SYSTEM FOR DECODING COLOUR TELEVISION SIGNALS QUADRATURE-MODULATED ON A COLOUR SUBCARRIER WAVE

Abstract: In this system, a complete frame and a line comb filter are used, as a function of the movement in the scene being reproduced, to separate the luminance and chrominance signals. The system also includes a device for reducing noise, which is connected after the comb filter arrangement and which also has at least one full frame memory. To improve the noise reduction, the movement signal of the comb filter arrangement is weighted and passed to the movement detector of the noise reduction system. <IMAGE>

Description: System zur Decodierung von Barbfernsehsignalen mit quadraturmoduliertem Farbhilfsträger Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem System zur Decodierung von Barbferusehsignalen mit quadraturmoduliertem Farbhilfsträger nach der Gattung des Hauptanspruches Zur Decodierung von Farbfernsehsignalen mit quadraturmoduliertem Farbhilfsträger sind sogenannte Kammfilterdecodierer bekannt. In diesen werden zur Trennung von Leuchtdicbte- und Farbinformation anstelle einfacher Hochpass/Tiefpass-Anordnungen Kammfilter verwendet. Bei der Trennung der Komponenten mit Hilfe von Kamm- filtern bleiben zwar die höherfrequenten Anteile des Luminanzsignals im Iuminanzsignal enthalten, so dass die Auflösung des wiedergegebenen Bildes der vollen Bandbreite, welche zur Übertragung des Farbfernsehsignals zur Verfügung steht, entspricht; es ent stellen jedoch andere Fehler. So wird beispielsweise bei einem Zeilkammfilter vorausgesetzt, dass der Bildinhalt zweier zeitlich aneinanderfolgender Zeilen gleich ist Wenn dieses nicht der Fall ist, also wenn horizontale Kanten vorliegen, entstehen Störungen. Auch eine Beschränkung der Zeilenkammfilterung auf den höherfrequenten Bereich führt nicht zu einer fehlerfreien Trennung. hierbei treten an schrägen Kanten Fehler auf. Diese Fehler können mit Vollbildkammfiltern vermieden werden, welche jedoch nur für ruhende Bildvorlagen fehlerfrei arbeiten. Ähnlich wie bei den Zeilen kammfilt;ern durch Kanten, treten hier Fehler bei Vorliegen von Bewegung im hildinhalt auf. In der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 13 050 der gleichen Anmelderin ist daher bereits eine Anordnung zur Trennung der Ieuchtdichte- und der Parbinformation eines Farbfernsehsignals angegeben, mit welcher die oben angegebenen Fehler vermieden werden. Die Anordnung umfasst ein Vollbild- und ein Zeilen kammfilter sowie ggfs. eine Hochpass/Tiefpass-Aufaspal- tung und eine Schaltung zum Erkennen bewegter Bilder. Dabei wird die Beuchtdichte- und die Farbartinforma- tion abhängig von dem jeweils vorliegenden hildinhalt sowie von Kanten und Bewegungen in diesen nach der günstigsten Methode getrennt. Aus der DE-OS 31 21 597 ist ein System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal bekannt, das einen Vollbildspeicher und einen Bewegungsdetektor aufweist. Das die Bewegung darstellende Signal wird durch Differenzbildung zwischen dem um ein Vollbild verzögerten und dei unverzögerten Fernsehsignal gewonnen und über einen Tiefpass und/oder eine Schwellwertschaltung geleitet, dessen Frenzfrequenz bzw. deren Schwellwert als Funktion der Rauschamplitude steuerbar ist. Damit werden die Nachteile anderer bekannter Systeme, welche eine nur unureichende Differenzierung zwischen den durch das Rauschen bedingten Unterschieden aufeinanderfolgender Vollbilder und Bewegungsunterschieden erlauben, vermieden und ein optimale Anpassung an die Rauschverhältnis im Eingangssignal erreicht. Bei kleiner Rauschamplitude im Eingangs signal treten keine störenden Bewegungsuischärfen auf, während bei grösseren Rauschamplituden eine Eigensteuerung der Rauschreduktion durch das Rauschen selbst verhindert wird. Grundsätzlich ist es bekannt (US-PS 4,058,836), die Differenz zwischen dem unverzögerten und dem verzögerten Fernsehsignal zu bilden und das Ergebnis über eine Schwellwertschaltung zu leiten. Dabei geht man davon aus, dass das Ratschen im Fernsehsignal relativ gering ist, während sich bei Bewegungen gröBere Dif- ferenzen ergeben, welche weitergeleitet werden und das System zur Verminderung des Rauschens derart steuern, dass deren Wirkung vermindert wird. Dieses System hat den Nachteil, dass Bewegungen in kontrast- armen Szenen nicht berücisichtigt werden und damit wie das Rauschen dem Reduktionsvorgang unterworfen werden. Somit erscheinen sich bewegende Kanten unscharf. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemässe System zur Decodierung von Farbfernsehsignalen nach der Gattung des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Torteil,dass bei ruhenden Bildvorlagen kreuzweise Störungen des Leuchtdichte- und des Barbartsignals völlig vermieden werden. Als weir terer Vorteil ist anzusehen, dass eine sehr gute Rauschunterdrückung erzielt wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass auch für bewegte Bilivor- lagen eine zusätzliche Rauschunterdrückung erfolgt und kreuzweise Störungen zwischen Beuchtdichte- und Farbartsignal infolge unterschiedli±her temporarer Frequenzgänge auch bei bewegten Bildvorlagen abgeschwächt werden. Schliesslich ist vorteilhaft, dass für die Bewegungserken nung ein zeitlich früher liegendes Steuersignal erzeugt wird, wodurch die Bewegungserkennung verbessert wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be schreibung naher erläutert. Es zeigen Fig. 1 als Blockschaltbild das System zur Decodie rung von Farbfernsebsignalen, Fig, 2 ebenfalls das Blockschaltbild eines Bewegungs unantendetektors aus der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 in gleicher Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Rauschbefreiungseinrichtung aus Fig. 1, Fig. 4 Frequenz gänge der Bewegungsdetektoren aus Fig. 1. Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Fig. 1 wird am Eingang 101 eingehende decodierte Farbfernsehsignal zunächst einem Analog/Digital Wandler 102 zur Umwandlung in ein digitaleodiertes Farbfernsehsignal zugeführt. Gleichzeitig gelangt das codierte Farbfernsehsignal zu einer Synchroni- siereinrichtung 103, in der die im Farbfernsehsi- gnal enthaltenen Synchronanteile erkannt und ausserdem die Abtastfrequenz(13,5 MHz)gewonnen wird. Das in ein digitalcodiertes Signal gewandelte Barbfernseh- signal gelangt vom A/D-Wandler 102 zu einer Decodiereinrichtung 104, die im wesentlichen ein adaptives PAI-Eammfilter 105 und einen mit diesem zusammenarbeitenden Bewegungs- und Katendetektor 106 umfasst. An den Ausgang des adaptiven PAL-Kammfilters 105 ist ein Demodulator 107 zur Demodulation des Farbartsignals angeschlossen. Der Decodiereinrichtung 104 ist ein System zur Verminderung des Rauschens 108 nachgeschaltet, das im wesentlichen aus einem Rausch- befreier für das digital vorliegende Beuchtdichtesi- gnal Y' 109, einen Rauschbefreier 110 für die digital vorliegenden demodulierten Barbartsignalanteile und aus einem mit beiden zusammenwirkenden Bewegungsdetektor 111 besteht. Die Decodiereinrichtung 104 ist Gegenstand der früheren Anmeldung DE-OS 31 21 597, die Rauschbefreiungseinrichtung 108 ist Gegenstand der früheren Patentanmeldung P 33 13 o50, die beide auf den Namen der glei- chen Anmelderin angemeldet wurden. Die Ausgänge der Rauschbefreiungseinrichtung 109 für das Leuchtdichtesignal und 110 für die Farbartsignalanteile sind beide parallel mit einem D/A-Wandler 112 verbunden, in dem das digitalcodierte Farbfernsehsi- gnal in ein analoges rückgewandelt und gleichzeitig durch Dematrizierung die Komponenten R, G und B gewonnen werden. Die Ausgänge der Einrichtung 109 und 110 sind gleichzeitig parallel mit einer digitalen Interface-Schaltung 113 verknüpft, in der ein der CCIR-Norm Empfehlung 601 entsprechendes digitales Signal erzeugt wird. Die beiden Bewedungsdetektoren 106 und 111 sind über eine Schwellwertschaltung 114 miteinander verbunden, die beispielsweise durch einen PROM-Baustein realisiert sein kann. Die Kennlinie dieses Bausteins ist so gewählt, dass vom Bewegungsdetektor 106 eingehende kleine Bewegungssignale ungedämpft durchgelassen werden während grosse Bewegungssignale vom Ausgang des Bewegungsdetektors 106 gedämpft werden. Auf diese Weise wird ein tberlaufen des digital arbeitenden Bewegungsdetektors 111 vermieden und die anordnung weiterer Mul- tiplikationsglieder zur Bewegung der Bewegungssignale überflüssig. Bs ist auch garnicht erwünscht, dass bei grossem 3ewegungssignal, bei dem die Bewegungsdetektoren des Rauschminderungssystems 108 ausreichend ist, bei bewegter Bildvorlage durch ein zusätzliches, zeitlich verschoebenes, Bewegungssignal die Zone geringer Rauschminderung zu vergrössern. Fig. 2 zeigt den Bewegungs- und Kantendetektor 106 (Fig. 1) sowie die Verzögerungskette. Hierbei dienen die Schaltungsblöcke 235, 236 und 237 als Filter mit einem Frequenzgang gemäss Fig. 4a und die Schaltungsblöcke 238 bis 241 als Filter mit einem Frequenzgang nach Fig. 4b. im einzelnen sei hierzu erläutert, dass in der Subtraktionsschaltung die von den Abgriffen 201 und 203 der Verzögerungskette 207 bis 212 abgenom menen Signale subtrahiert werden. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 235 wird dann einem Tief p'assfilter 236 zugeführt und anschliessend über eine Schaltung zur Betragsbildung 237 einer Und-Schaltung 242 zugeleitet. Mit Hilfe der Additionsschaltung 239 werden die Signale von den Abgriffen 201 und 203 der Verzögerungskette 207 bis 212 addiert und von dem doppelten Wert des Signals vom Abgriff 202 mit Hilfe der Subtraktionsschaltung 238 abgezogen. Das Ergebnis wird über ein Tiefpassfilter 240 und eine Schaltung ur Betragsbildung 241 zu einem weiteren Eingang der Addierschaltung 242 geleitet. Hierdurch wird eine Überlagerung der in den Figuren 4a und 4b gezeigten Kennlinie erreicht, so dass einerseits bereits lang- same Bewegungen erkannt werden können und andererseits nicht bereits-bei 12,5 Ez Bewegungsfrequenz eine Bullstelle vorliegt. ier Ausgang der Addierschaltung 242 ist mit dem eingang einer nichtlinearen Schaltung 243 verbunden. Die Schaltung 243 weist etwa die in der Big. 2 dargestellte Kennlinie auf und dient dazu, bereits ein Bewegungssignal SÜB zu erzeugen, wenn einerseits langsame Bewegungen vorliegen und andererseits wenig kontrastreiche Bild- details bewegt sind. Die Erkennung von horizontalen Kanten erfolgt durch Subtraktion der Signale an den Abgriffen 201" und 203" mit Hilfe der Subtraktions- schaltung 244, deren Ausgangssignal über Schaltung zur Betragsbildung 245 und eine Schaltung 246 mit einer der der Schaltung 243 ähnlichen Kennlinie zum Ausgang SÜK geleitet wird. Die Verbindung des Ausgangs SÜB des Bewegungsdetektors 106 der Decodiereinrichtung 104 (Fig. 1) mit dem Eingang des Bewegungsdetektors 111 des Rauschminderungssystems 108 über das Bewertungsglied 114 hat ausser der additiven Wirkung noch eine überraschende zeitliche Wirkung indem der Bewegungsdetektor 111 bereits ein aufbereitetes Pewegungssignal erhalt und zwar zeitlich, bevor er selbst die Bewegung im Eingangssignal detektiert. Der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird dazu bei 301 das Fernsehsignal, dessen Rauschanteil reduziert werden soll, zugeführt. toter die Addierschaltung 304 gelangt es zu einer Verzögerungseinrichtung 305, welche das Fernsehsignal um die Dauer eines Vollbildes verzögert Derartige Verzögerungseinrichtungen sind hinreichend bekannt und werden in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines digitalen Vollbildspeichers realisiert. Das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 305 anstehende verzögerte Signal wird zu einer Subtrahierschaltung 302 geführt, mit deren Hilfe von dem verzögerten Signal das unverzögerte subtrahiert wird. Der Ausgang der Subtrahierschaltung 302 ist über eine Multiplizierschaltung mit einem weiteren Eingang der Addierschaltung 304 verbunden. Somit wirkt die aus den Schaltungen 302, 303 304, 305 bestehende Anord nung als sogenanntes rekursives Filter, welches die nicht von Vollbild zu Vollbild wiederhrenden Si gnalamplituden mittelt und somit reduziert. Durch einen der Multiplizierschaltung 303 zugeführten Faktor k wird der Grad dieser Mittelung bestimmt. Je mehr sich k dem Wert 1 nahert, desto stärker ist die Wirkung des Filters, umso grösser ist die Zeit, über die die mittelung (Integration) erfolgt. An den Schaltungspunkten 306 oder 307 kann das Bernsehsignal mit reduziertem Rauschen abgenommen werden. Bei unbewegten Bildern ist eine prak tZs eh unbegrenzte Rauschreduzierung möglich, wenn eine beliebig lange Integration stattfindet. Bei bewegten Bildern führt die Integration jedoch zu Unschärfe an Kanten, so dass sie zu vermindern ist, wenn im Bild Bewegungen auftreten. Hierzu ist ein sogenannter Bewegungadetektor 308 vorgesehen. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Differenz bildungs einrichtung 309, mit deren Hilfe die Differenz zwischen dem unverzögerten und dem verzögerten Signal gebildet wird. Da die Beeinflussung auf die Rauschverminderung vom Vorzeichen der Änderungen des Bildinhalts unabhängig sein soll, wird von der Differenz in der Einrichtung 309 der Betrag gebildet. Je nach Grösse der Änderungen wird in der Schaltung 310 ein Korrekturfaktor k für den Grad der Rauschreduzierung erzeugt. Da ausser Bewegungen auch Rauschen zu einem Ausgangssignal der Einrichtung 909 führt, welches jedoch nicht zur Steuerung des Integrationsvorganges herangezogen werden soll, sind zwischen die Einrichtung. 309 und die Schaltung 310 eine Schwellwertschaltung 311 und ein Tiefpass 312 geschaltet. Wie eingangs beschrieben, werden die Schwellwertschaltung 311 und der Tiefpass 312 von einer bei 313 bzw. 314 zugeführten Steuerspannung gesteuert. Diese Steuerspannung entspricht der durchschnittlichen Amplitude des im Eingangssignal enthaltenen Rauschens und wird durch die Subtraktionsschaltung 315 sowie eine anschliessende Gleichricht- und Integrationsschaltung 316 abgeleitet. Einzelheiten hierzu sind in der Patenta- meldung P 31 21 611 erläutert. Zwischen den Tiefpass 312 und die Schaltung 310 zur Bildung des Korrekturfaktors ist eine Addierschaltung 316 geschaltet, deren zweiter Eingang die bewerteten Bewegungssignale vom Ausgang der Bewertungsschal tung 114 (Fig. 1) empfängt. Ist das Rauschen im Eingangssignal relativ klein, sowwird das Ausgangssignal der Einrichtung 309 durch die Schaltung 311 und den Tiefpass 312 wenig beeinflusst, das heisst, die Schwelle der Schwellwertschaltung 311 ist niedrig und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 312 ist hoch, beispielsweise 2,5 MEB. In diesem Betriebszustand wird das Rauschen reduziert, ohne dass eine Beeinträchtigung der Rildschärfe bei Bildbewegungen auftritt. Werden jedoch der Anordnung nach Fig. 3 Fernsehsignale mit stärkere Rauschanteil zugeführt, so wird die Grenzfrequenz des Tiefpasses 312 verringert und die Schwelle der Schaltung 310 erhöht. In diesem Fall tritt zwar ebenfalls die gewunsch- te Störabstandsverbesserung ein; bei Bewegungen ist jedoch eine Unschärfe der Kanten in Kauf zu nehmen.

Claims: System for the decoding of television signals with quadrature modulated chrominance subcarrier with an arrangement(104) for the separation of luminance information and chrominance information, in which an adaptive PAL comb filter (105) with a delay means (207 to 212) for the colour television signal of two picture periods is provided, with a centre tap (202) and at a distance of one line period further taps (201'', 203''), which are in addition connected to a motion detector (106), and to a system (108) for noise reduction, at which also a delay (305) of a picture period is provided and the delayed television signal, after weighting with a correction factor (K) is added to the also weighted undelayed signal and in which further by comparison of the delayed and undelayed television signals a motion signal is produced, which determines the value of the correction factor, including a weighting means (114) for weighting the value of the motion signals between the motion detector (106) of the arrangement (104) for the separation of luminance information and chrominance information and the motion detector (111) of the system (108) for noise reduction. System for the decoding of colour television signals according to claim 1, characterized in that the weighting means (114) has a characteristic which allows small motion signals to pass unattenuated and passes on large motion signals only attenuated to the motion detector (111). System for the decoding of colour television signals according to claim 2, characterized in that the weighting means(114) is a PROM component.

Inventors: ILLETSCHKO, GERHARD, NOSKE, REINER, RICHTER, HANS-PETER
Applicants: BTS BROADCAST TELEVISION SYSTEMS GMBH
Application year: 1985
Main classification: H04N9
IPC codes: H04N9