DE2908273C2

DE2908273C2 - System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen

Info

Publication number: DE2908273C2
Application number: DE2908273A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Hausdörfer; Jürgen Dipl.-Ing. 6104 Seeheim Heitmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1982-05-19
Also published as: FR2450545B1; JPS55118285A; GB2045573A; FR2450545A1; US4295156A; GB2045573B; DE2908273A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen.

Die bestehenden System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen (NTSC, SECAM, PAL) berücksichtigen in erster Linie die Eigenschaften der Fernsehempfänger, wobei insbesondere die Kompatibilität zu Schwarz/Weiß-Fernsehempfängern wichtig ist, und die Möglichkeiten der hochfrequeten Übertragung, das heißt die Verwendbarkeit der noch vor der Einführung des Farbfernsehens festgelegten Hochfrequenzkanäle.

Um eine Transcodierung, welche mit zusätzlichen Kosten und Qualitätsverschlechterungen verbunden ist, zu meiden, werden in Fernsehstudiokomplexen üblicherweise Farbfernsehsignale nach demjenigen System verteilt, welches in dem betreffenden Land zur Aussendung der Signale eingeführt ist. Da die o. g. Farbfernsehsysteme grundsätzlich für die Verteilung von Farbfernsehsignalen im Studio geeignet sind, hat dieses Verfahren bisher zu keinen ernsthaften Schwierigkeiten geführt. Einzelne durch die Eigenschaften der o. g. Systeme bedingten Nachteile, wie z. B. Probleme bei der Mischung von SECAM-Signalen, konnten im wesentlichen überwunden werden.

Mit der zunehmenden Einführung von digital arbeitenden Studiokomponenten — Synchronisatoren, digitale Aufzeichnungsgeräte, digitale Mischeinrichtungen — wird es in zunehmendem Ausmaß erforderlich sein, analoge Farbfernsehsignale in digitale umzuwandeln und wieder rückzuwandeln. Dieses kann sogar verschiedentlich mehrfach auf dem Wege von der Signalquelle (Farbfernsehkamera, Filmabtaster) bis zum Sender erforderlich sein.

Zu dieser Umwandlung stehen grundsätzlich zwei Verfahren zur Verfügung, nämlich die sogenannte geschlossene Codierung, bei welcher das nach einem der o. g. Systeme vorliegende Farbfernsehsignal als solches abgetastet und digitalisiert wird, und die sogenannte getrennte Codierung, bei welcher ein nach einem der o. g. System vorliegendes Farbfernsignal in die einzelnen Komponenten zerlegt wird und dann digitalisiert wird. Beide Verfahren besitzen relevante Nachteile: Im Fa)Je der geschlossenen Codierung ergibt sich wegen

ίο notwendiger Relation von Abtastfrequenz zur Farbträgerfrequenz eine hohe Datenrate, deren Aufzeichnung Schwierigkeiten bereitet; die getrennte Codierung erfordert hingegen eine Zerlegung des analogen, codierten Signals, wobei inhärente Qualitätseinbußen eintreten. Beide Verfahren ergeben einen digitalen Datenstrom, der in Form eines parallelen Bitstroms oder seriell im Studio verteilt wird. Im ersten Fall ergeben sich u. a. Nachteile, wenn z. B. aus einer Vielfalt digitaler Quellensignale eine Auswahl getroffen werden soll, da z. B. jeweils 8 Leitungen für eine Bildsignalquelle umgeschaltet werden müssen.

Es sind ferner Farbfernseh-Übertragungsverfahren bekannt, bei denen innerhalb des üblicherweise für das Leuchtdichtesignal verwendeten Frequenzbandes wie bei den eingeführten Farbfernsehverfahren ein Hilfsträger für das Farbartsignal vorgesehen ist, bei denen jedoch das Leuchtdichtesignal in seiner Bandbreite derart begrenzt ist, daß keine Verkämmung mit dem Farbartsignal erfolgt (»Bell Laboratories Record«, Juli 1965, S. 255 und 256, und »Proceeding of the IRE, Januar 1954, S. 91). Diese Verfahren bedingen jedoch eine erhebliche Qualitätseinbuße und sind für eine Anwendung in Farbfernsehstudios nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System

anzugeben, welches eine Übertragung von Farbfernsehsignalen innerhalb eines Studiokomplexes ermöglicht, wobei eine Umwandlung sowohl in digitale Farbfernsehsignale als auch in Farbfernsehsignale nach den herkömmlichen Normen ohne Qualitätseinbuße möglieh sein soll.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße System zur Übertragung von Farbfernsehsignalen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits eine Übertragung auch über längere Strecken innerhalb eines Studiokomplexes ohne Beeinträchtigung der Qualität möglich ist und daß andererseits eine Umwandlung in digitale Signale und in Signale nach den eingangs erwähnten Farbfernsehsystemen ohne Qualitätsverlust möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems zur Übertragung von Farbfernsignalen möglich.

Diese Vorteile gewinnen besondere Bedeutung bei Studiokomplexen, weilche teilweise analoge und teilweise digitale Komponenten umfassen.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die Frequenzbereiche der infrage kommenden Signale,

F i g. 2 als Blockschaltbild einen Farbfernsehstudio-

komplex, bei dem das erfindungsgemäße System angewendet wird und

F i g. 3 ebenfalls als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Systems.

In F i g. 1 ist in Zeile a das Spektrum eines PAL- bzw. SECAM-Signals dargestellt. Der Leuchtdichteanteil Y reicht bis zur Grenzfrequenz fg, welche bei den üblichen Farbfernsehsystemen über 5 MHz liegt und ist im oberen Frequenzbereich von den trägerfrequem übertragenden Farbdifferenzsignalen U und V durchsetzt Eine Spektrallinie, welche der Trägerfrequenz entspricht, ist bei fsc dargestellt Beim SECAM-System sind hierfür zeilenweise alternierend zwei Farbträgerruhefrequenzen vorgesehen. Eine Trennung des Leuchtdichte- und Farbanteils kann bei allen Farbfernsehsystemen, welche ein derartiges Spektrum aufweisen, durch eine Frequenzweiche erfolgen; jedoch wird dadurch der Frequenzbereich des Leuchtdichtesignals stark eingeschränkt Dieses ist in Zeile 2 der F i g. 1 dargestellt Zusätzlich zu dieser Möglichkeit kann bei den Farbfernsehsystemen PAL und NTSC das Farbartsignal vom Leuchtdichtesignal mittels eines Kammfilters abgetrennt werden, was zwar eine breitbandige Weilerleitung des Leuchtdichtesignals ermöglicht, jedoch andere Störungen verursacht Das Spektrum des verbleibenden Leuchtdichtesignals ynach einer Kammfiltertrennung ist in Zeile 3 der Fig. 1 dargestellt. Im Gegensatz dazu weist das Spektrum eines nach dem erfindungsgemäßen System übertragenen Signals den in Zeile 4 skizzierten Verlauf auf. Zwischen den für das Leuchtdichtesignal Y und das Farbartsignal U, V vorgesehenen Frequenzbereichen ist ein ausreichender Abstand zur einwandfreien Trennung der Signalkomponenten vorgesehen. Dementsprechend ist das Leuchtdichtesignal Y sowohl bei den quadraturmodulierten Farbfernsehsignalen als auch beim SECAM-System durch die vorgenommene Trennung unbeeinträchtigt, wie es scherr.atisch in Zeile 5 der F i g. 1 dargestellt ist.

Hierbei wird die lineare Superposition von Leuchtdichte- und Farbartsignalen vermieden, wodurch eine spätere Trennung ohne Qualitätseinbußen ermöglicht wird.

Die weiteren Vorteile des erfindungsgemäßen Systems werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 2 und 3 erläutert.

F i g. 2 stellt als Blockschaltbild einen Farbfemsehstuidiokomplex dar, in welchem sowohl analoge als auch digitale Komponenten verwendet werden.

Die Bildsignalquellen 1, 2, 3 welche Farbfernsehka- 5p meras oder auch Farbfernsehfilmabtaster sein können, geben die Farbwertsignale RGB ab. Diese werden jeweils einem Coder 4,5,6 zugeführt zur Erzeugung der herkömmlichen Farbfernsignale, beispielsweise nach dem PAL-System. Diese Signale werden einer Kreuzschiene 7 zugeführt. Die mit Hilfe der Kreuzschiene 7 ausgewählten Signale gelangen zu einer Mischeinrichtung 8 und stehen an Ausgang 9 derselben — beispielsweise zur Aussendung — zur Verfügung.

Außer den herkömmlichen Codern 4, 5,6 sind an die Ausgänge der Bildsignalquellen 1,2,3 weitere Coder 10, 11,12 angeschlossen. Diese weiteren Coder, von denen ein Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dargestellt ist, erzeugen Farbfernsehsignale nach dem erfindungsgemäßen System, deren Spektrum in Fig. 1, Zeile 4, {,5 dargestellt ist.

Diese Signale werden einer Kreuzschiene 13 zugeführt und können somit wahlweise an die Quellencoder 14,15, 16,17 angeschaltet werden. Diese Quellencoder erzeugen digitale Signale, welche dann über eine digitale Kreuzschiene 18 digitaler. Mischeinrichtungen 19, 20 zugeführt werden. Die Ausgangssignale der digitalen Mischeinrichtungen 19, 20 werden einer weiteren digitalen Mischeinrichtung 21 zugeführt Die digitalen Ausgangssignale der Mischeinrichtung 21 können dann in einem Quellendecoder 22 in ein herkömmliches Farbfernsehsignal umgewandelt und der Kreuzschiene 7 zugeführt werden.

Die Ausgangssignale der Mischeinrichtung 21 können jedoch auch über eine weitere Kreuzschiene 23 digitalalen Magnetaufzeichnungsgeräten zugeführt werden. Die digitalen Magnetaufzeichnungsgeräte 24, 25, 26 können einerseits zum Aufzeichnen der über die Mischeinrichtungen 19,20, 21 geleiteten Signale dienen und andererseits direkt die Ausgangssignale der Quellencoder 14, 15, 16 bzw. 17 aufzeichnen, wozu die Kreuzschienen 18, 23 direkt miteinander verbunden sind.

In entsprechender Weise ist es auch möglich, von den digitalen Magnetaufzeichnungsgeräten 24, 25, 26 wiedergegebene Signale in die Kreuzschiene 18 einzuspeisen, mit den von den Bildsignalquellen 1, 2, 3 stammenden Signalen mit Hilfe der Mischeinrichtungen 19, 20, 21 zu verarbeiten und über den Quellendecoder 22, die Kreuzschiene 7 und die Mischeinrichtung 8 einem Sender zuzuleiten.

Wie anhand von F i g. 2 erläutert wurde, ist es mit dem erfindungsgemäßen System möglich, sowohl analoge als auch digitale Studiokomponenten vielfältig kombiniert einzusetzen, ohne daß Signalumwandlungen erfolgen, welche eine Qualitätsverschlechterung gegenüber dem bisherigen Verfahren (einmalige Wandlung von RGB in das jeweils für die Sendung vorgesehene Farbfernsehsystem) zur Folge haben.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Erzeugung von Signalen nach dem erfindungsgemäßen System. Die Farbwertsignale RGB werden einer üblichen Matrix zugeführt, an deren Ausgängen das Leuchtdichtesignal Y und die beiden Farbdifferenzsignale t/und V zur Verfügung stehen. Die Farbdifferenzsignale werden mit Hilfe der Tiefpässe 28, 29 auf beispielsweise 1,5MHz in ihrer Bandbreite begrenzt Eines der Farbdifferenzsignale wird bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 frequenzmoduliert, das andere amplitudenmoduliert übertragen. So wi^rd beispielsweise das bandbegrenzte Farbdifferenzsignal U über einen Amplitudenbegrenzer 30, um übermäßige Aussteuerung bei der Frequenzmodulation zu vermeiden, einer Addierschaltung 31 zugeführt. Die Ausgangsspannung eines Farbträgeroszillatores 32 wird mit Hilfe einer Phasenvergleichsschaltung 33 bezüglich der Phase mit Impulser verglichen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz ist. Hierzu wird der horizontalfrequente Anteil des Synchronsignals Sh über eine Frequenzvervielfacherschaltung 34 geleitet. Die Ausgangsspannung der Phasenvergleichsschaltung 33 gelangt über eine Abtast- und Halteschaltung 35 zu einem weiteren Eingang der Addierschaltung 31. Auf diese Weise wird die Frequenz des Oszillators 32 mit dem Farbdifferenzsignal U moduliert. Der Abtast- und Halteschaltung 35 wird bei 41 ein horizontalfrequenter Austastimpuls An zugeführt.

Die in ihrer Frequenz modulierte Ausgangsspannung des Oszillators 32 wird einer Begrenzerschaltung 36 zugeführt, um evtl. bei der Frequenzmodulation entstehende Amplitudenschwankungen zu eliminieren

Das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 36 gelangt dann zu einem an sich bekannten Amplitudenmodulator 37, dem ferner das Farbdifferenzsignal V zugeführt ist. Der somit frequenz- und amplitudenmodulierte Farbträger gelangt zu einem Bandpaß 38, welcher einen Durchlaßbereich aufweist, der demjenigen Frequenzbereich entspricht, welcher nach dem erfindungsgemäßen System für das Farbartsignal vorgesehen ist (Fig. 1, Zeile 4). In einer Addierschaltung 39 wird das Farbartsignal dem Leuchtdichtesignal Y zugesetzt. Am Ausgang 40 steht dann ein Farbfernsehsignal nach dem erfindungsgemäßen System zur Verfügung.

Eine Alternative zu dem in Fig.3 dargestellten System, daß nämlich eines der Farbdifferenzsignale frequenzmoduliert und das andere amplitudenmoduliert übertragen wird, besteht darin, daß beide Farbdifferenzsignale quadraturamplitudenmoduliert übertragen werden. Gegenüber den bekannten Verfahren Quadraturamplitudenmodulation kann hier ein Träger verwendet werden, dessen Frequenz einem ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz entspricht. Derartige Farbfernsehsignale können dann auch in der analogen Ebene mit herkömmlichen Mischeinrichtungen gemischt werden. Außerdem braucht hierbei im Gegensatz zu den

ίο bekannten Verfahren mit Quadraturamplitudenmodulation keine sich über mehrere Teilbilder erstreckende Sequenz berücksichtigt zu werden.

Schaltungen zur Quadraturmodulation sind beispielsweise von W. D. Greigg »Analog and Digital Communication«, New York 1977, Seite 346 ff., beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur Übertragung von Farbfernsehsigna-Ien in einem Studiokomplex vor der Umwandlung der Farbfernsehsignale in genormte Farbfernsehsignale, bei welchen ein Farbsignal innerhalb des für das Leuchtdichtesignal vorgesehenen Frequenzbereiches übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtdichtesignal mit einer der Bandbreite des genormten Farbfernsehsignals entsprechenden Bandbreite und außerhalb des Frequenzbereichs des Leuchtdichtesignals ein Farbsignal übertragen wird, welches simultan die vollständige Farbinformation umfaßt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbsignal in quadratur-amplituden-modulierter Form die Farbdifferenzsignale umfaßt.

3. System nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz des Farbsignals ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbträger mit dem einen Farbdifferenzsignal frequenzmoduliert und mit dem anderen Farbdifferenzsignal amplituden-moduliert wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Signal vorhandener Sprung konstanter Amplitude — vorzugsweise zwischen dem Synchronpcgel und dem Schwarzwert — als Bezugsgröße bei der Demodulation des amplitudenmodulierten Farbdifferenzsignals verwendet wird.