DE3937813A1 - Uebertragungssystem - Google Patents

Description

Die Hauptanmeldung geht aus von einem Übertragungssystem für ein zeitlich und örtlich hochaufgelöstes Bildsignal großer Bandbreite zur Übertragung über zwei Übertragungskanäle ge­ ringerer Bandbreite, wobei ein erster Übertragungskanal Bild­ signale einer ersten Norm mit geringerer örtlicher und höhe­ rer zeitlicher Auflösung überträgt und ein zweiter Übertra­ gungskanal ein örtlich hochaufgelöstes, zeitlich niedrig auf­ gelöstes Bildsignal überträgt.

Der Erfindung nach der Hauptanmeldung liegt die Aufgabe zu­ grunde, ein Übertragungssystem sowie einen Empfänger für ein hochaufgelöstes Fernsehsignal anzugeben, welches bei vorhan­ denen bandbegrenzten Übertragungskanälen auf der Empfänger­ seite die Rekonstruktion von Bildinformation auch bei Emp­ fang nur eines Kanals ermöglicht.

Auf der Senderseite wird ein HDTV-Signal mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung in zwei Signale aufgespalten. Das erste Signal weist eine geringe örtliche, aber hohe zeitli­ che Auflösung auf und kann durch entsprechende Codierung in ein Standard-TV-Signal, z. B. PAL, Secam, NTSC oder D2-MAC oder digital mit oder ohne Datenreduktion, umgesetzt und über einen ersten, bandbegrenzten Kanal übertragen werden.

Das zweite Signal weist eine hohe örtliche, aber geringe zeitliche Auflösung auf. Dies kann z. B. durch Auslassen von Bildern, vorzugsweise jedes zweiten Bildes, erreicht werden. Durch einen entsprechenden Coder kann es z. B. in ein HD-MAC- Signal umgesetzt oder auch direkt digital mit oder ohne Da­ tenreduktion über einen zweiten bandbegrenzten Kanal übertra­ gen werden.

Mit Hilfe des ersten Kanals ist auf der Empfängerseite ein vollständiges örtlich nieder- und zeitlich hochaufgelöstes Bildsignal empfangbar.

Über den zweiten Kanal ist gegenüber dem Stand der Technik ein vollständiges zeitlich nieder- und örtlich hochaufgelö­ stes Bildsignal empfangbar, aus welchem durch geeignete Deco­ dierung und Maßnahmen zur Bildregeneration ein adäquates ört­ lich hochaufgelöstes Bildsignal, im folgenden HD-Signal ge­ nannt, rekonstruierbar ist.

Die Regenerationsmaßnahmen dienen dazu, die durch die empfän­ gerseitig durch Weglassen von Bildern insbesondere bei beweg­ ten Sequenzen verlorengegangene Information weitgehendst zu rekonstruieren.

Um ein vollständiges HDTV-Signal zu regerieren, sind empfän­ gerseitig beide Kanäle auszuwerten. Dazu wird insbesondere bei dynamischem Bildinhalt bei der Rekonstruktion des HD-Bil­ des die zeitlich hochaufgelöste Bildinformation des ersten Kanals herangezogen.

Es entsteht so ein zu den herkömmlichen Übertragungssystemen kompatibles HDTV-Übertragungssystem, wobei der erste Kanal ein Bildsignal mit einer dem heutigen Fersehstandard entspre­ chenden Auflösung bereitgestellt und der zweite Kanal ein vollständiges Bildsignal hoher örtlicher Auflösung liefert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maßnahmen zur empfängerseitigen Bildregeneration weiter zu verbessern.

Diese Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus der P 38 31 103 ist es bekannt, daß im Coder Bewegungs­ vektoren ermittelt und übertragen werden. Weil die Kanalkapa­ zität aber begrenzt ist, können die Bewegungsvektoren nicht mit beliebiger Genauigkeit bzw. nur mit einem begrenzten Be­ trag übertragen werden. In einem verbesserten Empfänger kön­ nen aber genauere Bewegungsvektoren gebildet werden, vorzugs­ weise mit Ausnutzung der übertragenen Bewegungsvektoren.

Wenn der Empfänger die analogen Signale des ersten Übertra­ gungskanals mit den digitalen Signalen aus dem zweiten Über­ tragungskanal zusammensetzt, müssen die Signale zueinander passen. Wenn die Signale über zwei verschiedene Kanäle über­ tragen werden, müssen insbesondere ihre Pegel und ihre Pha­ senlage angepaßt sein. Zu diesem Zweck kann der digitale Ka­ nal für eine Auswertung im analogen Kanal Referenzsignale für Pegel und Phase enthalten.

Um dem Benutzer die Eingabe bzw. Programmierung von jeweils zwei Kanälen zur Wiedergabe einer HDTV-Sendung zu ersparen, kann bzw. können der analoge Kanal oder der digitale Kanal oder beide Kanäle eine Zusatzinformation enthalten, mit de­ ren Hilfe der Empfänger selbsttätig den jeweils anderen benö­ tigten Kanal ermitteln und empfangen kann.

Wenn in einem entsprechenden zukünftigen Fernsehsystem der analoge Kanal stattdessen digitale Signale überträgt, also bei Verwendung zweier digitaler Kanäle zur Übertragung von HDTV-Signalen und bei einer zeitlichen Lage der Bilder des ersten Kanals zwischen den Bildern des zweiten Kanals, kann in einem entsprechenden Empfänger, der notwendigerweise Bild­ speicher beinhaltet, durch das Entfallen einer Bildregenera­ tionsschaltung und durch eine bildweise Umschaltung zwischen Bildspeichern eine bessere Ausnutzung der Bildspeicher bzw. eine Verringerung der Anzahl der Bildspeicher erzielt werden.

Zwei Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild eines HD-Decoders mit verbesser­ ter Bewegungsvektorberechnung

Fig. 2 bekanntes 2-Kanal-HDTV-Übertragungssystem mit je einem analogen und digitalen Kanal

Fig. 3 Blockschaltbild eines bekannten Bildregenerators

Fig. 4 erfindungsgemäßes 2-Kanal-HDTV-Übertragungssy­ stem mit zwei digitalen Kanälen

Fig. 1 zeigt einen gegenüber dem entsprechenden HD-Decoder 7 aus P 38 31 103 verbesserten HD-Decoder 7 mit einem Puffer­ speicher und Videomultiplexer 15. Je ein Ausgang des Puffer­ speichers 15 führt auf einen Decoder 16 und auf einen Bewe­ gungsvektor-Decoder 21. Ein Ausgang des Decoders 16 führt über eine inverse Wichtung 17, einen inversen Abtaster 18 und einen inversen diskreten Cosinustransformator 19 auf ei­ ne Blockrekonstruktionsschaltung 20. Der Ausgang der Blockre­ konstruktionsschaltung 20 führt auf eine nicht dargestellte Bildregenerationsschaltung sowie zu einem ersten Eingang ei­ nes Bildspeichers 22. Der Ausgang des Bewegungsvektor-Deco­ ders 21 führt zunächst zu einem Bewegungsvektor-Korrigierer 211 und weiter auf einen zweiten Eingang des Bildspeichers 22.

Im Decoder 16 werden übertragene Adressen und Koeffizienten wieder in ihre ursprüngliche Form vor der Übertragung deco­ diert. Entsprechendes führt der Bewegungsvektor-Decoder 21 für die Bewegungsvektoren durch. Weil aber für die Übertra­ gung der Bewegungsvektoren nur eine begrenzte Datenrate zur Verfügung steht, weisen die Bewegungsvektoren auch nur eine begrenzte Genauigkeit bzw. einen begrenzten Betrag auf. In einem Empfänger mit einem verbesserten HD-Decoder 7 kann je­ doch durch einen Vergleich von neu berechneten Bildpunkten mit schon vorhandenen umgebenden Bildpunkten geprüft werden, ob die Bewegungsvektoren einen korrekten Wert haben. Ist dies nicht der Fall, werden sie mit Hilfe von bereits berech­ neten Bildpunkten aus dem Bildspeicher 22 im Bewegungsvek­ tor-Korrigierer 211 entsprechend angepaßt.

Fig. 2 zeigt das in P 38 31 103 vorgeschlagene 2-Kanal-HDTV- Übertragungssystem. Ein von einer Quelle erzeugtes HDTV-Si­ gnal wird einer ersten Übertragunsstrecke, bestehend im Sen­ der aus einem Transcoder 1 und einem TV-Encoder 2 und im Emp­ fänger aus einem TV-Decoder 3 und einem Transcoder 4, und einer zweiten Übertragungsstrecke, bestehend im Sender aus einer Bildunterdrückungsschaltung 5 und einem HD-Encoder 6 und im Empfänger aus einem HD-Decoder 7 und einer Bildregene­ rationsschaltung 8, zugeführt.

Der Transcoder 1 der ersten Übertragungsstrecke reduziert durch entsprechende Filterung die horizontale Auflösung des Bildes um 2 : 1 und die vertikale Auflösung um 3 : 2. Außerdem wird das progressiv abgetastet vorliegende HDTV-Signal in ein mit Zeilensprung behaftetes Signal umgesetzt, wobei die zeitliche Auflösung erhalten bleibt. Das Ausgangssignal des Transcoders 1 wird dem TV-Encoder 2 zugeführt, der ein Stan­ dard-TV-Signal erzeugt, z. B. in PAL, Secam, NTSC oder D2- MAC, und dessen Ausgang mit einem ersten Übertragungskanal verbunden ist.

Im Empfangsteil für den ersten Übertragungskanal wird das ankommende Standard-TV-Signal im TV-Decoder 3 decodiert. Am Ausgang des TV-Decoders 3 ist dann das Standard-TV-Signal ab­ greifbar.

Das HDTV-Signal, das der zweiten Übertragungsstrecke zuge­ führt wird, wird zur Anpassung an einen bandbegrenzten zwei­ ten Übertragungskanal einer Auslassung von Bildern unterzo­ gen. Mit Hilfe der Bildunterdrückungsschaltung 5 wird z. B. nur jedes zweite Bild übertragen. Das Ausgangssignal der Bildunterdrückungsschaltung 5 gelangt über den HD-Encoder 6 auf einen zweiten Übertragungskanal. Der HD-Encoder erzeugt z. B. ein digitales Signal, das nach Datenreduktion über den Kanal übertragen wird.

Im Empfangsteil für den zweiten Übertragungskanal wird das ankommende Signal dem HD-Decoder 7 zugeführt. Der Ausgang des HD-Decoders 7 ist mit der Bildregenerationsschaltung 8 verbunden, die unter Ausnutzung von mitübertragenen Bewe­ gungsvektoren eine Rekonstruktion der empfängerseitig ausge­ lassenen Bilder durchführt. Am Ausgang der Bildregenerations­ schaltung 8 ist dann ein HD-Signal mit hoher örtlicher Auflö­ sung und ursprünglicher zeitlicher Auflösung abgreifbar, je­ doch mit möglichen Fehlern im Bereich bewegter Bildinhalte.

Um diese Fehler im Bereich bewegter Bildteile zu minimieren und somit die ursprüngliche hohe zeitliche Auflösung des Quell-HDTV-Signals zu erzielen, wird mit dem Standard-TV-Ein­ gangssignal im Transcoder 4 eine Invertierung der Funktion des Transcoders 1 vorgenommen. Die Ausgangssignale des Trans­ coders 4 und der Bildregenerationsschaltung 8, werden einem Kombinationsfilter 9 zugeführt, das durch geeignete Wichtung ein HDTV-Ausgangssignal hoher zeitlicher und örtlicher Auflö­ sung liefert.

Fig. 3 gibt den in P 38 31 103 beschriebenen Bildregenerator 8 wieder. Das Ausgangssignal des HD-Decoders 7 wird einem er­ sten Bildspeicher 38 zugeführt. Ein Ausgang des ersten Bild­ speichers 38 führt zu einer Bildinterpolationsschaltung 37, ein weiterer Ausgang zu einem zweiten Bildspeicher 39 und einem Multiplexer 40. Weitere Eingänge der Bildinterpolati­ onsschaltung 37 erhalten weitere Daten aus dem HD-Decoder 7, z. B. die Bewegungsvektoren 53 und die Codermodusinformation 54, also Information über Inter- bzw. Intraframecodierung. Ein Ausgang der Bildinterpolationsschaltung 37 führt auf den Multiplexer 40. Am Ausgang des Multiplexers 40 ist ein HD-Si­ gnal mit 1440×864 Bildpunkten, 50 Hz, 1 : 1 abgreifbar.

Wenn nun in einem zukünftigen HDTV-Übertragungssystem über den analogen Kanal auch digitale Information übertragen wird, kann sich in entsprechenden HDTV-Empfängern eine Ein­ sparung von Bildspeichern ergeben.

Fig. 4 zeigt ein entsprechendes HDTV-Übertragungssystem für zwei digitale Kanäle. Ein von einer Quelle erzeugtes HDTV-Si­ gnal mit z. B. 50 Hz Bildwechselfrequenz und progressiver Ab­ tastung wird in einer Trennschaltung 41 aufgespalten in ungeradzahlige und geradzahlige Bilder. Die ungeradzahligen Bilder werden in einem ersten HD-Encoder 42 codiert und die geradzahligen Bilder in einem zweiten HD-Encoder 43. Dabei können auch Bewegungsvektoren berechnet und zusammen mit den codierten HD-Bildsignalen zum jeweiligen HD-Decoder übertra­ gen werden. Die Daten für die ungeradzahligen Bilder werden z. B. über den ersten Kanal übertragen und in einem ersten HD-Decoder 44 decodiert. Die Daten für die geradzahligen Bil­ der werden entsprechend über den zweiten Kanal übertragen und in einem zweiten HD-Decoder 45 decodiert. In einer Kombi­ nationsschaltung 46 werden die Ausgangsdatenströme der bei­ den HD-Decoder zusammengefaßt und es wird ein HDTV-Signal mit z. B. einem dem Quellsignal entsprechenden Standard er­ zeugt.

In einem Übertragungssystem gemäß P 38 31 103 sind drei Bild­ speicher (22, 38, 399) enthalten. In dem Übertragungssystem gemäß Fig. 4 sind aber nur zwei Bildspeicher (22 in HD-Deco­ der 44 und 22 in HD-Decoder 45) enthalten. Der erste 44 und zweite 45 HD-Decoder beinhalten z. B. jeweils einen HD-Deco­ der entsprechend Fig. 1. Weil in beiden Kanälen jeweils ab­ wechselnde, vollständig codierte HDTV-Bilder übertragen werden, kann eine Bildregenerationsschaltung 8 gemäß Fig. 3 mit den Bildspeichern 38 und 39 entfallen.

Weil im ersten HD-Decoder 44 und im zweiten HD-Decoder 45 jeweils ein Bildspeicher 22 benötigt wird, andererseits aber zwei Bildspeicher 38 und 39 entfallen, wird insgesamt bei dem 2-Kanal-HDTV-Übertragungssystem mit zwei digitalen Kanä­ len gegenüber dem 2-Kanal-HDTV-Übertragungssystem gemäß P 38 31 103 mindestens ein Bildspeicher eingespart.

Claims (12)

1. Übertragungssystem, in dem ein zeitlich und örtlich hochaufgelöstes Bildsignal großer Bandbreite über zwei Übertragungskanäle geringerer Bandbreite übertragen wird, wobei ein erster Übertragungskanal ein Bildsignal einer bekannten Norm geringer örtlicher Auflösung über­ trägt und ein zweiter Übertragungskanal ein örtlich hochaufgelöstes, zeitlich niedrig aufgelöstes Bildsi­ gnal überträgt, nach Patentanmeldung P 38 31 103, dadurch gekennzeichnet, daß über den zweiten Übertra­ gungskanal Bewegungsvektoren übertragen werden.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in einem oder in beiden der Kanäle des Übertra­ gungssystems eine Kanalinformation übertragen wird.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ ken zeichnet, daß ein Übertragungskanal Referenzsignale für Amplitude und Phasenlage des Bildsignals des ande­ ren Kanals überträgt.

4. Übertragungssystem nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kanäle ein örtlich hochaufgelöstes, zeitlich niedrig aufgelöstes Bildsignal übertragen, wobei der erste Ka­ nal die Bilder 2n bzw. 2n+1 des zeitlich und örtlich hochaufgelösten Bildsignals und der zweite Kanal die Bilder 2n+1 bzw. 2n des zeitlich und örtlich hochauf­ gelösten Bildsignals überträgt.

5. Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Kanal Bewegungsvektoren überträgt.

6. Übertragungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bildsignal des ersten Kanals und das Bildsignal des zweiten Kanals jeweils ein digital codiertes Bildsignal ist.

7. Empfänger für ein Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvektoren in dem Empfänger korrigiert (221) und bei einer Bildsignal-Decodierung (Fig. 1) aus­ gewertet werden.

8. Empfänger für ein Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger bei der Bildsignal-Decodierung (Fig. 1) eigene Bewegungsvektoren bildet und auswertet.

9. Empfänger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Empfänger nach einer Abstimmung auf die Empfangsfreguenz des einen Kanals die Kanalinformation auswertet und selbsttätig den anderen der beiden Kanäle empfängt.

10. Empfänger nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Hilfe der Refe­ renzsignale die Amplitude und Phasenlage des Bildsi­ gnals des ersten Kanals an die Amplitude und Phasenlage des Bildsignals des zweiten Kanals anpaßt.

11. Empfänger für ein Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Bildsignale der beiden Kanäle in HD-Decodern (44, 45) decodiert (Fig. 1) und in einer Kombinationsschaltung (46) zu einem zeitlich und ört­ lich hochaufgelösten Bildsignal zusammengefügt werden.

12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekemzeichnet, daß für die Bildsignal-Decodierung (Fig. 1) in jedem der beiden Kanäle nur ein Bildspeicher (22) verwendet wird.