DE3435332C2

DE3435332C2 -

Info

Publication number: DE3435332C2
Application number: DE3435332A
Authority: DE
Inventors: Kerns Harrington Princeton N.J. Us Powers
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1993-08-05
Also published as: DE3435332A1; FR2552606B1; FR2552606A1; GB8423550D0; US4633293A; GB2150389B; GB2150389A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochauflösendes Fernsehsystem, insbesondere Fernsehsignale hoher Auflösung sowie deren Erzeugung und Verarbeitung.

In der Anfangszeit des Fernsehens bestand das gesendete Programm überwiegend aus Kinofilm, die mittels eines Fernsehfilmabtasters abgespielt wurden. Die einzigen Life-Programme waren im Studio aufgenommene Nachrichtensendungen, spezielle Vari´t´-Vorführungen und gelegentliche, lifegesendete Sportprogramme. Die Life-Programme wurden mit Fernsehkameras aufgenommen, die in den USA mit 525/60-NTSC-Norm (525 Zeilen und 60 Teilbilder pro Sekunde mit dem Zeilensprungverhältnis 2 : 1) und in Europa mit der entsprechenden 625/50-CCIR-Norm arbeiteten. Die mit 24 Einzelbildern pro Sekunde aufgenommenen Kinofilme wurden in den USA in den Fernsehfilmabtastern nach dem 3-2-Untersetzungsverfahren verarbeitet, bei dem die Einzelbilder des Filmes abwechselnd mit 3 und 2 Teilbildern abgetastet wurden. In Europa ließ man den Film einfach schneller laufen und zwar mit 25 Bildern pro Sekunde, wobei man den Fehler von 4% in der Geschwindigkeit in Kauf nahm, obwohl sich die Tonhöhe im Tonkanal um denselben Faktor erhöhte.

Man hat sich wenig Gedanken hinsichtlich einer Austauschbarkeit von Programmen zwischen Gebieten der Erde mit 525/60- Norm und 625/50-Norm außer beim Film gemacht, bis Nachrichtensatelliten aufkamen, die eine weltweite Verteilung von Programmaterial in elektronischer Form ermöglichen. Man hat dann digitale Normwandlergeräte entwickelt, diese sind jedoch teuer und bei der Wiedergabe der umgesetzten Signale treten infolge der Bildfrequenzumsetzung störende ruckweise Bewegungen im Bild auf.

Aus der GB 21 08 354 A ist ein HDTV-Fernsehsystem bekannt, welches sich in verschiedene andere Fernsehsysteme mit unterschiedlicher Zeilenzahl transcodieren läßt. Dabei wird das Bild in einem vertikalen Raster abgetastet, wobei die Anzahl der vertikalen Zeilen je nach gewünschter Auflösung im Bereich von 201 bis 1800 gewählt wird. Die Bildfrequenz kann 25 oder 30 Hz oder auch für Kinofilm 24 Hz betragen.

Derzeit werden Programme, die für eine Verteilung durch verschiedene Medien bestimmt sind, auf Film aufgenommen. Ein Hauptnachteil der Produktion auf Film ist die lange Zeit, die von der Aufnahme bis zur Fertigstellung erforderlich ist. Vorteile des Films sind seine hohe Auflösung und die Existenz weltweiter Filmformatnormen.

Was also fehlt, ist eine gemeinsame, weltweite Norm für ein Fernsehsystem hoher Auflösung (HPTV) für die elektronische Herstellung von Film- und Programmaterial. Ein solches System sollte eine einfache Umsetzung in das übliche Kinofilmformat sowie in das 525/60- und das 625/50-Fernsehnormformat mit einem minimalen Verlust an Qualität und minimalen Bewegungsartefakten erlauben. Die elektronische Produktion sollte mit einer höheren Auflösung (horizontal, vertikal und zeitlich) erfolgen, als sie jedes der vorgesehenen Verteilungsmedien aufweist, um die erforderliche Qualität bei der Verarbeitung nach der Aufnahme, wie Schneiden, Redigieren usw. zu gewährleisten.

Ein Weltnormsystem sollte vorzugsweise auch die folgenden Eigenschaften haben:

1. Nahezu gleiche Eignung für eine Umsetzung in das 525/60-, das 625/50- und das Filmformat.
2. Im wesentlichen gleiche vertikale und horizontale Auflösung um eine maximale Flexibilität bei der Nach-Verarbeitung oder Edition zu gewährleisten.
3. Ein großes Aspektverhältnis, z. B. 1,85, wie es die Norm in den USA für Film-Verleihkopien ist.
4. Kompatibilität mit der digitalen 13,5-MHz-Studio-Weltnorm.

Eine schwierig zu erfüllende Bedingung besteht darin, daß die zeitliche Auflösung (Bewegungsrate) genügend hoch sein soll, daß keine zeitlichen Aliase- oder Stroboskopeffekte auftreten, jedoch nicht so hoch, daß für die elektronische Aufzeichnung eine übermäßige Bandbreite nötig wird.

Das Problem der zeitlichen Interpolation bei der Zeit-Bildfrequenz- Umsetzung sei anhand von Fig. 1 erläutert. Wenn sich ein Objekt über das Gesichtsfeld bewegt, z. B. ein Arm mit einer Hand, erscheint das Objekt in zwei aufeinanderfolgenden Vollbildern, dem Bild A und dem Bild B in verschiedenen Positionen, wie durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist. Wenn man aus den beiden Bildern ein Zwischenbild bei z. B. 60% des zeitlichen Unterschiedes interpolieren will, so soll das Objekt bei etwa 60% des räumlichen Abstandes zwischen den Objekten in den aufeinanderfolgenden Eingangsbildern erscheinen, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Es ist nicht zu erwarten, daß irgendeine Amplitudeninterpolation zwischen entsprechenden Pixels in den beiden aufeinanderfolgenden Bildern oder einer kleinen Anzahl von aufeinanderfolgenden Bildern ein genaueres Ergebnis liefert; die heutigen Bildfrequenzumsetzer interpolieren jedoch auf diese Weise.

Fig. 1 stellt selbstverständlich eine Übertreibung der tatsächlichen Verhältnisse dar, da sich das Objekt bei den normalen zeitlichen Abtastraten sowohl des Films als auch des Fernsehens um eine kleinere Strecke bewegen wird. Die Amplitudeninterpolation liefert jedoch ein verschmiertes doppeltes oder mehrfaches Bild, was ein weniger gravierender Effekt als die Wiedergabe zweier scharfer, definierter und weit getrennter Bilder ist. Um Stroboskopeffekte möglichst gering zu halten, d. h., um zu vermeiden, daß sich ein bewegtes Objekt scheinbar sprungweise über verschiedene Positionen über das Gesichtsfeld bewegt, achtet der Filmkameramann in der Praxis darauf, daß der Verschluß des Objektivs während der Einzelbilddauer genügend lange offen ist, so daß das Bild eines bewegten Objektes bei der Exposition des Filmes etwas verwischt wird. Die verwischten Bilder ergeben den subjektiven Eindruck einer kontinuierlichen anstatt einer sprungweisen Bewegung, da das Auge für sich bewegende Objekte keine so hohe Auflösung aufweist. Beim Fernsehen treten Stroboskopeffekte weniger häufig auf, da das Vollbild im Zeilensprungverfahren abgetastet wird, so daß die effektive Bewegungsfrequenz das doppelte der Vollbildfrequenz ist, außerdem sind viele Fernsehaufnahmeröhren so träge, daß das Bild über mehrere abgetastete Halb- oder Teilbilder verschmiert wird.

Durch höhere Zeilensprungfaktoren, wie z. B. 3 : 1, 4 : 1 und sogar 5 : 1 kann die zeitliche Abtastrate noch weiter verbessert werden, es ist jedoch allgemein bekannt, daß durch hohe Zeilensprungfaktoren bei der Wiedergabe ernste Zeilenkriecheffekte für den Betrachter erzeugt werden. Andererseits kann man in der Wiedergabe einen Vollbildspeicher vorsehen, um die vom Zeilensprung verursachten Zeilenkriecheffekte dadurch reduzieren, daß man alle Zeilen der Wiedergabe bei jedem Teilbild progressiv auffrischt.

Dieses Konzept macht es möglich, daß die Wiedergaberate und sogar auch die Kameraabtastrate (Bildaufnahmefrequenzrate) von der Transmissions- oder Übertragungsrate getrennt werden können, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Information im Bildspeicher am Kameraende wird mit der Aufnahmerate aktualisiert während die Übertragung des Signales mit einer anderen, niedrigeren Rate erfolgen kann, beispielsweise um den Eigenschaften des Übertragungskanales Rechnung zu tragen. In entsprechender Weise kann die Wiedergabe- Aktualisierungsrate wesentlich höher als die Transmissionsrate gewählt werden, um störende Effekte, wie großflächiges und Zwischenzeilen-Flimmern kleinzuhalten.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Fernsehsystem hoher Auflösung angegeben, das ein Videosignal liefert, welches sich für eine Umsetzung in ein erstes Fernsehformat mit N₁, z. B. 525 Rasterzeilen pro Vollbild und einer Vollbildfrequenz F₁, z. B. 30 Vollbilder pro Sekunde, oder in ein zweites Fernsehformat mit N₂, z. B. 625 Rasterzeilen pro Vollbild mit einer Vollbildfrequenz F₂, z. B. 25 Vollbilder pro Sekunde oder in ein drittes Format für Kinofilm, das eine Filmbildfrequenz F₃, z. B. 24 Einzelbilder pro Sekunde hat, eignet. Eine Einrichtung, wie eine Kamera, liefert ein Videosignal, das ein Raster darstellt, in dem die Videozeilen des Signales Rasterzeilen darstellen, die senkrecht, beispielsweise vertikal, zu der beispielsweise horizontalen Orientierung der Rasterzeilen im ersten oder im zweiten Fernsehformat orientiert sind. Durch eine Synchronisierschaltung werden Synchronisiersignale für die Verwendung durch die Einrichtung erzeugt, um die Videozeilen mit einer Videozeilenfrequenz zu erzeugen, die in der Vollbildperiode des ersten und des zweiten Fernsehformats und des dritten, des Filmformats jeweils eine ganzzahlige Anzahl von Videozeilen liefert. Die Videozeilen des hochaufgelösten Fernsehsignales werden auf Teilbilder aufgeteilt, die eine Teilbildfrequenz aufweisen, welche das niedrigste gemeinsame Vielfache der Bildfrequenz F₁, F₂ und F₃ ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Interpolation einer Szene zwischen zwei Vollbildern unter Erzeugung eines interpolierten Zwischenbildes, auf die bereits Bezug genommen wurde;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines hochauflösenden Fernsehübertragungssystems zwischen einem Kameraende und einem Wiedergabeende, auf die ebenfalls bereits Bezug genommen wurde;

Fig. 3 eine tabellarische Aufstellung der Leuchtdichtesignalparameter, wie sie für ein hochauflösendes Fernsehsignal gemäß der Erfindung bevorzugt werden;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines mit Zeilensprung arbeitenden Vertikalzeilenabtastverfahrens, das ein hochaufgelöstes Fernsehsignal gemäß der Erfindung liefert;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Zeilensprung- oder Verschachtelungssequenz, wie sie für ein Fernsehsignal hoher Auflösung gemäß der Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 6 eine schematische Darstellung von Leuchtdichte- und Farbartsignalen eines hochauflösenden Fernsehsignalgemisches gemäß der Erfindung in einem 4 : 2 : 2 zeitkomprimierten Format;

Fig. 7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hochauflösenden Fernsehsystems;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer für die Signalverarbeitung nach der Aufnahme geeigneter Einrichtung, die mit einem hochauflösenden Fernsehsignal gemäß der Erfindung arbeitet und eine Normwandleranordnung enthält;

Fig. 9 ein Schaltbild einer Ausführungsform für einen 525/60-Normsignalwandler für die Einrichtung gemäß Fig. 8;

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel eines Zeit-Vorfilters für den Normwandler gemäß Fig. 9;

Fig. 11 die digitale Filterkennlinie des digitalen Vorfilters gemäß Fig. 10;

Fig. 12 die Filterkennlinie eines analogen Hochpaßfilters gemäß Fig. 10;

Fig. 13 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines 625/50-Normsignalwandlers für die Anordnung gemäß Fig. 8;

Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel für das zeitliche Vorfilter des Normwandlers gemäß Fig. 13;

Fig. 15 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kinofilnormwandlers für die Anordnung gemäß Fig. 8; und

Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel für das zeitliche Vorfilter des Normwandlers gemäß Fig. 15.

In Fig. 3 sind tabellarisch die Systemparameter für die Leuchtdichtesignalkomponente eines digitalen HDTV- Systems für die Elektrokinematographie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Konzepts der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Die neuen Kriterien, aufgrund derer die Wahl dieser Parameter erfolgte, sind unter anderem:

(a) Eine zeitliche Proben- oder Abtastfrequenz gleich dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen (LCM) der gewünschten Vollbildfrequenzen der verschiedenen Aufnahmemedien hat den Vorteil, daß der Vollbildspeicher für jede Norm während der Vollbild- oder Teilbildaustattung gleichzeitig mit der Austastung des Kamerasignals gelesen werden kann. Dies schließt die Wahl einer Teilbildfrequenz ein, die das kleinste gemeinsame Vielfache von 24, 25 und 30 ist und 600 Teilbildproben pro Sekunde beträgt. Ein System mit 600 Teilbildern pro Sekunde und beispielsweise einem Zeilensprungfaktor von 25 : 1 kann also eine Vollbildfrequenz von 24 hz haben und zusätzlich eine ganze Anzahl von Teilbildern in 1/25 und 1/30 s enthalten. Ein Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß das Videosignal von einem solchen System unmittelbar auf Film (Kinofilm) aufgezeichnet werden kann, ohne daß hierfür ein Zwischenspeicher erforderlich ist, wenn auch eine gewisse zeitliche Filterung zweckmäßig sein kann, um das Bild zu verwischen, wie noch erläutert werden wird.
(b) Um Bewegungsartifakte bei der Umsetzung auf Medien mit verschiedenen anderen Normen möglichst gering zu halten, kann das hochauflösende System eine Vollbildfrequenz haben, die höher als die für die anderen Normen gewählt ist, um eine zeitliche Vorfilterung zu ermöglichen. Eine vernünftige Wahl für eine solche Frequenz ist 40 Vollbilder pro Sekunde. Diese Vollbildfrequenz steht mit 24, 25 und 30 über die einfachen Verhältnisse 5/3, 8/5 bzw. 4/3 in Beziehung und ist auch ein Untervielfaches oder ein ganzzahliger Teiler der Abtastfrequenz von 600 Teilbildern pro Sekunde, was einen Zeilensprungfaktor von 15 : 1 darstellt.
(c) Es ist ferner für das System vorteilhaft, wenn die Zeilenfrequenz so gewählt ist, daß die Perioden aller Ausgangsteilbilder oder Vollbilder der Ausgangswege eine ganze Anzahl von HDTV-Abtastzeilen enthält. Der Wert von 60 000 Zeilen pro Sekunde ist in dieser Hinsicht einmalig und ergibt 2500, 2400 bzw. 2000 Abtastzeilen während der Perioden 1/24, 1/25 bzw. 1/30 s. Tatsächlich ergeben 60 000 Zeilen pro Sekunde auch 1001 Zeilen in 1/59,94 s, der Teilbilddauer des 525/60- NTSC-Farbfernsehsystems.
(d) Verwendet man beispielsweise eine Probenfrequenz von 54 MHz, so ergibt sich ein digitales System, das mit der digitalen 13,5 MHz-Studionorm verträglich ist; allerdings braucht man bei der Realisierung in einem analogen Format eine geringere Aufzeichnungsbandbreite (22 MHz Basisband).
(e) Durch Verwendung einer vertikalen Zeilenabtastung erfolgt die hochfrequente Abtastung in der kleineren Dimension des Bildfeldes großen Aspektverhältnisses. Hierdurch wird die Energie für die Elektronenstrahlablenkung in den Kamararöhren und bei der Wiedergabe verringert und man kann den Film im Fernsehfilmabtaster senkrecht zur Laserstrahl- oder Elektronenstrahlaufzeichnung des Films abtasten. Wie in der US-PS 44 49 143 (Dischert und Powers) erläutert ist, erleichtert die vertikale Abtastung auch die Umsetzung in eine horizontale Abtastung mit 525 oder 625 Zeilen. Die Zeilenfrequenzumsetzung erfolgt einfach dadurch, daß man das analoge Videosignal mit einer geeigneten Frequenz abgreift, so daß sich entweder 525 oder 625 Proben pro vertikale Zeile ergeben. Weist man der vertikalen Zeilenaustastung etwa 20% und der horizontalen Teilbildaustattung etwa 7% zu, so werden die 756 aktiven Proben pro Zeilen auf 900 und die 1.398 aktiven Zeilen auf 1500 pro Vollbild erhöht.

Fig. 4 zeigt ein Abtastraster, bei dem die 1500 vertikalen Zeilen als auf 100 vertikale Segmente oder Abschnitte zu je 15 Zeilen aufgeteilt angesehen werden. Die letzten sieben Abschnitte (94-100) enthalten das Horizontalaustastintervall. Die Szene oder das Bild wird während jedes Teilbildes durch eine Zeile in jedem Abschnitt von links nach rechts abgetastet und 15 aufeinanderfolgende Teilbilder sind erforderlich, um alle Zeilen eines Abschnittes abzustasten.

Wenn die Zeilen in einem vorgegebenen Abschnitt in aufeinanderfolgenden Teilbildern fortlaufend von links nach rechts abgetastet werden, ergeben sich für ein sich von rechts nach links bewegendes Objekt andere Verhältnisse als bei einem sich von links nach rechts bewegenden Objekt, so daß Bewegungsartifakte auftreten können. Aus diesem Grunde läßt man die Zeilen in jedem der aufeinanderfolgenden Teilbilder bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 vorzugsweise in einem Modul-Muster durch die Abschnitte hüpfen oder springen. Wenn man also ein Teilbild, in dem sich die Abtastzeile in der ersten Position irgendeines Abschnittes befindet, mit Teilbild 1 bezeichnet, wird die Zeile sich beim nächsten Teilbild, dem Teilbild 2, in einer Position p Zeilen weiter rechts befinden, wobei p eine ganze Zahl ist, die kein gemeinsames Untervielfaches oder keinen gemeinsamen Teiler mit 15 hat. Fährt man in dieser Weise fort, so wird sich die Zeile beim n-ten Teilbild, dem Teilbild n, in der Position [1+(n-1)]p modulo 15 befinden. Für den Fall p=4 ergibt sich für die Position der Zeile in den aufeinanderfolgenden Teilbildern die Folge 1, 5, 9, 13, 2, 6, 10, 14, 3, 7, 11, 15, 4, 8, 12 und dann erneut die Position 1.

Man kann für p andere Werte als 4 verwenden, der Wert 4 dürfte jedoch den aus Fig. 5 ersichtlichen Vorteil haben:
In Fig. 5 ist längs der Ordinate die Zeilenposition (1-15) für ein vorgegebenes Teilbild und längs der Abszisse die Teilbildnummer (1-15) aufgetragen. Fig. 5 zeigt die Zeilenpositionen für den Fall des Modul-Springens mit p=4, das, wie ersichtlich, entsprechende Zeilen in benachbarter Teilbildern in einem räumlichen Abstand von 4 Zeilen anordnet. Die Teilbildzeilen liegen in der Nummer-Positionsebene auf einem regelmäßigen Dreieck-Gitter und jede Zeilenposition hat, gleiche Abstände von ihren sechs Nachbarn. Dieses Muster dürfte Bewegungsartifakte, wenn solche überhaupt auftreten, in der Bildfelddomäne verhältnismäßig isotrop, d. h. unabhängig, von der Bewegungsrichtung machen.

Bisher sind die Videosignal-Abtastparameter anhand der Fig. 3 generell diskutiert worden, soweit sie das Leuchtdichtesignal betreffen, während das Farbartsignal bisher noch nicht berücksichtigt worden ist. Die Farbe dürfte als Teil einer Herstellungs- oder Aufnahmenorm im allgemeinen in zwei Farbdifferenzsignalen, z. B. R-Y und B-Y, enthalten sein, die jeweils eine Basisbandbreite von etwa der Hälfte der der Leuchtdichtekomponente Y einnehmen. Die Farbartsignale können also beispielsweise über ein getrenntes Kabel oder einen getrennten Kanal in einem Videosignal geführt werden, das ähnlich dem des Leuchtdichtesignales ist, wobei die beiden Farbkomponenten in komprimierter Form gemultiplext werden können, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Der (R-Y)- und der (B-Y)-teil des Farbartsignales 100b des HDTV-Signals 100 gemäß Fig. 6 nehmen jeweils die Hälfte der Dauer oder Periode des aktiven Leuchtdichtesignales 100a ein, so daß die Leuchtdichte- und Farbart-Signale gleiche Basisbandbreiten haben und die obigen Erläuterungen daher für beide Signale gelten. Alternativ können das Leuchtdichte- und das Farbart- oder Chrominanzsignal auch zusammen auf ein einziges Kabel gemultiplext werden, entweder durch zeitkomprimiertes analoges Multiplexen (TCAM) oder in der digitalen Domäne durch R-Y, Y, B-Y in einer Folge von Pixel für Pixel in einem Bitstrom von 108 Megaproben pro Sekunde. Bei der TCAM-Verarbeitung wäre die Basisbandbreite 44 MHz, die anderen Parameter der Fig. 3 würden jedoch für die entmultiplexten Signale Y oder für R, G und B nach dem Demultiplexen und Matrizieren gelten.

Bei der folgenden Diskussion soll angenommen werden, daß die Leuchtdichte und die Farbart (Chrominanz) getrennt verarbeitet werden.

Das HDTV-Signal kann auf einem R, G, B-Monitor direkt wiedergegeben werden, der für eine Ableknung mit einer horizontalen Teilbildfrequenz von 600 Hz und einer vertikalen Zeilenfrequenz von 60 KHz ausgelegt ist. Obwohl jedes Teilbild nur 100 Zeilen enthält, dürften die einzelnen Teilbilder wegen der Trägheit des Auges (und der Leuchtstoffe) nicht sichtbar sein. Da die Ansprachezeit des Auges in der Größenordnung von 15 bis 20 ms liegt, werden 10 bis 12 aufeinanderfolgende Teilbilder zusammen und 1000 bis 1200 der 1500 Zeilen mit nahezu der gleichen Helligkeit gleichzeitig sichtbar sein. Es wird also kein großflächiges Flimmern auftreten. Es kann ein gewissen Zwischenzeilenflimmern bei 40 Hz sichtbar sein, da jede Zeile erst nach 25 ms erneuert wird. Bewegte Objekte werden unscharf, verschmiert und möglicherweise an den Rändern ausgefranst erscheinen; Bewegungen dürften jedoch wegen der hohen zeitlichen Rate der Frequenzen nahezu kontinuierlich aussehen.

Fig. 7 zeigt als Blockschaltbild die Produktions- oder Aufnahmestufen und die Wiedergabestufen oder Ausgangsstufen eines HDTV-Systems 70 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die dargestellte Anordnung enthält eine hochauflösende Kamera 71 mit breitem Aspektverhältnis, die mit vertikaler Zeilenabtastung der Bildaufnahmeelemente in der Kamera arbeitet und Signale R, G und B hoher Auflösung liefert. Zur Erzeugung der Zeilen-Teilbild- und Vollbild- Synchronisierungssignale für die Kamera 71 wird ein 54 MHz Taktsignal von einem Taktgeber 78 in einem Teiler 79 durch 900 geteilt, um ein Synchronisiersignal S_V mit einer Wiederholungsfrequenz f_V von 60 kHz für die Synchronisierung der vertikalen Zeilenabtastung zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Teilers 79 wird in einem Teiler 80 durch 100 geteilt, um ein Synchronisiersignal S_H mit der Wiederholungsfrequenz f_H von 600 Hz für die Horizontalteilbildsynchronierung zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Teilers 80 wird schließlich in einem Teiler 81 durch 15 geteilt, um ein Vollbildsynchronisierungssignal S_F mit der Wiederholungsfrequenz f_F=40 Hz zu erzeugen.

Die Vertikalzeilen-, Horizontalteilbild- und Vollbildsynchronisiersignale S_V, S_H und S_F werden der HDTV-Kamera 71 zugeführt, damit diese ein Raster abtasten kann, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wurde, bei dem die Zeilenabtastung in der Vertikalrichtung und die Teilbildabtastung in der Horizontalrichtung verlaufen. Das Vollbildsynchronisiersignal S_F wird in den Synchronisiersignalerzeugungsschaltungen der Kamera 71 in Kombination mit den Zeilen- und Teilbild-Synchronisiersignalen S_V und S_H verwendet, um die anhand von Fig. 5 erläuterte Zeilensprungfolge zu bewirken.

Die von der Kamera 71 erzeugten Signale R, G und B hoher Auflösung werden einer Matrix 72 zugeführt, um ein Leuchtdichtesignal Y und Farbsignal R-Y sowie B-Y auf getrennten Signalleitungen zu erzeugen. Die Farbsignal R-Y und B-Y werden in Zeitkompressionsstufen 73 bzw. 74 zeitlich um den Faktor 2 komprimiert und durch einen Multiplexer 75 auf eine einzige Signalleitung gemultiplext. Das Farbartsignal vom Multiplexer 75 und das Leuchtdichtesignal von der Matrix 72 werden einer Synchronisiersignal-Einsetzstufe 99 zur Einsetzung der Synchronisiersignale in das Farbart- und das Leuchtdichtesignal zugeführt. Die Synchronisiersignal- Einsetzstufe 99 erzeugt das in Fig. 6 dargestellte HDTV-Signal 100, wobei das Leuchtdichtesignal 100a auf einer Leitung 98 und das in einem getrennten Kanal geführte Farbartsignal 100b auf einer Signalleitung 98 zur Verfügung steht.

Das HDTV-Signal 100 wird einem HDTV-Videomagnetbandrecorder 76 zugeführt, um ein Produktionsband 77 des mit der Kamera 71 aufgenommenen Programmaterials zu erzeugen.

Zur Überwachung der Fernsehproduktion während der Aufnahme werden die von der Kamera 71 erzeugten Signale R, G und B nach Pufferung durch eine in Fig. 7 in nicht dargestellter Schaltungsanordnung einem hochauflösenden Fernsehmonitor 82 zugeführt, der diese Videosignale direkt verarbeiten kann. Der Monitor 82 hat nicht nur ein hohes Auflösungsvermögen, er weist vielmehr auch Ablenkschaltungen für eine in senkrechter Richtung verlaufende Zeilenablenkung und eine in horizontaler Richtung verlaufende Teilbildablenkung auf. Um das durch den Monitor 82 wiedergegebene Raster zu synchronisieren, werden die Zeilen-, Teilbild- und Vollbildsynchronisiersignale S_V, S_H bzw. S_F den Synchronisierschaltungen des Monitors 82 zugeführt.

Fig. 8 zeigt, wie das Programmaterial, das durch das HDTV- System 70 der Fig. 7 hergestellt worden ist, anschließend verarbeitet werden kann. Das mit dem System 70 der Fig. 7 hergestellte Produktionsband 77 wird mit einem HDTV-Videobandrecorder 84 in Fig. 8 abgespielt, wobei ein abgespieltes HDTV-Signal 100 erzeugt wird. Der Informationsgehalt des HDTV-Signals 100 wird in einer Nachverarbeitungsstufe 85 modifiziert und redigiert, z. B. um Titel und Graphiken einzusetzen und Spezialeffekte, wie Zeitlupe, Einsätze, Doppelfeldwiedergabe und andere Montage- oder Aufbereitungsfunktionen zu bewirken. Das in der Nachverarbeitungsstufe 85 erzeugte HDTV-Signal 100 mit der modifizierten Information wird einem HDTV-Videobandgerät 85 zur Aufzeichnung eines Master-Bandes zugeführt, das zum Vertrieb oder zu Archivzwecken dienen kann.

Der Programmgehalt des HDTV-Signals 100 kann außerdem auch in verschiedenen Aufzeichnungsmedien, wie Videoband und 35 mm Kinofilm in anderen Produktionsnormen entsprechenden Formaten aufgezeichnet werden. Beispielsweise kann das Programmaterial des HDTV-Signals 100′ auf einem Band 92 digital im 525/60-Videoformat oder auf einem Band 93 digital im 625/50-CCIR-Videoformat oder auf 35 mm Kinofilm 94 in irgendeinem der verschiedenen gängigen Filmformate, z. B. entsprechend einer Aufnahmerate von 24 Einzelbildern pro Sekunde aufgezeichnet werden.

Um die Umwandlung von dem HDTV-Signal 100′ gemäß Fig. 3 in irgendeines der anderen Formate, die bei den Aufzeichnungsmedien 92 bis 94 verwendet werden, zu bewirken, wird das HDTV-Signal 100′ entsprechenden Normwandlern 200, 300 und 400, die erfindungsgemäße Merkmale aufweisen, zugeführt. Der Normwandler 200 setzt das HDTV-Signal 100′ in ein Videosignal V₂ um, welches ein normgerechtes 525/60-Format mit digitalen Komponenten hat. Das Videosignal V₂ wird dann durch einen Video-Magnetbandrecorder 88 auf das digitale Band 92 aufgezeichnet. Der Normwandler 300 setzt das HDTV- Signal 100′ in ein Videosignal V₃ um, das ein normgerechtes 625/50-Format mit digitalen Komponenten hat. Das Videosignal V₃ wird dann durch ein Videomagnetbandgerät 89 auf das digitale Band 93 aufgezeichnet. Der Normwandler 400 setzt das HDTV-Signal 100′ in ein Signal V₄ um, das durch einen Film-Recorder 70 auf 35-mm-Film 94 aufgezeichnet werden kann.

Durch die spezielle Wahl der Parameter des erfindungsgemäßen HDTV-Signals 100′ wird die Umsetzung in die anderen Produktionsnormen erheblich vereinfacht, so daß auch die Normwandler 200, 300 und 400 einen relativ einfachen Aufbau haben können; beispielsweise braucht man dadurch, daß man in der Kamera mit vertikaler Zeilenabtastung arbeitet und die Zeilen- und Teilbild-Ablenkfrequenzen sowie die Zeilensprungfaktoren geeignet wählt, für die Umsetzung der Bildfrequenz- oder Rate von den 40 Vollbildern pro Sekunde des HDTV-Signals 100′ in die Vollbildfrequenzen der anderen Normen einfach nur einen im Normwandler vorgesehenen Vollbildspeicher in der geeigneten Weise abtasten oder lesen. Es ist keine zeitliche Interpolation erforderlich, da diese durch das Adressieren des Vollbildspeichers in der richtigen Reihenfolge von selbst bewirkt wird.

Als Beispiel für eine geeignete Wahl der Parameter für den Produktionsstandard des HDTV-Signals 100, das durch die erfindungsgemäße Ausbildung des HDTV-Signals 70 der Fig. 7 bewirkt wird, sei nochmals die Tabelle der Leuchtdichtesignalparameter in Fig. 3 betrachtet. Bei dieser vorteilhaften und bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abtastung in Vertikalrichtung mit einer Rate oder Frequenz von 100 Zeilen pro Teilbild und 600 Teilbildern pro Sekunde, was eine vertikale Zeilenabtast- bzw. Zeilenablenkfrequenz von f_V=60 000 Hz ergibt. Bemißt man die Auflösung des HDTV-Signals für eine Bildpunkt- oder Probenrate von 54 MHz, so ergibt sich ein hohes Probenauflösungsvermögen von insgesamt 900 Proben pro vertikaler Zeile während gleichzeitig die Abgreif- oder Probenrate ein ganzzahliges Vielfaches der weltweit genormten Studioproduktionsproben- oder Abtastrate von 13,5 MHz ist.

Man beachte auch, daß die Teilbildfrequenz von 600 Hz durch die Zahlen 24, 25, 30, 40 und 50 ohne Rest teilbar ist, also durch die Einzelbild-, Vollbild- und Teilbildfrequenzen der verschiedenen existierenden und vorgeschlagenen Film- und Fernsehnormen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die Vertikalablenkfrequenz von 60 kHz, wenn sie durch die verschiedenen Teilbild- und Vollbildfrequenzen der verschiedenen Film- und Fernsehnormen geteilt wird, ganzzahlige Ergebnisse liefert, z. B. 60 000/60=1000; 60 000/59,94= 1001; 60 000/40=1500; 60 000/30=2000; 60 000/29,97= 2002; 60 000/25=2400 und 60 000/24=2500. Die Relationen zwischen diesen ganzzahligen Fraktionen oder Quotienten sind wichtige Faktoren für die Vereinfachung der Konstruktion der Vollbildspeicherschaltung der Normwandler 200, 300 und 400 in Fig. 8.

Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt kann das HDTV- Signal 100′ durch einen Normwandler, wie z. B. den Normwandler 200 in Fig. 8, in das weltweit genormte digitale 525/60- Fernsehstudioformat mit digitaler Komponentendarstellung umgewandelt werden. Als Teil der Umsetzung wird die räumliche Auflösung des Bildes verringert, um Aliase- oder Quantisierungsstörungen zu verringern. Ferner wird eine Umsetzung von der vertikalen auf die horizontale Zeilenabtastung durchgeführt und das Bild wird auf das Aspektverhältnis 4 : 3 beschnitten.

Die räumliche Filterung kann dadurch bewirkt werden, daß man auf das Vierfache der gewünschten räumlichen Bandbreite hochabtastet (up-sampling) oder interpoliert, dann das Signal im Verhältnis 2 : 1 auf die halbe Nyquist-Frequenz filtert und dann jede zweite Probe aus dem Ausgangssignal auswählt. Die Vollbildfrequenzumsetzung erfolgt einfach dadurch, daß man das gefilterte Signal mit der hohen zeitlichen Mehrfachzeilensprung- Teilbildfrequenz in einen Vollbildspeicher eingibt und dann das Signal aus dem Vollbildspeicher unter Verwendung des Zeilensprungfaktors 2 : 1 mit der neuen Vollbildfrequenz herausliest. Das Speichern im Vollbildspeicher erfolgt in Vertikalrichtung während das Lesen aus dem Vollbildspeicher in Horizontalrichtung durchgeführt wird, um die Abtast- oder Zeilenrichtung umzusetzen. Dieses Verfahren soll am Beispiel eines 525/60-Signales beschrieben werden. Im wesentlichen dasselbe gilt jedoch auch für die Umsetzung in ein 625/50-Signal mit der Ausnahme, daß eine andere Abgreiftaktfrequenz und eine andere Anzahl von Proben je vertikaler Zeile verwendet werden. Auch die regenerierte Synchronisierungsperiode ist bei den beiden Normen etwas verschieden.

Um zu dem normgemäßen aktiven 13,5 MHz-Bildfeldgitter aus 484×720 Elementen zu kommen, ist es zweckmäßig, zuerst die 1398 aktiven Elemente des aktiven HDTV-Bildgitters in Horizontalrichtung auf 1998 hochzukonvertieren oder zu interpolieren, diese Zahl steht mit 720 über den Faktor 2 und den Korrekturfaktor zum Umsetzen des Aspektverhältnisses von 1,85 : 1 auf 4 : 3 in Beziehung (d.h. 1998 : 1,85 · 4/3 =1440=2 · 720).

In der Vertikalrichtung wird das analoge HDTV-Signal tiefpaßgefiltert, um die 756 aktiven Pixels in 484 umzusetzen.

Fig. 9 zeigt eine spezielle Ausführungsform des Leuchtdichte signalverarbeitungsteiles 200L des Normwandlers 200. Der Farbartteil des HDTV-Signals 100′ wird durch eine entsprechende, nicht dargestellte Schaltungseinheit verarbeitet. Im Normwandler 200 wird das eine Bandbreite von 22 MHz aufweisende HDTV-Leuchtdichtesignal in einem Filter 220 vorgefiltert, um das Aufbrechen oder Ausfransen der Ränder zu verwischen, das sonst bei den einzelnen Vollbildern am Rand eines sich bewegenden Objektes des Bildes infolge der Mehrfachverschachtelung (Mehrfachzeilensprung) auftreten könnte. Das Ausgangssignal des Filters 220 wird dann in einem Filter 41 auf 14,1 MHz tiefpaßgefiltert, um die Vertikalauflösung um den Faktor 484/756 herabzusetzen. Das gefilterte Signal wird in einem Analog-Digital-Umsetzer A/D 42, der durch ein Taktsignal CK2 von beispielsweise 34,56 MHz getaktet wird, abgetastet und digitalisiert. Das Taktsignal CK2 und alle anderen Taktsignale für den Normwandler 200, wie die Taktsignale CK1, CK3 und CK4 werden durch einen Systemtaktgenerator 54 erzeugt, der mit dem Videosignal 100′ synchronisiert ist.

Die Synchronisiersignale f_V, f_H und f_F werden durch einen Synchronisiersignal-Detektor 43 gewonnen. Die Synchronisiersignale f_V und f_H werden einem Vertikalzähler 44 bzw. einem Horizontalzähler 45 zugeführt, um Torschaltungen 46 bzw. 47 zu steuern, die 484 Proben jeder aktiven Zeile und die 1398 aktiven Zeilen jedes Vollbildes durchschleusen. Die 484 aktiven Proben werden in zwei FIFO-Pufferspeichern 52a und 52b, die als Vertikalzeilenspeicher arbeiten, gespeichert und anschließend zeitlich komprimiert. Die Proben werden mit einer höheren Frequenz getaktet und herausgelesen, so daß ungefähr vier vertikale Zeilen des verarbeiteten HDTV-Signals 100 vertikal in einen Vollbildspeicher 50 in etwa derselben Zeitspanne eingegeben werden können, in der eine horizontale Zeile des 525/60-NTSC-Signals aus dem Vollbildspeicher herausgelesen wird. Das vertikale Speichern im Vollbildspeicher 50 wird durch einen Adressengenerator 48 gesteuert, der entsprechend einem [1+4(n-1)] -Modulo-15-Algorithmus (unter Verwendung der Synchronisiersignale f_V, f_H, f_H) arbeitet, so daß benachbarte vertikale Zeilen des HDTV-Rasters in benachbarte Positionen oder Adressen des Vollbildspeichers gespeichert werden.

Jede horizontale Zeile, die aus dem Vollbildspeicher 50 herausgelesen worden ist, wird anschließend in zwei FIFO- Puffern 52c und 52d, die als Horizontalzeilenspeicher arbeiten, anschließend zeitlich expandiert. Die Proben werden mit einer Frequenz getaktet und herausgelesen, die für die Zeilensprungabtastung des gewünschten 525/60- Ausgangssignals geeignet gewählt ist. Man beachte, daß der Vollbildspeicher 50 die volle horizontale Auflösung und das Aspektverhältnis des HDTV-Signals enthält, jedoch wegen der verringerten Vertikalauflösung an dieser Stelle in der Signalverarbeitung nur 484 Proben in der Vertikalrichtung zu speichern braucht. Die 1398 Proben jeder aktiven Augangszeile werden herausgelesen und einem interpolierenden Hochsampler 49 (also einer die Anzahl der Signalwerte oder Proben erhöhenden Schaltungsanordnung) zugeführt, um die 1998 aktiven Proben in der Horizontalrichtung zu erzeugen. Der Interpolator oder Hochsampler 49 kann als konventioneller Mehrpunkt-Interpolierer ausgebildet oder so aufgebaut sein, wie es in der DE-OS 34 13 694 beschrieben ist.

Durch eine Takt- oder Zeitgebereinheit 53 werden Schreibtaktsignale W1 und W2 sowie Lesetaktsignale R1 und R2 erzeugt, die Schreibklemmen CW1, CW2 bzw. Leseklemmen CR1, CR2 der Zeilenspeicher 52a bis 52d zugeführt werden. Die Zeitgebereinheit 53 erzeugt auch Betriebsartsteuersignale A1 und A2, die R/-Klemmen der Zeilenspeicher zugeführt werden, um die Betriebsart der Zeilenspeicher jeweils zwischen Lesen und Schreiben (Speichern) umzuschalten. Die Zeitgebereinheit 53 liefert ferner auf einer Signalleitung 55 ein Schaltsignal, das das erforderliche synchronisierte Umschalten der Schalter 51a bis 51d bewirkt, welches ermöglicht, daß vier Vertikalzeilen aktiver Proben, die vom Zeilentor 57 durchgelassen wurden, in den Vollbildspeicher 50 in etwa der gleichen Zeitspanne eingespeichert werden, in der eine horizontale Zeile vom Vollbildspeicher 50 in den Interpolierer 49 eingegeben wird.

Die vom Interpolierer 49 erzeugten interpolierten Proben werden einem digitalen Tiefpaßfilter 57 zugeführt, das die Proben auf die Hälfte der Nyquistfrequenz filtert. Das Tiefpaßfilter 57 enthält Probenverzögerungselemente D1 bis D6, Addierer 61 bis 63, Multiplizierer 64 bis 67 und einen Subtrahierer 67. Das digitale Tiefpaßfilter hat einen Frequenzgang, der komplementär zu dem in Fig. 11 dargestellten Hochpaßfilter-Frequenzgang ist, auf den weiter unten noch eingegangen wird.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 57 enthält nun horizontale Zeilen mit 1998 aktiven Proben, ist jedoch in der Bandbreite auf eine Auflösung entsprechend 999 Pixels reduziert. Aus dem Ausgangssignal des Filters 57 wird nun jede zweite Probe durch ein Proben-Alternierungs-Tor 58 entfernt. Durch ein Aspektverhältnis-Tor 59 wird dann das Aspektverhältnis auf 4 : 3 reduziert oder die 720 mittleren Proben der 999 Proben ausgewählt, um das Aspektverhältnis von 1,85 auf 1,33 umzusetzen und 720 aktive Proben für das 525/60-Ausgangssignal zu erzeugen. Durch eine Einsetzstufe 60 werden 138 Proben für die Horizontalaustastung und das Vertikalsynchronisiersignal von 20 bis 21 Zeilen pro Teilbild hinzugefügt. Man beachte, daß die Taktfrequenzen CK2 bis CK4 so gewählt wurden, daß während der Periode einer vertikalen Zeile das HDTV-Signal 100′ und in der Periode einer horizontalen Zeile des digitalen 525/60-Fernsehssignales eine ganze Anzahl von Taktzyklen auftritt.

Das Ausgangssignal der Synchronisiersignal-Einsetzstufe 60 ist der Leuchtdichtesignalanteil eines Videosignals mit digitalen Komponenten und mit Proben, deren Taktfrequenz gleich der weltweit genormten Frequenz 13,5 MHz ist. Der getrennte Farbartsignalanteil des HDTV-Signals 100′, der in dem in Fig. 6 dargestellten zeitlich komprimierten und gemultiplexten Format erzeugt wird, wird im Farbartsignalteil des Normwandlers 200 der Fig. 8 verarbeitet. Der nicht dargestellte Farbartsignalteil stimmt im Aufbau mit dem anhand von Fig. 9 erläuterten Leuchtdichtesignalteil überein.

Das Ausgangssignal des Normwandlers 200 wird mittels eines Videomagnetbandgerätes digital aufgezeichnet, so daß es für eine Verbreitung im normgemäßen 4 : 2 : 2-Zweikanal-Zeitmultiplex- 525-/60-Format zur Verfügung steht.

Fig. 10 zeigt eine spezielle erfindungsgemäße Ausführungsform des bei der Erläuterung der Fig. 9 erwähnten Vorfilters 220, das zum zeitlichen Filtern dient, um das Aufbrechen von Rändern zu verwischen, das sonst bei dem einzelnen Vollbild auftreten könnte. Das HDTV-Signal 100′ wird in einem Analog-Digital-Umsetzer A/D 21, der mit einer Abtast- oder Probenrate von 54 Mhz arbeitet, in digitale Form umgesetzt. Die Proben werden in einem Speicher gespeichert, der etwas mehr als ein ganzes Vollbild faßt. Der Speicher ist als Kaskade von Teilbildverzögerungsschaltungen 22 bis 26 organisiert. Das Signal am Punkt A ist gegenüber dem Eingangssignal um genau ein ganzes Vollbild (15 Teilbilder) verzögert. Das Signal am Punkt B oder B′ hat gegenüber dem am Punkt A eine Voreilung bzw. Verzögerung von vier Teilbildern. Bei dem modulmäßig springenden Zeilensprung mit P=4 entspricht das einen Abstand von vier Teilbildern aufweisende voreilende oder verzögerte Signal dem Pixel, das sich drei Zeilen links bzw. rechts vom Pixel am Punkt A befindet. In entsprechender Weise hat das Signal an den Punkten C bzw. C′ einen Abstand von 7 Teilbildern vor oder hinter dem Signal am Punkt A und entspricht den Pixels der dem Pixel des Punktes A unmittelbar links bzw. rechts benachbarten Zeile.

Mit den Addieren 27 bis 29, den Multiplizierern 30 bis 32 und dem Subtrahierer 33, die mit den Signalpunkten A, B, B′, C und C′ entsprechend gekoppelt sind, stellt das digitale Filter 220 gemäß Fig. 10 ein Hochpaßfilter in der horizontalen Raumfrequenzdomäne mit dem in Fig. 11 dargestellten Frequenzgang dar. Er entspricht einem konventionellen digitalen Hochpaßfilter, das Frequenzen oberhalb der halben Nyquistfrequenz f_N oder oberhalb 1/4 der Zeilenfrequenz in Horizontalrichtung durchläßt.

Das Ausgangssignal des digitalen Hochpaßfilters 220 wird in einem Digital-Analog-Umsetzer D/A 34 in analoge Form umgesetzt und einem analogen Hochpaßfilter 35 zugeführt, das den in Fig. 12 dargestellten Frequenzgang hat. Dieses letztere Filter entfernt die niedrigen (vertikalen) Raumfrequenzen in dem um ein Vollbild verzögerten Bild. Nach Multiplikation mit einem geeigneten Multiplikationsfaktor K in einem Multiplizierer 36 wird ein Teil der hohen Raumfrequenzen des Bildes vom vorangehenden Vollbild in einem Addierer 37 dem Bild in laufendem Vollbild zugesetzt. Das Ausgangssignal des Addierers 37 ist das gefilterte HDTV- Signal 100F.

Wegen des zeitlichen Abstandes der benachbarten Zeilen C und C′ bezüglich des Punktes A umfaßt die Raumfrequenzfilterung auch eine Zeitfilterungskomponente. Die niedrigen Raumfrequenzen werden entfernt, um zu verhindern, daß bewegte Objekte Doppelbilder erzeugen. Das Ergebnis der zeitlichen Filterung in Fig. 10 ist ein Verwischen der Ränder von bewegten Objekten, die infolge des modulen Zeilensprunges zum Aufbrechen oder Ausfransen neigen. Die Raum-Zeit-Filterung hat keinen Einfluß auf stationäre Teile des Bildes und die räumliche Auflösung wird außer in hochfrequenten Bewegungsbereichen nicht beeinträchtigt.

Fig. 10 zeigt auch die zeitlichen Aspekte der Signalverarbeitung im Filter 220. Der Probenpunkt bei t=20 tritt bezüglich eines willkürlichen Anfangspunktes (t=0) während des horizontalen Teilbildaustastintervalles des HDTV- Signals auf und stellt den Zeitpunkt dar, bei dem 2500 Zeilen oder 25 Teilbilder zu jeweils 100 Zeilen in der Kamera abgetastet worden sind (1/30 s nach t=0).

Man beachte, daß im Zeitpunkt t=20 der Vollbildspeicherteil des Speichers des Filters 220, die Teilbildverzögerungsschaltungen 23 bis 26, ein ganzes Eingangs-Vollbild aus 1500 Zeilen enthält, die die neueste Information von 15 Teilbildern darstellen. Durch Verwendung des Filters 220 der Fig. 10 als zeitliches Vorfilter in Fig. 9 vor der Umwandlung des HDTV-Signals in das 525/60-Format, wird die Verschwendung oder anderweitige Beseitigung der ersten 10 Teilbildern, die in der Verzögerungsschaltung 22 der Fig. 10 gespeichert sind, vermieden.

Fig. 13 zeigt eine spezielle Ausführungsform des Leuchtdichteverarbeitungsteiles 300L des 625/50-CCIR-Normwandlers 300 in Fig. 8. Der nicht dargestellte Farbartsignalverarbeitungsteil ist ähnlich aufgebaut wie der Leuchtdichtesignalverarbeitungsteil 300L. Der Normwandler 300 ist ähnlich aufgebaut wie der Normwandler 200 der Fig. 9 mit der Ausnahme der Zeitsynchronisation und gewisser Taktfrequenzen. Die meisten Komponenten in Fig. 9 und 13 sind daher hinsichtlich Funktion oder Parametern gleich bezeichnet. Als Beispiel für die Unterschiede zwischen den beiden Figuren sei hinsichtlich Fig. 13 auf folgendes verwiesen: In den Zeilenspeichern 52a und 52b sowie im Vollbildspeicher 50 werden 575 aktive vertikale Pixel gespeichert; das Tiefpaßfilter 41 schneidet bei 16,7 MHz ab, die Taktfrequenz CK2 für den Analog-Digital-Umsetzer 42 beträgt 41,10 MHz, das Fassungsvermögen des Vollbildspeichers 50 beträgt 575×1398 Proben und die Anzahl der Proben, die durch die Synchronisiersignal-Einsetzstufe 60 während des horizontalen Zeilenaustastintervalles eingefügt werden, beträgt 144. Die Vollbildfrequenz hat bei der normgemäßen Studioprobenfrequenz von 13,5 MHz den Wert 25 hz für das 625/50 Signal im Vergleich mit 29,97 für das 525/60 Signal.

Das in Fig. 14 dargestellte digitale Hochpaßfilter 330, das bei der Schaltungsordnung gemäß Fig. 13 als zeitliches Vorfilter verwendet wird, stimmt im Aufbau mit dem Filter 220 der Fig. 10 überein. Die in den Fig. 10 und 14 enthaltenen Zeitdiagramme entsprechen einander mit der Ausnahme, daß das Probenpunktausgangssignal in Fig. 14 dort im Zeitpunkt t=24 anstatt wie bei Fig. 10 im Zeitpunkt t=20 auftritt.

Fig. 15 zeigt eine spezielle Ausführungsform des Filmnormwandlers 400 der Fig. 8. Dabei ist beispielsweise angenommen, daß die Filmaufzeichnungsvorrichtung 90 in Fig. 8 durch ein digitales Videosignal V₄ vom Normwandler 400 mit fortlaufender Abtastung (ohne Zeilensprung) in Horizontalrichtung mit 57 Zeilen pro Vollbild und einer Vollbildfrequenz von 24 pro Sekunde gesteuert wird. Die Zeilenfrequenz des Videosignals V₄ beträgt daher 18 kHz. Bei einer Probenfrequenz von 27 MHz liefert dieses Videosignal 1500 Proben pro Zeile und hat eine horizontale Bandbreite von 11 MHz. Ein solches Abtastsystem vermag ein aktives Bildgitter von 681×1260 Pixels, das ein Aspektverhältnis von 1,84 trägt, mit gleicher horizontaler und vertikaler Auflösung in Zyklen pro Bildhöhe zu liefern. Es wäre zwar auch möglich, die Filmaufzeichnung mit vertikaler Abtastung wie beim HDTV-Signal 100′ durchzuführen, in diesem Falle müßte dann die Vollbildfrequenz von 40 auf 24 herabgesetzt werden. Man kann daher als Filmnormwandler einen Wandler verwenden, der ähnlich aufgebaut ist, wie die Wandler 200 und 300 und der die Umsetzung von Vertikalabtastung in Horizontalabtastung ebenfalls bewirkt. Die meisten existierenden Filmaufzeichnungsgeräte sind für eine horizontale Abtastung konstruiert.

Wie Fig. 15 zeigt, faßt der RAM-Vollbildspeicher 50 681×1398 Proben und hat die gleiche Horizontalauflösung wie das HDTV-Signal 100′ während die Vertikalauflösung im Tiefpaßfilter 41 um den Faktor 681/756 auf eine Videobandbreite von 19,8 MHz herabgesetzt ist. Der Interpolierer 49 wandelt in diesem Falle die 13,98 Proben vom Vollbildspeicher 50 in 2520 Proben (das Doppelte der 1260 horizontalen aktiven Proben der Filmaufzeichnungsnorm) um. Diese Operationen erfordern für die Taktsignale CK3 und CK4 Frequenzen von 22,85 bzw. 41,19 MHz. Das Taktsignal CK2 für den Analog-Digital-Umsetzer 42 hat eine Frequenz von 48, 66 MHz und das Taktsignal CK1 für das Filmnorm-Ausgangssignal von der Synchronisiersignal-Einsetzstufe 60 hat eine Frequenz von 27 MHz.

Das in Fig. 16 dargestellte digitale Hochpaßfilter 440, das beim Normwandler 15 als zeitliches Vorfilter verwendet wird, stimmt im Aufbau mit dem Filter 220 gemäß Fig. 10 überein. Die Zeitdiagrammteile von Fig. 10 und 16 entsprechen mit der Ausnahme, daß der Probenpunkt in Fig. 16 den Zeitpunkt t=25 anstatt wie bei Fig. 10 im Zeitpunkt t=20 auftritt.

Das beschriebene System zum Aufnehmen von Fernsehprogrammen liefert ein Videosignal hoher Auflösung, das sich leicht in andere, zur Verbreitung geeignete Fernseh- und Film-Normen umwandeln läßt, z. B. in die 525/60- und die 525/60- und die 625/50-Fernsehnorm sowie Filmnormen mit einer Bildfolgefrequenz von 24 Hz. Das System arbeitet mit vertikaler Zeilenabtastung in der Kamera. Die horizontale Teilbildfrequenz wird gleich dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Vollbildfrequenzen der Normen der für die Verarbeitung vorgesehenen Programmkopien gewählt. Der Zeilensprungfaktor wird groß genug gewählt, um eine gute zeitliche Abtastung oder Auflösung zu gewährleisten und um eine Vertikalzeilenabtastfrequenz zu erhalten, die eine ganze Anzahl von hochaufgelösten Abtastzeilen in den Teilbild- oder Vollbildperioden der Normen des verbreiteten Materials ergibt. Die Videoprobenfrequenz wird so gewählt, daß sie mit der weltweiten digitalen Studionormfrequenz kompatibel ist.

Claims

1. Hochauflösendes Fernsehsystem zum Erzeugen eines Videosignals, das sich für eine Umsetzung in ein erstes Fernsehformat mit einer Anzahl N₁ Rasterzeilen pro Vollbild und einer Vollbildrate von F₁ Vollbildern pro Sekunde, ferner in ein zweites Fernsehformat mit einer Anzahl N₂ Rasterzeilen pro Vollbild und einer Vollbildfrequenz von F₂ Vollbildern pro Sekunde und in ein drittes Format für einen Film, der eine Film-Einzelbildrate von F₃ Einzelbildern pro Sekunde aufweist, eignet, wobei N₁, N₂, F₁, F₂ und F₃ positive Zahlen sind, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Videosignals, welches ein Raster (Fig. 4) darstellt, bei dem die Videozeilen des Signals Rasterzeilen darstellen, die senkrecht zur Orientierung der Rasterzeilen in dem ersten und dem zweiten Fernsehformat verlaufen, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Synchronisiersignalen für die Verwendung in der Einrichtung zum Erzeugen der genannten Videozeilen mit einer Videozeilenrate, welche eine ganzzahlige Anzahl dieser Videozeilen während der Dauer eines Voll- bzw. Einzelbildes sowohl des ersten als auch des zweiten Fernsehformats und des dritten, des Filmformats, ergibt, und zum Zusammenstellen der Videozeilen in Teilbilder mit einer Teilbildrate, die das kleinste gemeinsame Vielfache der Einzelbildraten F₁, F₂ und F₃ ist.

2. Fernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für F₁=50, F₂=60 und F₃=24 die Teilbildrate gleich 600 Teilbilder pro Sekunde ist.

3. Fernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für F₁=50, F₂=60 und F₃=24 die Videozeilenrate gleich 60 000 Zeilen pro Sekunde ist.

4. Fernsehsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videozeilen durch die Einrichtung mit einer Vollbildfrequenz erzeugt werden, die größer ist als F₁, F₂ und F₃ und die mit diesen durch einfache Verhältnisse in Beziehung steht.

5. Fernsehsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß F₁=50, F₂=60 und F₃=24 sind und die Vollbildfrequenz 40 Vollbilder pro Sekunde beträgt.

6. Fernsehsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenn man annimmt, daß die durch die genannte Einrichtung erzeugten Videozeilen in eine Mehrzahl von Abschnitten zu je N₃ Zeilen unterteilt sind, die Zeilen einzeln nacheinander von jedem Abschnitt in den aufeinanderfolgenden Teilbildern so abgetastet werden, daß sich die Positionen der nacheinander abgetasteten Zeilen in den jeweiligen Abschnitt in einem Modulmuster progressiv ändern, welches als [1+(n-1)p] Modulo N₃ definiert ist, wobei n die Teilbildzahl und p eine ganze Zahl, die kein gemeinsames Untervielfaches mit N₃ hat, sind.

7. Fernsehsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß N₃=15 und p=4 sind.

8. Fernsehsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umsetzen des Fernsehsignales hoher Auflösung in mindestens eines der anderen Formate ein Umsetzer (200L), der eine Anordnung (52a, 52b, 53, 48) zum zeilenweisen Speichern der Proben eiines Vollbildes des Videosignales in einer Richtung in einem Orthogonal organisierten Speicher (50), ferner eine Anordnung (53, 48, 52c, 52d) zum zeilenweisen Herauslesen der gespeicherten Proben in einer anderen, orthogonalen Richtung mit einer für das betreffende Format geeigneten Vollbildrate, und eine Anordnung (49, 57, 58, 59) zum Erzeugen aufeinanderfolgender Teilbilder als Proben, die ein gewünschtes aktives Bildgitter für das betreffende Format darstellen, aus den herausgelesenen Proben enthält, vorgesehen ist.