DE3941576C1

DE3941576C1 -

Info

Publication number: DE3941576C1
Application number: DE3941576A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Hauzeneder (Fh), 8268 Garching, De
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1989-12-16
Filing date: 1989-12-16
Publication date: 1990-09-06
Anticipated expiration: 2009-12-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein PAL-kompatibles Fernsehsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Fernsehsystem ist aus der DE-PS 39 01 117 bekannt.

Zur kompatiblen Verbesserung des PAL-Fernsehsystems im Sinne einer Reduzierung des Übersprechens von Leuchtdichtespektren in Farbspektren und umgekehrt ist es bekannt (DE-PS 39 01 117), in den von Nutz signalspektren praktisch unbesetzten spektralen Räumen des dreidimensionalen PAL-Spektrums den hochfrequenten Anteil Y₂ des Leuchtdichte-Signalspektrums zu übertra gen, um auf diese Weise innerhalb der vorgegebenen terrestrischen Kanalbreite von 5 bzw. 5,5 MHz zu bleiben.

Hierzu wird sendeseitig das Leuchtdichte-Signalspektrum in einen tieffrequenten Anteil Y₁ und einen hochfre quenten Anteil Y₂ aufgespalten und einem Träger aufmodu liert. Diese Modulation erfolgt derart, daß das Spektrum des resultierenden Modulationssignals Y*₂ im dreidimen sionalen PAL-Spektrum in einem von Nutzsignalspektren praktisch unbesetzten spektralen Raum innerhalb der vorgegebenen Kanalbandbreite zu liegen kommt. Das Modu lationssignal Y*₂ wird zusammen mit dem tieffrequenten Anteil Y₁ des Leuchtdichte-Signalspektrums als Leucht dichte-Information Y im PAL-C-FBAS-Signal übertragen. Empfangsseitig wird in einem verbesserten Fernsehempfänger das Modulationssignal Y*₂ aus dem empfangenen PAL-C-Signal ausgefiltert und demoduliert. Das daraus resultierende, dem hochfrequenten Anteil Y₂ des Leuchtdichte-Signal spektrums entsprechende Signal wird dem aus dem empfange nen PAL-C-Signal abgetrennte tieffrequenten Anteil Y₁ des Leuchtdichte-Signalspektrums hinzugefügt. Ein her kömmlicher PAL-Empfänger verwertet nur den übertragenen tieffrequenten Anteil Y₄ des Leuchtdichte-Signals, ohne von dem mitübertragenen Modulationssignal Y*₂ wesentlich gestört zu werden.

Da ohne weitere Maßnahmen ein herkömmlicher PAL-Empfänger das Modulationssignal Y*₂ wegen dessen Modulation mit dem Farbträger f _sc als Farbsignal detektieren würde, muß der dem Modulator 100 zugeführte Farbträger außer einer teil bildsequentiellen Phasenumschaltung um 180° eine bestimmte Phasenlage erhalten. Und zwar wird bei der DE-PS 39 01 117 alternativ in jeder Zeile die Phasenlage 90° entsprechend der Achse des Farbdifferenzsignals R-Y oder 0°/-180° ent sprechend der Achse des Farbdifferenzsignals B-Y gewählt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Unterdrückung des Übersprechens von Leuchtdichte in Farbe beim kompatiblen Empfang mit diesen Maßnahmen noch nicht optimal ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein PAL-kompatibles Fernsehsystem der eingangs er wähnten Art zu schaffen, bei welchem die Übersprech effekte weiter reduziert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung des PAL- Spektrums;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Sendeseite eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fernsehsystems;

Fig. 3a-3e Frequenzspektren von an verschiedenen Stellen des Blockschaltbildes nach Fig. 2 gebildeten Leuchtdichte- bzw. Farbsignalen;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Empfangsseite eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fernsehsystems, und

Fig. 5 die Charakteristik einer vertikal-temporalen Filterung des Farbsignals in dem Blockschalt bild nach Fig. 4.

Bei der dreidimensionalen Darstellung des PAL-Spektrums nach Fig. 1 ist den dort aufgezeichneten Achsen f _x, f _y und f _t folgende Bedeutung zugeordnet:

f _x: Auflösung in horizonalter Richtung mit Band grenze 5 MHz
f _y: Auflösung in vertikaler Richtung mit maximal 312, 5 Perioden pro Bildhöhe
f _t: Auflösung in zeitlicher Richtung mit 25 Hz, bedingt durch 25 Vollbilder/Sek. und den Zeilensprung.

Die in Fig. 1 mit stark ausgezogener Linie eingezeichneten Grenzen definieren denjenigen spatial-temporalen Raum, innerhalb welchem keine Alias-Komponenten auftreten. Dabei ist wesentlich, daß die Farbdifferenzsignale U und V ausschließlich in dem ersten und dritten Quadranten eines Koordinatensystems liegen, welches von den Achsen f _y und f _t für Werte von f _x = ± 4,43 MHz Farbträgerfre quenz gebildet wird. Der zweite und vierte Quadrant die ses Koordinatensystems sind - abgesehen von marginalen Übersprecheffekten - frei von U- und V-Komponenten. Dieser freie Raum wurde von Fukinuki in SMPTE Journal, Oktober 1984, Seiten 923-929 erstmals näher beschrieben. Erfin dungsgemäß wird dieses sogenannte Fukinuki-Loch ausge nützt, um dort den hochfrequenten Anteil des Leuchtdichte- Signalspektrums zu übertragen. Wie man aus Fig. 1 un mittelbar erkennt, wird durch die Übertragung der hoch frequenten Leuchtdichte-Spektren im zweiten und vierten Quadranten des erwähnten Koordinatensystems vermieden, daß diese hochfrequenten Leuchtdichte-Spektren oberhalb 3,5 MHz in die Farbdifferenzspektren der U-V-Komponenten im ersten und dritten Quadranten übersprechen.

In Fig. 2 ist prinzipiell dargestellt, wie das vorstehend erläuterte Erfindungsprinzip schaltungstechnisch auf der Sendeseite umgesetzt wird.

Wie aus Fig. 2 am Eingang des dargestellten Blockschalt bildes ersichtlich ist, werden die Farbwertsignale Rot (R), Grün (G) und Blau (B) in einer Matrix (10) in die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y sowie in das Leucht dichte-Signal Y (Fig. 3a) matriziert. Die Farbdifferenz signale R-Y, B-Y werden in Tiefpaßfiltern 20 und 30 mit einer Grenzfrequenz von jeweils 1,3 MHz tiefpaßge filtert und anschließend in einem Quadraturmodulator 60 einem Farbträger f _sc von 4,43 MHz aufmoduliert. Das daraus resultierende, geträgerte Farbsignal C ist in Fig. 3b dargestellt, wobei der Farbträger f _sc strichpunktiert eingezeichnet ist.

Aus dem Leuchtdichte-Signal Y gemäß Fig. 3a wird mit Hilfe eines Tiefpaßfilters 40 mit einer Grenzfrequenz von 3,5 MHz der tieffrequente Anteil Y₁ abgefiltert und sowohl einem Addierglied 130 als auch einem Subtrahierglied 70 zugeführt. Der zweite Eingang des Subtrahiergliedes 70 wird mit dem um eine Laufzeit Δτ verzögerten (Laufzeit glied 50) Leuchtdichte-Signal Y beaufschlagt, so daß am Ausgang des Subtrahiergliedes 70 der hochfrequente An teil Y₂ des Leuchtdichte-Signals Y zur Verfügung steht. Die Anteile Y₁ und Y₂ des Leuchtdichte-Signals sind in Fig. 3c spektral dargestellt.

Der hochfrequente Anteil Y₂ wird mit Hilfe eines Mischers 80, welchem eine Mischerfrequenz von 6/5 f _sc zugeführt wird, in eine tiefe Frequenzlage umgesetzt, wie aus Fig. 3d, Anteil Y′₂ ersichtlich ist. Der bei der Mischung spiegelbildlich zur Mischerfrequenz entstehende hoch frequente Anteil Y′₂ wird über das nachgeschaltete Tiefpaßfilter 90 mit einer Grenzfrequenz von 2 MHz unterdrückt.

Die angegebene Mischerfrequenz von 6/5 f _sc ist ledig lich beispielhaft und stellt den geringstmöglichen Wert dar.

Die hochfrequente, rechte Flanke des hochfrequenten Anteils Y₂ wird bei der Mischung infolge der dabei auftretenden Spiegelung des Anteils Y₂ zur niederfre quenten Flanke des Anteils Y′₂. Diese Flanke soll vor zugsweise durch geeignete Wahl der Mischerfrequenz möglichst nahe an die Frequenz 0 Hz herangerückt werden. Bei der anschließenden Modulation des Anteils Y′₂ in dem Amplitudenmodulator 100 (Fig. 2) mit einem von Teilbild zu Teilbild um 180° in der Phase umgeschalteten Farb träger f _sc wird infolge der erneuten Spiegelung die tieffrequente Flanke des Anteils Y′₂ wieder zur hoch frequenten Flanke des interessierenden unteren Seiten bandes des resultierenden Modulationssignals Y*₂. Das in Fig. 3e gestrichelt eingezeichnete obere Seitenband des resultierenden Modulationssignals Y*₂ wird mit Hilfe eine Tiefpaßfilters 120 mit einer Grenzfrequenz von 5 MHz zum Teil unterdrückt.

Zur Erzeugung des von Teilbild zu Teilbild um 180° in der Phase umgeschalteten Farbträgers f _sc werden einem Pha senschalter 110 die Trägerfrequenz f _sc sowie der Vertikal synchronimpuls V zugeführt. Da ohne weitere Maßnahmen ein herkömmlicher PAL-Empfänger das Modulationssignal Y*₂ wegen dessen Modulation mit dem Farbträger f _sc als Farbsignal mit beliebiger Farbe detektieren würde, muß der dem Modulator 100 zugeführte Farbträger außer der schon erwähnten teil bildsequentiellen Phasenumschaltung um 180° eine bestimmte Phasenlage erhalten. Und zwar wird in jeder Zeile die Phasenlage entsprechend der Achse des Farbdifferenzsignals B-Y gewählt. Hierzu wird die Phase ϕ des dem Phasen schalter 110 zugeführten Farbträgers f _sc so gestellt, daß sie in jeder Zeile der Phase ϕ (B-Y) entspricht.

Festzuhalten bleibt, daß durch die teilbildsequentielle Umschaltung der Phase des Farbträgers f _sc um 180° das Spektrum des Modulationssignals Y*₂ in das vorstehend erwähnte Fukinuki-Loch transportiert wird.

Das abgefilterte Modulationssignal Y*₂ wird in der Addierstufe 130 mit dem tieffrequenten Anteil Y₁ zusammen gefügt und das daraus resultierende Leuchtdichte-Signal wird in der weiteren Addierstufe 140 mit dem Farbsignal C zu dem resultierenden PAL-C (compatible)-FBAS-Signal gemäß Fig. 3e kombiniert. Dieses Signal kann dann einem üblichen terrestrischen Fernsehsender zur terrestrischen Übertragung zugeführt werden. Dieses terrestrisch ausge strahlte Signal kann von einem herkömmlichen PAL-Empfänger verarbeitet werden, wobei nur der tieffrequente Anteil Y₁ des Leuchtdichte-Signalspektrums ausgewertet wird. Dies ist jedoch, wie eingangs bereits erläutert wurde, kein Nachteil, da bei der Standard-PAL-Übertragung im sendeseitigen Coder und empfangsseitigen Decoder Notch- Filter verwendet werden, welche das Leuchtdichte-Signal auf etwa 3,5 MHz begrenzen. Von Vorteil für den kompatiblen PAL-Empfang ist jedoch, daß ein Übersprechen von Leucht dichte-Spektren in Farbspektren und umgekehrt weitgehend vermieden wird, weil die hochfrequenten Anteile des Leuchtdichte-Signals nicht nach dem PAL-Standard übertra gen werden.

Ein Empfänger, welcher auch den geträgert übertragenen hochfrequenten Anteil des Leuchtdichte-Signalspektrums, d. h., das Modulationssignal Y*₂ auswertet und dadurch eine höhere Auflösung der Leuchtdichte bietet, ist in dem Blockschaltbild nach Fig. 4 erläutert.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird aus dem ankommenden PAL-C-FBAS-Signal über ein Tiefpaßfilter 310 mit einer Grenzfrequenz 3,5 MHz der tieffrequente Anteil Y₁ ausge siebt und einer Addierstufe 320 zugeführt, welche in noch näher zu beschreibender Weise den hochfrequenten Anteil Y₂ an ihrem zweiten Eingang erhält und dem tieffrequenten Anteil Y₁ zum ursprünglichen Leuchtdichte-Signal Y hinzu addiert.

Zur Gewinnung des hochfrequenten Anteils Y₂ sowie der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y wird das ankommende PAL-C-FBAS-Signal ferner einem Bandpaßfilter 210 mit einer unteren Grenzfrequenz von 3,5 MHz und einer oberen Grenzfrequenz von 5 MHz zugeführt. Ein nachgeschaltetes Teilbildkammfilter, bestehend aus einem 312-Zeilen-Ver zögerungsglied 220, einer Subraktionsstufe 230 und einer Addierstufe 240, liefert am Ausgang der Subraktionsstufe 230 das Farbsignal C und am Ausgang der Addierstufe 240 das Modulationssignal Y*₂. Die zugehörige Filtercharak teristik ist in der Fig. 5 veranschaulicht, welche die Filterung im vertikal-temporalen Bereich (Achsen f _y und f _t) bezüglich des Farbsignals C und des Modu lationssignals Y*₂ zeigen. Der in Fig. 5 schraffiert eingezeichnete Bereich ist der Sperrbereich für das Chromasignal C.

Das der Darstellung in Fig. 5 zugrundegelegte 3-tap-Filter bewirkt, daß das Modulationssignal Y*₂ von den Farb signalen U und V und umgekehrt getrennt werden können. Durch die Gleichphasigkeit des Farbträgers f _sc mit dem Farbdifferenzsignal B-Y für die Modulation/Demodulation des Signals Y*₂ ergeben sich die aus Fig. 5 ersichtlichen Lagen von Y*₂ bei ±144 Perioden/Bildhöhe und bei der temporalen Frequenz von ±17,2 Hz und -7,8 Hz.

Aus der vertikal-temporal gefilterten Farbkomponente C werden durch Demodulation in dem Modulator 270, welchem der Farbträger f _sc zugeführt wird, die Farbdifferenz signale R-Y und B-Y in üblicher Weise gewonnen.

Der Leuchtdichte-Anteil am Ausgang des Addiergliedes 240 stellt das vorstehend als Modulationssignal Y*₂ bezeich nete, geträgerte hochfrequente Leuchtdichte-Signal dar, das in einer Demodulationsstufe 250 demoduliert wird. Hierzu wird dem Demodulator 250 in gleicher Weise wie dem sendeseitigen Modulator 100 gemäß Fig. 2 von einem Phasenschalter 260 ein teilbildsequentiell um 180° in der Phase alternierender Farbträger f _sc zugeführt. Die Phase des zugeführten Farbträgers entspricht in jeder Zeile der Phase ϕ (B-Y) des Farbdifferenzsignals B-Y. Dementsprechend werden dem Phasenschieber 260 der in der Phase gestellte Farbträger und der Vertikal synchronimpuls V zugeführt. Das demodulierte Signal am Ausgang des Demodulators 250 wird zur Absiebung unerwünsch ter Demodulationsprodukte in einem Tiefpaßfilter 280 mit einer Grenzfrequenz von 2 MHz gefiltert, worauf der re sultierende, in seiner Frequenzlage versetzte, hochfre quente Leuchtdichte-Anteil Y′₂ einem Mischer 290 zuge führt wird, welcher diesen Anteil in die ursprüngliche, in Fig. 3c dargestellte Frequenzlage rücktransponiert. Hierzu wird dem Mischer eine Mischfrequenz von 6/5 f _sc zugeführt, wie dies entsprechend bei dem sendeseitigen Mischer 80 gemäß Fig. 2 der Fall war. Der in seine richtige Frequenzlage rücktransponierte hochfrequente Anteil Y₂ wird über ein Bandpaßfilter 300 mit einer unteren Grenzfrequenz von 3,5 MHz und einer oberen Grenzfrequenz von 5 MHz gesiebt und dann dem Addierglied 320 zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet folgende Vorteile:

- Sowohl der kompatible PAL-Empfang als auch der ver besserte PAL-Empfang sind praktisch frei von Cross colour-Störungen;
- auch der hochfrequente Anteil Y₂ des Leuchtdichte- Signals ist frei von Übersprechen aus dem ursprüngli chen Leuchtdichte-Signal, da letzteres bei 3,5 MHz begrenzt wurde;
- der verbesserte PAL-Empfänger zeigt eine volle Auf lösung des Leuchtdichte-Signals, und
- die gerätetechnische Realisierung sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfängerseite ist relativ einfach.

Claims

PAL-kompatibles Fernsehsystem, bei dem sendeseitig das Leuchtdichte-Signalspektrum in einen tieffre quenten Anteil Y₁ und einen hochfrequenten Anteil Y₂ aufgespalten und einem Träger aufmoduliert wird, wobei die Modulation des hochfrequenten Anteils Y₂ des Leuchtdichte-Signalspektrums derart erfolgt, daß das Spektrum des resultierenden Modulations signals Y*₂ im dreidimensionalen PAL-Spektrum in einem von Nutzsignalspektren praktisch unbesetzten spektralen Raum innerhalb der vorgegebenen Kanal bandbreite zu liegen kommt, wobei das Modulations signal Y*₂ zusammen mit dem tieffrequenten Anteil Y₁ des Leuchtdichte-Signalspektrums als Leucht dichte-Information Y im PAL-Signal übertragen wird, wobei empfangsseitig das Modulationssignal Y*₂ aus dem empfangenen PAL-Signal ausgefiltert und demodu liert wird und wobei das daraus resultierende, dem hochfrequenten Anteil Y₂ des Leuchtdichte-Signal spektrums entsprechende Signal dem aus dem empfange nen PAL-Signal abgetrennten tieffrequenten Anteil Y₁ des Leuchtdichte-Signalspektrums hinzugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des Modulationssignals Y*₂ stets der Phasenlage des Farbdifferenzsignals B-Y ent spricht.