DE3318956A1

DE3318956A1 - Fernseh-normwandler

Info

Publication number: DE3318956A1
Application number: DE19833318956
Authority: DE
Inventors: Kaarlo Juhani Burlington Country N.J. Hamalaninen; Glenn Arthur Mercer Country N.J. Reitmeier
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS58213567A; US4500930A

Description

a« «»»β

-5-

RCA 75,686

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Fernseh-Normwandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fernseh-Normwandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1«,

Für Fernsehsignale gibt es eine ganze Anzahl unterschiedlicher Signalnormen für die verschiedenen Länder. Beispielsweise beträgt die Vollbildfrequenz in den Vereinigten Staaten 30 Hz, während sie in England und Kontinental-Europa 25 Hz beträgt. Die Anzahl der (horizontalen) geilen pro Vollbild ist 525 in den Vereinigten Staaten und Japan, dagegen 625 in Europa und vielen anderen Ländern. Wenn also ein aufgezeichnetes Fernsehprogramm zwischen Ländern, die verschiedene Bild- und/oder Zeilenfrequenznormen haben, ausgetauscht werden soll, muß eine Frequenzumsetzung durchgeführt werden.

Für die Umsetzung der Halbbild- oder Vollbildfrequenzen sowie der Zeilenfrequenzen der verschiedenen Fernsehnormen gibt es bereits eine ganze Reihe von Normwandlern. Bei diesen werden jedoch wegen der unterschiedlichen Zeilen-, Halbbild- und Bildfrequenzen Speicher für mehrere Vollbilder und komplizierte Signalverarbeitungsschaltungen benötigt, um die Umsetzung durchführen zu können. Die bekannten Normwandler sind deshalb sehr teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Fernseh-Normwandler anzugeben, der mit einem geringeren gerätetechnischen Aufwand auskommt, so daß er billiger hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fernseh-Normwandler gelöst, der gekennzeichnet ist durch einen zum Abspielen eines der einen Norm entsprechenden und gemäß dieser Norm auf Band aufgezeichneten Fernsehsignales geeigneten Wendelspur- oder Schrägspur-Videobandgerät (VTRlO, Fig. 2), welches eine Bandtransportvorrichtung zum Transportieren des Bandes mit einer ersten Geschwindigkeit, einen rotierbaren Videokopf, der mit einer zweiten Geschwindigkeit über das Band bewegbar ist, um dieses abzutasten, und eine Steuervorrichtung, welche die erste und/ oder die zweite Geschwindigkeit anders einzustellen gestattet, als beim Aufzeichnen des Fernsehsignals auf dem Band entsprechend der einen Norm, um die Normwandlung mindestens zum Teil zu bewirken, enthält, wobei die erste Geschwindigkeit entsprechend der einen Norm und die zweite Geschwindigkeit entsprechend der anderen Norm gesteuert ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des vorliegenden Normwandlers, die für die Umsetzung von NTSC in PAL ausgelegt ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines modifizierten Videobandgerätes für den Normwandler gemäß Fig. 1; 30

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines bekannten Zeileninterpolationsverfahrens;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines für den vorliegenden Normwandler besonders geeigneten Zeileninterpolationsverfahrens;

Fig. 5 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines Zeilenfrequenzumsetzers für den Normwandler gemäß Fig. 1;

Fig. 6 logische Betriebszustände von Schaltungsteilen des Zeilenfrequenzumsetzers gemäß Fig_o 5;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform

eines Zeilenfrequenzumsetzers und 10

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer für die Umsetzung von

PAL in NTSC geeigneten Ausführungsform des vorliegenden Normwandlers.

Als Beispiel für den Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Normwandlers sei angenommen, daß ein mit 525 Zeilen und 60 Halbbildern pro Sekunde aufgezeichnetes NTSC-Fernsehsignal als PAL Fernsehsignal mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern pro Sekunde wiedergegeben werden soll. Die HaIbbildfrequenzumsetzung erfolgt durch ein Videobandabspielgerät (VTR) 10, indem die Umlauffrequenz des Kopfrades auf 50 Hz herabgesetzt wird, wobei man ein 525 Zeilen-Fernsehsignal mit einer Halbbildfrequenz von 50 Hz erhält. Die. Zeilendauer ist bei diesem Signal also etwa ^^{525 X Th525} = 76.25 μβ
^V625

wobei V___ und V_g2_ die Vertikal- oder Halbbildfrequenzen für das 525 Zeilen-NTSC-Signal bzw. 625-Zeilen PAL-Signal und T„c₂5 die Zeilendauer des 525 Zeilen-NTSC-Signals, welche etwa 63,55 με beträgt, bedeuten. Die Signale von dem abgewandelten Videobandgerät 10, einem PAL-Synchronisiersignalgenerator 20 und einem Refarenzoszillator 22 werden einem Zeitbasiskorrigierer 11 zugeführt. Der Synchronisiersignalgenerator 20 liefert Horizontal- und Vertikal-Synchronisiersignale an den Zeitbasiskorrigierer 11. Das Horizontal-Synchronisiersignal wird ferner dazu verwen-

— ο—

det, den Referenzoszillator zu synchronisieren, der eine abgewandelte Farbträgerfrequenz

F = ^Fh525 χ ρ
^{SC F}H625 ^SC525'

liefert, wobei F_H525 ^{und f}h625 ^die Zeile¹^¹"⁶^⁶*^{12011 des} 525- bzw. 625-Zeilensignals und FgP₅₂S die Farbträgerfrequenz des 525-Zeilen-Signals bedeuten. Der Zeitbasiskorrigierer 11 digitalisiert die Videoinformation mit einer Frequenz die gleich dem Vierfachen der Farbträgerfrequenz des vom Videobändgerät erhaltenen Signals ist und speichert die erzeugten Daten in seinem Speicher (nicht dargestellt).

Die Daten werden aus diesem Speicher mit einer Frequenz herausgelesen, die gleich dem Vierfachen der Frequenz ist, die der mit der Zeilenfrequenz der 625-Zeilen-Norm synchronisierte Referenzoszillator 22 liefert. Das Ausgangssignal des Zeitbasiskorrigierers 11 enthält ein Videosignal mit 625 Zeilen pro Vollbild und 50 Halbbildern pro Sekunde, bei dem die Zeilen jeweils die richtige Dauer haben und die 625 Zeilen dadurch erhalten werden, daß man jede fünfte Zeile wiederholt. Dieses vereinfachte Zeilenfrequenz-Umsetzungsverfahren verursacht einen Fehler von 2,5 Zeilen pro Halbbild, der durch Änderung der Dauer des Vertikalintervalles durch Einsetzen eines neuen Vertikalintervalles kompensiert wird. Dieses Ausgangssignal vom Zeitbasiskorrigierer 11 wird seinerseits einem Farbdekodierer 14 zugeführt, der das Signal in seine Komponenten, wie Y, U und V, aufteilt. Wegen der Wiederholung jeder fünften Zeile stimmt die Farbträgerphase nicht mit der normalen NTSC-Folge überein, bei der sie von Zeile zu Zeile invertiert wird, da sich die Farbträgerphase nicht ändert, wenn eine Zeile wiederholt wird. Um das erwähnte Signal ordnungsgemäß dekodieren zu können, muß daher die Phase des dem Dekodierer 14 zugeführten Referenz-Farbträgers

bei jeder Zeilenwiederholung invertiert werden. Dies erfolgt durch einen Farbträgerphasenschalter 24, der unter Steuerung durch ein Steuereingangssignal vom Zeitbasiskorrigierer 11 den Farbträger wahlweise mit der Phase 0° und 180° liefert.

Die Komponentenausgangssignale vom Dekodierer 14 werden dann einem Zeilenfrequenzumsetzer oder Zeileninterpolierer 12 zugeführt, der Komponenten-Fernsehsignale liefert, die die gewünschte Zeilenfrequenz von 625 Hz sowie die gewünschte Halbbildfrequenz von 50 Hz haben und interpolierte Zeilen enthalten, so daß durch die Interpolation Störungen vermieden werden, die auftreten, wenn man nur einfach jede fünfte Zeile wiederholt. Durch einen Farbkodierer 16 wird schließlich ein Fernsehsignal erzeugt, das der PAL-Norm voll entspricht. Man beachte, daß der Farbkodierer 16 genauso gut ein SECAM-Kodierer sein kann, wenn eine Normwandlung von NTSC auf SECAM gewünscht wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind der Komponentensignal-Dekodierer 14 und der Farbkodierer 16 bekannte Geräte. Der beschriebene Normwandler kann als Ganzes oder hinsichtlich bestimmter Teile analog oder digital arbeiten.

In der Praxis kann man ein beliebiges Videobandgerät verwenden. Im Folgenden soll jedoch hinsichtlich der erforderlichen Modifikationen beispielsweise nur auf das im Handel erhältliche Wendelabtastungs- oder Schrägschrift-Videobandgerät Modell TR-800 Typ C der RCA Corporation Bezug genommen werden. Mit diesem bekannten Videobandgerät können entweder Fernsehsignale, die der NTSC-Norm (525 Zeilen und 60 Halbbilder pro Sekunde) entsprechen oder Fernsehsignale, die der PAL-Norm (625 Zeilen und 50 Halbbilder pro Sekunde) aufgezeichnet und wiedergegeben werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält das erwähnte Videobandgerät wie üblich eine Bandtransportvorrichtung, durch die das Band zwischen einer Vorratsspule 20 und einer Aufwickelspule 22 mit einer Geschwindigkeit transpor-

tiert wird, welche von der Drehzahl einer Antriebswelle 24 eines Bandantriebssystems abhängt, welches durch eine Antriebswellen-Servovorrichtung 26 gesteuert wird. Das sich bewegende Band wird durch einen Videokopf 28 wendelförmig oder schräg abgetastet, der sich auf einer rotierenden Trommel oder Abtastvorrichtung 30 befindet, die durch eine Trommel-Servovorrichtung 32 gesteuert wird. Der Videokopf 28 ist an einem Bimorph-Element 34 befestigt, auf dem ein Dehnungsfühler 36 angeordnet ist, um seine Ablenkung zu messen. Die Ablenkcharakteristik des Bimorph-Elements 34 wird durch ein automatisches Abtastfolgemodul 38 so gesteuert, daß der Videokopf vollständige Bandspuren abtastet. Geeignete Spurlaufregeleinrichtungen sind bekannt und auch z.B. in den US-Patentanmeldungen Nr.

363,802, 363,805 und 363,810 vorgeschlagen.

Normalerweise, d.h. beim Spurlaufbetrieb während der Wiedergabe zeigen Amplitudenschwankungen des erfaßten oder demodulierten FM-Signals, die in bestimmten Teilen des Zyklus des Schwankungs- oder Zittersignales auftreten, einen Spurlauffehler an und werden ihrerseits in einem Spurlaufmodul 38 dazu verwendet, die Nenn- oder Mittelposition des Bimorph-Elements 34 im Sinne seiner Beseitigung des Spurlauffehlers zu steuern.

Im Spurlaufmodul 38 werden Ausgangssignale eines Integrierers 42 und eines Zittergenerators 44 an einem Schaltungspunkt 40 summiert und das Summensignal vom Schaltungspunkt 40 wird zum Steuern des Bimorph-Elements (Doppelkristallelements) 34 verwendet. Dem Eingang des Integrierers 42 werden die kombinierten Ausgangssignale von einem Sprungimpulsgenerator 46, einem Offene-Schleifen-Korrekturgenerator 48 und einem Kopfpositionsfehlerdetektor 50 zugeführt. Das Ausgangssignal von einem Vertikal-Referenzgenerator 52 wird sowohl dem Zittergenerator 44 als auch dem Sprungimpulsgenerator 46 zugeführt, welcher außerdem durch das Ausgangssignal von einer Sprungent-

„ ο ο
a « ·

I.M I»'

— IX—

scheidungslogikschaltung 54 gesteuert wird, die ihrerseits mit den Ausgangssignalen vom Integrierer 42 und dem Qf £ene-Schleifen-Korrekturgenerator 48 gespeist wird. Der Vertikal-Referenzgenerator 52 wird durch ein Referenzimpulssignal von einer Trommel-Servovorrichtung 32 gesteuert,, während der Kopfpositionsfehlerdetektor 50 durch die Ausgangs signale von einer das Signal vom Dehnungsfühler 36 verarbeitenden Verarbeitungsschaltung 58 und von einem FM-Spurlauf-Höhlkurven-Abspiel-Detektor 56, der sich außerhalb des Spurlaufmoduls 38 befindet, gesteuert wird. Während der Wiedergabe wird das auf dem Band aufgezeichnete Fernsehsignal durch den Videokopf 38 abgespielt und einer Verstärker- und FM-Entzerrerschaltung 60 zugeführt» Das Ausgangssignal von der Verstärker- und FM-Entzerrerschaltung 60 wird sowohl einem FM-Höhlkurvendetektor 56 als auch einem FM-Demodulator 62 zugeführt, der das. abgespielte Fernsehsignal einerseits einer Synchronisiersignal-Abtrennschaltung 64 und andererseits einer Videoausgangsklemme des Videobandgerätes zuführt. Die Ausgangssignale von der Synchronisiersignal-Abtrennschaltung 64 und von der Sprungentscheidungslogikschaltung 54 werden einer Vertikal-Synehronisiersignaldetektor- und Horizontal-Synchronisiersignalgenerator~Schaltung 66 zugeführt, die das von ihr erzeugte Horizontal-Synchronisiersignal an den Kopfpositionsfehlerdetektor 50 lieferte während das Vertikal-Synchronisiersignal einer weiteren Ausgangsklemme des erwähnten Videobandgeräts (Modell TR 800) zugeführt wird. Die Modifikationen, die bei dem Videobandgerät Modell TR 800 vorgenommen werden müssen, um die Vollbild-(oder Teilbild-) Frequenzumsetzung für den vorliegenden Normwandler durchführen zu können, sind ganz einfach, wenn nur Signale der NTSC-Norm und der PAL-Norm umgesetzt werdsen sollen. Angenommen, ein auf Band aufgezeichnetes NTSC-Fernsehsignal (525 Zeilen/60 Hz) sei in ein PAL-Fernsehsignal (625 Zeilen/50 Hz) umzusetzen, so würde das Band im Videobandgerät Modell TR 800 abgespielt während die Antriebswellen-Servoeinrichtung 26 auf einen Betrieb ent-

sprechend der NTSC-Fernsehsignalnorm eingestellt ist, d.h. auf 30 Vollbilder pro Sekunde, während die übrigen Servoelemente in dem erwähnten Videobandgerät auf einen Betrieb entsprechend der PAL-Fernsehnorm eingestellt wären. Das Band wird daher mit der richtigen Geschwindigkeit für die auf es aufgezeichnete NTSC-Information abgespielt, seine Abtastung durch den Videokopf 28 erfolgt jedoch mit der kleineren PAL-Halbbildfrequenz (50 Hz), so daß alle abgespielten Signalfrequenzen um 16,67% verringert werden.

Wegen der geringeren Abtastgeschwindigkeit muß ferner eine von sechs Abtastungen oder Bandspuren übersprungen oder ausgelassen werden, im übrigen wird der Kopfspurlauf während aller Abtastungen durch das Spurlaüfmodul 38 aufrechterhalten. Um dies zu bewirken, stellt die Logikschaltung 54 den Sprungfrequenzgenerator 46 so ein, daß eine Abtastung übersprungen wird, wenn dies erforderlich ist. Die Rückführung vom Ausgang des Integrierers 42 auf die Logikschaltung 54 kompensiert automatisch, daß die wahre NTSC-Halbbildfrequenz nur 59,94 Hz und nicht 60 Hz ist. Der Offene-Schleifen-Korrektur-Generator 48 liefert eine Kopf-Band-Referenzgeschwindigkeitsinformation an den Integrierer 42 und kompensiert dadurch den Grundabtastfehler, um den Bereich und den Verstärkungsgrad zu verringern, der für die Regelschleifenfehlerkorrektur (Geschlossene-Schleifen-Fehlerkorrektur) durch den Kopfpositionsfehlerdetektor 50 erforderlich sind. Die Kennwerte der Vertikal-Synchronisiersignaldetektor- und Synchronisiersignalgeneratorschal tung 66 werden so eingestellt, daß die größere Zeilendauer kompensiert wird, die sich aus der niedrigeren Abtastfrequenz ergibt. Die vom Band abgespielten reduzierten Signalfrequenzen werden beim Durchgang durch die Verstärker- und FM-Entzerrerschaltung 60 frequenzmäßig entzerrt, während der FM-Demodulator 62 die Änderungen der FM-Hub- und Desakzentuierungscharakteristik kompensiert, die sich durch die reduzierten Signalfrequenzen ergeben.

• · β

ν β- C οσ e

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Die Zeilenfrequenzumsetzungseinheit 12 des Normwandlers gemäß Fig. 1 läßt sich auf verschiedene Weise realisieren, im Folgenden sollen jedoch nur zwei Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen erfolgt die Zeilenfrequenzumsetzung durch Erhöhung oder Verringerung der Anzahl der Zeilen des Rasters beim Synthetisieren eines neuen Rasterformats mit der gewünschten Anzahl von Zeilen durch ein vereinfachtes Verfahren zur Interpolation neuer Rasterzeilen an Stellen zwischen den verfügbaren Rasterzeilen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, besteht das konventionelle Verfahren bei der Morawandlung von NTSC (525 Zeilen pro Raster) auf PAL (625 Zeilen pro Raster) darin/ das neue Rasterformat durch Interpolieren neuer Rasterzeilen zu bilden, die in Abstandsschritten gleich dem 0,84-Fachen (525/625-Fachen) des Abstandes zwischen den verfügbaren Rasterzeilen angeordnet sind» Bei diesem Verfahren müssen 25 neue Rasterzeilen neu gebildet werden, bevor die 21. vorhandene Rasterzeile ohne Interpolation verwendet werden kann. Wenn man also annimmt, daß eine lineare Interpolation, die nur einen einzigen Koeffizienten erfordert, verwendet wird, so müssen 25 Koeffiziententabellen im Speicher gespeichert werden (wobei jede Koeffiziententabelle 256 Einträge enthält, so daß jeder Tabelleneintrag gleich dem Eingangssignal multipliziert mit dem Koeffizienten ist), oder es müssen 25 Koeffizienten gespeichert und mit einem teueren und viel Leistung verbrauchenden Digitalmultiplizierer verwendet werden, um die für die Synthese des neuen Rasters erforderlichen Interpolationen durchführen zu können.

Bei dem vereinfachten Interpolationsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung müssen nur vier Koeffizienten im Speicher gespeichert werden und es kann jede fünfte vorhandene Rasterzeile ohne Interpolation verwendet werden, wie Fig. 4 zeigt. Für die Umsetzung von NTSC auf PAL wird mit einem Umsetzungsverhältnis von 5/6 gearbeitet und die Folge der Koeffizienten reduziert sich

daher für die durchzuführende lineare Interpolation auf 0, 5/6, 4/6, 3/6, 2/6 und 1/6. Bei der linearen Interpolation wird der Wert jedes Pixels einer neuen Rasterzeile aus den Werten der entsprechenden Pixels in den verfügbaren Rasterzeilen, die sich oberhalb bzw. unterhalb der neuen Rasterzeile befinden, entsprechend der folgenden Gleichung neu gebildet (synthetisiert):

L'{n) = (L_b(n)) An + L₁Cn),
wobei L'(n) ein Pixel in der neuen Rasterzeile, L (η) und ^Lb(ⁿ) Pixel der verfügbaren Rasterzeilen, die sich über und unter L'(n) der neuen Rasterzeile befinden, und/) η das Verhältnis des Abstandes zur neuen Zeile (L'n) von der über ihr befindlichen (oberen) Zeile (L ) und der unteren

el

Zeile (L, ) bedeuten. Die Gleichung bedeutet, daß der Wert des neuen Pixels durch Aufteilung der Differenz zwischen dem oberen und dem unteren Pixel entsprechend der Position des zwischen diesen befindlichen neuen Pixels und durch Addition der proportionalen Differenz zum Wert des oberen Pixels gebildet wird.

Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Erzeugung des neuen Rasterformats gemäß der obigen Gleichung ist in Fig. 5 dargestellt und die Koeffizienten 0 sowie 3/6 (1/2) werden bei dieser Anordnung ohne Speicherung gewonnen. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 dient ein Festwertspeicher {ROM) 70 (z.B. ein 1 K oder 1024x8-Speicher) zur Speicherung der vier verbleibenden Koeffiziententabellen und liefert an seinem Ausgang das Produkt seines Eingangssignales mit einem der gespeicherten Koeffizienten. Hierzu wird der Festwertspeicher 70 organisatorisch in vier Seiten, die jeweils 256x8 Bits enthalten, unterteilt. Durch ein 8-Bit-Eingangssignal von einem Subtrahierer 72 wird jeweils.ein Speicherplatz in jeder der vier Seiten adressiert. Die spezielle Seite, die das Ausgangssignal liefern soll, wird durch zwei binäre Eingangssignale A, und A₂ ausgewählt. Je nach dem Zustand der Eingangssignale A^ und A₂ liefert jedes 8-Bit-Videoeingangssignal, das dem Fest-

• β β β*« O ' β

Φ ·« φ « β ο. ■» α α«

• θα© Cr O O ο . ->

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wertspeicher 70 zugeführt wird, ein Ausgangssignal von äer entsprechenden Adresse der ausgewählten Seite, Der Festwertspeicher ist so programmiert, daß die Inhalte jedes Speicherplatzes gleich der mit dem entsprechenden . Multiplikationsfaktor justierten 8-Bit-Adresse sind« Wenn beispielsweise das 8-Bit-Eingangssignal den Wert 1011010 hat, was dem Quantisierungswert 90 entspricht, und durch die Eingangssignal A₁ und A₀ die einer Multiplikation mit 2/6 entsprechende Speicherseite gewählt wird, ist in dem betreffenden Speicherplatz dieser Seite der Digitalwert 0011110 entsprechend dem Dezimalwert 30 gespeichert» Die Speicherplätze, die in den Seiten für eine Multiplikation mit 5/6, 4/6 und 1/6 adressiert werden, enthalten am Platz 1*011010 die Dezimalwerte 75, 60 bzw. 15. Die verfügbare Rasterzeileninformation L. (n) in eine® vorgegebenen Bitformat (das erwähnte 8-Bit-Format ist mir eine beispielsweise Möglichkeit) wird direkt dem ersten 8-Bit-Eingang des im vorliegenden Falle als 8-Bit-Subtranderer ausgebildeten Subtrahierers 72 zugeführt und über eine 8-Bit-lH-Verzögerungsschaltung 74 (IH = eine Zeilenäauer) dem zweiten 8-Bit-Eingang des Subtrahierers als vorhandene Rasterzeileninformation L_(n) zugeführt. Der Ausgang des Subtra-

et

hierers wird als Signal L. (n) - L (n) dem Eingang des Fest

D - a

Wertspeichers 70 und als 1/2 (L, (n) - L (n) der Binär-1-Schaltklemme eines achtpoligen Ohmschalters 76 für das betreffende Bitformat zugeführt. Die Teilung durch zwei läßt sich bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 offensichtlich auch dadurch bewirken, daß man dem Schalter Daten zuführt, die aus einer 0 in der höchsten Stelle und außerdem aus den Ausgangsbits des Subtrahierers bestehen, um das verwendete Bitformat zu vervollständigen, so daß die Division durch zwei also durch eine schaltungstechnische Verschiebung nach rechts bewirkt wird. Das Ausgangssignal vom Festwertspeicher 70 wird der Binär-0-Schaltklemme des Schalters 76 zugeführt, dessen Ausgänge den Binär-1-Schaltklemmen eines achtpoligen Ohmschalters 78 für das betreffende Bitformat zugeführt werden. Die Bi-

när-0-Schaltklemmen des Schalters 78 liegen an Masse (Binärwert O) und die Ausgänge des Schalters 78 sind mit einem ersten Eingang eines 8-Bit-Addierers 80 gekoppelt. Dem zweiten Eingang des Addierers 80 wird die vorhandene Zeileninformation L (n) von der 1H-Verzögerungsschaltung 74 zugeführt. Der Addierer 80 liefert an seinem Ausgang die neue Rasterinformation L'(n).

Der Festwertspeicher 70 sowie die Schalter 76 und 78 werden durch ein logisches Schaltnetz 82 gesteuert, das durch das Horizontal-Synchronisiersignal getaktet und durch das Vertikal-Synchronisiersignal des neuen Rasterformats zurückgesetzt wird. Bei einer Rasterformatumwandlung von 525 auf 625 Zeilen wird das 625-Zeilen-Horizontal-Synchronisiersignal dem Schaltnetz 82 am Eingang eines Modulo-6-Zählers 84 zugeführt. Das Ausgangssignal wird in einem 3-Bit-Binärformat (C,, C₂, C,) vom Zähler 84 abgenommen. Da der Festwertspeicher 70 nur für vier Koeffizientenprodukte unterteilt ist, benötigt er nur zwei binäre Adresseneingangssignale A,und A-. Das höchststellige Bit C, vom Zähler 84 wird dem Adresseneingang A, des Festwertspeichers 70 zugeführt, während die Ausgangsbits C, und C₃ für sich den Eingängen eines Exklusiv-NOR-Gliedes 86 zugeführt werden, dessen Ausgangssignal dem Adresseneingang A₂ zugeführt wird. Die Ausgangsbits C₂ und C- (von denen das letztere das Bit der niedrigsten Stelle ist) vom Zähler 85 werden für sich den Eingängen eines UND-Gliedes 88 zugeführt, dessen Ausgangssignal den Schalter 76 steuert. Die Ausgangsbits C-, C₂ und C- vom Zähler 84 werden für sich den Eingängen eines Exklusiv-NOR-Gliedes 90 zugeführt, dessen Ausgangssignal den Schalter 78 steuert.

Wie die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 arbeitet, zeigt Fig. 6, in der der Zustand des binären Ausgangssignales des Zählers 84, der Interpolationskoeffizient Δη, der Zustand des binären Adresseneingangssignales des Festwertspeichers 70, der Binärzustand des Schalters 76 und der

Binärzustand des Schalters 78 für die periodische Interpolationsfolge der sechs neuen Rasterzeilen dargestellt sind. Da sich der Schalter 76 für jede neue Rasterseile im Binärzustand 1 befindet und der Schalter 78 sich für jede neue Rasterzeile 0 im Binärzustand 0 befindet, sind die Zustände des binären Adresseneingangssignals des Festwertspeichers 70 mit ¹¹X" bezeichnet, da sie die Interpolationen nicht beeinflußen, die bei der Gewinnung dieser neuen Rasterzeilen durchgeführt werden. Bei allen anderen neuen Rasterzeilen 1, 2, 4 und 5 befinden sich die Schalter 76 und 78 im Binärzustand 0 bzw. 1 und die Zustande der jeweiligen verschiedenen binären Adresseneingangssignale des Festwertspeichers 70 beeinfluSt dann die Interpolationen, indem ein unterschiedliches Koeffizientenprodukt-Ausgangssignal vom Festwertspeicher 70 zum Addierer 80 geleitet wird. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 teilen die Adressenbits A, und A_ den 1024x8-Festwertspeicher 70 in 4 Segmente zu je 256x8 auf, die bei Adressierung durch die verbleibenden 8 Adressenbits das gewünschte Koeffizientenprodukt-Ausgangssignal liefern.

Wie die Interpolationsschaltung gemäß Fig. 5 in Verbindung mit dem Normwandlersystem arbeitet, läßt sich am einfachsten durch Betrachtung einer Operationsfolge verifizieren.

Wie erwähnt, ist das Eingangssignal dieser Schaltungsanordnung im Falle einer NTSC/PAL-Umsetzung ein 625-Zeilen-Raster, bei dem jede fünfte Zeile wiederholt werden muß, um die 625 Zeilen zu erzeugen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Man beachte, daß für die Ausgangszeile L'(n) = Zeile 1, die Eingangszeilen L. (n) = Zeile 1 und I»_a(n) = Zeile sind, während der Interpolationskoeffzient Δη = 5/6 ist. Die Ausgangszeile L'(n) = Zeile 1 wird also aus den Eingangszeilen 1 und 0 des ursprünglichen 525-Zeilen-Bildes dadurch interpoliert, daß man der ankommenden Zeile L (n)

=1 einen Betrag von 5/6 der Differenz zwischen den Zeilen L (n) = 1 und L (n) -2 hinzuaddiert. Für die Ausgangs-

3. et

zeile L'(n) = Zeile 2 sind in entsprechender Weise die

Eingangszeilen L^(η) = Zeile 2 und L_a(n) = Zeile 1, und Δη = 4/6; die Zeile L'(n) = Zeile 2 wird also aus den Zeilen 1 und 2 des ursprünglichen 525-Zeilen-Bildes interpoliert. Dieses Schema setzt sich bis einschließlich zur Ausgangszeile L*(n) = 5 fort. Für die Ausgangszeile L'(n) = Zeile 6 ist jedoch L (n) = Zeile 5 sowie L_K(n) = Zeile 5, da die Zeile 5 des ursprünglichen 525-Zeilen-Bildes wiederholt worden ist. Außerdem ist Δ.η = 0, so daß die Ausgangszeile L'(n) = Zeile 6 mit der Eingangszeile 5 übereinstimmt. Innerhalb einer sich wiederholenden Folge von 6 Ausgangszeilen finden sich also 5 Zeilen, die unter Verwendung von Zeilen des 525-Zeilen-Bildes interpoliert wurden während die sechste Ausgangszeile mit der fünften Zeile des ursprünglichen 525-Zeilen-Bildes übereinstimmt.

Durch dieses Verfahren werden 6 vollständig interpolierte Zeilen aus 5 Eingangszeilen und einer weiteren wiederholten Eingangszeile erzeugt, ohne daß ein Speicher größer als IH verwendet wird.

Die Interpolation, die für das Umsetzungsverhältnis 5/6 gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, kann auch durch andere Schaltungen als die Schaltung gemäß Fig. 5 bewirkt werden. Beispielsweise läßt sich der für den Festwertspeicher erforderliche Speicherplatzbedarf um den Faktor 2 reduzieren, indem man die Tatsache ausnutzt, daß 5/6 χ = χ - 1/6 χ und 4/6 χ - χ - 2/6 χ ist, so daß also im Festwertspeicher 70 nur die Koeffizientenprodukte von 1/6 und 2/6 gespeichert zu werden brauchen. Wie Fig. 7 zeigt, werden bei einer solchen Schaltungsan-Ordnung zur Modifikation der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 zusätzlich ein 8-Bit-Subtrahierer 92 und bei dem verwendeten Bitformat ein weiterer achtpoliger Umschalter 94 benötigt. Das Steuersignal A. (das mit C. übereinstimmt) steuert die Einstellung des Schalters 94 derart, daß in der binären Schaltstellung 1 das Ausgangssignal des Festwertspeichers 70' (für die Koeffizientenprodukte von 1/6 und 2/6) und in der binären Schaltstellung 0 das Ausgangs-

σ s» β β * » ens η*

—1.9—

signal des Subtrahierers 92 gewählt iiyerden, dem sowohl das Eingangssignal als auch das Ausgangssignal des Festwertspeichers 70 (für die Koeffizientenprodukte von 5/6 und 4/6) zugeführt werden. Die Signale A^ und A₂ werden ferner -in einem Verknüpfungsglied 96 einer Exklusiv-MOR-Verknüpfung unterworfen» um das höchststellige Ädressenbit für den Festwertspeicher 70' zu erzeugen, so daß die Koeffizientenprodukt-Ausgangssignale in der Reihenfolge 1/6, 2/6, 2/6,, 1/6 auftreten. Dies ergibt in verbindung mit der Schalterpositionsfolge X, 0, 0, X, 1, 1 des Schalters 94 die Koeffizientenfolge 5/6, 4/6, 2/6 und 1/6 wie beim Festwertspeicher 70 in Fig. 5.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild für einen PAL/NTSC-Normwandler, in dem Schaltungsteile, die ihre Entsprechung in Fig. 1 haben, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, denen jedoch ein "a" angefügt wurde. Durch das Videobandgerät 10a werden Signale von einem Band (nicht dargestellt) abgespielt, die gemäß der PAL-Norm aufgezeichnet wurden. Die Bandantriebswelle läuft mit einer Drehzahl, wie sie normalerweise für PAL-Signale verwendet wird, die Magnetkopftrommel dreht sich jedoch mit einer Drehzahl entsprechend der NTSC-Signalnorm. Das Ausgangssignal des Videobandgerätes 10a, das also 625 Zeilen pro Vollbild, jedoch eine Halbbildfrequenz von 60 Hz aufi-zeistj, wird dem Zeitbasiskorrigierer 11a zugeführt. Die Zeilendauer dieses Signals ist ungefähr

~ * ^TH625 = ⁵³'³³ ■"»'
⁵²⁵

Im Zeitfoasiskorrigierer 11a wird das Eingangssignal unter Verx^endung eines Schreibtaktes, der zur Beseitigung von Zitterstörungen mit dea Farbträger des vom Band abgespielten , ankommenden Signales synchronisiert ist, im Speicher 101 gespeichert. Der Parfoträger wird also aus dem ankommenden" Signal gewonnen und der genaue Ausdruck für den Schreibtakt ist

4IHS - F

V₆₂₅ ^FSC625·

Das Herauslesen der Daten erfolgt mit der Frequenz:

^FH525

*κΠ. ' ^SCS25'

die mit den Vertikal- und Horizontal-Synchronisiersignalen vom NTSC-Synchronisiersignalgenerator 20a synchronisiert sind. Die Frequenz

^FH525

F—7 * ^FSC625 .

wird durch einen f -Generator 22a geliefert. Die Lesefre*-

SO

quenz ist also wegen des 25-Hz-Versatzes der PAL-Farbträgerfrequenz mit den vertikal- und horizontalfrequenten Signalen der NTSC-Norm durch einen 30-Hz-Versatz synchronisiert.

Im Falle einer Umsetzung von PAL auf NTSC, müssen 625 Zeilen auf 525 Zeilen verringert werden. Wenn dies durch einfaches Auslassen der Abtastzeilen geschieht, wird trotz Interpolation eine Störung entstehen, da dem Interpolierer alle Zeilen des 625-Zeilen-Bildes zur Verfügung stehen müssen, um die 525 eilen ordnungsgemäß interpolieren zu können. Bei einer Umsetzungsfolge von 6 Zeilen auf 5 Zeilen stimmt die Ausgangszeile 1 mit der Eingangszeile 1 überein während die Ausgangszeile 2 aus den Eingangszeilen 2 und 3 interpoliert wird, die Ausgangszeile 3 aus den Eingangszeilen 3 und 4 interpoliert wird, die Ausgangszeile 4 aus den Eingangszeilen 4 und 5 interpoliert wird und die Ausgangszeile 5 aus den Eingangszeilen 5 und 6 interpoliert wird. In der nächsten Folge ist dann jedoch die Ausgangszeile 6 gleich der Eingangszeile 7. Bei der Errechnung der Folge von 5 Ausgangszeilen werden also 6 Zeilen verwendet, die erste und die letzte werden jedoch

nur einmal benutzt. Der Interpolierer 12a arbeitet auf einem ähnlichen Prinzip wie der oben beschriebene Interpolierer 12. Um der Folge der erforderlichen Eingangszeilen gerecht zu werden, wird der Zeitbasiskorrigierer so modifiziert, daß 2 Zeilen aus dem Speicher 101 herausgelesen und gleichzeitig durch Digital-Analog-Konverter 102 und ,103 geliefert werden. Die Ausgangssignale werden jeweils durch einen NTSC-Dekodierer 104 oder 105 demoduliert (da die PAL-Farbträgerphasenfolge nicht voll aufrechterhalten bleibt) und das Alternieren des PAL-Farbanteiles V wird dadurch beseitigt, daß ein invertiertes V-Signal von einem Invertierer 106 oder 107 oder ein nicht invertiertes V-Signal von einem Dekodierer 104 oder 105 durch einen Schalter 108 oder 109 halbzeilenfrequent geschaltet wird.

Die Rückstellung der Schalter 106 und 107 erfolgt durch ein H/5-frequentes Signal (1/5 der Zeilenfrequenz) von einen Frequenzteiler 100, um den "ausgelassenen" Zeilen in jedem Kanal Rechnung zu tragen. Die farbdekodierten Signale Y, U und V von zwei benachbarten Zeilen werden also dem Zeileninterpolierer 12a an den Eingängen L (n) und L, (n) der jeweiligen Interpolierer zugeführt. Bei der Umsetzung von PAL auf NTSC wird also ein modifizierter Zeitbasiskorrigierer mit zwei Ausgängen benötigt, ferner auch zwei Farbdekodierschaltungen, während die lH-Verzögerungsschaltungen der Zeileninterpolierer entfallen. Das Signal wird dann einem NTSC-Farbkodierer 16a zugeführt.

Es wird also ein Normwandler beschrieben, der ein abgewandeltes handelsübliches Videobandgerät (10) enthält, bei dem die Bandtransportgeschwindigkeit der Norm (z.B. NTSC) des auf Band aufgezeichneten Ausgangssignales entspricht während die Kopfdrehzahl entsprechend der Halbbildfrequenz der Zielnorm (z.B. PAL) eingestellt ist. Für eine Umwandlung von NTSC auf PAL enthält das Ausgangssignal des Videobandgerätes (10) 525 Zeilen, die die PAL-Vollbildfrequenz, jedoch nicht die richtige· Dauer haben. Durch einen Zeitbasiskorrigierer (11) wird die Zeilendauer.korrigiert, je-

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de fünfte Zeile wiederholt um 625 Zeilen zu erzeugen, und ein neues Vertikalintervall eingesetzt. Das resultierende Signal wird durch einen Farbdekodierer (14) in seine Komponenten (Y, U, V) zerlegt und durch einen Zeileninterpolierer (12) wird ein neues 625-Zeilen-Raster unter Verwendung eines vereinfachten Interpolationsverfahrens interpoliert. Das gewünschte PAL-Signal wird schließlich durch einen PAL-Kodierer (16) erzeugt.

Claims

Patentansprüche

(L.H Fernseh-Normwandler zum Umsetzen der Zeilen- und der Bildfrequenz eines Fernsehsignals einer vorgegebenen Norm (z.B. NTSC) in die Zeilen- bzw. Bildfrequenz einer anderen Norm (z.B. PAL), mit einem zum Abspielen eines der einen Norm entsprechenden, und gemäß dieser Norm auf Band aufgezeichneten Fernsehsignales geeigneten Wendelspur- oder Schrägspur-Videobandgerät (VTRlO, Fig. 2), welches eine Bandtransportvorrichtung (20, 22, 24) zum Transportieren des Bandes mit einer ersten Geschwindigkeit, einen rotierbaren Videokopf (28), der mit einer zweiten Geschwindigkeit über das Band bewegbar ist, um dieses abzutasten, und eine Steuervorrichtung (26, 32), welche die erste und/oder

die zweite Geschwindigkeit anders einzustellen gestattet als beim Aufzeichnen des Fernsehsignals auf dem Band entsprechend der einen Norm, um die Normwandlung mindestens zum Teil zu bewirken/ enthält, dadurch' g e kennzeichnet, daß die erste Geschwindigkeit entsprechend der einen Norm und die zweite Geschwindigkeit entsprechend der anderen Norm gesteuert ist.
2. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Spurlaufsteuervorrichtung (34, 36, 38) vorgesehen ist, die ein Abtasten vollständiger Signalspuren des Bandes durch den Videokopf (28) bewirkt.
3. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Spurlaufsteuervorrichtung eine Anordnung (54) enthält, die den Videokopf (28) periodisch eine Signalspur überspringen läßt.
4. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (TBC 11) vorgesehen ist, um die Dauer der durch das Videobandgerät abgespielten Fernsehzeilen, zu korrigieren.
5. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein zum Interpolieren eines der einen Norm entsprechenden Rasters dienender Zeilen-Interpolierer (12) vorgesehen ist, der mit Interpolationskoeffizienten arbeitet, die einfache Brüche sind, welche aus dem Verhältnis der Anzahl der Zeilen in den Rastern entsprechend der einen und der anderen Norm durch Rundung auf den nächsten Bruchwert, der einen einstelligen Zähler und einen einstelligen Nenner hat, gewonnen sind.
6. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Interpolierer (12) entsprechend der Gleichung

)1 -

L'(η) β (^Lb (η)J - La(n) &η + La(n)

arbeitet, wobei L¹(η) ein Pixel in einer interpolierten Rasterzeile η, La(η) und Lb(η) Pixels in Zeilen oberhalb und unterhalb der interpolierten Zeile, aus denen: die interpolierte Zeile gewonnen wurde, und η ein Interpolationskoeffizient für die interpolierte Rasteraeile (n) bedeuten.
7. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolierer (12) eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerung (IH) gleich der Dauer einer ihr vom Bandgerät zugeführten Fernsehzeile ist, einen Subtrahierer (72) zum Subtrahieren des von der Verzögerungsleitung erzeugten Signals (La(n)) von dem der Verzögerungsleitung zugeführten Signal (Lb(n)) und zum Erzeugen eines Differenzsignales (Lb(n) - La(n)), eine Anordnung (82, 84, 86) zum Erzeugen von Signalen, die den für die interpolierten Rasterzeilen (η) geeigneten Interpolationskoeffizienten (φι) anzeigen, einen Festwertspeicher (70), der durch die den Interpolationskoeffizienten anzeigenden Signale und das Differenzsignal vom Subtrahierer adressierbar ist, und Signale liefert, welche das Produkt aus dem Differenzsignal und einem Interpolationskoeffizienten darstellt, und einen Addierer (80) zum Addieren des Produktsignals zu dem von der Verzögerungsleitung erzeugten Signals (La(n)) enthält.
8. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Interpolierer außerdem eine durch zwei teilende Teilerschaltung enthält, die den Wert des Differenzsignals durch zwei teilt, ferner einen steuerbaren einpoligen Ohmschalter (76) mit einer ersten Klemme (1), die mit dem Ausgang der Teilerschaltung

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gekoppelt ist sowie mit einer zweiten Klemme (0), der das Produktsignal vom Speicher (70) zugeführt ist, und einen weiteren steuerbaren Schalter (78), zum wahlweisen Koppeln des Umschaltkontaktes des Umschalters mit dem Addierer (80) enthält, und daß die Schaltungsanordnung (82, 84, 86, 90) die das die Interpolationskoeffizienten anzeigende Signal liefert, die Schalter (76, 78) steuert.
9. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, daß der Interpolierer (12) außerdem einen weiteren Subtrahierer (92) zum Subtrahieren des vom Speicher (70¹) erzeugten Produktsignal vom Differenzsignal, und einen weiteren" steuerbaren Schalter (94) enthält, der durch die das den Interpolationskoeffizienten anzeigende Signal gelieferte Schaltungsanordnung (82, 84, 86, 88, 90, 96) gesteuert ist und die zweite Klemme (0) des einpoligen Umschalters (94) mit dem Ausgang des weiteren Subtrahierers (92) und dem Ausgang des Speichers (70') zu koppeln gestattet und daß die das Anzeigesignal liefernde Schaltungsanordnung (82, 84, 86, 88, 90, 96) die Schalter (76, 78, 94) steuert.
10. Fernseh-Normwandler nach einem der Ansprüche 5 bis 9 für Farbfernsehsignale, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Farbdekodierschaltüng (14, 24) zum Dekodieren eines Farbfernsehsignal vom Bandgerät in Komponentensignale (Y, U, V) enthält und daß der Interpolierer (12) mit den Komponentensignalen arbeitet.
11. Fernseh-Normwandler nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Kodierer (16) zum Kodieren der interpolierten Komponentensignale in ein Fernsehsignal entsprechend der anderen Norm.