DE2701649A1

DE2701649A1 - Verfahren zur uebertragung eines videosignals

Info

Publication number: DE2701649A1
Application number: DE19772701649
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Heitmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2701649C2

Description

Verfahren zur Ubertragung eines Videosignals
Kurzfassung Die Erfindung betrifft ein Ubertragungsverfahren für den Luminanzanteil eines Farbvideosignals. Bei einer getrennten Codierung wird der während des Ubertragungsvorgangs einem Kammfilterprozeß unterworfene Luminanzanteil nur jede zweite Zeile übertragen. Der Luminanzanteil für die fehlenden Zeilen wird auc den übertragenen Luminanzanteilen benachbarter Zeilen abgeleitet und durch ein niederfrequent übertragenes Korrektursignal korrigiert.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der Zeitschrift "NTZ", 1971, Heft 6, S. 321 bis 325, ist bekannt, Farbvideosignale geschlossen oder getrennt zu codieren. Bei der geschlossenen Codierung wird das komplette analoge Farbvideosignal zunächst amplitudenmäßig abgetastet und anschließend entsprechend der abgetasteten Amplitudenwerte in eine Folge digitaler Codevorte umgesetzt. Bei der getrennten Codierung wird das Farbvideosignal mit einem Kr filter in die beiden analogen Signalkomponenten Luminanz und Chroiinanz aufgespalten. Diese werden dann getrennt digitalisiert und über tragen. Ublicherveise werden die Komponenten Luminanz und Chroinanz entsprechend ihrer Bandbreite mit unterschiedlichen Abtastraten abgetastet. Zur Redundanzminderung wird die Lu inanzkomponente mit einer Abtastrate abgetastet, die unter derjenigen nach dem Abtasttheorem (Nvquist-Kriterium) liegt. Auf der Empfängerseite entstehende Störungen können durch Vahl eines Präzisions-Offsets, z.B. eines Ralbzeilenoffsets, mit einen anderen Kamm filter beseitigt werden. Die erforderlichen Ka -filterprozesse führen jedoch bei den höher frequenten Signalanteilen im Luminanzsignal zu einer Sidnalintegration in vertikaler Richtung. Bekannte Kammfilter integrieren die höher frequenten Luminanzanteile im Luminanzsignal über drei Zeilen auf.
Vorteile der Erfindung Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein kammförmig gefiltertes Luminanzsfgnal im Bereich des Farbträgers durch die Aufintegration in vertikaler Richtung einen Informationsverlust erfährt. Dieser Informationsverlust ist so groß, daß die hochfrequenten Signalanteile im Luminanzsignal keine 625 Zeilen Information enthalten. Es wurde festgestellt, daß es ausreichend ist, die hochfrequenten Signalanteile des Luminnzsignals nur während 300 Zeilen zu übertragen. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs nutzt diese Erkenntnis und erzielt damit eine beträchtliche Frequenzbandeinsparung. Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens.
Zeichnung Weitere Vorteile und Einaelheite des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Figuren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 in ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 3 Pegeldiagramme über die vertikale Integration höher frequenter Luminanzanteile zu den Ausfiihrungsbeispielen.
Beschreibung der Erfindung Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. An der Klemme 1 liegt ein kammförmig gefiltertes Luminanzsignal BA. Dieses Luminanzsignal wird einer ersten Verzögerungseinrichtung 2 und einem Eingang einer Addierstufe 3 zugeführt. Dem anderen Eingang der Addierstufe 3 wird das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 2 und in einer weiteren Verzögerungseinrichtung 4 verzögerte Luminanzsignal zugeführt. Die Verzögerungseinrichtungen 2 und 4 verzögern das Luminanzsignal um £H = d.h. um eine Zeilenperiode. Der Addierstufe 3 werden demnach Signale zugeführt, welche für eine bestimmte Zeile Signale benachbarter Zeilen darstellen. Für eine Zeile(n - 1) ist am Ausgang der Addierstufe 3 ein Signal abnehmbar, welches die Summe der Signale während der Zeilen n und(n - 2)darstellt.
Zur Bildung eines Mittelwertes wird dieses Sumensignal in einer nachfolgenden Divisionsschaltung (5) im Pegel halbiert und einem Eingang einer Subtraktionsstufurg 6 zugeführt. An dem anderen Eingang der Subtraktionsstufe 6 liegt das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 2 abnehmbare um eine Zeilenperiode verzögerte Luminanzsignal. In dieser Subtraktionsstufe 6 wird das durch Interpolation gewonnene Mittelwertsignal von dem um eine Zeilenperiode verzögerten Luminanzsignal zur Ableitung eines Korrektursignals subtrahiert. Das erzeugte Korrektursignal wird nachfolgend in einer Divisionsachaltung 7 im Pegel reduziert und über einen Tiefpaß 8 geführt. Das am Ausgang des Tiefpasses 6 abnehmbare niederfrequente Korrektursignal wird mit den am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 2 abnehmbaren Signal zeilenfrequent wechselnd über die Kontaktstrecke eines gesteuerten Umschalters 9 einem Analog-Digital-Wandler 10 zugeführt. Gesteuert wird die Kontaktstrecke des gesteuerten Unschalters 9 durch ein an Klemme 11 liegendes Impulssignal halber Zeilenfrequenz, velches gleichzeitig die Kontaktstrecke eines anderen gesteuerten Umschalters 12 steuert. Der gesteuerte Umschalter 12 dient zur t ßchaltung der unterschiedlichen Abtastraten an den Klemmen 13 und 14. Die Steuerung erfolgt dabei so, daß das in der Verzogerungseinrichtung 2 verzögerte Luminanzsignal mit höheren Abtastraten als das Korrektursignal abgetastet wird.
Das an einer Klemme 15 abnehmbare analog-digital-gewandelte Luminanzeignal besteht aus einer zeilenfrequent wechseinden Folge von Luminanz- und Korrektursignal, die über eine Ubertragungsetrecke einem Empfänger zugeführt werden. Aut der Eipfängerseite wird das zu einer Klemme 16 übertragene Signal einmal direkt einem Eingang einer Addierstufe 17 zugeführt und einem anderen Eingang über Verzögerungseinrichtungen 18 und 19 um zwei Zeilenperioden verzögert. Durch Halbieren des Spannullgspegels des am Ausgang der Addierstufe 17 abnehmbaren Signals lit einer Divisionsechaltung 20 wird wieder ein Mittelwertsignal der Zeilen n und[n - 2) erhalten. Diesem Signal wird in einer Addierstufe 21 das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 18 abnehmbare um einen Verstärkungsfaktor in einer Multipli?ierschaltung 22 vergrößerte Korrektursignal hinzugefügt. Die Multiplizierschaltung 22 dient zur Wiederherstellung des in der Divisionaschaltung 7 reduzierten Pegels des Korrektursignals. Uber die Kontaktstrecke eines gesteuerten Umschalters 23 wird zeilenfrequent wechselnd einmal das ursprüngliche Luminanzsignal und zum anderen das durch Interpolation gewonnene korrigierte Luminanzsignal einem Digital-Analog-Wandler 24 zugeführt, an dessen Ausgang mit Xlelze 25 ein analoges Luminanzsignal abnehzbar ist. Gesteuert wird die Kontaktstrecke des gesteuerten Vaschaltere 23 durch ein an Klemme 26 liegendes Impulssignal der halben Zeilenfrequenz.
Die Pegelreduzierung des Korrektursignals vor der Analog-Digital-Wandlung wird vorgenommen, um ein Uberschreiten der Quantisierungskennlinie bei negativen Korrektursignalen zu verhindern. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein Korrektursignal durch Interpolation benachbarter Zeilen abgeleitet wird, wird bei dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel (Fig. 2! ein Korrektursignal durch Ersatz der Vorzeile abgeleitet. Dazu wird das auf der Senderseite der Klemme 1 liegende kammförmig gefilterte Luminanzsignal BA einem Eingang einer Subtraktionsschaltung 30 direkt zugeführt und einem anderen Eingang mit einer Verzögerungseinrichtung 31 um eine Zeilenperiode verzögert. Das am Ausgang der Subtraktionsstufe 30 erhaltene Krrektursignal wird zur Anpassung an die Quantisierungskennlinie eines nachgeschalteten Analog-Digital-Vandlers 32 in einer Divisionsschaltung 33 im Pegel reduziert und über einen Tiefpaß 34 geführt. Uber die Kontakt strecke eines gesteuerten Umschalters 35 wird das unverzögerte Luminanzzignal und das Korrektursignal am Ausgang des Tiefpaßfilters 34 zeilenfrequent wechselnd dem Analog-Digital-Wandler 32 zugeführt. Gesteuert wird die Kontaktetrecke des gesteuerten Umschalters 35 durch ein Impulssignal der halben Zeilenfrequenz an Klemme 36. Gleichzeitig wird auch hier synchron mit der Kontaktstrecke des gesteuerten Umschalters 35 die Kontaktstrecke eines weiteren gesteuerten Umschalters 37 gesteuert, über dessen Kontaktstrecke dem Analog-Digital-Vandler 32 unterschiedliche an den Klemmten 38 und 39 liegende Abtastraten zugeführt werden. Das an der Klemme 40 liegende analog-digital-gewandelte Signal wird über die gestrichelt gezeichnete Ubertragungsstrecke zu einem Empfänger weitergeleitet.
Empfängerseitig wird das zu einer Klemme 41 übertragene Signal einem Eingang einer Addierstufe 42 mit einer Verzögerungeeinrichtung 43 um eine Zeilenperiode verzögerte Signal zugeführt und einem anderen Eingang das in einer Multiplizierstufe 44 um einen bestimmten Faktor vergrößerte Signal. Dieser Faktor entspricht dem Reduktionsfaktor der Divisionsschaltung 33 auf der Empfängerseite. Am Ausgang der Addierstufe 42 wird ein durch Ersatz der Vorzeile plus Korrektursignal abgeleitetes Luminanzsignal erhalten. Dieses noch digital vorliegende Luminanzsignal wird zeilenweise wechselnd mit dem an Klemme 41 liegenden Luminanzsignal über die Kontaktstrecke eines gesteuerten Umschalters 46 einem Digital-Analog-Wandler 47 zugeführt, an dessen Ausgang mit Klemme 48 ein analoges Luminanzsignal abnehmbar ist. Gesteuert wird die Kontaktstrecke des geseteuerten Umschalters 46 durch ein an Klemme 49 liegendes Impuissignal der halben Zeilen frequenz.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Frequenzeinsparung sei an dem folgenden Beispiel dargestellt. Dazu sei angenommen, daß die Ubertragung des Luminanzsignals während gerader Zeilen bei 8 Bit pro Bildpunkt und einer Abtastrate von 10 MHz eine Kanalkapazität von 80 Mbit/s erfordert. Während ungerader Zeilen ergibt sich bei 8 Bit und einer Abtastrate von 2 x 2 MHz eine Kanalkapazität von 32 Mbit/s. Daraus läßt sich ein Mittelwert von 56 Mbit/6 errechnen. Dies entspricht einer Verringerung der Kanalkapazität um den Faktor 1,43.
In den Diagrammen der Fig. 3 zeigt a) acht Zeilen zu je 64,uns.
Ende der vierten Zeile möge ein Signalsprung von weiß (100%) nach schwarz (0%) stattfinden (Fig. 3b). Ein bekanntes Kammfilter liefert eine Sprungantwort nach Fig. 3c, bei welcher der Pegel zwischen den Zeilen 4 und 6 50% beträgt. In der Fig. 3d ist die Sprungantwort für ein Ausführungsbeispiel nach der Fig.
1 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die in der Fig. 3e dargestellte Sprungantwort bezieht sich auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 2.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bleibt nicht nur auf die digitale Ubertragung getrennt codierter Farbvideosignale beschränkt, die außerdem während eines Ubertragungsvorganges einem Kammfilterungsprozeß unterworfen werden. Die Ubertragung eines analogen BAS-Videosignals führt bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in gleichem Maße zu einer Frequenzbandeinsparung und damit zu einer Verringerung der Kanalbandbreite.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche # Verfahren zur Übertragung eines Videosignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal nur während jeder zweiten Zeile übertragen wird und daß das Videosignal für die fehlende Zeile aus dem übertragenen Videosignal benachbarter Zeilen abgeleitet wird, welches durch ein während der fehlenden Zeilen übertragenes niederfrequentes Korrektursignal korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des Videosignals für jede der fehlenden Zeilen durch Interpolation des Videosignals der vorhergehenden mit den nachfolgenden Zeilen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des Videosignals fur jede der fehlenden Zeilen durch Ersetzen des Videosignals der vorhergehenden Zeile erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal der Luminanzanteil eines getrennt codierten Farbvideosignals ist, welches in digitaler Form übertragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senderseite einer Ubertragungsstrecke der Luminanzanteil des Farbvideosignals mit einer ersten Verzögerungeinrichtung (2) um eine Zeilenperiode verzögert wird und sit einer zweiten Verzögerungseinrichtung (4) um eine weitere Zeilenperiode, daß zum Erhalt des Korrektursignale der nichtterzögerteund der um zwei Zeilenperioden verzögerte Luminanzanteil zunächst addiert und dann ii Pegel halbiert wird bevor das so gewonnene Signal von dei um eine Zeilenperiode terzögerten Signal subtrahiert wird, daß der um eine Zeilenperiode verzögerte Luminanzanteil jede zweite Zeile einem A/D-Wandler (10) zugeführt wird, daß das Korrektursignal während der übrigen Zeilenperioden dem A/D-Wandler (10) zugeführt wird und daß der um eine Zeilenperiode verzögerte Luminanzanteil im A/D-Wandler (10) höherfrequent abgetastet wird als das Korrektursignal (Fig. 1).
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal vor einer Analog-Digital-Wandlung im Pegel reduziert und ueber einen Tiefpaß (8) geführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfängereite der Ubertragungsstrecke das analog-digital-gewandelte übertragene Signal mit einer dritten Verzögerungseinrichtung (18) um eine Zeilenperiode verzögert wird und mit einer vierten Verzögerungteinrichtung (19) um eine weitere Zeilenperiode, daß das um eine Zeilenperiode verzögerte Signal jede zweite Zeile einem D/A-Wandler (24) zugeführt wird, daß zunächst das nichtverzögerte und das um zwei Zeilenperioden verzögerte Signal addiert und im Pegel halbiert werden, um dann mit dem um eine Zeilenperiode verzögerten Signal addiert während der übrigen Zeilenperioden dem D/A-Wandler (24) zugeführt zu werden (Fig. 1).
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Addition des um eine Zeilenperiode verzögerten Signals bei einer senderseitig vorgenommenen Pegelreduzierung eine entsprechende Pegelanhebung vorgenommen vird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senderseite einer Ubertragungsstrecke der Luminanzanteil des Farbvideosignals mit einer ersten Verzögerungsainrichtung (31) um eine Zeilenperiode verzögert wird, daß zum Erhalt des Korrektursignals der nichtverzögerte vom um eine Zeilenperiode verzögerten Luminanzanteil subtrahiert vird, daß der nichtverzögerte Luminanzanteil jede zweite Zeile eine. A/D-Wandler (32) zugeführt wird, daß das Korrektursignal während der übrigen Zeilenperioden dem A/D-Vandler (32) zugeführt wird und daß der nichtverzögerte Lunanzallteil vom A/D-Wandler (32) höherfrequent abgetastet wird als das Korrektursignal (Fig. 2).
10. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4, 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfängerseite der Ubertragungsstrecke das übertragene analog-digital-gewandelte Signal mit einer zweiten Verzögerungseinrichtung (43) um eine Zeilenperiode verzögert wird, daß zunächst das nichtverzögerte mit dem um eine Zeilenperiode verzögerten Signal addiert wird bevor das so gewonnene Signal jede zweite Zeile einem A/D-Wandler(47) zugeführt wird und daß während der übrigen Zeilenperioden das nichtverzogerte Signal dem D/A-Wandler (47) zugeführt wird (Fig. 2).
11. Verfahren nach Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Addition des nichtverzögerten Signals bei einer senderseitig vorgenommenen Pegelreduktion eine entsprechende Pegelanhebung vorgenommen wird.