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Auf diese Weise läßt sich die theoretisch erreichbare Grenze der vertikalen
Auflösung eines Fernsehsystems und bei einem 625- bzw. 525-Fernsehsystem nahezu
die gleiche Auflösung erreichen wie bei einem höherzeiligen Fernsehsystem ohne Anwendung
dieser Maßnahmen. Es ist daher zu erwarten, daß bei Anwendung der Methode der planaren
Filterung und aliasfreien Abwärtsabtastung die Anzahl der zur Übertragung eines
höher auflösenden Fernsehsignals erforderlichen Übertragungskanäle von 4 auf 2 Kanäle
reduziert werden kann. Ein derartiges, hochauflösendes Fernsehsystem
mit
einer zwei herkömmlichen Fernsehübertragungskanälen entsprechenden Bandbreite ist
indessen nach wie vor nicht mit herkömmlichen Fernsehgeräten kompatibel.
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Um eine Kompatibilität herkömmlicher Fernsehempfänger mit einem hochauflösenden
Fernsehsystem zu ermöglichen, ist es aus der älteren EP 0 076 547 Al bekannt, das
hochauflösende, einen 2:1 Zeilensprung aufweisende Fernsehsignal in eine die tieferfrequenten
Leuchtdichtekomponenten enthaltenden ersten Signalanteil und in einen die restlichen,
höherfrequenten Leuchtdichtekomponenten enthaltenden zweiten Signalanteil aufzuspalten.
Aus dem ersten Signalanteil wird durch Mittelung jeweils zweier benachbarter HDTV-Zeilen
ein kompatibles niederzeiliges Übertragungssignal gewonnen. Der zweite Signalanteil
wird mit einem, durch Kammfilterung aus dem ersten Signalanteil gewonnenen Vertikaldetailsignal
in einer Folgeperiode von 3 Halbbildern kombiniert. Das Kombinationssignal wird
über einen zweiten, nicht kompatiblen Signalweg übertragen. Da durch die Halbbildumschaltung
bei bewegten Bildvorlagen Bildstörungen auftreten, wird in diesem Falle mittels
eines Bewegungsdetektors das Kombinationssignal zu Null geschaltet. Empfangsseitig
wird aus den auf beiden Signalwegen übertragenen Signalen ein HDTV-Signal rekonstruiert.
Die Signalqualität des rekonstruierten HDTV-Signals wird einerseits durch die halbbildsequentielle
Übertragung des Vertikaldetailsignals und andererseits durch die fehlende hochauflösende
Übertragung von bewegten Details beeinträchtigt.
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Bei einem weiteren bekannten, kompatiblen HDTV-Fernsehsystem (»Fernseh-
und Kino-Technik«, 1982, H. 3, S. 99- 102) erfolgt die Abspaltung des ersten, tieferfrequenten
Signalanteils von dem nicht näher erläuterten HDTV-Signal mittels eines horizontal
und vertikal wirkenden, komplementären Tiefpaßfilters. Wie jedoch aus der Tiefpaßkomponente
ein niederzeiliges, normgerechtes Übertragungsignal gewonnen wird, ist nicht näher
beschrieben. Da es dem Verfasser dieses Aufsatzes nur auf einen subjektiven Vergleich
zwischen der Wiedergabe der übertragenen Tiefpaßkomponente und der Wiedergabe des
aus beiden übertragenen Signalanteilen rekonstruierten HDTV-Signals ankam, erfolgte
eine Simulation einer heruntergesetzten Zeilenzahl durch Abdecken eines entsprechenden
Teils der Bildschirmfläche des Monitors.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, konkrete sendeseitige
und empfängerseitige Maßnahmen anzugeben, welche eine Kompatibilität üblicher Fernsehempfänger
mit einem hochauflösenden Fernsehsystem der eingangs erwähnten Art bei verbesserter
Signalqualität des wiederzugebenden HDTV-Signals ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich sendeseitiger Maßnahmen erfindungsgemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die mittels eines Verfahrens
gemäß Anspruch 1 übertragenen Fernsehsignale lassen sich erfindunsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 verarbeiten.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sowohl des Verfahrens nach Anspruch
1 als auch des Verfahrens nach Anspruch 2 ist in dem Anspruch 3 angegeben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Sende- und
Empfangseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und F i g.
2a- f schematische Darstellungen der Frequenzverteilung von Signalen an verschiedenen
Stellen der Einrichtung nach F i g. 1 in einer vertikal/zeitlichen Ebene.
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In F i g. list der sendeseitige Abschnitt in der oberen Bildhälfte
und der empfangsseitige Abschnitt in der unteren Bildhälfte veranschaulicht. Mit
dem Bezugszeichen 1 ist eine hochauflösende (HDTV-)Kamera bezeichnet, welche beispielsweie
ein Fernsehsignal aus 1250 Zeichen und 50 Vollbildern/s erzeugt. Dieses HDTV-Fernsehsignal
wird in einer Verarbeitungseinrichtung 2 mittels einer planaren Filterung von Alias-Komponenten
befreit und durch Unterdrückung jeder zweiten Zeile (Abwärtsabtastung bzw. Downsampling)
auf die Zeilenzahl von 625 gebracht. Das resultierende Fernsehsignal mit 625 Zeilen,
50 Vollbildern/s wird vorwiegend als progressiv abgetastetes Fernsehsignal bezeichnet,
da es keinen Zeilensprung enthält. Die Frequenzverteilung dieses Signals ist in
Fig.2a veranschaulicht. Wie man aus F i g. 2a erkennt, erstreckt sich der Basisbandbereich
in vertikaler Richtung zwischen den Werten + 312,5 und - 312,5 Perioden pro Bildhöhe,
in horizontaler Richtung zwischen den Werten + 25 und - 25 Perioden/s. 25 Perioden
pro Sekunde bedeutet, daß ein auf dem Bildschirm dargestelltes periodisches Raster
maximal in jeder Sekunde einen Weg zurücklegen kann, der dem 25-fachen seiner Wellenlänge
entspricht. Der in F i g. 2a gestrichelt eingezeichnete Bereich entspricht denjenigen
Frequenzkomponenten, die von einem Fernsehsystem mit 625 Zeilen, 50 Halbbildern/s
und 25 Vollbilder/s, d. h., mit einer Zeilensprung-Abtastung 2:1 übertragen werden
können. Die Mittelpunkte der bei der Abtastung in vertikaler und zeitlicher Richtung
entstehenden Oberwellenspektren sind durch kleine Kreise markiert.
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Das Signal am Ausgang der Verarbeitungseinrichtung 2 wird in einem
Filter 3 einer vertikalen und zeitlichen Filterung unterzogen, wobei lediglich die
in Fig. 2b mit senkrechter Schraffur markierten Bereiche durchgelassen werden. Wie
aus einem Vergleich der F i g. 2b und 2a ersichtlich ist, hat jeder schraffierte
Bereich in F i g. 2b die Form und die Größe des in F i g. 2a mit gestrichelten Linien
umrandeten Frequenzbereiches. Das Ausgangssignal des Filters 3 entspricht damit
in seinen Frequenzkomponenten bereits einem mit einem Zeilensprung 2:1 abgetasteten
Fernsehsignal, stellt aber nach wie vor ein progressiv abgetastetes Fernsehsignal
ebenso wie auch das Fernsehsignal gemäß Fig. 2a dar. Das Ausgangssignal des Filters
3 wird einer weiteren Signalverarbeitungseinrichtung 5 zugeführt, welche jede zweite
Zeile des Fernsehsignals am Ausgang des Filters 3 unterdrückt. Dies ist gleichbedeutend
damit, daß die in Fig.2b unschraffiert gezeichneten Frequenzbereiche eliminiert
werden, womit das resultierende Fernsehsignal den in F i g. 2c veranschaulichten
Frequenzverlauf aufweist. Dieses »abwärts abgetastete« bzw. »downgesampelte« Fernsehsignal
wird über einen ersten Übertragungskanal 6 übertragen, der für einen herkömmlichen
Fernsehempfänger 7 kompatibel ist Das Signal gemäß F i g. 2a am Ausgang der Verarbeitungseinrichtung
2 wird außerdem über einen Direktweg 4 einer Subtraktionsstufe 8 zugeführt, die
ferner das Signal gemäß Fig.2b am Ausgang des Filters 3 erhält. Das Differenzsignal
am Ausgang der Subtraktionsstufe 8 enthält die durch das Filter 3 ausgefilterten
Frequenzkomponenten und kann daher als »Komplementsignal« bezeichnet werden. Wie
man aus einem
Vergleich der Fig.2d und 2b erkennt, enthält dieses
Komplementsignal die in F i g. 2b weiß gezeichneten Frequenzkomponenten. nicht aber
die in F i g. 2b schraffiert gezeichneten Frequenzkomponenten. Das Komplementsignal
am Ausgang der Subtrahierstufe 8 wird in einem Frequenzmischer 9 mit einem ungendzahligen
Viel fachen der halben Zeilen frequenz oberhalb des übertragenen Frequenzbereichs.
im betrachteten Beispielsfalle mit 14,765625 MHz gemischt. Das resultierende in
F i g. 2e dargestellte, umgesetzte Komplementsignal wird in der weiteren Verarbeitungseinlichtullg
von jeder zweiten Zeile befreit. d. h.. abwärts abgetastet.
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wodurch sich eine Spektralverteilung entsprechend der F i g. 2c einstellt.
Dieses abwärts abgetastete, un1gesetzte Komplementsignal wird auf einem zweiten
Übertragungskanal 10 übertragen. welcher, wie ohne weiteres ersichtlich ist, keine
für einen herkömmlichen Fernsehempfänger 7 verwendbaren Informationen enthält.
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Empfangsseitig werden beide Kanäle 6 und 10 einer »Aufwärtsabtastung«
unterzogen. durch welche jeweils zwischen zwei benachbarten empfangenen Zeilen jedes
Kanalsignals eine zusätzliche Zeile eingefügt wird, deren Information durch Mittelung
der Information der beiden benachbarten Zeilen bewonnen wird. lm Ergebnis wird durch
diese »Aufwärtsabtastung« bzw. »Upsampling« die Wirkung der Verarbeitungseinrichtung
5 rückgängig gemacht. Die hierzu vorgesehene. empfangsseitige Verarbeitungseinrichtung
ist in F i g. 1 mit 11 bezeichnet. Die beiden Ausgangssignale der Verarbeitungseinrichtung
11 entsprechen in ihrem Frequenzverlauf den in F i g. 2b bzw. 2e dargestellten Frequenzverläufen.
Dies bedeutet, daß das auf dem Kanal 6 empfangene Signal am Ausgang 12 der Verarbeitungseinrichtung
11 ein Fernsehsignal mit 625 Zeilen und 50 Vollbildern ohne Zeilensprung darstellt,
jedoch in seiner Auflösung noch einem Fernsehsignal mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern
entspricht. Das durch Aufwärtsabtastung des auf dem zweiten Kanal 10 übertragenen
Signals entstandene Frequenzgemisch entsprechend Fig. 2e am Ausgang 13 der Verarbeitungseinrichtung
11 wird in einem Mischer 14 mit einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz
oberhalb des übertragenen Frequenzbereichs gemischt. um die durch den Mischer 9
hervorgerufene Frequenzverschiebung rückgängig zu machen. Dies setzt voraus, daß
die Mischfrequenzen der Mischer 14 und 9 gleich groß sind, d. h., im betrachteten
Beispielsfalle 14,765625 MHz.
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Das umgesetzte Signal am Ausgang des Mischers 14 hat damit einen
Frequenzverlauf gemäß F i g. 2d, so daß sich durch Addition mit dem Signal am Ausgang
12 (Addierstufe 15) ein rekombiniertes Fernsehsignal ergibt, dessen Frequenzverlauf
in F i g. 2f veranschaulicht ist. Wie man aus einem Vergleich der F i g. 2f und
2a erkennt, hat das rekombinierte Fernsehsignal am Ausgang der Addierstufe 15 die
gleiche Frequenzverteilung wie das Signal am Ausgang der Verarbeitungseinrichtung
2.
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Auf die vorstehend beschriebene Weise läßt sich auf zwei Kanälen
mit jeweils einer zur Übertragung eines herkömmlichen Fernsehsignals entsprechenden
Bandbreite ein hochauflösendes Fernsehsignal übertragen, wobei das auf dem Kanal
6 übertragene Signal dem Empfangssignal eines herkömmlichen Fernsehempfängers 7
entspricht. Die Auswertung beider Kanäle 6 und 10, d. h., des Signals am Ausgang
der Addierstufe 15 erfolgt durch einen speziellen Fernsehempfänger, welcher vor
der Darstellung seines Eingangssignals auf seinen Bildwiedergabevorrichtungen 17
(z. B. Projektionsröhren eines Fernehprojektors) zweckmäßigerweise mittels eines
Bildspeichers 16 die Zeilenzahl (zur Unterdrückung der Zeilenstruktur) und die Bildwechselzahl
(zur Unterdrückung des Großflächenflimmerns) des Eingangssignals verdoppelt.
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Bei den vorstehenden Erläuterungen ist davon ausgegangen worden,
daß das Fernsehsignal lediglich Luminanzinfolmationen enthält. Für Farbfernsehsignale,
bei denen die Chrominanzinformation im Zeitmultiplex übertragen wird. wie das beim
Satelliten-Rundfunk vorgesehen ist. muß die Chrominanzinformation in analoger Weise
wie die Luminanzinformation sende- und empfangsseitig aufbereitet werden.