DE2334374B2

DE2334374B2 - Ausgleich von zeitfehlern in einem farbvideosignal

Info

Publication number: DE2334374B2
Application number: DE19732334374
Authority: DE
Inventors: Jacob de Eindhoven Boer (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1976-04-01
Also published as: ES417232A1; AT322020B; DE2334374A1; SE381794B; GB1419817A; AU473507B2; CH559995A5; CA994468A; JPS4946820A; DE2334374C3; JPS528212B2; AU5836173A; FR2194096B1; NL7210324A; IT993609B; FR2194096A1; US3879748A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Zeitfehlern in einem Farbvideosignal, das von einem Aufzeichnungsträger ausgelesen wird, insbesondere einem Farbvideosignal, dessen Farbinformation und dessen Helligkeitsinformation in zwei verschiedenen Frequenzbändern auf dem Aufzeichnungsträger untergebracht sind, welche Vorrichtung eine veränderliche Verzögerungsleitung benutzt, die aus einem Schieberegister besteht, das eine Reihe hintereinandergeschalteter Elemente enthält, wobei die Übertragung der information von einem Elenient auf das folgende Element unter Ansteuerung eines Taktsignals stattfindet, das einem Takteingang des Schieberegisters zugeführt und dessen Frequenz durch ein Steuersignal bestimmt wird, das durch Vergleich eines mit dem Farbvideosignal synchronen Synchronisationssignals mit einem Referenzsignal erhalten wird.

Derartige Vorrichtungen sind von besonderer Bedeutung bei der Wiedergabe von Farbvideosignalen, die auf einem bandförmigen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind. Infolge Banddehnungsänderungen, Bandgeschwindigkeitsänderungen, Änderungen der Geschwindigkeit der Kopfscheibe u.dgl. können bei diesem Aufzeichnungsverfahren verhältnismäßig große Abweichungen in der Zeitbasis des wiedergegebenen Signals auftreten. Auch bei den anderen Aufzeichnungsverfahren, z. B. beim Aufzeichnen auf eine Scheibe auf optischem oder magnetischem Wege, treten z. B. infolge Drehzahländerungen Abweichungen in der Zeitbasis ίο des wiedergegebenen Signals auf. Obgleich dies bei der Wiedergabe von Schwarz-Weiß-Bildern bereits eine Verschlechterung der Qualität veranlassen kann, ist bei Wiedergabe von Farbbildern der Effekt dieser Abweichungen infolge der benötigten Phasenstabilität der Farbinformation erheblich größer.

Die genannten Abweichungen in der Zeitbasis des wiedergegebenen Signals versucht man bei den bekannten Aufzeichnungsvorrichtungen zunächst dadurch zu vermeiden, daß Servosysteme verwendet werden, mit denen z. B. bei bandförmigen Aufzeichnungsträgern sowohl die Bandgeschwindigkeit als auch die Drehgeschwindigkeit der Kopfscheibe geregelt werden. Derartige Servosysteme sind aber infolge ihrer verhältnismäßig langen Ansprechzeit nur imstande, verhältnismäßig langsame Änderungen der Zeitbasis auszugleichen. Die verbleibenden Abweichungen in der Zeitbasis sollen also auf andere Weise ausgeglichen werden.

Bekanntlich können zu diesem Zweck veränderliche Verzögerungsleitungen verwendet werden. Dadurch, daß die Abweichung in der Zeitbasis gemessen und in Abhängigkeit von dieser Messung die durch die Verzögerungsleitung herbeigeführte Verzögerungszeit in ausgleichendem Sinne nachgeregelt wird, kann diese Abweichung mit großer Genauigkeit eliminiert werden. Da dieses System völlig elektronisch wirkt, können damit wohl schnelle Änderungen der Zeitbasis ausgeglichen werden.
Als veränderliche Verzögerungsleitung für diese Anwendung können vorteilhaft Schieberegister verwendet werden, die aus einer Reihe hintereinandergeschalteter Elemente bestehen, wobei die Informationsübertragung von einem Element auf das folgende stets unter Ansteuerung eines Impulses eines aus einer Impulsreihe bestehenden Taktsignals stattfindet. Durch Änderung der Impulswiederholungsfrequenz dieses Taktsignals kann dadurch die Verzögerungszeit geändert werden. Derartige Schieberegister, insbesondere analoge Schieberegister, wie Eimerkettenspeicher, CCDs (charge-coupled devices = ladungsgekoppelte Anordnungen) und SCTs (surface charge transistors = Oberflächenladungstransistoren), sind in einer Anzahl Abwandlungen bekannt und wurden bereits für diese Anwendung vorgeschlagen. Obgleich durch die Anwendung von AD/DA-Wandlern auch digitale Schieberegister anwendbar sind, wird nachstehend nur die Anwendung von analogen Schieberegistern, also von Schieberegistern, die analoge Signale verarbeiten können, beschrieben.

Die Anzahl Elemente, aus der ein derartiges analoges Schieberegister bestehen muß, wird durch zwei Faktoren bestimmt, und zwar einerseits durch die Höchstabweichung in der Zeitbasis, die vom Schieberegister ausgeglichen werden soll, und andererseits durch den Frequenzbereich, über den die Impulswiederholungsfrequenz des Taktsignals geändert werden kann. Die höchstmögliche Taktfrequenz wird durch die bei der Herstellung des Schieberegisters verwendete

Technologie bestimmt. Die mindestzulässige Taktfrequenz wird durch die Höchstfrequenz des dem Schieberegister zugeführten Signals bestimmt. Dieses Signal wird bei diesen Schieberegistern ja abgetastet, wobei die Taktfrequenz die Abtastfrequenz bildet. Da diese Abtastfrequenz zum Erhalten einer verzerrungsfreien Übertragung des Signals mindestens das Zweifache der höchsten im Signal vorkommenden Frequenz betragen muß, bedeutet dies, daß auch die Mindesttaktfrequenz mindestens das Zweifache dieser Frequenz betragen muß.

Im allgemeinen wird versucht, die Anzahl Elemente, aus der ein solches Schieberegister besteht, möglichst zu beschränken. Jedes Element führt ja eine gewisse Dämpfung des Signals herbei, so daß das Signal-Rausch-Verhältnis mit einer zunehmenden Anzahl von Elementen schlechter wird. Wenn demzufolge ein einfaches Schieberegister mit einer verhältnismäßig hohen Dämpfung pro Element genügen soll, muß versucht werden, die Anzahl Elemente des Schieberegisters zu beschränken. Für eine bestimmte Höchstabweichung in der Zeitbasis bedeutet dies, daß man versucht, den Frequenzbereich der Taktfrequenz möglichst groß zu machen. Diesem Bestreben steht jedoch wieder der Wunsch gegenüber, eine einfache Verzögerungsleitung anzuwenden, die dann im allgemeinen auch eine verhältnismäßig niedrige obere Grenzfrequenz aufweist, durch die die höchstmögliche Taktfrequenz bestimmt wird. Man wird also stets versuchen müssen, einen Kompromiß zwischen diesen entgegengesetzten Wünschen zu finden.

Die Erfindung bezweckt, den obenstehenden Problemen zu begegnen und bezieht sich insbesondere auf den Ausgleich von Zeitbasisabweichungen in Farbvideosignalen, wobei die Farbinformation und die Helligkeitsinformation in zwei verschiedenen Frequenzbändern untergebracht sind.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Schieberegister enthält und daß die Farbinformation dem ersten Schieberegister und die Helligkeitsinformation dem zweiten Schieberegister zugeführt wird, wobei die Information, die in dem oberen der beiden Frequenzbänder aufgenommen war, vorher auf ein niedrigeres Frequenzband herabtransformiert wird und wobei die beiden Taktsignale für die beiden Schieberegister von dem genannten Steuersignal abgeleitet werden.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird erreicht, daß der mögliche Frequenzhub der Taktfrequenz für jedes der verwendeten Schieberegister vergrößert wird, indem die mindestzulässige Taktfrequenz kleiner als beim Gebrauch eines einzigen Schieberegisters ist. Dies bedeutet, daß die Anzahl Elemente pro Schieberegister kleiner gewählt werden kann, so daß die Dämpfung pro Schieberegister abnimmt. Erwünschtenfalls kann auch die maximale Taktfrequenz herabgesetzt werden, d. h., daß eine Halbleitertechnologie mit einer niedrigeren oberen Grenzfrequenz verwendet werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Anzahl Elemente des ersten Schieberegisters kleiner als die Anzahl Elemente des zweiten Schieberegisters gewählt und wird das Taktsignal für das erste Schieberegister über eine Teilerstufe vom Taktsignal für das zweite Schieberegister abgeleitet, wobei der durch diese Teilerstufe erhaltene Divisor gleich dem Quotienten der Anzahl Elemente der beiden Schieberegister ist. Dabei kann dieser Divisor vorzugsweise gleich dem Quotienten der zumindest benötigten Breiten der Frequenzbänder der Helligkeits- und Farbinformation gewählt werden.

Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen wird die Tatsache benutzt, daß die Farbinformation im allgemeinen ein erheblich kleineres Frequenzband als die Helligkeitsinformation umfaßt. Durch diese weitere Maßnahme nach der Erfindung wird eine weitere Beschränkung der Anzahl Elemente des ersten Schieberegisters erhalten, während dennoch gewährleistet ist, daß die beiden Schieberegister stets dieselbe Verzögerungszeit einführen.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Ausführungsform einer veränderlichen Verzögerungsleitung, wie sie bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird,

F i g. 2 das Spektrum eines Videosignals, wie es bei einer Anzahl Aufzeichnungsvorrichtungen auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und wie es der Vorrichtung nach der Erfindung zugeführt wird,

F i g. 3 schematisch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 4 und 5 Teilspektren dabei auftretender Farb- und Helligkeitsinformation und

F i g. 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Die schematisch in F i g. 1 dargestellte Verzögerungsleitung ist ein Beispiel eines analogen Schieberegisters, insbesondere eines Eimerkettenspeichers. Es sei erwähnt, daß bei der Vorrichtung nach der Erfindung auch ein auf andere Weise aufgebautes Schieberegister verwendet werden kann, so daß der in F i g. 1 gezeigte Aufbau nur als Beispiel zu betrachten ist.

Das Schieberegister 1 enthält eine Eingangsklemme 3, der das Signal E zugeführt wird, und eine Ausgangsklemme 4, der das verzögerte Signal £b entnommen wird. Dieses Schieberegister 1 enthält zwischen dieser Eingangsklemme 3 und der Ausgangsklemme 4 eine Anzahl in Reihe geschalteter Elemente 2, von denen nur eines dargestellt ist. Jedes Element 2 enthält seinerseits wieder einen Eingang 6 und einen Ausgang 7, die über die in Reihe geschalteten Emitter-Kollektor-Strecken zweier npn-Transistoren 71 und Ti miteinander verbunden sind. Die Basis-Kollektor-Strecken dieser Transistoren Γι und Ti sind von zwei Kapazitäten G und Ci überbrückt. Die Basis des Transistors Ti ist mit Erdpotential verbunden, während die Basis des Transistors Ti mit einem Steuereingang 8 des Elements 2 verbunden ist. Jeder Steuereingang 8 der Elemente 2 ist wieder mit einem diesen Elementen gemeinsamen Takteingang 5 des Schieberegisters verbunden.

Diesem Takteingang 5 wird ein Taktsignal θ zugeführt, das aus einer symmetrischen Rechteckspannung besteht. Während der positiven Periode dieser Rechteckspännung ist der Transistor 71 leitend und entlädt sich die Kapazität G, die bis zu diesem Augenblick völlig aufgeladen war, über den Transistor 71 zu der zweiten Kapazität des vorangehenden Elements, und zwar so lange, bis diese zweite Kapazität völlig aufgeladen ist. Die Information, d. h. das Ladungsdefizit, wird also von dieser zweiten Kapazität des vorangehenden Elements auf die Kapazität Ci des gezeigten Elements 2 übertragen. Während der folgenden negativen Periode der Rechteckspannung θ ist der Transistor Ti leitend, so daß sich dann die

Kapazität & über diesen Transistor Ti zu O entlädt, so daß die Information von O auf Ci übertragen wird. Im Schieberegister erfolgt also eine Ladungsübertragung von rechts nach links, während die Information in Form eines Ladungsdefizits sich von links nach rechts in einem Tempo verschiebt, das durch die Frequenz des Taktsignals Θ bestimmt wird.

Auch sind Schieberegister bekannt, bei denen statt eines aus einer einzigen Impulsreihe bestehenden Taktsignals ein aus mehreren Impulsreihen bestehendes Taktsignal verwendet wird, wobei jede der Impulsreihen einem gesonderten Steuereingang der Elemente zugeführt wird. Auf diese Weise kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden, ohne daß aber die Wirkung des Schieberegisters wesentlich geändert wird.

Fig.2 zeigt ein Spektrum eines Videosignals, wie es in einer Anzahl Aufzeichnungsvorrichtungen auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, welches Aufzeichnungsverfahren in der NL-OS 70 09 602 beschrieben ist. Bei diesem Aufzeichnungsverfahren wird das Helligkeitssignal auf übliche Weise frequenzmoduliert. Das Farbsignal wird aber mit einer derartigen Referenzfrequenz gemischt, daß eine amplituden- und phasenmodulierte Trägerwelle von etwa 0.5 MHz erhalten wird. Die genannte Referenzfrequenz kann durch Mischung der Farbträgerwelle mit einer durch Vervielfachung aus der Zeilenfrequenz erhaltenen Frequenz gebildet werden. Auch kann ein gesonderter Pilotton verwendet werden, wie ebenfalls in der genannten NL-OS angegeben ist.

Endgültig wird das Farbvideosignal auf den Aufzeichnungsträger mit einem Spektrum aufgezeichnet, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, wobei das Farbsignal Ec mit der Trägerwelle Fc in amplituden- und phasenmodulierter Form in dem niedrigsten Frequenzband bis etwa 1 MHz aufgenommen ist, während das Helligkeitssignal Ey mit der Trägerwelle Fy in frequenzmodulierter Form etwa das Frequenzband von 1 bis 6 MHz umfaßt. Naturgemäß wird bei der Aufzeichnung nur ein Band von etwa 4 MHz benötigt, weil ein Einseitenband mit dem frequenzmodulierten Helligkeitssignal genügend ist, wie mit einer gestrichelten Linie angegeben ist. Wenn dieses Signal bei der Wiedergabe einem analogen Schieberegister zugeführt wird, wird die mindestzulässige Taktfrequenz also etwa 8 M Hz betragen.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. Das Videosignal E, das z. B. ein Spektrum aufweist, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, wird einer Trennstufe S zugeführt, in der aus dem kombinierten Farbvideosignal £"das Helligkeitssignal Ey und das Farbsignal Ec abgetrennt werden. Das Helligkeitssignal Ey wird einer Transformationsstufe D, im allgemeinen einem Demodulator, zugeführt, in der das Signal auf eine niedrigere Frequenz herabtransformiert wird. Bei Anwendung eines Demodulators entsteht automatisch ein Spektrum mit nur der halben Bandbreite des ursprünglichen Doppelseitenbandsignals, so daß das transformierte Helligkeitssignal E'y im allgemeinen ein Spektrum aufweisen wird, wie es in F i g. 5 dargestellt ist.

Das aus der Trennstufe 5 erhaltene Farbsignal Ec, das ein Spektrum nach Fig.4 aufweist (völlig in Übereinstimmung mit F i g. 2) und das aus der Transformationsstufe Derhaltene Helligkeitssignal E'y werden je für sich zwei identischen Schieberegister 11 und 12 zugeführt. Diese beiden Schieberegister 11 und 12 empfangen an ihren respektiven Takteingängen 13 und 14 über eine gemeinsame Klemme 15 dasselbe Taktsignal θ, so daß die beiden Signalkomponenten Et· und E'y stets die gleiche gegenseitige Verzögerung empfinden. Die Ausgänge der beiden Schieberegister 11 und 12 sind mit einer Kombinationsstufe O verbunden, in derz. B. durch Rücktransformation des Helligkeitssignals E'y wieder ein Videosignal £b mit dem ursprünglichen Spektrum nach Fig.2 gebildet wird, welches Signal Eo dann naturgemäß in bezug auf das Signal £ verzögert ist. Gegebenenfalls können die Signale Ec und E'y derart kombiniert werden, daß direkt ein gemäß dem PAL- oder dem NTSC-System aufgebautes Farbvideosignal erhalten wird.

Der Vorteil der gezeigten Vorrichtung nach der Erfindung ist der, daß eine kleinere Anzahl Elemente pro Schieberegister genügt, weil die mindestzulässige Taktfrequenz niedriger als bei . Anwendung einer einzigen Verzögerungsleitung ist. Die mindestzulässige Taktfrequenz wird bei der Vorrichtung durch die höchste Frequenz des transformierten Helligkeitssignals E\ bestimmt (Fig. 5). Wenn von einer gewissen Marge ausgegangen wird, kann eine Höchstfrequenz von 3 MHz angenommen werden, was bedeutet, daß die mindestzulässige Taktfrequenz nun 6 MHz gegenüber 8 MHz bei der bekannten Vorrichtung beträgt. Dies hat zur Folge, daß der mögliche Frequenzhub vergrößert ist und demzufolge für einen bestimmten maximalen Zeitfehlerausgleich die Anzahl Elemente pro Schieberegister verringert werden kann, wodurch die Dämpfung des Signals herabgesetzt wird.

Eine weitere Beschränkung der Gesamtanzahl benötigter Elemente wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 6 erreicht. Dabei ist angenommen, daß die Färb- und Helligkeitsinformation bereits getrennt sind und die Helligkeitsinformation Ey bereits auf niedrigere Frequenzen herabtransformiert ist, so daß angenommen wird, daß die Signale Ec und E'y wieder die Spektren nach den F i g. 4 und 5 aufweisen. Diese beiden Signale Ec und E'y werden zwei Schieberegistern 11 und 12 zugeführt, deren Ausgänge mit einer Kombinationsstufe O verbunden sind, der wieder das kombinierte Signal Ea entnommen werden kann.

Die beiden Schieberegister 11 und 12 sind nun aber nicht identisch, sondern weisen verschiedene Anzahlen Elemente auf, in dem Sinne, daß das Schieberegister 11 eine geringere Anzahl Elemente als das Schieberegister 12 aufweist. Weiter wird diesen Schieberegistern nicht mehr dasselbe Taktsignal zugeführt, sondern wird dem Schieberegister 11 ein Taktsignal zugeführt, dessen Frequenz einen festen Faktor geringer als die Frequenz des dem Schieberegister 12 zugeführten Taktsignals ist. Dies wird auf einfache Weise dadurch erzielt, daß das Taktsignal für das Schieberegister 11 über eine Teilerstufe Q von einem Taktsignal Θ für das Schieberegister 12 abgeleitet wird, welches Signal der gemeinsamen Klemme 15 zugeführt wird. Der Divisor P der Teilerstufe Q wird dabei gleich dem Quotienten der Anzahl Elemente der beiden Schieberegister gewählt, wodurch gewährleistet ist, daß die beiden Signalkomponenten £^und E'y gegenseitig die gleiche Verzögerungszeit aufweisen.

Diese Herabsetzung der Taktfrequenz für das Schieberegister 11 ist zulässig, weil das Farbsignal Ec eine geringere Bandbreite als das Helligkeitssignal E'y aufweist. Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß für das Farbsignal eine Mindesttaktfrequenz von etwa 2 MHz zulässig ist. Dies bedeutet, daß für den Divisor P der Teilerstufe Q ein Faktor 3 gewählt werden kann.

wodurch also zugleich die Anzahl Elemente des Schieberegisters 11 um diesen Faktor 3 in bezug auf die Anzahl Elemente des Schieberegisters 12 herabgesetzt wird, so daß eine erhebliche Herabsetzung erreicht wird.

Es dürfte einleuchten, daß bei einem abweichenden Spektrum des Farbvideosignals, also bei abweichenden Aufzeichnungsverfahren, auch eine abweichende Wahl dieses Teilfaktors P gemacht werden muß oder kann und daß sich die Erfindung keineswegs auf Anwendung mit dem dargestellten Spektrum des Farbvideosignals beschränkt.

- Zur Verdeutlichung ist in Fig.6 noch schematisch angegeben, auf welche Weise das Taktsignal θ von einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO geliefert

werden kann, so daß die Frequenz des Taktsignals durch die Größe des Steuersignals V bestimmt wird, das dem Steuereingang des Oszillators zugeführt wird. Dieses Steuersignal Vwird mit Hilfe einer Vergleichsschaltung R erhalten und ist ein Maß für den Zeitfehler zwischen einem Meßsignal F und einem Referenzsignal Fret. Dieses Meßsignal F ist ein mit dem Farbvideosignal synchrones Signal und kann z. B. ein zusätzlich auf das Band aufgezeichnetes Synchronisationssignal sein, aber auch kann dazu die im Videosignal vorhandene Bildoder Zeilensynchronisationsimpulsreihe verwendet werden. Das Referenzsignal Frer kann naturgemäß einer äußeren Quelle entnommen werden, aber kann auch von einem in der Aufzeichnungsapparatur aufgenommenen stabilen Oszillator erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 609514/394

Claims

Patentansprüche:

!.Vorrichtung zum Ausgleichen von Zeitfehlern in einem Farbvideosignal, das von einem Aufzeichnungsträger ausgelesen wird, insbesondere einem Farbvideosignal, dessen Farbinformation und dessen Helligkeitsinformation in zwei verschiedenen Frequenzbändern auf dem Aufzeichnungsträger untergebracht sind, welche Vorrichtung eine veränderliche Verzögerungsleitung benutzt, die aus einem Schieberegister besteht, das eine Reihe hintereinandergeschalteter Elemente enthält, wobei die Übertragung der Information von einem Element auf das folgende Element unter Ansteuerung eines Taktsignals stattfindet, das einem Takteingang des Schieberegisters zugeführt wird und dessen Frequenz durch ein Steuersignal bestimmt wird, das durch Vergleich eines mit dem Farbvideosignal synchronen Synchronisationssignals mit einem Referenzsignal erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Schieberegister enthält und daß die Farbinformation dem ersten Schieberegister und die Helligkeitsinformation dem zweiten Schieberegister zugeführt wird, wobei die Information, die in dem oberen der beiden Frequenzbänder aufgenommen war, vorher auf ein niedrigeres Frequenzband herabtransformiert wird und wobei die beiden Taktsignale für die beiden Schieberegister von dem genannten Steuersignal abgeleitet werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Elemente des ersten Schieberegisters kleiner als die Anzahl Elemente des zweiten Schieberegisters ist und daß das Taktsignal für das erste Schieberegister über eine Teilerstufe von dem Taktsignal für das zweite Schieberegister abgeleitet wird, wobei der durch diese Teilerstufe erhaltene Divisor gleich dem Quotienten der Anzahl Elemente der beiden Schieberegister ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Divisor wenigstens annähernd gleich dem Quotienten der mindestzulässigen Breiten der Frequenzbänder für die Helligkeitsinformation und die Farbinformation ist.