DE3305498A1 - Kompatibles fernsehsystem fuer uebermoral breite bilder - Google Patents
Kompatibles fernsehsystem fuer uebermoral breite bilderInfo
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- DE3305498A1 DE3305498A1 DE19833305498 DE3305498A DE3305498A1 DE 3305498 A1 DE3305498 A1 DE 3305498A1 DE 19833305498 DE19833305498 DE 19833305498 DE 3305498 A DE3305498 A DE 3305498A DE 3305498 A1 DE3305498 A1 DE 3305498A1
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Description
• *·
_ Zf. -
RCA 77 518 Ks/Ri
U.S. Serial No. 350,088
Filed: February 18, 1982
RCA Corporation New York, N.T., V.St.v.A.
Kompatibles Fernsehsystem für übernormal breite Bilder
Die Erfindung bezieht sich auf Breitschirm-Fernsehsysteme und betrifft insbesondere ein System, das kompatibel
mit herkömmlichen Fernsehempfängern ist.
Ein herkömmlicher Fernsehempfänger hat ein Bildseitenverhältnis (Verhältnis der Breite zur Höhe des Bildes)
von 4:3· Neuerdings besteht Interesse an der Verwendung
größerer Seitenverhältnisse für Fernsehbilder, z.B. 2:1 oder 5^3? die dem Bildseitenverhältnis des menschlichen
Auges entsprechen oder diesem näherkommen als das herkömmliche Verhältnis von 4:3. Erwogen wurde bereits das
Bildseitenverhältnis 5:3, weil Kinofilme dieses Verhältnis
benutzen und sich dann ohne Beschneidung des Bildes fernsehmäßig übertragen und empfangen lassen. Breitschirm-Fernsehsysteme,
welche einfach Signale übertragen, die ein höheres Bildseitenverhältnis als herkömmliche
Systeme haben, sind jedoch mit den für herkömmliches Bildseitenverhältnis ausgelegten Empfängern nicht kompatibel.
Dies macht eine weit verbreitete Annahme von Breitschirmsystemen schwierig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Breitschirm-Fernsehsystem
anzugeben, das kompatibel mit herkömmlichen Fernsehempfängern ist» Diese Aufgabe wird erfxndungsgemäß
durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte AusführungsformeB und Weiterbildungen
der Erfindung sind in UnteranSprüchen gekennzeichnet.
Zur Übertragung eines Videosignals, das ein Bild mit einem gegebenen Seitenverhältnis repräsentiert, welches höher
ist als eia .gewähltes Seitenverhältnis, werden erfindungsgemäß Signale, die abgeleitet sind von Endbereichen
einzelner Abtastzeilen entsprechend denjenigen Teilen des das gegebene Seitenverhältnis aufweisenden Bildes, die
über die Sicht eines ein gewähltes Seitenverhältnis aufweisenden Bildes hinausgehen, in einer anderen V/eise verarbeitet
als Signale, die aus den übrigen Bereichen der Abtastzeilen abgeleitet sind. Die aus den erwähnten Endbereichen
abgeleiteten Signale werden während Abschnitten eines gesendeten Videosignals übertragen, die normalerweise
unsichtbar sind, wenn Sie auf einer Empfängerbildröhre empfangen werden, die das gewählte Bildseitenverhältnis
hat.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen
anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Teils eines Senders gemäß einer ersten Ausführungenooti d.er Erfindung;
Fig. 2 zeigt Wellenformen zur Veranschaulichung des Betriebs der Anordnung nach Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Teils eines Empfängers
zum Empfang der vom Sender nach Fig. 1 gesendeten Signale;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer in der Anordnung
nach Fig. 3 verwendeten Dehnungsschaltung; - 6 -
Ι Pig. 5 ist ein Blockschaltbild eines kompatiblen Empfängers;
Fig. 6 zeigt in Blockform einen Teil eines Senders gemaß
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 zeigt in Blockform einen Teil eines Empfängers,
der in Verbindung mit der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Senders verwendet werden kann;
-10
Fig. 8 zeigt in Blockform einen Sender gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 1 stellt eine Quelle für Farbfernsehsignale
dar, worin die Ablenkgeschwindigkejfceiner'Kamera in einer
solchen Weise geändert wird, daß ein teilweise zeitkomprimiertes Signal entsteht. Gemäß der Fig. 1 fokussiert
eine Linse 10 Licht von einem Bild (nicht dargestellt) über ein Prisma auf Vidikonröhren 14, 16 und 18
für die Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B). An den Vidikons 14, 16 und 18 befinden sich Horizontalabienkwicklungen
20, 22 und 24-, um die Elektron en strahl en in den Röhren horizontal abzulenken. Die Vertikalablenkung
wird durch Vertikalablenkwicklungen (nicht dargestellt) bewirkt. Eine Ablenk-Treiberschaltung 26 liefert Ausgangssignale
V und H, um die Vertikal- und Horizontalablenkwicklungen anzusteuern. Die Horizontalablenkwicklungen
werden im dargestellten Fall parallel angesteuert, sie können jedoch auch in Serie angesteuert werden. Der
Ablenktreiber 26 wird seinerseits unter anderem von einem Horizontal-Sägezahngenerator 28 angesteuert, der ein
periodisches horizontalfrequentes Strom- oder Spannungssignal erzeugt. Der Horizontal-Sägezahngenerator 28 ist
durch periodische Horizontalsynchronimpulse 210 synch.ro-
nisiert, die von einem Horizontalsynchrongenerator 30
kommen, der seinerseits durch den Synchronsignal-Taktgeber 32 synchronisiert wird.
Das gelieferte Videosignal wird in der Mitte des Rasters mit normaler Geschwindigkeit und an den Rändern des Rasters
in zeitlich komprimierter Form erzeugt. Hierzu muß die Geschwindigkeit des an den Ablenktreiber 26 gelegten
Sägezahns mindestens zeitweilig höher gemacht werden als die Geschwindigkeit des vom Horizontal-Sägezahngenerator
28 erzeugten Sägezahns. Zu diesem Zweck ist eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, die einen sogenannten Linksseiten-Sägezahngenerator
34 enthält. Der Linksseiten-Sägezahngenerator 34 wird durch den Horizontalsynchronimpuls
vom Generator 30 zum selben Zeitpunkt zurückgesetzt wie der Horizontal-Sägezahngenerator 28, so daß
beide Sägezahngeneratoren gleichzeitig mit der Erzeugung eines Sägezahns beginnen. Der vom Linksseiten-Sägezahngenerator
3^- erzeugte Sägezahn wird am Verbindungspunkt
27 mit dem vom Generator 28 erzeugten Sägezahn addiert. Ein mit dem Linksseiten-Sägezahngenerator 3^- gekoppelter
Begrenzer 38 begrenzt das Signal dieses Generators nach einer kurzen Zeitdauer. Ab der Begrenzung des Signals
kann der vom Generator 34- erzeugte Sägezahn den vom Generator
28 erzeugten Sägezahn nicht mehr beeinflussen. Die erwähnte zusätzliche Schaltung enthält außerdem einen
Rechtsseiten-Sägezahngenerator 36, der durch einen Impuls aus einer Verzögerungsschaltung M-O eingeschaltet
wird, die ihrerseits durch den Horizontalsynchrongenerator 30 getriggert wird» Der Haupt-Sägezahngenerator 28
und der Linksseiten-Sägezahngenerator 34- werden also
gleichzeitig zum Zeitpunkt tQ durch den Horizontalsynchronimpuls
210 getriggert, so daß ersterer ein lineares Haupt-Sägezahnsignal 250 (Fig. 2) und letzterer ein Linksseiten-Sägezahnsignal
230 erzeugt. Diese Sägezähne haben im allgemeinen unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeiten
und Amplituden. Der Linksseiten-Sägezahn 230
steigt an bis zu einem Zeitpunkt tp, wo er einen Grenzwert erreicht, bei welchem der Begrenzer 38 wirksam
wird. Zu einem späteren Zeitpunkt tg, der beim hier beschriebenen
Beispiel 40 Mikrosekunden nach dem Horizontalsynchronimpuls
folgt, setzt der in der Verzögerungsschaltung 40 verzögerte Horizontalsynchronimpuls den
Rechtsseiten-Sägezahngenerator 36 zurück, wodurch dieser
mit der Erzeugung seines Sägezahns beginnt. Der vom Generator 36 gelieferte Sägezahn hat ähnliche oder gleiehe
Anstiegsgeschwindigkeit und Amplitude wie der vom Generator 34 gelieferte Sägezahn und erreicht einen
Grenzwert bei oder nahe dem Zeitpunkt des nächstfolgenden Horizontalsynchronimpulses. Die drei Sägezähne 230,
240 und 250 werden addiert, entweder durch Spannungsaddition
in einem Addierer (nicht dargestellt) oder durch Erzeugung der Sägezahnsignale als Ströme, die dann durch
einfache Summierung addiert werden können, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der resultierende Sägezahn 260
hat im Bereich der Mitte des Rasters (zwischen den Zeitpunkten tp und tg) eine geringe Anstiegsgeschwindigkeit
und nahe dem rechten und dem linken Rand jeweils eine
höhere Anstiegsgeschwindigkeit.
Diese summierten Sägezähne bewirken, wenn sie an den Ablenktreiber
26 gelegt werden, daß die Bildaufnahmeröhren 14, 16 und 18 nahe dem rechten und dem linken Rand des
Rasters schneller abtasten als im mittleren Teil des Rasters. Das resultierende Videosignal ist also an den
Rändern des Rasters zeitlich komprimiert. 3?ür eine Um-Setzung
des Bildseitenverhältnisses von 5:3 auf 4:3 ist
eine Zeitkomprimierung von etwa 2:1 erforderlich, so
daß die Anstiegsgeschwindigkeit des Summen-Sägezahns 260 zwischen ^q und tp und zwischen tg und t^ doppelt so hoch
sein sollte wie in der Mitte des Rasters.
Bei Fernsehsignal en für ein Bild mit .525 Zeilen und 60
Teilbildern je Sekunde gemäß der NTSC-Worm beispielsweise
ist die normale aktive Abtastzeit in Horizontalrichtung
etwa gleich 53 us, was dem mit der Zahl "4-" geschriebenen Teil des Ausdrucks für ein Bildseitenverhältnis 4-: 3
entspricht. Die entsprechende Dauer der durch "5" ausgedrückten Teile eines Bildseitenverhältnisses 5:3 wäre
das 5/4—fache von 53/^s, also etwa 66 us. Da ein Bereich
von etwa 4-0 yus in der Mitte jedes Rasters unverändert
bleibt, ist der außerhalb des 4-0/as breiten Mi ttelbereichs
unterzubringende Rest der Videoinformation
beim 5«3-Raster größer als beim 4-:3~Raster. Der 5:3-Raster
hat außerhalb des erwähnten Mittelbereichs effektive Video in form ation für eine Zeit von 66 us - 4-0 ;us =
26 ms, die in einer Zeit untergebracht werden muß, welche
gleich der Differenz zwischen 53/*s und 4-0 us ist,
also gleich 13 us. Die erwähnten 26 /is effektiver Videozeit
des 5:3-Rasters müssen also in 13 >us im 4-:3-Raster
komprimiert werden. Dies bedeutet eine Zeit- oder Rasterkomprimierung
von 2:1 am rechten und am linken Rand des Rasters.
Die zeitliche Komprimierung des Videosignals durch die erhöhte Abtastgeschwindigkeit nahe den Rändern des abgetasteten
Rasters macht die Frequenz des resultierenden Videosignals höher.,als wenn an den Rändern mit der gleichen
Geschwindigkeit abgetastet würde wie in der Mitte. Zumindest Teile des mit erhöhter Frequenz auftretenden
Signals werden abgeschnitten durch die begrenzte Bandbreite des Senders, über den das Signal am Ende ausgesandt
wird, und dieser Verlust äußert sich im wiedergegebenen Bild am Empfänger durch verminderte Auflösung
der zeitkomprimierten Teile. Dieser Verlust an Auflösung ist nicht schlimm, und zwar aus dem gleichen Grund, weswegen
die durch Fehlkonvergenz und Nichtlinearitäten der
Ablenkung bedingte geringere Auflösung der Fernsehkamera und der Farbbildröhren nahe den Rändern des Rasters nicht
schlimm ist.
-ιοί Die von den Aufnahmeröhren 14-, 16 und 18 erzeugten Videosignale
R, G und B werden auf eine Matrixschaltung 4-2 gegeben, worin das Leuchtdichtesignal Y und die Farbmischungssignale
I (In-Phase-Signal) und Q (Quadratursignal) erzeugt werden. Die Signale I und Q werden über
bandbegrenzende I- und Q-Pilter 4-4 und 4-6 auf jeweils
einen zugeordneten Amplitudenmodulator 4-8 bzw. 50 gegeben,
um sie in an sich bekannter Weise zwei aufeinander senkrecht (d.h. in Phasenquadratur) stehenden Trägern
aufzumodulieren. Die modulierten I- und Q-Signale
werden in einem Addierer 52 miteinander addiert, und
das resultierende Farbartsignal G wird mit dem Leuchtdichtesignal summiert, nachdem letzteres eine ausgfeicheatde
Verzögerungsschaltung 5^ durchlaufen hat. Das Ergebnis
ist ein kompatibles Signalgemisch, welches einer als Block 58 dargestellten Burst- und Synchronsignal-Einfügungsschaltung
angelegt wird, worin Ablenk-Synchronsignale, das Farbsynchronsignal (Burst), Austastsignale
und dergleichen Komponenten eingefügt werden. Dieses zusammengesetzte
Signal (Videosignalgemisch) kann dann eine weitere Behandlung oder Verarbeitung (z.B. durch Aufzeichnung)
erfahren ; am Ende wird es jedoch an Empfänger gesendet, entweder über Funk oder über Kabel.
Es sind zwei Typen von Empfängern möglich, entweder herkömmliche Empfänger mit dem üblichen, relativ kleinen
Bildseitenverhältnis 4:3 oder Spezialempfänger mit dem
Bildseitenverhältnis 5^3· Natürlich können die Spezialempfänger
so ausgelegt sein, daß sie Bilder mit dem normalen Seitenverhältnis 4-:3 wiedergeben, wenn kompatible
Breitbildsignale nicht gesendet werden. Der normale 4:3-Empfänger empfängt das kompatible Breitbildsignal und
gibt es einfach mit der darin enthaltenen Nichtlinearität wieder. Da die Nichtlinearität am rechten und linken
Rand des Rasters liegt, ist der Großteil des komprimierten Videosignals durch die Überabtastung außer Sicht.
Die Überarbtastung beträgt bei handelsüblichen Empfängern
typischerweise 10$ auf Jeder Seite, insgesamt also 20$.
Der zeitlich komprimierte Teil des kompatiblen Breitbildsignals macht wie erwähnt 13 /is der Z eil en zeit von
53/is aus, was etwa 20/) entspricht. Somit liegt der
größte Teil des komprimierten Signals außerhalb des sichtbaren Bildfeldes verborgen. Bei einer anderen Ausführungsform,
die nachstehend beschrieben wird, ist die Verbergung noch, besser.
Die Stelle, wo die Zeitkomprimierung beginnt, kann gedacht werden jeweils als eine vertikale Linie nahe dem
rechten und dem linken Rand eines Empfängers, der Signale im herkömmlichen Standardformat wiedergibt. Die Verbergung
wird verbessert, indem man dafür sorgt, daß der Übergang zwischen dem zeitlich komprimierten und dem
unkomprimierten Videosignal in einer allmählichen Weise erfolgt. In der Anordnung nach Pig. 1 kann dies erreicht
werden durch Tiefpaßfilterung der zusätzlichen Linksseiten-
und Rechtsseiten-Sägezahnsignale, bevor sie mit dem Haupt-Sägezahnsignal addiert werden. Die durch die Filterung
hervorgerufene Abrundung der Sägeζahnkanten verlängert
die Zeit, die für den Übergang zwischen Zeitkomprimierung und Wicht-Komprimierung benötigt wird. Im
Decoder nach Fig. 4 erzielt man das gleiche Ergebnis durch Tiefpaßfilterung des Steuereingangs für den spannungsgesteuerten
Oszillator.
In der Fig. 3 ist ein Teil eines Fernsehmonitors dargestellt, der aus einem kompatiblen Breitbild-Videosignal
ein Bild mit dem Seitenverhältnis 5=3 erzeugt. Das kompatible
Breitbild-Videosignalgemisch wird über eine Eingangsklemme
310 auf eine Synchronsignal- und Burst-Abtrennstufe
212 und auf eine die Leuchtdichte- und Farbartsignale voneinander trennende Schaltung (Y/C-Trennschaltung)
314 gegeben.
In der Stufe 312 werden Horizontal- und Vertikalsynchron-
signale aus dem Videosignalgemisch extrahiert und anschließend auf Horizontal- und Vertikalablenkschaltungen
316 und 318 gegeben, um die Ablenkung der Elektronenstrahlen einer Bildröhre 320 mit einer derartigen Amplitude
zu synchronisieren, daß ein Raster mit dem Seitenverhältnis 5:3 gebildet wird. Das Horizontalsynchronsignal
von der Abtrennstufe 312 wird außerdem an Zeitdehnungsschaltungen
321, 322 und 324- für die Signale I, I und Q gelegt, um den Betrieb dieser Dehnungsschaltungen
mit dem ankommenden Signal zu synchronisieren. Das abgetrennte Leuchtdichtesignal vom Y-Ausgang der Y/C-Trennschaltung
314 wird an eine Zeitdehnungsschaltung 321 gelegt.
Das modulierte Farbartsignal wird auf I- und Q-Demodulatoren im Block 326 gegeben, der zu diesem Zweck
das abgetrennte Burstsignal von der Abtrennstufe 312 empfängt (über eine nicht dargestellte Verbindung). Die
demodulierten I- und Q-Signale werden über jeweils ein zugehöriges Filter 328 bzw. 330, die Schaltsignale unterdrücken,
an die betreffenden I- und Q-Dehnungsschaltungen 322 bzw. 324 gelegt. Diese Dehnungsschaltungen,
die ausführlicher in Fig. 4 dargestellt sind, bewirken eine zeitliche Dehnung der Signale am rechten und am
linken Rand des Rasters derart, daß die im Codierer nach Fig. 1 bewirkte Zeitkomprimierung ausgeglichen
wird. Die teilweise zeitgedehnten Signale von der Leuchtdichte-Dehnungsschaltung
321 werden weiteren Leuchtdichtesignal-Verarbeitungsschaltungen
angelegt, die als Block 328 dargestellt sind und Anordnungen zur Rauschunterdrückung,
Gammakorrektur, Zeitverzögerung und dergleichen enthalten können, wie sie gewöhnlich für die
Fernsehwiedergabe verwendet werden. Das so verarbeitete
Leuchtdichtesignal wird gemeinsam mit den teilweise zeitgedehnten I- und Q-Signalen von den Dehnungsschaltungen
322 und 324 auf eine Matrixschaltung 33O gegeben, worin die Signale linear addiert werden, um das Rot-,
das Grün- und das Blausignal zu erzeugen, die den als Block 332 dargestellten Videoverstärkern zugeführt wer-
den. Die verstärkten Farbsignale R, G und B für die Farben Rot, Grün und Blau werden dann der Bildröhre 320
angelegt. Infolge der Wirkung der Dehnungsschaltungen 321, 322 und 324 haben die Videosignale nunmehr gleichmäßige
Zeitcharakteristik über die Dauer jeder Horizontalzeile,
und auf dem 5=3-Raster wird die Videoinformation unverzerrt dargestellt.
Die Fig. 4 zeigt die Zeitdehnungsschaltung 321 in näheren Einzelheiten. Die Dehnungsschaltungen 322 und 364
sind ähnlich. Die Schaltung nach Fig. 4 empfängt das Leuchtdichtesignal an einer Eingangsklemme 410, die mit
dem Arm eines einpoligen Umschalters 412 gekoppelt ist. Um die Erläuterung zu vereinfachen, sind Schalter in
der Fig. 4 als mechanische Schalter dargestellt. Der Umschalter 412 wird durch eine Schaltersteuereinheit
420 synchron mit anderen Umschaltern 414, 416 und 418 gesteuert.
Die Schaltersteuereinheit 420 enthält ein Flipflop (FF), welches bei jedem Horizontalsynchronimpuls,
der von einer Eingangsklemme 422 der Dehnungsschaltung 321 empfangen wird, kippt. Somit erfolgt die von der
Steuereinheit 420 bewirkte Schaltersteuerung mit der halben Zeilenfrequenz, d.h. die Schalter nehmen den einen
ihrer Zustände während jeder zweiten Horizontalzeile und den jeweils anderen Zustand während der jeweils dazwischenliegenden
Horizontalzeilen ein. Zu dem in Fig. dargestellten Zeitpunkt stehen die Schalter 412 und 414
so, daß ein empfangenes, teilweise zeitkomprimiertes Signal in einen Speicher oder eine Verzögerungsleitung 416
eingegeben wird und daß aus einer zweiten Verzögerungsleitung 418 ein Signal auf eine Ausgangsklemme 420 der
Dehnungsschaltung 321 gekoppelt wird. Das an der Eingangsklemme 410 empfangene Signal muß bei Empfang sofort
gespeichert werden, damit keine Information verlorengeht.
Aus diesem Grund ist über den Schalter 416 ein Schreibtaktgenerator
422 mit dem Takteingang 424 der Verzögerungsleitung 416 gekoppelt, um die Eingabegeschwindig-
keit zu steuern. Die Verzögerungsleitungen 4-16 und 4-18
sind bei der dargestellten Ausfühxungsform analoge Verzögerungsleitungen
in CCD-Bauweise Cladungsgekoppelte Schaltung), die bei Jedem Taktimpuls eine "Probe" des
Signals aufnimmt und gleichzeitig am anderen Ende eine Probe ausgibt. Der Taktgenerator 4-22 empfängt von einer
Klemme 4-26 Hilfsträger sign ale., die starr mit dem Burst
des kompatiblen Farbfernsehsignalgemischs sind, und liefert Taktimpulse mit einer Frequenz gleich dem Vierfachen
der Hilfsträgerfrequenz (4-f ), um die mit ihm gekoppelten
Verzögerungsleitungen bei Phasen des Hilfsträgers taktzusteuern, die periodisch auf das I-Signal und
das Q-Signal bezogen sind, wie es an sich bekannt ist. Jede Verzögerungsleitung hat eine genügende Kapazität
zur Speicherung der Information einer ganzen Horizontalzeile, wozu man wie angegeben 910 Zellen benötigt, wenn
die Eingabe mit der Frequenz 4-f erfolgt. Die Eingabe
se
geschieht mit einer konstanten Geschwindigkeit oder Frequenz, so daß das kompatible Farbfernsehsignal (im vorliegenden
Fall die Leuchtdichtekomponente), die am Ende eines Eingabeintervalls in jeder Verzögerungsleitung gespeichert
ist, in einer Form vorliegt, bei welcher die Information , wenn man ihre räumliche Verteilung innerhalb
der Verzögerungsleitung sehen könnte, an jedem Ende der Verzögerungsleitung dichter zusammengedrängt liegt
als in der Mitte.
Zur gleichen Zeit, während welcher die Eingabe in die Verzögerungsleitung 4-16 erfolgt, wird die andere Verzögerungsleitung
4-18 ausgeladen, um das teilweise zeitgedehnte Ausgangssignal an der Klemme 4-20 zu erzeugen. Die
teilweise Zeitdehnung wird dadurch bewirkt, daß die Taktfrequenz der Verzögerungsleitung 4-18 während des Ausleseintervalls
verändert wird, und zwar in einer Weise, die zur Kompensation der im Codierer bewirkten Zeitkomprimierung
des Signals führt. Der gesteuerte Umschalter 4-18 koppelt einen in seiner Frequenz gesteuerten Lesetaktgeber
4-28 mit dem Takteingang 4-30 der Verzögerungsleitung 4-18.
Die Frequenz des Taktgebers 4-28 wird durch eine Spannung
gesteuert, die ihm über eine Steuerleitung 4-32 angelegt wird. Es können zwei Lesetaktfrequenzen geliefert werden:
eine erste relativ hohe Taktfrequenz für den größten, mittleren Teil des Signals und eine zweite, niedrigere
Frequenz für die Teile am linken und am rechten Rand. Um zwei verschiedene Taktfrequenzen zu bekommen, müssen zwei
verschiedene Spannungen über die Leitung 4-32 an den Steu-.ereingang
des Lesetaktgebers 4-28 lieferbar sein. Diese
Spannungen werden von einem ersten und einem zweiten Spannungsgenerator 4-34- und 4-36 bereitgestellt, die über
einen Multiplexschalter 4-38 mit der Leitung 4-32 gekoppelt
sind. Die Stellung des Schalters 4-38 wird durch ein Flipflop
4-4-0 gesteuert, welches durch die über ein ODER-Glied
4-4-2 zugeführten Horizontalsynchronimpulse zurückgesetzt
wird. Ein Zähler 4-4-4- wird ebenfalls durch jeden Horizontal
synchro η impuls auf Null zurückgestellt und zählt Perioden
des Hilfsträgers, der von einem kristallgesteuerten Farbartoszillator (nicht dargestellt) kommt. Im rückgesetzten
Zustand stellt das Flipflop 4-4-0 den Schalter 4-38
so ein, daß der Spannungsgenerator 4-34- gewählt wird, also
die niedrige Taktfrequenz. Mit dieser Taktfrequenz beginnt die Weiterschleusung der in der Verzögerungsleitung 4-18
gespeicherten Information. Die erste austretende Information ist das Signal, welches zuvor bei der Codierung zeitlich
komprimiert wurde, aber nun infolge der mit einer niedrigen Frequenz bewirkten Taktsteuerung zeitlich gedehnt
wird. Während dieses Intervalls zählt der Zähler 4-4-4·
die Hilf strägerperio den. Eine mit dem Zähler 4-4-4- gekoppelte
Logikschaltung 4-46 spricht auf den Zählwert von 27 Hilf strägerperio den an, was einer Zeit von 7,5/is entspricht.
Somit liefert die Logikschaltung 4-4-6 einen Ausgangsimpuls auf eine Leitung 4-4-7, direkt nachdem der
letzte Teil der linksseitigen komprimierten Information die Verzögerungsleitung 4-18 verläßt. Dieser Impuls setzt
das Flipflop 4-4-0, so daß dieses kippt und den Schalter
438 so einstellt, daß der Spannungsgenerator 4-36 für die
Steuerung des Taktgebers 4-28 ausgewählt wird. Die Spannung
vom Generator 4-36 ist so gewählt, daß sie den Taktoszillator
4-28 mit einer relativ hohen Frequenz schwingen läßt, so daß keine Zeitdehnung erfolgt. Die Logikschaltung
4-4-6 spricht auf einen zweiten, ganz bestimmten Zählwert
des Zählers 4-4-4- an, der einer Zeit von 4-7,5/*-s entspricht,
bzw. einem Zeitpunkt, der 7,5/is vor dem nächstfolgenden
Horizontalsynchronimpuls liegt. Ein bei diesem zweiten Zählwert erzeugter zweiter Impuls von der Logikschaltung
4-46 wird über eine Leitung 4-50 und einen zweiten
Eingang des ODER-Gliedes 24-2 an das Flip flop 4-4-0 gelegt,
um es zurückzusetzen und damit den Schalter 4-38 wieder auf die Wahl des Spannungsgenerators 4-34- für die
niedrige Taktfrequenz umzustellen, so daß sich wieder ein Zeitdehnungsbetrieb zur Dehnung der Information für
die rechte Seite des Rasters ergibt.
Beim Auftreten des nächstfolgenden Horizontalsynchronimpulses wird das Flipflop 4-20 getriggert, um dessen Zustand
zu ändern, wodurch die Schalter 4-12 bis 4-18 so eingestellt
werden, daß die Verzögerungsleitung 4-18 für den Beginn der Eingabe mit der Eingangsklemme 4-10 gekoppelt
und der Ausgang der Verzögerungsleitung 4-16 zur Ermöglichung der Auslesung mit der Ausgangsklemme 4-20 verbunden
wird. Der Horizontalsynchronimpuls setzt außerdem den Zähler 444- und das Flipflop 4-4-0 zurück. Dann wird die
nächste Zeile der Fernsehinformation unter teilweiser Zeitdehnung aus der Verzögerungsleitung 4-16 ausgelesen,
wobei die Frequenz der Auslesung unter Steuerung durch den Zahler geändert wird.
Die Ausdrücke "zeitliche Dehnung" oder "zeitliche Komprimierung" beziehen sich auf die relative oder anteilige
Dauer, welche von Teilen des Signals, die gleichen Winkeln des Sichtfeldes oder gleichen Teilen des Rasters
entsprechen, innerhalb des Fernsehsignals einnehmen. Dies
wird deutlicher, wenn man darauf hinweist, daß die Dauer
einer Horizontalzeile vor dem Betrieb, wie er bis hierher in Verbindung mit Fig. 4- beschrieben wurde, gleich
63,5/us war und daß diese Dauer nach dem Betrieb immer
noch gleich 63,5 Ais ist. Was sich geändert hat, ist die
"relative" Dauer der verschiedenen Teile innerhalb der Zeile. Im einzelnen sind die Randbereiche relativ zum
mittleren Bereich zeitlich gedehnt worden.
Die Fig. 5 zeigt einen Fernsehempfänger, der zum Empfang kompatibler Sendesignale ausgelegt ist. Dieser Empfänger
hat eine Antenne 510* die mit einem Tuner 512 gekoppelt
ist, der den gewünschten Kanal auswählt, das betreffende Signal verstärkt und auf eine niedrigere Zwischenfrequenz
-15 (ZF) umsetzt. Ein ZF-Ver stärk er 514- verstärkt das ZF-Signal
weiter und gibt es auf einen Detektor 516, um in an sich bekannter Weise ein Signalgemisch zu bilden, welches
das Basisband-Videosignal und ein Intercarrier-Tonsignal
enthält. Das Intercarrier-Tonsignal wird über einen
Resonanzverstärker 518 auf einen FM-Demodulator 520
gekoppelt, der ein Tonsignal liefert, welches in einem Verstärker 522 verstärkt und dann einem Lautsprecher 524-angelegt
wird. Das Basisband-Videosignal wird außerdem einer Anordnung zugeführt, die ähnlich derjenigen nach
Fig. 4- ist, sich jedoch von dieser dadurch unterscheidet,
daß diejenigen Teile, die nur für kompatible Videosignale gebraucht werden, überbrückt werden können, wenn normale
Standardsignale gesendet werden. Da die Standardsignale für ein anderes Bildseitenverhältnis gelten, muß das Seitenverhältnis
des dargestellten Rasters durch Verminderung der Rasterbreite ebenfalls geändert werden, wenn Standardsignale
wiedergegeben werden sollen. Der Empfänger nach Fig. 5 enthält ein Flipflop (FF) 526, welches Schalter
steuert, die mit den verschiedenen Teilen des Empfängers gekoppelt sind, um das Bildseitenverhältnis zu ändern und
die Zeitdehnung abzusehalten. Das Flipflop 526 wird während jedes Vertikalsynchronintervalls durch einen Vertikal-
synchronimpuls aus einer Synchronsignal-Abtrennstufe
zurückgesetzt, um die Schalter für Empfang von Standardsignalen einzustellen. Wenn kompatible Breitbild-Videosignale
gesendet werden, dann wird ein bestimmtes Codesignal innerhalb des kompatiblen Signals während desjenigen
Teils des Vertikalaustastintervalls mitgesendet, der dem Synchronsignal folgt. Ein Codedfcetektor 530 fühlt das
Vorhandensein dieses Codesignals und liefert daraufhin einen Impuls, der an den Setzeingang S des Flip flops
gelegt wird. Somit stellt sich der Empfänger selbst auf das jeweils empfangene Signal ein, entweder auf das Standardsignal
mit dem Bildseitenverhältnis 4:3 oder auf ein Breitbildsignal mit dem Bildseitenverhältnis 5*3·
Wenn das Flipflop 526 im gesetzten Zustand entsprechend dem Empfang kompatibler Breitbildsignale ist, dann liefert
es ein Ausgangssignal an einen Eingang der Horizontalablenkschaltung 3T6. Dieses an die Horizontalablenkschaltung
316 gelegte Signal stellt die Ablenkbreite ein.
Eine Einstellung der Ablenkbreite ist an sich bekannt und kann z.B. durch Steuerung der Erregerspannung der Horizontalendstufe
(nicht dargestellt) erfolgen. Während der Sendung kompatibler Breitbildsignale erhöht also das Ausgangssignal
des Flipflops 526 die Breite der Ablenkung in Horizontalrichtung, um einen Breitbildraster mit dem
Seitenverhältnis 5:3 zu bilden.
In der Anordnung nach. Fig. 5 ist ein Schalter 530 sowohl mit dem Eingang als auch mit dem Ausgang der I-Zeitdehnungsschaltung
322 gekoppelt, um entweder das Eingangsoder das Ausgangssignal dieser Schaltung als Eingangssignal
an die Matrixschaltung 330 zu legen. In ähnlicher Weise koppelt ein Schalter 532 den anderen Eingang der
Matrixschaltung 33O entweder mit dem Eingang oder mit dem Ausgang der Q-Zeitdehnungsschaltung 324. Die Schalter
und 532 werden durch den Zustand des Flipflops 326 ge-
steuert. Im rückgesetzten Zustand, welcher der Sendung
von Standardsignalen entspricht, wählen die Schalter 530 und 532 für die Eingänge der Matrixschaltung 330
Signale aus, die nicht durch die Dehnungsschaltungen und 324 modifiziert sind. Im gesetzten Zustand des Flipflop
s 526 werden die Schalter 53O und 532 in die andere als die dargestellte Position umgeschaltet, so daß die
I- und Q-Signale über die Dehnungsschaltungen 322 und 324 auf die Matrixschaltung 330 gegeben werden.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 5 erfolgt der Wechsel zwischen der mit normaler Geschwindigkeit
übertragenen Information und der zeitlich komprimierten Information abrupt. Dieser plötzliche Wechsel kann
als Linie nahe dem rechten und dem linken Rand des Rasters
erkennbar sein, wenn das Signal auf einem herkömmlichen Empfänger mit dem Standard-Bildseitenverhältnis
4:3 betrachtet wird. Um die Sichtbarkeit der Wechsel zu
vermindern, kann man dafür sorgen, daß die Änderung der Abtastgeschwindigkeit allmählich erfolgt. Speziell kann
eine rampenartige Zeitkomprimierung verwendet werden, bei welcher die Komprimierung in der Mitte des Bildes und
nach außen bis in die Nähe des Randes des Überabtastungsbereichs gleich Null ist und bei welcher an diesem Rand
eine nur relativ geringe Komprimierung auftritt, die sich jedoch mit wachsendem Abstand von der Mitte des Schirms
weiter erhöht. Mit einer Funktion dieser Art tritt der Verlust an Auflösung, der aus der begrenzten Bandbreite
des Übertragungssystems resultiert, hauptlich in den ganz weit außen liegenden Bereichen des Rasters auf, die mit
Sicherheit innerhalb des Überabtastungsbereichs eines Standard-Fernsehgeräts liegen. Natürlich hat das Breitschirm-Fernsehgerät
eine inverse zeitdehnende Funktion, um das breite Bild zu erzeugen.
Die Anordnung nach Fig. 1 erzeugt also ein Breitbildsignal
und bewirkt eine zeitliche Komprimierung der rechten
- 20 -
und der linken "Endbereiche" des Signals, um die Breitbildinformation
innerhalb eines Standard- oder Schmalbild-Signalformats unterzubringen. Me Anordnungen nach
den Figuren 3, 4- und 5 bilden Empfänger, um ein durch die Anordnungräch Fig. 1 codiertes Signal zu empfangen
und zu verarbeiten und, im Falle des Empfängers nach Fig. 5, automatisch zwischen einem Breitbilder empfangenden
und darstellenden Zustand und einem Standardbilder empfangenden und darstellenden Zustand umzuschalten, abhängig
von einem mit den Bildsignalen übertragenen Codesignal.
Die Anordnung nach Fig. 6 erzeugt ein kompatibles Breitbildsignal in einer anderen Weise. Die Anordnung nach
Fig. 6 trennt die Linksseiten- und die Eechtsseiten-Information,
die außerhalb des üblichen 4-:3-Bildformats
liegt, ab und verlegt sie zur Übertragung innerhalb des
Vertikalaustastintervalls. Das Vertikalaustastintervall hat normalerweise eine Gesamtdauer von 19 Horizontalablenkperioden
(19 H), von denen drei vor dem Intervall des VertikalSynchronimpulses und drei während dieses Impulsintervalls
auftreten, so daß noch etwa 13 H nach dem Vertikalsynchronintervail
übrig sind. Es gibt ungefähr 24-0 aktive Bildzeilen pro Teilbild, und in etwa 10 der innerhalb
des Vertikalaustastintervalls nach dem Vertikalsynchronimpuls
folgenden Zeilen kann Information eingefügt werden. Somit muß in jedes dieser verfügbaren Horizontalintervalle
des Vertikalaustastintervalls die "überschüssige" Information (d.h. die außerhalb des 4:3-Standardformats
liegenden Informationeteile) aus jeweils 24- aktiven Horizontalzeilen eingepaßt werden. Wie weiter oben
ausgeführt, sind in jeder Horizontalzeile des 5:3-Formats
ungefähr 13/Us an Information mehr enthalten als in einer
Horizontalzeile des 4-:3-Formats. Somit erfordert die Unterbringung
der übermäßigen Information aus 24 Zeilen in eine Horizontalzeile des Vertikalaustastintervalls eine
Zeitkomprimierung von mehr als 5:1. Das erforderliche
- 21 -
Kompressionsverhältnis kann etwas geringer sein, wenn man bedenkt, daß die aktive Zeilendauer innerhalb des
Yertikalaustastintervalls mehr als 53 /as betragen kann,
in Wirklichkeit etwa 58yus.
Das erwähnte Kompressionsverhältnis könnte zwar angewendet werden, es wäre jedoch so hoch, daß sich infolge der
begrenzten Bandbreite des Übertragungskanals ein zu grosser Auflösungsverlust in der Randinformation ergeben
1ο würde.
Das Kompressionsverhältnis kann auf nahezu 2:1 reduziert werden, wenn man zusätzlich etwa zehn weitere Zeilen des
aktiven Videobereichs zur Übertragung der "überschüssigen"
Information verwendet. Beispielsweise lassen sich die letzten zehn Horizontalzeilen des Vertikalaustastintervalls,
die ersten fünf aktiven Zeilen am oberen Rand des Rasters und die letzten fünf aktiven Zeilen am unteren
Rand des Rasters zur Übertragung der linken und rechten Randinformation heranziehen. Die erwähnten Teile des
Rasters liegen normalerweise im Bereich der Überabtastung eines Standard-Fernsehempfängers und sind daher ohnehin
unsichtbar. In einem Spezialempfänger, der zum Empfang
der kompatiblen Breitbildsignale ausgelegt ist, wären die erwähnten Bereiche ebenso durch die Überabtastung
verborgen. Wenn zwanzig Zeilen zur Verfügung stehen, die in der vorstehend beschriebenen Weise verteilt sind, also
fünfzehn Zeilen am oberen Rand und fünf Zeilen am unteren Rand, dann ist die Anzahl der wiedergegebenen aktiven Zeilen
von 240 auf 250 vermindert. In jedes der die Seitenrandinformation
übertragenden Horizontalzeilenintervalle muß dann die überschüssige Information aus 11,5 Zeilen
eingepaßt werden, wozu ein Kompressionsverhältnis von
C11?5 χ 13)/ 58 ~ 2,5
geeignet ist.
In der Anordnung nach Fig. 6 werden an Eingangsklemmen
612, 614 und 616 einzeln die Farbsignale E, G und B aus einer Quelle (nicht dargestellt) zugeführt, die Breitbildsignale
in einer Standard-Zeitbasis mit Horizontalablenkintervallen
von jeweils 63,5/^s erzeugt. Die Farbsignale
werden an einen RGB-MuItiplexsehalter 618 gelegt,
der zwischen einem Direktweg 628 und einem über Speicher führenden Weg umschaltet. Der Schalter 618 ist
in Form dreier mechanischer Einζelschalter dargestellt,
um seinen Betrieb zu veranschaulichen. Der Einzelschalter 618a koppelt in der dargestellten Stellung die R-Eingangsklemme
612 mit einem Eingang eines Randinformationsspeichers 620. In ähnlicher Weise koppelt der Einzelschalter
618b die G-Eingangsklemme 614 mit einem Randinformationsspeicher
622, und der Einζelschalter 618c
koppelt die B-Eingangsklemme 616 mit einem Randinformationsspeicher 624. Die Schalter 6i8a-c nehmen die dargestellte
Stellung während der ersten und der letzten 6,5 ns jeder Horizontalzeile ein, und zwar unter Steuerung
durch eine Schaltersteuereinheit 626. Während der mittleren 40 us des aktiven Teils jeder Zeile koppelt der MuI-tiplexschalter
618 die Signale R, G und B über durchgeführte Leitungen 628 auf eine Zeitdehnungsschaltung 630.
Während der ersten und letzten 6,5 us langen "Randintervalle" jeder Zeile werden die Randinfοrmationsspeicher
620 bis 624 mit einer Frequenz von ·?■ f taktgesteuert,
um die Randinformation einzuschreiben. Wenn es sich bei den Speichern 620 bis 624 um Digitalspeicher handelt,
muß der zugehörige A/D-Wandler (nicht dargestellt) mit
der gleichen Frequenz taktgesteuert werden. Durch diesen Einschreibvorgang werden Randinformationen in RGB-Form
(d.h. in Form von Rot-,Grün- und Blausignalen) für jede Horizontalzeile eingespeichert. Die Adressierung der
Speicher erfolgt falls notwendig durch einen Adressengenerator (nicht gezeigt). Die Speicher können nach einem
einfachen FIFO-Schema organisiert sein ("First-In, First-
1 Out", d.h. Auslesung in gleicher Reihenfolge wie Einschreibung).
Adressengeneratoren für eine derartige Speicherorganisation sind an sich bekannt.
Da das gesendete Signal kompatibel sein muß, muß der mittlere Teil jeder Horizontalzeile, der einem Bild mit
dem Seitenverhältnis 4-: 3 entspricht, ein Standardintervall der Dauer von etwa 53As belegen. Das Intervall,
während dessen der Schalter 618 die andere Position (Durchführung) einnimmt, beträgt jedoch nur etwa 4-0 us.
Die Zeitdehnungsschaltung 630 ist so ausgelegt, daß sie
die Zeit des durchgeführten Signals von 4-0 .us auf etwa
53 /U.S dehnt. Schaltungen zur zeitlichen Dehnung und Komprimierung
sind ebenfalls an sich bekannt und brauchen hier nicht weiter erläutert zu werden. Das zeitgedehnte
Signal wird einer Teilbild-Verzögerungsschaltung 632 zugeführt.
Der Zweck der Teilbild-Verzögerungsschaltung 632 wird klar, wenn man daran denkt, daß sich die Randinformation
für ein bestimmtes Teilbild zusammensetzt aus der Randinformation von jeder Horizontalzeile des aktiven Teils
des Teilbildes. Daher sind die Randinformationsspeicher 620 bis 624- mit der Randinformation des Teilbildes nicht
vor dem Ende der letzten Horizontalzeile des betreffenden Teilbildes gefüllt. Die Auslesung der Randinformation
aus den Speichern beginnt jedoch während des Vertikalaustastintervalls.
Während des Vertikalaustastintervalls, das dem betreffenden Teilbild vorangeht, ist die gesamte
Information noch nicht verfügbar. Die Verzögerungseinrichtung 632 sorgt für eine Verarbeitungszeit und dafür,
daß die im Vertikalaustastintervall übertragene Randinformation dem unmittelbar nachfolgenden Teilbild zugeordnet
wird. Man erkennt, daß dadurch die Notwendigkeit für eine Teilbildverzögerung in jedem Empfänger vermieden
wird.
Das verzögerte durchgeführte Signal vom Ausgang der Teilbild-Verzögerungseinrichtung 632 wird auf Eingänge
eines Multiplexschalters 634 gekoppelt, der ähnlich dem Schalter 618 ist. Weitere Eingänge des Multiplexschalters
634 empfangen über Leitungen 636 die Rot-, Grün- und
Blau-Ausgangssignale R, G und B von den Randinformationsspeichern 620 bis 624. Der Multiplexschalter 634 legt
wahlweise die Ausgangssignale der Verzögerungseinrichtung 632 oder die Ausgangssignale der Speicher 620 bis
624 als R-, G- und B-Eingangssignale an eine Matrixschaltung
42. Die so ausgewählten Signale werden matriziert, um das Leuchtdichtesignal Y und die I- und Q-Signale
zu bilden, die an einen Farbmodulator und an eine Schaltung zur Einfügung der Leuchtdichte- und Synchronkomponenten
gelegt werden,welche als Block 43 dargestellt ist und dem Block 43 in Fig. 1 entspricht,· um
ein kompatibles Breitbild-Videosignalgemisch zu erzeugen, das einem Sender, einer Antenne, einem Kabel oder
einem Aufzeichnungsgerät zugeführt werden kann, je nachdem,
wie und wann es gesendet werden soll.
Die Zeitsteuerung für den Codierer nach Fig. 6 und für die Kamera oder eine andere mit dem Codierer gekoppelte
Signalquelle entspringt einem Taktgeber 638, der Signa-Ie mit der Frequenz 4f erzeugt, die den Auslese-Taktanschlüssen
der Randinformationsspeicher 620 und 624 zugeführt werden. Die Taktsignale werden außerdem einem
Synchronsignalgenerator 640, einem 1 ^-Frequenzteiler 642 und einem Taktzähler 644 angelegt. Der Synchrongenerator
640 erzeugt Vertikal- und Horizontalsynchronimpulse, die innerhalb der Steuereinheit 626 verwendet werden
und außerdem innerhalb einer weiteren Steuereinheit 646 benutzt werden, welche den Schaltbetrieb des Multiplexschalters
634 steuert. Der Frequenzteiler 642 erzeugt Signale der Frequenz ·% f„, die an die Eins ehr eib-Takt-
2 so
anschlüsse der Randinformationsspeicher 620 bis 624 gelegt werden, um Signale mit einer Geschwindigkeit einzu-
schreiben, die niedriger als die Auslesegeschwindigkeit ist.
Die Steuerung des Multiplexschalters 618 durch die
Steuereinheit 626 geschieht durch Setzen und Rücksetzen eines FLipflops (I1P) 648. Im rückgesetzten Zustand des
Flipflops sind die Schalter in der dargestellten Stellung, um ankommende Information in die Speicher einzugeben.
Dies ist der Zustand am Beginn jeder Horizontalzeile. Der Taktimpulszähler 644 wird ebenfalls am Beginn
jeder Horizontalzeile auf Null zurückgestellt und beginnt die 4-f -Taktimpulse zu zahlen. Bei einem be-
sc
stimmten Zählwert, der dem Ende der Randinformation entspricht, liefert ein Zählwertdecoder 650 einen Impuls,
der auf den Setzeingang S des Flipflops 648 gegeben wird,
um den Multipl.exsch.alter 618 in die andere (nicht dargestellte)
Stellung zu bringen, bei welcher die ankommenden Signale auf den durchgeführten Weg 628 gelenkt werden.
Die während des mittleren Hauptteils der Horizontalzeile erscheinende Information wird über den durchgeführten
Weg gekoppelt, welcher die Dehnungsschaltung 630 und die Teilbild-Verzögerungseinrichtung 632 enthält,
bis das Plipflop 648 zurückgesetzt wird. Diese Rücksetzung erfolgt dann, wenn der Decoder 650 einen
zweiten Zählwert des TaktZählers 644 fühlt, der dem Beginn
des rechten Randbereichs des Signals jeder Horizontalzeile entspricht. Ein daraufhin vom Decoder 650 geliefertes
zweites Pühlsignal wird über ein ODER-Glied 652 auf den Rücksetzeingang R des Flipflops 648 gegeben.
Auf diese Weise erfolgt eine Aufteilung jeder Horizontalzeile in Randbereiche, die den Randinformationsspeichern
zugeführt werden, und in einen durchgeführten Teil, der über den Durchführungsweg geleitet wird.
Die Steuereinheit 646 für den Multiplexschalter 634 enthält
einen Synchronimpulszähler 654, der Horizontalsynchronimpulse vom Synchrongenerator 640 zahlt und der
durch Vertikalsynchronimpulse zurückgestellt wird. Mit dem Zähler 654· ist ein Decoder 656 gekoppelt, der Impulse
liefert, die das Erreichen bestimmter Zählwerte anzeigen. Ein ODER-Glied 658 koppelt Vertikalsynchronimpulse
zusammen mit Impulsen vom Decoder 656 auf den Rücksetzeingang eines Flipflops 660. Der Zustand des
Flipflops 660 bestimmt den Zustand des MuItipiexschalters
634. Die dargestellte Stellung des Schalters entspricht
dem rückgesetzten Zustand des Flipflops 660. Im Betrieb wird die Steuereinheit 646 durch Vertikalsynchronsignale
zurückgesetzt. In diesem zurückgesetzten Zustand kann Randinformation von den Speichern 620 bis 624 während
der letzten zehn Zeilen des Vertikalaustastintervalls und während der ersten fünf Zeilen des normalerweise
aktiven VideoIntervalls auf die Matrixschaltung 42 gekoppelt werden. Am Ende der fünften Zeile des normalerweise
aktiven VideoIntervalls spricht der Decoder 656 auf den dann bestehenden Zählwert des Zählers 654
an, um einen Impuls zu erzeugen, der dem Setzeingang S des Flipflops 660 zugeführt wird, um dieses Flipflop zu
setzen und damit den MuItipiexschalter 634 in die andere Position (nicht dargestellt) umzuschalten. In der anderen
Position wird der mittlere Hauptteil des Breitbildsignals auf die Matrixschaltung 622 gekoppelt, und
zwar in zeitlich gedehnter Form, um 3'ede Horizontalzeile
zu füllen. Dies setzt sich über etwa 230 aktive Zeilen fort. Beim 231. Synchronimpuls spricht der Decoder 656
an, um einen Rücksetzimpuls über das ODER-Glied 658 an
den Rücksetzeingang R des Flipflops 660 zu legen und es
damit in den rückgesetzten Zustand zu bringen, so dai der Multiplexschalter 634 wieder in die gezeigte Position umschaltet.
Somit werden die letzten wenigen Zeilen des Vertikalintervalls, die dem nächstfolgenden Vertikalaustastintervall
vorangehen, zur Kopplung von Randinformation aus den Speichern 620 bis 624 auf die Matrixschaltung
verwendet.
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Wie erwähnt, empfängt ein Standardempfänger den zeitgedehnten Mittelteil des Breitbildsignals und gibt ihn
wieder. Die in den letzten zehn Zeilen des Vertikalaustastin
t er val Is untergebrachte Randinformation wird unterdrückt,
und die in den ersten und den letzten fünf Zeilen des aktiven Bildbereichs jedes Teilbildes übertragene
Randinformation liegt innerhalb des Überabtastbereichs
der Bildröhre und bleibt somit unsichtbar.
Die Fig. 7 zeigt von einem Fernsehempfänger einen Teil,
der Komponenten eines kompatiblen Fernsehsignals empfängt. Nicht dargestellt sind diejenigen Teile des Empfängers,
die herkömmlicher Art sind. Darunter fallen der Tuner, der ZF-Verstärker, die Anordnungen zur automatisehen
Verstärkungs- und Frequenzregelung (AVR- und AFR-Schaltungen),
der Videodetektor, der Kanal zur Verarbeitung des Tonsignals, die Schaltungen zur Verarbeitung
des Leuchtdichte- und des Farbartsignals bis einschließlich zum Demodulator für die Erzeugung der I- und Q-Signale,
ferner die Versorgungsschaltungen, die Bildröhre
und die Ablenkeinrichtung. Wie erwähnt, muß die Ablenkeinrichtung ein Raster passender Breite erzeugen. Ebenfalls
nicht dargestellt sind Schalteinrichtungen, die fühlen, ob das empfangene Signal ein kompatibles Breitbildsignal
oder ein Standardsignal ist, und die den Empfänger in die entsprechende Betriebsart schalten. In der
Anordnung nach Fig. 7 werden die Signale I, I und Q sowohl während der aktiven Intervalle als auch während der
Austastintervalle auf eine Matrixschaltung 710 gegeben,
welche die Farbsignale R, G und B erzeugt und auf einen MuItipiexschalter 712 gibt. Der Schalter 712 wird durch
eine Steuereinheit 714· gesteuert. In der dargestellten
Position der Schaltelemente des Schalters 712 gelangen die Signale R, G und B zu entsprechenden Eingängen einzelner
Randinformations-Speicherblöcke, die hier insgesamt als ein einziger Randinformationsspeicher 716 dargestellt
sind. Dieser Speicher 716 speichert die Randin-
formation in FIFO-Organisation mit einer Eingabe- oder
Schreibtaktfrequenz, die relativ hoch ist. In der anderen Stellung des Schalters 712 werden die Signale R, G
und B von der Matrixschaltung 716 über durchgeführte Leitungen,
die insgesamt mit 718 bezeichnet sind, auf einen
Zeitpresser 720 gekoppelt. Der Zweck dieses Zeitpressers 720 besteht darin, den mittleren Teil der Breitbildinformation,
der zuvor auf ungefähr 53 P-S gedehnt wurde, so
weit zeitlich zu komprimieren, daß die Randinformation
hinzugefügt werden kann, um vollständige Zeilen der Breitbildinformation mit jeweils einer aktiven Dauer von
ungefähr 53 /is zu bilden.
Die Signale R, G und B vom Zeitpresser 720 und vom Randinformationsspeicher
716 werden an entsprechende Eingänge eines Multiplexschalters 722 gelegt, der während jedes
Horizontalintervalls so umgeschaltet wird, daß er die Randinformation mit der mittleren Information kombiniert.
Der Multiplexschalter 722 wird durch eine Steuereinheit
724 gesteuert. Das kombinierte Videosignal, dessen
Zeilen die Breitbildinformation darstellen, wird vom Multiplexschalter 722 einer weiteren Verarbeitung zugeführt
und am Ende auf Bildröhrentreiber gegeben, um ein
siebtbares Bild darzustellen.
Die Steuereinheit 714 für den Multiplexschalter 712 enthält
einen Zähler 726, der durch Vertikalsynchronimpulse aus einer zum Empfänger gehörenden Synchronsignal-Abtrennstufe
(nicht dargestellt) zurückgestellt wird und der die von der erwähnten Abtrennstufe gelieferten Horizontalsynchronimpulse
zählt. Ein Decoder 728 spricht bei einem Zählwert an, der 21 Horizontalzeilen nach dem Beginn
eines Vertikalsynchronintervalls erreicht wird. Dieser Zählwert muß in Wirklichkeit nicht unbedingt gleich
21 sein, sondern hängt auch von den Eigenschaften des Vertikalsynchrondetektors ab, der erst eine gewisse Zeit
nach dem Beginn des Vertikalsynchronintervalls anspricht.
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Der Decoder 728 ist auf den Zählwert für 21 Zeilen eingestellt, um ein Hip flop 730 am Ende der fünften Zeile
nach dem Ende des Standard-Vertikalaustastintervalls zu setzen, denn zu diesem Zeitpunkt ist der erste Teil der
an der Matrixschaltung 710 ankommenden Randinformation für das "betreffende Teilbild zu Ende, und es beginnt
das über den Zeitpresser 720 durchzukoppelnde Hauptsignal.
Wenn das Flipflop 730 in den gesetzten Zustand kippt, schaltet es die Schaltelemente des Multiplexschalters
712 in die andere Stellung, wodurch die Information auf dem Durchgangsweg über die Leitung 718 und den Zeitpresser
720 zum Multiplexschalter 722 gekoppelt wird.
Der Zähler 726 fährt mit der Zählung der Horizontalsynchronimpulse fort, bis ein Zählwert erreicht ist, der
das Ende des durchzukoppelnden Signals und den Beginn des zweiten Teils der Eandinformation anzeigt. Der Decoder
728 spricht bei diesem Zählwert an und erzeugt auf einer Leitung 732 einen Rücksetzimpuls, der über ein
ODER-Glied 734 an den Rucksetζeingang R des Flipflops
73Ο gelegt wird. Das Flipflop 730 wird damit zurückgesetzt,
so daß es die Schaltelemente des Schalters 12 wieder in die dargestellten Positionen bringt, um eine
Einspeicherung der weiteren Randinformation in den Speicher 716 zu erlauben, nötigenfalls unter Steuerung durch
einen Adressengenerator (nicht dargestellt).
Die MuItiplexsehalter 712 und 722 können nicht miteinander
zwangsgekuppelt sein. Die am Empfänger ankommende Randinformation ist innerhalb des Vertikalaustastintervalls
und eines Bereichs nahe diesem Intervall zusammengefaßt. Um die Randinformation in der gewünschten Weise
zu verwenden, muß sie jedoch auseinandergebrochen werden, und jeder Teil muß am Beginn bzw. am Ende (d.h. auf der
rechten bzw. auf der linken Seite) jedes Zeilenabschnitts des Videosignals hinzugefügt werden.
Die Steuereinheit 724 für den Multiplexschalter 722 ent-
hält einen Zähler 738, der mit einer Hilfsträgerquelle
(nicht dargestellt) gekoppelt ist, um einzelne Perioden des Hilfsträgers zu zählen. Der Zähler 738 hat außerdem
einen Rückstelleingang, der mit einer Vertikalsynchronimpulse liefernden Quelle gekoppelt ist, um ihn bei jedem
Vertikalsynchronimpuls zurückzustellen. Ein Decoder 74-0 spricht auf einen bestimmten Zählwert des Zählers
738 während jeder Horizontalzeile an, um Impulse zu erzeugen,
welche die Zeitpunkte der Wechsel zwischen der Randinformation und der mittleren oder durchzukoppelnden
Information anzeigen. Diese Impulse werden dem Setzeingang S eines Flip flops 74-2 und, über ein ODER-Glied 744,
dem Rücksetzeingang dieses Flipflops angelegt. Ein zweiter Eingang des ODER-Gliedes 744 empfängt Horizontal-
Synchronimpulse, um. das Flip flop 742 am Beginn jeder Zeile zurückzusetzen. Der Ausgang des Flipflops 742 ist mit
dem Multiplexschalter 722 gekoppelt, um dessen Zustand zu steuern. Den dargestellten Zustand nimmt der Multiplexschalter
ein, wenn das Flipflop 742 im rückgesetzten Zustand ist. Das Ausgangssignal des Flipflops 742 wird
außerdem an eine Torschaltung 745 gelegt, um das Anlegen
von Lesetaktimpulsen aus einem Taktgeber 746 an einen Lesetakteingang des Randinformationsspeichers 716 zu
steuern.
Im Betrieb wird das Flipflop 742 durch Horizontalsynchronimpulse,
die seinem Rücksetzeingang über das ODER-Glied 744 zugeführt werden, am Beginn jeder Horizontalzeile
zurückgesetzt. Der Multiplexschalter 722 nimmt dann einen Zustand ein, bei welchem er Signale vom Randinformationsspeicher
716 auf die nachfolgenden Signalverarbeitungsschaltungen oder Bildröhrentreiber koppelt.
Die Torschaltung 745 ist durchgeschaltet, um Lesetaktimpulse
durchzulassen, welche relativ niedrige Frequenz haben und die Auslesung der linken Randinformation für
die betreffende Zeile bewirken. Die Auslesung wird fortgesetzt, während der Zähler 738 die Hilfsträgerperioden
zahlt, bis ein Zählwert erreicht wird, bei welchem zu erwarten ist, daß die linke Randinformation zu Ende
ist und die durchzukoppelnde Information beginnen sollte. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Decoder 74-0 einen Setzimpuls,
der auf den Setz eingang des Flipflops 74-2 gegeben wird, um die Torschaltung 74-5 zu sperren und die Auslesung
zu beenden und außerdem den Multip 1 exschalter 722 umzuschalten, so daß die Bildröhrentreiber vom Randinformationsspeicher
716 abgekoppelt und an den Ausgang des Zeitpressers 720 gekoppelt werden. Dieser Zustand dauert
an, bis der Zähler 738 einen zweiten Zählwert erreicht,
bei welchem das Ende der durchzukoppelnden Information zu erwarten ist und die Auslesung der rechten Randinformation
für die betreffende Zeile beginnen sollte. Da die rechte Randinformation in der Organisation des Speichers
716 unmittelbar der linken Randinformation folgt, bewirkt die Rücksetzung des Flip flops 7zl-2, daß die Schaltelemente
in die dargestellte Position zurückgestellt werden, um wieder den Ausgang des Speichers 716 mit den Bildröhrentreibern
zu koppeln, und daß die Torschaltung 74-5 wieder
durchgeschaltet \d.rd, um die Auslesung zu ermöglichen.
Die rechte Randinformation wird zum Ausgang der Anordnung gekoppelt, bis die betreffende Zeile zu Ende ist. Zu diesem
Zeitpunkt wird die Steuereinheit 724 durch einen Horizontalsynchronimpuls
zurückgesetzt, so daß die Anordnung für die nächstfolgende Zeile bereit ist.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein
Codierer verwendet, wie er in Fig. 8 als Blockschaltbild dargestellt ist. Dieser Codierer empfängt an einer Eingangsklemme
810 ein Videosignal, welches ein Format für das Bildseitenverhältnis 5:3 hat, einschließlich Synchron-
und Burstinformation. Die Synchron- und Burstinformation
wird in einer entsprechenden Abtrennstufe 812 gefühlt, die einen Synchronimpuls zur Rücksetzung eines Zählers
in einer Zähler- und Logikschaltung 814 erzeugt. Der Zähler
zählt in Relation zum Burst stehende Taktimpulse, um
Zeitpunkte T2 und T6 während jeder Horizontalzeile zu
bestimmen. Die Zähler- und Logikschaltung 814 decodiert den Zählwert des Zählers und erzeugt einen Schaltersteuerimpuls,
der an einen Multiplexschalter 816 gelegt wird. Dieser Schalter lenkt die "überschüssige" Information zu
einem Speicher 820, der durch eine Schreibsteuerschaltung
822 in den Einschreibbetrieb versetzt wird. Die Schaltung 822 wird durch die Zähler- und Logikschaltung
814 eingeschaltet, um die Einschreibung in den Speicher zu beginnen, sobald der Schalter 816 in die dargestellte
(obere) Stellung gebracht ist, um den Signaldurchgang zum Speicher zu erlauben. Zum Zeitpunkt T2 kippt der
Schalter 816 in die untere Stellung, und die Einschreibung in den Speicher 820 hört auf. Das "normale" Videosignal
für den Bildteil mit dem Seitenverhältnis 4:3 wird auf eine die Leuchtdichteinformation von der Farbartinformation
trennende Schaltung 824 gegeben, die das Leuchtdichtesignal Y und die I- und Q-Signale voneinander
trennt. Das Y- und das Q-Signal werden einer Modulations- und Addierschaltung 26 zugeführt, worin ein Farbfernsehsignalgemisch
wieder-hergestellt wird. Das I-Signal
von der Trennschaltung 824 wird über ein Filter 828 und einen Multiplexschalter 830 auf den I-Eingang der
Modulations- und Addierschaltung 826 gekoppelt. Am Beginn
jeder Horizontalzeile enthält der Speicher 820 die "überschüssige" Information aus der letzten Hälfte der
vorangegangenen Zeile. Zu jedem Zeitpunkt ö?2 enthält der Speicher außerdem Information, welche die überschüssige
Information in der ersten Hälfte der laufenden Zeile betrifft. Diese Information wird an einer zweiten Klemme
des Multiplexschalters 830 verfügbar gemacht. Der Multiplexschalter
830 ist mit dem Ausgang des Speichers 820 gekoppelt, und dieser Speicher wird durch eine Differenzierschaltung
und eine Schwellenschaltung 834 während hochfrequenter Übergänge in der Farbinformation in den
Auslesebetrieb gebracht, denn zu dieser Zeit kann Information durch den I-Kanal gepumpt werden, wie es aus-
O O U
führlicher in der Patentanmeldung P 32 28 597.3 vom 30. Juli 1982 beschrieben ist. Wie dort erläutert, sind
Übergänge im Farbartsignal gewöhnlich von Übergängen im Leuchtdichtesignal begleitet. Daher ist eine Bewahrung
von Farbsignalübergängen nicht besonders wichtig, so daß in den betreffenden Zeiten zusätzliche Information übertragen
werden kann. Das addierte Signal bewirkt zwar gewisse Färbsignalfehler während der Übergänge, jedoch
sind diese Fehler nicht gesondert sichtbar.
Um eine genügende Kanalbandbreite für die Weiterleitung des ganzen überschüssigen Signals zu bekommen, kann es
notwendig sein, einen zweiten, dem Q-Signal zugeordneten
Kanal auszunutzen, ähnlich wie der gesonderte Kanal für das I-Signal.
Die Anordnung nach Fig. 8 sorgt zwar dafür, daß das der rechten und der linken Randinformation des 5:3-Videosignals
zugeordnete Signal in einem Standard-Wiedergabegerät
für das Bildseitenverhältnis 4:3 nicht sichtbar
erscheint, jedoch ändert sich die Bandbreite der verfügbaren gesonderten Kanäle abhängig von der Anzahl hochfrequenter
Übergänge in der Farbartinformation. V/enn sehr wenige solcher hochfrequenter Übergänge vorhanden
sind, nimmt die Kapazität der gesonderten Kanäle ab, so daß ein gewisses Maß an Information verlorengehen kann.
Es ist wünschenswert, die überschüssige oder Randinformation in einer Weise zur Verfügung zu stellen, bei welcher
keine derartige Abhängigkeit von den Eigenschaften des übertragenen Signals besteht.
Die Fig. 9 zeigt ein Horizontalzeilenintervall von etwa
60 Mikrosekunden, von fenen 50 MikroSekunden für die Bildinformation
und 10 Mikrosekunden für die Austastung zur Verfügung stehen. Wenn die Hälfte des Austastintervalls,
also 5 Mikrosekunden, für die überschüssige Information
einer Zeile verfügbar gemacht wird, .dann erhöht sich die
_ 34 -
Menge der jeweils übertragbaren Information um 5/50,
also im 10$. Dies ist weniger als die erforderlichen
25$· Wenn jedoch, die überschüssige Information zeitlich
komprimiert wird, dann kann die komprimierte Information in einem Teil des Horizontalaustastintervalls untergebracht
werden und auf der Empfängerseite wieder zeitlich
gedehnt und genutzt werden. Wenn das zeitkomprimierte Signal über ein die FCC-Vorschriften erfüllendes Rundfunksystem
begrenzter Bandbreite übertragen wird, dann werden die hochfrequenten Teile gedämpft. Wenn das komprimierte
Signal durch den Spezialempfänger zeitlich gedehnt
wird, dann sind die hochfrequenten Teile verloren. Dies bedeutet, daß die Auflösung des Bildes am rechten
und am linken Rand kleiner ist als die Auflösung derjenigen
Teile des Signals, die nicht zeitlich komprimiert wurden. Die Fig. 9b zeigt eine Horizontalzeile, in welcher
das überschüssige Signal aus der rechten Seite der laufenden Zeile in die letzte Hälfte des Austastintervalls
nach dem Horizontalsynchronimpuls gelegt ist. Das normale Signal für das Seitenverhältnis 4:3 wird während
der normalen aktiven Zeilenzeit von 50 Mikrosekunden gesendet.
Um das System kompatibel mit dem Standardbild zu halten, wird die zeitlich komprimierte überschüssige Information
außerdem amplitudengepreßt, d.h. in Schwarzrichtung gedrückt, so daß die Amplitudenänderungen gering sind und
ein Standardempfänger praktisch einen nur leicht zitternden Austastpegel empfängt. Bei einer solchen Vorgehensweise
besteht jedoch die Gefahr von Störungen hinsichtlich des Burstsignals.
Neben den vorstehend beschriebenen und dargestellten Anordnungen sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung
möglich. Insbesondere kann die zeitliche Komprimierung des Videosignals an den Seiten des Rasters dadurch
erfolgen, daß man einen Speicher, in den die Information
- 35 -
A mit einer konstanten Geschwindigkeit eingeschrieben wor
den ist, mit variabler Geschwindigkeit ausliest oder adressiert. Statt der Verwendung elektrischer Zeitdehnungsschaltungen,
wie sie beispielsweise im Empfänger nach Fig. 3 dargestellt sind, kann die Dehnung auch
durch. Modulation der Ablenkgeschwindigkeit bewirkt werden.
Claims (12)
- Patentansprüchefly Kompatibles Breitbild-Fernsehsystem mit einer Einrichtung zur Erzeugung periodisch aufeinanderfolgender Zeilensignale, die repräsentativ für eine Szene mit breitem Seitenverhältnis sind, gekennzeichnet durch:eine Einrichtung (30, 40 in Fig. 1), die einen ersten Teil jedes der Zeilensignale als zugehörig zu einem Teil der Szene identifiziert, der ein relativ kleines Seitenverhältnis hat, und die einen zweiten Teil jedes der Zeilensignale als übermäßig identifiziert;eine mit der die Zeilensignale erzeugenden Einrichtung gekoppelte Verarbeitungseinrichtung (28, 34, 36), welche mindestens teilweise die zweiten Teile der Zeilensignale anders als die ersten Teile in einer derartigen Weise verarbeitet, daß ein Breitbildsignal erzeugt wird, welches in einem ein relativ kleines Seitenverhältnis aufweisenden Raster wiedergegeben werden kann, wobei die übermäßigen Teile im wesentlichen unsichtbar bleiben. . o
- 2. Fernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil die an den Zeilenenden liegenden Abschnitte der Zeilensignale umfaßt.
- 3· Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung den zweiten Teil zeitlich derart komprimiert, daß er den Überabtastbereich der Zeilenabtastung des das relativ kleine Bildseitenverhältnis aufweisenden Kasters belegt (Fig. 1).
- 4-. Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung den zweiten Teil vom ersten Teil wegnimmt und ihn in einen dritten Teil des erzeugten Signals einfügt, der zu anderen Zwecken als zur Darstellung aktiver Bildinformation verfügbar ist (Fig. 6).
- 5. Fernsehsystem nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Signalteil mindestens einen Teil eines Vertikalaustastintervalls enthält.
- 6. Fernsehsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Signalteil einen Teil des Vertikalaustastintervalls und einige Zeilenintervalle umfaßt, die diesem Bildaustastintervall benachbart sind.
- 7. Fernsehsystem nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Signalteil einen Teil eines Zeilenaustastintervalls umfaßt (Fig. 9).
- 8. Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung den zweiten Teil vom ersten Teil wegnimmt und ihn in Abschnitte legt, die von Übergängen der Färbinformation des erzeugten Signals eingenommen werden (Fig. 8).
- 9e Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung die Signale des zweiten Teils relativ zu den Signalen des ersten Teils bewegt«
- 10. Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung die Signale des zweiten Teils an die Stelle hochfrequen ter Teile der Signale des ersten Teils einfügt.
- 11. Fernsehsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung die ersten Teile zeitlich dehnt.
- 12. Fernseh-Bildwiedergabegerät für ein Breitbild-Fernsehsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Verarbeitungseinrichtung enthält, die auf den Empfang der verarbeiteten Teile der für die Szene mit breitem Seiten verhältnis repräsentativen Signale anspricht, um daraus ein Signal wiederherzustellen, welches die ersten und zweiten Signalteile in einer Form zur Wiedergabe auf einem Raster mit großem Bildseitenverhältnis enthält.
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