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Die vorliegende Erfindung betrifft Schwingungssignal-Generatoranordnungen und insbesondere
derartige Anordnungen zum Erzeugen von Farbsubträgersignalen zur Verwendung mit digital erzeugten
oder von einem Computer erzeugten Videosignalen.
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Bevor von einem Computer erzeugte Bilder auf herkömmliche PAL oder NTSC-Fernsehbilder, die
zum Beispiel von einem Videokassettenrekorder (VCR) oder von einem Kabel- oder Rundfunk-
Fernsehsystem abgeleitet werden, überlagert werden können, ist es erforderlich, die von dem Computer
erzeugten Videosignale auf die ankommenden Fernsehvideosignale genzulocken. Ein Genlocken in dieser
Hinsicht bedeutet die Synchronisation der jeweiligen Rahmen- und Zeilensynchronisation, oder vertikalen
und horizontalen Zeitsteuerungsimpulsen, und die Synchronisation der jeweiligen Farbsubträger. Um eine
Bildverarbeitung und Umwandlung in andere Scan-Frequenzen von dem Computer zu vereinfachen, besteht
auch eine Notwendigkeit für die Verwendung eines Zeilen-eingerasteten Takts.
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Da die Zeitintervalle zwischen sukzessiven Zeilensynchronisationsimpulsen in Videosignalen von
einem VCR sich um mehrere Prozent der Zeilenfrequenz verändern können, und somit kann eine
Zeileneingerastete Taktfrequenz, die davon abgeleitet wird, nicht als fest und stabil angesehen werden.
Andererseits bleibt das Farbsubträgersignal in dem Farbburst des ankommenden Videos relativ stabil,
wobei irgendwelche Veränderungen vergleichsweise klein und langsam sind. Die Farbsubträger-
Generatoranordnung muss deshalb so angeordnet werden, dass die Frequenz des erzeugten Subträgersignals
durch Veränderungen in dem Zeilen-eingerasteten Takt nicht in einer unakzeptablen Weise gestört wird.
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Die EP 0239412 offenbart eine Anordnung zum Erzeugen eines Farbsubträgersignals für digital
erzeugte Videosignale, die mit ankommenden Videosignalen angezeigt werden sollen. Die Anordnung
umfasst eine digitale Phasenregelschleife, die von Signalen getaktet wird, die auf die ankommende
Zeilenfrequenz eingerastet sind. Die Phasenregelschleife weist einen digitalen Akkumulator und eine
Einrichtung zum Hinzufügen eines inkrementalen Werts zu dem Akkumulator-Zählwert im Ansprechen auf
jeden Taktimpuls auf, so dass der Zählwert einer periodischen Wellenform folgt. Ein Phasenvergleicher
vergleicht die periodische Wellenform mit einer Wellenform, die von den ankommenden horizontalen
Synchronisationssignalen abgeleitet wird, um den inkrementalen Wert zu bestimmen.
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Die US 4689664 offenbart eine Anordnung, um digitale Farbsignale von einem analogen
Fernsehsignal zuzuführen. Diese Anordnung verwendet zwei Phasenregelschleifen, um die Demodulation
von Chrominanzsignalen bei Anwesenheit von Taktsignal-Frequenzschwankungen zu verbessern.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Schwingungssignal-Generator zum
Erzeugen eines Farbsubträgersignals für digital erzeugte Videosignale, zur Verwendung in einer
Anordnung, bei der Bilder, die von den digital erzeugten Videosignalen dargestellt werden, im wesentlichen
synchron zu Bildern angezeigt werden sollen, die von ankommenden Fernsehvideosignalen dargestellt
werden, vorgesehen, umfassend eine digitale Phasenregelschleife, die angeordnet ist, um von Taktimpulsen
getaktet zu werden, die in der Frequenz auf die Zeilenfrequenz der ankommenden Videosignale eingerastet
sind, wobei die digitale Phasenregelschleife einen digitalen Akkumulator, eine Einrichtung zum Hinzufügen
bzw. Addieren eines inkrementalen digitalen Werts zu dem Zählwert, der von dem Akkumulator registriert
wird, im Ansprechen auf jeden Taktimpuls, so dass der Zählwert einer Sägezahn-Wellenform mit einer
Periode folgt, die durch den maximalen Zählwert des Akkumulators und durch den inkrementalen digitalen
Wert bestimmt wird, wobei die Periode des Farbsubtiägersignals definiert wird, eine
Phasenvergleichereinrichtung zum Vergleichen der Phase der periodischen Sägezahn-Wellenform mit der
Phase einer Referenzwellenform, die von den ankommenden Videosignalen abgeleitet wird, und eine
Einrichtung zum Bestimmen des Werts des inkrementalen digitalen Werts in Abhängigkeit von einem
Ausgangssignal der Phasenvergleichereinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die
Addiereinrichtung angeordnet ist, um den inkrementalen Wert zu dem Zählwert, der von dem Akkumulator
registriert wird, zu addieren, so dass der Zählwert einer Sägezahn-Wellenform folgt und dass die
Referenzwellenform in der Phase auf das Farbburstsignal der ankommenden Videosignale eingerastet ist.
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Vorzugsweise ist der inkrementale digitale Wert die Summe eines Keimwerts, eines Werts
proportional zu dem Momentanwert des Ausgangssignals des Phasenvergleichers und eines Werts
proportional zu dem Integral des Ausgangssignals des Phasenvergleichers. Der Phasenvergleicher kann eine
Exklusiv-ODER-Verknüpfungseinrichtung mit zwei Eingängen umfassen, wobei an einen Eingang davon
binäre Werte in Abhängigkeit von dem Momentanwert der Referenzwellenform bei dem Auftreten der
Taktimpulse angelegt werden, und wobei an den anderen Eingang davon binäre Werte in Abhängigkeit von
dem Zustand des höchstwertigsten Bits des Akkumulators angelegt werden.
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Ein Schwingungssignal-Generator in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 schematisch den Signalgenerator;
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Fig. 2 einen Teil des Generators der Fig. 1 mit näheren Einzelheiten; und
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Fig. 3 Signalwellenformen, die den Betrieb des Signalgenerators der Fig. 1 darstellen.
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Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 umfasst eine Anordnung zum Genlocken von digital erzeugten
Videosignalen auf ankommende Videosignale, auf einem Eingang 1, abgeleitet von einem
Videokassettenrekorder (VCR) oder von einem Kabel- oder Rundfunk-Fernsehsystem (nicht gezeigt), so
dass die Bilder, die von den digital erzeugten Videosignalen dargestellt werden, mit den VCR oder
Fernsehbildern angezeigt oder auf diese gelegt werden können, einen digitalen Phasenregelschleifen-
Signalgenerator 2. Dieser Signalgenerator 2 umfasst einen digitalen Akkumulator 3, einen digitalen
Phasendetektor oder Vergleicher 4, einen integrierenden Aufwärts/Abwärts-Zähler 5,
Verstärkungseinheiten 6 und 7 und Summierschaltungen 8 und 9.
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Der Generator 2 arbeitet unter der Steuerung von Taktimpulsen von einem Zeilen-eingerasteten
Taktgenerator 10, bei einer nominellen Frequenz von beispielsweise 27 MHz, so dass ein inkrementaler
digitaler Wert, der aus einem "Keim-"Wert besteht, der an der Summiereinheit 8 plus oder minus Beiträgen
mit Hilfe der Verstärkungseinheiten 6 und 7 eingegeben wird, die im Wert von dem Ausgang des
Phasenvergleichers 4 abhängen, bei dem Auftreten jedes Taktimpulses zu dem Zählzustand, der von dem
Akkumulator 3 registriert wird, hinzugefügt bzw. addiert wird. Dieser Zählzustand nimmt daher in einer
Reihe von Schritten zu, bis ein Überlauf auftritt, woraufhin der Anstieg erneut von dem Restzählzustand
beginnt. Ein periodisches Ausgangssignal kann dann zum Beispiel von dem Zählzustand der zwei
höchstwertigen Bitstufen des Akkumulators 3 abgeleitet werden. Für ein Ausgangssignal mit einer
Periodizität oder Frequenz in der Größenordnung von 3,5 MHz wird jeder Zyklus des Akkumulator-
Zählzustands in einigen sieben oder acht Stufen bei der Taktrate von 27 MHz beendet.
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Das periodische Ausgangssignal von dem Akkumulator 3, mit einem 90º Phasenversatz, der in
einer Summierschaltung 11 hinzugefügt wird, wird als ein Zweizustandssignal an einen Eingang des
Phasenvergleichers 4 angelegt, wobei an den anderen Eingang davon ein Referenz-Rechteckwellensignal
angelegt wird, das in einer Phasenregelschleife 12 von dem Farbburst der ankommenden Videosignale auf
dem Eingang 1 abgeleitet wird.
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Bezugnehmend auf Fig. 2 wird in dem Phasenvergleicher 4 das Referenz-Rechteckwellensignal
durch Registerstufen 13 und 14 an einen Eingang eines Exklusiv-ODER-Gatters 15 getaktet, wobei das
periodische Ausgangssignal von der Summierschaltung 11 an den anderen Eingang dieses Gatters angelegt
wird. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 15 wird an eine Multiplexer- oder Wählerstufe 16 und an
eine Registerstufe 17 angelegt, wobei der Ausgang davon wiederum an eine Wählerschaltung 18 angelegt
wird. Ausgänge von den zwei Wählerstufen werden in einer Summierschaltung 19 kombiniert, um den
Ausgang des Phasenvergleichers 4 bereitzustellen.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, wird die Referenz-Rechteckwelle 20 in der Figur (3a) effektiv durch die
Zeilen-eingerasteten Taktimpulse, Fig. 3(b), neu zeitlich gesteuert, um eine geringfügig verzögerte
Wellenform in der Fig. 3(d) zu erzeugen, wobei der Ausgang der Summierschaltung 11 als Fig. 3(c) gezeigt
ist. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 15 ist ein Signal mit zwei Zuständen, das in Abhängigkeit
von seinem Wert 0 oder 1 bei dem Auftreten eines Taktimpulses einen Wert von -1 oder +1 jeweils an die
Summierschaltung 19 beiträgt. Das Ausgangssignal der Registerstufe 17 trägt, in Abhängigkeit davon, ob
dessen Wert 0 oder 1 ist, einen Wert von -16 oder +16 zu der Summierschaltung 19 bei. Diese Werte
können zum Beispiel in arithmetischer Form mit Zweier-Komplementen dargestellt werden.
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In der Implementierung, die durch die Wellenformen der Fig. 3 dargestellt wird, ist die Inverse der
zeitlich neu abgestimmten Referenz-Rechteckwelle, die als Fig. 3(e) gezeigt ist, die Wellenform, die mit der
Wellenform der Fig. 3(c) verglichen wird, wobei ein Ausgangssignalwert von der Summierschaltung 19,
Fig. 3(f) erzeugt wird, der zwischen -17 und +17 variiert.
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Die Ausgangssignalwerte von dem Vergleicher 4 werden an den Integrator 5 angelegt, der zum
Beispiel ein Vierzehn-Bit-Integrator sein kann, wobei er ein Integral des Phasenfehlerwerts von zwischen -
8192 und +8191 unterstützt. Der Wert, der von den Zuständen der drei höchstwertigen Bitstufen des
Integrators 5 dargestellt wird, wird mit Hilfe der Verstärkungseinheit 7, die diesen Wert mit einer
vorgegebenen Potenz von zwei multipliziert, an die Summierschaltung 9 angelegt. Gleichzeitig werden die
Ausgangssignalwerte von dem Vergleicher 4 durch eine Potenz von Zwei in der Verstärkungseinheit 6
multipliziert und das Ergebnis wird zu dem Keimwert in der Summierschaltung 8 addiert. Der Gesamtwert
an dem Ausgang der Summierschaltung 9 wird schließlich bei jedem Taktimpuls als der inkrementale Wert
zum Durchstufen des Akkumulators 3 angelegt.
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Eine Folge von Ausgangssignalwerten von dem Akkumulator 3, mit irgendeinem benötigten
Phasenversatz, der in einer Summierschaltung 21 hinzugefügt wird, wenn der Akkumulator-Zählwert durch
jeden Zyklus schrittweise gefahren wird, werden als Adressencodes an einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 22
angelegt, der codierte Abtastwerte für eine Sinuswelle hält, so dass die codierten Abtastwerte, die benötigt
werden, um eine Sinuswelle zu definieren, bei der zyklischen Frequenz des Akkumulator-Zählwerts
ausgelesen werden, wie mit der Wellenform 23 in Fig. 3(a) dargestellt. Durch die Wirkung dieser
Phasenregelschleife wird diese Wellenform 23 in der Phase auf die Referenz-Rechteckwelle 20 von der
Schaltung 12, und deshalb auf den Farbburst des ankommenden Videosignals am Eingang 1, in der Phase
eingerastet. Durch den proportionalen Pfad mit Hilfe der Verstärkungseinheit 6 und der Summierschaltung
8, und dem integrierenden Pfad mit Hilfe des Integrators 5 und der Verstärkungseinheit 7 werden
irgendwelche Kurzzeit- bzw. Langzeit-Veränderungen in der Frequenz des Zeilen-eingerasteten Takts
gezählt werden, so dass beispielsweise dann, wenn die Taktfrequenz ansteigt, ein kleinerer mittlerer Wert
an den Eingang des Akkumulators 3 und umgekehrt angelegt werden wird.
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Geeignete Werte für den Keim und für die Zweierpotenzen, mit denen die Verstärkungseinheiten 6
und 7 multiplizieren, können algebraisch als die Anzahl von Binärstufen n des Akkumulators 3 ausgedrückt
werden, nämlich folgendermaßen:
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Keim(PAL) = 2n · (4,43361875/27)
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Keim (NTSC) = 2n · (3,579545/27)
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G1 = 2(n-14)
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G2 = 2(n-11)
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Werte von n können von 12 bis 26 sein, wobei Experimente anzeigen, dass für Werte unter 12 sich
die Qualität einer Einrastung bemerkenswert verschlechtert.
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Um digital erzeugte Videosignale alleine anzuzeigen, nämlich ohne ein Genlocken, werden die
Faktoren G1 und G2 auf Null gesetzt und ein Wert von n von wenigstens 24 wird verwendet.
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Experimente zeigen, dass ein 14-Bit Integrator 5 mit einem 26-Bit Akkumulator 3 einen
Einrastbereich von plus oder minus 50 KHz von der nominellen PAL oder NTSC Subträger-Frequenz
bereitstellt. Ein Überlauf oder Unterlauf von dem Integrator 5 kann verwendet werden, um eine Bedingung
ohne Einrastung anzumerken.