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DE3718906A1 - Verfahren zur uebertragung eines tonsignales und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents

Verfahren zur uebertragung eines tonsignales und vorrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number
DE3718906A1
DE3718906A1 DE19873718906 DE3718906A DE3718906A1 DE 3718906 A1 DE3718906 A1 DE 3718906A1 DE 19873718906 DE19873718906 DE 19873718906 DE 3718906 A DE3718906 A DE 3718906A DE 3718906 A1 DE3718906 A1 DE 3718906A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sound
signal
analog
digital
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19873718906
Other languages
English (en)
Inventor
Guenter Kroll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
Priority to DE19873718906 priority Critical patent/DE3718906A1/de
Publication of DE3718906A1 publication Critical patent/DE3718906A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/06Systems for the simultaneous transmission of one television signal, i.e. both picture and sound, by more than one carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Television Receiver Circuits (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertra­ gung eines Tonsignales in einem Fernsehsignal, das in einem vorgegebenen Frequenzband ein einer Bildträger­ schwingung aufmoduliertes Bildsignal sowie am hochfrequen­ ten Rand des Frequenzbandes wenigstens ein je einer (ersten) Tronträgerschwingung aufmoduliertes analoges Ton­ signal (Analogton) enthält, vorzugsweise nach der PAL- oder der SECAM-Norm.
Bei der Übertragung von Fernsehsignalen nach den bisher bekannten Normen nimmt ein Fernsehsignal ein bestimmtes Frequenzband ein, das im wesentlichen von einem Bildsignal beansprucht wird, das auf eine Bildträgerschwingung aufmo­ duliert ist, die mit ihrer Frequenz im Bereich des nieder­ frequenten Randes des Frequenzbandes angeordnet ist. Am hochfrequenten Rand des Frequenzbandes ist eine Tonträger­ schwingung vorhanden, die mit einem analogen Tonsignal moduliert ist. Für die Übertragung von stereophonen Signalen oder sogenannten Zweitonsignalen ist im Frequenz­ band oberhalb der genannten Tonträgerschwingung eine weitere Tonträgerschwingung eingefügt, die mit einem analogen Stereo- bzw. Zweitonsignal moduliert ist.
Zur Verbesserung der Qualität der im Fernsehsignal über­ tragenen Tonsignale, insbesondere zur Verbesserung des Störabstandes bezüglich des Rauschens und unerwünschter Mischprodukte mit Bildsignalanteilen wurde bereits vorge­ schlagen, anstelle des analogen Tonsignals im Fernseh­ signal ein digital verschlüsseltes Tonsignal zu über­ tragen. Ein derartiges Tonsignal könnte jedoch von den bisher üblichen Fernsehempfängern nicht empfangen und wiedergegeben werden. Andererseits würde es für den Fern­ sehzuschauer einen unvertretbaren technischen und finan­ ziellen Aufwand bedeuten, wenn der mit der Einführung eines digital verschlüsselten Tonsignales zum Erwerb eines neuen, entsprechend ausgerüsteten Fernsehempfängers gezwungen würde.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Übertragung eines Tonsignals in einem Fernsehsignal verfügbar zu machen, das eine allmähliche Einführung eines digital verschlüsselten Tonsignales im Fernsehsignal gestattet.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß gleichzeitig in einem Bereich des Frequenzbandes, der in seiner Frequenz unterhalb des Analogtones liegt und in dem eine vorwiegend geringe Bild­ signalamplitude herrscht, wenigstens eine mit je einem digital verschlüsselten Tonsignal modulierte weitere Ton­ trägerschwingung (Digitalton) übertragen wird, deren Amplitude um ein vorgegebenes Maß geringer ist als die der Bildträgerschwingung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Fernsehsignal der derzeit verbreitetenNormen im hoch­ frequenten Teil des Frequenzbandes zwischen der dort ein­ gefügten Farbträgerschwingung und dem Analogton ein Frequenzbereich vorliegt, in dem im wesentlichen Signale geringer Amplitude auftreten. Bei diesen Signalen handelt es sich um hochfrequente Leuchtdichtesignale des Bild­ signales entsprechend feinen scharfkantigen vertikalen Bildstrukturen, sowie um entsprechende Farbänderungen mit feiner Struktur. Es zeigt sich, daß die Qualität des darzustellenden Fernsehbildes nicht merkbar beeinträchtigt wird, wenn in diesem Frequenzbereich des Fernsehsignales eine Lücke aufgenommen wird, in der der Digitalton ange­ ordnet werden kann. Zur Verringerung möglicher Störungen des Bildsignales durch den Digitalton wird dessen (weitere) Tonträgerschwingung mit möglichst geringer Amplitude gewählt, die gerade noch ein einwandfreies Heraussieben aus dem Fernsehsignal ermöglicht. Dabei kann die Eigenschaft digital verschlüsselter Signale, das ihr Informationsgehalt selbst bei Übertragung mit schlechter Signalqualität unverändert bleibt, vorteilhaft ausgenutzt werden. Die Amplitude des Digitaltones kann so gering sein, daß dieser bereits Beeinflussungen durch das Bild­ signal erfährt, solange diese Beeinflussungen aus dem digital verschlüsselten Tonsignal noch mit einem vertret­ baren Filteraufwand zu entfernen sind. Bei einer derarti­ gen Wahl der Amplitude des Digitaltones ist aber umgekehrt gewährleistet, daß dieser das analoge Bildsignal nicht beeinträchtigt.
Beim erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren kann der bisherige Analogton gleichzeitig mit dem Digitalton im Fernsehsignal weiter übertragen werden. Nach Einführung des Digitaltones bleiben somit die nur für den Empfang des Analogtones eingerichteten Fernsehempfänger ohne Ein­ schränkungen empfangsbereit. Daneben können aber in zuneh­ mendem Maße Fernsehempfänger installiert werden, die entweder nur den Digitalton oder zusätzlich auch den Analogton empfangen und die beispielsweise zwischen beiden Tonsignalen wahlweise umschaltbar sind. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach Einführung des Digitaltones, wenn erfahrungsgemäß der Anteil der nur zum Empfang des Analogtones eingerichteten Fernsehempfänger aufgrund natürlichen Verschleißes und dadurch bedingten Ersetzens durch auch für den Digitalton geeignete Geräte auf ein Minimum gesunken ist, kann dann in der Sendeanstalt daran gedacht werden, den Analogton nicht mehr zu übertragen, so daß das Fernsehsignal von diesem Zeitpunkt an nur noch den Digitalton enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß zum einen keine Änderungen der bisherigen Einteilung der Sendefrequenzen und -kanäle erforderlich sind und zum anderen die Übertragung des zusätzlichen bzw. wahlweisen Digitaltones auf einer im für das Fernsehsignal üblichen Frequenzband angeordneten Tonträgerschwingung erfolgt, wodurch auch der Aufbau der Fernsehempfänger einfach gehalten werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wahlweise wenigstens eine mit je einem digital verschlüsselten Tonsignal modulierte dritte Tonträgerschwingung (Ausweich-Digitalton) vorgesehen, die im wesentlichen in dem Bereich des Frequenzbandes des Analogtones übertragbar ist. Durch diesen Ausweich-Digi­ talton wird der Frequenzbereich im Frequenzband des Fern­ sehsignales für ein digital verschlüsseltes Tonsignal verfügbar gemacht, der nach den derzeit verwendeten Normen, insbesondere der PAL- und der SECAM-Norm, noch für den Analogton benötigt wird. Wenn dieser Analogton nicht mehr ausgesendet wird, kann ein Teil des Digitaltones oder auch der gesamte Digitalton auf der dritten Tonträger­ schwingung moduliert übertragen werden. Der nach Abschal­ ten des Analogtones freiwerdende Frequenzbereich kann so erneut genutzt werden. Die in diesem Bereich übertragenen Signale beeinträchtigen zum einen das Bildsignal in geringerem Maße als ein Signal mit der Frequenzlage der weiteren Tonträgerschwingung. Zum anderen ermöglicht der Ausweich-Digitalton eine spätere Vereinheitlichung der Übertragung des Digitaltones mit Übertragungsverfahren, bei denen von vornherein ein Digitalton mit der Frequenz­ lage des Ausweich-Digitaltones gewählt wird und die in dem Zeitraum, in dem Digitalton und Analogton gleichzeitig übertragen werden sollen, noch im Gegensatz zu den Über­ tragungsverfahren stehen, die eine Weiterverwendung von Fernsehempfängern für die bisher üblichen Normen gewähr­ leisten sollen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Fernsehsignal-Empfangsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unter­ ansprüchen dargestellt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Frequenzspektrums eines Fernsehsignales für das erfindungsgemäße Verfahren,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Fernsehsignal-Empfangs­ vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 3 Beispiele für Filterkurven einer Digitalton-Demodu­ lationsstufe.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Amplituden-Frequenz- Charakteristik des Frequenzbandes eines Fernsehsignales. Dieses umfaßt am unteren Rand des Frequenzbandes eine Bildträgerschwingung BT, die im Vergleich zu allen anderen Signalen im Frequenzband die höchste und damit als Bezugs­ pegel dienende Amplitude aufweist. Die Bildüberträgerschwingung ist ein Bildsignal aufmoduliert, dessen senderseitige Amplituden-Frequenz-Charakteristik durch die Kurve BSS dargestellt ist. Im Fernsehempfänger wird daraus ein Signal gemäß der durch die Kurve BSE dargestellten Ampli­ tuden-Frequenz-Charakteristik herausgefiltert. Die Amplitu­ den-Frequenz-Charakteristik BSE weist im Frequenzbereich oberhalb einer Farbträgerschwingung FT eine stark vermin­ derte Amplitude auf.
Zur Übertragung eines analogen Tonsignales ist im Frequenzband in der Nähe von dessen fochfrequentem Rand eine (erste) Tonträgerschwingung 1.TT Mono vorgesehen, die mit einem Monophonie-Basistonsignal moduliert ist. Sie bildet den Analogton, der im Fall einer monophonen Ton­ übertragung die gesamte Toninformation und im Fall einer stereophonen Tonübertragung das Summensignal aus den Signalen der beiden Stereokanäle enthält. Für die Über­ tragung eines stereophonen Tonsignales ist weiterhin eine (erste) Tonträgerschwingung 1.TT Stereo, im Frequenzband oberhalb der Tonträgerschwingung 1.TT Mono gelegen, vorge­ sehen, die mit einem Stereophonie-Zusatzsignal moduliert ist. Wahlweise kann sie für die Übertragung eines Zweiton­ signales mit einem Zweiton-Zusatzsignal moduliert sein.
Das Frequenzband nach Fig. 1 enthält darüber hinaus eine mit einem digital verschlüsseltem Tonsignal modulierte, vorzugsweise phasenmodulierte, weitere Tonträgerschwin­ gung, den Digitalton DT. Dieser ist im Bereich niedriger Bildsignalamplituden zwischen der Farbträgerschwingung FT und der Tonträgerschwingung 1.TT Mono angeordnet. Seine Amplitude ist kleiner gewählt als die der Tonträgerschwin­ gungen 1.TT Mono und 1.TT Stereo und gerade eben so groß, daß er aus dem Bildsignal BSE abgetrennt werden kann, ohne diese jedoch merkbar zu stören. Dann können alle Tonträ­ gerschwingungen 1.TT Mono, 1.TT Stereo und DT gemeinsam im Frequenzband übertragen werden. Ein entsprechend eingerich­ teter Fernsehempfänger kann die jeweils von ihm empfang­ bare Schwingung abtrennen und verarbeiten.
Für den Fall, daß wenigstens die Tonträgerschwingung 1.TT- Stereo des Fernsehsignales entfällt, ist eine mit einem digital verschlüsselten Tonsignal modulierte, ebenfalls vorzugsweise phasenmodulierte, dritte Tonträgerschwingung (Ausweichdigitalton) ADT vorgesehen, die entweder mit einem Teil des Tonsignales oder mit dem gesamten Tonsignal moduliert ist. Bei Sendern, die weder ein Stereophonie- noch ein Zweiton-Zusatzsignal übertragen und bei denen somit die Tonträgerschwingung 1.TT Stereo fehlt, kann der Ausweich-Digitalton ADT sofort vorgesehen werden; bei diesen Sendern kann auch von vornherein auf die Übertra­ gung des Digitaltons DT verzichtet werden. Bei den übrigen Sendern kann der Ausweich-Digitalton ADT nach Wegfall wenigstens der Tonträgerschwingung 1.TT Stereo oder auch des gesamten Analogtons einschließlich der Tonträger­ schwingung 1.TT Mono eingeführt werden. Bevorzugt wird somit im endgültigen Übertragungsformat eine alleinige Übertragung des Tonsignales im Ausweich-Digitalton ADT, da durch diesen eine optimale Trennung zwischen Tonsignal und Bildsignal gewährleistet ist.
In einem auf die derzeitige PAL- bzw. die SECAM-Norm zuge­ schnittenen Zahlenbeispiel liegt die Frequenz der Farbträ­ gerschwingung FT um etwa 4,43 MHz oberhalb der Bildträger­ schwingung BT, die Tonträgerschwingung 1.TT Mono liegt bei 5,5 MHz, die Tonträgerschwingung 1.TT Stereo bei 5,74 MHz, der Digitalton DT bei 5,0 MHz und der Ausweich-Digital­ ton ADT bei 5,8 MHz. Gegenüber der Amplitude der Bildträ­ gerschwingung ist die Amplitude der Tonträgerschwingung des Digitaltones DT um etwa 23 bis 30 dB und des Ausweich- Digitaltones ADT um etwa 20 dB abgesenkt.
Fig. 2 zeigt schematisch eine sowohl zur Verarbeitung des Analogtones als auch des Digitaltones ausgelegte Fernseh­ signal-Empfangsvorrichtung. Von einer nicht dargestellten Empfangsstufe wird ein sowohl den Analogton 1.TT Mono und 1.TT Stereo als auch den Digitalton DT sowie gegebenen­ falls den Ausweich-Digitalton ADT umfassendes Signal auf einer Leitung 1 sowohl einer Schaltungsanordnung 2 zum demodulieren des Analogtones als auch einer Digitalton- Demodulationsstufe 3 zugeführt. Die Schaltungsanordnung 2 und die Digitalton-Demodulationsstufe 3 weisen je zwei Ausgänge 4, 5 bzw. 6, 7 für das Signal des linken bzw. des rechten Stereokanals oder - bei Verarbeitung eines Zwei­ ton-Zusatzsignales - für den ersten und den zweiten Ton auf. Die Ausgänge 4 und 6 bzw. 5 und 7 sind über eine Umschaltvorrichtung 8 mit zwei Umschaltkontakten mit Aus­ gangsleitungen 9, 10, auf denen die Tonsignale einer eben­ falls nicht dargestellten Tonwiedergabevorrichtung zuge­ leitet werden, verbunden.
Fig. 2 zeigt lediglich ein Grundprinzip einer derartigen Fernsehsignal-Empfangsvorrichtung, das in mehrfacher Hinsicht abgewandelt oder auch in einfacherer Form verwirklicht werden kann. Wenn beispielsweise von Sender sowohl ein Analogton als auch ein Digitalton angeboten wird, kann entweder die Schaltungsanordnung 2 oder die Digitalton-Demodulationsstufe 3 und damit auch die Umschaltvorrichtung 8 entfallen, wohingegen der vollstän­ dig skizzierte Aufbau nur vor der Inbetriebnahme Sendern für einen Digitalton, aber im Hinblick auf dessen baldige Einführung, sinnvoll ist. Er ist ferner sinnvoll, wenn nicht alle Sender gleichzeitig einen Digitalton einführen.
Eine vereinfachte Bauform, die jedoch ebenfalls zum Empfang sowohl des Analogtones als auch des Digitaltones einrichtbar ist, besteht darin, daß anstelle der gesamten zwischen der Leitung 1 und den Ausgangsleitungen 9, 10 befindliche Anordnung, die in Fig. 2 mit einer strich­ punktierten Linie 11 umfahren ist, wahlweise ein insbesondere steckbar angeordneten Bauteil angefügt wird, das entweder zur Demodulation des Analogtones oder des Digitaltones geeignet ist, also entweder die Schaltungs­ anordnung 2 oder die Digitalton-Demodulationsstufe 3 enthält. Ein derartig ausgerüsteter Fernsehempfänger kann dann bei Bedarf einfach umgerüstet werden.
Eine weitere Umrüstmöglichkeit kann in der Digitalton- Demodulationsstufe 3 vorgesehen sein. Diese kann ein - ebenfalls steckbar ausgeführtes - Eingangsfilter für den Digitalton DT enthalten, das bei einem späteren Übergang auf den Ausweich-Digitalton ADT gegen ein entsprechendes Steckfilter ausgetauscht werden kann, das auf die Tonträ­ gerschwingung des Ausweich-Digitaltones ADT anstelle auf diejenige des Digitaltones DT abgestimmt ist. Ebensogut kann statt eines Steckfilters auch ein von der einen auf die andere Tonträgerschwingung umschaltbares Filter vorge­ sehen sein. Beispiele für derartige Filterkurven, die sich auf das Zahlenbeispiel nach Fig. 1 beziehen, sind in Fig. 3 dargestellt. In einer anderen Abwandlung kann das Ein­ gangsfilter der Digitalton-Demodulationsstufe 3 auch eine Filterkurve mit zwei Durchlaßmaxima derart enthalten, daß sowohl der Digitalton DT als auch der Ausweich-Digitalton ADT empfangen werden können. Diese Lösung, die ohne weitere Umrüstschritte auskommt, ist bevorzugt anwendbar, wenn der Ausweich-Digitalton ADT zwar nicht mehr durch einen Analogton gestört wird, die Sender andererseits jedoch noch den Digitalton DT übertragen. Eine andere Anwendungsmöglichkeit für eine derartige Eingangsfilter­ charakteristik ergibt sich bei der gleichzeitigen Übertra­ gung von Tonsignalen sowohl im Digitalton DT als auch im Ausweich-Digitalton ADT.

Claims (6)

1. Verfahren zur Übertragung eines Tonsignales in einem Fernsehsignal, das in einem vorgegebenen Frequenzband ein einer Bildträgerschwingung aufmoduliertes Bildsignal sowie am hochfrequenten Rand des Frequenzbandes wenigstens ein je einer (ersten) Tonträgerschwingung aufmoduliertes analoges Tonsignal (Analogton) enthält, vorzugsweise nach der PAL- oder der SECAM-Norm, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig in einem Bereich des Frequenzbandes, der in seiner Frequenz unterhalb des Analogtones liegt und in dem eine vorwiegend geringe Bild­ signalamplitude herrscht, wenigstens eine mit je einem digital verschlüsselten Tonsignal modulierte weitere Ton­ trägerschwingung (Digitalton (DT)) übertragen wird, deren Amplitude um ein vorgegebenes Maß geringer ist als die der Bildträgerschwingung (BT).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise wenigstens eine mit je einem digital verschlüsselten Tonsignal modulierte dritte Tonträgerschwingung (Ausweich-Digitalton (ADT)) vorgesehen ist. die im wesentlichen in dem Bereich des Frequenzbandes des Analogtones übertragbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 mit einem ersten, vorzugs­ weise ein Monophonie-Basistonsignal beinhaltenden und einem zweiten, vorzugsweise ein Stereophonie-Zusatzsignal bzw. ein Zweiton-Zusatzsignal beinhaltenden Analogton, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise anstelle des zweiten Analogtones und im wesentlichen in dessen Frequenzbereich der Ausweich-Digitalton (ADT) übertragbar ist.
4. Fernsehsignal-Empfangsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit einer in einem Signalweg zwischen einer Empfangsstufe für das Fern­ sehsignal und einer Tonwiedergabevorrichtung angeordneten Schaltungsanordnung (2) zum Demodulieren des Analogtones, dadurch gekennzeichnet, daß an deren Stelle wahlweise eine Digitalton-Demodulationsstufe (3) in den Signalweg einsetzbar ist.
5. Fernsehsignal-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalton-Demodulations­ stufe (3) zum wahlweisen Empfang des Digitaltones (DT) in wenigstens einem Frequenzbereich ausgebildet ist.
6. Fernsehsignal-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein umschaltbares oder austauschbares Eingangs-Frequenzfilter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991010325A1 (de) * 1989-12-22 1991-07-11 Telefunken Fernseh Und Rundfunk Gmbh Verfahren zum übertragen von digitalen informationen, insbesondere toninformation, in einem fernsehkanal
WO2010018235A2 (en) 2009-11-17 2010-02-18 Phonak Ag Hearing assistance system and method
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