyrekredse i hver signalvej, f.eks. tilknyttet både dæmpningsleddene 24 og 30 og det inverterende dæmpningsled 48. Ved hjælp af sådanne "trimmekredse" skulle det også være muligt at opretholde den ønskede store båndbredde, for derved at undgå forringelse af nøjagtigheden af forsinkelsesforskellen på 1-H.

Det "kæmmede" luminans-udgangssignal fra summeringsleddet 28 er i hovedsagen fri for chrominanssignalkomposanter. Derfor vil et billede, der er reproduceret ud fra et sådant luminanssignal, være fri for de billedpunktskrybninger ("dot crawl effects") i store farveområder og langs med lodrette kanter, som kan iagttages i sædvanlige "ukæmmede" fjernsynssignalbehandlingskredse, som ikke omfatter båndbegrænsning af luminanssignalernes højfrekvensdel. Det er ydermere muligt at accentuere højfrekvens-luminansinformationen (i nærheden af 2-4 MHz) ved udgangen fra summeringsleddet 28, uden at der frembringes sådanne uønskede billedfarvepunktskrybninger, der skyldes forstyrrelser.

De eksemplerede datasignaler fra den "lange" forsinkelseslinie 32 og fra den med inverterede videosignaler forsynede "korte" forsinkelseslinie 50 adderes sammen i det bredbåndede summerings-led 52. De ikke-sammenflettede frekvenskomposanter, dvs. de luminans-signalkomposanteryder er grupperet omkring linieafsøgningsfrekvensens oversvingninger, som leveres af forsinkelseslinierne 32 og 50, bliver 13 147505 faktisk subtraheret fra hinanden takket være tilstedeværelsen af det inverterende dæmpningsled 48 i den tredje signalvej 46. Disse ikke--sammenflettede komposanter fra på hinanden følgende linier er tilbøjelige til at ophæve hinanden i summeringsleddet 52. De øvrige signalkomposanter, som optræder ved udgangen fra summeringsleddet 52, omfatter de sammenflettede chrominanssignalkomposanter og den lodrette detalje-information, som falder mellem liniefrekvens-over-svingningerne i området mellem 0 og 1 MHz. I tillæg hertil er, som det også var tilfældet med luminanssignal-kamfilteret 18, klokfre-kvenskomposanter og sidebånd omkring sådanne komposanter tilstede i udgangen fra summeringsleddet 52.

Lavpasfilteret 58 er indrettet til at skille den lavfrekvente lodrette detalje-information fra chrominansinformationen, og desuden fra øvrige signaler, der er beslægtet med kloksignalfrekvensen. Båndpasfilteret 70 udvælger chrominansinformation, mens det spærrer for lodrette detalje-signaler og signaler der er beslægtet med klok-frekvensen. Lavpasfilteret 58 har en smallere frekvenskarakteristik end lavpasfilteret 40, der er tilknyttet det "kæmmede" hoved--luminans-udgangssignal. Forsinkelsesenheden 34 er indrettet til at forsinke hoved-luminanssignalet - efter at dette er blevet "kæmmet" - på en sådan måde, at de to indgangssignaler til netværket 42 falder sammen i tid.

Den lavfrekvente lodrette detalje-information bliver derfor adderet til den på passende måde forsinkede rest af luminans-signalinformationen i netværket 42. Netværket 42 kan indeholde et trin med variabel dæmpning og/eller forstærkning, dersom det ønskes at tillade udvælgelse af den grad af lodret detaljerenhed eller accentuering, som det resulterende luminans-udgangssignal fra netværket 42 skal udvise. Det samlede luminanssignal føres på sædvanlig måde til luminanssignalbehandlingskredsen 64 og efterhånden til en fremvisningsindretning. Det bør erindres, at det på denne måde frembragte luminanssignal omfatter komposanter med væsentligt højere frekvenser end hvad der normalt forekommer i sædvanlige fjernsynsmodtagere, f.eks. i området fra 3 til 4 MHz. Luminanssignalbehandlingskredsen bør derfor have en tilstrækkelig båndbredde til at muliggøre den ønskede forbedring i luminansopløsningsevnen i det fremviste billede.

Det "kæmmede" chrominanssignal i fuld båndbredde, der fremkommer ved udgangen fra båndpasfilteret 70, behandles på sædvanlig måde i chrominanssignalbehandlingsenheden 76 til dannelse af farve- 14 147505 differenssignaler, som er i hovedsagen fri for den "farve-kryds-tale" (""cross color" interference"), som normalt forekommer, når luminanssignalinformation er til stede i farvekanalen i nærheden af chrominans-underbærebølgefrekvensen,

Matrix-kredsen 66 tjener til at kombinere de forholdsvis forstyrrelsesfrie farvedifferenssignaler med de bredbåndede og ligeledes forholdsvis forstyrrelsesfrie luminanssignaler til dannelse af tre farvesignaler - nemlig R, G og B - med henblik på at føre disse til en tilhørende fremvisningsindretning.

De på tegningen viste eksemplerings- og holde-detektor-for-stærkere 36 og 54 er ikke strengt nødvendige ved udøvelsen af opfindelsen, men medfører den fordel, at signalernes klokfrekvente komposanter formindskes, inden signalerne føres ud ved klemmerne 38, 56 og 68. Ydermere medfører sådanne eksemplerings- og holde-detektor- forstærkere, som eksemplerer den ovenfor beskrevne bølge med lige lange impulser og pauser ("50% duty cycle"), en fordobling af niveauet for videoudgangssignalerne sammenlignet med et simpelt, passivt lavpasfilter. Eksemplerings- og holde-detektor-forstærkerene 36 og 54 kan "nøgles" ved hjælp af eksempleringsimpulser, som udledes fra kloksignalbølgeformerne på sædvanlig måde.

Selv om opfindelsen i det foregående er blevet forklaret under henvisning til et foretrukket arrangement til behandling af farvefjernsynssignaler af NTSC-typen i en farvefjernsynsmodtager, vil fagfolk på dette område ud fra den foreliggende beskrivelse let kunne indse, at opfindelsen også kan anvendes til behandling af andre arter af signaler i almindelighed, og i særdeleshed til behandling af farvefjernsynssignaler, der er frembragt i overensstemmelse med forskellige normer til anvendelse i modtagere eller i andre optage-, gengive- eller sende-apparater.

Ydermere kan der gøres forskellige ændringer ved det viste og beskrevne udstyr, uden at opfindelsens rammer forlades. F. eks. kan bredbåndet forstærkningsstyrings- eller signaldæmpningsudstyr indskydes i én eller flere af de signalveje, der er tilknyttet forsinkelseslinierne 26, 32 og 50, enten foran eller bag ved disse forsinkelseslinier. Sådant amplituderegulerende udstyr kan indstilles med henblik på at styre de relative amplituder af signalerne i de forskellige signalveje, for derved at forbedre virkningen med at ophæve de uønskede frekvenskomposanter eller med at understøtte overførelsen af ønskede frekvenskomposanter. En forstærker med variabel forstærkningsfaktor kan indskydes i eller foran netværket eller 15 147505 matrix-kredsen 42 for at gøre det muligt at indstille amplituden for det lodrette detalje-signal (lodret accentuering) eller til selektiv forstærkning af visse af det "kæmmede" luminanssignals fre-kvenskomposanter. Hverken i det ene eller det andet tilfælde vil det sidstnævnte udstyr have nogen indflydelse på "kæmningen" i udstyret, idet denne udføres inden signalet kommer frem til dette udstyr.

Claims (6)

16 147505

1. Apparat til behandling af elektriske signaler, hvilket apparat omfatter a) signaltilførselsorganer (10) til at levere et indgangssignal omfattende i det mindste én første informations-komposant, hvis frekvensspektrum i det mindste for en dels vedkommende omfatter signal-energi, der er koncentreret i nærheden af hver af et antal frekvenser, hvis indbyrdes afstand er lig med en første frekvens, b) mindst en første (20) og en anden (22) signalbehandlingsvej med forskellige forsinkelsestider og hver med en signalindgang forbundet med signaltilførselsorgangerne (10) og med en signaludgang (udgangene fra 26 hhv. 32) for forsinkede signaler, c) filterorganer (40,70), der er indrettet til at lade passere et frekvensbånd, der omfatter de frekvenser, der er tilknyttet den nævnte første informationskompo-sant, d) signalkombineringsorganer (28,52), der er forbundet med hver af de to signalvejes (20,22) signaludgange for forsinkede signaler og indrettet til at kombinere signaler, som er forsinket med forskellige forsinkelsestider, til frembringelse af i det mindste ét første kombineret signal med et kamformet frekvensspektrum hvori afstanden mellem relative signal-maksima er lig med den nævnte første frekvens, kendetegnet ved e) kloksignalfrembringelsesorganer (76,72,84) til at levere kloksignaler med en frekvens, der er proportional med den første frekvens, f) at den første (20) og anden (22) signalvej omfatter forskellige antal signalforsinkelsestrin (26 hhv. 32), der er forbundet med kloksignalfrembringelsesorganerne (76,72,84) og indrettet til i afhængighed af kloksig-nalerne at overføre signaler, der repræsenterer indgangssignalet, mellem signalindgangen og signaludgangen, idet forskellen mellem de forskellige forsinkelsestider af indgangssignalet er omvendt proportional med kloksignalfrekvensen og ligefrem proportional med forskellen i antal trin i de to signalveje, og 147505 g) at filterorganerne (40,70) er forbundet med udgangene fra signalkombineringsorganerne (28,52).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at samtlige signalforsinkede trin (26 hhv. 32) er indrettet som ladningskoblede indretninger, idet de nævnte mellem signalindgangene og signaludgangene overførte signaler udgøres af elektriske ladninger, der svarer til indgangssignalet.

3. Apparat ifølge krav 1, hvor indgangssignalet yderligere omfatter en anden informationskomposant, hvis frekvensspektrum indeholder signalenergi, der er sammenbladet med den første infor-mationskomposants signalenergi, men koncentreret i nærheden af hver af et antal frekvenser, som ligger i hovedsagen midtvejs mellem frekvenserne i det antal frekvenser, der er tilknyttet den første informationskomposant, kendetegnet ved, a) at apparatet omfatter i det mindste én tredie signalbehandlingsvej (46) med det samme antal forsinkelsestrin som den første signalbehandlingsvej (20) og forbundet med kloksignal-frembringelsesorganerne (76,72,84), hvilken tredie signalbehandlingsvej (46) omfatter al) en med signaltilførselsorganerne (10) forbunden signalindgang, a2) en signaludgang (udgangen fra 50) for forsinkede signaler, og a3) organer (48) til at invertere signaler, der leveres af signaltilførselsorganerne (10), samt b) at signalkombineringsorganer (52) er forbundet med den anden (22) og den tredje (46) signalbehandlingsvejs signaludgange for forsinkede signaler og indrettet til at kombinere de herfra kommende forsinkede signaler til dannelse af et andet kombineret signal med et kamformet frekvensspektrum, hvis relative signal-maksima er indbladet mellem det første kombinerede signals signal-maksima.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, a) filterorganer (58) til at skille det andet kombinerede signal i dele med forholdsvis lave og forholdsvis høje frekvenser, og b) yderligere signalkombineringsorganer (42) til at kombinere den nævnte lavfrekvente del af det andet kombinerede signal med det første kombinerede signal. 18 147505

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at de yderligere signalkombineringsorganer (42) omfatter variable forstærkningsstyreorganer til at regulere amplituden af det andet kombinerede signals lavfrekvente del.

6. Apparat ifølge krav 1, hvor de nævnte elektriske signaler er fjernsynssignaler, og signaltilførselsorganerne (10) er indrettet til at levere et fjernsyns-videosignal, der omfatter luminans- og chrominans-signalkomposanter, kendetegnet ved, a) at kloksignalfrembringelsesorganerne (76,72,84) er indrettet til at levere kloksignaler med en frekvens, der er proportional med en til fjernsynssignalet knyttet vandret linieafsøgningsfrekvens, b) at apparatet omfatter i det mindste en tredje signalbehandlingsvej (46) med en signalindgang forbundet med videosignaltilførselsorganerne (10) og med mindst én signaludgang (udgangen af 50) for forsinkede signaler, c) at den første (20) og den tredje (46) signalbehandlingsvej omfatter det samme antal signalforsinkelsestrin, og at den anden (42) signalbehandlingsvej omfatter et større antal signalforsinkelsestrin end den første (20) og den tredje (46) signalbehandlingsvej, d) at den tredje signalbehandlingsvej omfatter en signal--inverter (48), e) at den tredje (46) og den anden (22) signalbehandlingsvej er indrettet til at frembringe en forskel i tidsforsinkese af indgangssignalet, der er omvendt proportional med kloksignalfrekvensen og ligefrem proportional med forskellen i antallet af forsinkelsestrin mellem på den ene side den første (20) og den tredje (46) signalbehandlingsvej og på den anden side den anden (22) signalbehanldingsvej, f) at det første kombinerede signal indeholder luminanskompo-santer og har et kamformet frekvensspektrum med relative signal-maksima ved hele mangefold af den nævnte linieafsøgningsfrekvens , g) at apparatet omfatter andre signalkombineringsorganer (52), der er forbundet med signaludgangene for forsinkede signaler på den anden (22) og den tredje (46) signalbehandlingsvej og indrettet til at frembringe et andet kombineret signal med et kamformet frekvensspektrum med relative signalmaksima ved ulige mangefold af halvdelen af den nævnte linieafsøgningsfrekvens,