Verfahren zur Übertragung, insbesondere zur Auf¬ zeichnung und Wiedergabe, von Farbfernsehsignalen .

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Übertragung von Farbfernsehsignalen in analoger Form, wobei ein Leucht¬ dichtesignal und ein demgegenüber schmalbandigeres Farb¬ artsignal übertragen werden und das Farbartsignal einer Zeilenperiode während eines Teils der Zeilenperiode in zeitkomprimierter Form anstelle des Leuchtdichtesignals und das zu diesem Farbartsignal gehörende Leuchtdichtesig¬ nal während des vom zeitkomprimierten Farbartsignal nicht eingenommenen Teils der Zeilenperiαde übertragen wird und bei der Wiedergabe das Farbartsignal zusammen mit Leucht¬ dichtesignal expandiert wird, so daB sie zeitlich wieder für die Bildwiedergabe übereinstimmen.

Ein derartiges Verfahren ist z.B. durch die DE-PS 20 56 584 bekannt. Später wurde noch ein unter dem Titel: "Timeplex"- ein serielles Farbcαdierverfahren für Heim-Videorecorder in der Zeitschrift "Fernseh- und Kinotechnik" 34. Jahrgang, Nr. 12/80, Seite 451-458 beschrieben, bei eichem die Farb-

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artsignale für B-Y und R-Y in die Austastlücke zeit¬ komprimiert um den Faktor 5 zwischen Synchrαπimpulse und Leuchtdichtesignal au gezeichnet werden.

Das Timeplex-Verfahren gewinnt immer mehr an Bedeutung, nachdem die Aufzeichnung von Videosignalen mit immer kleineren Bandgeschwindigkeiten und kleineren Breiten des Aufzeichnungsträgers vorgenommen wird. Die üblicher¬ weise loπgitudinale Tonspur ist wegen der geringen Magnetbandbreite und wegen der zu geringen Bandgeschwin¬ digkeit bei 8 mm Magnetbändern nicht mehr möglich. Des¬ halb wurde der Ton auf einem gesonderten Träger mit in die Spur für das Video-Signal aufgenommen. Hierbei er¬ geben sich jedoch nachteilige Beeinflussungen des Ton¬ trägers auf die verschiedenen Trägerfrequenzen der Bild¬ signale und es ergeben sich Cross-Color-Störungen. Die bisher bekannten Timeplex-Verfahren wurden mit Hilfe von analogen Schaltungen realisiert zur Gewinnung der Chrαma-Luminanz- und Synchronsignale. Diese Schaltungen besitzen den Nachteil, daB sie eine Verzögerungsleitung benötigen und daB sich Phasenschwankungen ergeben und daß ein Offset des Luminanzsignals auftreten kann, falls die getrennt aufgezeichenten Synchroπimpulse einen schlechten Rauschabstand besitzen. Mit mehr oder weniger Aufwand in den analogen Schaltungen können diese Probleme zwar gelöst werden, jedoch zeigt sich, daB dieser Aufwand nur dann reduziert werden kann, wenn die analogen Schaltungsgruppen durch digitale Bauteile ersetzt werden und die Verarbeitung digital erfolgt. Dies bedeutet, daß auch die Luminanzsignal- und Synchronsignalverarbeitung digitalisiert werden muß.

Derartige Verfahren mit sequentieller Übertragung zeit- ^• komprimierter Signale erfordern einen relativ hohen Schaltungsaufwand. Außerdem können bei der Wiedergabe zeitliche Verschiebungen zwischen den einzelnen Signalen, z.B. den Zeilensynchronimpulsen und dem Leuchtdichte¬ signal auftreten. ^•

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der beschriebenen Art so auszubilden, daß bei verringertem Schaltungsaufwand Zeitvέrschiebungen zwischen den einzelnen Signalanteilen nach der Übertragung weitestgehend ver¬ mieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen' ^* beschrieben .

Dadurch, daß das Leuchtdichtesignal zusammen mit den Zeilen¬ synchronimpulsen und der vorderen und hinteren Schwarz¬ schulter in derselben Schaltung zeitkomprimiert und ge- gebenenfallls auch zeitexpandiert wird, wird der Schalt- uπgsaufwand gering gehalten, weil für die Behandlung dieser Signalanteile nur eine Schaltung erforderlich ist. Da die Signalanteile bei ihrer Behandlung nicht getrennt werden, werden Zeitverschiebunge.n zwischen diesen Signalen vermieden Wenn das kombinierte Signal aus Leuchtdichtesignal, Zeilen¬ synchronimpulsen und vorderen und hinteren Schwarzschultεr eine zeitliche Verschiebung erleidet, bleibt die zeitliche Zuordnung zwischen den Zeilensynchronimpulsen und dem Leucht dichtesignal, die für eine einwandfreie Bildwiedergabe wichtig ist, in vorteilhafter Weise erhalten. Da die Zeit-

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kompression des .Leuchtdichtesignals nur etwa 20 % beträgt, also auf etwa 80 % seiner ursprünglichen Dauer komprimiert wird, bleibt ein ausreichend breiter Zeilen- synchrαnimpuls bestehen, so daß bei der Wiedergabe die Synchronisierung der Ablenkung nicht beeinträchtigt wird. Der Schwarzpegel und der Synchrαnpegel werden praktisch original zurückgewonnen. Die halbzeilenfre- quente Identifikation für die sequentiell übertragenen Farbartsignale kann zusammen mit dem Unbuntpegel erzeugt werden. Zusätzlich kann eine Drαp-αut-Kompensation mittels einer Speichersteuerung erzielt werden. Durch weitestgehende Integrierung der zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Bauteile kann die Außenbeschal- tung niedrig gehalten werden. Ein weiterer Vorteil be¬ steht darin, daß durch die gleichzeitige Kompression von Leuchtdichtesignal und Zeilensynchronimpulsen das Verfahren von der jeweiligen Fernsehnorm unabhängig arbeitet, da das Übertragende Signal Original zurückgewandelt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung am Beispiel einer Aufzeichnung und Wiedergabe näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine Schaltung zur Durchführung des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens und

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der in Fig. 1 auftretenden analogen und digitalen Siganle.

Λ. _> "WIPO .

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für die Aufzeichnung und Wiedergabe vorteilhaft einsetzbar, sondern allgemein für die Übertragung von Farbfernseh¬ signalen, z.B. beim Satelliten-Rundfunk nach dem söge ^« * nannten C-Mac-System, bei dem ebenfalls eine sequentielle Übertragung mit Zeitkompression erfolgt. Das Verfahren ist ebenso anwendbar bei Übertragung von Farbfernsehsig¬ nalen über Kabelstrecken oder sonstige übertraguπgskanäle, insbesondere solche, die eine begrenzte Bandbreite haben und Signalverfälschungen -wie z.B. zeitliche Verschiebungen der Signalanteile zueinander bewirken.

Zunächst soll die Aufzeichnung eines Farbvideosigπals auf ein Magnetband beschrieben werden. Dazu wird das Luminanzsignal Y über den Kontakt R an den Eingang eines Analog-Digitalwandlers gelegt, welcher aus dem analogen Luminanzsignal ein 7-Bit breites paralleles Ausgangssignal liefert, welches gleichzeitig den als Schieberegistern wirkenden Speichern 2 und 3 zugeführt wird. Diese Schieberegister werden wechselweise taktge¬ steuert eingeschrieben und ausgelesen. Während z.B. das Schieberegister 2 eingelesen wird, wird die im Schiebe¬ register 3 enthaltene Information ausgelesen und an den Eingang eines Schalters 4 gelegt. Die Zeitkomprimierung erfolgt dabei dadurch, daß mit einem Takt von 15 MHz eingelesen und mit einem Takt von 20 MHz ausgelsen wird. Das bedeutet, daß das Luminanzsignal um 20 % komprimiert wird, so daß es nur noch etwa 80 % seiner ursprünglichen Zeitdauer einnimmt. Die Clock- und Steuerimpulse für die Digital-Analog- und Analog-Digitaϊwandler und für Schiebe¬ register werden einer Steuereinheit 5 entnommen. Die Takt¬ frequenzen werden von einem Generator in PLL-Technik ent¬ nommen. Die von einem einzigen Generator gewonnene Grund¬ frequenz von 80 MHz zur Steuerung der gesamten Schaltung wird mit Hilfe von Frequenzteilerstufen 6, 7 und 8 geteilt,

so daß die Systemtakte von 20, 16 und 4 MHz ^' entstehen. Die Farbartsignale R-Y und B-Y werden über einen mit halber Zeilenfrequenz H/2 betätigten Umschalter 9 wechselweise an einen Analog-Digitalwandler 10 gelegt, der das Signal in eine 6-Bit-Information umwandelt. Dieses Signal gelangt an den Eingang P2 eines elektro¬ nischen Schalters 11, an dessen Ausgang 01 ein Schiebe¬ register 12 angeschlossen ist, welches mit einem von der Steuereinheit 5 gelieferten Takt C1 3 gesteuert wird. Dieser Takt besitzt für d ^_ as Einlesen eine Frequenz von 4 MHz. Ausgelesen wird mit einer Frequenz von 20 MHz. Die dem Schieberegister 12 entnommene Information wird an die Schaltstufe 4 gelegt, die in Abhängigkeit eines Steuersignals K aus der Steuereinheit 5 ein digitales 7-Bit-Signal erzeugt, welches aus dem Luminanzsignal den Farbartsignalen und einem fes-ten Pegel zusammengesetzt ist. Das digitale Signal wird sodann über einen Digital- An.alogwandler 13 über den Kontakt R an einen FM-Modulator 14 geschaltet und über den Aufnahmεverstärker 15 dem Aufzeichnungsgerä ^' t 16 zugeführt.

Zur Wiedergabe des derart aufgezeichneten Signals wird dieses über einen Wiedergabeverstärker 17, einen Drop- out-Detektαr 18 und über einen FM-Demodulator 19 über den Kontakt P an den Eingang des Analog-Digitalwandlers 1 ge¬ schaltet. Nun wird in umgekehrter Folge aus dem zeitkαm- primierten Signal das ursprüngliche Signal zurückgewonnen. Wieder werden die beiden Schieberegister 2 und 3 abwechselnd ein- und ausgelesen. Die ausgelεsenen Signale werden an den Eingang des Schalters 4 gelegt, welcher in diesem Fall durch das K-Signal in der Stellung zur Durchschaltung des Luminanz-

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Signals bleibt. Nach einer Digital-Analogumwandluπg im Wandler 13 erreicht das Luminanzsignal über den Kontakt P den Ausgang zur weiteren Verarbeitung im angeschlos¬ senen Wiεdergabegerät. Das Synchronsignal Sy gelangt an die Steuereinheit 5 und wird dort aufbereitet. Die zeitkomprimierter Farbartsignale gelangen über den Ein¬ gang P1 des elektronischen Umschalters 11 an seinen Ausgang 01 und von dort an den Eingang des Schiebere¬ gisters 12, dessen Ausgang direkt an den Eingang P3 eines mit halber Zeilenfrequenz H/2 umschaltbaren elek¬ tronischen Kreuzschalters 20 gelegt ist. Der Ausgang des Schieberegisters 12 ist außerdem an den Eingang eines weiteren Schieberegisters 21 gelegt, dessen Ausgang an einem zweiten Eingang P4 des Kreuzschalters 20 führt. Durch das abwechselnde Anliegεn von R-Y und B-Y bzw. B-Y und R-Y-Signalen an den Eingängen P3 und P4 und das synchrone Umschalten des Krεuzschalters 20 entstehen an seinem Ausgang 02 das R-Y 6-Bit-Signal und an seinεm Ausgang 03 das B-Y 6-Bit-Signal, welchs nach einer Umwandlung in den Digital-Analogwandlern 22 und 23 als R-Y- und B-Y-Farbartsigπale zur Verfügung stehen. Durch diese Maßnahme entsteht eine Mittelung der Farb¬ information mit der vorhergehenden gleichartigen Farb¬ information .

In vorteilhafter Weise kann die Dropαut-Kαmpensation digital in der Weise erfolgen, daB ein aus dem Dropαut- Detektor 18 gewonnenes digitales Steuersignal über eine Leitung 26 die Steuereinheit 5 aktiviert, die daraufhin die Schieberegister 2 und 3 für das Luminanzsignal sowie 12 und 21 für die Farbartsignale mit der vorhergehenden Information erneut lädt.

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Das gesamte System wird durch Taktfrequenzen gesteuert, die aus einer Frequenz abgeleitet werden, die von einer einzigen PLL-Schleifε 24 erzeugt wird.

In nachstehender Tabelle sind die verschiedenen Clock-Frequenzen in MHz in den verschiedenen Betriebsarten beispielweise aufgelistet:

Clαck 1 Clock 2 Clock 3 Clαck 4 Clock 5 einlesen auslesen auslesen und einlesen von 2 von 3

Rec 20 16 4 20 16 20 einlesen jnd auslesen von 2 von 3

16 20 4 20 16 20 auslessn und eirvleseπ von 2 von 3

Play 15 20 20 4 20 16 einlesen und auslesen von 2 von 3

20 16 20 4 20 16

In Figur 2 sind die vεrschisdenen analogen und digitalen Signale dargestellt.

Figur 2a zeigt das analoge Luminanzsignal Y

Figur 2b zeigt die anlaogen Farbsignale R-Y und B-Y

Figur 2c zeigt den Steuertakt A zum Einlesen des

Schieberegisters 2 Figur 2d zeigt den Steuertakt B zum Einlesen des

Schieberegisters 3 Figur 2e zeigt den Steuertakt C zum Einlesen des

Schieberegisters 2 Figur 2f zeigt den Steuertakt D zum Auslesen des

Schieberegisters 2 Figur 2g zeigt den Steuertakt E zum Auslesεn dεs

Schiεberεgisters 3 Figur 2h zsigt den Steuertakt F zum Auslesen des

Schieberegisters 12 Figur 2i zeigt den Unbuntpegel G, der während der

Austastlücke von einer Schaltung 25 dem aufzuzeichnenden Signal zugefügt wird

Figur 2k zeigt die Steuerspannung K für den Schalter 4 Figur 21 zeigt das erzeugte Aufzeichnungssignal

(Timeplex-Signal) .

Die Signale 2a bis 21 gelten für die Wiedergabe und besitzen folgende Frequenzen in MHz:

Für die Wiedergabe gelten folgende Signale

Figur 2m zeigt den Steuertakt A zum Einlesen des

Schieberegisters 2 Figur 2n zeigt den Steuertakt B zum Einlesen des

Schieberegisters 3 Figur 2o zeigt den Steuertakt C zum Einlesen des

Schieberεgisters 12 Figur 2p zeigt den Steuertakt D zum Auslesen des

Schieberegisters 2 Figur 2q zeigt den Steuertakt E zum Auslesen des

Schieberegisters 3 Figur 2r zeigt den Stεuertakt F zum Auslesen des

Schieberegisters 12- und zum Einlesen des

Schieberegisters 21 Figur 2s zeigt das dekomprimierte Luminanzsignal Y Figur 2t zeigt die dekomprimiεrtε Chrominanzsignale

B-Y und R-Y

Wobei die Freq uenzen der Ste uertakte A b is F fo lgende Werte in MHz bes itzen :

f REΛ

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Eine Schaltung zur Durchführung des vorbεschriεbεnen Verfahrens eignet sich besonders gut für einen Aufbau in integrierter Schaltungstechnik. Um die Schaltung äehr flexibel und kostengünstig zu gestalten, wird vorgeschlagen, diese in mehrere Gruppen aufzuteilen, wobei die Timer- und Stεuεrschaltung 5 sowie die Schieberεgistsr 2, 3, 12 und 21 sowie der Analog- Digital-Wandler 10 und die Digital-Analog-Wandler 22 und 23 auf einem N-MOS-IC und der Analog-Digital- Wandlεr 1 zusammen mit dem Digital-Analog-Wandler 13 und die PLL-Schaltuπg 24 mit den Frequenzteilern 6, 7 und 8 auf je einem bipolaren IC angeordnet sind.

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