DE2558971A1 - Anordnung zur erzeugung von digitalen pal-farbdifferenzsignalen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 89 Augsburg 22, den O E C Q Q 7

Rilkestraße 10 4. Ό Ό O 3 I \

dr. ing. E. LIEBAU

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DIPL. ING. G. LIEBAU (Bei Rückantwort bitte angeben)

Ihr Zeichen

The Marconi Company Limited Bush House, Aldwych, London W.C.2 / England

und

Standard Telephones & Cables Limited 190 Strand, London W.C.2 / England

Anordnung zur Erzeugung von digitalen PAL-FarbdifferenzSignalen

Die Erfindung bezieht sich auf die Übertragung und Verarbeitung von Farbfernsehsignalen.

Beim PAL-Farbfernsehen werden zwei Farbsignale U und V auf eine Zwischenfrequenz quadraturmoduliert und dem Leuchtdichtesignal Y überlagert. Das V-Signal" wird von Zeile zu Zeile des PAL-Signals umgepolt.

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- ,_jpitu„. P,.^,,. ,^,,0 Manche, 86510-809 Deutsche Bcnk AG Augsburg Kto.-Nr. 08/34

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Innerhalb einer Studioanlage ist es unzweckmässig, derartige Signale in vollständig kodierter Form zu handhaben, da man sie unter Umständen in dekodierter Form zum Mischen mit anderen Signalen benötigt. Sie lassen sich in Form von Y-, U- und V-Signalen behandeln, das erfordert aber drei getrennte Signalwege. Ausserdem sind, wenn sie in Digitalform verarbeitet werden, hohe Gesamtbitfrequenzen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beheben.

Es wird daher vorgeschlagen, die beiden Farbsignale U und V abwechselnd in der Form U+V und U-V zu handhaben. Vorzugsweise wird U+V auf der einen Zeile und U-V auf der nächsten Zeile übertragen. Das Y-Signal kann getrennt übertragen werden.

Ausserdem wird vorgeschlagen, das zusammengesetzte Signal U+V/U-V mit der Farbzwischenträgerfrequenz fsc abzutasten. Wenn das Leuchtdichtesignal gleichzeitig abgetastet werden muß, kann das mit der Frequenz 2 fsc geschehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der mit einem digitalen PAL-Farbfernsehsignal abefaßten Erfindung gibt es daher zwei Signalwege; längs des einen Weges wird das Signal Y mit einer Abtastfrequenz 2 fsc übertragen, längs des anderen Weges wird für die eine Zeile U+V und für die nächste Zeile U-V mit einer Abtastfrequenz fsc übertragen.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt ferner die direkte Umwandlung zwischen einem vollkodierten Fernsehsignal einerseits und dem Y-Signal und dem zusammengesetzten Signal U+V/U-V andererseits.

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Die Erfindung soll nachstehend im einzelnen an einem Ausführ ungsbei spiel und anhand der Zeichnungen erläutert werden, die folgendes darstellen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Studioanlage, in der mit dem PAL-Farbfernsehsystem gearbeitet wird;

Fig. 2A bzw. 2B detaillierte Schaltbilder der Farbdifferenz-Kombinations- bzw. Trennstufe;

Fig. 3 Kurvenbild zur Erläuterung der Wirkung der Farbdifferenzkammfilter;

Fig. 4A bzw. 4B detaillierte Schaltbilder des Leuchtdichteeingangs- bzw. -Ausgangsfilters;

Fig. 5 Kurvenbild zur Erläuterung der Wirkung der Leuchtdichtekammfilter ;

Fig. 6A bzw. 6B detaillierte Schaltbilder des PAL-Dekoders bzw. des PAL-Koders;

Fig. 7 einige in dem PAL-Dekoder auftretenden Wellenformen.

Bei der folgenden Beschreibung werden die Zahlenwerte zugrunde gelegt, die in einem 625/50 PAL-Farbfernsehsystem auftreten, wie es im Vereinigten Königreich üblich ist.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Studioanlage, in der eine Datenverarbeitungsschaltung, die durch den Block 10 versinnbildlicht ist, Schaltelemente enthält, die wahlweise einen gewünschten Eingang mit einem gewünschten Ausgang verknüpfen, sowie Mischeinrichtungen zum Mischen

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von Signalen an mindestens zwei Eingängen. Signale können als Y-, U- und V-Signale oder in PAL-kodierter Form empfangen oder erzeugt werden. In jedem-Fall findet aber die Verarbeitung in Form von Digitalsignalen als Y-Signal und zusammengesetztes U+V/U-V-Signal statt. Das Y-Signal wird in der Verarbeitungsschaltung 12 verarbeitet und das zusammengesetzte Farbdifferenzsignal U+V/ü-V in der Verarbeitungsschaltung 14. Diese Schaltungen sind selbständig, abgesehen davon, daß die gleichen Steuervorgänge an den beiden Schaltungen parallel vorgenommen werden.

Die empfangenen bzw. erzeugten Y-Signale werden vorzugsweise von einem Leuchtdichteeingangsfilter 20 bzw. einem Leuchtdichteausgangsfilter 40 gefiltert. Die U- und V-Signale werden zu der zusammengesetzten Form U+V/U-V in einer Farbdifferenz-Kombinationsstufe 60 kombiniert, und das zusammengesetzte Signal wird in U- und V-Signale zerlegt in einer Farbdifferenz-Trennstufe 80. Für die unmittelbare Verwendung von PAL-kodierten Signalen ist ein besonderer PAL-Dekoder 100 vorgesehen, und ein Umkehr-PAL-Kodierer ist zur Erzeugung von PAL-kodierten Ausgangssignalen vorgesehen.

Die Verarbeitungsschaltung kann beispielsweise durch ein einfaches übertragungsglied ersetzt werden.

Diese Einzelkomponenten der Schaltung sollen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Die Einzelheiten der Farbdifferenz-Kombinationsstufe sind in Fig. 2A gezeichnet. Zwei Eingänge 61 bzw. 62 für die U- bzw. V-Signale sind jeweils an ein 2 MHz-Tiefpaßfilter 63 geführt. Dann werden beide Signale jeweils direkt und

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über ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 64 an einen Halbaddierer 65 geführt. Jeder Addierer 65 liefert somit ein Signal, das das Mittel aus der laufenden Zeile und der vorhergehenden Zeile darstellt. Das V-Signal wird sowohl direkt als auch über eine Inverterstufe 66 einem Wählschalter 67 zugeführt, der mit halber Zeilenfrequenz arbeitet und daher die Ausgangsgröße des zugeordneten Halbaddierers 65 auf eine Zeile gibt und den invertierten Ausgang auf die nächste Zeile. Der Ausgang des Schalters 67 und der Ausgang des anderen Halbaddierers 65 in dem U-Kanal werden einem Addierer 68 zugeleitet. Der Ausgang des Addierers 68 wird mit der Zwischenträgerfrequenz (4,4 MHz) abgetastet und einem Analog/ Digital-Umsetzer 69 zugeführt.

Im wesentlichen wird also das empfangene V-Signal von dem Inverter 66 von einer Zeile zur anderen umgepolt, so daß sich +V auf der einen Zeile und -V auf der nächsten ergibt. Das wird dann im Addierer 68 mit +U verknüpft und das Resultat im Umsetzer 69 digitalisiert, so daß sich ein mit fsc abgetasteter U+V/U-V-Ausgang ergibt.

Die 2 MHz-Filter 63 (die praktisch als 2,2 MHz-Filter ausgeführt sein können) liefern eine weitgehende horizontale Auflösung.

Das zusammengesetzte U+V/U-V-Signal kann in der Farbdifferenz-Trennstufe 80 (vgl. Fig. 2B) getrennt werden. Der Eingang wird auf einen Digital/Analog-Umsetzer 82 gegeben, dessen Ausgangsgröße einem 1-Zeile-PAL-Verzögerungsglied nicht unähnlich ist. Ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 83, ein Halbaddierer 84 und ein Halbier-Subtraktionsglied 85 sind miteinander an den Ausgang des Umsetzers 82 angeschlossen. Die Ausgangsgröße des Verzögerungs^-iedes 83 ist an den anderen Eingang des Addierers 84 und an den Inverter-

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oder Negativeingang des Subtraktionsgliedes 85 geführt. Die Ausgangsgröße des Subtraktionsgliedes 85 wird einerseits direkt und andererseits über eine Inverterstufe 86 an einen Wählschalter 87 geführt, der mit halber Zeilenfrequenz arbeitet. Die Ausgangsgrößen von Addierer 84 und Schalter 87 werden jeweils einem 2 MHz-Tiefpaßfilter 88 zugeführt, die die U- bzw. V-Ausgangsgrößen liefern.

Das Verzögerungsglied führt eine Mittelung zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen herbei, wodurch die vertikale Auflösung der Farbdifferenzsignale verringert wird, jedoch bedeutet das im allgemeinen keinen Nachteil, weil das Auge nicht besonders empfindlich auf Farbdifferenzeinzelheiten anspricht.

Wenn der Ausgang aus Fig. 2A unmittelbar mit dem Eingang der Schaltung nach Fig. 2B verknüpft wird, wird die Bedeutung der Verzögerungsglieder 64 und der Addierer 65 offensichtlich. Läßt man sie weg, kann ein erhebliches Übersprechen zwischen den U- und V-Signalen auftreten. Beispielsweise ruft schon eine scharfe horizontale Farbdifferenzkante in dem U-Kanal einen entsprechenden Impuls in dem V-Kanal hervor. Die Polarität des übersprech-Impulses wechselt in aufeinanderfolgenden Fernsehhalbbildern. Dadurch entsteht ein störendes Farbdifferenzflimmern an scharfen horizontalen Farbdifferenzübergängen.

Dieses Übersprechen wird vermindert, indem die U- und V-Signale durch Kammfilter gesandt werden, bevor sie durch Mittelbildung über die 1-Zeile-Verzögerungsglieder 64 ge— mittelt werden. Fig. 3 gibt das Frequenzspektrum dieser Filter wieder; die Wellenformen (a) bzw. (b) zeigen den Gang für das U- bzw. das +V-Signal. Die Maxima des U-Signals treten bei nf_L auf, wobei f_ die Zeilenfrequenz ist,

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die Maxima des +-Signals erscheinen dagegen wegen des Wechsels des V-Signals bei (n-Hr) f . Die Haupt-V- In formation wird somit in die Nullstellen des U-Spektrums eingeschaltet.

Die Mittelwertbildtang an dem Verzögerungsglied 83 in der Trennstufe 80 entspricht einem zweiten Kammfilter. Von ihm wird der größte Teil des U-Spektrums durchgelassen (vgl. (c) in Fig. 3) , aber das meiste V-tibersprechen auf den U-Ausgang wird gedämpft (vgl. (d) in Fig. 3). Eine entsprechende Trennung des +V-Signals durch Subtraktion über das Verzögerungsglied 83 läßt den größten Teil des +V-Signals durchtreten und dämpft den größten Teil der U-Komponente.

Die Gesamtwirkung ist eine Herabsetzung der übersprechimpulse und ihr Ersatz durch zwei Impulse entgegengesetzter Polarität. Die geringe Farbdifferenzempfindlichkeit des Auges kann diese Impulse weiterhin vereinheitlichen.

Das U+V/U-V-Abtastsystem setzt somit die vertikale Farbdifferenzauflösung herab, verringert aber im Vergleich zu einem üblichen U_f V-System die erforderliche Wortrate. Die beschriebenen 1-Zeile-Verzögerungs-Kammfilter gestatten das übersprechen in gewissem Umfang. Komplizierter aufgebaute Kammfilter mit zahlreicheren Laufzeitelementen zur Erzielung einer besser ausgeprägten Rechteckform beim Frequenzgang ließen sich anwenden, wenn das übersprechen noch weiter unterdrückt werden müßte.

Die Trennung der U von den +V ließe sich umkehren, wenn einfach die Ausgangsgrößen des Addierers 84 und des Subtraktionsgliedes 85 in Fig. 2B addiert würden.Dadurch wird das U+V/U-V-Signal wiederhergestellt, was von Nutzen sein könnte, weil, obwohl das kombinierte U+V/U-V-Signal für die

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übertragiang eine niedrigere Wortrate hat, getrenntes ü und +V für die überwachung geeigneter sein kann.

Das Leuchtdichteeingangsfilter 20 und das Leuchtdichteausgangsfilter 40 sind erforderlich, weil die Leuchtdichteverarbeitungsschaltung 12 mit der unterhalb der Nyquist-Grenze liegenden doppelten Zwischenträgerfrequenz arbeitet.

Nach Fig. 4A weist das Leuchtdichteeingangsfilter 20 einen Eingang 21 für die Aufnahme von einem 5,5-MHz-Tiefpaßfilter 22 zuzuführende analoge Leuchtdichtesignale auf. Am Ausgang des Filters 22 liegen in Reihe ein I-Zeile-Verzögerungsglied 23, ein Ausgleichs-Verzögerungsglied 24, ein Subtraktionsglied 25 und ein Analog/Digital-Umsetzer 26, der mit der doppelten Farb-Zwischenträgerfrequenz arbeitet. Ein halbierendes Subtraktionsglied 27 ist mit seinem positiven Eingang an den Ausgang des 1-Zeile-Verzögerungsgliedes 23 angeschlossen, während der negative Eingang an dem Eingang des Verzögerungsgliedes 23 liegt. Der Ausgang des Subtraktionsgliedes 27 ist über einen 3,36/5,5-MHz-Bandpaß 28 an den Kegativeingang des Subtraktionsgliedes 25 geschaltet.

Da die Abtastfrequenz (8,86 MHz) unterhalb der doppelten höchsten Eingangsfrequenz (5,5 MHz) liegt, treten sonstige Komponenten im Bereich zwischen 3,36 MHz (= 8,86 - 5,5 MHz) und 5,5 MHz auf. Um diese sonstigen Komponenten herabzusetzen, sehen die Schaltungen ein gewisses Maß von Kamm-Filterung des Eingangssignals vor. Das Kammfiltern wird durch Mitteln von Eingangsgröße und Ausgangsgröße des Verzögerungsgliedes über den Frequenzbereich zwischen 3,36 und 5,5 MHz vorgenommen, um alle ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz zu beseitigen. Die gesuchten Signalkompqnenten pflegen ihr Maximum bei ganzzahligen. Harmonischen der Zeilenfrequenz zu haben. Da beim PAL-System die Zwischenträgerfrequenz ungefähr gleich einem ungeraden Vielfachen eines Vier-

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tels der Zeilenfrequenz ist, ist die Abtastfrequenz ungefähr gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz. Die sonstigen Komponenten sammeln sich daher um die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz.

Betrachtet man zunächst den höheren Abschnitt des Frequenzbereichs des Eingangssignals, d.h. den Bereich zwischen 3,36 und 5,5 MHz, so werden Ausgang und Eingang des Verzögerungsgliedes 23 subtrahiert, so daß, wenn eine Zeile L₁ am Ausgang des Verzögerungsgliedes 23 erscheint, die nächste Zeile L₂ in das Verzögerungsglied eintritt und das Subtraktionsglied 27 bildet (L -L₂)/2. Dieses Signal wird in dem Filter 28 gefiltert und in dem Subtraktionsglied 25 von L₁ subtrahiert, so daß L₁- (L₁-L₂)/^ = (L^L₂)/2 entsteht. Das Verzögerungsglied 24 ist vorgesehen, um geringe Verzögerungen auszugleichen, die in das Filter 28 eingeführt sind.

Der untere Bereich des Frequenzbandes unterhalb 3,36 MHz geht nicht durch das Filter 28 und gelangt daher unmittelbar von dem Verzögerungsglied 23 in den Umsetzer 26.

Der Frequenzgang entspricht somit der Kurvendarstellung in Fig. 5. Der Ausgang des Subtraktionsgliedes 25 ist bei (a) wiedergegeben, und man erkennt, daß unterhalb 3,36 MHz praktisch keine Filterung stattfindet, während zwischen 3,36 und 5,5 MHz eine Kammfilterung erfolgt, mit der die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz entfernt werden. Die Zahnteilung des Kammfilters ist zur Verdeutlichung stark vergröbert gezeichnet. Die sonstigen, durch die 2 fsc-Abtastung eingeführten Komponenten sind in (b) wiedergegeben; sie fallen danach hauptsächlich in die durch die Eingangsfilterung hervorgerufenen Lücken. Die meisten dieser

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fremden Komponenten werden durch das anschliessend zu beschreibende Leuchtdichtefilter 40 beseitigt.

Das Kammfilter nach Fig. 4A ist vergleichbar mit dem Filter nach unserer Deutschen Patentanmeldung P 25 21 288.8, mit dem PAL vor dem Abtasten mit 2 fsc gefiltert werden soll. Eine Abänderung des Filters wird nach Fig. 4B verwendet.

Nach Fig. 4B weist das Leuchtdichteausgangsfilter 40 einen Eingang 41 zum Empfang eines Leuchtdichtesignals auf, das mit doppelter Färbzwischenträgerfrequenz abgetastet wurde. An den Eingang sind hintereinander ein Digital/Analog-Umsetzer 42, ein Ausgleichsverzögerungsglied 43, ein Subtraktionsglied 44, ein Addierer 45 und ein 5,5-MHz-Tiefpaßfilter 46 geschaltet. Eine Halbierschaltung 47 und ein 3,36/5,5 MHz-Bandpaßfilter 48 liegen in Reihe hinter dem Ausgang des Umsetzers 42. Der Ausgang des Filters 48 ist unmittelbar mit dem Negativeingang des Subtraktionsgliedes 44 und über ein 1-Zeile-VerzögerungsgLied 49 mit dem anderen Eingang des Addierers 45 verbunden.

Wie bei dem Eingangsfilter passieren unter 3,36 MHz liegende Frequenzen ohne Veränderung aus dem Umsetzer 42 das Verzögerungsglied 43, das Subtraktionsglied 44 und den Addierer 45 und gelangen zu dem Filter 46. Die hohen Frequenzen zwischen 3,36 und 5,5 MHz werden jedoch von dem Filter 48 durchgelassen. Geht man von einer Zeile L„ am Ausgang des Umsetzers 42 aus, so erzeugt das Subtraktionsglied 44 in diesem Frequenzband also L₂ - L₂/2 = L₂/2· Im Addierer 45 wird das dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 49, also L./2, hinzugefügt, so daß sich (L,+L-)/2 ergibt. Die ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz werden somit herausgefiltert.

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Die Wirkung des Ausgangsfilters läßt sich wiederum in Fig. 5 erkennen. Bei (c) ist der Frequenzgang des gesuchten Leuchtdichtesignals nach dem Durchgang durch das Ausgangsfilter gezeichnet. Die restlichen, von dem Ausgangsfilter hindurchgelassenen sonstigen Komponenten sind bei (d) aufgezeichnet.

Eingangs- und Ausgangsfilter stimmen nicht überein; das erstere verzögert Niederfrequenzsignale, während das zweite Filter das nicht tut. Dadurch ist gewährleistet, daß die niederen Frequenzen der gleichen Gesamtverzögerung unterworfen werden wie die hohen Frequenzen. Natürlich kann auch eine entgegengesetzt arbeitende Anordnung benutzt werden.

Insgesamt betrachtet, schalten das Leuchtdichteeingangsund das -ausgangsfilter die hochfrequente Diagonalinformation aus zugunsten der Herabsetzung der Abtastrate bis unter die Nyquistgrenze. Man kann komplizierter aufgebaute Kammfilter benutzen, um eine bessere Rechteckform für den Frequenzverlauf zu erzielen, damit die sonstigen Komponenten noch weiter herabgesetzt werden. Die Kammfilter können mit digital arbeitenden Schaltelementen ausgestattet werden und man kann digitale Zeilenverzögerungsglieder einsetzen, bei denen die Rausch- und Driftschwierigkeiten, die bei Analog-Verzögerungsgliedern zu beobachten sind, nicht auftreten. Zahlreiche Bauteile von Eingangs- und Ausgangsfilter entsprechen einander, und man kann daher einen Schaltkreis aufbauen, der durch einen Moden-Schalter als Eingangsoder als Ausgangsfilter eingesetzt werden kann.

Das Leuchtdichte-Eingangsfilter 20 und die Farbdifferenz-Kombinationsdtufe 60 bilden eine Einrichtung für die Verarbeitung oder übertragung eines Farbfernsehsignals in

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nichtkodierter Form mit einer Gesamtbandbreite von nur 3 fsc. .

PAL-kodierte Signale könnten in einem üblichen Dekoder dekodiert iind die resultierenden Y-, U- und V-Signale den Eingängen des Leuchtdichte-Eingangsfilters und der Farbdifferenz-Kombinationsstufe zugeführt werden. Jedoch wird in Fig. 6A ein PAL-Dekoder 100 wiedergegeben, der unmittelbar ein Leuchtdichtesignal Y und ein zusammengesetztes Farbdifferenzsignal U+V/U-V erzeugt. Die Schaltung ist in vieler Hinsicht mit dem Leuchtdichteeingangsfilter 20 vergleichbar und weist einen Eingang 101, ein 5,5 MHz-Tiefpaßfilter 102, ein 1-Zeile-Verzögerungsglied 103, ein Ausgleichs-Verzögerungsglied 104, ein Subtraktionsglied 105, einen Analog/Digital -Umsetzer 106, ein zweites Subtraktionsglied 107 und ein 3,36/5,5 MHz-Bandpaßfilter 108 auf, die sämtlich mit den entsprechenden Schaltelementen aus Fig. 4A vergleichbar sind. Zusätzlich ist ein zweiter Analog/Digital-Umsetzer 109 mit dem Ausgang des Bandpaßfilters 108 zusammengeschaltet; dieser Umsetzer arbeitet mit einer Abtastrate, die gleich der Farbzwischenträgerrate fsc ist.

Die Leuchtdichte-Komponente eines einlaufenden PAL-Signals wird in genau der gleichen Weise verarbeitet wie bei dem Leuchtdichteeingangsfilter 20. Ungerade Harmonische der halben Zeilenfrequenz werden aus dem 3,36/5,5 MHz-Band entfernt, wodurch die Leuchtdichtekomponente sich bei 2 fsc ohne wesentliche Störung durch sonstige Komponenten abtasten läßt. Der größte Teil der Farbdifferenzinformation ist bei den ungeraden Harmonischen eines Viertels der Zeilenfrequenz versammelt und wird von dem Leuchtdichte-Kammfilter nicht ausgesondert, sondern lediglich um 3 dö gedämpft.

Die im Leuchtdichteausgang verbleibenden Farbdifferenz-Komponenten werden jedoch beim Abtasten mit 2 fsc nicht berück-

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sichtigt, wenn die Farbdifferenz-Wellenform den Nullpunkt durchläuft. Das ist möglich, weil das Kammfilter die quadraturmodulierten U- und V-Komponenten in Phase miteinander bringt. Fig. 7 erläutert diesen Vorgang.

Nach Fig. 7 bildet das Filter in dem Farbsignalband den Mittelwert von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen. Da die U-Komponente in der vorhergehenden Zeile der ü-Komponente der vorliegenden Zeile um 90° vorauseilt, schwächt das Filter die U-Komponenten um 3 dB und stellt eine Phasenvoreilung um 45° her, wie aus (a) und (b) in Fig. 7 zu entnehmen ist. Andererseits bleibt V in der vorhergehenden Zeile um 90° zurück, so daß das Filter den V-Komponenten eine Phasen-Nacheilung von 45° beibringt, wie bei (d) und (e) zu erkennen ist.

Somit sind am Leuchtdichteausgang des Dekoders vor dem Analog/Digital -Umsetzer 106 die Farbsignal-Wellenformen phasengleich und können, wie ersichtlich, beim Abtasten im Nulldurchgang vernachlässigt werden. Wo die Farbdifferenz sich von Zeile zu Zeile ändert, entsteht ein gewisser Durchbruch zur Leuchtdichte. Dadurch werden aber nur Zwischenträgerpunkte an den Farbdifferenzkanten hervorgerufen, die nicht besonders schwerwiegend sind. Eine ähnliche Wirkung entsteht beim normalen PAL-Dekodieren.

Das Signal am Farbsignalausgang vor dem Analog/Digital-Umsetzer 109 stellt die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen dar. Die Wellenformen (c) und (f) in Fig. 7 lassen erkennen, daß dadurch auch die beiden quadraturmodulierten Komponenten phasengleich miteinander gemacht werden. Jede andere Zeile ist tatsächlich in Gegenphase. Der Farbsignalausgang ist um 90 ausser Phase gegenüber dem Farbsignal am Leuchtdichteausgang. Durch Abtasten des Farbsignals zugleich mit der Leuchtdichte werden somit sowohl

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U wie V im Maximum abgetastet.

Durch Abtasten des Farbsignals mit 2 fsc ergeben sich die Ausgangsgrößen:

U+V -(U+V) U+V -(U+V) U+V auf Zeile η

U-V -(U-V) U-V -(U-V) auf Zeile n+1

-(U+V) U+V -(U+V) U+V -(U+V) auf Zeile n+2

-(U-V) U-V -(U-V) U-V und so fort

Da die Farbsignalausgangsgröße ein Bandpaßfilter durchlaufen hat, kann das Farbsignal demoduliert werden, indem sie bei fsc abgetastet wird, wobei sich folgende Abtastungen ergeben:

U+V	U+V	U+V	U-V	auf Zeile η
U-V	U-V	auf Zeile n+1
U+V	auf Zeile n+2
U-V	und so fort.

Der Dekoder erzeugt somit kombinierte Farbdifferenzen (U+V)/ (U-V) entsprechend der Ausgangsgröße der Farbdifferenz-Kombinationsstufe nach Fig. 2A. Das Kammfilter filtert die quadraturmodulierten U- und V-Werte, bevor sie kombiniert werden; auf diese Weise werden übersprecherscheinungen gemildert.

Die Kammfilter nach den Fig. 6A und 6B basieren ihrerseits ebenfalls auf der obenerwähnten Patentanmeldung (zur Vorfilterung von PAL vor dem Abtasten mit 2 fsc). Eine zusätzliche Farbdifferenz-Ausgangsgröße wird jedoch addiert und die Abtastphase um 90° verschoben, um ein bei 2 fsc abgetastetes Leuchtdichtesignal zu erhalten, das frei von

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Farbdifferenz ist, statt eines bei 2 fsc abgetastetes PAL-Signal, das diese Farbdifferenz enthält. An dem zusätzlichen Ausgang erhält man stattdessen die Farbdifferenz (U+V) / (U-V) .

Wie bei allen PAL-Dekodern werden einige hochfrequente Leuchtdichtekomponenten ihren Weg durch den Farbsignalausgang nehmen und als Farbdifferenz gedeutet werden. In diesem Dekoder verhindert es das Kammfilter, daß Leuchtdichtekomponenten bei Harmonischen der Zeilenfrequenz den Farbsignalausgang erreichen. Diese Komponenten erscheinen am ehesten, veranlassen aber keine der störendsten übersprechungsarten. Die am stärksten sichtbaren Zeichen werden von Leuchtdichtekomponenten bei ungeraden Harmonischen eines Viertels der Zeilenfrequenz erzeugt, diese werden aber als fehlerhafte Zeichen demoduliert. Das Kammfilter schwächt diese Komponenten im gleichen Ausmaß (3 dB) wie die wirklichen Farbdifferenzkomponenten .

Die Gesamtsichtbarkeit für Kreuzfarbe ist daher dieselbe wie bei üblichen Dekodern, obwohl einige Bilder, wie z.B. Testbildauflösungsbalken besser erscheinen können. Ungerade Harmonische von Halbzeilen werden um 3 dB verstärkt, aber diese Komponenten erscheinen nur mit geringer Wahrscheinlichkeit und geben nur gering sichtbare Bilder.

In dem PAL-Kammfilter nach Fig. 6A wird ein Analogkammfilter verwendet, das zwei Analogausgangsgrößen liefert, die in getrennten Analog/Digital-Ümsetzern abgetastet werden müssen. Man kann jedoch Kammfilterung und 2 fsc-Abtastung digital vornehmen. Dazu ist nur ein vorzugsweise bei 4 fsc arbeitender Analog/Digital-Umsetzer erforderlich. Die Abtastphase ist wichtig. Für einwandfreies Dekodieren ist Abtastung bei 45 ,

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135°, 225° und 315° gegenüber der ¹U'-Zwischenfrequenz Bezugsphase erforderlich. Die richtige Abtastphase kann erzielt werden, indem der digitalisierte Farbburst beobachtet und ein Steuersignal auf den Taktgeberoszillator rückgekoppelt wird.

Die Ausgangsgröße jedes digitalen Übertragungssystems muß zur übertragung zum Betrachter in PAL umgewandelt werden. Digitale Y, ü+V/ü-V könnten in analoge Y/ U, V umgesetzt und dann in einem üblichen PAL-Koder kodiert werden. Fig. 6B zeigt demgegenüber ein Kammfilter, das diesen Vorgang vollständig ausübt. Es nimmt die mit 2 fsc abgetastete Leuchtdichte und die mit fsc abgetastete Farbdifferenz auf und erzeugt ein PAL-kodiertes Signal.

Der PAL-Kodierer 120 in Fig. 6B weist einen Eingang 121, einen Digital/Analog-Umsetzer 122, ein ausgleichendes Verzögerungsglied 123, ein Substraktionsglied 124, einen Addierer 125 und ein 5,5 MHz-Tiefpaßfilter 126 auf, die hintereinander geschaltet sind und die alle den vergleichbaren Komponenten der Schaltung nach Fig. 4B entsprechen. Ein halbierendes Subtraktionsglied 127 ersetzt die Halbierschaltung aus Fig. 4B, und seine Ausgangsgröße wird über ein 3,36/5,5 MHz-Bandpaßfilter 128 einem 1-Zeile-Verzögerungsglied 129 zugeführt. Ein zweiter Eingang 130 nimmt das zusammengesetzte U+V/U-V-Signal auf, das einem Digital/Analog-Umsetzer 131 zugeleitet wird. Die Ausgangsgröße des Umsetzers wird zur Modulation des Farbzwischenträgers in einem Modulator 132 verwendet, dessen Ausgangsgröße ihrerseits dem Subtraktionseingang des Subtraktionsgliedes 127 zugeführt wird.

Das Kammfilter in Fig. 6B entfernt aus dem Leuchtdichte signal die sonstigen Komponenten bei ungeraden Harmonischen der halben Zeilenfrequenz. Es wirkt dadurch wie das Ausgangskammfilter aus Fig. 4B, das wegen des Unter-Nyquist-

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(2fse)-Leuchtdichteabtastsystems erforderlich ist.

Die kombinierte ü+V/U-V-Farbdifferenz wird zur Modulation des Zwischenträgers verwendet. Dann trennt das Kammfilter ü und V auf Quadratur-Träger. Das geschieht, indem der Eingang von dem Ausgang der Zeilenverzögerung 129 subtrahiert wird. Dadurch wird die U-Komponente um 45° vorgezogen und die +V-Komponente um 45 verzögert. Die Erklärung hierfür entspricht derjenigen, die oben für das Dekodieren gegeben wurde.

Die oben im Zusammenhang mit den Fig. 6A und 6B beschriebenen beiden Umkodierer haben die bemerkenswerte Eigenschaft, daß, angenommen, die benutzten Bandpaßfilter arbeiteten völlig einwandfrei, PAL-Signale in digitale Y, U+V/U-V und dann in PAL rückkodiert werden können ohne irgendeinen fundamentalen Verlust, weil die meisten der durch das Dekodieren von PAL in Y, U+V/ü-V eingeführten Beeinträchtigungen durch das Rückkodieren in PAL aufgehoben werden.

Viele der PAL-Dekodier- und -Kodier-Bauelemente sind untereinander gleich und man kann daher eine Schaltung aufbauen, die mittels eines Moden-Schalters v/ahlweise als Dekoder oder als Köder arbeiten kann.

Zwar enthalten der Dekoder 100 und der Köder 120 Filter, die die diagonale Leuchtdichteauflösung und die vertikale Farbdifferenzauflösung herabsetzen, es geht aber keine Information verloren. Alle Informationen, die in dem Leuchtdichtesignal nicht enthalten sind, befinden sich in dem Farbdifferenzsignal und umgekehrt. Der Kodierkreis vereinigt die Signale wieder und regeneriert das ursprüngliche PAL-Signal, lediglich um eine Zeile verzögert. Dekodieren und neuerliches Kodieren kann daher im Prinzip vielfach vorgenommen werden, ohne daß Störungen einen zu beanstanden-

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denden Grad erreichten.

Das trifft genau nur zu, wenn in den Kammfiltern völlig einwandfrei arbeitende Bandpaßfilter verwendet werden, die eine unendlich große Abschneidgeschwindigkeit haben. Ein solches Filter hat innerhalb des Bandes die Durchlässigkeit 1 und ausserhalb des Bandes die Durchlässigkeit 0. In der Praxis besteht am Rande des Frequenzbandes ein Bereich, in dem die Durchlässigkeit weder 1 noch 0 ist. Bei diesen Frequenzen werden die Signale nicht völlig einwandfrei wiedervereinigt.

Im allgemeinen beträgt die Ausgangsgröße des Köders

2 2

(1 - k(w) + k (W) ^) L₂ + (k (W) *)

worin k(w) der Betrag der Filterkurve des Bandpaßfilters bei der Frequenz w ist. Diese Ausgangsgröße ist gleich L~, d.h. es findet keine Kammfilterung statt, wenn k = 0 oder k —■ 1. Liegt k zwischen 0 und 1, wie es an den Bandkanten der Fall ist, erfolgt eine gewisse Kammfilterung, und auch ein restliches Übersprechen sonstiger und Farbdifferenzsignale tritt bei diesen Frequenzen auf.

Man kann kompliziert aufgebaute Quer-Bandpaßfilter mit steilem Abfall herstellen, die den Bereich, in dem Kammfilterung auftritt, verkleinert.

PAL-Dekodierer können aus den verschiedenen beschriebenen Schaltungen hergestellt werden, indem man die Schaltungen 40 bzw. 80 aus den Fig. 4B bzw. 2B mit den beiden Ausgängen der Dekodierschaltung 100 aus Fig. 6A verbindet. Das kann unter bestimmten Umständen zweckmässig sein.

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Bei einer digitalen Ausbildung des Systems werden die Analog/Digital-ümsetzer statt an den Ausgängen der Schaltungen 2O, 60 und 100 an deren Eingängen angesetzt werden, und die Digital/Analog-Umsetzer kommen an die Ausgänge der Schaltungen 4O, 8O und 120 statt an deren Eingänge. Dann können Digitalfilter verwendet werden.

Patentansprüche;

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Claims (14)

1. Patentansprüche :

   Anordnung zur Erzeugung von digitalen PAL-Farbdifferenzsignalen,

   gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Aufnahme von Fernsehsignalen mit Farbsignalen U und V vom PAL-Typ, eine mit der Aufnahmeeinrichtung gekoppelte Einrichtung zum Bilden der Summe U+V aus den Signalen U und V auf einer Fernsehzeile und ihrer Differenz U-V auf der nächsten Zeile und durch eine Einrichtung zum Digitalisieren der Signale mit einer Abtastfrequenz, die praktisch gleich der PAL-Farb-Zwischenträgerfrequenz ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kammfilteranordnungen zum Mitteln des Inhalts von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeilen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammfiltereinrichtung ein 1-Zeile-Verzögerungsglied und eine Einrichtung aufweist, die den Eingang und den Ausgang des Verzögerungsgliedes linear kombiniert.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung für den Empfang von Fernsehsignalen

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   geoi jnet ist, die ο Ln Leuoht-Iichtosi qnaL Y «Hit-ι-It, unl laß lie Digital i:; ie rungs einrichtung in dur Face ist, das Leuchtdichte signal mit oiner Abtastft -quin zu lijitalisieren, lie praktisch gleich der doppeltem PAL-Farb-Zwischenträgerfrequenz ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gek daß die Aufnahnieeinrichtung zwei Einiangoanschlüsse für den Empfang von Fernseh-U- bzv/. -V-Hignalen aufv/eist und eine Einrichtung zum O.npolen des V-fiignals auf jeder zweiten Zeile umfaßt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei Kar.imfilter zum iiitteln d-js Inhalts von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeilen der U- bzw. V-Signale.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammfilter jeweils ein 1-Zeile-Verzögerung.sglied und einen Halbaddierer enthält, das an den I]ingang und den Ausgang des Verzogerungsglxedes geschaltet ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang einen Eingangsanschluß für den Empfang eines kodierten PAL-Fernsehsignals aufweist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein 1-Zeile-Verzögerungsglied, das an den Eingangsanschluß

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   BAD ORIGINAL

   geführt ist und eine Einrichtung für die lineare Kombination des Eingangs und des Ausgangs des Verzögerungsgliedes.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein an den Ausgang der die lineare Kombination bewirkenden Einrichtung angeschlossenes Filter zum Beseitigen von Frequenzen, die kleiner sind als eine Frequenz, die praktisch gleich der doppelten PAL-Farh-Zwischenträgerf requenz, abzüglich der höchsten Frequenz des PAL-Signals, ist.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Filters zur Erzeugung eines digitalen Leuchtdichtesignals ausserdem von dem Ausgang des Verzögerungsgliedes subtrahiert und das Resultat mit der doppelten Farb-Zwischenträgerfrequenz an bestimmten Stellen abgetastet wird, wo das Farbdifferenzsignal durch Mull geht.
12. 12. Verfahren zum Digitalisieren von PAL-Farbsignalen, gekennzeichnet durch die Schritte: Empfang von analogen Fernsehsignalen unter Einschluß von Farbdifferenzsignalen ü und V vom PAL-Typ, Bilden der Summe U+V der Signale 0 und V auf einer Fernsehzeile und ihrer Differenz U-V auf der nächsten Zeile, und Digitalisieren der Signale mit einer Frequenz, die praktisch gleich der PAL-Farb-Zwischenträgerfrequenz ist.

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    2SSS971
13. 13. Verfahren zum Erzeugen eines kodierten PAL-Farbfernsehsignals aus einem Leuchtdichtesignal Y und einem zusammengesetzten Farbdifferenzsignal U+V/U-V, erzeugt nach dem Verfahren aus Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Schritte: Modulieren eines PAL-Farb-Zwischenträgers mit dem zusammengesetzten Farbdifferenzsignal, lineares Kombinieren des modulierten Signals mit dem Leuchtdichtesignal, Beseitigen von Frequenzen in dem kombinierten Signal, die kleiner sind als eine Frequenz, die praktisch gleich der doppelten PAL-Farb-Zwischenträgerfrequenz, abzüglich der höchsten Frequenz des PAL-Signals, ist, Kammfiltrieren des resultierenden Signals durch ein Kammfilter, das den Inhalt jeweils zweier aufeinanderfolgender Zeilen mittelt, und Addieren des gefilterten Signals zu dem Leuchtdichtesignal, um ein kodiertes PAL-Signal zu gewinnen.
14. 14. Anordnung zum Erzeugen eines kodierten PAL-Farbfernsehsignals aus einem Leuchtdichtesignal Y und einem zusammengesetzten Farbdifferenzsignal ü+V/ü-V, gekennzeichnet durch einen Modulator zum Modulieren eines PAL-Farb-Zwischenträgers mit dem zusammengesetzten Farbdifferenzsignal, eine Einrichtung zum linearen Kombinieren des modulierten Signals mit dem Leuchtdichtesignal, ein Filter zum Beseitigen der Frequenzen in dem kombinierten Signal, die kleiner sind als eine Frequenz, die praktisch gleich der doppelten PAL-Farb-Zwischenträgerfrequenz, abzüglich der höchsten Frequenz des PAL-Signals, ist, ein Kammfilter, das so geschaltet ist, daß es das resultierende Signal empfängt, zum Mitteln des Inhalts von jeweils zwei aufeinanderfolgen-

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    den Zeilen, und einen Addierer zum Addieren des kammgefilterten Signals zu dem Leuchtdichtesignal, um an einem Ausgang ein kodiertes PÄL-Signal zu gewinnen,

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