CN1013634B - 电视图象传输系统及其发射机和接收机 - Google Patents

Abstract

此系统包括一发射部分(10)和一接收部分(20)。为了经过窄带频道(30)发射图象，由摄象机(35)产生的图象被一电路(40)亚取样。借助于运动检测器(48)从多个反折叠滤波器(F1、F2、…Fn)当中选出一个滤波器；此检测器的信息也被发射至接收部分(20)，与其相一致，选出多个滤波器(I1、I2、…、In)中的一个滤波器的输出以便用于过取样操作。

Description

本发明涉及一种电视图象传输系统，在该系统中发射部分包括：一图象信息分量产生部件;用以过滤所述图象信息分量的反折叠滤波器;一用以根据图象信息分量产生表示其运动的参数的图象运动分析器;一反折叠滤波器的输出部件，用以将亚取样电路的输入端耦合至反折叠滤波器的输出端，所述输出部件由表示运动的参数控制;一发射机电路，用以经过传输频道发射来自亚取样电路的信息分量;以及一信息多路调制器，用以在来自亚取样电路的信息以外，将一门限部件的输出信息供给发射机电路。在该系统中，接收部分包括：一用以接收发射的信息分量的接收机电路;用以过取样接收到的信息的内插滤波器;一用以接收表示运动的参数的接收机部件;一内插滤波器的输出部件，用以供给有用的信息;以及一多路信号分离器电路，用以一方面将接收的取样施加于内插滤波器而另一方面从接收到的取样中将从门限部件产生的信息分离。

本发明也涉及专用于该系统的发射机和接收机。

这一种系统满足了在高清晰度电视图象的传输中的许多重要应用。在这种传输中遇到的问题是不得不使用具有窄通带的传输频道，这种通带不能传输以演播室水平记录的图象的全部信息分量，因此必需拣选信息分量，而只传送那些有可能在接收机侧提供最佳可能质量的图象的信息分量。

在一篇由二宫右一（Yuichi    Ninomiya）等人所著的、发表在《NHK研究所》1984年9月第304期上的题为《单频道HDTV广播系统-缪斯 （Muse）》的文章中，以及欧洲专利申请EP-A0，146，713号中，公开了上述型式的系统，它提供了解决这个问题的答案。而且反折叠滤波器由两个滤波器组成，其中一个对静止图象起作用，而另一个对活动图象起作用。

这已知系统的缺点是当这些图象包含静止景象时和当图象包含活动景象时传输的图象的清晰度之间存在差异。换句话说，在这两种情形里这清晰度从单个变成双倍，当运动只是微小而涉及图象的大部分时尤其明显。

本发明的目的是提供一种上述确定型式的系统，该系统很大程度克服了此缺点。

为此，上述确定型式的电视传输系统的特征在于，在发射部分中，反折叠滤波器的数目至少为三个，且门限部件也对反折叠滤波器的输出部件起作用，以及在接收部分中内插滤波器的数目至少为三个，而多路信号分离器电路将发射部分的门限部件输出信息供给内插滤波器的输出部件的控制输入端，但另一方面发射和接收部分的滤波器输出部件是转换开关。

下列参照附图所作出的说明，给出了非限制性的实例，可以使人们更好地理解怎样来实施本发明。

图1表示本发明的图象传输系统。

图2表示本发明所使用的滤波器的一般结构。

图3表示本发明最佳实施中使用的滤波器的传输特性。

图4表示根据最佳实施例的亚取样电路。

图5的目的是说明亚取样操作。

图1中所示的本发明的系统是由发射部分10和接收部分20两个部分组合而成。这两个部分是由传输频道30互相连接。待发射的图象由高分辨率电视摄象机35记录，该电视摄象机以每秒50图象的速率通过1250行 扫描操作将一景象解析。摄象机供给三种信号：亮度信号Y和色差信号U和V。为简化说明起见，将只叙述亮度信号Y，但要理解下文较详细叙述的处理操作，也适用于U和V信号。此摄象机35的输出信号Y此后被取样。然后样本以108兆赫的速率产生。因为只允许以13.5兆赫的速率传输时，必需借助于亚取样器40实行亚取样操作，就是说所有起源于摄象机35的所有样本中，只有某些将被发射。在对样本进行这处理操作以前，由摄象机35产生的样本，必须提交反折叠滤波操作，该滤波操作是由滤波器排45来实现的。滤波器排45的输出信号可以经过滤波器排45的输出部件46传输到亚取样器40。此输出部件46是由运动分析器48提供的控制参数控制的。在亚取样操作以后，样本由发射电路50进一步进行处理，以使它们适应于传输频道30。

此后样本被接收部分20接收，由接收机电路60将它们恢复到它们的初始形式。这些被恢复的样本必须通过内插滤波器排65经受过取样操作。应该注意，过取样操作在于从传输的取样中通过内插产生附加的取样。这些亚取样和过取样操作在1984年法国马松（MASSON）出版的由M.贝兰格（Bellanger）所著的《信号的数字处理》（“Traitement    numerique    du    signal”）一书的第十章中有说明。由这些滤波器排供给的有用信息分量经过输出部件75被供给用户部件72。

根据本发明，在发射部分10中设置有一包括n个反折叠滤波器F1、F2、F3…Fn的滤波器排;一门限部件80，用以供给一信息ki并从而根据来自运动分析器48的输出信息作用于输出部件46;一信息多路调制器，用以将门限电路80的输出信息和将亚取样电路40的输出取样供给发射机电路50。接收部分20包括：一由内插滤波器I1、I2、I3…In组成的滤波器排65，这些滤波器与滤波器F1、F2、F3…Fn相对应;一多路信号分离器电路82，用以一方面将接收到的取样Yi′供给滤波器排65，另一方面将来自门限部件的信息ki′供给输出部件75的控制输入端。

反折叠滤波器F1、F2、F3…Fn和内插滤波器I1、I2、I3…In的结构在图2中以一般略图的方式示出。该结构是线性数字滤波器的结构。

这种滤波器结构首先包括一系列场存储器100（1）、100（2）、…，每一个提供等于一场持续时间的延迟，存储器100（1）输入端接收待处理的数字信号E（t）。子滤波部件110（1）、110（2）、110（3）、…与这些存储器相联系。部件110（1）的输入端连接至存储器100（1）的输入端，部件110（2）的输入端连接至存储器100（1）的输出端，而部件110（3）的输入端连接至存储器100（2）的输出端。只详细表示出部件110（1）的结构。这部件包括一系列行存储器120（1）、120（2）、…，每个行存储器产生一等于行周期的时间延迟。另外，在存储器120（1）的输入端设置有：一第一系列象素存储器130（1），130（2），…，各象素存储器产生一等于象素持续时间的延迟;一连接至存储器120（1）的输出端的第二系列象素存储器140（1）、140（2），…等等;这样一直延续至所有存在的行存储器。乘法器150（1）、150（2）、150（3）、…与存储器130（1）和130（2）等相联系，用以将存储器130（1）的输入信号、这存储器130（1）的输出信号和存储器130（2）的输出信号…乘以各自的滤波系数a1、a2、a3、…。以类似的方式，乘法器160（1）、160（2）、160（3）、…将存储器140（1）的输入信号、这同一存储器的输出信号和随后的存储器140（2）的输出信号、…乘以各自的滤波系数b1、b2、b3、…。一加法器部件250供给输出信号S（t），该输出信号S（t）由从所有子滤波部件110（1）、110（2）、110（3）的乘法器得到的全部信号求和取得。

现在总是借助于非限制性实例，参照上述的参量更详细地叙述本发明的最佳实施例。

根据这实施例，反折叠滤波器排46是由三个滤波器F1、F2和F3组成，而与其一致，内插滤波器排由三个滤波器I1、I2和I3组成。

这些滤波器的频率特性是以沿三轴Fx、Fy和Ft的三维空间表示法在 图3中示出。

轴Fx代表图象的水平清晰度，而以频率（兆赫）表示。

轴Fy代表图象的垂直清晰度，而以周/高（Cph）表示。

轴Ft代表时间，而以赫来度量。

滤波器F1和I1表示在图3a。

这些滤波器的频率传输特性具有直角平行六面体的形状;在最佳实施例中，这平行六面体的特征是：

Fxo＝54兆赫

Fyo＝288Cph

to＝6.25赫

滤波器F2和I2表示在图3b，它们的频率传输特性为在平面Fy、Fx中，在0和13.5兆赫之间有一平直部分，然后是下降区直到54兆赫，以及在平面Fy、Ft中有一额定幅度为216Cph的从0至6.25赫的梯级，此后是一幅度为72Cph的另一梯级。

滤波器F3、I3表示在图3c，它们的频率传输特性为在平面Fy、Fx中有一幅度为144的从0延伸至27兆赫的平直部分，以及此后为一至54兆赫的下降斜坡。

确定滤波器F1、F2和F3中哪个滤波器被采用的运动分析器48，是一种例如在题为《缪斯（MUSE）编码器的运动矢量检测器》（“A    motion    vector    detector    for    MUSE    encorder”）的文章中所介绍的型式，该文章由二宫右一撰写，在1986年6月22日至25日的多伦多（加拿大）的1986国际通信会议上公布、记载于美国电气及电子工程学会刊物1986第2卷第1280至1284页。

于是，一移位值分配给象素的块。门限部件80为二个二进制元素k1和k2提供这运动的指示：

-当运动大体为零时，滤波器F1被选定。

-当运动只是很小时，滤波器F2被选用。

-当运动非常显著时，滤波器F3被选用。

这些二进制元素k1和k2经过传输频道30被发送至发射机电路50。为此目的，设有一信息多路调制器85，其目的是加进这些二进制元素。

图4是亚取样部件40的详细示图。

出现在多路信号分离器499的输入端上的亮度取样Yi的目的在于存储在两存储器500和501中的一个存储器中。这一存储是以这样的方式即当一存储器写入时，另一存储器读出在这二存储器中交替地实现。多路调制器505能使来自两存储器500和501中的一个存储器的信息分量经过多路调制器85供给发射机电路50的输入端。多路信号分离器499和多路调制器505的状态分别由互补信号KM和KMB来确定，从而指示出：当信息分量Yi出现在存储器500的数据输入端时，存储器501的数据输入端被耦合至发射机电路50的输入端，而当存储器500的数据输入端耦合至发射机电路50的输入端时，信息分量Yi出现在存储器501的数据输入端。

存储器500和501的写访问操作依靠一计数器509来实现，有一代码转换电路510与该计数器相联系，以便为了根据判定在存储器500和501中实现有选择访问（该判定将在下文讨论）。计数器509是以由信号FE确定的取样速率增加，该信号FE由，例如，部件35供给。除了存储器500和501的写入地址外，引出一信号W，以使能写入这些存储器;这信号W经过两态多路调制器530和531被供给存储器500和501的写入控制输入端WM，这二个两态多路调制器530和531由各自的信号KMB和KM控制。信号KM和KMB是由设置在计数器509后面的一触发器540提供;如果计数器的容量对应于高清晰度图象的象素或取样的数目，信号KM和KMB在各新图象改变它们的数值。

存储器500和501的读出访问操作，是直接通过一计数器545实 现，该计数器545以由一分频器550供给的信号的速率增加，该分频器550将信号FE八分频。

用分别连接至存储器500和501的两多路调制器588和589来提供读出或写入代码。

对于本专业的普通技术人员来说，很容易根据下面的考虑通过编程一只读存储器来提供一代码转换电路410：

首先应该注意，数字图象本身是作为由点和行形成的一两维的表来呈现的。使用表示此表的一部分的图5，来说明实现亚取样操作的方式。

这表的每一点一方面由水平位置代码H1、H2、H3、H4、H5、H6…指示，另一方面由垂直位置代码V1、V2、V3、…、V7、…指示。

取样Yi以正常的顺序、顺序的象素和顺序的行到达，就是说，它们可以表现为：

（H1，V1）;（H2，V1）;（H3，V1）;…直至行V1的末端，其后，（H1，V2）;（H2，V2）;（H3，V2）;…直至行V2的末端等等，各行都是如此。

通过代码转换电路，图5中标以A的各点首先被存储，这就是说，对应于（H1，V1）;（H3，V1）;（H5，V1）;…;（H2，V5）;（H4，V5）的诸点;其后是点B：（H2，V3）;（H4，V3）;…;（H1，V7）;（H3，V7）;其后是点C：（H2，V1）;（H4，V1）;…;（H1，V5）;（H3，V5）;以及最后是点D：（H1，V3）;（H3，V3）;（H5，V3）;…;（H2，V7）…。应该注意，在这过程中所有位于偶数行V2，V4，…上的诸点可以忽略不计。

Claims (5)

1、一种形成电视图象信号的方法，其特征在于，包括下列步骤：

产生图象信息分量；

至少根据所述图象信息分量产生滤波器控制参数；

根据至少三个相互不同的滤波特性将所述图象信息分量进行反折叠滤波，以供给滤波过的图象信号；

将所述滤波过的图象信号进行亚取样；以及

将所述滤波器控制参数和所述图象信号中选出的且亚取样的一个进行多路传送，以供给一个多路传送的信号形成所述电视图象信号。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波器控制参数与象素的块有关。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波器控制参数表示与象素有关的块的运动信息。

4、一种适于用以接收由权利要求1至3中任一权利要求所述的方法所产生的电视图象信号的接收设备，其特征在于，它包括：

用以接收信息分量的装置;

连接至所述接收装置用以将所述信息分量进行信号分离的装置，一方面供给图象信息分量和另一方面供给滤波器控制参数;

根据至少三个相互不同的滤波特性用以将所述图象信息分量进行上取样和内插滤波的装置，供给内插图象信号;以及

连接以接收所述内插图象信号和所述滤波器控制参数的输出装置，根据所述滤波器控制参数供给所述内插图象信号中选出的一个。

5、根据权利要求4所述的接收设备，其特征在于，所述滤波器控制参数与象素的块有关。

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