DE3225160C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Farbfernsehsignal-Übertragung über Signalkanäle beschränkter Übertragungskapazität wird häufig eine sequentielle Übertragung der Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y, B-Y vorgeschlagen, wobei die Periode T = ½ f _H beträgt. Luminanz- und Chrominanzsignale stehen in diesem Fall in einer zeitmultiplexen Beziehung zueinander.

Meist wird in Anwendung der bekannten Verfahren eine Auswahl derr Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y oder B-Y mittels eines Schalters vorgenommen, dessen Schaltfrequenz ½ f _H entspricht, wobei eine Reduktion des Farbinformationsflusses stattfindet. Eine an sich erforderliche Vorfilterung wird dabei nicht vorgenommen. Den bekannten Verfahren ist weiterhin gemeinsam, daß auf der Wiedergabeseite zur Rekonstruktion der vollen Farbinformation eine Speichereinrichtung mit der Speicherkapazität der Information einer Zeile - im 625-Zeilen-System entsprechend einer Speicherdauer von T = 64 µs - zur Zeilenwiederholung vorhanden ist sowie ein zweifacher Umschalter als Demultiplexer, der im Rhythmus ½ f _H betätigt wird und dessen Ausgangsklemmen die rekonstruierten Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y abgeben.

Die halbzeilenfrequente Abtastung der Farbdifferenz-Signal-Komponenten R-Y, B-Y führt jedoch neben einer Reduktion der vertikalen Auflösung im Chrominanzbereich zu Alias-Störungen, die als Artefakte zu betrachten sind und eine fehlerfreie Rekonstruktion der Farbinformation verhindern.

Geht man bei einem 625-Zeilen-Farbfernsehsystem von 575 sichtbaren Zeilen aus, die einer Frequenz von 7,37 MHz in vertikaler Richtung entsprechen, so führt die Unterabtastung zu Ortsfrequenzen 3,68 MHz, oberhalb denen es zu einer Alias-Strukturbildung kommt, sofern man zunächst eine progressive Abtastung annimmt. Über das Zeilensprungverfahren reduziert sich diese Frequenz nochmals um den Faktor 2, so daß es bereits oberhalb von 1,8 MHz zu Alias- und Flackerstörungen kommt. Daß diese Störungen über eine vertikalfrequente Offset-Abtastung (2-V-Sequenz) in der Sichtbarkeit teilweise verdeckt werden können, gilt nicht für den allgemeinen Fall des kontinuierlich veränderlichen Bildinhaltes, bei dem die Offset-Bedingung aufgehoben ist.

Es ist allgemein bekannt, beispielsweise aus dem Datenbuch "Kameraröhren 1982 von VALVO, S. 337 für die Röhre XQ 1500, daß die Modulations-Übertragungs-Frequenz moderner Aunahmeröhren bei Frequenzen von ca. 1,8 MHz 80% und mehr der Modulations-Übertragungs-Frequenz bei einer Frequenz von 0,5 MHz beträgt, so daß diese zur Vorfilterung nicht geeignet sind und daß die Amplituden in Abhängigkeit von der Vorlage jedoch recht groß werden können. Eine Vorfilterung mit z. B. Transversal-Filtern bringt nur teilweise Abhilfe und wird auch häufig wegen des erforderlichen Schaltungsaufwandes eingespart.

Ferner ist aus der deutschen Zeitschrift "Internationale elektronische Rundschau", 1969, Nr. 8, S. 197 bis 200, ein Kammfilter für das PAL-Verfahren bekannt. Das aus einer Verzögerungseinrichtung sowie einer Addier- und Subtrahierstufe bestehende Kammfilter trennt die nach einem Interlace-Prinzip verschachelten Frequenzlinien der Luminanz- und Chrominanzanteile.

Weiter ist aus dem Buch von Bodo Morgenstern "Farbfernsehtechnik", 1. Auflage, Stuttgart, Teubner-Verlag, 1977, S. 91 und 92 bekannt, Luminanz- und trägerfrequente Chrominanzsignale derart in der Frequenz zu verkämmen, daß die Farbträgerfrequenz ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist und damit ein sogenannter Halbzeilenoffset entsteht.

Schließlich ist aus dem Buch vonAthanasios Papoulis "Circuits and Systems - A Modern Approach", 1. Auflage, New York, Holt, Rinehart and Winston, Inc., 1980, S. 192 und 193, ein nicht-rekursives FIR-Filter (finite-impulse-response) mit einer transversalen Filterstruktur bekannt. Bekannte FIR-Filter weisen ebenfalls einen kammförmigen Verlauf im Frequenzspektrum des übertragenen Signals auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die vertikale Auflösung der Farbinformation eines Farbfernsehsignals zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß ohne Verlust von Signalinformation beide Farbdifferenzsignale simultan übertragen werden können. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß eine Vorfilterung nicht erforderlich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Rekonstruktion der Signalkomponenten bei der Wiedergabe mit Hilfe eines bekannten Transversal-Filters erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 als Blockschaltbild beispielhaft eine Schaltungs­ anordnung zur Durchführung eines bekannten Ver­ fahrens;

Fig. 2 als Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Schal­ tungsanordnung;

Fig. 3 Frequenzspektren der ursprünglichen und der modi­ fizierten Farbdifferenz-Signalkomponenten zur Er­ läuterung der Erfindung;

Fig. 4 schematisch eine Filteranordnung zur Wiedergewin­ nung der ursprünglichen Farbdifferenz-Signalkompo­ nenten.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 werden die eingehenden Signale R, G, B in der Matrixschaltung 1 einer Matrizierung unterworfen, wo­ durch am Ausgang das Leuchtdichtesignal Y und die Farb­ differenz-Signalkomponenten R-Y und B-Y entstehen. Im vorliegenden Fall wird das Leuchtdichtesignal Y in einer Spur des Magnetbandes in dem Video-Magnetbandaufzeich­ nungsgerät 2 direkt aufgezeichnet, während die Farb­ differenz-Signalkomponenten R-Y, B-Y den beiden Kon­ takten eines Umschalters 3 zugeführt werden, der mit der Frequenz ½ f _H geschaltet wird. Am Umschaltkon­ takt des Schalters 3 liegen daher abwechselnd die Farbdifferenz-Signalkomponente R-Y einer Zeile und anschließend die Komponente B-Y der folgenden Zeile an, welche in dieser Form in einer zweiten Spur oder einem zweiten Aufzeichnungsgerät des Magnetbandgerätes 2 auf­ gezeichnet werden.

Bei der Wiedergabe der auf dem Magnetband aufgezeich­ neten Farbbild-Signalanteile werden die seriell vor­ liegenden Farbdifferenz-Signalkomponenten einmal über eine Verzögerungsanordnung 4 mit einer Verzögerungszeit τ entsprechend einer Zeilenlänge und zum anderen den bei­ den Außenkontakten eines zweipoligen Umschalters 5 zuge­ führt, welcher mit einer Schaltfrequenz von ½ f _H ar­ beitet. Infolgedessen stehen an den beiden Mittelkontakten des Umschalters 5 einmal die Farbdifferenz-Signalkomponente R-Y und am zweiten Kontakt die Farbdifferenz-Signalkompo­ nente B-Y ständig an, wobei jedoch der Informationsinhalt sich nur nach jeder zweiten Zeile ändert. Beide Farbart­ signalkomponenten werden einer Dematrizierschaltung 6 zugeleitet. Das Leuchtdichtesignal Y, das vom anderen Auf­ zeichnungsgerät des Magnetbandgerätes 2 wiedergewonnen wird, wird zum Ausgleich der durch die Verzögerungsan­ ordnung 4 hervorgerufenen Laufzeitdifferenz ebenfalls einer Verzögerungsanordnung 7 mit der Verzögerungszeit τ von einer Zeile zugeführt und von dort dem dritten Ein­ gang der Dematrizierschaltung 6 zugeleitet. Am Ausgang der Dematrizierschaltung 6 stehen die Ursprungssignale R, G, B zur Verfügung. Ein Nachteil des bekannten Ver­ fahrens zur Aufzeichnung von Farbfernsehsignalen in wenigstens zwei schmalbandigen Aufzeichnungskanälen ist die gegenüber den Ursprungssignalen vorhandene geringere Auflösung in vertikaler Richtung bei der Wiedergabe.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Farbbild- Signalkomponenten R, G, B ebenfalls einer Matrizier­ schaltung 21 zur Bildung des Leuchtdichtesignals Y und der beiden Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y und B-Y zugeführt. Das Leuchtdichtesignal Y wird in bekannter Weise in einem Aufzeichnungskanal des Magnetbandgerätes 22 direkt aufgezeichnet, während die Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y und B-Y simultan in dem zweiten Aufzeichnungskanal aufgezeichnet werden. Hierzu wird eines der beiden Farbdifferenzsignale - im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Komponente R-Y - in einer Modulationsstufe 23 einer Modulation mit einer Umpolfunktion g (t) unterworfen, wobei für die zeitliche Folge

f (t) = 1, g (t + T _H) = -1, g (t)² = 1

und

g (t) = 1 im Intervall 0 < t < T _H

und

g (t + T _H) = -1 im Intervall T _H < t < 2 T _H

gilt.

Die beiden Farbart-Signalkomponenten stehen danach im Basisband spektral im Halbzeilenoffset zueinander. Nach Linear-Kombination in der Addierstufe 24 entspricht die Amplitudenkonfiguration einer zeilenweise Folge

U + g (t) V

und

U + g (t + T _H) V, entsprechend U + V, U - V.

Die vorstehenden Zusammenhänge seien anhand der schema­ tisch dargestellten Frequenzspektren in Fig. 3 näher erläutert. Fig. 3a stellt das Frequenzspektrum der Farbdifferenz-Signalkomponente B-Y in der Ursprungslage dar, während Fig. 3b das Frequenzspektrum des dazu gegen­ phasigen modifizierten Signalanteils R-Y gemäß der Funktion g (t) (R-Y) darstellt. Nach Summation stehen am Ausgang der Summierstufe 24 die beiden Farbartsignal­ komponenten frequenzverschachtelt entsprechend der Funktion (B-Y) + g (t) (R-Y) zur Verfügung und werden in den zweiten Aufzeichnungskanal des Magnetbandgerätes 22 simultan aufgezeichnet (Fig. 3c).

Schaltungsmaßnahmen zur frequenzverschachtelten Aufzeich­ nung von Farbbild-Signalkomponenten auf Magnetband sind an sich bekannt, beispielsweise aus der CH-PS 5 89 989.

Die Rekonstruktion der simultan aufgezeichneten Farbild- Signalkomponenten kann bei der Wiedergabe mit Hilfe eines bekannten Transversalfilters erfolgen. Derartige Filter sind unter dem Namen Kammfilter allgemein gebräuchlich. Hierbei wird die Signalfolge U + g (t) V, U + g (t + T _H) V entsprechend U + g (t) V, U + g (t + T _H) V einer Verzö­ gerungseinrichtung mit der Verzögerungsdauer τ entsprechend einer Zeilendauer zugeführt, deren Ausgangsklemme mit einem Summier- sowie einem Subtraktionsknoten verbunden sind, denen jeweils auch das unverzögerte Signal zugeführt wird. In Fig. 2 ist die Verzögerungseinrichtung mit 25, der Summierknoten mit 26 und der Subtrahierknoten mit 27 bezeichnet. Zur Normierung der an den Ausgängen des Summier- bzw. Subtrahierknotens vorliegenden Summensi­ gnale werden diese in den Reduzierstufen 28, 29 im Pe­ gel halbiert. Zur Elimenierung des am Ausgang des Sub­ trahierknotens noch vorhandenen Halbzeilenoffsets wird das Signal vom Ausgang des Subtrahierknotens nach Pegel­ reduktion in der Stufe 28 einem Modulator 30 zugeleitet, der analog dem Modulator 23 mit der Frequenz ½ f _H moduliert. Zum Ausgleich der Laufzeitdifferenzen zwischen dem Leuchtdichtesignal Y, das in einem getrennten Kanal aufgezeichnet war, und den Farbdifferenz-Signalkomponenten R-Y, B-Y wird das Leuchtdichtesignal in der Verzögerungs­ einrichtung 31 einer Verzögerung von der Dauer einer Fernsehzeile unterworfen. In der Dematrizierschaltung 32 werden die Ursprungssignal R, G, B wiedergewonnen.

In Fig. 4 ist die Verzögerungseinrichtung 25 sowie der Summierknoten 26 und der Subtrahierknoten 27 vergrößert dargestellt. Es ist bekannt, daß an den Ausgangsklemmen des Summier- und des Subtrahierknotens 26, 27 die Signale getrennt erscheinen, da der Amplitudenfrequenzgang des Summierknotens

sowie des Subtrahierknotens

beträgt.

Das bedeutet, daß im ersten Fall die Spektralanteile ge­ sperrt werden, die im Halbzeilenoffset zur Horizontal­ frequenz stehen (ungeradzahlige Vielfache der halben Zeilenfrequenz, (2n - 1) f _H/2) und die Anteile mit Null­ offset (n · f _H) hindurchgelassen werden, während im zweiten Fall die Verhältnisse vertauscht sind.

Das an dem Subtraktionsknoten 27 auftretende Signal ist zur vollen Rekonstruktion mit dem Faktor g (t) bzw. g (t + T _H) zu multiplizieren, wodurch das ursprüngliche Signal wegen g (t)² = 1 bis auf den Faktor 2 zurückgewonnen wird. Dieser Faktor 2 wird, wie bereits beschrieben, in den Stufen 28, 29 elimeniert. Aufgrund der reduzierten Rauschbandbreite eines Transversal­ filters ergibt sich zusätzlich theoretisch ein Störabstands­ gewinn von 3 dB.

Zur Synchronisation der Schaltphase der Stufen 23 bzw. 30 ist ein Zusatzzeichen erforderlich, damit die Rekonstruktion fehlerfrei erzielbar ist. Hierzu wird vorteilhaft ein zu­ sätzlicher Kennimpuls jeweils einem der Farbdifferenz- Signale vor der Verarbeitung zugemischt, der eine Periode von f _H/2 über eine Dauer von zwei Teilbildern besitzt und dann zurückgesetzt wird, so daß eine 2 V-Periode ent­ steht. Es ist auch denkbar, den Vertikal-Synchronimpuls in Y-Signal nach dem ersten oder zweiten Teilbild, der ebenfalls eine 2 V-Periode besitzt, auszuwerten.

Claims (7)

1. Verfahren zur Aufzeichnung oder Übertragung von Farbfernsehsignalen in bandbreiten-begrenzten Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Simultan-Übertragung zweier Farbdifferenzsignale im Basisband über einen gemeinsamen Kanal vorgenommen wird, wobei eines der Farbdifferenzsignale zu dem anderen in eine Halbzeilen-Offset-Lage gebracht worden ist und daß diese Halbzeilen-Offset-Lage nach der Übertragung sowie nach der spektralen Trennung der beiden Signale wieder aufgehoben und das Luminanzsignal über einen zweiten Kanal übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung eines Schaltzustandes eines Farbdifferenzsignales eine Zusatzinformation mit Halbzeilen-Periode in der horizontalen Austastlücke eingefügt wird und dieses Signal einen Gleich- oder Wechselspannungsimpuls (Burst) geeigneter Größe darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation aus den Vertikal-Synchronimpulsen abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Zeile der ungeraden Teilbilder eine Funktion von g (t) = 1für die Offset-Lage festgelegt wird und daß für die ersten Zeilen der geraden Teilbilder eine Funktion vong (t) = -1für die Offset-Lage festgelegt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Video-Magnetbandgerät (22), dem zur Aufzeichnung in einem Kanal das Leuchtdichtesignal Y und die Farbdifferenzsignale B-Y und R-Y zur Aufzeichnung im zweiten Kanal zugeführt werden, nachdem eines der Farbdifferenzsignale einem Halbzeilenoffset unterworfen wurde.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe die simultan aufgezeichneten Farbdifferenzsignale mittels eines Transversal-Filters (25, 26, 27) getrennt, in der Amplitude normiert (28, 29) und das Signal am Ausgang eines Subtrahierknotens (27) des Transversal-Filters (25, 26, 27) einem erneuten Halbzeilenoffset unterworfen wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Matrixschaltung (21) der die Farbbildsignalanteile R, G, B zugeführt werden, durch ein Magnetbandgerät (22) zur zweikanaligen Aufzeichnung des Leuchtdichtesignals Y und simultan der Farbdifferenz-Signalkomponenten, durch eine Modulationsschaltung (23) an einem zweiten Ausgang zur Modulation der Farbdifferenz-Signalkomponente R-Y, durch ein Summierglied (24) zur Summierung des Farbdifferenzsignals B-Y und des modulierten Farbdifferenzsignals R-Y, durch eine Verzögerungseinrichtung (31) am Ausgang des Y-Kanals des Magnetbandgerätes (22), durch eine zweite Verzögerungseinrichtung (25) am Ausgang des zweiten Aufzeichnungskanals für die Simultan-Aufzeichnung der Farbdifferenz-Signalkomponenten, durch ein Summierglied (26), dem die Signale unverzögert vom Eingang der Verzögerungseinrichtung (25) und verzögert vom Ausgang der Verzögerungseinrichtung (25) zugeführt werden, durch ein Subtraktionsglied (27), dem die Signale ebenfalls einmal verzögert und einmal unverzögert vom Aus- bzw. Eingang der Verzögerungseinrichtung (25) zugeführt werden, durch Normierungsstufen (28, 29) an jedem Ausgang der Summier- bzw. Subtrahierstufe (26, 27), durch eine Modulationsstufe (30) am Ausgang der der Subtrahierstufe (27) nachgeschalteten Normierstufe (28) und durch eine Dematrizierschaltung (32), welcher die Farbbild-Signalkomponenten Y, R-Y, B-Y zugeführt werden und an deren Ausgängen die Ursprungssignale R, G, B anstehen.