DE3414452C1 - Verfahren zur kompatiblen Übertragung eines Farbfernsehsignals mit Zusatzinformationen - Google Patents

Description

• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren vorkommende gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt F i g. 1 ein Übersichtsschaltbild der senderseitigen Signalübertragung, F i g. 2 ein Blockschaltbild der senderseitigen Umsetzung der Signale gem. der Erfindung, F i g. 3 ein Blockschaltbild der zugehörigen empfängerseitigen Demodulation und Signalaufbereitung, F i g. 3a eine Variante der in F i g. 3 dargestellten Amplitudenentzerrungsschaltung des (F)BAS-Signals, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführung der senderseitigen Umsetzung der Signale, F i g. 5 ein Blockschaltbild der zugehörigen empfängerseitigen Demodulation und Signalaufbereitung und F i g. 6 ein Blockschaltbild zur empfängerseitigen Reduktion von Cross-Luminanz-Störungen.
• In F i g. list der Übertragungsweg 1 von einem sogenannten Komponenten-Studio, in welchem das Farbfernsehsignal in Komponentenform, bestehend aus dem Luminanzsignal Y und den beiden Farbdifferenzsignalen U und ¾ erzeugt wird, über die Klemmen 2 (Y-Signal), 3 (U-Signal) und 4 (V-Signal) mit einem Sender 6 verbunden. Dieser Sender 6 besteht aus einem Teil 7 für die Basisbandverarbeitung des Farbfernsehsignals, einem Teil 8 zur Umsetzung des Basisbandes in die ZF-Ebene und einem HF-Modulator 9, dessen HF-Ausgangssignal in die Antenne 11 bzw. ein Breitbandkabel eingespeist wird.
• Im Teil 7 werden die an den Klemmen 2,3,4 anliegenden Signale einem Coder 12, beispielsweise einem PAL-Coder, zugeführt. Hiermit wird ein normgerechtes Farbfernsehsignal FBAS der jeweiligen Norm erzeugt und der Klemme 13 zugeleitet. An den Klemmen 14 und 15 liegen die Farbdifferenzsignale U und ¾ welche direkt von den Klemmen 3 und 4 abgenommen werden.
• Diese drei Signale (FBAS, U und V) werden nun im Teil 8 in ein ZF-Signal umgewandelt, dessen Amplituden-Frequenzgang in dem Block 8 dargestellt ist. Bekanntlich besteht das zwischenfrequente FBAS-Signal nicht nur aus dem ca. 5,5 MHz breiten Luminanzsignal 16 mit im oberen Frequenzbereich verschachtelt angeordnetem Chrominanzsignal 17 (schräg schraffierter Teil), sondern auch aus einem bis zu ca. 1 MHz unterhalb des Bildträgers 18 (von 38,9 MHz) reichenden Restseitenband 19, welches für eine vereinfachte empfängerseitige ZF-Verstärkung und Demodulation mit übertragen werden muß.
• Die Schaltung des Teils 8 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt und wird dort näher erläutert. An der Ausgangsklemme 21 des Teils 8 ist somit ein zwischenfrequentes FBAS-Signal gemäß der beschriebenen Darstellung abnehmbar. Dieses Signal wird nun einem HF-Modulator 9 zugeführt, an dessen Klemme 22 das trägerfrequente Signal fHFliegt. Nach der Modulation wird das trägerfrequente FBAS-Signal über die Antenne 11 ausgestrahlt bzw. in ein Kabelverteilsystem eingespeist.
• In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild des ZF-Teils 8 gem.
• F i g. 1 dargestellt. An den Klemmen 13, 14 und 15 liegen die vom Teil 7 gelieferten Signale FBAS, U und V Das an Klemme 13 liegende FBAS-Signal, beispielsweise der PAL-Norm, wird gemäß dieser Norm mit Hilfe des Tiefpaßfilters 23 bandbegrenzt und dem In-Phase-Eingang eines Quadraturmodulators 24 zugeführt. Die an den Klemmen 14 und 15 anliegenden Farbdifferenzsignale Uund Vwerden mit den Tiefpaßfiltern 25 und 26 auf die Bandbreite des Restseitenbandes der ZF-Norm begrenzt. Mit einem Umschalter 27 werden die Farbdifferenzsignale U und V zeilenalternierend umgeschaltet.
• Das dazu notwendige Schaltspannungssignal wird in einer Impuls-Abtrenn- und Aufbereitungsstufe 28 aus der Bild- und Zeilensynchronisationsinformation des FBAS-Signals gewonnen.
• Mit Hilfe einer Abschwächerschaltung 29 werden die zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale U und V um einen Faktor ac amplitudenmäßig abgesenkt (ca.
• -lOdB bis -12dB), um Übersprechstörungen zwischen der Zusatzinformation und dem Normsignal bei bestehenden Empfängerkonzepten zu vermeiden. Die am Ausgang der Schaltung 29 abnehmbaren zeilensequentiellen Chrominanzsignale U und V (gekreuzt schraffierter Teil 20 in der ZF-Charakteristik im Block 8) werden dem anderen Eingang des Quadratmodulators 24 zugeführt, mit welchem sie in bekannter Art und Weise moduliert werden. Das Ausgangssignal des Modulators 24 wird dann noch einem Bandpaß 31 zugeführt, wodurch das resultierende Signal auf die normgerechte Bandbreite begrenzt wird. Am Ausgang 21 des ZF-Teils 8 ist somit ein Signal gemäß dem in Block 8 der F i g. 1 gezeichneten Verlauf abnehmbar.
• F i g. 3 zeigt die zum Blockschaltbild gem. F i g. 2 zugehörige Empfängerschaltung. Hierbei ist - wie auch in Fig.2 - die trägerfrequente Signalverarbeitung bzw. -umsetzung außer acht gelassen, da sie bekannt und vom erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig ist.
• Über Klemme 32 wird das ZF-Farbfernsehsignal einerseits einem Bandpaß 33 mit einer dem Bandpaß 31 (Fig.2) entsprechenden Durchlaßkurve und andererseits einem Bandpaß 34 mit einer zum Bildträger symmetrischen Durchlaßkurve zugeführt.
• Das über den Bandpaß 33 geleitete Signal wird über eine Eingangsklemme 36 dem In-Phase-Eingang eines Quadraturdemodulators 37 zugeführt und phasensynchron demoduliert. Das zugehörige Ausgangssignal an Klemme 38 wird danach einer Amplitudenentzerrerschaltung 39 zugeführt. Dabei wird der Spektralbereich der Amplitudenüberhöhung mit einem Tiefpaßfilter 41 ausgefiltert und mit einem Umkehrverstärker 42 amplitudengewichtet. Nach einem Laufzeitausgleich des demodulierten Signals mittels der Laufzeitschaltung 43 werden diese beiden Signale in der Addierstufe 44 addiert. Am Ausgang 46 kann das amplitudenentzerrte, genormte FBAS-Signal abgegriffen werden.
• Das Ausgangssignal des Bandpasses 34, welches aus einer zum Bildträger symmetrischen Zweiseitenbandkomponente besteht, wird über eine Eingangsklemme 47 dem Quadratur-Phase-Eingang des Quadraturdemodulators 37 zugeführt. Das phasensynchron demodulierte Signal kann an Klemme 48 abgenommen werden.
• Nach einer inversen Amplitudenanhebung um den Faktor l/ac mit Hilfe des Verstärkers 49 wird dieses Signal einerseits direkt und andererseits über eine Laufzeitleitung 51 zur Signalverzögerung um eine Zeilendauer (H) einem zeilensequentiell betriebenen Signalumschalter 52 zugeführt. Die Umsteuerung des Umschalters 52 erfolgt hierbei mit dem Ausgangssignal eines 2H-Generators 53, welcher beispielsweise mit dem amplitudenalternierenden K-Impuls synchronisiert werden kann. An den Ausgangsklemmen 54 und 55 sind dann die Farbdifferenzsignale Uund Vabnehmbar.
• In F i g. 3a ist eine Variante 39' der Amplitudenentzerrerschaltung 39 von F i g. 3 dargestellt. Das an der Klemme 47 liegende Ausgangssignal des Bandpasses 34 wird nun einem Synchrondemodulator 56 zur Demodulation der In-Phase-Komponente zugeführt. Dieses demodulierte Signal entspricht dem Ausgangssignal des Tiefpasses 41 und wird ebenfalls zur Amplitudengewichtung dem Umkehrverstärker 42 zugeleitet. In der Addierstufe 44 werden danach das Ausgangssignal des Verstärkers 42 und das an Klemme 38 anliegende demodulierte (F)BAS-Signal addiert. Am Ausgang 46 entsteht somit ein Luminanz- bzw. FBAS-Signal mit ebenem Frequenzgang.
• F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Senders für ein gegenüber F i g. 2 alternatives Übertragungsverfahren, bei dem zeilenalternierend die Summe und die Differenz der beiden Farbdifferenzsignale übertragen wird. Dazu wird mit einem Multiplizierer 56 das Farbdifferenzsignal V zeilenalternierend invertiert, wobei die Steuerung - wie in Fig. 2 - über die Stufe 28 erfolgt.
• Das Ausgangssignal des Multiplizierers 56 wird anschließend dem einen Eingang einer Addierstufe 57 zugeführt, an deren anderen Eingang das Farbdifferenzsi- gnal U anliegt. Nach der Addition dieser Signale wird das resultierende Chrominanzsignal über die Abschwächerschaltung 29 dem Quadraturmodulator 24 zugeführt und - wie bereits beschrieben - weiterverarbeitet.
• F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild zur empfängerseitigen Signalaufbereitung der von der Schaltung nach Fig.4 abgegebenen Signale. Nach Demodulation des Signals im Quadraturdemodulator 37 und Amplitudenanhebung mit Verstärker 49 erfolgt eine Signalverzögerung um eine Zeilendauer ?;«H mit der Laufzeitleitung 51.
• Die den Eingängen einer Addierstufe 58 zugeführten Summen- und Differenzsignale des unverzögerten und des mit der Laufzeitleitung 51 verzögerten Signals ergibt nach Addition an Klemme 54 das gewünschte Farbdifferenzsignal U Die Differenzbildung zwischen dem mit der Laufzeitleitung 51 verzögerten und dem unverzögerten Summen- und Differenzsignal mit Hilfe einer Umkehrstufe 59 und einer weiteren Addierstufe 61 liefert das Farbdifferenzsignal + E Eine entsprechende Umschaltung der Komponente mittels eines mit dem 2H-Generator 53 synchronisierten Multiplizierers 62 erzeugt das Farbdifferenzsignal Van Klemme 55.
• In F i g. 6 ist ein Blockschaltbild zur Rückgewinnung der störungsfreien Luminanzinformation im Empfänger dargestellt, wodurch Cross-Luminanzstörungen weitgehend vermieden werden. Hierzu werden die an den Klemmen 54 und 55 (s. Fig.3 bzw. 5) abnehmbaren fehlerfreien Farbdifferenzsignale in einem Coder 63 der entsprechenden Norm (z. B. PAL) neu codiert. Die Farbträgersynchronisation erfolgt über eine Synchronisierstufe 64 aus dem an Klemme 46 liegenden FBAS-Signal. Das neu codierte Chrominanzsignal wird mittels der Umkehrstufe 66 invertiert und in der Addierstufe 67 dem FBAS-Signal (mit umgekehrter Polarität) zuaddiert. Der Laufzeitausgleich zwischen den beiden Signalwegen erfolgt mit dem Laufzeitglied 68. An Klemme 69 läßt sich somit ein fehlerfreies BAS-Signal mit der vollen Bandbreite abgreifen.

Claims (11)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur kompatiblen Übertragung eines Farbfernsehsignals mit Zusatzinformationen, welche als zusätzliche Signale im Frequenzbereich symmetrisch um den Bildträger übertragen werden, d a -durch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Signale auf einer Trägerfrequenz orthogonal zur Bildträgerfrequenz übertragen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Signale Farbdifferenzsignale sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdifferenzsignale auf die Bandbreite des Restseitenbandes der ZF-Norm begrenzt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdifferenzsignale zeilenalternierend übertragen werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe und die Differenz der Farbdifferenzsignale zeilenalternierend übertragen werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Summe und der Differenz das eine der Farbdifferenzsignale zeilenalternierend invertiert zu dem anderen addiert wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Signale in ihrer Amplitude senderseitig abgesenkt und empfängerseitig dementsprechend wieder angehoben werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Demodulation des Farbfernsehsignals linearen Amplitudenfehler durch ein Korrektursignal kompensiert werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal durch Tiefpaßfilterung des demodulierten Farbfernsehsignals und entsprechende Gewichtung gewonnen wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal durch Demodulation der symmetrisch zum Bildträger bandbegrenzten In-Phase-Komponente des Farbfernsehsignals und entsprechende Gewichtung gewonnen wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Cross-Luminanz-Störungen empfängerseitig die demodulierten Farbdifferenzsignale entsprechend der Norm des übertragenen Farbfernsehsignals codiert werden und daß dieses codierte Signal vom übertragenen demodulierten Farbfernsehsignal subtrahiert wird.

    Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur kompatiblen Übertragung eines Farbfernsehsignals mit Zusatzinformationen nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie es aus »ntz«, 1982, Heft 6, Seite 368, bekannt ist.

    Aus der Zeitschrift »ntz«, 1982, Heft 6, insbesondere Seite 368 ist bekannt, die Zusatzinformationen in Zeilen der vertikalen Austastlücke zu übertragen. Aufgrund der Amplitudenmodulation des Bildträgers ist der gesamte Modulationsinhalt jeweils in den beiden, bei der Modulation des Bildträgers entstehenden und um diesen symmetrisch angeordneten Seitenbändern enthalten, so daß damit die Zusatzinformationen als zusätzliche Signale im Frequenzbereich symmetrisch um den Bildträger übertragen werden.

    Die derzeitigen Farbfernsehsysteme weisen hinsichtlich ihrer Bildwiedergabequalität Mängel auf. Durch die einkanalige Übertragung des Leuchtdichtesignals und der geträgerten Farbinformation ist neben dem Gewinn der Farbdarstellung eine Qualitätsminderung durch Übersprechen entstanden. Die Übersprechstörungen werden üblicherweise mit »Cross-Color« und »Cross-Luminanz« bezeichnet. Zur Beseitigung dieser Übersprechstörungen werden z. Z. Verfahren diskutiert (z. B.

    MAC-Verfahren, Timeplex-Verfahren), bei denen die Komponenten im Zeitmultiplex übersprechfrei übertragen werden können, siehe dazu beispielsweise Zeitschrift »ntz«, 1983, Heft 12, Seite 816. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie - nur bedingt kompatibel zum bestehenden System - vorwiegend in neuen, breiteren Übertragungskanälen angewendet werden können.

    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem ein Farbfernsehsignal ohne Übersprechstörungen innerhalb der bestehenden Kanalbandbreite übertragen werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Merkmal des Kennzeichens des Hauptanspruches.

    An sich ist es aus der Zeitschrift »Funkschau«, 1973, Heft 20, insbesondere Seite 761 bis 763 bekannt, zwei frequenzgleiche, zueinander orthogonale Trägerfrequenzschwingungen mit zwei unterschiedlichen Signalen, nämlich den beiden Farbdifferenzsignalen (R-Y) und (B-Y), jeweils in der Amplitude zu modulieren, so daß sich eine Quadratur-Modulation (QAM) ergibt.

    Dies geschieht jedoch außerhalb des Bildträgerfrequenzbereichs.

    Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Chrominanzinformation innerhalb der bestehenden Übertragungskanäle als Zusatzinformation übersprechfrei zur bestehenden Norm übertragen werden kann, ohne daß zusätzliche Störungen entstehen.

    Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß diese Zusatzinformation nach entsprechender Verarbeitung auch zur Verminderung von Cross-Luminanz-Störungen eingesetzt werden kann.