DE2348291C2 - System zur Übertragung eines ein Leuchtdichtesignal und zwei Farbsignale enthaltenden Farbfernsehsignals - Google Patents

Description

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Beim Farbfernseh-Rundfunk werden bekanntlich die beiden Farbsignale, die zusätzlich zu dem Leuchtdichtesignal übertragen werden müssen, mit einem Farbträger übertragen, dessen Frequenz innerhalb der Bandbreite des Leuchtdichtesignals liegt. Beim PAL-Farbfernsehsystern ist der Farbträger gleichzeitig mit beiden Farbsignalen quadraturmoduliert und hat eine Frequenz von etwa 4,43 MHz.

Bei schmalbandigen Übertragungsstrecken, z. B. einfachen Aufzeichnungsgeräten oder beim Fernsehtelefon, die z. B. nur eine Bandbreite von 3 MHz haben, ist diese Art der Übertragung nicht möglich, weil die Frequenz des Farbträgers außerhalb der ÜbertragungsbanJbreite liegt Die bei einem Aufzeichnungsgerät unvermeidbaren Geschwindigkeitsschwankungen bewirken außerdem in einem mit zwei Farbsignalen modulierten Farbträger Zeitfehler, die zu Farbtonverfälschungen führen. Durch Nichtlinearitäten derartiger Übertragungsstrecken entstehen weitere Fehler, insbesondere Übersprechen zwischen den gleichzeitig übertragenen Signalen.

Es ist auch bekannt (DE-AS 14 12 489), das Leuchtdichtesignal einerseits und die beiden Farbsignale andererseits von Zeile zu Zeile abwechselnd aufzuzeichnen. Dabei ist ein Übersprechen zwischen dem Leuchtdichtesignal und den Farbsignalen nicht möglich, weil diese nicht mehr gleichzeitig aufgezeichnet sind. Bei dieser Lösung müssen aber die beiden Farbsignale gleichzeitig in einem Multiplex auf dem Träger aufgezeichnet werden, und zwar vorzugsweise im Frequenzmultiplex. Deshalb besteht wieder die Gefahr eines Übersprechens zwischen den Farbsignalen durch Nichtlinearitäten des Aufzeichnungsträgers. Außerdem sind bei der Wiedergabe Mittel, z. B. Weichen, zur Trennung der Signale erforderlich.

Es ist ferner für die Aufzeichnung bekannt (DE-PS 12 618/6), die drei die Grundfarben darstellenden Farbsignale von Zeile zu Zeile trizeilensequentiell abwechselnd aufzuzeichnen. Bei der Wiedergabe sind zwei Zeilenverzögerungsleitungen vorgesehen, die jedes der Farbsignale in ihren Totzeiten wiederholen und somit lückenlos verfügbar machen. Bei diesem System erfolgt die sequentielle Aufzeichnung in einem unteren Frequenzbereich von etwa 0 bis 0,5 MHz, während im oberen Frequenzbereich von etwa 0,5 bis 3,0 MHz ständig ein Leuchtdichtesignal aufgezeichnet wird. Bei dieser Lösung ist die vollständige Übertragung aller drei Signale nach dem Ablauf von drei Zeilen abgeschlossen. Bei der Wiedergabe müssen daher zur Bildung des Leuchtdichtesignals im unteren Frequenzbereich drei zeitlich aufeinanderfolgende Zeilen ausgewertet werden. Das bedeutet eine Mitteilung über drei Zeilen. Diese trizeilensequentielle Übertragung führt daher bei bestimmten Bildinhalten zu Fehlern im wiedergegebenen Bild, insbesondere bei iTiformationsübergängen in senkrechter Richtung, also z. B. bei waagerechten Kanten.

Es wurde auch vorgeschlagen (älteres deutsches Patent 23 45 973), für die Wiedergabe eines stehenden Farbfernsehbildes die beiden Farbsignale zeitkomprimiert während einer Zeile in einer ersten Speicherröhre und das Leuchtdichtesignal in einer zweiten Speicherröhre zu speichern. Dabei wird jeweils nur ein einziges Farbfernsehbild gespeichert, um ein stehendes Bild wiedergeben zu können. Die Anwendung dieser Lehre für eine fortlaufende Übertragung, z. B. Aufzeichnung, führt zu einer Lösung, bei der in einem ersten Kanal, z. B. einer ersten Spur eines Aufzeichnungsträgers, die zeitkomprimierten Farbsignale und in einem zweiten Kanal, z. B. einer zweiten Spur eines Aufzeichnungsträgers, das Leuchtdichtesignal übertragen werden. Bei dieser Lösung sind also ebenfalls zwei Übertragungskanäle erforderlich, da in jedem Zeitintervall zwei Signalarten übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sequentielles Übertragungssystem zu schaffen, bei dem

in jedem Zeitintervall nur eine Signalart übertragen wird, das jedoch für die Übertragung aller Signale mit einer Zeitdauer von zwei Zeilen auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch ' beschriebene Erfindung gelöst Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht aus von folgender Erkenntnis: Die verfügbare Übertragungsbandbreite eines Systems wird von dem Leuchtdichtesignal, das für die Schärfe des Bildes entscheidend ist, im allgemeinen voll ausgenutzt Die Farbsi<*nale hingegen, die nur für die Färbung des Bildes bestimmend sind, benötigen indes eine wesentlich geringere Bandbreite von z. B. 25—30% der Gesamtbandbreite. Wenn jetr.t erfindungsgemäß die Farbsignale zeitlich komprimiert werden, um zwei oder drei Farbsignale während einer Zeile nacheinander zu übertragen, so wird die Bandbreite dieser Signale erhöht Da ihre Bandbreite aber an sich geringer ist als d;e des Leuchtdichtesignals, lassen sich die Farbsignale anstelle eines Leuchtdichtesignals zeitkoir.primiert also während einer wesentlich kürzeren Zeitdauer, übertragen. Es werden also in bestimmten Zeilen in vorteilhafter Weise z. B. btatt eines breitbandigen Leuchtdichtesignals von 3 MHz-Bandbreite drei an sich schmalbandige Farbsignale von je 1 MHz-Bandbreite zeitlich nacheinander zeitkomprimiert übertragen. Dadurch, daß jetzt während einer Zeile zwei oder drei Farbsignale zeitlich nacheinander übertragen werden, wird die Gesamtzeit für die Übertragung aller Signale verringert Dennoch handelt es sich um eine reine sequentielle Übertragung aller Signale, so daß ein Übersprechen zwischen den Signalen mit Sicherheit vermieden wird. Die vor der Übertragung notwendige Zeitkompression und die für die Wiedergabe notwendige Zeitexpansion lassen sich mit vertretbarem Aufwand mit neuartigen Bauteilen, wie elektronischen getakteten Speichern, z. B. Eimerketten-Schaltungen, wirtschaftlich durchführen.

Ein besonders vorteilhaftes System ergibt sich, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von Zeile zu Zeile abwechselnd einerseits ein breitbandiges Leuchtdichtesignal und andererseits zwei zeitkomprimierte Farbsignale zeitlich nacheinander übertragen werden. Dann werden nämlich für die sequentielle Übertragung aller drei Signale nur zwei Zeilen benötigt. Außerdem ist das für die Bildschärfe entscheidende Leuchtdichtesignal in jeder zweiten Zeile vorhanden. Das ermöglicht auch eine besonders einfache Schaltung für eine Schwarz Weiß-Wiedergabe, indem lediglich das Leuchtdichtesignal ausgewertet und in seinen Totzeiten mit einer Verzögerungsleitung wiederholt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das Prinzip der Übertragung,
F i g. 2 eine Weiterbildung der Erfindung,
F i g. 3 das Prinzip der Signalaufbereitung für die Übertragung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild für die Aufbereitung des zu übertragenden Signals,

F i g. 5 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe und
F i g. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild für eine reine Schwarz-Weiß-Wiedergabe.

In F i g. 1 bedeutet t_r die Zeilenrücklaufzeit, ti, die Zeilenhinlaufzeit, Kein Leuchtdichtesignal von 3 MHz-Bandbreite und R₁ B zwei schmalbandige Farbsignale. Mit den Ziffern 1—5 sind verschiedene Zeitpunkte während des Ablaufes von zwei Zeilen angedeutet.

Während der Hinlaufzeit der Zeile 1 zwischen den Zeitpunkten 2, 3 wird das breitbandige Leuchtdichtesignal Y übertragen. Während der ersten Hälfte der Hinlaufzeit der Zeile 2, also in der Zeit 4-5 wird erfindungsgemäß das Farbsignal R in zeitkomprimierter Form übertragen. Das an sich die Dauer einer Zeile einnehmende Signal R ist also mit einem Zeitkompressor auf die Hälfte der Zeilendauer komprimiert, wodurch die Bandbreite des an sich schmalbandigen

ίο Signals verdoppelt wird. Während der zweiten Hälfte der Hinlaufzeit der Zeile 2, also während der Zeit 5—1, wird erfindungsgemäß in gleicher Weise das Farbsignal B in zeitkomprimierter Form übertragen. Während der Hinlaufzeit der Zeile 3 wird dann wieder das Leuchtdichtesignal Y übertragen. Es ist ersichtlich, daß es sich um eine reine sequentielle Übertragung der drei notwendigen Signale Y, R, B handelt, und daß trotzdem für die Übertragung aller drei Signale Y, R, B nur zwei Zeilen benötigt werden. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß das breitbandige Leuchtdichtesignal Y während jeder zweiten Zeile voll verfügbar ist Dadurch wird eine gute Schärfe des wiedergegebenen Bildes erreicht

In Fig.2 werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die beiden Farbsignale R, B auf weniger als die Hälfte der Zeilenhinlaufzeit komprimiert Dadurch wird ein weiterer freier Zeitraum während der Hinlaufzeit geschaffen. Gemäß der Weiterbildung wird während dieser Zeit ein weiteres schmalbandiges Signal Tin zeitkomprimierter Form übertragen. Dieses Signal kann z. B. ein Tonsignal, ein Schaltsignal oder auch das Synchronisiersignal für die Ablenkung sein.

F i g. 3 zeigt das Prinzip der Signalaufbereitung für die Übertragung. Während einer Zeile 1 sind die Signale B, R, Y gleichzeitig verfügbar. Während der Zeile 1 wird nur das Signal Y übertragen. Gleichzeitig wird das Signal R zeitlich auf die Hälfte der Hinlaufzeit komprimiert und so verzögert, daß es in die erste Hälfte der Hinlaufzeit der Zeile 2 fällt. Ebenso wird das Signal B zeitlich auf die Hälfte der Hinlaufzeit komprimiert

■to und so verzögert, daß es zeitlich in die zweite Hälfte der Hinlaufzeit der Zeile 2 fällt Diese Verschiebung der Farbsignale in die nächste Zeile ist notwendig, weil die zeitkomprimierten Farbsignale nicht in derselben Zeile verfügbar gemacht werden können, in der sie an sich vorliegen.

In Fig.4 wird aus den ständig vorhandenen Farbsignalen R, G, B in einer Addierstufe 6 ein Leuchtdichtesignal Y gebildet, das zu einem Schalter 7 gelangt. Die Signale R, B gelangen über Speicher 8,9,10 ebenfalls zu dem Schalter 7. Der in Richtung des Pfeiles rotierende Schalter 7 ist an den Übergängen zwischen den Kontaktbahnen mit Ziffern 1—5 versehen, die die Stellung des Schaltarmes in den Zeitpunkten 1—5 gemäß F i g. 1 andeuten. Die Kontaktbahnen symbolisieren lediglich, in welchem Zeitbereich eine bestimmte Leitung durchgeschaltet ist. In Wirklichkeit geschieht der Schaltprozeß über elektronische Schalter, wie Dioden oder Transistoren, die entsprechend gesteuert werden.

Wirkungsweise

Während der Zeit 2-3 wertet der Schalter 7 das Leuchtdichtesignal Y aus und führt dieses einer Addierstufe 11 zu. Am Ausgang 12 der Addierstufe 11 erscheint somit während der Zeile 1 das Leuchtdichtesignal Y. Während der Zeile 1 werden außerdem die Signale R, B in den Speichern 8, 9 gespeichert. Die elektronischen, getakteten Speicher werden dazu über

eine Leitung 13 von einem Schalter 14 mit einer Taktimpulsfolge versorgt, die in einem Generator 15 erzeugt wird. Der Generator 15 ist durch das Synchronsignal 5 synchronisiert. Das Synchronsignal S wird außerdem über eine Leitung 16 der Addierstufe 11 ϊ zugeführt und erscheint somit an der Klemme 12. Der Generator 15 erzeugt eine Impulsfolge mit der Frequenz 2/i/w, wobei η eine ganze Zahl von einigen Hundert und /Ή die Zeilenfrequenz ist. In einem Frequenzteiler 17 wird daraus eine Taktimpulsfolge mit ι ο der Frequenz η · /«erzeugt Diese Taktimpulsfolge wird über die Leitung 13 während der Zeit 2,3 den Speichern 8, 9 zugeführt. Die Signale R, B werden also während der Zeit 2,3 in den Speichern 8,9 gespeichert.

Während der Zeit 4—5 greift der Schalter 7 das Signal R vom Speicher 8 ab. Der Speicher 8 wird jetzt von dem Schalter 14 mit einer Takiimpuisfoige mit der doppelten Frequenz 2nf_H gespeist. Das bedeutet, daß nunmehr das Signal R doppelt so schnell wie bei der Eingabe aus dem Speicher 8 ausgelesen wird, also während der Zeit 4—5 zum Schalter 7 gelangt. Dieser leitet das Signal während der Zeit 4—5 der Addierstufe 11 zu. Während der Zeit 4—5 wird aus dem Speicher 9 das Signal B ebenfalls während der halben Hinlaufzeit ausgelesen. Mit dem Speicher 10 wird dieses Signal um die Dauer der halben Hinlaufzeit verzögert, so daß es gemäß Fig. 1 während der Zeit 5—1 zum Schalter 7 gelangt Während dieser Zeit leitet der Schalter 7 nunmehr das zeitkomprimierte Signal £der Addierstufe 11 zu. Während der Zeit 5—1 sind die Speicher 8,9 vom Schalter 14 nicht gesteuert, da während der Zeit 4—5 beide Signale R, B bereits ausgelesen sind und das nächste Einlesen erst in Zeile 3 erfolgt Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise an der Klemme 12 ein Signal gemäß F i g. 1 entsteht Die Schalter 7, 14 sind miteinander synchronisiert und machen jeweils während der Dauer von zwei Zeilen eine volle Umdrehung.

In Fig.5 wird das an der Klemme 12 in Fig.4 stehende Signal, das die Form gemäß F i g. 1 hat von einer Klemme 18 einer Trennstufe 19 zugeführt die das Signal in das A4-Signal und das Synchronsignal 5 aufspaltet Die Schalter 22,23 sind wie in F i g. 4 betätigt Während der Zeit 2, 3, in der an der Klemme 18 das Leuchtdichtesignal Y steht wird dieses Signal mit dem Schalter 22 ausgewertet und einer Matrix 21 zugeführt Während der Zeit 4—5 greift der Schalter 22 das zeitkomprimierte Signal R ab und gibt es auf den Speicher 24. Dieser verzögert das Signal R um die halbe Hinlaufzeit so daß das Signal R während der Zeit 5—1 auf einen Speicher 25 gelangt Während dieser Zeit liefert der Schalter 23 eine Taktimpulsfolge mit der Frequenz 2nfn, so daß das Signal R während der halben Hiniaufzeit schneii in den Speicher 25 eingeicbcn wird. Zur Zeit 5—1 liefert der Schalter 22 direkt das Signal B und gibt dieses auf einen Speicher 26. Dort wird das Signal B ebenso wie das Signal R im Speicher 25 durch die Taktimpulsfolge eingelesen. Während der nächsten Zeile 3 liefert der Schalter 23 an die Speicher 26,25 eine Taktimpulsfolge mit der Frequenz nfn, die vom Frequenzteiler 27 kommt Diese Taktimpulsfolge ^b0 bewirkt jetzt ein langsames Auslesen der Signale R, B aus den Speichern ?5, 26 jeweils während einer Hinlaufzeit, so daß nun die beiden Signale R, Ban den Ausgängen der Speicher 25, 26 während der Zeile 3 verfügbar sind. <·">

Es ist ersichtlich, daö eine zeitliche Verschiebung zwischen Y einerseits und R, B andererseits stattfindet weil sowohl vor der Übertragung (F i g. 4) als auch bei der Wiedergabe (Fig.5) die Signale R, B zeitlich um eine Zeilendauer verzögert werden. Zum Ausgleich dieser Verzögerung und zur Erzielung der richtigen Zeitkorrelation zwischen Y und R, B dient die Verzögerungsleitung 28, die Y um eine Zeilendauer verzögert, oder auch um mehrere Zeilen.

Die Verzögerungsglieder 29, 30, 31, die je um eine Zeilendauer verzögern, und die Addierstufen 32—34 haben folgenden Zweck: Es ist ersichtlich, daß sowohl das Signal Y, als auch die Signale R, B jeweils nur in jeder zweiten Zeile verfügbar sind, also jeweils in den dazwischenliegenden Zeilen fehlen. Deshalb wird jedes der Signale Y, R, B mit den Verzögerungsgliedern 29, 30,31 um eine Zeile wiederholt, so daß die Stufen 32,34 in jeder Zeile die Signale Y, B, R liefern. Zum Beispiel bekommt die Stufe 32 während einer Zeile im Zeitraum 2—3 über die Leitung 35 das Signal Yder Zeile 1 und in der nächsten Zeile über das Verzögerungsglied 29 noch einmal dasselbe Signal. Die Matrix 21 erhält also an ihren drei Eingängen ständig in jeder Zeile die Signale Y, B, R und bildet daraus an einer Klemme 36 das komplette FBAS-Signal.

Fig.6 zeigt eine Schaltung für eine reine Schwarz-Weiß-Wiedergabe. Aus dem Signal gemäß F i g. 1 wird mit einem Zeilenverzögerungsglied 37 und einem zeilenfrequent durch eine Schaltspannung 38 betätigten Schalter 39 nur das Signal Y ausgewertet und jeweils während seiner Totzeiten wiederholt. Die Signale R, B werden also unterdrückt. Die Schaltspannung 38 wird in einem Generator 40 erzeugt der durch das Synchronsignal 5 synchronisiert ist. Das Synchronsignal 5 wird in einer Abtrennstufe 41 aus dem &4S-Signal gewonnen. Mit dem ständig verfügbar gemachten Leuchtdichtesignal Y wird ein Schwarz-Weiß-Fernsehempfänger 42 gesteuert. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß das Leuchtdichtesignal Vin jeder zweiten Zeile übertragen wird und die Übertragung der Farbsignale auf eine Zeile beschränkt ist.

Der Übergang zwischen den Farbsignalen im Verlauf einer Zeile, also im Zeitpunkt 5 in Fig. 1, kann zusätzlich durch einen Kennimpuls markiert sein, um eine Weiterschaltung der Schalter 7, 14, 22, 23 im richtigen Zeitpunkt zu gewährleisten. Die die Speicher steuernden Taktimpulsfolgen in F i g. 4, 5 sind aus dem Signal selbst abgeleitet, z. B. durch Vervielfachung der Zeilenfrequenz. Das hat den Vorteil, daß auch bei einer schwankenden Zeilendauer, wie z. B. bei einem Signal vor einem Aufzeichnungsgerät, die Steuerung der Speicher immer im richtigen Verhältnis zur Zeilendauer steht

_ Die Erfindung wurde für die Übertragung von zwei Farbsignalen R, B beschrieben. Ebenso ist es möglich, mehrere Farbsignale, z. B. R, G, B während einer Zeilenhinlaufzeit zeitkomprimiert zeitlich nacheinander zu übertragen.

Bei einer Aufzeichnung des erfindungsgemäß aufbereiteten Signals auf einem Aufzeichnungsträger entlang einer Spur mit nebeneinander liegenden Spurabschnitten, die räumlich gleichen Stellen aufeinanderfolgender Bilder zugeordnet sind, erfolgt die Aufzeichnung vorteilhaft so, daß auf nebeneinanderliegende Spurabschnitte gleichartige Signale aufgezeichnet werden, also z. B. auf nebeneinanderliegenden Spurabschnitten immer yoder R oder B. Eine solche Aufzeichnungsart ist beschrieben in der DE-PS 20 42 434.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. System zur Übertragung eines ein Leuchtdichtesignal (Y) und zwei Farbsignale enthaltenden Farbfernsehsignal mit einer ersten Signalfolge, die das Leuchtdichtesignal enthält, und einer zweiten Signalfolge, die die beiden Farbsignale zeitkomprimiert zeitlich nacheinander während einer Zeile enthält, dadurch gekennzeichnet, daß für eine fortlaufende Übertragung nur in jeder zweiten Zeile die jeweils dazugehörige erste Signalfolge (Y) einer Zeile und in den dazwischenliegenden Zeilen nur die zweite Signalfolge (R, ^übertragen wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zeile, in der die zweite Signalfolge (R, B) übertragen wird, durch eine stärkere Zeitkompression der Farbsignale noch weitere Signale (T) wie Tonsignale, Steuersignale oder Synchronsignale zeitlich versetzt zu den Farbsignalen übertragen werden.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von einem Farbsignal zu einem anderen Farbsignal im Verlauf der zweiten Signalfolge durch ein Kennsignal markiert ist

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe die Farbsignale (R, B) wieder auf ihre ursprüngliche Dauer zeitexpandiert (Stufen 25, 26 in Fig.5) und in eine für die Farbbildwiedergabe erforderliche zeitliche Lage gebracht werden.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe jeweils ein Signal (Y, B, R) in den Zeilen, in denen es nicht übertragen wird, durch einen Speicher (29—3ί) für eine Zeilendauer wiederholt wird (F ig. 5).

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Schwarz-Weiß-Wiedergabe nur das Leuchtdichtesignal (Y) ausgewertet und mit einem Zeilenverzögerungsglied (37) in seinen Totzeiten wiederholt wird (F ig. 6).

7. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkompression und/oder die Zeitexpansion mit einem durch eine Taktimpulsfolge gesteuerten elektronischen, getakteten Speicher (8,9;25,26) erfolgt (F i g. 4,5).

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulsfolge so aus dem Signal abgeleitet ist, daß auch bei schwankender Zeilendauer Kompression und Expansion im richtigen Verhältnis zur Zeilendauer stehen.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der jeweiligen Taktimpulsfolge ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz ist.

10. Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 für ein Aufzeichnungsgerät oder ein Fernsehtelefon.