DE4112712A1 - Verfahren zum uebertragen einer digitalen zusatzinformation in einer zeile eines fernsehsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Paten­ tanspruchs 1.

Zum kompatiblen Übertragen eines Farbfernsehsignals im Breitbildformat 16 : 9 mit herkömmlicher Zeilenzahl und Halbbildfrequenz (PALplus-Norm) ist es bekannt, aus jeweils vier aufeinanderfolgenden Zeilen durch Interpolation drei Zeilen zu gewinnen, die in herkömmlichen Fernsehempfänger mit dem Bildfor­ mat 4 : 3 als sogenanntes "Letterbox"-Signal wiedergegeben werden. Damit der Breitbildempfänger aus dem empfangenen "Letterbox"-Signal das ursprüngliche Farbfernsehsignal regenerieren kann, müssen für ihn digitale Zusatzinformationen übertragen werden, welche sich auf den ursprünglichen Bildinhalt beziehen. Da zumindest in einer Übergangszeit auf einem vorhandenen Fernsehkanal sowohl herkömmliche als auch "Letterbox"-Signale übertragen werden, muß jeder Signaltyp durch eine geeignete Kennung identifizierbar sein. Weitere Kennungen betreffend die Herkunft des Quellensignals (Videokamera oder Filmabtaster) sowie eine Aussage über das Vorhandensein von Bewegungen im Bildinhalt. Entsprechende Kennsignale (Statutsbits) müssen als weitere digitale Zusatzinfor­ mationen übertragen werden. Da sämtliche genannten digitalen Zusatzinfor­ mationen (PALplus-Zusatzinformationen) exakt mit dem zugehörigen Bildinhalt korreliert sind, müssen sie starr verkoppelt mit dem Bildsignal übertragen wer­ den. Hierfür stehen jedoch beim derzeitigen PAL-Standard in der vertikalen Austastlücke keinen freien Zeilen zur Verfügung. Die Zeile Nr. 16 (Datenzeile) ist mit VPS-Signalen und anderen, rundfunkinternen Steuersignalen belegt. Die Zeilen Nr. 17, 18 und 19 sind mit Prüfsignalen belegt. In den Zeilen Nr. 11 bis 15 und Nr. 20 bis 21 wird Videotext übertragen. Die Zeilen Nr. 1 bis 10 können mit Rücksicht auf die Synchronisationseigenschaften älterer Fernsehempfänger (noch) nicht mit Zusatzsignalen belegt werden. Gleiches gilt für die Zeile Nr. 22, die für Störabstandsmessungen reserviert ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Übertragung der PALplus- Zusatzinformationen eine Möglichkeit anzugeben, ohne die bisherige Belegung der vertikalen Austastlücke zu verändern oder zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Ver­ fahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Bild 1 ein Diagramm für die Signalbelegung in der vertikalen Aus­ tastlücke eines PAL-Farbfernsehsignals;

Bild 2 ein Blockschaltbild einer Signalbegrenzerstufe eines Empfängers für die erfindungsgemäß übertragenen digitalen Zusatzinformatio­ nen;

Bild 3 einen Ausschnitt aus der Belegung einer bildinhaltsfreien Fernseh­ zeile mit einem herkömmlichen Datensignal;

Bild 4 einen Ausschnitt aus der Belegung einer bildinhaltsfreien Fernseh­ zeile mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Datensignal, und

Bild 5 ein Blockschaltbild eines empfängerseitigen Schaltungsdetails zur Fehlererkennung innerhalb der empfangenen, erfindungsgemäß übertragenen digitalen Zusatzinformation.

In dem Diagramm gemäß Bild 1 ist die derzeitige Signalbelegung der vertikalen Austastlücke des ersten Halbbildes eines PAL-Farbfernsehsignals dargestellt, wobei die Nummern der betreffenden Fernsehzeilen entlang der Abszisse des Diagramms aufgetragen sind. Wie hieraus hervorgeht ist die erste Hälfte von Zeile Nr. 23 für die Belegung mit den PALplus-Daten vorgesehen. Die Nutzin­ formationsdaten der PALplus-Daten sind in Form mehrerer Datenpakete struk­ turiert. Dem ersten Datenpaket sind Einlaufinformationsdaten und Startinfor­ mationsdaten vorangestellt. Die Einlaufinformationsdaten dienen zur phasenrich­ tigen Rückgewinnung des Datentaktes der Nutzinformationsdaten im Empfänger. Als Einlaufinformationsdaten herkömmlicher Datensignale kommen beispiels­ weise acht Sinusschwingungen in Betracht, von denen in Bild 3 aus darstelleri­ schen Gründen nur drei Schwingungen dargestellt sind. Die Sinusschwingungen synchronisieren insbesondere eine Schwungradschaltung (Phase-Locked-Loop- Schaltung) im Empfänger. Auf die Einlaufinformationsdaten der erfin­ dungsgemäßen PALplus-Daten wird später noch im einzelnen eingegangen.

Die Startinformationsdaten dienen zur Adressierung der Nutzinformationsdaten sowie zur selektiven Erfassung des Beginns der Nutzinformationsdaten im Em­ pfänger. Der Empfänger "lauert" auf das Auftreten einer festgelegten Kennung, welche durch die Startinformationsdaten repräsentiert wird. Sobald der Empfän­ ger die gesuchte Kennung im Empfangssignal feststellt, kann er die nachfolgen­ den Nutzinformationsdaten phasenrichtig aufnehmen und verarbeiten.

Die Nutzinformationsdaten sind beispielsweise bi-phase-codiert, was den Vorteil eines einfachen code-inhärenten Fehlerschutzes bietet. Ferner ist das Signal gleichspannungsfrei, was bei magnetischer Aufzeichnung günstig ist. Zur Er­ höhung des Fehlerschutzes können die Nutzinformationsdaten mit erhöhter Redundanz übertragen werden, beispielsweise in der Weise, daß von jedem Datenpaket seine nicht-invertierte und invertierte Signalform sequentiell übertra­ gen werden, wie anhand von Bild 5 noch im einzelnen erläutert werden soll.

Bild 2 zeigt den schematischen Aufbau der Signalbegrenzerstufe eines Empfän­ gers für die erfindungsgemäßen PALplus-Daten. Der Begrenzer 1 erhält an seinem analogen Eingang 11 ein Videosignal ("analoges Signal") das in den dafür vorgesehenen Zeitabschnitten PALplus-Datensignale enthält. Das ankommende Videosignal wird im Begrenzer 1 mit einer Referenzspannung Uref verglichen welche am Eingang 12 des Begrenzers 1 anliegt. Der Begrenzer 1 erzeugt aus dem Bildsignalanteil des ankommenden Videosignals ein "digitales" Zufallssignal, das bei der nachfolgenden Auswertung unterdrückt wird. Für die Auswertung ist nur der vom Begrenzer 1 bearbeitete Datensignalanteil im ankommenden Video­ signal von Interesse. Ist die Amplitude des im Videosignal enthaltenen Datensig­ nals größer als die Referenzspannung Uref, so entspricht die Ausgangsspannung des digitalen Signalausgangs 13 dem logischen Zustand "high". Ist dagegen die Amplitude des Datensignals kleiner als die Referenzspannung Uref, so entspricht die Ausgangsspannung des digitalen Signalausgangs 13 dem logischen Zustand "low". Da die fehlerfreie Begrenzung des Datensignals ausschließlich von der Referenzspannung Uref abhängt, ist die sorgfältige Bemessung der entsprechen­ den Baugruppen besonders wichtig. Hierzu wird dem Eingang 41 eines Spit­ zenspannungsmessers 4 das Videosignal zugeführt, welcher an seinem Ausgang 42 zeitlich verzögert die maximale Signalamplitude des Videosignals liefert. In ähnlicher Weise arbeitet ein Spitzenspannungsmesser 5, dem das Videosignal über seinen Eingang 51 zugeführt wird. Am Ausgang 52 des Spitzenspannungs­ messers 5 liegt zeitlich verzögert die minimale Signalamplitude des Videosignals an. Die bestmögliche Begrenzung des im Videosignal enthaltenen Datensignals liegt dann vor, wenn die Referenzspannung Uref bei 50% der Summe von maximaler und minimaler Amplitude des Videosignals liegt. Die Referenzspan­ nung Uref wird von einem Generator 2 erzeugt, dessen Eingang 22 die maximale Signalamplitude des Ausgangs 42 und dessen Eingang 23 die minimale Signal­ amplitude des Ausgangs 52 zugeführt werden. Am Ausgang 21 des Generators 2 wird die Referenzspannung Uref bereitgestellt, deren Pegel bei einem Datensignal im eingeschwungenen Zustand bei (Umax + Umin)/2 liegt.

Bei jeder Änderung der Amplitude des an den Eingängen 41 und 51 anliegenden Videosignals finden in den Spitzenspannungsmessern 4 und 5 Einschwingvor­ gänge statt, welche in Bild 3 und 4 für Datensignale mit unterschiedlichen Ein­ laufinformationsdaten veranschaulicht sind.

Bild 3 zeigt den Verlauf der in Datensignalen üblicherweise verwendeten Ein­ laufinformationsdaten. Der Spannungsverlauf der maximalen Signalamplitude ist in Kurve A dargestellt, während Kurve B den Verlauf der minimalen Signal­ amplitude veranschaulicht. Die Kurve C zeigt den Verlauf der Referenzspannung, die aus den maximalen und minimalen Signalspannungen gewonnen wird. Man erkennt, daß erst nach dem Zeitabschnitt T1 eine optimale Referenzspannung verfügbar ist. Da die Referenzspannung die Schneidschwelle des Begrenzers 1 bestimmt, läßt sich während des Intervalls T1 bei gestörten Datensignalen keine fehlerfreie Umwandlung in digitale Signale erzielen. Im Gegensatz hierzu ist in Bild 4 den Einlaufinformationsdaten ein Impuls der Dauer T2 vorangestellt, dessen Pegel der maximalen Amplitude der Daten entspricht und dessen Breite ein Mehrfaches der Taktperiode der Daten umfaßt. Durch diesen Impuls wird die Funktion des Spitzenspannungsmessers 4, welcher die maximale Amplitude des Videosignals erfaßt, derart beeinflußt, daß bereits nach einem wesentlich kür­ zeren Zeitabschnitt T2 die optimale Referenzspannung Uref erreicht wird. Damit arbeitet schon zu Beginn der Übertragung der eigentlichen Einlaufinformations­ daten der Begrenzer 1 des Datenempfängers optimal.

Bild 5 zeigt eine einfache Anordnung zur Erkennung von Übertragungsfehlern bei der Auswertung von seriellen Datensignalen, deren Datenpakete in der vorstehend erwähnten Weise jeweils in nicht-invertierter und invertierter Signalform über­ tragen werden. Die gezeigte Anordnung enthält eine Verzögerungsschaltung 10, deren Signallaufzeit der Zeitdauer entspricht, welche zur Übertragung eines Datenpaketes nötig ist. An den Eingängen 21 und 23 einer der Verzögerungs­ schaltung 10 nachgeordneten Addierstufe 20 liegen jeweils zeitgleich und phasen­ richtig ein nichtinvertriertes und invertriertes Signal eines Datenpaketes an. Während der Zeitdauer der Übertragung zusammengehöriger Datenpakete kann somit jeweils in der zweiten Hälfte des Übertragungszeitraumes eine einfache Fehlerprüfung durchgeführt werden, da während dieses Zeitraums bei der Über­ tragung fehlerfreier Datensignale am Ausgang 22 der Addierstufe 20 kein Signal auftritt. Falls in den Datenpaketen noch zusätzliche Fehlerschutzmaßnahmen, beispielsweise eine Biphase-Codierung, verwirklicht sind, können bei Auftreten von Fehlersignalen am Ausgang der Addierstufe 20 entsprechende Korrektur­ mechanismen angewandt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Übertragen einer digitalen Zusatzinformation in einer Zeile eines Fernsehsignals, bei dem die Zusatzinformation Einlauf-, Start­ und Nutzinformationsdaten in Form eines Datenpaketes erfaßt, wobei die Einlaufinformationsdaten empfangsseitig für die phasenrichtige Rück­ gewinnung des Datentaktes der Nutzinformationsdaten dient, und wobei die Startinformationsdaten empfangsseitig zur Adressierung der Nutzinfor­ mationsdaten sowie zur selektiven Erfassung des Beginns der Nutzinfor­ mationsdaten dienen, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenpaket in der von Bildsignalen freien Hälfte der ersten oder letzten aktiven Bildzeile des Fernsehsignals übertragen wird und daß empfangsseitig die eine, mit Daten belegte Zeilenhälfte selektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Einlaufin­ formationsdaten ein Impuls vorangestellt ist, dessen Amplitude dem maximalen Pegel der Daten entspricht und dessen Breite ein Mehrfaches der Taktperiode der Daten umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzinformationsdaten derart gesendet werden, daß von jedem Datenpaket seine nicht-invertierte und invertierte Signalform sequentiell übertragen werden und daß empfangsseitig zur Feststellung von Übertragungsfehlern zu jeder invertierten Signalform die zugehörige nicht-invertierte Signal­ form addiert wird, wobei eine resultierende Signalsumme ungleich Null einen Übertragungsfehler indiziert.