DE3239404A1 - Umcodierbares, hochaufloesendes fernsehsystem mit vertikalabtastung und umcodiereinrichtung sowie empfaenger hierfuer - Google Patents

Description

RCA 76,938 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 314,847
vom 26. Oktober 1981

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Umcodierbares, hochauflösendes Fernsehsystem mit Vertikalabtastung und Umcodiereinrichtung sowie Empfänger hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf ein hochauflösendes Fernsehsystem, bei welchem die Abtastraten und -richtungen so gewählt sind, daß sie sich leicht mit niedrigen Verzerrungen für die meisten üblichen Abtastnormen für Fernsehempfänger mit normalern Auflösungsvermögen umcodieren lassen, ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Transcoder, also eine Umcodiereinrichtung zur Verwendung bei einem solchen System und auf einen Empfänger zur Wiedergabe des hochauflösenden Videosignals dieses Fernsehsystems.

Die hauptsächlichen'weltweit genormten Abtastfrequenzen sind 525 Zeilen pro Bild und 60 Bilder pro Sekunde, wie sie in Amerika und Japan üblich sind, sowie 625 Zeilen pro Bild und 50 Bilder pro Sekunde, wie sie das in Europa übliche PAL- und SECAM-System verwenden.

In der US-Patentanmeldung No. 230,384 vom 2. Februar 1981 (Erfinder K. H. Powers) ist ein Vorschlag für eine Standardschaltung für ein digitales Fernsehsystem beschrieben, wel-

ches sich einfach zur Umcodierung in die beiden Hauptsysteme (NTSC und PAL) eignet, indem die gemeinsame Anzahl von Bildelementen im aktiven Teil jeder Zeile gleich 704 _+ 16N gewählt wird, so daß es möglich wird, unter Verwendung von ausschließlich aus Verschiebungs- und Addierelementen bestehenden Multiplizierern eine Interpolation der Bildabtastrate durchzuführen. Der hier vorgeschlagene Digitalstandard erlaubt eine einfache Umcodierung zwischen Bildelement-Abtastraten der digitalen Standardschaltung und der bevorzugten Abtastrate der größeren Fernsehsysteme.

Bei der Erzeugung bewegter Bilder für die Verwendung sowohl beim Theater wie auch beim Fernsehen können erhebliche Flexibilitätund Kosteneinsparungen bei der (nachträglichen) Redigierung aus der Verwendung fernsehähnlicher Kameras zur Erzeugung von Videosignalen, welche das zu betrachtende Bild wiedergeben, und durch die Verwendung eines Videobandes anstelle photographischen Filmes für die Zwischenspeicherung der einzelnen Tagesproduktionen resultieren. Dieses als elektronische Kinematographie bekannte Verfahren stellt eine schnell wachsende Technik dar, und es ist zu erwarten, die Verwendung photographischen Filmes weitgehend zu ersetzen, zumindest in der Schneidephase der Herstellung, wo verschiedene Teile der Produktion kombiniert bzw. entfernt werden, bis schließlich das Endergebnis vorliegt. Ein Umkopieren von Film auf Band wird bereits weitgehend beim Redigieren bzw. Zusammenschneiden verwendet, weil sich Videobänder leichter als photographischer Film zusammenschneiden lassen.

Derzeitige Fernseheinrichtungen mit Standarddefinition, die auf den bereits erwähnten 525- und 625-Zeilenabtastnormen beruhen, eignen sich nicht zur Wiedergabe bis zu den völligen Vertikal- und Horizontalauflösungsgrenzen von 35- oder 70-Millimeter-Film. Daher ist ein hochauflösendes Fernsehsystem erwünscht, dessen Auflösung diejenige des photographischen Filmes, auf welchem die Bilder aufgezeichnet werden können, erreicht.

Das Seitenverhältnis eines Kinofilmes ist größer als dasjenige der derzeit üblichen Fernsehsysteme, bei denen das Seitenverhältnis 1,33 beträgt (drei Einheiten in der Höhe und vier Einheiten in der Breite), während bei Kinofilm Seitenverhältnisse von 1,67 und 1,85 üblich sind und auch Seitenverhältnisse von 2,0:1 vorkommen. Daher muß ein hochauflösendes Fernsehsystem, welches für die elektronische Kinematographie verwendet werden soll, mit einem Seitenverhältnis arbeiten, welches gleich demjenigen des umzucodierenden Filmes ist. .

Um kompatibel mit photographischem Film zu sein, soll das hochauflösende Fernsehsystem eine Auflösung von mehr als 1000 Zeilen haben. Die Anzahl der abgetasteten Elemente, oder genauer die Anzahl der Abtastzeilen innerhalb des aktiven Bildteiles sollte so gewählt werden, daß die Kosten für die Umcodierung zwischen dem hochauflösenden Fernsehstandard und den nominal 485 bzw. 575 aktiven Zeilen der üblichen 525- und 625-Zeilen-Systeme möglichst niedrig werden.

Bei der Umcodierung von einem Satz Zeilen pro Bild in einen zweiten Satz können Verfremdungen auftreten, weil die Vertikalabtastfrequenz geringer als die Hälfte der Auflösungs-. bandbreite ist. Die Verfremdung oder Verfälschung entsteht durch Störungen, die in ein Datenabtastsystem gelangen.

Diese Störungen, resultieren aus der Abtastung eines kontinuierlichen Signals, welches Frequenzkomponenten enthält, die zu hoch sind, um von der benutzten Abtastfrequenz noch erfaßt zu werden. Die Hochfrequenzkomponenten des kontinuierliehen Signals tragen zu der Amplitude der niedrigfrequenten Komponenten des abgetasteten Signals bei und werden von dem Verarbeitungssystem als Störungen gewertet. Man kann dies vermeiden durch die Verwendung eines optischen Antiverfälschungs-Vorfilters oder durch ein elektronisches Vertikalaperturfilter, welchem das Signal nach Abtastung mit einer genügend hohen Frequenz zugeführt wird. Das elektronische Vertikalaperturfilter reduziert die Bandbreite des Signals, so daß die Vertikalabtastung eine Verfälschung hervorruft.

Im letztgenannten Fall beeinträchtigt eine Vorfilterung in einem Ausmaß, welches für die niedrigste zu erwartende Zeilenzahl pro Bild geeignet ist, diejenigen Umcodierungen, die in ein System erfolgen, dessen Zeilenzahl größer als die niedrigste ist. Die im 525- und im 625-Zeilen-System erreichte Vertikalauflösung ist praktisch etwa gleich. Für beide Bereiche entwickelte Fernsehkameras benutzen dieselben Objektive und haben Bildaufnahmeröhren gleicher Größe und gleicher Verzögerungseigenschaften, welche maßgebend für die Auflösung sind. Der subjektive Qualitätsvorteil des 625-Zeilen-Systems gegenüber dem 525-Zeilen-System liegt nicht in einer besseren Vertikalauflösung, sondern in der geringeren Auffälligkeit der Abtastzeilen und Zeilensprungbilder und im größeren Freiraum hinsichtlich der vertikalen Nyquist-Frequenz und der damit einhergehenden geringeren Vertikalverfälschung in Bereichen großer vertikaler Details. Diesem subjektiven Qualitätsvorteil steht eine größere Anfälligkeit gegen sichtbares Flackern der hellen Wiedergaberöhren von Fernsehbildern mit 625 Zeilen und 50 Bildern pro Sekunde entgegen.

Bei zeilenfrequenter Umcodierung können auch Schwebungen auftreten, die konzeptionsbedingt aus der geringen räumlichen Neigung der ankommenden umzucodierenden Horizontalzeilen gegenüber den erzeugten neu interpolierten Zeilen resultieren. Dies kann beispielsweise bei einer nicht richtigen Synchronisierung der Zeilenzähler auftreten, wodurch ein von Zeile-zu-Zeile-Rutschen der Interpolation möglich wird. Im Falle einer Umwandlung von einem hochauflösenden Fernsehsystem auf einen Kinofilm durch Belichtung mit einem Laser können Schwebungen auftreten, wenn der Film mit einem Fernseh-Filmabtaster abgetastet wird. Es ist hier wünschenswert, Umwandlungen so vorzunehmen, daß solche Schwebungen nicht auftreten.

Bei einem hochauflösenden Fernsehsystem ist die Datenfrequenz oder Datenrate wesentlich höher als diejenige normfrequenter Signale, aufgrund deren die Umcodierung erfolgt. Zur

Einsparung von Speicherplatz ist es nun vorteilhaft, die Umcodierung von hoher Auflösung in Standardauflösung derart durchzuführen, daß die Speichereingabe, die zur Durchführung der umcodierung erforderlich ist, mit der Frequenz für Standardauflösung erfolgt und nicht mit der Frequenz für hohe Auflösung.

Ein hochauflösendes Haupt-Fernsehvideosystem gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung eignet sich zur Umcodierung in Systeme unterschiedlicher Anzahl von Horizontalzeilen pro Bild. Das System enthält einen Bilderzeuger oder Wandler zur Umwandlung eines Bildes in ein Videosignal durch aufeinanderfolgende Vertikalabtastungen des Bildes. Es ist auch eine Steuerschaltung für die Abtastung vorgesehen, welche diese Vertikalabtastung durch den Bilderzeuger oder Bildwandler bewirkt. Eine Umwandlungseinrichtung wandelt das vertikal abgetastete Bild in ein horizontal abgetastetes Bild mit einer vorgewählten Anzahl von Zeilen pro Bild um. Schließlich ist die Steuerschaltung für die Abtastung mit der Um-Wandlungseinrichtung gekoppelt.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung codiert der Umcodierer vertikal abgetastete Fernsehsignale hoher Auflösung in horizontal abgetastete Fernsehsignale mit Standardauflösung um . Das System enthält eine abtastfrequent arbeitende Umwandlungsschaltung, welche das vertikal abgetastete Signal hoher Auflösung an Punkten während der Vertikalablenkung abtastet (abfühlt), die Abtastpunkten (Abfühlpunkten) für das horizontal abgetastete Fernsehsignal mit Standardauflösung entsprechen. Eine Koppelschaltung koppelt die abtastfrequent arbeitende Umwandlungsschaltung mit einer Auswerteschaltung.

Die Umcodierung erfolgt durch Filterung und Abfühlen der Vertikalabtastungen mit der Zeilenfrequenz des Signals, in welches umcodiert wird, und auf diese Weise vermeidet man die anfängliche zeilenfrequente Interpolation. Die Abtast- oder Abfühlwerte werden mit einer zu einer geringen Auflösung ge-

hörigen Frequenz zum späteren Auslesen oder zur bildfrequenten Umwandlung des umcodierten Signals gespeichert.

Ein Empfänger zur Bildwiedergabe nach dem erfindungsgemäßen Videosystem bildet ein Raster durch Vertikalabtastung mit derselben Abtastfrequenz wie beim hochauflösenden Fernsehsystem.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer hochauflösenden Fernsehkamera;

Fig. 2 veranschaulicht die vertikale Zeilenabtastung einer aufzunehmenden Szene und daraus entstehende Videosignale;

Fig. 3 veranschaulicht Ablenk- und Abtastmuster auf einem Raster und ihre Beziehung zu Speicherplätzen eines Speichers;

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Fernsehsystems gemäß der Erfindung, bei welchem die Analog/Digital-Umwandlungsabtastrate die umcodierte Horizontalzeilenfrequenz bestimmt;

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines digitalen Fernsehsystems gemäß der Erfindung, bei welchem die Horizontalzeilen des Ausgangssignals durch Interpolation zwischen den ankommenden hochauflösenden Digitalabtastwerten erzeugt wird;

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Vorfilters, welches bei den Schaltungen gemäß Fig. 4 oder 5 verwendet werden kann;

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer abtastfrequent arbeitenden Zeilenumwandlungsschaltung, die bei der Schaltung nach Fig. 5 verwendet werden kann; und

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zur unmittelbaren Wiedergabe von Signalen mit einem hochauflösenden Monitor oder Empfänger.
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In Fig. 1 ist als Blockschaltbild eine bekannte Farbfernsehkamera 100 zur Erzeugung von Fernsehsignalen mit hoher Auflösung durch Vertikalabtastung gezeigt. Ein optisches System

101 fokussiert über ein Farbtrennprisma 108 Licht auf die aktiven Teile von Bildwandlern 102 bis 106, welche Kameraröhren wie Vidicons oder Festkörper-Bildwandler sein können, wie sie im Stande der Technik bekannt sind. Ein Taktsignalgenerator 110 steuert einen Synchronisiersignalgenerator 118, der vertikalfrequente Synchronsignale f„ und horizontalfrequente Synchronsignale f„ sowie weitere Signale wie Austast- und Torsignale für das Farbsynchronsignal erzeugt. Die Vertikal- und Horizontalsynchronsignale gelangen vom Synchron-Signalgenerator 118 zu einem Ablenkschwingungsgenerator 120", welcher Impuls- und/oder Rampensignale erzeugt, die sich für den verwendeten Bildwandlertyp eignen. Die Vertikal- und Horizontalablenkschwingungen werden Abtastern 112 bis 116 zugeführt, welche den einzelnen Bildwandlern 102 bis 106 zugeordnet sind. Wenn die Bildwandler Kameraröhren sind, dann können die Abtaster Ablenkwicklungen, Fokussierspulen und dergleichen enthalten. Von jedem der Bildwandler 102 bis 106 werden Farben wiedergebende Videosignale abgeleitet und einer geeigneten Videosignalverarbeitung zugeführt, etwa mit Hilfe von Vorverstärkern, Gammakorrekturschaltungen und dergleichen, die hier als ein Block 122 veranschaulicht sind. Die verarbeiteten Signale R, G und B werden einer Matrix 124 zur Erzeugung hochauflösender Leuchtdichte- (Y) und Farbdifferenzsignale zugeführt, die in diesem Falle als Signale R-Y und B-Y veranschaulicht sind. Diese Signale können durch eine übertragungsstrecke einer (in Fig. 1 nicht dargestellt) Nutzschaltung zugeführt werden, die beispielsweise von der in Fig. 4 gezeigten Art sein kann. Die übertragungsstrecke kann ein Bandaufzeichnungsgerät sein, mit Hilfe dessen die Signale für die Speicherung und eventuelle Wiedergabe auf ein Band übergespielt werden.

Gemäß der Erfindung sind bei der hochauflösenden Kamera die Abtaster (Ablenkschaltungen) im Zusammenhang mit den Synchronisiersignalen und den Bildwandlern so angeordnet, daß sie eine relativ schnelle vertikale Zeilenablenkung des Bildes sowie eine relativ langsame Horizontalablenkung ergeben. Der

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Ausdruck "vertikale Zeilenablenkung" im Gegensatz zur horizontalen Zeilenablenkung bezeichnet hier einen an sich bedeutungslosen Unterschied, da eine übliche Kamera mit Horizontalzeilenablenkung nur auf die Seite gedreht zu werden braucht, um eine vertikale Zeilenabtastung zu ergeben. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung hat die Vertikalzeilenablenkung jedoch die Bedeutung einer schnellen Ablenkung rechtwinklig zur Richtung der schnellen Ablenkung desjenigen Systems, in welches umcodiert werden soll. Bei solchen Standardsystemen, wie sie in Japan, Amerika und in Europa verwendet werden, erfolgt die schnelle Ablenkung in Horizontalrichtung.

Fig. 2 dient zur Veranschaulichung des Abtast- und Umcodier-Schemas. Fig. 2a zeigt ein Bild, welches auf den Frontplatten der Bildwandler 102 bis 106 durch das optische System 101, 108 gebildet werden kann. Die erste vertikale Zeilenablenkung ist durch eine vertikale Linie 201 in Fig. 2a veranschaulicht, und am Ende der nach unten verlaufenden Vertikalablenkung erfolgt ein extrem schneller Rücklauf zum oberen Ende der Linie 202, und dann erfolgt eine zweite Vertikalzeilenablenkung. Am Ende jeder Vertikalzeilenablenkung verschiebt der Abtaster den Beginn der nächstfolgenden Zeilenabtastung etwas nach rechts, so daß die vertikalen Zeilenablenkungen von links nach rechts über das Bild mit der langsameren der beiden Ablenkfrequenzen wandern. Bei einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt dieses horizontale Wandern unter Steuerung durch eine Frequenz, bei der 1800 aktive Vertikalzeilenablenkungen während des Fortschreitens der Vertikalzeilenablenkung über das Bild von links nach rechts erfolgen. Bei einer anderen Ausführungsform betrage die Zahl der aktiven vertikalen Zeilen 2160. Die Entstehung dieser Zahlen sei nachstehend erläutert. Daraus wird hervorgehen, daß diese Zahlen so gewählt sind, daß Signale hoher Auflösung, die ein Bild mit einem Seitenverhältnis von 5:3 bzw. 2:1 darstellen, in ein Fernsehsystem mit Standardauflösung umcodiert werden, bei dem das Bild ein Seitenverhältnis von 4:3 hat. Nach dem Ende der letzten Vertikalzeilenablenkung

(1800) bewirkt der Abtaster eine Rückführung längs eines Weges, wie er durch die gestrichelte Linie 204 angedeutet ist, zum Beginn der Zeile 201 zur Vorbereitung des Beginns der nächstfolgenden Ablenkung. Diese Ablenkung bezieht sich, wie bereits gesagt wurde, hauptsächlich auf einen Bildwandler in Form einer Kameraröhre. Festkörper-Bildwandler können so ausgebildet werden, daß sie äquivalente Ausgangssignale liefern, selbst wenn diese Signale aus dem Bildwandler durch Verschieben des gesamten Inhaltes in ein Register überführt werden, aus dem dann Abtastzeilen abgeleitet werden.

Die Figuren' 2b und 2c zeigen über der Zeit aufgetragene Amplitudenverläufe von Signalen, die durch die vertikale Zeilenabtastung nach Fig. 2a abgeleitet worden sind. In Fig. 2b enthält ein Videosignal 204 wiederholt auftretende Synchronsignalabschnitte 206 und Austastsignalabschnitte 208, zwischen denen der aktive Videoabschnitt liegt. Die Oberseite der Zeilenabtastung 201 wird durch den Abschnitt 210 des Videosignales 204 dargestellt, und der Übergang im Videosignal 204 zum Zeitpunkt ti stellt diejenige Zeit dar, bei welcher die vertikale Abtastzeile 201 die Übergangszeilen 212 im Bild kreuzt. Der Abschnitt 214 des Videosignals 204 stellt den von der Zeile 201 unterhalb der Übergangszeile 212 abgetasteten Bildabschnitt dar. Die Abschnitte 216 und 218 des Videosignals 204 stellen denjenigen Teil des Bildes dar, der durch die vertikale Abtastzeile 202 ober- bzw. unterhalb der Übergangslinie 212 abgetastet ist. Fig. 2c zeigt das von den letzten beiden vertikalen Abtastzeilen 1799 und 1800 erzeugte Videosignal. Die Übergänge im Videosignal zu den Zeitpunkten t3 und t4 veranschaulichen die Änderung im Bild während der Zeilenabtastung 1799 zu den Zeitpunkten, wo die Abtastzeile die Übergangszeilen 212 und 214 des Bildes kreuzen.

Wie Fig. 2a zeigt, tastet die erfindungsgemäße Einrichtung 1800 aktive Vertikalzeilen pro Vollbild ohne Verschachtelung ab. Die Verschachtelung ist nicht notwendig, wenn das Bild

in Form eines Fernsehsignals (welches oft in einer Videobandaufzeichnung vorliegt) in 35-Millimeter- oder 70-Millimeter-Film umgewandelt wird. Zur Betrachtung des Signals auf einen Monitor oder Empfänger kann jedoch eine Verschachtelung (Zeilensprung) zweckmäßig sein.Für die Umwandlung aus einem Fernsehsignal in Filmbilder wird eine Laser- oder Elektronenstrahlabtastung benutzt, und die Flimmerfrequenz richtet sich nach dem Wiedergabeverfahren des resultierenden photographischen Films und nicht nach einer (Zeilensprung-) Verschachtelung des Fernsehsignals bei der Belichtung des Films. Wenn andererseits eine Umcodierung in ein Fernsehsystem normaler Auflösung, welches mit Zeilensprung-Verschachtelung arbeitet, durchgeführt werden muß, dann kann der andernfalls zur Durchführung der Umcodierung nötige Speicher, auf den noch eingegangen wird, zur Lieferung des verschachtelten umcodierten Signals benutzt werden.

Fig. 3 veranschaulicht ein Rasterabtastmuster und ein zugehöriges Speicherplatzmuster zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung. In Fig. 3a definiert ein Muster vertikaler Abtastzeilen 201 bis 1800 ein Raster mit einem Seitenverhältnis von 5:3. Das Raster wird durch den abgetasteten Bereich definiert. Es wurde bereits gesagt, daß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 1800 Zeilenabtastungen vorgenommen werden, wobei die Abtastung mit der Vertikalzeile

201 beginnt und nacheinander über 202, 203 1799, 1800

fortschreitet. (Es sei bemerkt, daß die Bezeichnung der einzelnen Zeilen, wie sie in Fig. 3 verwendet ist, nicht die gesamte Anzahl von Zeilen pro dargestellten Bild wiedergibt.) Diese 1800 Vertikalabtastungen erfolgen über ein Intervall eines Vollbildes. Im Falle eines Festkörpersensors erfolgt die Auslösung über die Periode eines Vollbildes.

Soll aus einem hochauflösenden Fernsehsignal ein 35-mm-Film mit einem Seitenverhältnis von 5:3 erzeugt werden, dann ist keine Formatkorrektur erforderlich, und das Signal kann unmittelbar mit Hilfe eines Lasers oder Elektronenstrahlabtasters auf den lichtempfindlichen Film übertragen werden.

Soll ein Fernsehsignal mit Standardauflösung jedoch umcodiert werden, etwa ein solches mit einem Seitenverhältnis von 4:3, dann muß eine gewisse Formatkorrektur vorgenommen werden. In Fig. 3a ist der abzuschneidende Bereich durch die Vertikalabtastlinien 201, 202 und 203 an der äußersten linken Seite und durch die Abtastlinien 1798, 1799 und 1800 an der äußersten rechten Seite dargestellt. Die tatsächliche Anzahl einlaufender Zeilen, die im umcodierten Signal schließlich nicht erscheinen, ist größer als bei dem vereinfachten Beispiel nach Fig. 3. Bei diesem dargestellten Beispiel ist die vertikale Abtastzeile 204 die erste Information enthaltende Zeile, die im umcodierten Signal erscheint. Die Zeilenabtastung 204 beginnt an der Oberseite der Figur und schreitet nach unten fort. Die aufeinanderfolgend mit 1, 2 ... 7 bezeichneten Punkte stellen symbolisch diejenigen Punkte dar, bei denen das während der Zeilenabtastung 204 erzeugte Signal abgetastet werden sollte, um diejenigen Abtastwerte zu ergeben, welche den Wert einer horizontalen Zeilenabtastung im umcodierten Signal darstellen. Beispielsweise hat das Signal am Punkt 1 auf der Zeilenabtastung 204 denselben Wert wie zu Beginn der ersten aktiven Horizontalzeilenabtastung 251 im umcodierten Signal. Ähnlich stellen die Punkte 2, 3 und 4 Punkte dar, bei welchen die Werte des bei der Zeilenabtastung 204 erzeugten Videosignals gleich dem Wert des Signals zu Beginn der zweiten, dritten und vierten aktiven Horizontalzeilenablenkung 252 bis 254 sind. Gegen das untere Ende der Zeilenablenkung 204 stellen in ähnlicher Weise die Punkte 5, 6 und 7 Punkte dar, bei denen der Wert des durch die Zeilenabtastung 204 dargestellten Videosignals den Wert des linken Endes der letzten drei Horizontalzeilenabtastungen 255 bis 257 des Signals, in welches umcodiert wird, hat. Wenn das Signal, in welches codiert wird, ein 550 Zeilen-NTSC-Signal ist, dann stellen die Horizontalzeilenabtastungen 251 bis 257 die 485 aktiven umcodierten Zeilen dar, während im Falle eines PAL-Signales mit 625 Zeilen die Horizontalzeilen 251 bis 257 575 Zeilen darstellen.

Ähnlich ist der zweite Abtastwert der Horizontalzeilenab-

tastung 251 gleich dem Wert des Videosignals der Vertikalzeilenabtastung 205 am Punkt 8, und das zweite Bildelement der umcodierten Horizontalzeilen 252 bis 257 wird durch die Punkte 9 bis 14 auf der Vertikalzeilenabtastung 205 dargestellt. Jede vertikale Zeilenabtastung definiert somit sequentiell ein Teilbildelement jeder horizontalen Zeile des umcodierten Signals. Das letzte Element der Horizontalzeile 251 wird gebildet durch den Wert der Zeilenabtastung 1797 am Punkt 29, das letzte Element der Horizontalzeile 252 wird gebildet durch den Wert des Videosignals am Punkt 30 bei der Vertikalzeilenabtastung 1797 usw.

Der Fachmann sieht, daß die Horizontalauflösung des umcodierten Signals bestimmt wird durch die Anzahl vertikaler Abtastzeilen innerhalb des Sichtfeldes bei einem 5:3-Raster hoher Auflösung, dessen Sichtfeld durch das Seitenverhältnis des umcodierten Signals bestimmt wird. Beispielsweise liegen die vertikalen Abtastzeilen 201 bis 203 und 1798 bis 1800 nicht innerhalb des Sichtfeldes des Rasters nach Fig. 3, wenn man den dargestellten ümcodierfall betrachtet. Die Zeilen 204 bis 1797 liegen innerhalb des Sichtfeldes, und die Anzahl vertikaler Abtastzeilen bestimmt die horizontale Auflösung des umcodierten Signals.

Es sei bemerkt, daß keine Interpolation von Signalwerten notwendig ist, um Bildelement-Abtastwerte für irgendeine vorbestimmte Anzahl von Horizontalzeilen in dem Signal, in welches umcodiert werden soll, zu erzeugen. Unabhängig davon, ob von einem hochauflösenden Signal in ein Ausgangssignal mit 525 oder 625 Zeilen umcodiert werden soll, braucht daher nicht der Wert des Videosignals der Vertikalabtastzeilen zum Zeitpunkt der Kreuzung desjenigen Punktes gewählt zu werden, der einen Punkt in der Horizontalzeile des Signals darstellt, in welches umcodiert wird. Weil keine Bildelement-Interpolation zwischen benachbarten Horizontalzeilen notwendig ist, um die Werte von Zwischenzeilen der Horizontalzeilen zu erzeugen, braucht man auch keine Horizontalzeilen-Verzögerungseinrichtungen oder -speicher, die mit der Datenrate für

hohe Auflösung betrieben werden. Eine hochwertige Interpolation zwischen Horizontalabtastzeilen kann vier oder mehr Horizontalzeilen-Verzögerungseinrichtungen erfordern, wie es in der US-Patentanmeldung Nr. 262,619 vom 11.Mai 1981 (deutsche Patentanmeldung P 32 17 681.3) des Erfinders K.H. Powers beschrieben ist. Wenn das ankommende Signal ein hochauflösendes Signal ist, dann müssen die Zeilenverzögerungseinrichtungen eine ausreichende Kapazität für die höhere Datenrate haben. Daher ist die beschriebene Vertikalabtasteinrichtung einfacher und preiswerter als Anordnungen, bei welchen die hochauflösenden Abtastungen parallel statt rechtwinklig zur Ablenkrichtung des niedrigauflösenden Systems verkaufen.

Die durch die Vertikalzeilenabtastung erhaltene Information läßt sich nicht unmittelbar für das horizontal abgetastete umcodierte Signal verwenden. Beispielsweise ergibt sich aus der Vertikalzeilenabtastung 204 ein Bildelementwert für jede Horizontalzeile des Ausgangssignals. Daher benötigt man zur Erzeugung eines Bildelementwertes in jeder Zeile des Ausgangssignals eine Vertikalabtastzeile des hochauflösenden Systems. Erst bei der Abtastung des Punktes 29 durch die Vertikalzeilenabtastung 1797 sind alle Punkte, welche die Horizontalzeilenabtastung 251 definieren, vollständig.

Für die Umwandlung einer Vertikal- in eine Horizontalzeilenablenkung kann man einen Speicher verwenden, wie er in Fig. 3b mit 300 bezeichnet ist. Die Speicherplätze sind mit der Nummer des entsprechenden Abtastpunktes aus Fig. 3a bezeichnet. Links oben im Speicher 300 befindet sich der Speicherplatz 1, in den der durch Abtastung der Vertikalabtastzeile2O4 am Abtastpunkt 1 enthaltene Signalwert eingegeben wird. Ähnlich stellen die Speicherplätze 2 bis 7 Speicherplätze dar, in welche die Signalwerte für die Abtastpunkte 2 bis 7 längs der Vertikalabtastzeile 204 eingegeben werden. Ähnlich können die Speicherplätze 8 bis 14 mit den Bildelementwerten für entsprechende Abtastpunkte auf Vertikalabtastzeilen 205 besetzt werden. Der Speicher 300 enthält für

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jedes zu speichernde Bildelejnent einen Speicherplatz. Wenn eine Umcodierung nur in 525 Zeilen pro Bild zu erwarten ist, dann braucht der Speicher 300 nur 485 Zeilen und soviele Spalten, wie die gewünschte Horizontalauflösung erforderlich macht. Soll andererseits die Möglichkeit einer Umcodierung sowohl in das 525- wie auch in das 625-Zeilen-System möglich sein, dann muß der Speicher 300 mindestens 575 Zeilen haben, und dann werden einige Speicherplätze bei der Umcodierung in 525-Zeilen-Systeme nicht benutzt.

Die Speicherplätze im Speicher 300 werden in der im Muster veranschaulichten Folge mit Signalen besetzt, die während einer Vertikalablenkung abgetastet werden. Die Vertikal/Horizontal-Umcodierung erfolgt durch Lesen in einer zur Richtung, in der der Speicher eingeschrieben wurde, rechtwinkligen Richtung, also etwa durch Lesen der ersten Zeile beginnend mit dem Speicherplatz 1 und Abtasten 1, 8 ... 22, 29 und Anschließen einer zweiten Horizontalzeile 2, 9 ... 23,30. Auf diese Weise wird jede Zeile sequentiell von oben nach unten ausgelesen, bis der ganze Speicher ausgelesen ist. Dadurch wird die schnelle horizontale Zeilenabtastung durch eine langsame Vertikalzeilenabtastung, wie sie bei Fernsehsystemen mit Standardauflösung üblich ist, simuliert.

Fig. 4 veranschaulicht einen Umcodierer, bei welchem Vertikalabtastungs-Analogsignale hoher Auflösung, wie sie von der Anordnung nach Fig. 1 erzeugt worden sind, in andere Fernsehsysteme umcodiert werden können. Nach Fig. 4 werden die Signale Y, I und Q hoher Auflösung von einer hochauflösenden Fernsehkamera 100 einem Analog-übertragungskanal 416 zugeführt, der ein Kanalteil eines Bandaufzeichnungs- oder eines Bildplattengerätes sein kann. Nach der Verarbeitung durch den Übertragungskanal 416 gelangen die Signale Y, I und Q zu Analogvorfiltern 410 bis 414, wo sie zur Verringerung von Verfälschungen gefiltert werden, die sich aus der nachfolgenden Analog/Digital-Umwandlung in den A/D-Konvertern 418 bis 422 ergeben können. Die Umwandlungsrate wird durch Taktsignale von einem Abtasttaktgenerator 424 bestimmt. Die Ab-

tastrate wird so gewählt, daß das gefilterte Analogsignal jeder Vertikalzeile zu einem Zeitpunkt abgetastet wird, wo der Wert der Vertikalzeilenabtastung dem durch die Umcodierung zu erzeugenden Abtastwert der Horizontalzeile entspricht. Die digitalisierten Signale werden einem Konverter 426 zur Umwandlung des Seitenverhältnisses zugeführt. Bei der hier beschriebenen Ausführung schneidet dieser Konverter diejenigen Teile des ihn durchlaufenden Signals ab, welche die Enden des Rasters eines Signals für ein Seitenverhältnis 5:3 darstellen, damit es für das 4:3-Seitenverhältnis des Signals paßt, in welches umcodiert werden soll. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Konverter 426 Teile an die Enden des durchlaufenden Signals anfügen, um das Eingangsraster zu strecken, also es für ein Raster mit größerem Seitenverhältnis desjenigen Signales,- in welches transcodiert werden soll, passend zu machen. Die passend gemachten Signale werden einer Wählschaltung 428 für jede zweite Zeile zugeführt, welche jede zweite Zeile des ankommenden Signals zur Eingabe in einen Speicher identifiziert, während die nicht ausgewählten Signale fallengelassen werden. Diese Auswahl jeder zweiten Zeile verringert die Auflösung auf die Standardauflösung. Die Signale werden dann in einen Bildspeicher 430 eingegeben, der mit einem Zeitinterpolator 432 zusammenwirkt, um die Halbbild- oder Bildfrequenz in die gewünschte BiIdfrequenz des Ausgangssignals umzusetzen.

Der Bildspeicher 430 enthält ein paar Speicher, die jeweils ein Vollbild von Information mit Standardauflösung speichern können. In einen der Speicher kann eingeschrieben werden, während der andere gelesen wird, wie es als sogenannter "Ping-Pong"-Betrieb bekannt ist. Die Leserate bestimmt sich durch die Ausgangsbildfrequenz (Vollbild), und es können gegebenenfalls in bekannter Weise Vollbilder wiederholt oder ausgelassen werden, um eine bildfrequente Umwandlung zu erhalten, oder man gewünschtenfalls auch eine Zeitinterpolation benutzen.

Wenn das Fernsehsignal hoher Auflösung digitale Form haben soll, dann muß die Abtastrate längs einer Vertikalzeile genügend hoch sein, um die gewünschte Auflösung zu ergeben, wenn die Information auf 35-mm-Film übertragen werden soll. • 5 Wenn die Abtastrate längs der Vertikalzeile 625 Zeilen pro Bild entspricht, dann hat der mit der Videoinformation belichtete Film eine Vertikalauflösung, die nicht besser als bei einem Standard-Fernsehsystem mit 625 Zeilen ist. Es liegt auf der Hand, daß die Digitaldatenrate für das Digitalfernsehsystem hoher Auflösung durch andere Gesichtspunkte festgelegt werden muß.

Die Vertikaldimension (die Anzahl von Abtastwerten in der Vertikalabtastzeile) des Abtastgitters, welches das Fernsehsystem hoher Auflösung definiert, sollte diejenige Zahl sein, welche sich für eine einfache Interpolation auf sowohl 485 wie auch 575 eignet, also die geeigneten Zahlen aktiver Zeilen beim 525-bis 625-Zeilen-System. In der Vertikalrichtung ist eine Abtastrate erwünscht, die zu einer Abtastung führt, welche etwas mehr als die 485 aktiven Zeilen des etwas unterabgetasteten 525-Zeilen-Systems und als die 575 aktiven Zeilen des etwas überabgetasteten 625-Zeilen-Systems ist. Eine geeignete Zahl für die aktiven Vertikalelemente ist 1060, welches genau die Summe von 485 und 575 ist. Wählt man die Zahl aktiver Vertikalelemente in dem hochauflösenden Digitalsystem mit 1060, dann vereinfacht sich die Umcodierung und Interpolation in die Zahlen 575 und 485. Eine Umwandlung zwischen den 1060 aktiven Vertikalelementen der Vertikalabtastzeile und den Systemen mit Standardauflösung erleichtert sich durch Unterteilung der 1060 Elemente jeder vertikalen Abtastzeile eines hochauflösenden Fernsehsystems in 18 Blocks, von denen jeder 59 Hochauflösungselemente enthält.

Das Interpolationsverhältnis für die Umcodierung vom hochauflösenden System (1060 aktiven Zeilen) in ein PAL- oder SECAM-System mit Standardauflösung (575 aktive Zeilen) ergibt sich zu

1060/575 = 1.843472 « 59/32.

Dieses Interpolationsverhältnis kann gut approximiert werden (innerhalb von 0,02%) durch einen rationalen Bruch (59/32) mit einer genauen Potenz von 2 im Nenner. Dies führt zu einer Verringerung der Anzahl von Bits, die bei solchen Multiplikationen benötigt werden, wenn eine Polynom-Interpolation (quadratische oder kubische Interpolation) mit den Verfahren der vorerwähnten Patentanmeldungen von Powers durchgeführt werden.

In ähnlicher Weise ergibt sich das Interpolationsverhältnis. für die Umcodierung von dem hochauflösenden System (mit 1060 aktiven Zeilen) in das NTSC-System mit Standardauflösung (485 aktiven Zeilen) durch

1060/485 = 2..185567s» 35/16, wobei das Interpolationsverhältnis 1060/ 485 für die Umcodierung von 1060 aktiven Elementen bei der hochauflösenden Vertikalzeilenabtastung in 485 aktive Elemente des 525-Zeilen-Standards recht gut (innerhalb 0,08%) approximiert werden kann durch einen rationalen Bruch (35/16), dessen Zähler eine Potenz von 2 ist. Bei diesen beiden Approximationen können ein oder zwei Signalabtastwerte fallengelassen werden, und dann erhält man eine leichte geometrische Verzerrung. Keine andere Zahl als 1060 innerhalb des Bereichs von 1000 bis 1100 hat die einzigartige Eigenschaft der Verhältnisbildung von Abtastwerten oder Elementen, die durch einen rationalen Bruch mit einer Potenz von 2 im Nenner gut approximiert werden können. Zieht man die Vertikalaustasterfordernisse eines Analogstandards, der mit der üblichen Austastpraxis vergleichbar ist, in Betracht, dann entsprechen 1060 Elemente bei der Vertikalabtastung einem horizontal abgetasteten System hoher Auflösung mit etwa 1150 Gesamtzeilen, und man sieht, daß man wiederum die Summe von 525 und 625 erhält. Im Falle eines mit hoher Geschwindigkeit vertikal abgetasteten hochauflösenden Systems muß jedoch die Austastdauer langer sein, und jede Vertikalabtastung umfaßt 1300 Abtastwerte, mehr oder weniger.

Fig. 5 veranschaulicht einen ümcodierer, bei welchem die von der Anordnung nach Fig. 1 erzeugten Vertikalabtastsignale

t * * 1

t * « » · ti 'in

-22-

hoher Auflösung in andere Fernsehsysteme umcodiert werden können. Gemäß Fig. 5 werden die Signale Y, R-Y und B-Y hoher Auflösung Analog/Digital-Konvertern 502 bis 506 zugeführt. Die analogen Eingangssignale werden mit einer Rate abgetastet, die wesentlich höher als die vierfache Farbträgerfrequenz ist, dann werden sie quantisiert und digitalisiert, so daß Digitalsignale entweder in serieller oder in paralleler Form entstehen. Die Signale können eine Rate haben, so daß - wie beschrieben - 1060 aktive Elemente erzeugt werden. Die Signa-Ie werden einem zweidimensionalen Filter 508 zugeführt, welches die Videosignale in Vertikal- und Horizontalrasterrichtung vorfiltert. Das Ausmaß der Filterung hängt von der Anzahl der Zeilen in dem Signal, in welches umcodiert werden soll, ab, so daß Verfälschungen des Signals vermieden werden, die aus der Verringerung der Abtastrate resultieren können, welche bei der Zeilenabtastung des Analogsignals verwendet wird. Das Signal wird dann über einen (nicht dargestellten) Übertragungskanal einem Konverter 510 für die Zeilenabtastrate zugeführt, welcher die ankommende Digitalabtastrate in die Ausgangszeilenrate umwandelt durch Interpolation zur Erzeugung von Abtastwerten an Punkten, die dem gewünschten Horizontalzeilenabtastpunkt entsprechen. Diese Abtastung erfolgt normalerweise an Punkten, die gleichmäßig entlang jeder Vertikalabtastung liegen. Die Synchronisation des Konverters 510 wird unterstützt durch einen Synchronsignalgenerator 512, dem von einer (nicht dargestellten) Quelle Taktsignale zugeführt werden. Die abgetasteten Signale gelangen zu einem Formatkonverter 514 zur Veränderung des Seitenverhältnisses, der bei der hier beschriebenen Ausführungsform diejenigen Teile des hindurchlaufenden Signals abschneidet, welche die Rasterenden eines Signals für das Seitenverhältnis 5:3 bilden, um es dem Seitenverhältnis 4:3 des Signals anzupassen, in welches umcodiert werden soll. Die solchermaßen beschnittenen Signale werden einer Wählschaltung 516 für jede zweite Zeile zugeführt, die jede zweite Zeile des ankommenden Vertikalsignals indentifiziert und in den Speicher 518 gelangen läßt.

Die Wählschaltung 516 entfernt jede zweite Vertikalzeilenabtastung, so daß die Auflösung des von dem hochauflösenden System in das System mit Standardauflösung umcodierten Signals begrenzt wird. Es wurde bereits gesagt, daß das Standard-Digital-System gemäß den erwähnten US-Patentanmeldungen von Powers eine Abtastfrequenz von 13,5 MHz benutzt und im aktiven Teil des 525-Zeilen-Systems wie auch des 625-Zeilen-Systems eine gemeinsame Anzahl von Horizontalabtastelementen ergibt. Wie in dieser US-Patentanmeldung beschrieben ist, beträgt die gemeinsame Anzahl aktiver Abtastungen 704 jl· 16N, wobei N eine ganze Zahl ist. Zur leichteren Umcodierung sollte das hochauflosende System das Doppelte dieser Anzahl von Vertikalabtastzeilen haben, modifiziert mit irgendeiner Änderung des Seitenverhältnisses. Bei dem hier beschriebenen Beispiel, wo das Seitenverhältnis des hochauflösenden Systems 5:3 und des Systems mit Standardauflösung 4:3 beträgt, wird die Zahl V der Vertikalzeilen im hochauflösenden System gebildet durch die Gleichung

2Sx 5/3 χ 3/4 = V,

wobei S die gemeinsame Anzahl aktiver Abtastungen ist. Für den Fall N=1 beträgt die aktive Zahl von Abtastungen bei einem Fernsehsystem mit Standardauflösung 720, und die entsprechende Anzahl vertikaler Abtastzeilen in einem hochauflösenden Fernsehsystem beträgt 1800. Diese Wahl erlaubt die Umcodierung in Abtastnormen sowohl für 525 als auch für 625 Zeilen durch einfache Wahl abwechselnder Signalabtastwerte.

Die Signale verringerter Datenrate von der Wählschaltung 516 werden in einen Speicher 518 eingegeben und dort solange gespeichert, bis vollständige Horizontalzeilen des Signals verfügbar sind und die Auslesung beginnt. Der Speicher 518 arbeitet mit einem Zeitinterpolator 520 im Sinne einer zeitabhängigen Interpolation des Signales zwischen der ankommenden Vollbildrate und der abgehenden Halb- oder Vollbildrate

zusammen. Die Ausgangsbildrate oder Bildfrequenz für Standardauflösung beträgt entweder 25 oder 30 Bilder pro Sekunde. Die Bildfrequenz bei einem Kinofilm beträgt normalerweise 24 Bilder pro Sekunde, jedoch braucht das hochauflösende Fernsehsystem keine mit der Filmbildfrequenz übereinstimmende Vollbildfrequenz zu haben, weil die Umcodierung des Fernsehsignals hoher Auflösung auf Film nicht mit Realzeit erfolgen muß, da der Film ja während seiner Belichtung nicht betrachtet wird. Wegen der nicht übereinstimmenden Bildfrequenzen von Fernsehsignalen mit Standardauflösung kann das hochauflösende System jedoch nicht eine einzige Vollbildfrequenz haben, die zu beiden Frequenzen für Standardauflösung ohne Zeitinterpolation paßt. Es besteht ferner die Möglichkeit, daß das hochauflösende Fernsehsystem selbst unmittelbar über Satellitenfunk oder durch direkte Projektion in einem Vorführraum zur Betrachtung angewandt wird. Daher muß die Bildfrequenz des hochauflösenden Systems genügend hoch sein, damit keine ruckartigen Bewegungen erscheinen.

Fig. 6 veranschaulicht als Blockschaltbild ein zweidimensionales Filter, wie etwa das Filter 508 in Fig. 5, es kann sich aber auch um Analogfilter wie die Filter 410 bis 414 nach Fig. 4 handeln. Gemäß Fig. 6a wird das Eingangssignal hintereinandergeschalteten Verzögerungsleitungen 602, 604 für eine Zeile zugeführt, so daß drei Signale entstehen, welche jeweils zeitlich um eine Rasterzeilendauer voneinander getrennt sind. Das Eingangssignal wird auch einem ersten Eingang einer Summierschaltung 606 zugeführt, auf deren zweiten Eingang das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 604 gegeben wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 602 gelangt zu einem ersten Eingang einer Summierschaltung 608, und zwar über eine Multiplizierschaltung 610, die ein festes Multiplikationsverhältnis von 1/2 hat (sie kann auch als 6dB-Dämpfungsschaltung angesehen werden). Das Ausgangssignal der Summierschaltung 606 wird einem zweiten Eingang der Summierschaltung 608 über einen Multiplizierer 612 zugeführt, der ein festes Multiplikationsverhältnis von 1/4 hat. Die Elemente 602 bis 612 bilden ein Transversalfilter (600),

dessen Amplitudenfrequenzgang Maxima und Minima bei Vielfachen der halben Zeilenfrequenz aufweist. Dieses Signal wird einem ähnlichen Transversalfilter 620 zugeführt, das sich nur darin unterscheidet, daß die Verzögerung der Verzögerungsleitungen 622 und 624 gleich der Dauer eines Abtastwertes anstatt einer Zeile ist. Die Kennlinie dieses Filters ist eine Kosinusfunktion mit einer Nullstelle bei der Frequenz f , und die Kennlinie der Hintereinanderschaltung der beiden Filter ist in Fig. 6b gezeigt, bei welcher der Beitrag des Filterabschnittes 620 durch die gepunktete Linie 626 veranschaulicht ist, welche die Kennlinie aufgrund des Filters 600 verändert. Ein solches Filter reduziert die Amplitude der Frequenzkomponenten sowohl in Vertikal- wie in Horizontalrichtung und reduziert auch Verfälschungen.

Für spezielle Anwendungen können auch andere komplexere Filter mit besserem übertragungsverhalten verwendet werden.

Fig. 7 zeigt in Blockdarstellung einen Konverter für die Zeilenabtastrate, etwa in Form des Konverters 510, bei welehern es sich um eine Ausführungsform des Interpolationssystems handelt, welches in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung Nr. 262,619 beschrieben ist. Der parabolische Interpolationsalgorithmus jener Anmeldung realisiert generell eine Gleichung der Form

^n = ^an^fn-1 ⁺ Vn⁺VW ⁺ Vn^{+2 (1)}

in welcher g ein interpolierter Abtastwert ist, der zwischen den Abtastwerten f und f ₊ * liegt, wobei η eine laufende Variable ist, welche die Positionsnummer des Abtastwertes g in einem Interpolationsblock von M ankommenden Abtastwerten f bedeutet. Für jeden Wert von η tritt der Abtastwert g bei einer Position n¹ innerhalb des Intervalls η

zwischen f und f ₊₁ auf, wobei n¹ sich für jeden Wert η ergibt zu

n' = (M-2^r)n (modulo 2^r),

wobei r die Potenz von 2 im Nenner des Approximations-Interpolationsverhältnisses gemäß obigen Angaben ist (für PAL oder

SECAM beträgt das Approximations-Interpolationsverhältnis 59/32, 2^r=32, und damit r=5; für NTSC beträgt das Approximations-Interpolationsverhältnis 35/16, 2^r=16, somit r=4). In Fällen, in denen das Interpolationsverhältnis so approximiert werden kann, lassen sich die Koeffizienten a , b , c , d als Summen von Brüchen in der Form p/2^r ausdrücken, wobei ρ eine ganze Zahl kleiner oder gleich 2 ist. Die zur Realisierung der Gleichung(1) erforderlichen Multiplizierer sind daher einfache Verschiebe- und Addiertypen. Gemäß Fig. 7 wird ein ankommendes digitales Videosignal von einem der Komponentenausgängen der Filter 508 dem Eingangsanschluß 710 zugeführt und gelangt somit zu drei aufeinanderfolgenden Verzögerungsleitungen 712 bis 716, wobei gleichzeitig vier aufeinanderfolgende Abtastwerte f_n_.i ff/ -^_n+1 ^unc^ f 2 erzeugt werden. Diese Abtastwerte werden einem ersten Eingang entsprechender Multiplizierer 720 bis 726 zugeführt. Ein Eingangstaktsignal mit der Abtastrate wird einem Eingangsanschluß 718 zugeführt und gelangt zu einer Synchronisierschaltung 728, welche einen Zähler für laufende Variable enthält, der den Wert η für jeden Abtastwert im Interpolationsblock der Abtastwerte bestimmt. Der Multiplizierer 730 ist ein ROM-Speicher, also ein nur auslesbarer Speicher, der für jedes η den Wert der Abtastposition n¹ und die entsprechenden Werte der vier Koeffizienten a , b , c und d speichert, welche gleichzeitig mit den Werten f ' als zweites Eingangssignal an die Multiplizierer 720 bis 726 gegeben werden. Die Ausgangssignale der Multiplizierer werden einer Akkumulations- oder Summierungsschaltung 732 zugeführt, welche den interpolierten Abtastwert g am Ausgangsanschluß 734 liefert. Die Werte von n¹ und die Koeffizienten a -d sind bei der Codierung in Systeme mit 525 Zeilen oder 625 Zeilen natürlich unterschiedlich. Bei Parallelverarbeitung kann jedoch die Umcodierung in beide Ausgangssysteme gleichzeitig erfolgen.

Fig. 8 veranschaulicht ein System mit einer hochauflösenden Kamera 100, welche Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignale (oder RGB-Signale) erzeugt, die von 1800 aktiven Vertikal-

Zeilenabtastungen stammen. Diese Signale werden durch ein übertragungssystem 804 geführt, welches ein Kabel· oder Funksystem sein kann und welches außerdem Abschnitte enthalten kann, in denen das Signal als Signalgemisch auftritt. Die Signale werden schließlich einem Fernsehwiedergabegerät zugeführt, welches für die Wiedergabe von Bildern aufgrund dieser Signale geeignet ist. Das Bild entsteht in bekannter Weise als Raster. Entsprechend der Erfindung ist das Wiedergabegerät für die unmittelbare Wiedergabe der Signale anstatt für umcodierte Wiedergabe eingerichtet.. Zu diesem Zweck wird das Raster vertikal mit 1800 aktiven Zeilen im Raster abgetastet. Darin liegt eine unmittelbare Verwendung von Signalen, die sich zur ümcodierung in andere Formen eignet.

Für den Fachmann verstehen sich auch andere Ausführungen der Erfindung. Insbesondere kann die Vertikalabtastung auch von rechts nach links über das Bild fortschreiten anstatt von links nach rechts, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben worden war. Auch kann die Abtastung von oben nach unten oder von unten nach oben erfolgen. Die Schaltungen und Signale können entweder analog oder digital sein, und die Form des Signales ist für die Erfindung gleichgültig. Der Formatkonverter für Änderungen des Seitenverhältnisses kann dem Konverter für die Zeilenabtastrate vorangehen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, so daß die Anzahl von Abtastwerten, welche den Konverter erreichen, begrenzt wird.

Die in den Schaltungen nach den Fig. 1 und 4 enthaltene Übertragung sstrecke kann auch an anderer Stelle als der Bruchstelle zwischen den beiden Figuren vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Übertragungsstrecke ein Dreispur-Digital-BandaufZeichnungsgerät sein, welches zwischen den A/D-Konvertern 502 bis 506 und dem Filter 508 eingefügt ist und bei dem das Band mit digitalisierter Information von den Konvertern bespielt wird und die abgespielte Information auf die Filter gegeben wird. Wenn die Art der endgültigen Verwendung bekannt ist, dann kann das DigitalbandaufZeichnungsgerät alternativ auch zwischen das Filter 508 und den Konverter 510 für die Abtastrate eingefügt werden.

Ein Hauptvorteil des beschriebenen Vertikalabtastsystems besteht im Vergleich zu Horizontalabtastsystemen darin, daß die Umcodierung der Zeilenfrequenz ohne Verwendung eines mit der Datenrate für hohe Auflösung betriebenen Speichers durchgeführt wird. Da in jedem Falle eine bildfrequente oder momentane Umwandlung notwendig ist, kann der mit der Standardauflösungsrate betriebene Bildumwandlungsspeicher benutzt werden. Dieser Speicher hat nur 1/4 der Größe, die andernfalls für die Speicherung mit einer Hochauflösungsrate erforderlich wäre. Dieser Vorteil verbindet sich mit dem weiteren Vorteil, daß Zeilenumwandlungsinterpolatoren entfallen und führt zu der weiteren günstigen Eigenschaft, daß keine Mehrfachumwandlungsschwebungen auftreten.

Leerseite

Claims (17)

PATENTAN /ALTE DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60 D-8OOO MUENCHEN 86 RCA 76,938 "Sch/Vu U.S. Ser. No. 314,847 vom 26. Oktober 1981 ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

1) Hochauflösendes Hauptfernsehsystem zur Umcodierung in Systeme mit unterschiedlicher Horizontalzeilenzahl pro Bild, mit einem steuerbaren Wandler (101-108,122,124) zur Umwandlung eines Bildes in ein Videosignal durch aufeinanderfolgende Abtastungen des Bildes, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Wandler eine Abtaststeuerschaltung (112,114,116,120) gekoppelt ist, welche den Wandler das Bild in Vertikalrichtung abtasten läßt, und daß über eine Koppelschaltung (424;512) mit der Abtaststeuerschaltung ein Konverter (410-414,418-422,426-432) zur Umwandlung von einer Vertikal- zu einer Horizontalabtastung mit einer vorgewählten Anzahl von Horizontalzeilen pro Bild gekoppelt ist.

2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Umwandlung in Signale mit Standardauflösung geeignete Signale erzeugt, daß mit der Abtaststeuerschaltung (112,114,

POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 69148-800

BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 700 200 40) KTO. 60 60 257 378 SWIFT HYPO DE MM

— Ρ —

116,120) ein Synchronsignalgenerator (110,118) gekoppelt ist, der eine Anzahl dieser Abtastungen pro Bild hervorruft, die bestimmt wird durch das Produkt einer ganzen Zahl, eines ersten und zweiten Quotienten und einer zweiten ganzen Zahl, wobei der erste Quotient das Seitenverhältnis horizontal zu vertikal des vom Wandler abgetasteten Rasters ist, der zweite Quotient das Seitenverhältnis vertikal zu horizontal des Fernsehsystems mit Standardauflösung, in welches die Umwandlung erfolgen soll, ist, die erste ganze Zahl Zwei und die zweite ganze Zahl die Anzahl von Abtastungen pro aktive Horizontalzeile bei dem System mit Standardauflösung ist.

3) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die einfache ümcodierung in Digitalsystemen mit 525 Zeilen pro Bild und 60 Bildern pro Sekunde einerseits und mit 625 Zeilen pro Bild und 50 Bildern pro Sekunde andererseits ausgelegt ist, daß mit der Abtaststeuerschaltung (112,114,116,120) eine Zeitsteuerschaltung (110,118) zur Bestimmung der Vertikalabtastfrequenz derart, daß eine Anzahl von Vertikalzeilenabtastungen während jedes Bildes zur Definierung der Horizontalauflösung des Systems gekoppelt ist, daß die Horizontalauflösung als das Zweifache des Produktes einer ganzen Zahl und eines Verhältnisses bestimmt ist, wobei die ganze Zahl die Anzahl von Abtastwerten pro Horizontalzeile in dem System, in welches umcodiert wird, ist und das Verhältnis der Quotient des Seitenverhältnisses des hochauflösenden Fernsehsystems dividiert durch das Seitenverhältnis des Systems, in welches umcodiert wird, ist.

4) System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerschaltung (110,118) die Frequenz der Vertikalabtastung derart steuert, daß im wesentlichen 1060 aktive Horizontalzeilenabtastungen während jedes Vollbildes auftreten.

5) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Ümcodierung mit verringerter Erzeugung von Schwebungen in Fernsehsystemen mit Horizontalablenkung höherer Frequenz und Vertikalablenkung niedriger Frequenz ausge-

legt ist, daß der Synchronsignalgenerator (110,118) mit der Ablenksteuerschaltung zur Steuerung der Vertikalablenkfrequenz gekoppelt ist, daß eine Vertikalvorfilterschaltung (410,412,414) zur Begrenzung der Bandbreite der Videosignale zur Herabsetzung von Verfälschungseffekten vorgesehen ist, und daß eine Zeilenabtasteinrichtung (418,420,422) zur Abtastung der bandbreitenbegrenzten Videosignale während jedes eine Vertikalzeilenabtastung darstellenden Intervalls und zur Erzeugung von Ausgangssignalabtastwerten vorgesehen ist, welche den Werten des Signals entsprechen, in welches um- codiert wird.

6) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuerschaltung (110,118) eine Einrichtung (424, 512) zur Erzeugung von im wesentlichen 1060 aktiven Abtastwerten pro Vertikalablenkung und eine Einrichtung zur Erzeugung von 1800 aktiven Vertikalablenkungen pro Vollbild enthält.

7) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 1800 Zeilen verschachtelt sind.

8) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Abtastungen digitale Form haben.

9) Umcodierer zum Umcodieren vertikal abgetasteter Fernsehsignale hoher Auflösung in horizontal abgetastete Fernsehsignale mit Standardauflösung, dadurch gekenn zeichnet, daß die vertikal abgetasteten Fernsehsignale hoher Auflösung einer mit der Abtastrate betriebenen Umwandlungsschaltung (502-510,514-516) zugeführt werden zur Abtastung der Signale an Punkten während jeder Vertikalabtastung entsprechend den Äbtastpunkten für die Horizontalabtastung der Norm, in welche umcodiert wird, und daß die abtastfrequent arbeitende Umwandlungsschaltung über eine Koppelschaltung (518,520) mit einer Nutzschaltung gekoppelt ist. um dieser die horizontal abgetastete Information zuzuführen.

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10) ümcodierer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung (518,520) weiterhin einen Speicher (518) enthält.

11) Ümcodierer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Abtastrate arbeitende Umwandlungsschaltung zur Verringerung der Horizontalauflösung des umcodierten Signals abwechselnde Vertikalzeilen auswählt.

12) Ümcodierer nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung von Verfälschungen infolge der abtastfrequenten Umwandlung eine Verfälschungsunterdrückungsfilterschaltung (508) vorgesehen ist.

13) Ümcodierer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung von Verfälschungseffekten ein zweidimensionales Filter (508) eingefügt ist.

14) Ümcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abtastfrequent betriebenen Konverter für das Seitenverhältnis eine Proportionierungsschaltung (Formatkonverter 514) gekoppelt ist.

15) Ümcodierer nach Anspruch 1 oder 14, gekennzeichnet durch eine Zeitinterpolationsschaltung (520) zur Bildfrequenzumwandlung zwischen den Bildfrequenzen der Fernsehsignale hoher Auflösung bzw. Standardauflösung.

16) Fernsehempfänger zur Darstellung eines Bildes in

einem Raster, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster durch die Abtastung 1800 aktiver Vertikalzeilen pro Videovollbild gebildet wird (Empfänger 806 in Fig. 8).

17) Fernsehempfänger nach Anspruch 16, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Raster durch zwei ineinander verschachtelte Halbbilder von jeweils 900 aktiven Zeilen gebildet ist.