DE4002588A1 - Letterbox-farbfernsehsystem mit verwuerfelter zusatzinformation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Letterbox-Farbfernsehsystem mit verwürfelter Zusatzinformation.

Verbesserte Fernsehempfänger werden zukünftig Bilder im For­ mat 16 : 9 wiedergeben. In einem mit heutigen Fernsehsystemen kompatiblen Übertragungsstandard muß für diese Breitbildüber­ tragung Zusatzinformation an solche 16 : 9-Empfänger geliefert werden. Die Zusatzinformation wird von diesen Empfängern z. B. zur Erhöhung der vertikalen, horizontalen oder tempora­ len Auflösung der dargestellten Bilder oder zur Darstellung der "Side Panels" (zusätzliche Bildbereiche am linken und rechten Bildrand) benutzt, aber von heutigen 4 : 3-Empfängern nicht decodiert.

Solche Verfahren werden als "Letterbox"- oder "PAL plus"-Ver­ fahren bezeichnet und sind beispielsweise in P 39 36 179 und P 38 40 054 beschrieben. Darin wird die Zusatzinformation in den heute schon bei Breitwandfilm-Übertragungen bildfreien Zonen am oberen und unteren Bildrand untergebracht. Diese Bildzonen sind schwarze Streifen von z. B. jeweils 72 Zeilen.

Fig. 1 zeigt ein solches Bild im Letterbox-Format. Es be­ steht aus dem Breitbild 10 im Format 16 : 9 und den beiden Randstreifen 11 und 12 mit der Zusatzinformation. Das Breit­ bild 10 hat zusammen mit den beiden Randstreifen 11 und 12 das Format 4 : 3.

Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist, daß das Zusatzsi­ gnal aus Kompatibilitätsgründen nur eine geringe Amplitude und damit eingeschränkte Dynamik haben darf. Nach einem Grundgesetz der Nachrichtentechnik ist die Gesamtübertra­ gungskapazität eines Kanals das Produkt von Bandbreite und nutzbarer Dynamik. Wird z. B. ein binäres Zusatzsignal im Schwarzstreifenbereich entsprechend den bekannten Lösungen übertragen, ist die Übertragungskapazität um einen Faktor fünf bis acht kleiner als bei Nutzung der vollen Dynamik (des vollen Aussteuerungsbereiches) im Schwarzstreifenbe­ reich. Außerdem zeigen die so übertragenen Zusatzinformatio­ nen eine visuell andere Reaktion auf bei der Übertragung überlagertes Rauschen als die normale Bildinformation. Dies kann z. B. zu störend sichtbaren Rauschunterschieden zwischen dem 4 : 3-Hauptbild und den decodierten Zusatzbildteilen füh­ ren.

Andererseits wirkt eine vergrößerte Amplitude der Zusatzin­ formation ohne zusätzliche Maßnahmen bei der Betrachtung des Bildes eines heutigen 4 : 3-Empfängers störend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zusatzinforma­ tion mit einem größeren Dynamikbereich und in einer den Be­ trachter eines heutigen 4 : 3-Fernsehempfängers wenig stören­ den Weise zu übertragen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Rückwärtskompatibilitätsbedingung des erfindungsgemäßen Letterbox-Farbfernsehsystems mit heutigen 4 : 3-Empfängern wird anders realisiert als bisher. Anstatt in dem 4 : 3-Bild im oberen 11 und unteren 12 Bildbereich von je 72 Zeilen die Bildinformation "schwarz" mit Zusatzinformations-Signalen reduzierter Amplitude (Ultraschwarzmodulation) zu übertra­ gen, was bei heutigen 4 : 3-Empfängern in der Praxis zur Dar­ stellung von schwarzen Streifen führt, soll innerhalb dieser Bereiche ein Zusatzsignal mit normaler oder annähernd norma­ ler Aussteuerung übertragen werden. Dieses Zusatzsignal ent­ hält Information für die zusätzliche vertikale, horizontale oder temporale Auflösung für neue 16 : 9-Fernsehempfänger, wel­ che durch eine besondere Codierung oder Verwürfelung vor der Übertragung so aufbereitet wurde, daß ihre Darstellung auf einem heutigen 4 : 3-Empfänger zu "Rauschstreifen" anstelle der Schwarzstreifen führt.

Der Codier- oder Verwürfelungsalgorithmus kann vorteilhaft bei der Aufnahme angepaßt an den Bildinhalt aus einer Anzahl verschiedener Algorithmen ausgewählt werden, und zwar so, daß sich bei heutigen 4 : 3-Empfängern möglichst nur rauschar­ tig wirkende Bildzonen ohne störende Streifen- oder Moiree- Strukturen ergeben. Der Rauschcharakter wird kaum als unange­ nehmer (jedoch immer noch als akzeptabel) empfunden werden als die heutigen Schwarzstreifen.

Im einfachsten Fall kann die Verwürfelung in einem bekannten zweidimensionalen Scrambling der Bildpunkte im oberen 11 und unteren 12 Streifen bestehen (über alle zwei mal 72 Zeilen hinweg), was in einem 4 : 3-Empfänger ohne Decodierung der Zu­ satzinformation zu einem nicht mehr erkennbaren, einem Rau­ schen angenäherten Bildinhalt in diesen Randstreifen führt. Eine weiter verbesserte Rauschstruktur ergibt sich, wenn die Zusatzinformation DPCM- oder DCT-codiert ist. Die Informa­ tion über ein auf den jeweiligen Breitbildinhalt 10 angepaß­ tes Verwürfelungsverfahren wird z. B. innerhalb der vertika­ len Austastlücke mitübertragen. Der 16 : 9-Empfänger wertet diese Information aus und wählt entsprechend den geeigneten Decodieralgorithmus für die von ihm benötigte Zusatzinforma­ tion zur Erhöhung der vertikalen, horizontalen oder zeitli­ chen Auflösung aus.

Die Zusatzinformation kann auch einem Träger in n-PSK-Modula­ tion aufmoduliert sein, wobei n eine ganze Zahl größer eins ist, z. B. vier. Vorteilhaft wird als Träger der Farbträger verwendet, zumal in den Randstreifenbereichen 11 und 12 kei­ ne Chrominanz gesendet wird. Diese Modulation eines Trägers hat außerdem den Vorteil, daß eine Aussteuerung bis zum Syn­ chronimpulsboden (21, 22) oder sogar darüber hinaus möglich ist. Bekannte 4 : 3-Empfänger gewinnen nämlich die Synchronim­ pulse über einen Tiefpass aus dem FBAS-Signal, wobei ein hochfrequenter Träger unterdrückt wird und keine zusätzli­ chen Synchronimpulse generiert werden.

Dies wird in Fig. 2 verdeutlicht. Es ist eine Fernsehzeile dargestellt mit zwei Synchronimpulsen, deren Impulsboden mit 21 und 22 bezeichnet ist, sowie mit einer hinteren Schwarz­ schulter 23, mit einem Luminanzsignal 24, mit einer Pegelska­ la 26 und mit einem erfindungsgemäß modulierten Farbträger 25. In den beiden Randstreifen 11 und 12 ist z. B. der modu­ lierte Farbträger 25 alleine vorhanden, während in den Zei­ len des Breitbilds 10 der Farbträger 25 dem Luminanzsignal 24 überlagert ist. Es ist bekannt, daß der Farbträger im Pe­ gelbereich 0,15 bis 1 V liegt. Im Bereich der Randstreifen 11 und 12 kann der Farbträger 25 vorteilhaft im Pegelbereich 0 bis 1 V liegen, weil kein normaler Bildinhalt vorliegt und keine zusätzlichen Synchronimpulse generiert werden (s. o.).

In den Bildbereichen 11 und 12, die außerhalb des Bildbe­ reichs 10 für die 16 : 9-Norm liegen, kann zusätzlich der Pe­ gel der Schwarzschulter in Richtung Weißpegel angehoben werden. Dadurch reduziert sich vorteilhaft die im bekannten 4 : 3-Empfänger wiedergegebene Stärke der Rauschstruktur in den Rauschstreifen.

In den Zeilen des Bildbereichs 10 für die 16 : 9-Norm kann der Farbträger entsprechend P 39 26 388 moduliert werden, um zu­ sätzliche horizontale Auflösung für den 16 : 9-Empfänger be­ reitzustellen.

Zusätzlich zu der verwürfelten Zusatzinformation in den Zei­ len der Rauschstreifenbereiche 11 und 12 kann, z. B. eben­ falls in der vertikalen Austastlücke oder in den Zeilen der Rauschstreifenbereiche (z. B. im Bereich der hinteren Schwarz­ schulter 23), ein Kennungssignal übertragen werden, welches es einer Zwischengeneration von 4 : 3-Empfängern ermöglichen wird, die zu den beiden Rauschstreifenbereichen zugehörigen Zeilen zu erkennen und sie innerhalb der Empfängerschaltung z. B. auf Schwarzpegel zu setzen.

Bei einer künftigen Letterbox- bzw. PAL plus-Übertragung von 16 : 9-Programmen würden sich nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren folgende Bedingungen für verschiedene Empfängertypen ergeben:

• - Alte, d. h. heute produzierte 4 : 3-Empfänger würden statt der altbekannten Schwarzstreifen 11 und 12 die neuen erfindungsgemäßen Rauschstreifen 11 und 12 zeigen,
• - einfache neue 4 : 3-Empfänger könnten die Rauschstreifen oder alternativ durch Auswertung des Kennungssignals die altbekannten Schwarzstreifen zeigen,
• - neue 16 : 9-Empfänger decodieren die Zusatzinformation im oberen 11 und unteren 12 Rauschstreifen und nutzen sie zur Darstellung von (formatfüllenden) 16 : 9-Bildern mit verbes­ sertem Display-Standard, z. B. 431 Zeilen Proscan (progres­ sive Wiedergabe bei reduzierter Zeilenzahl, aber höherer vertikaler Auflösung).

Claims (11)

1. Letterbox-Farbfernsehsystem mit verwürfelter Zusatzin­ formation zur Übertragung eines Videosignals einer er­ sten Norm zum Empfang auf einem Empfänger der ersten Norm oder einem bekannten Empfänger einer zweiten Norm, wobei die Zusatzinformation in den Bereichen (11, 12) des Videosignals liegt, die bei der Wiedergabe mit dem Empfänger der zweiten Norm außerhalb des Bildbereichs (10) für die erste Norm liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation so verwürfelt oder moduliert wird, daß im Empfänger für die zweite Norm in den Bild­ bereichen (11, 12), die außerhalb des Bildbereichs für die erste Norm liegen, eine gleichförmige Struktur wie­ dergegeben wird.

2. Letterbox-Farbfernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichförmige Struktur frei von bildsignalähnlichen Luminanz- und/oder Chrominanzwerten ist.

3. Letterbox-Farbfernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwürfelung der Zusatz­ information zweidimensional durchgeführt wird.

4. Letterbox-Farbfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwürfelung der Zusatzinformation abhängig vom Bildinhalt (in 10) durchgeführt wird.

5. Letterbox-Farbfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation einem Träger in n-PSK-Modula­ tion aufmoduliert wird, wobei n ganzzahlig und größer als eins ist.

6. Letterbox-Farbfernsehsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der bekannte Farbträger ist.

7. Letterbox-Farbfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für Zeilen in Bildbereichen (11, 12), die außerhalb des Bildbereichs für die erste Norm liegen, eine Schwarzschulteranhebung durchgeführt wird.

8. Letterbox-Farbfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kennungssignal mitübertragen wird, wenn Bildsi­ gnale im Letterbox-Format gesendet werden.

9. Letterbox-Farbfernsehsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungssignal in der vertika­ len Austastlücke übertragen wird.

10. Letterbox-Farbfernsehsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungssignal für Zei­ len in Bildbereichen (11, 12), die außerhalb des Bildbe­ reichs (10) für die erste Norm liegen, übertragen wird.

11. Letterbox-Farbfernsehsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein verbesserter Empfänger der zweiten Norm mit Hilfe des Kennungssignales die Luminanz- und/oder Chrominanzwerte von Zeilen in den Bildbereichen (11, 12), die außerhalb des Bildbereichs (10) für die erste Norm liegen, bei der Wiedergabe auf einen festgelegten Pegel setzt.