DE3232358A1

DE3232358A1 - Farbfernsehempfaenger mit digitaler signalverarbeitung

Info

Publication number: DE3232358A1
Application number: DE19823232358
Authority: DE
Inventors: Henry Garton Hamilton Square N.J. Lewis
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-03-10
Also published as: GB2106742B; ES515211A0; IT8223050A0; JPS5846784A; FR2512305A1; AU8756382A; KR840001421A; GB2106742A; IT1159089B; ES8306302A1; US4402005A

Description

ROA 76 736 Ks/Ri

U.S. Serial No. 298,270

filed: August 31, 1981

RGA Corporation New York, N.I., V.St.v.A.

Farbfernsehempfänger mit digitaler Signalverarbeitung

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehempfänger, in denen das demodulierte Videosignal durch digitale Schaltungsanordnungen verarbeitet wird und die insbesondere eine Einrichtung zur Steuerung des Farbtons des wiedergegebenen Fernsehbildes enthalten.

In Fernsehempfängern, worin das Basisband-Videosignal digital verarbeitet wird, sind verschiedene Taktsignale erforderlich, um die digitalen Signale, welche die Videoinformation enthalten, durch die Verarbeitungseinrichtung zu schieben. Im allgemeinen braucht man Taktsignale z.B. für den Analog/Digital-Wandler, für die das Leuchtdichte- und das Farbartsignal voneinander trennende Schaltung, für die Leuchtdichte-Signal-Verarbeitungsschaltung, für den Farbsignaldemodulator sowie für verschiedene zusätzliche Register innerhalb des Systems. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Taktsignalgeber zu schaffen, der die notwendigen Taktsignale für die digitale Verarbeitung des Basisband-Fernsehsignals liefern kann.

pt_ Es ist wünschenswert, die digitale Verarbeitung des Fernsehsignals durch eine Anzahl von benutzergesteuerten Reg-

lern beeinflussen zu können. Die Punktionen solcher Regler, wie sie gewöhnlich in einem Fernsehempfänger vorgesehen sind, beziehen sich auf die Einstellung des Bildkontrasts im Leuchtdichtekanal und auf die Einstellung der FärbSättigung und des Farbtons im Farbartkanal. In einem herkömmlichen Fernsehempfänger, der analoge Verarbeitungsschaltungen verwendet, erfolgt die Steuerung des Farbtons des wiedergegebenen Bildes gewöhnlich durch Beeinflussung der Phase des Farbbezugssignals, das den Farbartdemodulatoren von einem Regelkreis zur automatischen Frequenz- und Phasenregelung (AFPR) zugeführt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Farbton-Steuerschaltung im (PaktSignalgeber eines digitalen Fernsehsignal-Verarbeitungssystems vorzusehen.

Die erwähnten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebene Schaltungsanordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Prinzipien der Erfindung werden realisiert in einer Anordnung zur Erzeugung zeitgesteuerter Taktsignale für ein System zur digitalen Verarbeitung von Basisband-Fernsehsignalen. Die Anordnung enthält einen Bezugssignalerzeuger, der auf die Farbsynchronkomponente (Farbburst) eines empfangenen analogen Videosignals anspricht, um ein Bezugssignal in Form einer ungedämpften Welle zu erzeugen, die in Frequenz und Phase mit dem Farbburstsignal ausgerichtet ist. Dieses Bezugssignal wird an eine Farbton-Steuerschaltung gelegt, die auf ein vom Benutzer eingestelltes Steuersignal anspricht, um die Phase des besagten Bezugssignals in veränderbarer Weise zu verschieben. Das phasenverschobene Bezugssignal wird dann an einen Abfragesignalerzeuger gelegt, der ein Abfragesignal für einen Analog/Digital-Wandler erzeugt, und zwar mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Farbhilfsträgerfrequenz ist, und mit einer Phase, die dem wiedergegebenen Bild einen gewünschten Farbton verleiht.

Das Abfragesignal kann außerdem einer Logikschaltung zur Erzeugung von Taktsignalen zugeführt werden, die vorbestimmte Phasenbeziehungen zum Abfragesignal haben, um einen digitalen Farbdemodulator zu steuern.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird für die Farbtonsteuerung eine Analogschaltung verwendet. Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das als ungedämpfte Welle erscheinende Bezugssignal durch eine Reihe logischer Verknüpfungsglieder phasenverschoben, die eine Vielzahl von Ausgangs-Anzapfungen aufweist. Ein Multiplexer wählt ein Signal einer gewünschten Phasenverschiebung von einer der Ausgangs-Anzapfungen aus, und dieses Signal wird dann auf den Phasenregelkreis (phasensynchronisierte Schleife oder abekürzt PLL) zur Erzeugung des Abfragesignals gegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. 20

Fig. 1 zeigt in Blockform eine digitale Fernsehsignal-Verarbeitungseinrichtung mit einem gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Taktsignalgeber;

Fig. 2 zeigt, teilweise in Blockform, einen erfindungsgemäßen Taktsignalgeber, der eine Farbton-Steuerschaltung enthält;

Fig. 3 ist das Schaltbild der in Fig. 2 dargestellten logischen Steuerschaltung, die zur Ableitung von Taktsignalen für den Farbsignaldemodulator in der Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 4- zeigt Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach den Figuren 2 und 3;

Figuren 5a und 5t> zeigen Digitalschaltungen, die in Verbindung mit einem Teil der Ausführungsform nach. Pig. 2 zur Farbton-Steuerung verwendet werden;

Fig. 6 ist ein Zeigerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnungen nach den Figuren 2 und 3.

Gemäß der Fig. 1 wird ein Fernsehsignal von einer Antenne 10 aufgefangen und dann in einem Tuner 12, in ZF-Schaltungen 14 und einem Videodetektor 16 verarbeitet, wobei diese Teile in herkömmlicher Weise aufgebaut sind. Das am Ausgang des Videodetektors 16 erscheinende demodulierte Videosignal wird auf den Eingang eines Analog/Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 20 gegeben. Der A/D-Wandler 20 fragt das Videosignal mit einer Frequenz ab, die gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz (also gleich 4-f ) ist, und liefert mit dieser Folgefrequenz digitale Abfragewerte des Videosignals. Jeder digitale Abfragewert (Digitalwort) kann z.B. 8 Bits aufweisen, die parallel erzeugt werden. Bei einem 8-Bit-System wird das analoge Videosignal in 256 diskrete Pegel quantisiert. Der 4—f -Abfragetakt für den A/D-Wand-

sc

ler 20 wird von einem Taktsignalgeber 22 geliefert, der das Abfragesignal im Nominalfall in Phasen- und Frequenzsynchronisation mit dem Farbburstsignal des analogen Videosignals erzeugt, das vom Videodetektor 16 geliefert wird.

Das Videosignal am Ausgang des Detektors 16 wird außerdem auf Zeilen- oder Horizontalablenkschaltungen 18 gegeben, welche die Horizontalsynchronkomponenten aus dem Videosignal abtrennen. Die Zeilenablenkschaltungen 18 liefern Tastimpulse relativ kurzer Dauer (z.B. gleich dem Zeilenaustastintervall) mit der Horizontalablenkfrequenz, und diese Impulse werden als Farbburst-Torimpulse auf den Taktsignalgeber 22 gegeben. Der Taktsignalgeber 22 empfängt außerdem ein vom Benutzer einstellbares Farbton-Steuersignal, das den Farbton des wiedergegebenen Farbbildes bestimmt. Das

4"-f__-Abfragesignal wird außerdem als Taktsignal für ein se

digitales Kammfilter 24, eine Leuchtdichtesignal-Verarbei-

til

3232358 -ιοί tungsschaltung 26, einen Farbartsignalverstärker 32 und eine digitale Farbartsignal-Versteilerungsschaltung 34 ver wendet.

Das vom A/D-Wandler 20 erzeugte digitalisierte Videosignal wird auf den Eingang des digitalen Kammfilters 24 gegeben. Ein solches Kammfilter ist beschrieben in der Arbeit von John P. Rossi "Digital Television Image Enhancement", erschienen in 84 SMPTE, Seiten 545-51 (1974). Das Kammfilter 24 liefert ein abgetrenntes Leuchtdichtesignal Y, das auf die Leuchtdichtesignal-Verarbeitungsschaltung 26 gegeben wird. Diese Schaltung 26 spricht auf ein vom Benutzer einstellbares Kontrast-Steuersignal an und liefert ein verarbeitetes Leuchtdichtesignal, das den Eingängen eines Digital/Analog-Wandlers (D/A-Wandler) 28 zugeführt wird. Das nun in Analogform vorliegende Leuchtdichtesignal wird in einem Tiefpaßfilter 30 gefiltert, um Komponenten der Abfragefrequenz zu entfernen, und wird dann als verarbeitetes Leuchtdichtesignal Y¹ auf einen Eingang einer Matrixschaltung 60 gegeben.

Das Kammfilter 24 erzeugt außerdem ein abgetrenntes Farbartsignal 0, das an den Eingang eines Farbartsignal-Verstärkers (Farbartverstärker) 32 gelegt wird. Der Farbartverstärker 32 verstärkt das Farbartsignal abhängig von einem durch den Benutzer einstellbaren Farbsättigungs-Steuersignal und gibt das verstärkte Farbartsignal auf den Eingang einer digitalen Farbartsignal-Versteilerungsschaltung 34. Die Versteilerungsschaltung 34 ist ein digitales Filter, welches die an diesem Punkt bestehende Charakteristik des Farbartsignals modifiziert, um den Frequenzgang der ZF-Schaltungen 14 zu kompensieren. Die ZF-Schaltungen legen nämlich im allgemeinen die Farbhilfsträgerfrequenz auf die untere (d.h. niedrigerfrequente) Flanke des Frequenzgangs des ZF-Durchlaßbereichs, so daß die Farbseitenbänder einem Dämpfungseinfluß von 6dB je Oktave unterliegen. Die Ver-' st ei lerungs schaltung 34 kompensiert diese Dämpfung, um dem

Farbartsignal einen im wesentlichen flachen Frequenzgang der Amplitude zu geben. Falls die ZF-Schaltungen 14- so ausgelegt sind, daß sie für Farbartsignale einen im wesentlichen flachen Frequenzgang der Amplitude haben, dann kann die Versteilerungsschaltung 34 durch ein Farbart-Bandfilter ersetzt werden, dessen Durchlaßkurve um die Farbhilfsträgerfrequenz liegt.

Die versteuerten oder bandpaß-gefilterten Farbartsignale werden dann auf den Eingang eines I-Q-Demodulators 40 gegeben. Dieser Demodulator spricht auf I- und Q-Taktsignale vom TaktSignalgeber 22 an und demoduliert das Farbartsignal in seine Basisbandkomponenten, d.h. in das I-Signal (InPhase-Signal) und das Q-Signal (Quadratursignal), die im folgenden auch als "Farbmischungssignale" bezeichnet werden. Das demodulierte I-Signal wird an den Eingang eines I-Filters 42 gelegt, das ein Filter mit "begrenzter Impulsansprache" (abgekürzt FIR von engl.: Finite Impulse Response) ist. Das demodulierte Q-Signal wird auf den Eingang eines Q-Filters 44 (ebenfalls ein FIR-Filter) gegeben. Das I-Filter hat einen Durchlaßbereicb, der sich von 0 bis ungefähr 1,5 MHz erstreckt, und das Q-Filter hat einen von 0 bis 0,5 MHz reichenden Durchlaßbereich. Die I- und Q-Filter entfernen hochfrequente Rauschkomponenten, die in den Farbsignalen wegen der großen Bandbreite der vorangehenden Verarbeitungsschaltungen enthalten sind.

Die gefilterten I- und Q-Signale werden in jeweils einem D/A-Wandler 46 bzw. 48 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden dann jeweils in einem Tiefpaßfilter 50 bzw. 52 gefiltert, um Komponenten der Abfragefrequenz zu entfernen. Die resultierenden Signale I¹ und Q¹ werden auf die Matrixschaltung 60 gegeben, worin sie mit dem Y¹-Signal matriziert werden, um das Rot-Signal R, das Grün-Signal G und das Blau-Signal B zu erzeugen. Die Matrixschaltung kann z.B. eine aus ohmschen Widerständen gebildete signalkombinierende Matrix sein.

Eine gemäß den Prinzipien der Erfindung gestaltete Ausführungsform des Taktsignalgebers 22 nach. Fig. 1 ist in der Fig. 2 dargestellt. Das Videosignal vom Detektor 16 nach Pig. 1 wird auf ein Farbart-Bandfilter 70 gegeben, welches Signale in der Umgebung der Farbhilfsträgerfrequenz (z.B. 3,58 MHz beim NTSC-System) durchläßt. Diese Signale, welche die Farbburstkomponente enthalten, werden über einen Verstärker 72 auf den Eingang einer Torschaltung 74- gekoppelt. Die Torschaltung 74- spricht auf Tast- oder Tor st euer impulse von den Zeilenablenkschaltungen 18 nach Pig. 1 an, um die Farbburstkomponente an einen Ai¹PR-Detektor (Detektor für die automatische Phasen- und Frequenzregelung) 84 durchzulassen.

Der AFPR-Detektor 84 empfängt außerdem ein Farbbezugssignal von dner ersten Ausgangsklemme (Quadratur-Ausgang) Ty, eines spannungsgesteuerten Oszillators 82. Der AFPR-Detektor 84 liefert Steuersignale an einen Steuereingang des Oszillators 82, um ein Bezugssignal, das an der zweiten Ausgangsklemme Tp dieses Oszillators als ungedämpfte Welle erscheint, in seiner Phase und seiner Frequenz synchron mit dem empfangenen Farbburstsignal zu halten. Ein geeigneter Detektor, der als AFPR-Detektor 84 verwendet werden kann, ist in der US-Patentschrift 3 74-0 456 beschrieben. Eine zur Realisierung des spannungsgesteuerten Oszillators 82 geeignete Schaltung ist in der US-Patentschrift 4 020 500 beschrieben.

Die vorn spannungsgesteuerten Oszillator 82 erzeugten Signale werden einer Farbton-Steuerschaltung 100 angelegt, die einen ersten und einen zweiten Differenzverstärker 102 bzw. 110 und eine Verstärkungssteuerschaltung 130 enthält.

Der Verstärker 102 enthält emittergekoppelte Transistoren 101 und 103, einen vom Kollektor des Transistors 103 zu einem Betriebs- oder Versorgungspotential (B+) führenden Lastwiderstand 144 und einen vom Kollektor des Transistors 101 zum Versorgungspotential B+ führenden Lastwiderstand 142.

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Ein von irgendeiner Vorspannungsquelle geliefertes Vorspannungspotential V-gp ist über einen Widerstand 104 mit der Basis des Transistors 101 und über einen zusätzlichen Trennwiderstand 106 mit der Basis des Transistors 103 gekoppelt. Die zweite Ausgangsklemme Tp des spannungsgesteuerten Oszillators 82 ist über einen Widerstand 108 mit der Basis des Transistors 103 gekoppelt, um dort das als ungedämpfte Welle das mit dem Farbhilfsträger synchronisierte larbbezugssignal (z.B. 3,58 MHz)anzulegen.

Der Verstärker 110 enthält emittergekoppelte Transistoren 109 und 111. Der Kollektor des Transistors 109 ist mit dem Kollektor des Transistors 103 und mit dem Lastwiderstand 144 verbunden. Der Kollektor des Transistors 111 ist mit dem Kollektor des Transistors 101 und dem Lastwiderstand 142 verbunden, um einen kombinierten Signalausgang der Farbton-Steuerschaltung 100 zu bilden. Das Vorspannungspotential V-gp ist über einen Widerstand 112 mit der Basis des Transistor 109 und über einen zusätzlichen V/i der st and 114 mit der Basis des Transistors 111 gekoppelt. Die Ausgangsklemme Tp des spannungsgesteuerten Oszillators 82 ist über einen Widerstand 116 mit der Basis des Transistors verbunden, während die Ausgangsklemme T. des spannungsgesteuerten Oszillators 82 über einen Widerstand 118 mit der Basis dieses Transistors 111 gekoppelt ist.

Die Verstärkungssteuerschaltung 130 enthält Transistoren 140 und 124, die als Differential-Eingangsschaltung angeordnet sind, und einen Vorspannungs-Steuertransistor 122.

Der Kollektor des Transistors 140 ist mit den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 101 und 103 des Verstärkers 102 verbunden, und der Emitter des Transistors 140 ist über einen Vorspannungswiderstand 138 mit Masse gekoppelt. Eine Reihenschaltung eines Vorspannungswider-Standes 134 und einer Temperaturkompensationsdiode 136 ist zwischen die Basis des Transistors 140 und Masse geschaltet. Der Kollektor des Transistors 124 ist mit den

zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 109 und 111 des Verstärkers 110 verbunden, während der Emitter des Transistors 124 über einen Vorspannungswiderstand 128 mit Masse verbunden ist. Die Basis des Transistors 124 ist mit einem zweiten Vorspannungspotential V-g^ gekoppelt. Zwischen den Emitter des Transistors 124 und die Basis des Transistors 140 sind in Reihe zueinander zwei Vorspannungswiderstände 132 und 126 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 132 und 126 ist mit dem Emitter des Vorspannungs-Steuertransistors 122 gekoppelt. Der Transistors 122, der als Emitterfolger angeordnet ist, empfängt an seinem Kollektor das Versorgungspotential B+ und ist mit seiner Basis an den Schleifer eines Farbtonreglerpotentiometers 120 angeschlossen.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 82 liefert an seiner Ausgangsklemme T. eine Schwingung (z.B. mit 3,58 MHz) als erstes Bezugssignal -(R-Y) mit einer ersten Phase und an seinem Ausgang Tg eine Schwingung als zweites Bezugssignal

-(B-Y), dessen Phase der Phase des Signals -(R-Y) um 90° voreilt. Diese beiden Signale sind im Zeigerdiagramm der Fig. 6 dargestellt. Zur richtigen Demodulation des empfangenen Farbartsignals kann das erste Bezugssignal dem empfangenen Burstsignal entweder um 90° voreilen (-(R-Y)-Phase) oder um 90° nacheilen ((R-Y)-Phase).

Der Widerstand 108, der mit den Widerständen 106 und 104 einen Spannungsteiler bildet, koppelt einen gleichphasigen Anteil des an der Klemme T~ erscheinenden Signals -(B-Y) auf die Basis des Transistors 103. Am Ausgang des Transistors 103 wird ein verstärktes Gegenphase-Bezugssignal (B-Y) und am Ausgang des Transistors 101 ein verstärktes Gleichphase-Bezugssignal -(B-Y) erzeugt. Der Widerstand 118, der mit den Widerständen 112 und 114 einen Spannungsteiler bildet, koppelt einen gleichphasigen Anteil des an der Klemme T^ gelieferten Signals -(R-Y) auf die Basis des Transistors 111.

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Das an der Klemme T^ erscheinende Signal wird außerdem über den Widerstand 116, der mit den Widerständen 114 und 112 einen Spannungsteiler bildet, auf die Basis des Transistors 111 gekoppelt, so daß dort ein gleichphasiger Anteil dieses Signals (-(B-Y)) angelegt wird. Der Betrag des vom Widerstand 116 angelegten Signals ist entsprechend dem Bereich gewählt, über den die von der Farbton-Steuerschaltung 100 bewirkte Phasen steuerung gehen soll.

Das über den Widerstand 116 gelieferte Signal wird mit dem über den Widerstand 118 gelieferten Signal an der Basis des Transistors 111 summiert, um ein kombiniertes Signal zu bilden, das nachstehend als Signal -(^) bezeichnet wird und eine resultierende Phase hat, die zwischen den Phasen der vom spannungsgesteuerten Oszillator gelieferten Bezugssignale liegt. Das kombinierte Signal -(Ig) wird am Kollektorausgang des Transistors 111 in einer verstärkten gegenphasigen Version (+Ip) und am Kollektorausgang des Transistors 109 in einer verstärkten gleichphasigen Version (-Iq) reproduziert. Das am Lastwiderstand 144 entwickelte und an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 103 und 109 erscheinende Signal entspricht also dem Ausdruck (B-Y)-I^, und das am Lastwiderstand entwickelte und an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 101 und 111 erscheinende Signal entspricht dem Ausdruck -(B-Y)+Io. Diese beiden Signale haben zueinander entgegengesetzte Phasen.

Die Beträge der einzelnen Signalkomponenten, die an den Lastwiderständen 144 und 142 entwickelt werden, lassen sich durch Änderung der Leitfähigkeit oder Spannungsverstärkung der Verstärker 102 und 110 steuern. Die Verstärkungen der Verstärker 102 und 110 werden differentiell durch die stromliefernden Transistoren 140 und 124 der Steuerschaltung 130 gesteuert. Die Transistoren 140 und 124 ihrerseits werden als Punktion der Steuerspannung ge-

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steuert, die vom Parbtonreglerpotentiometer 120 über den Emitterfolgertransxstor 122 und die Vorspannungswiderstände 132 und 126 auf die Basis des Transistors 140 und den Emitter des Transistors 124 gekoppelt wird. Die Werte der Widerstände 132 und 126 sind so gewählt, daß die Leitfähigkeit der Transistoren 140 und 124 relativ zueinander über ein gewünschtes Maß steuerbar ist.

Wenn z.B. der Schleifer des Potentiometers 120 in seiner Extremstellung nahe dem Versorgungspotential B+ ist, dann wird der Transistor 124 und somit der Verstärker 110 praktisch nichtleitend, während der Transistor 140 und der Verstärker 102 maximale Leitfähigkeit bekommen. Bei dieser Einstellung wird am Lastwiderstand 142 nur eine gleichphasige Komponente und am Lastwiderstand 144 nur eine gegenphasige Komponente des Signals -(B-Y) entwickelt. Umgekehrt ist die Leitfähigkeit des Transistors 124 und des Verstärkers 110 maximal, wenn das Potentiometer 120 in der anderen Extremstellung nahe dem Massepotential ist.

In diesem Pail sind der Transistor 140 und der Verstärker 102 im wesentlichen gesperrt, so daß am Lastwiderstand 144 nur eine gleichphasige Komponente und am Lastwiderstand nur eine gegenphasige Komponente des Signals -(Ip) entwickelt wird. Ist das Potentiometer 120 so eingestellt, daß die Transistoren 140 und 124 und die jeweils zugehörigen Verstärker 102 und 110 gleich stark leiten, dann werden an den Lastwiderständen 144 und 142 Signale -(B-Y) und -Ip gleichen Betrags entwickelt. In diesem Zustand erscheint am Lastwiderstand 144 ein kombiniertes Ausgangssignal (B-Y)-Ip und am Lastwiderstand 142 ein kombiniertes gegenphasiges Ausgangssignal -(Β-Υ)+Ι₂·

In der Pig. 6 ist ein Signal +1 dargestellt, das der für den Pleisenfarbton charakteristischen Phase des empfangenen Farbartsignals entspricht. Unter normalen Betriebsbedingungen eilt die Phase des Signals +1 der Burstsignalphase -(B-Y) um etwa 57° nach. Die Parbton-Steuerschaltung 100

kompensiert positive oder negative Phasenänderungen, indem sie für symmetrische Änderung der Phase eines Farbbezugssignals um die +I-Signalachse über einen vorbestimmten Betriebsbereich zwischen den Phasen der Signale -(B-Y) und +Ip sorgt. Die Widerstände 112, 114 und 116 sind gewählt, um diesen Steuerbereich symmetrisch um die "I"-Phase zu machen. Das heißt, das Signal +1 wird dadurch abgeleitet, daß die Signale -(B-Y) und Io im Lastwiderstand 142 kombiniert werden, um an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 101 und 111 ein kombiniertes Signal +1 zu erzeugen. Wenn das Potentiometer 120 so eingestellt ist, daß die Verstärker 102 und 110 gleich stark leiten, dann werden im Lastwiderstand 14-2 gleiche Beträge der Signale -(B-Y) und Ip miteinander kombiniert. Das Signal +1 eilt daher für normale Signalbedingungen dem Burstsignal um einen Phasenwinkel von etwa 57 nach, und gleichzeitig eilt es dem Signal Ip um einen Phasenwinkel von 57° vor. Aufbau und Arbeitsweise der Farbton-Steuerschaltung 100 sind ausführlicher in der US-Patentschrift 4 051 519 beschrieben.

Das Bezugssignal am Kollektor des Transistors 111 mit seiner zur Farbtoneinstellung justierten Phase wird einem Rechteckumformer 150 zugeführt, der einen Kondensator und einen Vergleicher 154 enthält. Der Kondensator koppelt das Bezugssignal wechselstrommäßig auf einen Eingang des Vergleichers 154, so daß das Bezugssignal an diesem Eingang um einen Referenzspannungspegel (Massepotential) schwingt. Da der zweite Eingang des Vergleichers mit Masse gekoppelt ist, liefert der Vergleicher eine rechteckwellenförmige Version des Bezugssignals.

Das Ausgangssignal des Rechteckumformers 150 wird auf den Eingang einer Steuerlogik 170 und auf den Eingang eines Phasendetektors 182 gekoppelt, der Bestandteil einer phasensynchronisierten Schleife 180 ist. Die phasensynchronisierte Schleife 180 enthält außerdem ein Filter 184, einen

15 1 > }

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spannungsgesteuerten Oszillator 186 und einen Frequenzteiler 188, der die Frequenz des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 186 durch. 4 teilt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 186 erzeugt somit ein Abfragesignal, dessen Frequenz das Vierfache der Frequenz des Bezugssignals (also gleich 4-f ) ist und das in seiner Phase mit der Phase des dem Phasendetektor 182 zugeführten Bezugssignals ausgerichtet ist. Beim NTSC-System hat das Bezugssignal eine Frequenz von 3,58 MHz, so daß die Frequenz des Abfragesignals 4f_sc in diesem gleich 14,32 MHz ist. Das Abfragesignal 4f_sc wird an den Eingang des A/D-Wandlers 20 gelegt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und außerdem auf Eingänge zweier UND-Glieder 190 und 192 gegeben, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Zweite Eingänge der UND-Glieder 190 und 92 empfangen Ausgangssignale von der Steuerlogik 170, um ausgewählte Exemplare der Impulse des Abfragesignals an das I-^IR-Filter 42 und das Q-FIE-Filter 44 durchzulassen.

Nähere Einzelheiten der Steuerlogik 170 sind in Fig. 3 dargestellt. Das Bezugssignal vom Ausgang des Rechteckumformers 150 wird auf den C-Eingang (Takteingang) eines JK-Flipflops 194 gekoppelt. Der J-Eingang des Flipflops 194 ist mit einer den Logikpegel "1" liefernden Spannungsquelle und der K-Eingang mit einer den Logikpegel "0" liefernden Spannungsquelle gekoppelt. Der Q-Ausgang des Flipflops 194 führt zu einem Eingang des UND-Gliedes 190 und zum J-Eingang eines zweiten JK-Flipflops 198. Der Q-Ausgang des Flipflops 194 ist mit dem K-Eingang eines Flipflops 198 gekoppelt.

Der Ausgang des UND-Gliedes 190 ist mit einem Eingang eines NOE-Gliedes 196 verbunden, dessen Ausgang zum C-Eingang des JK-Flipflops 198 führt. Der Q-Ausgang des Flipflops 198 ist mit einem Eingang des UND-Gliedes 192 verbunden, und der Q-Ausgang des JK-Flipflops 198 führt zum Ε-Eingang (Rücksetzeingang) des Flipflops 194. Der Ausgang des UND-Gliedes 192

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ist mit einem zweiten Eingang des NOR-Gliedes 196 gekoppelt.

Im Betrieb erzeugt die AFPR-Schleife 80 eine ungedämpfte Welle der Frequenz 3,58 MHz, die in Phase mit dem Farbburstsignal ausgerichtet ist und durch die VJeIl en form 260 in Figur 4a dargestellt ist. Die Farbton-Steuerschaltung 100 erzeugt eine phasenverschobene Version dieses Signals, deren Phase zwischen den Phasen +1. und +Ip (vgl. Fig. 6) liegt und im Nominalfall, bei der mittleren Einstellung des Farbtonreglerpotentiometers 120, mit der +I-Achse ausgerichtet ist. Das phasenverschobene Bezugssignal am Ausgang der Farbton-Steuerschaltung 100 wird in Rechteckwellenform gebracht und dann von der phasensynchronisierten Schleife 180 dazu verwendet, ein Abfragesignal 4f für den A/D-Wandler 20 nach Fig. 1 zu erzeugen. Der Farbton des wiedergegebenen Fernsehbildes wird also durch, den Taktsignalgeber 22 und den A/D-Wandler 20 bestimmt, der das Videosignal bei Phasenwinkeln des Burstsignals abfragt, die durch die Einstellung des Farbtonreglerpotentiometers 120 bestimmt sind. Während in einem typischen Empfänger mit analoger Signalverarbeitung der Farbton durch Steuerung der Farbartdemodulatoren bestimmt wird, bestimmt in einem digitalen Fernsehempfänger die erfindungsgemäße Anordnung den Farbton durch Steuerung der Phase des Abfragesignals für den A/D-Wandler des Empfängers.

Bei der nominellen Mitteneinstellung des Potentiometers 120 veranlaßt das Abfragesignal 4f den A/D-Wandler 20, das Videosignal entlang den I- und Q-Achsen abzufragen, wobei das Abfragesignal gegenüber der ungedämpften 3,58-MHz-Bezugswelle 260 eine Phasenbeziehung hat, wie es die in Fig.4c dargestellte Wellenform 264 des Abfragesignals zeigt. Das Abfragesignal 264 fragt das Videosignal bei 57° (I), 147° (Q), 237° (-1) und 327° (-Q) der Burstphase ab. Wenn das Potentiometer 120 verstellt wird, um die Phase der Bezugswelle 260 über den in Fig. 6 gestrichelt gezeichneten Bereich zwischen +11 und +12 zu verschieben, dann verschiebt sich das Abfragesignal 4f gegenüber der Burstphase ent-

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sprechend. Die Figuren 4-b und 4-d zeigen mit den Wellenformen 262 und 266 die beiden extremen Relativpositionen des Abfragesignals 4-f .

Befindet sich das Potentiometer 120 in seiner nominellen Mittenstellung, dann erzeugt der Rechteckumformer 150 ein Bezugssignal, wie es mit der Wellenform 268 in Fig. 4-e dargestellt ist. Die phasensynchronisierte Schleife 180 erzeugt dann Abfragesignale 4-f , wie sie mit der Wellenform

SO

264- in Fig. 4c dargestellt sind. Das Bezugssignal der Wellenform 268 wird an das Flip flop 194- in Fig. 3 gelegt, so daß dieses Flipflop bei einer positiv gerichteten Flanke der Wellenform 268 gesetzt wird. Der Q-Ausgang des Flipflops 194- aktiviert das UND-Glied 190, welches an seinem Ausgang einen I-Taktimpuls 270 erzeugt, wie er in Fig. 4-f dargestellt ist. Bei Beendigung des I-Taktimpulses 270 wechselt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 196 in positiver Richtung, wodurch das JK-Flipflop 198 gesetzt wird. Der Q-Ausgang des Flipflops 198 wird dadurch niedrig, so daß das JK-Flipflop 194- rückgesetzt und das UND-Glied 190 gesperrt wird. Der Q-Ausgang des Flipflops 198 aktiviert nun das UND-Glied 192, welches während des schraffierten Teils des in Fig. 4-g dargestellten Impulses 272 einen Q-Taktimpuls durchläßt. Mit Beendigung des Q-Taktimpulses wird das Flipflop 198 wieder durch das NOR-Glied 196 taktgesteuert, wodurch dieses Flipflop zurückgesetzt wird. Dadurch wird das UND-Glied 192 gesperrt, und der Q-Ausgang des Flipflops 198 wird hoch, um das Flipflop 194- so vorzubereiten, daß es durch die nächste positiv gerichtete Flanke der Wellenform 268 gesetzt wird. Die I- und Q-Taktimpulse werden vom I-Q-Demodulator 4-0 und von den I- und Q-FIR-Filtern 4-2 und 4-4-dazu verwendet, um die Basisband-Farbsignale zu demodulieren, wie es ausführlich in der prioritätsgleichen Patentanmeldung beschrieben ist (Vertreteraktenzei-

chen ROA 76 738, entspricht der US-Prioritätsanmeldung Nr. 297,556).

Die Farbton-Steuerschaltung 100 nach Fig. 2 kann auch in Digitaltechnik realisiert werden, wie es in den Figuren 5a und 5b dargestellt ist. Gemäß der Fig. 5a ist der Ausgang Tp des spannungsgesteuerten Oszillators 62, der ein in seiner Phase mit dem Farbburstsignal ausgerichtetes Bezugssignal erzeugt, mit dem Eingang des Rechteckumformers 150 gekoppelt. Der Ausgang des Rechteckumformers ist mit der Steuerlogik 170 und mit dem Eingang eines Inverters 202 verbunden. Der Inverter 202 ist beim hier beschriebenen Beispiel in Reihe mit 39 anderen gleichen Invertern geschaltet, die unter anderem die Inverter 204-, 206, 208, einen mittleren oder zentralen Inverter 210 und einen letzten Inverter 214 enthalten. Die Ausgänge von 19 Invertern in der Reihe 200 sind mit Signaleingängen 232 eines Multiplexers 230 gekoppelt, der in Fig. 5b dargestellt ist. Der Schleifer des in Fig. 5b ebenfalls dargestellten Farbtonreglerpotentiometers 120 ist mit einem Eingang eines A/D-Wandlers 220 verbunden, der durch ein Taktsignal taktgesteuert wird. Die Ausgänge des A/D-VJandlers 220 sind mit Adresseneingängen des Multiplexers 230 gekoppelt. Der Ausgang des Multiplexers 230 ist mit einer Ausgangsklemme 240 verbunden, die ein phasenverschobenes Bezugssignal für die phasensynchronisierte Schleife 180 nach Fig. 2 liefert.

Im Betrieb verzögert die Inverterkette 200 nach Fig. 5a das 3,58-MHz-Bezugssignal schrittweise. Ausgangssignale der Inverterkette 200 stellen verschiedene diskrete Phasen des Bezugssignals dar, und entsprechend der Multiplexeradresse, welche durch die in Digitalform umgewandelte Einstellung des Farbtonreglerpotentiometers 120 bestimmt wird, wird jeweils eine geeignete der diskreten Bezugssignalphasen auf die Ausgangsklemme 240 gekoppelt.

Als Beispiel sei angenommen, daß jeder Inverter der Kette 200 eine Laufzeit 2 Nanosekunden hat. Jeder Inverter verschiebt dann die Phase des Bezugssignals um 2,5773195°. Somit ist das vom Ausgang des Rechteckumformers 150 kommende

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Bezugssignal am Ausgang des Inverters 208 um insgesamt 10,3° verzögert. Dies kommt der Phase des +1^,-Zeigers in Fig. 6 nahe, also der Phase an einem Ende des gewünschten Bereichs der Farbtonsteuerung. Das Ausgangssignal des Inverters 208 wird über den Multiplexer 230 zur Ausgangsklemme 2-4-0 gegeben, wenn das Potentiometer 120 auf die eine Extremstellung seines Verstellbereichs eingestellt ist.

In ähnlicher V/eise ist das Bezugssignal, wenn es den Ausgang des letzten Inverters 214 erreicht, um 103° verschoben, welches dem Extrem +Ip des Farbton-Steuerbereichs nahekommt. Wenn das Potentiometer 120 auf die andere Extremstellung seines Verstellbereichs eingestellt ist, dann wird das Ausgangssignal des Inverters 214 über den Multiplexer auf die Ausgangsklemme 240 gekoppelt.

Steht das Farbtonreglerpotentiometer 120 in seiner nominellen Mittenposition, dann wird das Ausgangssignal des Inverters 210 über den Multiplexer auf die Ausgangsklemme gegeben. Am Ausgang des Inverters 210 hat das Bezugssignal beim hier beschriebenen Beispiel eine Phasenverschiebung von 56,7°, was der Phase der +I-Achse in Fig. 6 nahekommt. Bei dieser Einstellung wird das Videosignal längs der I- und Q-Achsen abgefragt, um das Farbfernsehbild im wesentliehen ohne Farbtonjustierung wiederzugeben.

Bei den vorstehend behandelten Beispielen wurde vorausgesetzt, daß das Bezugssignal am Ausgang des Rechteckumformers 150 einen Phasenwinkel von 0° gegenüber dem Farbburstsignal hat und daß der Multiplexer dem hindurchlaufenden Signal keine Verzögerung mitteilt. In der Praxis ist jedoch das Bezugssignal am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 82 in der gewünschten Bezugsphase, und der Multiplexer 230 in Fig. 5b bewirkt eine gewisse Laufzeit des durchlaufenden Signals. Ausschlaggebende Größe für die Farbtonsteuerung ist also die Gesamtlaufzeit zwischen den Klemmen T₂ und 240. Die Laufzeiten des Rechteckumformers

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150 und des Multiplexers 230 können durch richtige Wahl der Anzahl der Vergleicher 202-208 am Eingang der Vergleicherkette 200 kompensiert werden. Wenn z.B. der Multiplexer eine Laufzeit gleich derjenigen von zwei Invertern hat, dann können zwei der Inverter 202 bis 208 aus der Kette fortgelassen werden, um diese Laufzeit auszugleichen. In ähnlicher Weise kann man notwendigenfalls durch Fortlassung von Invertern die Laufzeit des Rechteckumformers 150 kompensieren. Die 19 ausgewählten Ausgänge der Inverterkette liefern di^skrete Phasenverschiebungen in Stufen von jeweils 5,15° über einen Bereich von ungefähr - 4-5 gegenüber der I-Achse bei 57°. Die Stufen wurden in dieser Weise bemessen, weil die kleinste für das Auge noch sichtbare Farbtonverschiebung einer Phasenverschiebung von etwa 5 bis 6 entspricht. Falls eine feinere Abstufung oder ein größerer Bereich der Farbtonsteuerung erwünscht ist, können je nach Wunsch Inverter mit kürzeren Laufzeiten verwendet bzw. mehr Inverter hinzugefügt werden.

Da der A/D-Wandler 220 auf das vom Benutzer betätigte Potentiometer 120 anspricht, kann man einen langsam arbeitenden Wandlertyp verwenden wie z.B. einen mit schrittweiser Näherung arbeitenden A/D-Wandler. Das Taktsignal für den A/D-Wandler kann daher ein relativ niedrigfrequentes Signal sein, welches aus verschiedenen Taktsignalen im System ausgewählt werden kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 5a ist für den Fall der Demodulation um die I- und Q-Farbmischungssignalachsen ausgelegt, sie kann jedoch in einfacher Weise für eine Demodulation um die (R-Y)- und (B-Y)-Farbdifferenzsignalachsen modifiziert werden, indem man die Anzahl der Inverter am Eingang der Kette von vier (wie die Inverter 202-208) auf achtzehn erhöht. Die Farbtonsteuerung kann dann über einen Bereich von ί 4-5 bezüglich der (R-Y)- und (B-Y)-Achsen erfolgen.

Claims

Patentansprüche

Fernsehempfänger mit einer Quelle für analoge Videosignale, die als Komponente ein Farbburstsignal enthalten, ferner mit einem Analog/Digital-Wandler, der auf ein Abfragesignal anspricht und einen Eingang zum Empfang der analogen Videosignale und einen Ausgang zur Lieferung digitaler Videosignale aufweist, ferner mit einer digitalen Videosignal-Verarbeitungseinrichtung, die einen mit dem Ausgang des Analog/Digital-Wandlers gekoppelten Eingang hat, um die digitalen Videosignale zu verarbeiten, sowie mit einem Taktimpulserzeuger, der eine die analogen Videosignale einschließlich des Farbburstsignals empfangende Einrichtung zur Erzeugung eines Bezugssignals hat, welches mit dem Farbburstsignal phasensynchronisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpulserzeuger (22) folgendes aufweist:

eine Farbton-Steuerschaltung (100), die auf einen vom Benutzer beeinflußbaren Regler (120) anspricht und einen

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Eingang zum Empfang des Bezugssignals und einen Ausgang zur Lieferung des Bezugssignals mit steuerbarer Phasenverschiebung hat;

eine Einrichtung (18O), die einen Eingang zum Empfang '5 des phasenverschoben en Bezugssignals hat, um ein Abfragesignal zu erzeugen, dessen Phase mit dem phasenverschoberien Bezugssignal synchronisiert ist und dessen Frequenz ein Vielfaches der Frequenz des Farbburstsignals ist; eine Einrichtung zum Anlegen des Abfragesignals an den Analog/Digital-Wandler (20).
2. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die das Bezugssignal erzeugende Einrichtung (80) einen Regelkreis zur automatischen Frequenz- und Phasenregelung aufweist, der auf das Farbburstsignal anspricht, um das Bezugssignal als ungedämpfte Welle in Phasen- und Frequenzsynchronisation mit dem Farbburstsignal zu erzeugen;

daß die das Abfragesignal erzeugende Einrichtung (180) eine phasensynchronisierte Schleife aufweist, die auf das phasenverschobene Bezugssignal anspricht, um ein Abfragesignal mit einer Frequenz zu erzeugen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Farbburstsignals ist.
3. Fernsehempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Regelkreis zur automatischen Frequenz- und Phasenregelung einen spannungsgesteuerten Oszillator

(82) enthält, der die ungedämpfte Bezugssignalwelle (T*) und ein damit in Phasenquadratur stehendes zweites Bezugssignal (Tp) erzeugt;

daß die Farbton-Steuerschaltung (100) eine auf den vom Benutzer beeinflußbaren Regler (120) ansprechende Einrichtung enthält, welche Komponenten der ungedämpften Bezugssignalwelle und des zweiten Bezugssignals in

steuerbaren Anteilen miteinander kombiniert, um das phasenverschobene Bezugssignal zu erzeugen.
4. lernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbton-Steuerschaltung (100) folgendes aufweist:

Eine Yerzögerungseinrichtung (200) mit einem Eingang zum Empfang des Bezugssignals und einer Vielzahl von Ausgängen (1O,3°-1O3°) zur Lieferung einer Vielzahl phasenverschobener Versionen des Bezugssignals;

eine auf den vom Benutzer beeinflußbaren Regler (120) ansprechende Einrichtung (220, 230) zum Koppeln eines der Ausgänge der Verzögerungseinrichtung mit dem Ausgang der Farbton-Steuerschaltung.
5. Fernsehempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (200) eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Inverter (202-214) aufweist und daß die Koppeleinrichtung (220, 230) einen Multiplexer (230) enthält.
6. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, worin das analoge Videosignal als Komponente außerdem ein Farbartsignal enthält, dadurch gekennzeichnet,

daß die digitale Videosignal-Verarbeitungseinrichtung (24, 26, 32, 34, 40, 42, 44) einen auf das Farbartsignal ansprechenden Farbmischungssignal-Demodulator (40) enthält;

daß die das Abfragesignal erzeugende Einrichtung (20) eine auf das Abfragesignal ansprechende Steuerlogik (170) zur Erzeugung eines ersten Taktsignals (I-Takt) und eines zweiten Taktsignals (Q-Takt) aufweist, deren Frequenzen niedriger als die Frequenz des Abfragesignals sind und deren Phasen in einer im wesentlichen konstanten Beziehung zueinander stehen und die dem Farbmischungssignal-Demodulator zugeführt werden, um die Komponenten des Farbartsignals zu demodulieren.
7. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbton-Steuerschaltung (100) folgendes aufweist:

eine Einrichtung (120), die auf den vom Benutzer beeinflußbaren Regler anspricht und ein Element veränderbarer Impedanz enthält, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches sich durch Verstellen des Impedanzelements kontinuierlich über einen gegebenen Bereich verändern läßt; einen zweiten Analog/Digital-Wandler (220), der auf das Steuersignal anspricht, um Binärsignale zu erzeugen, welche den Betrag des Steuersignals darstellen;

eine mit dem Eingang der Steuerschaltung gekoppelte Einrichtung (150, 200) zur Erzeugung einer Vielzahl individueller Signale, die verschiedene diskrete Phasenverschiebungen darstellen;

einen Multiplexer (230), der eine Vielzahl von Eingängen zum Empfang der individuellen Signale und einen mit dem Ausgang der Steuerschaltung gekoppelten Ausgang sowie eine Vielzahl von Adressen eingängen hat, an welche die vom zweiten Analog/Digital-Wandler erzeugten Binärsignale angelegt werden, um abhängig vom Betrag des Steuersignals wahlweise eines der individuellen Signale auf den Ausgang zu koppeln.
8. Eernsehempfanger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung (15O, 200) zur Erzeugung der individuellen Signale eine Verzögerungseinrichtung (200) mit einer Vielzahl von Stufen (202-214) zur fortschreitenden Verzögerung des am Eingang der Steuerschaltung zugeführten Bezugssignals enthält und eine Vielzahl von Anzapfungen (1O,3°-1O3°) aufweist, die mit den Stufen gekoppelt sind, wo aufeinanderfolgend verzögerte Signale als die individuellen Signale entwickelt werden; daß der erste Analog/Digital-Wandler (20) auf das Farbartsignal und auf das am Ausgang des Multiplexers (230) entwickelte Signal anspricht, um digitale Abfrage-

werte des Farbartsignals entsprechend der Phase des am Ausgang des Multiplexers erzeugten Signals abzuleiten.
9. Fernsehempfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals ein Potentiometer (120) enthält, welches ein ohmsches Element und einen über das ohmsche Element bewegbaren Schleifer hat.
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10. Fernsehempfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung eine Vielzahl von Verstärkerstufen (202-204) aufweist.
11. Fernsehempfänger nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerstufen (202-214) invertierende Verstärker sind.