DE2500649A1

DE2500649A1 - Anordnung zum korrigieren der zeitbasisfehler eines videosignales

Info

Publication number: DE2500649A1
Application number: DE19752500649
Authority: DE
Inventors: Robert A Laentz; James U Lemke
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-09
Publication date: 1975-07-17
Also published as: JPS50103921A; US3931638A; FR2258066A1; CA1023465A; NL7500292A; FR2258066B1

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-lng. Wolff
H. Bartels

Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held
Dipl.-Phys. Wolff

Unsere Ref.: 124 549/842Okdk 7 Stuttgart 1, Lange Straße 51 Tel. (0711) 29 6310 u. 29 72 95 Telex 07 22312 (patwo d) Telegrammadresse:

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Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr außer samstags

7. Jan. 1975

Eastman Kodak Company, Rochester, Staat New York,
Vereinigte Staaten von Amerika

Anordnung zum Korrigieren der Zeitbasisfehler eines
Videosignales

5 0 9829/0668 Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich

2500549

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Korrigieren c(?rle.'V -. basisfehler■eines Videosignales, mit einem Schieberegister,

welches das Signal für ein.e von der Größe des Fehlers abhängige Zeitspanne speichert. Mit einer derartigen Anordnung soll die eine

/Instabilität aufweisende Zeitbasis von Videosignalen modifiziert werden, die in einer Folge auftreten.

Obwohl die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, zeigt ihre Anwendung auf einen Kompensator für den in Videobandgeräten auftretenden Flackereffekt besonders deutlich ihre Bedeutung. Das Abspielen von Bandaufnahmen von Fernsehsignalen erfordert eine genaue Wiedergabe der aufgenommenen Signale, ohne daß bei diesen Signalen eine Frequenzverschiebung auftritt. Eine unerwünschte Frequenzmodulation der abgespielten Videosignale kann u.a. dazu führen, daß der Synchronisierungsinformationsgehalt des Signals instabil wird und daß der Farbinformationsgehalt des Signals verfälscht wird. Dies kann soweit gehen, daß eine Farbinformation überhaupt nicht mehr festgestellt werden kann, weil das instabile Abspielen des aufgenommenen Farbsignals innerhalb des Videosignals zur Folge haben kann, daß der Farbgehalt des Videosignals gänzlich verlorengeht.

Der Grad der unerwünschten Frequenzverschiebung während des Abspielens des Videosignals wird als prozentuale Gleichlauf Schwankung gemessen, wobei schon bei Bruchteilen eines Prozents die AFN-Schaltkreise zur automatischen Frequenznachstimmung der meisten Fernsehgeräte dem schwankenden Synchronisiersignal nicht folgen können, was bewirkt, daß die im Wiedergabesignal entsprechende Bildwiedergabe zerrissen wird. Die prozentuale Gleichhufschwankung kann als Quotient aus der hundertfachen Frequenzänderung und einer Sollfrequenz definiert werden, die im vorliegenden Fall 15 750 Hz {Standardfrequenz für die Horizontale des US-amerikanischen Fernsehausschusses NTSC) beträgt.

Um sich gegen die momentane Instabilität der Zeitbasis von Signalen zu schützen, die von einem Videobandberät stammen, wurden bisher extrem enge Toleranzen für die Präzisionsteile des Gerätes bestimmt und jene Toleranzen durch verschiedene Servosteuerungen ergänzt, die aktiv daran mitarbeiten, zu verhindern, daß Gleichlaufschwankungen entstanden. Diese Maßnahmen tragen erheblich zu den Kosten der Herstellung eines Videoband-

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gerätes bei und haben tatsächlich auch dazu geführ^dQ^ Vid€C-bandgeräte für jene zu kostspielig sind, die sich andernfalls ein solches gewünscht hätten. Es sind schon verschiedene Vorschläge dahingehend gemacht worden, veränderbare Verzögerungsleitungen zu benutzen, beispielsweise in den US-PS'en 2 960 568, 3 238 300 und 3 580 991, um damit die Schwankungen innerhalb der Wiedergabesignale aufzuheben. Dazu werden die Schwankungen in den wiedergegebenen Signalen festgestellt. Dann wird das schwankende Signal dazu verwendet, die Verzögerung einer Verzögerungsleitung zu verändern, über die das Signal geht, so daß dadurch das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung hoffentlich ein schwankungsfreies Äquivalent zum schwankenden Eingangssignal der Verzögerungsleitung ist.

Die Erfindung geht von dem oben erwähnten Gedanken.an eine Verzögerungsleitung aus und weist gleichsam als Herzstück ein Analog-Schieberegister auf. Im Grunde genommen lehrt die Erfindung das Abtasten eines mit Gleichlauf Schwankungen behafteten Signals in einem Analog-Schieberegister mit einer Geschwindigkeit, die vom Grad der Schwankungen abhängt, und das Abrufen der Signa lab tastwerfe aus dem Analog-Schieberegister mit der gewünschten Geschwindigkeit.

Bei der Anwendung der Erfindung auf die Behandlung von Signalen wie Videosignalen beim Fernsehen, d.h. Signalen, die kontinuierlich sind und eine Sollperiodenzahl aufweisen, wird erfindungsgemäß außerdem die Verwendung mehrerer Analog-Schieberegister vorgeschlagen, die so zusammenwirken, daß während ein Fernsehzeilensignal einem Schieberegister mit einer von den Schwankungen abhängigen Geschwindigkeit taktweise zugeführt wird, das in einem anderen Schieberegister befindliche Signal mit einer feststehenden unveränderlichen Geschwindigkeit taktweise aus diesem entnommen wird. Der Gebrauch mehrerer Analog-Schieberegister bei der praktischen Anwendung der Erfindung ist immer dann angezeigt, wenn in einer Folge von Signalen ein später auftretendes Signal von einem Analog-Schieberegister verarbeitet werden muß, bevor ein früher angekommenes Signal vollständig aus dem Schieberegister abgerufen worden ist.

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- dr-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, die während der Wiedergabe einer aufgenommenen Videoinformation auftretenden Schwankungseffekte zu beseitigen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein zweites Schieberegister, das mit dem eingangs genannten ersten Schieberegister durch eine Schalteinrichtung gekoppelt ist, die das mit einem Zeitbasisfehler behaftete Videosignal dem einen der beiden Schieberegister zuführt, während die in dem anderen Schieberegister enthaltene Information mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ausgelesen wird.

Im folgenden ist die. Erfindung anhand mehrerar durch die Zeichnung beispielhaft dargestellter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform; Fig. 3 und 4 das aufgeteilte Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Prinzip und

Fig. 5 und 6 Signalfolgediagramme für die Ausführungsform gemäß Fig.. 3 und 4.

Fig. 1 zeigt aufeinanderfolgende Signale S₁ und S₂, die einem Analog-Schieberegister 10 zugeführt werden, wobei das Signal S im Vergleich zu einer Bezugsdauer S_ gestreckt und das Signal S₂ im Vergleich zu der Bezugsdauer S_ gestaucht ist. Analog-Schieberegister können eine Vielzahl von Formen haben . und beispielsweise Vorrichtungen enthalten, wie sie in der Zeitschrift Electronics, Ausgabe 8.8.1974, Seiten 91 bis 101, und in der US-PS 3 786 263 beschrieben sind. Es kann sich aber auch um verschiedene, hintereinander geschaltete Abtast- und Haltekreise handeln und sogar um Analog-Digital-Umsetzer und Digital-Analog-Umsetzer, die Digital-Schieberegistern vor- bzw. nachgeschaltet sind. Das Analog-Schieberegister 10 tastet nacheinander .die zugeführten Signale ab, wobei jedesmal alle in ihm enthaltenen Abtastwerte um eine Registerstufe verschoben werden. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird für das

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Analog-Schieberegister 10 angenommen, daß es nur fünf Stufen hat (,obwohl es in Wirklichkeit wesentlich mehr Registerstufen aufweisen wird) . Jedes Signal S und S_ v/ird dann wie angegeben fünfmal abgetastet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird die Instabilität der Zeitbasis des Signales S₁ dadurch bestimmt, daß mittels eines Komparators 12 seine Dauer mit der Dauer des Bezugssignales S_R verglichen wird. Wird festgestellt, daß das Signal S₁ gedehnt ist, dann signalisiert der Komparator 12 danach einem spannungsgesteuerten Oszillator 14, das Signal S mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit abzutasten. Daher wird das Signal S. trotz der Tatsache, daß es infolge einer Verringerung der Bandgeschwindigkeit verhältnismäßig gedehnt ist, nur so oft abgetastet wie ein Signal mit normaler Dauer. Nachdem im vorliegenden vereinfachten Fall fünf Abtastungen vorgenommen worden sind, ist das Analog-Schieberegister 10 voll geladen. Ein mit dem Ausgang des Oszillators 14 verbundener Zähldetektor 16 zählt nun dieAnzäilder Abtastwerte im Register 10. Sobald das Register 10 geladen ist, betätigt der Zähldetektor 16 einen Umschalter 13, der die Taktsteuerung des Schieberegisters 10 durch einen Bezugs-Taktgeber 20 bewirkt. Dieser ruft dann den Registerinhalt taktmäßig Abtastwert für Abtastwert ab und bewirkt dabei, daß das Signal S. als Signal S¹ die Zeitbasis des Bezugssignales S_R annimmt. Wenn das Signal S¹ aus dem Register 10 taktmäßig abgerufen wird, verfolgt der Zähldetektor 16 diese Abgabe. Sobald das Register 10 völlig entleert ist, schaltet der Zähldetektor 16 wieder um, um das Register 10 für das gestauchte Signal S» vorzubereiten.

Das Signal S₂ führt, da seine Dauer geringer ist als die Bezugsdauer, dazu, daß der Komparator 12 dem.spannungsgesteuerten Oszillator 14 signalisiert, mit einer höheren Frequenz als der Nennfrequenz zu arbeiten. Wiederum wird das Register 10 (verhältnismäßig schnell) geladen und erneut veranlaßt der Zähldetektor 16 den Bezugs-Taktgeber 20, das Register mit der Sollgeschwindigkeit zu entleeren. Dies hat zur Folge, daß das Signal S_ wie das Signal S die Zeitbasis des Bezugssignales S₀ annimmt.

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Die Signale S. und S„ sind so dargestellt, als bestünden Sie aus amplitudenmodulierten Impulsen. Offensichtlich können aber, falls notwendig oder gewünscht, herkömmliche Glättungsglieder verwendet werden, um die Einhüllende jener Signale zu liefern.

Der Betrieb der Anordnung gemäß Fig. 1 erfordert es, daß das Signal S_ in hinreichendem Abstand nach dem Signal S₁ erscheint, damit das Signal S' aus dem Register 10 taktmäßig abgerufen werden kann. In jenen Fällen jedoch, in denen ein solches Erfordernis nicht mit Sicherheit erfüllt werden kann, wie beispielsweise bei der Behandlung von durch Gleichlauf Schwankungen beeinflußten Videosignalen, wird die Erfindung so oder so ähnlich verwirklicht, wie dies die sich auf die zweite Ausführungsform beziehende Fig. 2 zeigt. Hier sind der ersten Ausführungsform gleichende oder entsprechende Teile mit gleichen, jedoch gestrichenen Bezugszeichen versehen. (Fig. 2 wird hier, obwohl in gewissen Einzelheiten beschränkt, nur hilfsweise benutzt und

wirklichen

um ein leichtes Verständnis der Wirkungsweise der/Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 zu ermöglichen.) Wenn angenommen wird, daß in der Leitung 24 (Fig. 2) eine Folge von durch Gleichlauf Schwankungen beeinflußten Videosignalen erscheint, so wird die zeitweise Dehnung oder Stauchung der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Synchronisierimpulsen in der Signalfolge durch einen von einem Komparator 12' durchgeführten Vergleich einer Bezugssynchronisierfrequenz mit der momentanen schwankenden Synchronisierfrequenz bestimmt. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 14' überführt zunächst in inverser Abhängigkeit vom Ausgang des Komparators 12' eine bestimmte Zahl von Abtastwerten einer im Gleichlauf schwankenden Zeile der Videosignalfolge in ein erstes Analog-Schieberegister 10'a. Dann werden, sobald das Schieberegister 10'a geladen ist und in Abhängigkeit von der Tätigkeit eines Zähldetektors 16', die gekuppelten Schalter 18¹ a,b und 22a,b betätigt, eine gleiche Anzahl von Abtastwerten der nächsten mit Gleichlaufschwankungen behafteten Zeile der Fernsehsignalfolge entnommen und taktmäßig einem zweiten Analog-Schieberegister 10'b zugeführt. Während des Eingehens der Abtastwerte in das Register 10'b entlädt sich das

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der

Register 10'a unter/Steuerung durch einen Bezugs-Taktgeber 20'.

der

Dann wird, während das Register 10'b seinerseits unter/Steuerung durch den Bezugs-Taktgeber 20' entladen wird, die dritte mit

der Gleichlaufschwankungen behaftete Fernsehzeile unter/Steuerung durch den spannungsgesteuerten Oszillator 14' taktmäßig in das Register 10'a eingespeist usw., wodurch in der Leitung 24 (Fig. 2) erscheinende, mit GleichlaufSchwankungen behaftete Fernsehsignale in schwankungsfreie Signale umgewandelt werden, die in der Leitung 26 erscheinen.

Anhand der Fig. 3 bis 6 sei eine bevorzugte Ausführungsform nachstehend beschrieben. Ein Merkmal der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 ist jedoch die Tatsache, daß die Synchronisierungsanteile der Videosignalfolge trotz der Tatsache, daß sie insbesondere die momentane schwankende Taktfrequenz bestimmen, nicht abgetastet und taktmäßig in. Analog-Schieberegister eingegeben werden. Vielmehr verarbeiten die Schieberegister nur die Informationsanteile der Videosignalfolge, während sie die Synchronisierungsanteile jener Signalfolge nicht behandeln.

Eine mit Gleichlaufschwankungen behaftete Folge von Fernsehsignalen, wie sie von einem Videobandgerät 30 während der Wiedergabe erzeugt worden sein könnte, wird über einen Verstärker 32 einem Paar von parallel geschalteten Analog-Schieberegistern und 36 zugeführt, von denen jedes vorzugsweise ein CCD-Schaltkreis (vergl. den zuvor erwähnten Aufsatz in der Zeitschrift

Electronics) ist, der sagen wir 256 = 2 Stufen hat. (Der Gebrauch eines 256stufigen CCD-Schaltkreises ist ein Kniff. Die feststellbare horizontale Auflösung eines Fernsehbildes beträgt bei normalem Betrachtungsabstand bestenfalls ungefähr 400 Zeilen. Da 256stufige CCD-Schaltkreise fertig erhältlich sind, wurden sie ausprobiert und es stellte sich heraus, daß sie für den beabsichtigten Zweck zufriedenstellend sind und die Bandbreite der Signale, die sie zu verarbeiten haben, nicht merklich beeinflussen Obwohl in Fig. 3 zwei CCD-Schaltkreise als Schieberegister eingezeichnet sind, läge es im Rahmen der Erfindung, eine größere Zahl von solchen Schieberegistern zu verwenden, wobei natürlich, geeignete Abänderungen hinsichtlich der Funktionen des Schaltens und taktweisen Zuführens erforderlich wären.

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Je ein Taktsignal, nämlich· ein schwankendes Taktsignal und ein stabiles Taktsignal, werden von einer phasenstarren Schleife bzw. 40 mit hoher bzw. niedriger Bandbreite erzeugt, welche jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator 42 bzw. 44 mit einer Sollfrequenz von 4Mhz (4Mhz ungefähr gleich 15 750 χ 256) regeln. Jede der beiden Schleifen 38 und 40 ist bezüglich des schwankenden Synchronisiersignales phasenstarr, das von einem Synchronisiersignalseparator 46 abgegeben wird, wobei die erstere so eingerichtet ist, daß sie verhältnismäßig kurzzeitigen Schwankungen entsprechend Frequenzen bis zu 2kHz folgt, und wobei die letztere so eingerichtet ist, daß sie nur sehr langzeitigen Schwankungen entsprechend sehr niedrigen Frequenzen bis zu 0,1Hz folgt.

Nun wird auf die Fig. 5 und 3 Bezug genommen. Es sei an die obige Bemerkung erinnert, daß die Synchronisierinformation den Schieberegistern 34 und 36 nicht zugeführt wird. Das schwankende Synchronisiersignal wird dazu benutzt, mit Hilfe eines Univibrators 48 für die hintere Schwarzstufe und einem Flip-Flop 50, das je nach Schaltzustand die Zufuhr der schwankenden Videoinformation zu einem Schieberegister freigibt oder nicht, den Beginn der schwankenden Videoinformation zu bestimmen, die mit schwankender Geschwindigkeit abzutasten und taktmäßig einem Schieberegister zuzuführen ist. Das Flipflop 50 wird abgeschaltet, sobald und jedesmal wenn ein 256mal rückwärtszählender Unterteiler 52 ein Ausgangssignal registriert hat,wodurch das Ende der schwankenden Videoinformation bestimmt ist, die einem Schieberegister zugeführt worden ist.

Zur zeitlichen Steuerung des schwankenden Taktsignals bestimmt ein gleichzeitig mit dem Abschalten des Flip-Flops 50 getriggerter Univibrator 58 die Dauer der Kombination aus der vorderen Schwarzstufe und dem Synchronisiersignal, wodurch ein Bezugsimpuls geschaffen ist, der mittels eines Phasendetektors 60 mit der Abstiegsflanke des schwankenden Synchronisiersignals verglichen werden kann, so daß hiermit die Frequenz des schwankenden Taktsignals steuerbar ist.

Auf ähnliche Weise (siehe Fig. 3) wird das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 44 erzeugte.stabile Taktsignal von einem Unterteiler 62 rückwärts gezählt, um dadurch ein stabiles Aus-

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tastsignal eines Austast-Univibrators 64 und ein Synchronisiersignal eines Synchronisier-Univibrators 68 sowie ein vorderes Schwarzstufensignal eines Schwarzstufen-Univibrators 70 zu triggern. Diese drei Signale müssen mittels eines WiedereinfügungsrSchaltkreises 66 in die schwankungsfreien Ausgänge der Schieberegister 34 und 36 eingefügt werden.

Die-Abstiegsflanken des wieder eingefügten Synchronisiersignals wird, wie oben bemerkt, hinsichtlich ihrer Phase durch einen Phasendetektor 72 in einer phasenstarren Schleife mit langer Zeitkonstanten mit der Abstiegsflanke des schwankenden Synchronisiersignales verglichen.

Nun sei unter Bewahrung der funktioneilen Darstellung der Fig. und unter Bezug insbesondere auf Fig. 4 der Weg beschrieben, auf dem Signalabtastwerte mit schwankender Geschwindigkeit einem Schieberegister zugeführt werden, während vorher eingetroffene Signalabtastwerte mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit aus einem zweiten Schieberegister abgerufen werden und umgekehrt: Ein auf das stabile Synchronisiersignal ansprechendes Flip-Flop 90 schafft eine Gesamtschaltungssteuerung (womit die Überwachung der beiden Zeitpunkte gemeint ist, in denen die schwankende Information den Schieberegistern zugeführt wird bzw. die gespeicherte Information am Ausgang erscheint), welche schwankende und stabile Taktsignale abwechselnd den beiden Schieberegistern 34 und 36 zuführt und mittels des aus Fig. 3 ersichtlichen Schalters 37 das Schieberegister auswählt, aus dem das schwankungsfreie Signal abgerufen werden kann. (Hier ist kein Äquivalent zu dem in Fig. 2 gezeigten Schalter 22a notwendig, da das in einem Schieberegister zu speichernde schwankende Signal auch von dem anderen Schieberegister aufgenommen wird, und zwar während des stabilen Abrufens aus jenem anderen Schieberegister. Während der nächsten Aufnahme eines schwankenden Signals in jenes Schieberegister wird dessen Inhalt jedoch normalerweise gelöscht.)

Auf das Flip-Flop 50 ansprechende UND-Glieder 92 und 94 führen das schwankende Taktsignal über UND-Glieder 96 bzw. 9 8 abwechselnd den Schieberegistern 34 bzw. 36 zu. Ähnlich führen auf den Austast-Univibrator 64 (d.h. eine Flip-Flop-Schaltung, die es ermöglicht, die gespeicherte Videoinformation aus dem Schieberegister abzurufen) ansprechende UND-Glieder 100 und 102 das

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stabile Taktsignal wahlweise über UND-Glieder 104 bzw. 106 abwechselnd den Schieberegistern 34 bzw. 36 zu. Somit handelt es sich bei den Taktsignalen A und B, die an den Ausgängen von ODER-Gliedern 110 bzw. 112 erscheinen, abwechselnd um das

das
schwankende und/stabile Taktsignal, welche dazu verwendet werden, Signalabtastwerte den Schieberegistern 34 und 36 mit einer bestimmten Geschwindigkeit zuzuführen und mit einer bestimmten Geschwindigkeit auch wieder aus diesen abzurufen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Anordnung zum Korrigieren der Zeitbasisfehler eines Videosignales, mit einem Schieberegister, welches das Signal für eine von der Größe des Fehlers abhängige Zeitspanne speichert, gekennzeichnet durch ein zweites Schieberegister (10'b;36), das mit dem genannten ersten Schieberegister (10'a;34) durch eine Schalteinrichtung (22a,b;37) gekoppelt ist, die das mit einem Zeitbasisfehler behaftete Videosignal dem einen der beiden
Schieberegister zuführt, während die in dem anderen Schieberegister enthaltene Information mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ausgelesen wird.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schieberegister analog arbeiten und jeweils mehr als ungefähr zweihundert Stufen aufweisen.
3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen
ersten und zweiten Taktgeber, die Taktsignale mit fester bzw. in Abhängigkeit von Schwankungen der Zeitbasis veränderlicher Frequenz erzeugen, durch Zähler zum Zählen des ersten bzw.
zweiten Taktsignales und durch eine auf Synchronisiersignale
in einer gegebenen Signalfolge und auf die Zählung des ersten und zweiten Taktsignales ansprechende Einrichtung zum Blockieren

. aller von den Schieberegistern zu verarbeitenden Informationen bis auf den Bildinhalt.
4) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
erster Taktgeber ein spannungsgesteuerter Oszillator in einer schwach empfindlichen, phasenstarren Schleife vorgesehen ist, welche die Phase des Oszillatorsignals mit der Phase eines vom Synchronisiersignal abhängigen Signals vergleicht.

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