DE3732111C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Synchronisieren eines asynchronen Videosignals und mindestens eines dem asynchronen Videosignal zugeordneten Audiosignals.

Aus der Zeitschrift "Fernseh- und Kino-Technik", Nr. 5, 1981, Seiten 175 bis 177, ist ein Verfahren zur Anpassung beliebig fremder Videosignale an die Synchronisationsebene eines Fernsehstudios bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein zum Fernsehstudio asynchrones Videosignal A/D-gewandelt und mit einem aus dem asynchronen Videosignal abgeleiteten Takt in einen digitalen Halbbildspeicher eingeschrieben. Der digitale Halbbildspeicher wird mit einem von einem Videoreferenzsignal abgeleiteten Takt ausgelesen. Bei Verwendung von PAL-codierten Videosignalen und einem Halbbildspeicher beträgt die größte Laufzeitdifferenz zwischen dem Ein- und Ausgangssignal des Halbbildspeichers 20 ms. Noch größere Verzögerungszeiten (40 ms) entstehen bei der Verwendung von Vollbildspeichern.

Um zwischen einem laufzeitangepaßten Videosignal und einem das Videosignal begleitenden Audiosignal Lippensynchronität zu sichern, werden die Audiosignale üblicherweise in sogenannten digitalen Audio-Synchronisatoren an die Verzögerungszeit des Videosignals angepaßt. Derartige aus der WO 82/00 556 bekannte Audio-Synchronisatoren enthalten einen digitalen Speicher als steuerbares Verzögerungselement. In Abhängigkeit der Laufzeitdifferenz zweier Videosignale wird das Audiosignal entsprechend verzögert.

Aus der DE 29 01 034 A1 ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung analoger Audiosignale bekannt, die es ermöglicht, die Audiosignale auch beim Vorliegen systembedingter Signallücken (gabs) störungsfrei zu übertragen bzw. aufzuzeichnen. Dabei werden die Audiosignale A/D-gewandelt, zeitkomprimiert und in freie Informationslücken eines Videosignals eingeschoben oder anstelle von Fernsehsignalen übertragen bzw. aufgezeichnet. Zur Rückgewinnung der Audiosignale findet nach der Übertragung bzw. Wiedergabe eine Dekomprimierung und D/A-Wandlung statt. Die bekannte Vorrichtung läßt sich vorteilhaft auch zur Korrektur von Zeitbasisfehlern eines Analogsignals einsetzen. Zur Synchronisierung eines asynchronen Videosignals ist diese bekannte Vorrichtung nicht geeignet.

Ferner ist aus der DE-Zeitschrift "Fernseh- und Kino-Technik", 37. Jahrg., No. 5/1983, S. 187-196, ein als C-MAC bezeichnetes Übertragungsverfahren für Farbfernseh- und Tonsignale bekannt, bei welchem der Ton digital in horizontalen Austastlücken des Farbfernsehsignals übertragen wird. Dabei werden die Luminanz- und Chrominanzkomponenten des Farbfernsehsignals sowie ein zugehöriges Tonsignal auf der Senderseite eines Satellitenkanals komprimiert und auf der Empfangsseite des Satellitenkanals expandiert. Zur Synchronisierung eines Videosignals, das in ein derartiges Übertragungsformat umgewandelt ist, ist dieses Verfahren ebenfalls nicht geeignet.

Schließlich ist aus der EP 01 22 561 A2 eine Anordnung zum Synchronisieren eines Videosignals mit einem Referenzsignal bekannt, welche eine Speichereinrichtung zum Speichern des Videosignals aufweist. Das Videosignal wird mit einem synchron zum anliegenden Videosignal erzeugten Adreßsignal in den Speicher geschrieben und mit einem anderen Adreßsignal, welches synchron zu dem Referenzsignal ist, wieder ausgelesen. Das zum Lesen des Speichers verwendete Adreßsignal wird modifiziert, sobald von dem Lesesignal angesprochene Adressen Werte erreichen, die aktiven Videoanteilen entsprechen. Durch diese Maßnahme kann die durch den Synchronisationsvorgang verursachte Signallaufzeit des Videosignals gegenüber dem Audiosignal reduziert werden. Die zwischen dem synchronisierten Videosignal und einem parallel zu dem synchronisierten Videosignal übertragenen Audiosignal vorliegende Signallaufzeit kann jedoch nicht vollständig reduziert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres und weniger aufwendiges Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung hierfür zum Synchronisieren eines Videosignals und mindestens eines dem Videosignal zugeordneten Audiosignal anzugeben, bei welchem bzw. welcher die Lippen-Synchronität zwischen dem Videosignal und dem zugeordneten Audiosignal erhalten bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, daß ein bisher üblicher Audiospeicher zur Verzögerung des ein Videosignal begleitenden Audiosignals eingespart werden kann. Damit verbunden entfallen aufwendige Schaltungen zur Steuerung des Audiospeichers. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß bei einer Reihenschaltung mehrerer Video-Synchronisatoren das zugehörige Audiosignal angepaßt bleibt. Eine derartige Reihenschaltung ist in größeren Fernsehübertragungsnetzen, z. B. auf Satellitenübertragungsstrecken, üblich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch analoge oder digitale Multiplextechniken mehrere Audiosignale, z. B. Stereosignale, in den Bereich der Austastlücken des Videosignals eingefügt werden können, wodurch weitere Speicherkapazität eingespart wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung anhand von Figuren dargestellt. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein feiner gegliedertes Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 Spannungs-Zeit-Diagramme zur näheren Erläuterung des in der Fig. 2 dargestellten Blockschaltbildes.

In der Fig. 1 ist das grobe Blockschaltbild eines Audio- und Videosynchronisators nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. An einer Klemme 1 liegt ein analoges Videosignal, welches gegenüber einem Studio-Referenzsignal an einer Klemme 2 asynchron ist. Das analoge Videosignal wird in einem A/D-Wandler 3 A/D-gewandelt und dem Eingang 4 eines Audio-Video- Synchronisators 5 zugeführt. Die Wortbreite des digitalen Videosignals beträgt n Bit. Von einem Ausgang 6 des Audio-Video- Synchronisators 5 wird das nunmehr zum Studio-Referenzsignal synchrone digitale Videosignal zu einem D/A-Wandler 7 weitergeleitet und D/A-gewandelt. An einer Klemme 8 ist wieder ein analoges Videosignal abgreifbar.

Der im Videosignalweg vorgesehene A/D-Wandler 3 und der D/A- Wandler 7 werden vorteilhafterweise zu einem Schnittstellen- Baustein zusammengefaßt, um ein Übersprechen in einen parallelen Audiosignalweg zu begrenzen. Ebenso sind der A/D-Wandler 10 und der D/A-Wandler 13 aus Übersprechgründen zu einem Schnittstellenbaustein zusammengefaßt. Die Schnittstellen- Bausteine sind gestrichelt gekennzeichnet.

Der bisher beschriebene Videosignalweg stimmt im wesentlichen mit dem Videosignalweg des bekannten Videosynchronisators nach dem Stand der Technik überein. Der Bildspeicher in dem bekannten Videosynchronisator wird jedoch nur für das Videosignal genutzt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bildspeicher jetzt auch zur Laufzeitanpassung des das Videosignal begleitenden Audiosignals verwendet. Dazu wird das an einer Klemme 9 liegende Audiosignal über einen A/D-Wandler 10 einem Eingang 11 des Audio- Video-Synchronisators 5 zugeführt. Die Wortbreite des A/D- gewandelten Audiosignals beträgt m Bit. In dem Audio-Video- Synchronisator 5 wird das digitale Audiosignal dem digitalen Videosignal zugesetzt, mit diesem gleichzeitig signalmäßig verarbeitet und anschließend wieder vom Videosignal getrennt. Das in der Laufzeit an das Videosignal angepaßte digitale Audiosignal gelangt von einem Ausgang 12 des Audio-Video- Synchronisators 5 zu einem D/A-Wandler 13. Das D/A-gewandelte analoge Audiosignal ist an einer Klemme 14 abnehmbar.

In dem Blockschaltbild der Fig. 2 ist das grobe Blockschaltbild der Fig. 1 detaillierter dargestellt. Blöcke gleicher Wirkung wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Über die Klemme 1 wird das zum Studio-Referenzsignal asynchrone Videosignal einem A/D-Wandler 2 zugeführt. Am Ausgang des A/D- Wandlers 2 ist ein PCM (Puls-Code-Modulation-)Videosignal in einer Wortbreite von beispielsweise 8 Bit abnehmbar. Ein an einer Klemme 9 liegendes Audiosignal wird von dem A/D-Wandler 10 in ein PCM-Audiosignal mit einer Wortbreite von beispielsweise 16 Bit umgewandelt. Das asynchrone Videosignal an Klemme 1 wird außerdem zu einer Steuereinheit 15 weitergeleitet. In der Steuereinheit 15 werden verschiedene Takt- und Steuersignale erzeugt, die mit dem horizontalen Synchronsignal des asynchronen Videosignals und/oder dem Studio-Referenzsignal verkoppelt sind. Die Verkopplung erfolgt beispielsweise in an sich bekannten Phasenregelschleifen (Gen-Lock), deren Oszillatoren in der Frequenz (13,5 MHz) nachgeführt werden. Die einzelnen Takt- und Steuersignale werden durch Frequenzteilung und Impulsformung von den Signalen der Oszillatoren abgeleitet. Die Steuereinheit 15 leitet für einen Schreibvorgang ein Taktsignal mit einer Frequenz von 13,5 MHz zum zeitselektiven Abtasten des Videosignals für den A/D-Wandler 3, ein Taktsignal mit einer Frequenz von 48 kHz zum zeitselektiven Abtasten des Audiosignals für den A/D-Wandler 10, ein Taktsignal mit einer Frequenz von 6,75 MHz sowie ein horizontalfrequentes Austastsignal ab.

Das am Ausgang des A/D-Wandlers 10 abnehmbare digitale Audiosignal wird dem Eingang eines Kompressionsspeichers (KS) 16, der beispielsweise aus einem FIFO (first-in-first-out) besteht, zugeführt. Das digitale Audiosignal wird mittels des 48-kHz- Taktsignals in das FIFO eingelesen und mittels des 6,75-MHz- Taktsignals wieder ausgelesen und zu einem Schieberegister 17 weitergeleitet. Das Audiosignal wird von dem 13,5-MHz-Taktsignal durch das Schieberegister 17 geschoben; dabei findet eine Umwandlung der Wortbreite von 16 bit auf 8 bit statt. Das derart aufbereitete Audiosignal wird einem Eingang 18 eines Multiplexers 19 zugeführt. An einem anderen Eingang 20 des Multiplexers 19 liegt das digitale Videosignal. Die Steuerung des Multiplexers 19 erfolgt mit einem horizontalfrequenten Austastsignal AH. Der Ausgang des Multiplexers 19 ist mit dem Eingang eines Speichers 21 verbunden, in welchem das zusammengesetzte Video/Audiosignal durch Adreß-Steuerung eines Adreß-Generators 22 eingelesen wird. Während des Einlesevorgangs wird das Adreß-Signal von dem asynchronen Videosignal abgeleitet. Ausgelesen wird der Speicher 21 mit einem Adreß-Signal des Adreß-Generators 22, welches aus dem Referenzsignal an Klemme 2 abgeleitet ist. Der Ausgang des Speichers 21 ist mit dem Eingang 23 eines Demultiplexers 24 verbunden. In dem Demultiplexer 24 werden durch Steuerung mit einem vom Referenzsignal abgeleiteten horizontalenfrequenten Austastsignal die Videosignalkomponente und die Audiosignalkomponente wieder getrennt.

Die beiden Komponenten werden im Vergleich zur Eingangseite in umgekehrter Richtung in ein analoges Videosignal und in ein analoges Audiosignal zurückgewandelt. Dazu werden in der Steuereinheit 15 weitere Steuer- und Taktsignale abgeleitet, die jetzt mit dem Referenzsignal an Klemme 2 verkoppelt sind. Die Steuereinheit 15 erzeugt ein Taktsignal von 13,5 MHz für den D/A- Wandler 7 und ein Schieberegister 25, ein Taktsignal von 48 kHz für den D/A-Wandler 13 und einen Dekompressionsspeicher (DS) 26, der ebenfalls mit einem FIFO aufgebaut sein kann, sowie für den Demultiplexer 24 ein horizontalfrequentes Austastsignal. In dem Schieberegister 25 wird die Wortbreite der an einem Ausgang 27 des Demultiplexers 24 liegenden Audiosignalkomponente von 8 Bit auf 16 Bit überführt. Dies geschieht in dem entsprechend beschalteten Schieberegisters 25 durch das 13,5-MHz-Taktsignal. Der Ausgang des Schieberegisters 25 ist mit dem Eingang des Dekompressionsspeichers 26 verbunden, in welchem das digitale Audiosignal mit einem 6,75-MHz-Taktsignal eingelesen und mit einem 48-kHz-Taktsignal ausgelesen wird. Das erhaltene 16 Bit breite Audiosignal bit wird von dem D/A-Wandler 13 in ein analoges Audiosignal umgewandelt, welches an einer Klemme 14 abnehmbar ist. Die an dem Ausgang 27 des Demultiplexers 24 liegende digitale Videosignalkomponente wird direkt von dem D/A- Wandler 7 in ein analoges Videosignal zurückgewandelt. Das analoge Videosignal ist am Ausgang des D/A-Wandlers 7 an der Klemme 8 abgreifbar.

Da das Audiosignal in den horizontalen Austastlücken des Videosignals übertragen wird, erfährt das Audiosignal dieselbe Verzögerung wie das dazugehörige Videosignal. Zusätzlicher Speicheraufwand zur Laufzeitanpassung des Audiosignals an das Videosignal für Lippen-Synchronität ist nicht mehr erforderlich. Werden mehrere Audiosignale, z. B. Stereosignale, vor einer A/D- Wandlung in dem A/D-Wandler 10 frequenz- oder zeitmultiplex zusammengefaßt, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch entsprechend mehrere Audiosignale lippen-synchron zum Videosignal übertragen werden.

Die Übertragung von Audiosignalen im Bereich der horizontalen Austastlücken von Videosignalen ist an sich bekannt, z. B. aus der DE 31 09 091. Dort geht es jedoch lediglich darum, den zur Übertragung von Audiosignalen erforderlichen Frequenzbereich zu begrenzen.

Die in der Fig. 3 dargestellten Spannungs-Zeit-Diagramme dienen zur näheren Erläuterung der eingangsseitigen Signalverarbeitung des Audiosignals. Die Fig. 3a zeigt beispielhaft das niederwertigste Bit (LSB) des digitalen Audiosignals am Ausgang des A/D-Wandlers 10, in welchem das analoge Audiosignal mit 48 kHz zeitselektiv abgetastet wird. Die Reihenfolge der digitalen Worte ist mit An, Bn, Cn, . . . . . usw. gekennzeichnet, wobei mit A0 das niederwertigste Bit des 1. Wortes, mit B0 das niederwertigste Bit des 2. Wortes, usw., bezeichnet ist. A8 kennzeichnet beispielsweise das 9. Bit des ersten Wortes und B8 das 9. Bit des zweiten Wortes. In dem Kompressionsspeicher 16 werden die einzelnen Worte - bedingt durch unterschiedliche Lese- und Schreibtaktung - zeitlich komprimiert. Fig. 3b zeigt diese zeitliche Veränderung für das niederwertigste Bit am Ausgang des Kompressionsspeichers 16. Bei der Umwandlung der Wortbreite von 16 Bit in 8 Bit werden von einer Wortperiode die Bits A0 und A8 übertragen, entsprechend in der folgenden Wortperiode die beiden Bits B0 und B8, usw. In der Fig. 3c ist dieser Wortwandlungsvorgang für das niederwertigste Bit am Ausgang des Dekompressionsspeichers 26 dargestellt. Die Fig. 3d zeigt das Austastintervall eines horizontalfrequenten Austastsignals, das am Steuereingang des Multiplexer 19 liegt. Während der Austastintervalle werden die digitalen Audioburste (Fig. 3c) in das digitale Videosignal eingefügt.

Da die ausgangsseitige Audiosignalverarbeitung in umgekehrter Richtung erfolgt, kann auf weitere Erläuterungen verzichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bleibt nicht auf den im Blockschaltbild dargestellten Verarbeitungszweig des Audiosignals beschränkt. Andere Arten zum Einfügen des Audiosignals in Austastlücken des Videosignals sind ebenfalls möglich.

Claims (7)

1. Verfahren zum Synchronisieren eines asynchronen Videosignals und mindestens eines dem asynchronen Videosignal zugeordneten Audiosignals,
bei welchem sowohl das asynchrone Videosignal als auch das zugeordnete Audiosignal A/D-gewandelt wird,
bei welchem das A/D-gewandelte Audiosignal zeitkomprimiert in horizontale Austastlücken des A/D- gewandelten asynchronen Videosignals eingefügt wird,
bei welchem das so aufbereitete Signal taktverkoppelt mit Horizontalsynchronsignalen des asynchronen Videosignals in einen Speicher (21) geschrieben und taktverkoppelt mit einem Referenzsignal aus dem Speicher (21) gelesen wird,
bei welchem das in den horizontalen Austastlücken des gelesenen Signals enthaltene Audiosignal wieder getrennt und zeitexpandiert wird und
bei welchem das verbliebene, nunmehr synchrone digitale Videosignal und das zeitexpandierte digitale Audiosignal jeweils D/A-gewandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere dem Videosignal zugeordnete Audiosignale vor dem Einschreiben in den Speicher (21) durch Multiplexen zu eiinem Gesamtaudiosignal zusammengefaßt werden und
daß nach dem Auslesen des Speichers (21) das vom Videosignal wieder getrennte Gesamtaudiosignal durch Demultiplexen in einzelne Audiosignale überführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Multiplexen und Demultiplexen der Audiosignale frequenzselektiv erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Multiplexen und Demultiplexen der Audiosignale zeitselektiv durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortlänge des digitalisierten Audiosignals dem Doppelten der Wortlänge des digitalisierten Videosignals entspricht.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Kompressionsspeicher (16), in welchen das A/D-gewandelte Audiosignal mit einem 1. Taktsignal einschreibbar und aus welchem das A/D-gewandelte Audiosignal mit einem 2. Taktsignal auslesbar ist,
eine Einrichtung (19) zum Einfügen des aus dem Kompressionsspeicher (16) gelesenen Audiosignals in horizontale Austastlücken des A/D-gewandelten Videosignals,
einen Speicher (21), in welchen das derart aufbereitete Signal taktverkoppelt mit Horizontalsynchronsignalen des asynchronen Videosignals einschreibbar und aus welchem das Signal taktverkoppelt mit dem Referenzsignal auslesbar ist,
eine Einrichtung (24) zum Trennen des aus dem Speicher (21) gelesenen Signals in ein Video- und ein Audiosignal und
einen Dekompressionsspeicher (26), in welchen das Audiosignal mit einem 3. Taktsignal einschreibbar und aus welchem das Audiosignal mit einem 4. Taktsignal auslesbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17) zur Halbierung der Wortlänge des von dem Kompressionsspeicher (16) abgegebenen Audiosignals mit Hilfe eines 5. Taktsignals und
eine Einrichtung (25) zur Verdoppelung der Wortlänge des von der Einrichtung (24) zum Trennen abgegebenen Audiosignals mit Hilfe eines 6. Taktsignals.