DE4007092A1 - TV video signal transmission system of letter-box type - modulates chrominance carrier by extra information signals using filters - Google Patents

TV video signal transmission system of letter-box type - modulates chrominance carrier by extra information signals using filters

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Abstract

The transmission is carried out in a first standard to a compatible first standard receiver, or to a second standard receiver. The video is transmitted with additional information in the far black range of the signal. The additional information lie outside the image region for the second standard on reproduction at a first standard receiver. The additional informationm are modulated on a chrominance carrier, with a residue side band modulation carried out by filters. The LF components, including a possiblea d.c. voltage component, of the additional information are transmitted in a HF position (32). ADVANTAGE - Improved reverse directed compatibility.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernsehübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a television transmission system according to the preamble of claim 1.

Für die Einführung eines 16 : 9-Breitbildformates in bestehen­ de Fernsehstandards (z. B. PAL, SECAM, NTSC) mit dem Format 4 : 3 wird das sogenannte "letterbox"-Verfahren diskutiert. Bei diesem Verfahren wird in kompatibler Weise auf dem 4 : 3- Empfänger die 16 : 9-Bildinformation mit schwarzen Streifen am oberen und unteren Bildrand dargestellt. Zur Anpassung der Geometrieverhältnisse auf dem 4 : 3-Empfänger bedarf es dazu einer vertikalen Transcodierung, die im sichtbaren Bildfen­ ster auf dem 4 : 3-Empfänger nur 432 aktive Zeilen darstellt. Die restlichen 144 Zeilen des aktiven 4 : 3-Bildbereichs er­ scheinen auf dem 4 : 3-Empfänger als schwarze Streifen zu je 72 Zeilen am oberen und unteren Bildrand. Eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens findet sich in "Verbesse­ rungsmöglichkeiten und Entwicklungstendenzen bei PAL", G. Holoch, Vortrag FKTG am 17.01.1989, Berlin.For the introduction of a 16: 9 widescreen format in exist de television standards (e.g. PAL, SECAM, NTSC) with the format The so-called "letterbox" process is discussed 4: 3. This procedure uses a compatible 4: 3 Receiver the 16: 9 picture information with black stripes on shown at the top and bottom of the picture. To adjust the Geometry ratios on the 4: 3 receiver are required vertical transcoding in the visible frame ster only shows 432 active lines on the 4: 3 receiver. The remaining 144 lines of the active 4: 3 image area each appear on the 4: 3 receiver as black stripes 72 lines at the top and bottom of the picture. A description a corresponding procedure can be found in "Improvements opportunities and trends at PAL ", G. Holoch, lecture FKTG on January 17, 1989, Berlin.

Zur formatfüllenden Darstellung auf einem 16 : 9-Empfänger werden jedoch zusätzliche Informationen des 16 : 9-Quellensi­ gnals benötigt, d. h. beispielsweise die Informationen der 144 Zeilen, die im 4 : 3-Empfänger als schwarze Streifen er­ scheinen. Die lnformation der 144 Zeilen kann nach "Die neu­ en Wege des alten PAL", A. Ziemer, E. Matzel, Funkschau 18/1989, als Zusatzinformation im sog. Ultraschwarz-Bereich übertragen werden. Es wird dabei der Videosignal-Amplituden­ bereich zwischen Schwarzpegel und z. B. der halben Synchronim­ pulshöhe ausgenutzt. Dadurch ist die eingelagerte Zusatzin­ formation auf dem 4 : 3-Empfänger nicht sichtbar.For full format display on a 16: 9 receiver however, additional information from the 16: 9 source is gnals needed, d. H. for example the information of the 144 lines in the 4: 3 receiver as black stripes  seem to be. The information of the 144 lines can be found in "The new en ways of the old PAL ", A. Ziemer, E. Matzel, Funkschau 18/1989, as additional information in the so-called ultra-black area be transmitted. It becomes the video signal amplitudes area between black level and z. B. half the synchronim pulse height used. This is the stored addition formation not visible on the 4: 3 receiver.

Andere Zusatzinformationen, die in gleicher Weise übertragen werden können, sind in der P 39 30 964 beschrieben.Other additional information transmitted in the same way can be described in P 39 30 964.

Bei der Übertragung von Zusatzinformationen in der beschrie­ benen Form hat sich gezeigt, daß Kompatibilitätsprobleme durch Synchronisationsschwierigkeiten beim herkömmlichen 4 : 3- Empfänger auftreten können. Diese äußern sich beispielsweise in einer nicht stabilen Vertikalsynchronisation oder auch in einem Ausreißen von Zeilen des sichtbaren Bildfensters (in der Nähe der Schwarzstreifen). Zurückzuführen sind diese Syn­ chronisationsprobleme auf die Übertragung von niederfrequen­ ten Spektralanteilen (Gleichspannungsanteil) der Zusatzinfor­ mation mit hohem Energieanteil.When transferring additional information in the described benen form has been shown to have compatibility problems due to synchronization problems with the conventional 4: 3 Recipients can occur. These are expressed, for example in an unstable vertical synchronization or also in tearing out lines of the visible image window (in close to the black stripe). These syn are to be attributed Chronization problems on the transmission of low frequencies spectral components (DC voltage component) of the additional information tion with a high proportion of energy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompatibles Übertragungssystem anzugeben, welches Zusatzinformationen für einen 16 : 9-Empfänger überträgt, insbesondere mit einer verbesserten Rückwärtskompatibilität zu bekannten 4 : 3-Empfän­ gern.The invention has for its object a compatible Transmission system indicate what additional information for a 16: 9 receiver, especially with one improved backward compatibility to known 4: 3 receivers gladly.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the specified in claim 1 Features solved. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die zu übertragende Zusatzinformation wird in einer Restsei­ tenbandmodulation auf den Farbträger, z. B. des PAL-Systems, aufmoduliert. Dadurch werden niederfrequente Spektralanteile und ein eventuell vorhandener Gleichspannungsanteil mit sta­ tistisch hohem Energieanteil auf den hochfrequenten Farbträ­ ger verlagert. Die hochfrequenten Anteile niedriger Energie der Basisbandinformation werden dadurch im niederfrequenten Bereich übertragen. Das Modulationsverfahren führt somit zu einer Spiegelung des Originalspektrums der Zusatzinformation an der Achse der Farbträgerfrequenz.The additional information to be transmitted is in a residual tenband modulation on the ink carrier, e.g. B. the PAL system, modulated on. This makes low-frequency spectral components  and a possibly existing DC voltage component with sta high energy content on the high-frequency colors ger shifted. The high-frequency components of low energy the baseband information is thereby in the low frequency Transfer area. The modulation process thus leads to a reflection of the original spectrum of the additional information on the axis of the color carrier frequency.

Weiterhin läßt sich durch dieses Verfahren eine höhere Aus­ steuerung im Ultraschwarzbereich erreichen, da bekannte Emp­ fängerschaltungen in der Regel mit einem Tiefpaß vor der Syn­ chronimpulsaufbereitung arbeiten und somit durch die hochfre­ quente Übertragung hoher Energieanteile keine Beeinträchti­ gung in der Synchronisation auftritt. Die größere Aussteue­ rungsmöglichkeit wirkt sich vorteilhaft auf das Signal- Rauschverhältnis der Zusatzinformation aus.Furthermore, this method allows a higher level achieve control in the ultra-black range, since known emp catcher circuits usually with a low pass before the syn chronimpulse processing work and thus by the hochfre Quent transmission of high energy components no impairment synchronization occurs. The bigger dowry possibility has an advantageous effect on the signal Noise ratio of the additional information.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to the drawings explained. Show it:

Fig. 1 ein bekanntes Farbfernsehsignal, Fig. 1 shows a known color television signal,

Fig. 2 eine nach einem bekannten Verfahren eingelagerte Zusatzinformation im Ultraschwarzbereich, Fig. 2 is an embedded by a known method additional information in the ultra-black region,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Basisband-Spektralvertei­ lung,3 shows the inventive lung baseband Spektralvertei.,

Fig. 4 die Durchlaßcharakteristik eines bekannten ZF- Filters. Fig. 4 shows the pass characteristic of a known IF filter.

Fig. 1 zeigt ein FBAS-Signal mit Synchronimpuls 11, Schwarz­ schulter 12, Farbburst 13, sowie dem eigentlichen Videosi­ gnal 14. Fig. 1 shows a composite signal with sync pulse 11 , black shoulder 12 , color burst 13 , and the actual Videosi signal 14th

Fig. 2 zeigt eine eingelagerte Zusatzinformation im Ultra­ schwarzbereich des Videosignals, wie es in "Die neuen Wege des alten PAL", A. Ziemer, E. Matzel, Funkschau 18/1989, be­ schrieben ist. Man erkennt den relativ kleinen Amplitudenbe­ reich für die Zusatzinformation zwischen halber Synchronim­ pulshöhe und Schwarzpegel. Fig. 2 shows a stored additional information in the ultra black area of the video signal, as described in "The new ways of the old PAL", A. Ziemer, E. Matzel, Funkschau 18/1989, be. One recognizes the relatively small amplitude range for the additional information between half the synchro pulse height and black level.

Fig. 3 zeigt den Amplitudenfrequenzgang 31 eines PAL-Übertra­ gungskanales, die Restseitenbandmodulation 32 des Farbträ­ gers sowie die erforderliche Nyquistflanke 33 mit dem -6 dB- Punkt 34. Fig. 3 shows the amplitude frequency response 31 of a PAL transmission channel, the residual sideband modulation 32 of the color carrier and the required Nyquist flank 33 with the -6 dB point 34 .

Durch die Modulation des Farbträgers mit der Zusatzinformati­ on in Form einer Restseitenbandmodulation wird vorteilhaft die Übertragung einer Gleichspannungsanteil-behafteten bzw. einer mit niedrigen Frequenzanteilen höherer Amplitude behaf­ teten Zusatzinformation ermöglicht, ohne herkömmliche Empfän­ ger in der Synchronisation zu beeinträchtigen. Darüberhinaus kann der Amplitudenbereich für die gesamte Zusatzinformation deutlich vergrößert werden auf einen Bereich, der zwischen Synchronimpulsboden und einem Fegel oberhalb des Schwarzwer­ tes liegt. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine Verbesserung im Signal-Rauschverhältnis für die Zusatzinformation.By modulating the color carrier with the additional information on in the form of a residual sideband modulation is advantageous the transmission of a DC component or one with low frequency components of higher amplitude Enabled additional information without conventional receivers to interfere with the synchronization. Furthermore can be the amplitude range for all additional information be significantly enlarged to an area between Synchronized pulse floor and a level above the black tes lies. This advantageously results in an improvement in the signal-to-noise ratio for the additional information.

Die erforderliche Filterung zur Formung des Restseitenbandes mit einem Nyquistflankenverlauf bezüglich der Farbträgerfre­ quenz (d. h. 6 dB Dämpfung bei der Farbträgerfrequenz) kann prinzipiell auf der Sender- oder Empfängerseite erfolgen oder auch durch das Zusammenwirken zweier Filter, wobei z. B. zwei gleiche Filtercharakteristiken im Sender und Empfänger eingesetzt werden.The filtering required to form the residual sideband with a Nyquist flank course with respect to the color carrier fre frequency (i.e. 6 dB attenuation at the color carrier frequency) principally on the transmitter or receiver side or also through the interaction of two filters, z. B. two identical filter characteristics in the transmitter and receiver be used.

Bei der letztgenannten Alternative ist es möglich, heute in Fernsehempfängern eingesetzte ZF-Filter (z. B. TSF 5315, Her­ steller Sanyo, eingebaut in ZF-Modul IF 2132, Hersteller Thomson-CSF) zu benutzen und damit einen 3 dB-Amplitudenab­ fall bei der Farbträgerfrequenz im Empfänger herbeizuführen (Farbträgerfrequenz=34.47 MHz in ZF-Lage).With the latter alternative it is possible today in ZF filters used in television receivers (e.g. TSF 5315, Her controller Sanyo, installed in IF module IF 2132, manufacturer Thomson-CSF) and thus a 3 dB amplitude  case in the color carrier frequency in the receiver (Color carrier frequency = 34.47 MHz in IF position).

Fig. 4 zeigt die Durchlaßcharakteristik dieses ZF-Filters mit den bauteilspezifischen Toleranzen. Fig. 4 shows the pass characteristic of this IF filter with the component-specific tolerances.

Senderseitig müßte dann ebenfalls eine Filterung erfolgen, die zu weiteren 3 dB Amplitudenabfall bei der Farbträgerfre­ quenz führt. Diese Filterung für die Zusatzinformationen wird dann vorteilhaft ebenfalls in ZF-Lage mit einer ähnli­ chen Filtereinrichtung ausgeführt. Es ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß für die erfindungsgemäße Anwendung der Rest­ seitenbandmodulation zumindest im Empfänger keine andere als die bisher verwandte ZF-Charakteristik eingesetzt zu werden braucht.Filtering would then also have to take place on the transmitter side, which lead to a further 3 dB amplitude drop in the color carrier fre quenz leads. This filtering for the additional information is then advantageously also in the IF position with a similar Chen filter device executed. It follows from this the advantage that the rest for the application according to the invention sideband modulation at least in the receiver no other than the previously used ZF characteristic to be used needs.

ln der P 39 30 964 ist dargelegt, daß die Zusatzinformation aus Signalteilen besteht, die aus dem übertragenen Zeilen­ sprungsignal durch empfängerseitige Nachverarbeitung ein Si­ gnal formen, das mit 432 Zeilen aktivem Bildinhalt und einem Bildseitenverhältnis von 16 : 9 formatfüllend als progressiv abgetastetes Bild dargestellt wird.P 39 30 964 states that the additional information consists of signal parts that consist of the transmitted lines jump signal by post-processing a Si gnal form, that with 432 lines of active image content and a Aspect ratio of 16: 9 full frame as progressive scanned image is displayed.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die Ubertragung ei­ ner derartigen Zusatzinformation angewandt werden.The method according to the invention can be used for the transmission ner such additional information can be applied.

Die Zusatzinformation wird senderseitig pro Zeile für die 432 Zeilen, die am Empfänger zur Darstellung kommen sollen, generiert. Es ergeben sich somit 432 einzelne Zusatzinforma­ tionen, für deren Übertragung nur 144 Zeilen (zwei mal 72 Zeilen Randstreifen) zur Verfügung stehen.The additional information is sent per line for the 432 lines to be displayed on the recipient generated. This results in 432 additional pieces of additional information only 144 lines (two times 72 Lines of border strips) are available.

Die erforderliche Reduktion um den Faktor drei (432/144) läßt sich durch eine Zeitmultiplextechnik erreichen, indem jede der 432 Zusatzinformationen um den Faktor drei zeitkom­ primiert wird. So lassen sich pro zur Verfügung stehender Übertragungszeile (insgesamt 144) die Zusatzinformationen von je drei Zeilen zeitsequentiell übertragen. Mit der Zeit­ kompression ist eine entsprechende Bandbreitenerhöhung um denselben Faktor, d. h. drei, verbunden. Darum darf die Basis­ band-Quell-Bandbreite der Zusatzinformation nur ein Drittel der Übertragungsbreite sein. Bei einem PAL-Videosignal er­ gibt sich eine maximale Bandbreite von ca. 5 MHz/ 3=1.67 MHz.The required reduction by a factor of three (432/144) can be achieved by a time division multiplex technique by each of the 432 additional information by a factor of three is primed. So can be made available per Transmission line (144 in total) the additional information transmitted sequentially from three lines each. With time compression is a corresponding increase in bandwidth  the same factor, d. H. three, connected. That's why the base Band-source bandwidth of the additional information only a third the transmission width. With a PAL video signal there is a maximum bandwidth of approx. 5 MHz / 3 = 1.67 MHz.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zu­ satzinformation auf den Farbträger in Form einer Restseiten­ bandmodulation aufmoduliert. Die daraus resultierende maxima­ le Bandbreite für die Zusatzinformation ergibt sich damit zu 4,43 MHz/3=1,48 MHz. Zugunsten der oben beschriebenen Vorteile des Modulationsverfahrens tritt eine unwesentliche Einschränkung der Bandbreite von ca. 11% ein.When using the method according to the invention, the Zu set information on the color support in the form of a residual page band modulation modulated. The resulting maxima This results in a bandwidth for the additional information 4.43 MHz / 3 = 1.48 MHz. In favor of those described above Advantages of the modulation process occur an insignificant Restriction of the bandwidth of approx. 11%.

Claims (7)

1. Fernsehübertragungssystem zur Übertragung eines Videosi­ gnals in einer ersten Norm zum kompatiblen Empfang auf einem Empfänger der ersten Norm oder auf einem Empfän­ ger einer zweiten Norm, insbesondere für die Ubertra­ gung eines Videosignals (14) nach dem sogenannten Lette­ rbox-Verfahren, mit Zusatzinformationen, insbesondere im Ultraschwarzbereich (21) des Videosignals (14), wo­ bei die Zusatzinformationen insbesondere in den Bildbe­ reichen des Videosignals (14) angeordnet sind, die bei der Wiedergabe mit dem Empfänger der ersten Norm außer­ halb des Bildbereichs für die zweite Norm liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen auf einen Farbträger aufmoduliert sind (Fig. 3), wobei mit Hilfe von Filtermitteln (Fig. 4) eine Restseitenbandmo­ dulation herbeigeführt wird und wobei die niederfrequen­ ten Anteile einschließlich eines eventuellen Gleichspan­ nungsanteiles der Zusatzinformationen in einer höherfre­ quenten Lage (32) übertragen werden.1. TV transmission system for transmitting a video signal in a first standard for compatible reception on a receiver of the first standard or on a receiver of a second standard, in particular for the transmission of a video signal ( 14 ) according to the so-called Lette rbox method, with additional information , in particular in the ultra-black area ( 21 ) of the video signal ( 14 ), where the additional information, in particular in the image areas of the video signal ( 14 ), are arranged which, when reproduced with the receiver of the first standard, lie outside the image area for the second standard, characterized in that the additional information is modulated onto a color carrier ( Fig. 3), with the aid of filter means ( Fig. 4) a residual sideband modulation is brought about and the low-frequency components including a possible DC voltage component of the additional information in a higher frequency position ( 32 ) can be transferred. 2. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Farbträger (Fig. 3) so ausgesteu­ ert wird, daß das Modulationssignal einen Amplitudenbe­ reich vom Synchronboden (11) des Videosignals (14) bis über den Schwarzwert (12) hinaus umfaßt.2. TV transmission system according to claim 1, characterized in that the color carrier ( Fig. 3) is so austeu ert that the modulation signal comprises an amplitude range from the synchronous floor ( 11 ) of the video signal ( 14 ) to beyond the black level ( 12 ). 3. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Demodulation der Zu­ satzinformationen durch Synchronisierung mit dem Farb­ burst (13) herbeigeführt wird.3. TV transmission system according to claim 1 and / or 2, characterized in that a demodulation of the set information is brought about by synchronization with the color burst ( 13 ). 4. Fernsehübertragungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel im Sender und/oder Empfänger für die zweite Norm für das Modulationssignal eine Nyquist-Flanke (33) be­ züglich der Farbträgerfrequenz bewirken.4. TV transmission system according to one or more of the preceding claims, characterized in that means in the transmitter and / or receiver for the second standard for the modulation signal cause a Nyquist edge ( 33 ) with respect to the color carrier frequency. 5. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel ein ZF-Filter im Empfänger der zweiten Norm enthalten.5. TV transmission system according to claim 4, characterized ge indicates that the means an IF filter in the receiver included in the second standard. 6. Fernsehübertragungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen im Sender zeitkomprimiert werden, insbesondere um den Faktor drei.6. TV transmission system according to one or more of the preceding claims 1-5, characterized in that the additional information is time-compressed in the transmitter in particular by a factor of three. 7. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zusatzinformationen im Empfänger der zweiten Norm zeitexpandiert werden, insbesondere um einen Faktor drei.7. television transmission system according to claim 6, characterized ge indicates that the additional information in the receiver of the second standard, especially around a factor of three.
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