DE3020679C2 - Fehlerkompensationsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlerkompensationsschaltung, die in einem bevorzugten Anwendungsgebiet zur Kompensation von Fehlern bei der Wiedergabe von Fernsehsignalen benutzt werden kann und insbesondere eine solche Kompensation ohne störende Verschiebungen des Bezugspegels für das Leuchtdichtesignal durchführt.

Fernsehsignale, die von Sende- und Empfangssystemen oder von Aufzeichnungsmedien wie Bildplatten oder Magnetbändern abgeleitet sind, enthalten häufig Fehler, welche zu Störungen bei der Bildwiedergabe im Fernsehempfänger führen. Die Störungen erscheinen als schwarze und weiße Streifen ouer Blitze auf dem Bildschirm. Die Quelle der Signalstörungen kann von elektrischen Störungen der gesendeten Signale herrühren oder im Falle aufgezeichneter Signale von. Speicherfehlern oder Lücken im Aufzeichnungsmedium.

Fehlerkompensationsschaltung, wie sie etwa aus der DE-AS 12 63 815, der DE-OS 28 28 414 oder der GB-PS 13 23 435 bekannt sind, arbeiten aufgrund des Prinzips, daß auf dem Schirm eines Fernsehempfänger vorhandene Information in Abschnitten auftritt, deren jeder Horizontalzeileninformation enthält, welche sich normalerweise nicht sehr von der vorausgehenden Zeile unterscheidet Da üblicherweise Fehler im Realzeit-Videosignal durch Ersatz der Information aus einer vorhergehenden Zeile mit so wenig Verlust an Bildqualität korrigierbar sind, daß es vom Betrachter praktisch nicht bemerkt wird, tastet man das Reafzeitsignal ab und speichert es in einer Verzögerungsleitung für die Dauer einer Horizontalzeile, so daß es für die Fehlerkorrektur kontinuierlich zur Verfügung steht. Das Auftreten eines zu korrigierenden Fehlers wird mit Hilfe eines Fehlerdetektors festgestellt, der dann ein Umschaltsignal für dienen elektronischen Schalter erzeugt, über den entweder das Realzeitsignal oder das verzögerte Signal zur nachfolgenden Verarbeitungsschaltung gelangt. Ein soleher Fehlerdetektor ist zusammen mit einer derartigen Schaltung aus der US-PS 40 01 496 bekannt.

Das verzögerte Ersatzsignal neigt jedoch zu einer gegenüber dem RealzeitsignaJ etwas unterschiedlichen Gleichspannungskomponente. Dieser Gleichspannungspotentialunterschied erzeugt bei schnellem Ersetzen zu Korrektur eines Fehlers eine stufenförmige Signaländerung, die beim Betrachten des Bildschirms als hellerer oder dunklerer Fleck oder Streifen erscheint.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Schaltung zur Anpassung der Gleichspannungskomponente des Ersatzsignals an diejenige des Realzeitsignals. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird der oben beschriebene unerwünschte Effekt einer Aufhellung oder Verdunklung des eingefügten Bildteils gegenüber dem übrigen, durch das Realzeitsignal erzeugten Bildteil dadurch vermieden, daß nur die Wechselspannungskomponente der verzögerten Signale beim Austauschen der Fehlerstelle verwendet wird. Dieses Wechselspannungssignal wird derjenigen Gleichspannungskomponente überlagert, die im Realzeitsignal unmittelbar vor Feststellung des Fehlers vorhanden war.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen gekennzeichnet. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Fehlerkompensationsschaltung, die sich bei Farbfernsehsystemen anwenden läßt;

F i g. 2 ein teilweise in Blockform ausgeführtes Schaltbild zur genaueren Darstellung des Systems nach Fig.l;

Fig.3 und 4 Schaltbilder von Fehlerkompensationsschaltungen, die entsprechend der Erfindung abge-

wandelt sind, wobei Maßnahmen zur Eliminierung unerwünschter Unterschiede der Gleichspannungskomponenten zwischen den verzögerten und momentanen Videosignalen getroffen sind; und

F i g. 5a und 5b schaltungsmäßige Alternativen für die Ausführung des Schalters 25 hei der Fehlerkompensationsschaltung gemäß F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 wird ein Realzeit-Videosignal, also das gerade verfügbare Signal entweder von einem Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium, mit Signalfehlern oder Ausfällen einem Eingangsanschluß 10 der Fehlerkompensationsschaltung zugeführt. Dieses Realzeit-Videosignal ist ein Videosignaigemisch, welches sowohl Leuchtdichte- als auch Farbinformation enthält Das korrigierte Videosignal steht am Ausgangsanschluß 21 zur Verfügung. Ein Fehlerdetektor 20 ist - ohne daß dies hier näher dargestellt wäre - so geschaltet, daß er Fehler im Videosignal an einem Punkt feststellt, der im Gesamtsystem vor dem Eingangsanschluß 10 liegt, und Steuerimpulse ableitet, die zeitlich richtig für die Steuerung des Schalters 19 liegen. Der Schalter 19 läßt je nach seiner Stellung entweder das auf der Leitung \ 1 befindliche Realzeit-Videosignal oder das auf der Leitung 18 vorhandene verzögerte und phasenkompensierte Videosignal zum Ausgangsanschluß 21 für die nachfolgende Bearbeitung und gegebenenfalls Darstellung gelangen.

Infolge von Verzögerungsschaltungen 12 und 14 und einer Summierschaltung 17, welche einen Mittelwert aus den ihr zugeführten Signalen bildet, steht auf der Leitung 18 ein Videosignal zur Verfügung, das sich zum Ersatz des Realzeit-Videosignals eignet, wenn immer ein Fehler festgestellt wird.

Bei der nachfolgenden Beschreibung sei die Schaltung gemäß Fig. 1 an Hand eines NTSC-Fernsehsystems erläutert NTSC-Videosignale enthalten ein Leuchtdichtesignal mit einer Bandbreite von 0 Hz bis 4,5 MHz und einen Farbträger bei 3,58 MHz. Die Periode Th eines Signalabschnittes oder einer Horizontalzeile der Signalinfcrmation beträgt 63,5 μ5, und die Periode T_jcdes Farbträgers beträgt 0,28 μ$. Bei der Verschachtelung von zwei Informationsbildern zur Erzeugung eines Vollbildes der Wiedergabeinformation weist der Farbträger für aufeinanderfolgende Zeilen genau 180⁰C Phasenunterschied bezüglich der Kante des Zeilensynchronimpulses auf. Die Erfindung eignet sich natürlich auch für andere Videosignalnormen, namentlich für die bei der Heim-Videobandaufzeichnung benutzte Norm mit »vergrabenem« Farbträger.

Die Verzögerungsschaliung 12 erhält Videoinformation von einem Eingangsanschluß 10 und bewirkt, daß diese Information Th — 1/2T_x Sekunden später am Anschluß 13 auftritt. Die Verzögerungsschaltung 14 erhält das verzögerte Signal von der Schaltung 12 und verzögert es zusätzlich um Tsc-Sekunden. Das Signal am

Anschluß 16 ist insgesamt um Th H — Sekunden ver-

zögert. Die Signale an den Anschlüssen 13 und 16 liegen um einen Halbzyklus der Farbträgerfrequenz vor bzw. hinter einer genauen Zeilenverzögerungsperiodc. Daher liegen die Farbsignale an den Anschlüssen 13 und 16 beide um 180°C außer Phase mit dem um die Periode Tu verzögerten Signal und liegen beide in Phase mit dem Farbsignal des Realzeit-Videosignals. Das Leuchtdichtesignal an den Anschlüssen 13 und 16 eilt ebenfalls gegenüber genau einer Zeilenverzögerung vor bzw. nach. Bedenkt man jedoch, daß die maximale Leuchtdichtesignalfrequenz in der Praxis weniger als 3.5 MHz beträgt, was einer Periodendauer von etwa 0,286 μ5 entspricht, dann hat die jeweilige Voreilung bzw. Verzögerung von —r— oder 0,14 us nur wenig Bedeutung. Eine Summierschaltung 17 kombiniert die um

und

verzögerten Signale zu einem Signal am Anschluß 18, welches proportional zu ihrem Mittelwert ist Berücksichtigt man, daß die in den Signalen auftretenden Differenz in einer endlichen Zeit aufgetreten sein muß, insbesondere wegen der begrenzten Systembandbreite, dann stellt das gemittelte Signal den bei Th auftretenden zeitlichen Mittelwert dar. Dies wirkt sich in einem nur unbedeutenden Verschmieren von auf dem Bildschirm erzeugten Bildern mit einer vertikalen Kante aus, wobei die Farbabweichung durch das menschliche Auge nicht mehr feststellbar ist.

Die Verzögerungsschaltungen 12 e/id 14 können irgendwelcher Art sein. Beispielsweise können beide Ladungsübertragungseinrichtungen (CTD), also etwa ladungsgekoppelte Elemente (CCD) oder Eimerkeuenelemente (BBD) vom Serien- oder Serien-Parallel-Typ sein. Ein alternatives analog arbeitendes Signalverzögerungselement ist ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Element (SAW). Benutzt man für die Verzögerungsschaltungen 12 und 14 Ladungsübertragungselemente, dann können sie in einem einzigen Bauelement mit Signalanzapfungspunkten zur Ableitung von Signalen mit der gewünschten Verzögerung zusammengefaßt sein. Dies ist in F i g. 2 in Blockform veranschaulicht

Die CTD-Verzögerungsleitung 34, die durch von einer Treiberschaltung 35 erzeugte Taktsignale gesteuert wird, erhält ein Analogsignal vom Anschluß 33 und verzögert dies um eine erste Periode

an einer ersten Ausgangsanzapfung 36, sowie um eine zweite Periode (Th) an einer zweiten Ausgangsanzapfung 37 und schließlich um eine dritte Periode

V.₊i

am seriellen Ausgangsanschluß 42. Das erste und das dritte verzögerte Signal werden von der Summierschaltung 17gemittelt.

Die Schaltung gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 1 dadurch, daß das fehlerkorrigierte Videosignal durch den Schalter 19 in das Verzögerungselement eingegeben wird. Dies ist ein Beispiel, das Verzögerungselement so zu benutzen, daß es einen Teil der Fehlerkompensationsfunktion und ebenso einen Teil der Signalf'lterfunktion übernimmt. Als Ergebnis werden Fehler im Realzeitsignal durch das korrigierte Signal anstatt lediglich durch das vorhergehende Signal ersetzt. Angezapfte Ladungsübenra-jutigseinrichtungen sind besonders gut für diese Anwendung geeignet, weil sich eine gewünschte Verzögerung relativ einfach lediglich durch Wahl einer bestimmten Anzapfungsstelle erreichen läßt. Da die Verzögerung durch sequentielles Takten bewirkt wird, sind die Signale an unterschiedlichen Anzapfungen zwangläufig in Phase

und erleich'ern dadurch aktive Filiertechniken und die Signalmitielwertbildung. Weiterhin können zusätzliche Anzapfungen (im Emwurfsstadium) mit wenig Extrakosten oder Aufwand hinzugefügt werden. Zusammen gesehen ergibt die kombinierte Filterungs- und Ersetzungsschaltung eine wesentliche Einsparung von Teilen und ein besonders gutes Verhalten.

Die Verzögerungsleitung 34 ist so angezapft, daß am Anschluß 37 ein um T₁, verzögertes Signal verfügbar ist. Der Differenzverstärker 43 wird durch das um Tu verzögerte Videosignal und durch das momentane Videosignal gesteuert und bildet die Differenz aus der im wesentlichen redundanten Leuchidichteinformation und der um 180'C phasenverschobenen Farbinformation zur Erzeugung eines Signals, welches im wesentlichen Farbinformalion enthält und aus dem das Leuchtdichtesignal entfernt ist. Der Summierungsverslärker 44 liefert unter Steuerung durch die momentanen und die verzögerten Videosignale ein Signal, weiches im wesentlichen Leuchtdichteinformation enthält und aus dein die Farbinformation entfernt isi.

Der in Fig. 2 gezeigte Schalter 19 enthält p-Kanal-Anreicherungs-Feldeffekttransistoren 30 und 31. die durch den Fehlerdetektor 20 gesteuert werden. Wegen des Inverterverstärkers 32 ieiiet der Transistor 31. wenn der Transistor 30 gesperrt ist und umgekehrt. Bei leitendem Transistor 30 gelangen Signale vom Anschluß 10 zum Anschluß 33. und bei leitendem Transistor 31 gelangt das korrigierte Signal vom Anschluß 18 zum Anschluß 33.

F i g. 3 enthält Vorkehrungen, damit die Differenz der Gleichspannungskomponente zwischen verzogenem Videosignal und momentanem oder Realzeit-Videosignal nicht zum Ausgangsanschluß 21 übertragen wird. Lediglich die Wechselspannungskomf)onente des am Anschluß 18 von der Summierschaltung 17 gelieferten

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zum Schalter 19. Damit erscheinen Gleichspannungspegelverschiebungen im verzögerten Signal, die entweder von den Verzögerungs- oder den Summierungsschaltungen herrühren, nicht am Anschluß 28 und werden daher nicht weitergeleitet, so daß sie das kompensierte Signal am Ausgangsanschluß 21 beeinflussen könnten.

Die dem Anschluß 28 für das kompensierte Signal, wenn das verzögere Signal an Stelle des Realzeit-Videosignals eingesetzt wird, zugeführte Gleichspannungskomponente ist dasjenige Gleichspannungspotential, das durch die Ladung auf dem Kondensator 29 am Anschluß 28 entsteht. Die Schaltung mit dem Schalter 25 und den Widerständen 26 und 27 bietet selektiv einen Ladestromweg zwischen dem Kondensator 29 und dem Realzeit-Videosignalanschluß 11. Der Schalter 25 wird gleichzeitig mit dem Schalter 19 geschlossen und läßt ein Realzeit-Videosignal zum Ausgangsanschluß 21 gelangen. Die Differenz zwischen den Gleichspannungskomponenten des verzögerten und des Realzeit-Videosignals bestimmt den Gleichstrom, der durch den Widerstand 27 zur Einstellung der im Kondensator 29 gespeicherten Ladung fließt. Die Widerstände 26 und 27 bilden zusammen mit der Streukapazität Cs ein Tiefpaßfilter, welche nur die Realzeitkomponente zum Kondensator 29 gelangen läßt und verhindert, daß die verzögerte Videowechselspanniing am Anschluß 11 den Anschluß bei geschlossenem Schaller 25 moduliert.

Der Schalter 25 ist während derjenigen Perioden

■-> durchlässig, wo das verzögerte Videosignalgemisch mit Verzögerung dem Anschluß 21 über den Schalter 19 zugeführt wird. Die im Kondensator 29 gespeicherte Gleichspannung am Anschluß 18 ist nahezu identisch mit dem Realzeit-Videosignal zum Schaltzeitpunkt, be-

ι» ginnt jedoch danach wegen der Leckstromwege und der Eingangsvorspannungserfordernisse der als erstes auf den Anschluß 21 folgenden Schaltungen abzufallen. Ein kleiner Potentialabfall kann toleriert werden, weil er sich nur in einer Gradation der Helligkeit längs der dargestellten Linie äußert, die einer plötzlichen Helligkeitsänderung vorzuziehen ist. welche bei einer abrupten Gleichspannungsverschiebung auftreten würde. Die Entladezeitkonstante sollte relativ lang sein gegenüber der Dauer des längsten im Videosignal vorangegangenen Fehlers. Der Wert der an den Anschluß 21 angeschlossenen Impedanz bestimmt die Größe des Kondensators 29.

Die Fehlerdetektorschaltung 20 kann gleichzeitig die Schalter 25 und 19 steuern. Es ist jedoch oft von Vorteil.

den Schalter 25 durch eine andere Steuereinrichtung zu betätigen, um zu verhindern, daß Austast-oder Synchronimpulse im Videosignal den Kondensator 29 aufladen, wetjn die Ladezeitkonstante der Reihenschaltung mit dem Schalter 25 relativ kurz ist.

so F i g. 4 zeigt, wie die Gleichspannungskompensation bei einer Schaltung angewandt wird, die wie in Fig. 2 ausgebildet ist, wobei Signalfehler mit dem zuvor kompensierenden Signal korrigiert werden. Das Ausgangssignal der Verzögerungs- und Summierschaltungen wird selektiv über den durch den Fehlerdetektor 20 gesteuerten Schalter 19 dem Eingangsanschluß 100 des Verzöge-

gangsanschluß 10 vorhanden sind. Die Gleichspannungskomponente des Realzeit-Videosignals wird über die den Schalter 25 enthaltende Reihenschaltung dem Kondensator 29 zugeführt, wo sie mit der Gleichspannungskomponente des fehlerkorrigierten Signals zur Wiedereingabe in die Verzögerungsschaltung überlagert wird. Es sei darauf hingewiesen, daß das korrigierte Signal als Ausgangssignal am Anschluß 100 oder an die Anschlüsse 13 oder 18 zur Verfügung steht.

F i g. 5 veranschaulicht zwei Realisierungsformen für den Schalter 25 mit Hilfe eines Transistors. Gemäß F i g. 5 kann dieser Transistor ein MOS-Feldeffekttransistor sein, dessen eine Hauptelektrode über den S~haltungspunkt 51 an den Widerstand 27 angeschlossen ist (Fig.3), während die andere Hauptelektrode zum Widerstand 26 führt Seiner Steuerelektrode wird über die Leitung 50 vom Fehlerdetektor 20 ein Schaltsignal zugeführt, mit Hilfe dessen die Hauptstromstrecke des Transistors entweder in den Leitungszustand oder in den Sperrzustand geschaltet wird. Fig.5b zeigt einen NPN-Bipolartransistor für den elektronischen Schalter 25, der in vergleichbarer Weise wie der Feldeffekttransistör nach F i g. 5a geschaltet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fehlerkompensationsschaltung für Realzeitsignalfehler, bei welcher ein verzögertes Signal eingesetzt wird, mit einer Signalverzögerungseinrichtung, welche nach Zuführung eines Realzeitsignals ein um eine vorbestimmte Zeit verzögertes Signal liefert, ferner mit einem Fehlerdetektor, der beim Fehlen und beim Auftreten von Signalfehlern im Realzeitsignal ein erstes bzw. zweites Steuersignal liefert, sowie mit einem ersten Schalter, der unter Steuerung durch das erste Steuersignal das Realzeitsignal und unter Steuerung durch das zweite Steuersignal das verzögerte Signal einem Ausgangsanschluß zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gleichspannungskomponente des dem Ausgangsanschluß während des ersten Steuersignals zugeführten Realzeitsignals folgende und sie beibehaltende fcsirichtung (Kondensator 29) vorgesehen ist, weiche diese G'cichspannungskorr.pcr.ente ohne die Gleichspannungskomponente des verzögerten Signals während des zweiten Steuersignals weiterhin dem Ausgangsanschluß zuführt.

2. Fehlerkompensationsschaltung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Kondensator (29), dessen einem Anschluß das verzögerte Signal zugeführt wird, einen Schalter (21), der unter Steuerung durch den Fehlerdetektor (20) bei nichtvorhandenen Fehlern im Realzeitsignal das Realzeit<^:gnal dem zweiten Anschluß des Kondensators zu dessen Auflad'ing auf die Differenz zwischen den Gleichspannungs potenialen von Realzeitsignal und verzögertem Sigp^I zugeführt, und eine den zweiten Anschluß des Kondensators (29) mit dem ersten Schalter (21) verbindende Koppelschaltung (25, 26, 27) zur wahlweisen Zuführung des am Ausgangsanschluß erscheinenden Signals während des zweiten Steuersignals aufweist.

3. Fehlerkompensationsschaltung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung einen ersten und zweiten Widerstand (26, 27) urd einen zweiten Schalter (25) enthält, der unter Steuerung durch den Fehlerdetektor (20) dann, wenn im Realzeitsignal keine Fehler auftreten, einen Leitungsweg zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltungspunkt herstellt, deren erstem über eine Leitung (11) und den ersten Widerstand (26) das Realzeitsignal zugeführt wird und deren zweiter (51) über den mit dem zweiten Anschluß des Kondensators (29) verbunden (Leitung 28) ist.

4. Fehlerkompensationsschaltung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (25) einen Transistor (Fig.5) aufweist, dessen zwischen seiner ersten und seiner zweiten Elektrode befindliche Hauptstromstrecke durch eine zwischen seine erste Elektrode und seine Steuerelektrode gelegte Spannung steuerbar ist und dessen erste und zweite Elektrode an den ersten bzw. zweiten Schaltungspunkt angeschlossen sind,