DE4036452C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Wiedergewinnung der korrekten Phasenbeziehung zwischen zwei Signalen A und B, wobei das Signal B das Referenzsignal darstellt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Farbvideoaufnahme- und Wiedergabesysteme, bei denen die Chrominanz- und Luminanzkomponenten des Videosignals getrennt werden und durch verschiedene Verarbeitungskanäle geleitet und später kombiniert werden, um ein Signal zur Aufnahme auf einem Band oder zur Wiedergabe auf einem Fernsehempfänger zu erzeugen.

Die Chrominanz- und Luminanzsignale (Signal A beziehungsweise B) besitzen anfänglich feste Frequenz- und Phasenbeziehungen. Beim Durchleiten durch verschiedene Bearbeitungspfade kann die Phasenbeziehung des Chrominanzsignals bezüglich des als Referenzsignals dienenden Luminanzsignals verschoben werden. In bestimmten verbesserten Videoaufnahme- und Wiedergabesystemen kann die Phasenversetzung des Chrominanzsignals bezüglich des Luminanzreferenzsignals nicht toleriert werden.

Aus der DE-OS 35 17 697 ist ein Verfahren zur Wiederherstellung der exakten Phasenbeziehung eines Chrominanzsignals zu einem vorgegebenen Referenzträgersignal bekannt, wobei das Referenzträgersignal vorzugsweise durch ein Studiotaktsignal gebildet wird.

Gemäß der DE-OS 35 17 697 wird ein Chrominanzsignal, das in einer Aufspaltungseinheit von dem entsprechenden Luminanzsignal getrennt wurde, in einer ersten Stufe mit einem Referenzträgersignal gemischt. Dieses Referenzträgersignal weist eine Frequenz auf, die nicht von dem entsprechenden Luminanzsignal abgeleitet worden ist, sondern extern, beispielsweise durch einen Studiotakt vorgegeben ist. In einer zweiten Mischstufe werden die so erhaltenen Signale mit um 45° phasenverschobenen Versionen des Luminanzsignals gemischt. Schließlich wird am Ausgang eines Addierers ein Luminanzsignal erhalten, bei dem die ursprüngliche Phasenverschiebung beseitigt wurde. In einem weiteren Addierer wird dieses phasenkorrigierte Chrominanzsignal mit dem Luminanzsignal addiert und kann somit einer Wiedergabevorrichtung zugeführt werden. Wird das Chrominanzsignal nach der Aufspaltungseinheit formelmäßig durch f(t) × cos (ω × t + Φ) und der Referenzträgereingang mit cos (ω × t) angegeben, so steht am Ausgang des ersten Addierers ein Signal gemäß der Formel 2 × f (t) × cos (ω × t) an. Die Phasenverschiebung Φ ist somit am Ausgang der Schaltung eliminiert.

Nachteilig bei dem aus der DE-OS 35 17 697 bekannten Verfahren ist, daß die Phasenkorrektur des Chrominanzsignals im Hinblick auf einen externen Referenzträger vorgenommen wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Schaltung anzugeben, die in der Lage ist, eine verlorengegangene korrekte Phasenbeziehung zwischen zwei Signalen A und B unter Zuhilfenahme des Signals B als Referenzsignal wiederzugewinnen.

Zur Lösung der Aufgabe wird nicht wie bei der Schaltung der DE-OS 35 17 697 in der zweiten Mischstufe das Chrominanzsignal selbst als Bezugssignal verwendet, sondern, wie bereits in der ersten Stufe, ein vom Luminanzsignal abgeleitetes Referenzsignal. Am Ausgang einer Additionseinrichtung für die Ausgangssignale des dritten und vierten Mischers liegt demgemäß ein Signal mit einer Frequenz an, wie sie von dem Luminanzsignal für die zweite Mischstufe abgeleitet wurde, und der Phasenverschiebung Φ des Chrominanzsignals. Daher wird von dieser Additionseinrichtung kein in seiner Phase korrigiertes Chrominanzsignal ausgegeben, sondern ein Phasenkompensationssignal das erst durch Zusammenführen mit dem Chrominanzsignal in einem fünften Mischer zu einem phasenkorrigierten Chrominanzsignal wird. Das ursprüngliche Eingangschrominanzsignal f (t) × cos (ω × t + Φ) wird analog umgesetzt in ein phasenkorrigiertes und frequenzumgesetztes Chrominanzsignal f (t) × cos (ω₂ × t - ω × t).

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt eine Frequenzumsetzung vom "colour under"-Frequenzbereich in einen zur Wiedergabe unterhalb des Luminanzsignals liegenden Frequenzbereichs.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Videocassettenrecorders zur Aufnahme von Chrominanz- und Luminanzsignalen auf ein Magnetband und zur Wiedergabe der Chrominanz- und Luminanzsignalen von dem Magnetband, sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Korrektur einer Verschiebung oder eines Fehlers in einer Phase eines Chrominanzsignals bezüglich eines Luminanzreferenzsignals; und

Fig. 2 ein detailliertes schematisches Diagramm des Videowiedergabesystems, eines Phasenfehlerdetektionsschaltkreises und eines Phasenkompensationsschaltkreises gemäß Fig. 1.

Das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel wird in einem typischen Videoaufnahmesystem (VHS) verwendet, jedoch ist die Erfindung in allen Fällen anwendbar, wo eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen gefunden wird. Fig. 1 bezieht sich auf ein typisches VCR-(Videokassettenrekorder)-Aufnahme/Wiedergabesystem.

Im folgenden wird in größerem Detail Bezug genommen auf die Zeichnung. In Fig. 1 wird ein NTSC-Signal von einer Quelle 10 aufgeteilt, wobei der Chrominanzteil des Signals durch einen Chrominanzprozessor 11 und einen Tiefpaßfilter 12 zu einem Addierer 13 geht. Das an den Addierer 13 angelegte Chrominanzsignal kann ein "colour under" bezeichnetes Signal sein, das einen Frequenzbereich von 629 kHz±500 kHz einnimmt. 629 kHz ist 40f_h, wobei f_h die horizontale Frequenz ist, nämlich 15 734,26 Hz. Der Luminanzanteil des Videosignals geht durch einen Pfad, der einen Luminanzprozessor 14, einen Frequenzmodulator 15 und ein Hochpaßfilter 16 umfaßt, zu dem Addierer 13. Das an den Addierer 13 angelegte Luminanzsignal kann ein frequenzmoduliertes Signal sein, das zwischen ≈1,3 MHz und ≈5 MHz variiert. Die Ausgabe des Addierers 13 wird über Leitung 17 an ein Bandaufnahmegerät 18 angelegt, durch das das Chrominanz- und Luminanzsignal auf dem Magnetband 19 aufgenommen werden.

Das Chrominanz- und das Luminanzsignal werden durch ein Gerät 20 mit einem Ausgang 21 vom Band 19 wiedergegeben. Die Chrominanz- und Luminanzsignale am Ausgang 21 nehmen verschiedene Frequenzbereiche ein und sind voneinander durch Filter getrennt. Ein Tiefpaßfilter 22 läßt das Chrominanzsignal zu einem Chrominanzkanal mit einem Chrominanzprozessor 23, der einen Mischverstärker und einen synchronen Demodulator 25 umfaßt. Das Chrominanzsignal vom Demodulator 25 wird bearbeitet, um die Leistung zu verbessern, und wird durch geeignete, hier nicht gezeigte Mittel moduliert, um ein Chrominanzsignal mit einem unterdrückten Träger zu bilden, bevor es über Leitung 31 an den Addierer 33 angelegt wird. Ein Hochpaßfilter 26 läßt das Luminanzsignal zu einem Luminanzkanal oder -prozessor 27 mit einem horizontalen Frequenzschaltkreis 28 und einem Oszillator 29, der unter der Frequenz- und Phasenkontrolle von horizontalen Frequenzschaltkreis 28 über Leitung 30 betrieben wird. Der Ausgang 31 des Chrominanzkanals und der Ausgang 32 des Luminanzkanals werden in einem Addierer 33 addiert, um bei 34 ein NTSC-Fernsehsignal zu erzeugen, das geeignet ist für die Verwendung in einem Fernsehempfänger.

Ein Phasenfehlerdetektionsschaltkreis 35 umfaßt einen Oszillator 36, der über Leitung 37 unter der Kontrolle des horizontalen Frequenzschaltkreises 28 im Luminanzkanal 27 steht. Der Phasenfehlerdetektorschaltkreis 35 empfängt ein phasenverschobenes Chrominanzsignal über Leitung 38 vom Chrominanzkanal. Die Phasenfehlersignale werden über Leitung 39 und 8 zum Phasenkompensator 40 geleitet, der ebenfalls über Leitung 41 eine Oszillation vom Oszillator 29 im Luminanzkanal empfängt. Der Ausgang vom Phasenkompensator wird über Leitung 42 an den Mischverstärker 24 im Chrominanzkanal 23 angelegt.

In dem in Fig. 1 gezeigten System zum Kodieren und Aufnehmen eines Fernsehsignal auf einem Magnetband und zur Wiedergabe und zum Dekodieren des Fernsehsignals vom Band gehen die Chrominanz- und Luminanzsignale durch verschiedene Pfade, nämlich jeweils durch den Chrominanzkanal und den Luminanzkanal. Die Signale können auch durch verschiedene Pfade gehen als Folge der Tatsache, daß sie auf einem Videokassettenrekorder aufgenommen wurden und auf einem anderen wiedergegeben werden. Als Ergebnis kann die genaue Phasenbeziehung zwischen dem Chrominanzsignal und dem Luminanzreferenzsignal, die in der NTSC-Signalquelle besteht im Dekoderbereich 23 und 27 des in der unteren Hälfte von Fig. 1 gezeigten Systems verloren gehen.

In einigen verbesserten Systemen ist eine solche Phasenverschiebung nicht tolerierbar. Daher vergleicht entsprechend der Erfindung der Phasenfehlerdetektor 35 das Chrominanzsignal mit einer Oszillation vom Luminanzkanal und erzeugt Phasenfehlersignale. Die Phasenfehlersignale werden an den Phasenkompensator angelegt, der ein Signal zum Mischen mit dem phasenverschobenen Chrominanzsignal im Mischverstärker 24 erzeugt, um die ursprüngliche Phasenbeziehung des Chrominanzsignals bezüglich des Luminanzreferenzsignals wiederherzustellen.

Für eine genauere Beschreibung des Phasenfehlerdetektors 35 und des Phasenkompensators 40 aus Fig. 1 wird nun Bezug genommen auf Fig. 2. Das Chrominanzsignal vom Magnetband, das auf Leitung 38 erscheint, ist ein "colour under"-Signal, das aus einer ±500 kHz modulierten 629 kHz Trägeramplitude besteht. Das Signal besteht aus aufeinanderfolgenden, horizontalen Zeilen von Videoinformation, die von Synchronisationsimpulsen getrennt sind, wobei die Zeilenwiederholungsrate im amerikanischen NTSC-System 15 734,26 Hz beträgt. Das Impulssignal kann als A · cos(ωt + Φ), wobei Φ die Phasenverschiebung des Impulssignals bezüglich des Luminanzreferenzsignals ist und ω = 2π(40f_h). Das "colour under"-Signal zwischen den Impulsen kann als f(t)cos(ωt + Φ) dargestellt werden, welches den gleichen Phasenfehler wie die Impulse enthält aber auch Farbinformationsphasenverschiebungen beinhaltet, die es ungeeignet zur Verwendung bei der Detektion des Phasenfehlers Φ machen. Das Impulssignal A · cos(ωt + Φ) wird zur Detektion des Phasenfehlers verwendet.

Der Phasenfehlerdetektor 35 umfaßt einen Mischverstärker 50, der das Chrominanzsignal auf Leitung 38 und den Ausgang des 629 kHz Oszillators 36 auf Leitung 51, der als cos(ωt) dargestellt werden kann, empfängt. Der Oszillator wird in Frequenz- und Phasensynchronisation mit der horizontalen Luminanzfrequenz über ein Signal über Leitung 37 vom horizontalen Frequenzschaltkreis 28 im Luminanzkanal gehalten. Der Ausgang bei 52 des Mischverstärkers 50 wird über ein Tiefpaßfilter 53 und einen Tastspeicher-Mittelwertschaltkreis 55 angelegt. Der Tastspeicher-Mittelwertschaltkreis arbeitet unter der Kontrolle eines Chrominanzsignalimpulsgatters über Leitung 56 vom horizontalen Frequenzschaltkreis 28 im Luminanzkanal. Daher wird der Phasenfehlerausgang auf Leitung 39 von dem Chrominanzsignalimpulsanteil, A · cos(ωt + Φ), des auf Leitung 38 empfangenen "colour under"-Signals abgeleitet.

Der Ausgang des gesamten Schaltkreises 55 bei 39 ist ein erstes Phasenfehlersignal, das als cosΦ dargestellt werden kann. Das resultiert aus der trigonometrischen Relation cos (A) cos (B) = cos (A + B) + cos (A-B). Durch Einsetzen ergibt sich: cos(ωt + Φ) cos(ωt) = cos(ωt + Φ + ωt) + cos(ωt + Φ-ωt). Das Tiefpaßfilter 53 läßt nur den zweiten Ausdruck durch, der gleich cosΦ ist und mit dem Phasenfehler Φ im Chrominanzsignal bezüglich dem Referenzsignal im Luminanzkanal verbunden ist.

Der Phasenfehlerdetektor 35 umfaßt außerdem einen Mischverstärker 80, der das phasenverschobene Chrominanzsignal auf Leitung 38 und einen Ausgang des 629 kHz Oszillators 36, der durch einen Phasenverschieber 66 um 90° phasenverschoben ist, empfängt. Der Ausgang auf Leitung 81 vom Phasenverschieber kann als sin(ωt) dargestellt werden.

Der Ausgang auf Leitung 82 vom Mischverstärker 80 wird über ein Tiefpaßfilter 83 und durch einen Tastspeicher-Mittelwertschaltkreis 85, der ebenfalls über Leitung 56 unter Kontrolle des Chrominanzsignalimpulsgatters steht, geführt. Daher wird der zweite Phasenfehlerausgang auf Leitung 89 ebenfalls von einem Chrominanzimpulsbereich, A · cos(ωt + Φ), des auf Leitung 38 empfangenen "colour under"-Signals hergeleitet. Dieses zweite Phasenfehlersignal kann als sin(Φ) dargestellt werden und wird von einer der oben beschriebenen trigonometrischen Relation ähnlichen Relation hergeleitet. Das Tiefpaßfilter 83 läßt nur den sin(Φ) durch, der mit dem Phasenfehler Φ im Chrominanzsignal verbunden ist.

Das Phasenfehlersignal cosΦ auf Leitung 39 wird an einen Mischverstärker 60 im Phasenkomparator 40 angelegt. Der Mischverstärker empfängt auch über Leitung 61 die 4,21 MHz Oszillation vom Oszillator 29, der unter der Kontrolle des horizontalen Frequenzschaltkreises 28 im Luminanzschaltkreis steht. Die Oszillation kann als cos(ω₂t) dargestellt werden, wo ω₂ 4,21 MHz entspricht. Der Ausgang des Mischverstärkers 60 auf Leitung 62 ist das Produkt zweier Eingänge, cos(ω₂t)cos(Φt), und wird an den +-Eingang eines Addierers 65 angelegt.

Der sinΦ-Ausgang auf Leitung 89 des Tastspeicher-Mittelwertschaltkreises 85 wird als Eingang an einen vierten Mischverstärker 70 angelegt. Der cos(ω₂t)-Ausgang 61 des Oszillators 29 wird auch durch einen 90°-Phasenverschiebungsschaltkreis 68 an den Mischverstärker 70 angelegt und als sin(ω₂t)sin(Φ) über Leitung 63 an den Eingang des Addierers 65 angelegt. Der Ausgang des Addierers 65 auf Leitung 42 ist ein Phasenkompensationssignal, das als cos(ω₂t + Φ) dargestellt werden kann. Dies ergibt sich aus der trigonometrischen Relation: sin(A)sin(B) + cos(A)cos(B) = cos(A + B), und durch Einsetzen: sin(ω₂t)sin(Φ) + cos(ω₂t)cos(Φ) = cos(ω₂t + Φ).

Das Phasenkompensationssignal auf Leitung 42 wird an einen fünften Mischverstärker 24 angelegt, wie auch das phasenverschobene Chrominanzsignal auf Leitung 38. Das Phasenkompensationssignal ist cos(ω₂t + Φ) oder 4,21 MHz mit einer Phasenfehlerfunktion von Φ Grad. Diese beiden an den fünften Mischverstärker 24 angelegten Signale erzeugen bei 73 eine Ausgabe, die gleich ist cos(ω₂t + ωt + 20) + cos(ω₂t + Φ-ωt-Φ), wobei sich der letzte Ausdruck zu cos(ω₂t-ωt) vereinfacht. Dieser letzte Ausdruck wird von dem Bandpaßfilter 75 unter Ausschluß des ersten Ausdrucks durchgelassen.

Daher ist der letzte über Leitung 77 an den synchronen Modulator 25 angelegte Ausdruck cos(ω₂t-ωt) oder ein 4,21 MHz Signal minus einem auf einen 629 kHz Träger modulierten Chrominanzsignal und ist gleich einem auf einen 3,58 MHz Farbunterträger modulierten Chrominanzsignal. Dieses Chrominanzsignal ist frei von der Phasenverschiebung des Eingangschrominanzsignals auf Leitung 38. Das Chrominanzsignal wird an den synchronen Demodulator 25 angelegt und ist daher in derselben exakten Phasenbeziehung zu den Signalen im Luminanzreferenzkanal wie es in der originalen NTSC-Quelle 10 in Fig. 1 war, bevor sie durch getrennte Kanäle mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen gingen. Es ist daher klar, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung der synchrone Demodulator 25 das Eingangssignal demodulieren kann, um Ausgaben an genau den exakten Phasenwinkeln I und Q des Farbträgers zu erzeugen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Wiedergewinnung der korrekten Phasenbeziehung zwischen zwei Signalen A und B, wobei das Signal B das Referenzsignal darstellt, mit:
einem ersten Mischer (50) zum Mischen des Signals A mit einem ersten Oszillationssignal, daß die Trägerfrequenz des Signals A aufweist und von dem Signal B abgeleitet wurde, zum Erzeugen eines ersten Phasenfehlersignals repräsentativ für die Phasenabweichung des Signals A bezüglich des Signals B;
einem zweiten Mischer (80) zum Mischen des Signals A mit einer um 90° phasenverschobenen Version des ersten Oszillationssignals, um ein zweites Phasenfehlersignal zu erzeugen,
einen dritten Mischer (60) zum Mischen des ersten Phasenfehlersignals mit einem zweiten Oszillationssignals, das von dem Signal B abgeleitet wurde;
einem vierten Mischer (70) zum Mischen des zweiten Phasenfehlersignals mit einer um 90° phasenverschobenen Version des zweiten Oszillationssignals;
einer Einrichtung (65) zum Addieren der Ausgangssignale des dritten und vierten Mischers, um ein Phasenkompensationssignal zu erzeugen, das eine Frequenz aufweist, die der Frequenz des zweiten Oszillationssignals entspricht und eine Phasenabweichung aufweist, die der Phasenabweichung des Signals A entspricht; und
einem fünften Mischer (24), der das Phasenkompensationssignal und das Signal A empfängt, um daraus ein Signal C zu bilden, das die in Signal A enthaltene Information enthält und eine bezüglich des Signals B korrigierte Phase aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei Tiefpaßfilter (53, 83) zwischen den Ausgängen des ersten und zweiten Mischers (50, 80) und den Eingängen des dritten und vierten Mischers (60, 70) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin Abtast-Halte-Ausmittelungsschaltkreise (55, 85) in den entsprechenden Pfaden zwischen der Quelle des phasenverschobenen Signals A und dem dritten und vierten Mischer (60, 70) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorichtung weiterhin einen Bandpaßfilter (75) am Ausgang des fünften Mischers (24) zum Filtern des Signals C aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal A ein Chrominanzsignal und das Signal B ein Luminanzsignal eines Videosignals ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das das erste und zweite Oszillationssignal unter Steuerung von und in Phase mit der Horizontalfrequenz des Luminanzsignals erhalten wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaste-Halte-Ausmittelungsschaltkreise (55, 85) von einem Burst-Gate-Signal, wie es von dem Luminanzsignal erhalten wird, gesteuert werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin einen Synchrondemodulator (25) aufweist, der den Ausgang des Bandpaßfilters (75) empfängt, um daraus I- und Q-Farbsignale zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal A ein Chrominanzsignal im "colour under"-Frequenzbereich ist und das Signal C ein phasenkorrigiertes Chrominanzsignal im oberen Frequenzbereich des Luminanzfrequenzbereichs ist.