DE3882911T2

DE3882911T2 - Verfahren und System zur Übertragung eines Programms mit hoher Auflösung.

Info

Publication number: DE3882911T2
Application number: DE88402810T
Authority: DE
Inventors: Philippe Bernard
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; France Telecom SA
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; Orange SA
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2008-11-09
Also published as: FR2623354A1; JPH0220986A; FR2623354B1; EP0316232A1; DE3882911D1; US4935812A; EP0316232B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verfahren und Systeme zum Senden eines TVHD genannten Fernsehprogramms mit hoher Auflösung, welche dazu bestimmt sind, ein Bild mit einer Anzahl von Zeilen und von Punkten pro Zeile zu liefern, die viel größer ist als diejenige der gegenwärtigen Normen. Das europäische Projekt EUREKA EU 95 plant z.B. ein Bild mit der Frequenz 50 Hz, welches statt 625 Zeilen 1250 Zeilen und eine doppelte Punktezahl pro Zeile aufweist.
Um jedes Mißverständnis auszuschließen, sei angemerkt, daß ein "Bild" aus mehreren "Halbbildern" besteht, wohingegen in Großbritannien häufig die Bezeichnungen "frame" für "Bild" und "field" für "Halbbild" verwendet werden.
Es ist wichtig, daß die TVHD-Programme wenigstens während einer Übergangsperiode auf den verfügbaren Sendekanälen übertragen werden können und von den existierenden Empfängern empfangen werden können. Insbesondere stellt sich das Problem TVHD Programme auf einem MAC-Paket Fernsehkanal von einem Satelliten aus zu senden. Die MAC Norm legt die Breite des Kanals tatsächlich auf nur 20,5 MHz fest, d.h. auf einen Wert, der sehr viel kleiner ist als der für die TVHD Bildübertragung erforderliche.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Kompression von Informationen vorgeschlagen, welche darauf abzielen, die für das TVHD-Bild erforderliche Bandbreite auf diejenige zu reduzieren, welche verfügbar ist. Diese Verfahren beinhalten eine Unter-Abtastung bei der Emission und eine Interpolation beim Empfang. Man kann so ein Bild mit hoher Auflösung und schwacher zeitlicher Aktivität (d.h. die Veränderungen von einem Bild zum nächsten sind gering) in einem engen Übertragungskanal verschicken, wobei die räumlichen Informationen eines Bildes auf mehrere aufeinanderfolgende Fernsehhalbbilder erstreckt werden. Rein räumliche Durchmischungstechniken machen das Senden der Gesamtheit der Zeilen eines Bildes mit hoher Auflösung und mit einer Abtastung mit verringerterer Zeilenzahl möglich. Der linke Abschnitt von Figur 2 zeigt eine vertikale Durchmischungstechnik, welche auf die versetzte Zeilenstruktur über vier in Figur 1 gezeigte Halbbilder angewandt wird, wobei die Abtastwerte x,o,y und a jeweils vier aufeinanderfolgend durchnumerierten Halbbildern 1,2,3 und 4 entsprechen.
Die Druckschrift EP-A-0 082 489 beschreibt ein solches Reduktionsverfahren der Bandbreite, welches die Umwandlung des HD-Fersehsignals mit sequenzieller Bildzerlegung in ein verschachteltes Abtastungssignal benutzt, um die Übertragung in einem Kanal zu ermöglichen, dessen Breite für die direkte Übertragung des Signals mit sequenzieller Bildzerlegung nicht ausreicht. Die Umwandlung der Bildzerlegung erfordert eine Unter-Abtastung des Bildes, welche das Bild verschlechtern kann.
Eine Filterung begrenzt die Bandbreite des Quellensignals und hemmt die Umwandlungsfehler. Gemäß den Seiten 18 und 19 umfaßt dieses Verfahren eine zeitliche Tiefpaßfilterung, welche den "flicker" begrenzt, der die Hochfrequenzinformation völlig unterdrückt und ihre Wiederherstellung beim Empfang selbst angenähert unmöglich macht.
Die Unter-Abtastung und die auch durch den englische Ausdruck "Shuffling" bezeichnete Durchmischung stellen aber Kodierungsvorgänge dar, welche die Qualität des "kompatiblen" Bildes beeinflussen, wobei dieser Begriff jedes durch einen über einen Übertragungs- oder Sendekanal mit durch einen HD-Kodierer kodierten Sendungen versorgten Empfänger der ersten Generation (nicht für den TVHD-Empfang vorgesehen) gelieferte Bild bezeichnet. Die Mängel sind prinzipiell auf die Wiederfaltungen des Spektrums zurückzuführen, welche wiederum auf die Sub-Nyquist Unter-Abtastung und auf die Durchmischung der Abtastwerte zurückzuführen sind. Auf dieses Thema wird in dem Aufsatz "Analyse de structures de sous-echantillonnage spatio-temporel d'un signal TVHD en vue de sa transmission dans un canal MAC", Proceedings colloque TVHD, Ottawa, Oktober 1987 bezug genommen.
Die Übertragung eines festen Bildes mit hoher Auflösung in einem Kanal mit reduzierter Breite offenbart sich so insbesondere durch eine zeitliche Aktivität des kompatiblen Bildes, was dieses verschlechtert.
Man könnte denken, daß das kompatible Bild durch die klassischen Methoden der räumlichen Filterung verbessert werden könnte. Tatsächlich scheint es so zu sein, daß die Dämpfungstechniken der Unterdrückung bestimmter räumlicher Frequenzen einen Verlust räumlicher Auflösung des kompatiblen Bilds hervorrufen, nicht alle Fehler korrigieren und gegenüber dem Rauschen bei der Übertragung kaum widerstandsfähig sind. Es bestehen insbesondere bestimmte Auswirkungen der Sub-Nyquist Unter-Abtastung fort, insbesondere Wiederfaltungen des Spektrums und Durchmischungseffekte der Zeilen, die sich als Vorüberziehen über die Konturen äußern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompatibles Bild zu liefern, welches im Vergleich zu denjenigen stark verbessert ist, welche die bekannten Verfahren der Unter-Abtastung vor Übertragung und der Interpolation beim Empfang sowie die Anwendung der räumlichen Filterungstechniken ermöglichen. Sie geht aus von einer Bildzerlegung, welche gezeigt hat, daß die zeitliche Filterung geeignet ist, wesentliche Verbesserungen zu bringen, unter der Voraussetzung, daß in dem übertragenen Signal dem wiedergefalteten Spektrum entsprechende Energie bestehen gelassen wird, um beim Empfang ein TVHD-Bild mit schwacher zeitlicher Aktivität zu rekonstruieren.
Die Erfindung benutzt mit anderen Worten die Feststellung, daß man die Effekte der Sub-Nyquist Unter-Abtastung durch partielle Filterung zeitlicher der Wiederfaltungsenergie entsprechender Energien vermindern und sogar unterdrücken kann, wobei diese Filterung eine Dämpfung bewirkt, die einen Kompromiß zwischen der Qualität des kompatiblen Bildes und der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Rauschen darstellt.
Das Erzielen eines HD Bildes mit schwacher zeitlicher Aktivität (dieser Begriff schließt ein festes Bild ein) macht es erforderlich, einen Teil der Wiederfaltungsenergie zu behalten.
Eine merkbare Verringerung dieser Energie ermöglicht es aber, die Auswirkung der Sub-Nyquist Unter-Abtastung auf das kompatible Bild zu vermeiden.
Die Erfindung schafft also ein Verfahren zum Senden von Fernsehprogrammen mit hoher Auflösung in einem Übertragungskanal dessen Kapazität geringer ist als das spektrale Band des Bildsignals, gemäß dem Patentanspruch 1.
Dieses Verfahren ist nur für Bildzonen mit begrenzter zeitlicher Aktivität optimal. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Kodierung und die Dämpfung (und sich wechselseitig bedingend die Akzentuierung und die Dekodierung) der zeitlichen Aktivität des Bildes angepaßt.
- wenn das Bild eine schwache zeitliche Aktivität hat, wird eine Abtastung des Bildes über n Halbbilder verwendet. Praktisch kann man das so betrachten, daß diese Bedingung für die Bilder erfüllt ist, deren zeitliche Aktivität zwischen den Ebenen ft = - 50/2 n Hz und ft = + 50/2 n Hz liegt, wobei ft die zeitlichen Frequenzen des Bildes darstellt, unter der Annahme, daß die Bildabfolge 50 Hz hat.
Im allgemeinen wird man n = 4 wählen.
- Wenn die zeitliche Aktivität über die obigen Grenzen hinausgeht, wird es vorteilhaft sein, eine unterschiedliche Abtastung zu verwenden,
entweder auf einer kleineren Anzahl von Halbbildern, d.h. n ist kleiner als 4,
oder gar auf einem einzigen Halbbild.
In diesem Fall ist die räumliche Unter-Abtastung weniger komplex und die spektralen Wiederfaltungen des übertragenen Bildes sind weniger störend. Die Durchmischung hat gleichfalls eine geringere Auswirkung, wobei der Frequenzgehalt des Bildes geringer ist.
Einer bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß ist das oben definierte Verfahren nur während derjenigen Perioden anwendbar, in denen das Bild eine schwache zeitliche Aktivität aufweist, in denen die Wiederfaltungsenergie auf die Nähe der Ebene f&sub0;t = 50/n Hz beschränkt ist. Die Vielfachen von f&sub0;t entsprechenden Harmonischen sind weniger störend als die Grundfrequenz, da das Auge vor allem von den geringen zeitlichen Frequenzen beeinflußbar ist.
Zusammengefaßt läßt sich sagen, daß das auf die Perioden mit einer schwachen zeitlichen Aktivität des Bildes angewandte erfindungsgemäße Verfahren, eine Verringerung der Mängel des kompatiblen Bildes ermöglicht, indem die in der Wiederfaltungsenergie enthaltene Information im Hinblick auf die Rekonstruktion des HD-Bildes bewahrt wird.
Die Erfindung schafft auch ein System zum Durchführen des oben definierten Verfahrens, gemäß dem Patentanspruch 9. Eine Schalteinrichtung wird vorteilhafterweise unmittelbar stromaufwärts des Dämpfungs (oder Akzentuierungs)moduls dazwischengeschaltet, um dem Modulator (oder dem Dekodierer) entweder das Bild zuzuführen, welches der numerischen, zeitlichen Dämpfungsverarbeitung unterzogen wurde, oder ein unterschiedliches Signal als Funktion der zeitlichen Aktivität des Bildes.
Die Erfindung wird durch die Lektüre der folgenden, nicht einschränkend beispielhaften Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform besser verstanden werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
- die bereits erwähnte Figur 1 ein Beispiel einer stabilen versetzten Zeilenanordnung auf vier Halbbildern zeigt, welche für ein Fernsehsignal mit hoher Auflösung verwendbar ist;
- Figur 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Durchmischung der Halbbilder und der Unter-Abtastung ist;
- Figur 3 ein allgemeines Blockschaltbild eines die Erfindung verwirklichenden Sendesystems ist;
- die Figuren 4 und 5 Beispiele von Filterungsschablonen jeweils der Dämpfung und der Akzentuierung sind;
- die Figuren 6 und 7 schematische Darstellungen der Mittel zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils bei der Emission und beim Empfang sind;
- die Figuren 8 und 9 detaillierte Blockschaltbilder von Beispielen von Dämpfungsmodulen und Akzentuierungsmodulen sind;
- die Figuren 8a und 9a eine Ausführungsvariante der Dämpfungs- und Akzentuierungsmodule zeigen;
- Figur 10 ein Blockschaltbild ist, welches eine Verarbeitungsschaltung der Bewegungsinformation zum Steuern des Schalters der Figuren 8 und 9 zeigt;
- Figur 11 ein die Rolle der Bildspeicher in dem Modul von Figur 8 zeigendes Blockschaltbild ist;
- Figur 12 eine schematische Darstellung ist, welche die für die Beschreibung der Betriebsweise des Dämpfungsmoduls von Figur 8 benutzten Bezeichnungen deutlich macht.
Als Beispiel wird eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall eines HD-Bilds mit Unter-Abtastung auf N = 4 Übertragungshalbbilder beschrieben. Im Fall eines verschachtelten Bilds bei 50 Hz ist die Bildwiederholungsperiode T also 1/25 sec bei Durchmischung der Zeilen mit einem Faktor 2. Diese Art der Unter-Abtastung und der Durchmischung ist in Figur 2 gezeigt: Im linken Abschnitt der Zeile bezeichnen x,y,o und a noch die Abtastwerte in den entsprechenden Halbbildern der Ordnung 1,3,2 und 4, welche eine versetzte Struktur aufweisen. Die Pfeile deuten die Durchmischung oder "Shuffling" der Zeilen an. Der rechte Abschnitt zeigt die für die Gesamtheit der Halbbilder 1 und 2 übertragenen Abtastwerte; die komplementären Abtastwerte werden über die Halbbilder 3 und 4 übertragen. Man kann auf diese Weise z.B. HD-Bilder aus einer Quelle mit 1150 verwendbaren Zeilen auf einem Kanal übertragen, der nur 288 Zeilen pro Halbbild zuläßt.
Die Dämpfung und die Akzentuierung können, die eine, als auch die andere, durch Filterung gemäß hochgezogenem Kosinus entsprechend den Schablonen der Figuren 4 und 5 durchgeführt werden mit einer zeitlichen Öffnung von drei Bildern, um die Komplexität der verkabelten Ausführung zu minimieren. Die Öffnung könnte jedoch höher sein, z.B. fünf Bilder. Die Filterung wirkt in Wechselfolge entweder auf die geraden Halbbilder oder auf die ungeraden Halbbilder.
Die Dämpfung kann geschrieben werden als:
It(x,y,t) = a&sub0;I&sub0;(x,y,t) + a&submin;&sub1;I&sub0;(x,y,t-T) + a&sub1;I&sub0;(x,y,t+T) (1) mit:
I&sub0;(x,y,t) : Anfangswert im Koordinatenpunkt (x,y) und zum Zeitpunkt t,
It(x,y,t) : Übertragener Wert nach Dämpfung im Punkt (x,y) und zum Zeitpunkt t,
mit a = Wert der Dämpfung für ft, welches im obigen Fall gleich 12,5 Hz ist, wobei die Werte a&sub0; und a&sub1; sind:
a&sub0; = (1+a)/2
a&sub1; = a&submin;&sub1; = (1-a)/4
Wenn man mit Ir(x,y,t) den Wert nach Akzentuierung im Punkt (x,y) zum Zeitpunkt t bezeichnet, ist die durchzuführende Akzentuierung:
Ir(x,y,t) = b&sub0;It(x,y,t) + b&submin;&sub1;It(x,y,t-T) + b&sub1;It(x,y,t+T) mit b&sub0; = (1+a)/2.a
b&submin;&sub1; = b1 = (a-1)/4.a
Es bleibt ein optimaler Wert des Koeffizienten a zu bestimmen:
Die Auswahl wird unter Berücksichtigung der Widerstandsfähigkeit gegen Rauschen einer Dämpfungs- und Akzentuierungskette und der Sichtbarkeitsschwelle der Mängel des kompatiblen Bildes getroffen. Eine Dämpfung von 6 dB bei 12,5 Hz scheint nahe am Optimum zu liegen. Dennoch kann man in der Praxis von 4 bis 8 dB gehen. Sie entspricht a = 0,5.
Man hat also:
a&sub0; = 0,75
a&sub1; = a&submin;&sub1; = 0,125
b&sub0; = 1,5
b&sub1; = b&submin;&sub1; = -0,25
Dennoch könnten andere Werte für andere Kanalbreiten vorteilhafter sein.
Die Wahl der Gleichung (1) ist für Sequenzen passend, die eine schwache zeitliche Aktivität haben, was typischerweise Verschiebungen der Größenordnung der Abmessung eines Pixels von einem Bild zum nächsten entspricht oder überhaupt keiner zeitlichen Aktivität. Eine unterschiedliche Verarbeitung aber ist am Beginn und am Ende der Sequenz mit schwacher zeitlicher Aktivität vorzuziehen; Es ist anzufügen, daß die Erfindung mit Zerlegung des Bildes in Zonen und Übertragung von Hilfsdaten durchgeführt werden kann, welche auf die zeitliche Aktivität des Bildes hinweisen, wie es z.B. in der Druckschrift PCT/WO/87 04034 angegeben ist.
Man kann also mit denselben Bezeichnungen wie für (1) verwenden:
Für das erste Bild
a'&sub0; = a&sub0; b'&sub0; = b&sub0;
a'&sub1; = 2a&sub1; b'&sub1; = 2b&sub1;
a'&submin;&sub1; = 0 b'&submin;&sub1; = 0
für das letzte Bild
a"&sub0; = a&sub0; b"&sub0; = b&sub0;
a"&submin;&sub1; = 2a&sub1; b"&submin;&sub1; = 2b&sub1;
a"&sub1; =0 b"&sub1; = 0
Jetzt wird ein möglicher Aufbau von Modulen besprochen, welche die Durchführung der Dämpfung bei Emission und der Akzentuierung beim Empfang ermöglichen.
Der allgemeine Aufbau des Senders und eines Empfängers kann der in Figur 3 gezeigte sein. Der Empfänger unterscheidet sich von einem klassischen MAC-Empfänger durch das Vorhandensein von Akzentuierungsmitteln.
Das in Figur 6 schematisch dargestellte Dämpfungsmodul 20 soll zwischen den Ausgang des hochauflösenden Kodierers und den Modulator eines Senders z.B. für das Senden gemäß der Norm MAC-Paket geschaltet werden. Dieser letzte Teil wird nicht beschrieben werden, da er die Erfindung nicht betrifft.
Das Modul 20 umfaßt Bildspeicher 22, welche im folgenden besser beschrieben werden und durch die zeitliche Öffnung der Dämpfungsfilter 24 notwendig gemacht werden, welche den Speichern folgen. Das eine zeitliche Dämpfung aufweisende Signal wird zum Modulator mittels einer Umschaltschaltung 26 übertragen, welche dazu bestimmt ist, die Randeffekte (im zeitlichen Sinne) und die Fälle der Figur mit inadäquater zeitlicher Aktivität dank einer durch den HD Kodierer gelieferten Bewegungsinformation 28 zu verwalten.
Das Akzentuierungsmodul 30 (Figur 7) hat einen ähnliche Aufbau wie das Modul 20: Es umfaßt Bildspeicher 32, deren Kapazität eine Funktion der zeitlichen Öffnung der Akzentuierungsfilter 34 ist und eine Umschaltschaltung 36, welche die Randeffekte und die Fälle einer Figur mit inadäquater zeitlicher Aktivität dank einer durch den Übertragungskanal gelieferten oder lokal berechneten Bewegungsinformation 38 verwaltet. Der Ausgang der Schaltung 36 wird auf den HD Dekodierer gelegt.
Figur 8 zeigt den Aufbau verschiedener Komponenten des Dämpfungsmoduls 20 für den weiter oben erwähnten Fall einer drei aufeinanderfolgende Halbbilder umfassender Dämpfung. Die Videospeicher 22 umfassen zwei kaskadenartig angeordnete Lebendspeicher 40 und 42, welche jeweils den Bildern zu den Zeitpunkten t und t-T (T ist die Wiederholungsperiode der geraden oder ungeraden Halbbilder) zugeordnet sind. Das numerische Dämpfungsfilter 24 ist vom 1-2-1 Typ mit drei Koeffizienten, welche eine pixelweise Entsprechung in drei aufeinanderfolgenden zeitlichen Ebenen ins Spiel bringen. Es ist aus Addierern und Multiplikatoren entsprechend einer Anordnung gebildet, welche eine Gewichtung durchführt, die im folgenden besprochen werden wird.
Die ersten und die vierten Multiplikatoren des Filters 24 multiplizieren jeweils die im Zeitpunkt t vom Kodierer empfangenen Daten und diejenigen 2T danach empfangenen mit
2a&sub1;; der zweite multipliziert die um T verzögerten Daten mit
a&sub0;; der dritte multipliziert die Summe der augenblicklichen
Daten und der um 2T verzögerten mit a&sub1;.
Auf diese Weise entsprechen die Ausgänge S1, S2 und S3 unterschiedlichen zeitlichen Dämpfungen.

S1: Dämpfung ohne Randeffekt.

Dieses Signal resultiert aus einer Summierung der in den Zeitpunkten t-T,t,t+T genommenen Signale, welche durch die entsprechenden Koeffizienten a&sub1;, a&sub0;, a&sub1; gewichtet sind.

S&sub2;: Dämpfung am Anfang der Sequenz:

Dieses Signal resultiert aus der Summierung der in den Zeitpunkten t und t+T genommenen Signale, welche durch Koffizienten a&sub0; und a&sub1;' gewichtet sind mit a'&sub1; = 2a&sub1;.

S3: Dämpfung am Ende der Sequenz mit schwacher Aktivität.

Dieses Signal resultiert aus der Summierung der zu den Zeitpunkten t und t-T genommenen Signale, welche durch Koeffizienten a&sub0; und a'&sub1; gewichtet sind mit a'&sub1; = 2a&sub1;.
Die Umschaltschaltung 26 kann als ein Schalter betrachtet werden, der ein Verbinden des Ausgangs des Dämpfers mit irgendeinem der Ausgänge S1, S2 und S3 des Filters 24 und mit einem Ausgang des unbehandelten Signals gemäß der durch den Kodierer gelieferten Bewegungsinformation 28 ermöglicht.
Das Akzentuierungsmodul (Figur 9) hat einen ähnlichen Aufbau wie das Dämpfungsmodul: Es umfaßt auch zwei Videospeicher 44 und 46 wegen der zeitlichen Öffnung der Akzentuierungsfilterung. Das Akzentuierungsfilter 34 führt die gleichen Berechnungsvorgänge durch wie der Dämpfer aber mit unterschiedlichen Gewichtungskoeffizienten b&sub0;, b&sub1;, 2b&sub1;. Der Schalter 36 führt noch ein Umschalten aus zwischen den drei berechneten Signalen S'&sub1;, S'&sub2;, S'&sub3; und dem ursprünglich übertragenen Signal S als Funktion einer durch den Dekodierer gelieferten Bewegungsinformation 38.
Die Wertetabelle der Schalter 26 und 36 kann die folgende sein, bei der mit y&sub0;, y&sub1;, y&sub2; die an den Schaltern anliegenden Ausgangssignale bezeichnet sind (e ist der der zeitlichen Aktivität entsprechende Bearbeitungszustand): unbehandelt Beginn der Sequenz stabilisiert Ende der Sequenz
Diese Wertetabelle kann in Form der Schaltung von Figur 10 verwirklicht werden.
Die in den Figuren 8a und 9a (in denen die Elemente, die denjenigen der Figuren 8 und 9 entsprechen durch das gleiche Bezugszeichen erhöht um 100 bezeichnet sind) gezeigte Variante der erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet:
- ein Dämpfungstransversalfilter bei der Emission und
- ein rekursives Akzentuierungsfilter beim Empfang.
Die zeitliche Öffnung kann also auf ein Bild verringert sein.
Die Dämpfung ist für diesen Fall:
It(x,y,t) = a&sub0;I&sub0;(x,y,t) + a&submin;&sub1;I&sub0;(x,y,t-T) (1 bis) mit:
I&sub0;(x,y,t) : Anfangswert am Koordinatenpunkt (x,y) und zum Zeitpunkt t,
It(x,y,t) : übertragener Wert nach Dämpfung im Punkt (x,y) und zum Zeitpunkt t,
mit a = Wert der Dämpfung für ft,
die Werte a&sub0; und a&sub1; sind:
a&sub0; = (1+a)/2
a&submin;&sub1; = (1-a)/2
Wenn man mit Ir(x,y,t) den Wert nach Dämpfung im Punkt (x,y) und zum Zeitpunkt t bezeichnet, ist die zu bewirkende Dämpfung:
Ir(x,y,t) = b&sub0;It(x,y,t) + b&submin;&sub1;Ir(x,y,t-T)
mit b&sub0; = (1+a)/2.a
b&submin;&sub1; = (a-1)/2.a
Mit a = 0,5 ist:
a&sub0; = 0,75
a&submin;&sub1; = 0,25
b&sub0; = 1,5
b&submin;&sub1; = -0,5
Wenn man Gleichung (1 bis) für Sequenzen mit einer schwachen zeitliche Aktivität nimmt, die typischerweise Verschiebungen in der Größenordnung der Abmessung eines Pixels von einem Bild zum nächsten entspricht, oder Null kann man dann mit den gleichen Bezeichnungen wie für (1 bis) für das erste Bild am Anfang der Sequenz mit schwacher Aktivität verwenden:
a'&sub0; = 1 b'&sub0; = 1
a'&submin;&sub1; = 0 b'&submin;&sub1; = 0
In dieser Variante umfaßt das Modul 20 einen einzigen Bildspeicher 122 (Figur 8a), der im folgenden weiter beschrieben wird und der zeitlichen Öffnung der Dämpfungsfilter 124 entspricht, welche den Speichern folgen.
Das Akzentuierungsmodul 130 umfaßt also einen einzigen Bildspeicher 132 (Figur 9a) und die Umschaltschaltung 36, welche die Randeffekte und die Fälle von Figuren mit inadäquater zeitlicher Aktivität dank der Bewegungsinformation verwaltet.
Figur 8a zeigt den Aufbau verschiedener Komponenten des Dämpfungsmoduls 20 für den weiter oben erwähnten Fall einer Dämpfung, welche einen einzigen Speicher umfaßt. Der Videospeicher 122 umfaßt einen, dem Bild zum Zeitpunkt t-T (T ist die Wiederholungsperiode von geraden oder ungeraden Halbbildern) zugeordneten Lebendspeicher 142. Das numerische Dämpfungsfilter 124 setzt eine pixelweise Entsprechung in zwei aufeinanderfolgenden zeitlichen Ebenen ein. Es wird durch Addierer und Multiplizierer gebildet gemäß einer eine Gewichtung bewirkenden Anordnung, die im folgenden beschrieben werden wird.
So entsprechen die Ausgänge S&sub1; und S&sub0; unterschiedlichen zeitlichen Dämpfungen.

S1: Dämpfung ohne Randeffekt.

Dieses Signal resultiert aus einer Summierung von zu den Zeitpunkten t-T und t genommenen Signalen, welche durch die entsprechenden Koeffizienten a&sub1; und a&sub0; gewichtet sind.

S&sub0;: Dämpfung Null am Beginn der Sequenz (unbehandeltes Signal).

Die Umschaltschaltung 126 kann als ein Schalter betrachtet werden, der die Verbindung des Ausgangs des Dämpfers mit einem der Ausgänge S&sub1; und S&sub0; ermöglicht gemäß der von dem Kodierer gelieferten Bewegungsinformation 128.
Das Akzentuierungsmodul (Figur 9a) hat einen ähnlichen Aufbau wie das Dämpfungsmodul: Es umfaßt wegen der zeitlichen Öffnung der Akzentuierungsfilterung auch einen einzigen Videospeicher 146, der das vorhergehende Resultat bei t-1 speichert. Das Akzentuierungsfilter 34 führt die gleichen Berechnungsoperationen wie der Dämpfer durch, aber mit unterschiedlichen Gewichtungskoeffizienten b&sub0;, b&submin;&sub1; und auf unterschiedliche Signale. Der Schalter 136 bewirkt noch eine Umschaltung zwischen den berechneten Signalen und dem ursprünglichen übertragenen Signal S&sub0; als Funktion einer von dem Dekodierer gelieferten Bewegungsinformation 138: Diese Information wird wie in dem Kodierer berechnet.
Die Tabelle der Schalter 26 und 36 kann die folgende sein: Beginn stabilisiert Kodiererausgang Dekodiererausgang
Das sequentielle Arbeiten der Module der Figuren 6 bis 9 wird jetzt auf in den Figuren 11 und 12 enthaltene Hinweise und auf die folgenden Bezeichnungen bezugnehmend beschrieben: Jedes Bild oder Halbbild wird durch seine zeitliche Koordinate t gekennzeichet. Jede Zeile wird durch eine räumliche Koordinate y gekennzeichnet. Jeder Punkt einer Zeile wird durch eine räumliche Abszisse x gekennzeichnet. Daraus ergibt sich, daß ein Punkt des Bildes durch die Form I(x,y,t) definiert ist, wobei I die Luminanz bezeichnet (obwohl sich die Erfindung ebensogut auf die Chrominanz bezieht).
Die folgende Beschreibung betrifft die Dämpfung. Es genügt aber a&sub0; mit b&sub0; und a&sub1; mit b&sub1; zu vertauschen, um eine Beschreibung der Akzentuierung zu erhalten.
Der ursprüngliche laufende Punkt (x,y,t+T) liegt am Eingang des Systems und der dessen Intensität darstellende Wert I wird in dem Speicher 40 des Bildes MI(t) gespeichert und zum Außenraum des Videospeichers 22 geleitet. Zum selben Zeitpunkt wird der Intensitätswert I im Punkt (x,y,t) von dem Bildspeicher MI(t) zu dem Bildspeicher 42 MI(t-T) und zum Außenraum des Videospeichers geführt. Im gleichen Zeitpunkt verläßt der Wert I des Punkts (x,y,t-T) den Videospeicher 20.
Im Fall von Bildern mit 50 Hz (europäischer Standard) hat man T = 1/25 sec.
Das Filter 24 muß drei Werte berechnen:
(a) bei stabilisierter zeitlicher Aktivität:
P&sub0;(x,y,t) = a&sub0;I(x,y,t) + a&sub1;I(x,y,t+T) + a&submin;&sub1;I(x,y,t-T) welche sich wegen a&submin;&sub1; = a&sub1; schreiben läßt als:
P&sub0;(x,y,t) = a&sub0;I(x,y,t) + a&sub1;(I(x,y,t+T) + I(x,y,t-T))
(b) am Beginn der Sequenz
P&sub1;(x,y,t) = a&sub0;I(x,y,t) + 2a&sub1;I(x,y,t+T)
(c) am Ende der Sequenz
P&sub2;(x,y,t) = a&sub0;I(x,y,t) + 2a&sub1;I(x,y,t-T)
Die obigen Operationen werden parallel durchgeführt. Das Schalten durch 26 (oder durch 36) wird durch die vom HD-Kodierer in Phase mit dem berechneten laufenden Punkt (x,y,t) kommende Bewegungsinformation gesteuert.

Claims

1. Verfahren zum Senden von Fernsehprogrammen mit hoher Auflösung in einem Übertragungskanal dessen Kapazität kleiner ist als das spektrale Band des Bildsignals, wobei gemäß diesem Verfahren bei der Emission eine hochauflösende Kodierung mit Unter-Abtastung durchgeführt wird, welche die räumliche Information des Bildes auf n aufeinanderfolgende Halbbilder verteilt, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist, sowie beim Empfang eine Interpolationsfilterung, dadurch gekennzeichnet, daß das hochauflösend kodierte Bildsignal unterzogen wird:

- einer zeitlichen Filterung partieller Dämpfung der Energie in dem f&sub0;/n nahen Bereich, wobei f&sub0; die Halbbildfrequenz der Bildzerlegung ist und ein dem infolge der Unter-Abtastung während der besagten hochauflösenden Kodierung wiedergefalteten Spektrum entsprechender Teil der Energie vor Emission bestehen gelassen wird, und

- vor hochauflösender Dekodierung mit Interpolation beim Empfang einer zeitlichen Akzentuierungsfilterung, welche der Dämpfung entspricht und dazu bestimmt ist, die relative Amplitude der gedämpften Komponenten des übertragenen Spektrums in dem f&sub0;/n nahen Bereich zu rekonstruieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung und die Akzentuierung durch um die Frequenz f&sub0;/n zentrierte Filterung gemäß angehobenem Kosinus durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Öffnung des Fensters der Filterung bei der Dämpfung und bei der Akzentuierung drei aufeinanderfolgenden Halbbildern entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Dämpfungsfilterung vorgesehen ist, um eine zwischen 5 und 10 dB liegende Dämpfung bei der Frequenz f&sub0;/n zu liefern.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Dämpfungsfilterung derart ist, daß der nach Dämpfung in einem Punkt (x,y) und im Zeitpunkt t übertragene Wert It(x,y,t) mit dem Anfangswert I&sub0; im gleichen Punkt und zum gleichen Zeitpunkt t verknüpft ist durch die Beziehung:

It(x,y,t) = a&sub0;I&sub0;(x,y,t) + a&submin;&sub1;I&sub0;(x,y,t-T) + a&sub1;I&sub0;(x,y,t+T)

wobei T die Bildwiederholungsperiode ist

und wobei

a&sub0; = (1+a)/2

a&sub1; = a&submin;&sub1; = (1-a)/4

wobei a die für die Frequenz f&sub0;/n gesuchte Dämpfung ist und n die der zeitlichen Öffnung entsprechende Anzahl der Halbbilder ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Öffnung des Filterungsfensters einem Bild entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Dämpfungsfilterung derart ist, daß der nach Dämpfung in einem Punkt (x,y) und im Zeitpunkt t übertragene Wert It(x,y,t) mit dem Anfangswert I&sub0; im gleichen Punkt und zum gleichen Zeitpunkt t verknüpft ist durch die Beziehung:

It(x,y,t) = a&sub0;I&sub0;(x,y,t) + a&submin;&sub1;I&sub0;(x,y,t-T)

wobei T die Bildwiederholungsperiode ist

a&sub0; = (1+a)/2

a&submin;&sub1; = (1-a)/2

wobei a die für die Frequenz f&sub0;/n gesuchte Dämpfung ist und n die der zeitlichen Öffnung entsprechende Anzahl der Halbbilder ist,

und daß die Akzentuierung derart ist, daß der Wert Ir(x,y,t) nach Akzentuierung mit dem Wert It(x,y,t) verknüpft ist durch die Beziehung:

Ir(x,y,t) = b&sub0;It(x,y,t) + b&submin;&sub1;Ir(x,y,t-T)

wobei b&sub0; = (1+a)2A und b1 = (a-1)2a.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge und die Enden der Sequenz mit schwacher zeitlicher Aktivität erfaßt werden und während dieser Anfänge und Enden der Sequenz eine Dämpfungsfilterung durchgeführt wird, welche sich von derjenigen während der Sequenz unterscheidet.

9. System zum Senden von Fernsehprogrammen mit hoher Auflösung umfassend einen Sender und einen Empfänger mit hoher Auflösung, dessen Sender einen hochauflösenden Kodierer aufweist, der eine Unter-Abtastung des Bildes durchführt, welche die räumliche Information auf n aufeinanderfolgende Halbbilder verteilt, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist, sowie einen Emissionsmodulator und dessen Empfänger einen eine Interpolationsfilterung durchführenden Demodulator sowie einen hochauflösenden Dekodierer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender zwischen dem Kodierer und dem Modulator ein Dämpfungsmodul (20) umfaßt, welches durch ein zeitliches Filter partieller Dämpfung der Energie in dem f&sub0;/n nahen Bereich gebildet ist, wobei f&sub0; die Halbbildfrequenz der Bildzerlegung ist, und wobei ein Teil der von der Unter-Abtastung herrührenden Wiederfaltungsenergie bestehen gelassen wird,

und daß der Empfänger zwischen dem Demodulator und dem Dekodierer ein Akzentuierungsmodul (30) umfaßt, welches durch ein zeitliches Akzentuierungsfilter gebildet ist, das dazu bestimmt ist, die Wiederfaltungsenergie wiederherzustellen, das die gleichen Berechnungsoperationen wie das zeitliche Dämpfungsfilter durchführt mit unterschiedlichen Gewichtungskoeffizienten, derart, daß die relative Amplitude der gedämpften Komponenten des übertragenen Spektrums in dem f&sub0;/n nahen Bereich rekonstruiert wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine Umschaltschaltung (26) umfaßt, welche es ermöglicht, dem Modulator das der digitalen Dämpfungsverarbeitung unterzogene Bildsignal zuzuführen, für den Fall, in dem das Bild eine schwache zwischen -50/2n Hz und +50/2n Hz liegende zeitliche Aktivität aufweist, und daß der Empfänger eine Umschaltschaltung (36) für die Zwischenschaltung des zeitlichen Akzentuierungsfilters als Funktion einer vom hochauflösenden Kodierer stammenden Bewegungsinformation (28) aufweist.