DE4102935C2 - - Google Patents
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/007—Systems with supplementary picture signal insertion during a portion of the active part of a television signal, e.g. during top and bottom lines in a HDTV letter-box system
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- H04N11/00—Colour television systems
- H04N11/24—High-definition television systems
- H04N11/28—High-definition television systems involving bandwidth reduction, e.g. subsampling
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/015—High-definition television systems
- H04N7/0152—High-definition television systems using spatial or temporal subsampling
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehsysteme und betrifft
insbesondere ein System, bei welchem die hochfrequenten
Komponenten der Leuchtdichte- und/oder Farbartsignale zur
Übertragung im Multiplex mit einem Fernsehsignal des
Standardsystems vereinigt ("multiplexiert") werden, um am
Empfänger ein Bild mit gesteigerter Auflösung der Hellig
keit und/oder Farbe zu erhalten.
Einrichtungen in Fernsehsendern sind meist in der Lage,
Signale mit höheren Auflösungen zu verarbeiten, als es dem
jeweiligen Standard-Fernsehsignal entspricht. So arbeitet
z. B. ein in manchen Ländern gebräuchliches Fernsehsystem
mit 525 Abtastzeilen (effektiv etwa 480 Zeilen) mit einer
Horizontal-Bandbreite von 4,2 MHz, während die betreffenden
Sendeeinrichtungen ein Leistungsvermögen haben, das eine
Verarbeitung des 1,5- bis 2-fachen dieser Auflösung bzw.
eine Horizontal-Bandbreite von 6 bis 8 MHz erlaubt. Wegen
der begrenzten Bandbreite der Rundfunk-Sendewelle ist es
unmöglich, alle die senderseitig vorhandenen Informationen
des hochaufgelösten Bildes an die Empfängerseite zu
übertragen. Wenn jedoch die hochauflösende Bildinformation
nur für einen Teil des Bildschirms übertragen wird, etwa
für den mittleren Teil oder den Titelteil, wo hohe Auflö
sung gewünscht ist, dann kann das resultierende wiedergege
bene Bild dem Betrachter einen Eindruck vermitteln, als
hätte das gesamte Bild gesteigerte Auflösung.
Ein verbessertes System, das unter diesem Gesichtspunkt
entwickelt wurde, ist in der Japanischen Offenlegungs
schrift 62-245 786 beschrieben. Bei diesem System wird der
Bildschirm fein in kleine Blöcke unterteilt, und jedem
Block wird eine Adresse zugeordnet. Aus jedem Block werden
"Pixels" (Bildelemente bzw.Bildpunkte) weggenommen, und das
Fernsehssignal wird in hauptsächlich aus einem Leucht
dichtesignal auf der Grundlage der übrigen Pixels zuberei
tet. Für einen Block, der hohe Auflösung erfordert, wird
zur Übertragung ein Differenzsignal zwischen dem Mittelwert
des Leuchtdichtesignals des betreffenden Blocks und der
Leuchtdichteinformation der weggenommenen Pixels im
Multiplex mit dem Fernsehsignal vereinigt, zusammen mit der
Adresse des Blocks.
Beim Empfang werden die so "multiplexierten" Signale
getrennt, und das Leuchtdichtesignal der Pixels, die
senderseitig herausgenommen wurden, wird aus dem Mittelwert
des Leuchtdichtesignals des durch die Adresse angegebenen
Blocks und dem oben erwähnten Differenzsignal wiedergewon
nen. Die wiedergewonnene Leuchtdichteinformation wird
zwischen die Leuchtdichtesignale eingefügt, um die
Originalform wiederzubekommen, wie sie vor der senderseiti
gen Pixeldezimierung existierte, und diese Form bildlich
darzustellen. Dementsprechend hat das wiedergegebene Bild
eine hohe Auflösung nur in denjenigen Blöcken, für die das
Differenzsignal übertragen wurde, während die Auflösung des
übrigen Teils derjenigen eines Fernseh-Schirmbildes nach
dem Stand der Technik entspricht.
Wenn das vorstehend beschriebene Fernsehsignal mit einem
gewöhnlichen Empfänger nach dem Stand der Technik empfangen
wird, dann besteht weitgehende Kompatibilität mit diesem
Empfänger, weil dann das ganze Bild mit der gleichen Auflö
sung wiedergegeben wird, wie man sie bei Empfang einer
gewöhnlichen Fernsehsendung hat.
Bei dem vorstehend beschriebenen System ist jedoch die
Menge der mit dem Fernsehsignal "multiplexierbaren"
Hochauflösungs-Information begrenzt, und daher kann eine
Übertragung der herausgenommenen Information unmöglich
werden, auch wenn in einem bestimmten Block des Originalsi
gnals eine beträchtliche Menge an Hochauflösungs-
Information enthalten ist. Dies kann an der Position dieses
Blocks auf dem Schirm zu einer gewissen Frequenzverkehrung
(frequency turnaround) infolge des Fehlens von Hochauflö
sungs-Information führen.
Außerdem ergibt sich, wenn eine Rundfunkwelle des
vorstehend beschriebenen Systems von einem gewöhnlichen
Empfänger empfangen wird, eine geringfügige Diskontinuität
der Frequenzcharakteristik zwischen den Blöcken, weil die
Pixels für jeden Block behandelt werden, und manchmal ist
eine periodische Ungleichmäßigkeit bei bestimmten Arten von
Bildmustern zu bemerken, weil die Blöcke regelmäßig
angeordnet sind.
Ferner ist die Menge der übertragbaren Hochauflösungs-
Information durch die für das Adressensignal benötigte
Informationsmenge reduziert, denn das Adressensignal muß in
Kombination mit der Hochauflösungs-Information übertragen
werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
verbessertes Fernsehsystem zu schaffen, das frei von den
vorstehend erwähnten Problemen des in der zitierten
Japanischen Offenlegungsschrift beschriebenen Systems ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patent
anspruch aufgeführten Merkmale gelöst, die ein Sende- und
ein Empfangsgerät betreffen.
Erfindungsgemäß enthält das Sendegerät eine erste Dezimie
rungseinrichtung zur Unterteilung eines Bildschirms in eine
Vielzahl vertikaler Blöcke, die jeweils Pixels enthalten,
und zur Herausnahme eines bestimmten Pixels aus jedem
Block. Das Sendegerät enthält ferner eine zweite Dezimie
rungseinrichtung zur Unterteilung des Bildschirms in eine
Vielzahl horizontaler Blöcke, die jeweils Pixels enthalten,
und zur Herausnahme eines bestimmten Pixels aus jedem
dieser Blöcke. Die Dezimierungsreihenfolge dieser Dezimie
rungseinrichtungen ist wahlfrei. Die erste Dezimierungsein
richtung ist mit einer ersten Gewichtungseinrichtung
versehen, um die verbliebenen Reihen von Pixels nach der
Dezimierung auf gleiche Abstände neu anzuordnen und um die
neugeordneten Pixels an ihrer neuen Position so zu
gewichten, daß der Effekt ihrer Verschiebung (Differenz)
gegenüber dem Originalsignal kompensiert wird. Die zweite
Dezimierungseinrichtung ist mit einer zweiten Gewichtungs
einrichtung zur Durchführung einer ähnlichen Gewichtungs
funktion versehen. Die erste Dezimierungseinrichtung
enthält ferner eine Einrichtung, um ein erstes Hilfssignal
zu erzeugen, das eine Differenzinformation zwischen dem
herausgenommenen Pixel und dem Mittelwert zweier gewich
teter Pixels enthält, die von der ersten Dezimierungseinrichtung
oberhalb und unterhalb des herausgenommenen Pixels
angeordnet wurden. Die zweite Dezimierungseinrichtung weist
eine ähnliche Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten
Hilfssignals auf. Zur Übertragung werden die Pixels, die
von der ersten und der zweiten Dezimierungseinrichtung
herausgenommen und von der ersten und der zweiten Gewichtungseinrichtung
gewichtet worden sind, in ein Fernsehsignal
des Standardsystems eingeordnet, und das erste und
das zweite Hilfssignal werden damit multiplexiert.
Aus der DE 38 43 423 C1 ist es bekannt, zur Übertragung
eines Breitbildes eine einzige Dezimierungseinrichtung zu
verwenden, die aus jeder Gruppe von aufeinanderfolgenden
Zeilen eines Breitbildsignals jeweils eine Zeile absondert
und die verbleibenden Zeilen spatial komprimiert bzw. in
richtiger spatialer Lage interpoliert, um ein mit herkömmlichen
Fernsehempfängern kompatibles Restsignal zu erzeugen.
Auch den durch die Kompression freigewordenen oberen und
unteren Bildrändern wird die abgesonderte Information in
codierter Weise eingefügt, z. B. als Differenzsignal
zwischen jeweils einer abgesonderten Zeile und
einer räumlich benachbarten Zeile. Diese codierte Information
wird als Stützinformation mit dem Restsignal übertragen,
z. B. im "Schwärzer-als-Schwarz"-Pegelbereich, um
später in einem Breitbildempfänger das ursprüngliche
Bildsignal mit seiner vollen Auflösung rekonstruieren zu
können. Eine zweite Dezimierungseinrichtung, etwa zur
Dezimierung der Bildpunkte pro Zeile, ist bei diesem
bekannten System nicht vorgesehen. Aus der EP 03 26 435 A2
ist es allerdings bekannt, sowohl die Horizontal- als auch
die Vertikalinformation eines Bildsignals in jeweils zwei
Teile aufzuspalten, um den einen Teil als Hilfssignal
zusammen mit dem anderen, normkompatiblen Rest-Teil zu
übertragen. Hier erfolgt die Aufspaltung jedoch auf der
Basis der jeweiligen Raumfrequenzen unter Verwendung
entsprechender eindimensionaler Filter.
Anstatt für jedes Pixel, das von der ersten und der zweiten
Dezimierungseinrichtung herausgenommen worden ist, das
erste und das zweite Hilfssignal zu erzeugen und alle diese
Hilfssignale zu multiplexieren, ist es bei der Erfindung
auch möglich, für jede Gruppe der Hilfssignale ein erstes
bzw. zweites repräsentatives bzw. "stellvertretendes"
Hilfssignal zu erzeugen und diese Hilfssignale dann zu
multiplexieren.
Das Empfangsgerät weist folgendes auf: eine Einrichtung zum
Trennen des empfangenen Signals in das Fernsehsignal und
die ersten und zweiten Hilfssignale; eine erste synthetisierende
Schaltung, die aus den ersten Hilfssignalen und
dem Fernsehsignal oder einem daraus modifizierten Signal
einen Zustand wiederherstellt, der dem Zustand vor dem
Dezimierungsvorgang mittels der ersten Dezimierungseinrichtung
entspricht; eine zweite synthetisierende Schaltung,
die aus den zweiten Hilfssignalen und den Fernsehsignalen
oder einem daraus modifizierten Signal einen Zustand
wiederherstellt, der dem Zustand vor dem Dezimierungsvorgang
in der zweiten Dezimierungseinrichtung entspricht;
eine Wiedergabeeinheit zur Wiedergabe eines Bildes auf der
Grundlage der in beiden synthetisierenden Schaltungen
behandelten Signale. Die Reihenfolge der ersten und der
zweiten synthetisierenden Schaltung ist wahlfrei.
Im folgenden sei angenommen, daß die Dezimierungsvorgänge
zuerst in der ersten Dezimierungseinrichtung und dann in
der zweiten Dezimierungseinrichtung stattfinden.
In der ersten Dezimierungseinrichtung wird aus jedem
vertikalen Block, der eine Vielzahl von Pixels enthält, ein
bestimmtes Pixel herausgenommen. Hierdurch wird die
vertikale Auflösung vermindert, während die horizontale
Auflösung unverändert bleibt. Als nächstes wird in der
zweiten Dezimierungseinrichtung aus jedem horizontalen
Block, der eine Vielzahl von Pixels enthält, ein bestimmtes
Pixel herausgenommen, womit die Auflösung nun sowohl in
horizontaler als auch in vertikaler Richtung vermindert
ist. Zusätzlich zu diesen Dezimierungsvorgängen werden die
Pixels verschoben, um die durch die Pixelherausnahme
entstandene Lücke zu schließen und die Pixelabstände
einander gleich zu machen, und ferner werden die erwähnten
Gewichtungen durchgeführt, um den "Höhenunterschieden" der
Signalwellenform zwischen den ursprünglichen und den neuen
Pixelpositionen Rechnung zu tragen. Dann wird aus den
dezimierten, verschobenen und gewichteten Pixels das
Standard-Fernsehsignal zur Übertragung gebildet.
Als erstes Hilfssignal wird die Differenz gebildet zwischen
den von der ersten Dezimierungseinrichtung herausgenommenen
Pixels und dem Mittelwert der gewichteten Signale derjeni
gen Pixels, die direkt oberhalb und unterhalb der herausge
nommenen Pixels liegen. In ähnlicher Weise wird als zweites
Hilfssignal die Differenz gebildet zwischen den von der
zweiten Dezimierungseinrichtung herausgenommenen Pixels und
dem Mittelwert der gewichteten Signale derjenigen Pixels,
die unmittelbar links und rechts der herausgenommenen
Pixels liegen. Diese Hilfssignale werden mit dem Standard-
Fernsehsignal zur Übertragung multiplexiert.
Man kann die für die Multiplex-Übertragung erforderliche
Frequenzbandbreite geringer machen, indem man aus einer
Gruppe erster Hilfssignale und einer Gruppe zweiter
Hilfssignale jeweils ein einziges stellvertretendes Hilfs
signal auswählt, anstatt die Hilfssignale aller aus den
oben erwähnten Blöcken herausgenommener Pixels zu
übertragen.
Im Empfangsgerät wird das empfangene Signal wieder in die
ersten und zweiten Hilfssignale getrennt. In der ersten
Synthetisierungseinrichtung wird die Vertikalauflösung des
Fernsehsignals durch einen Prozeß erhöht, der entgegenge
setzt zur Funktion der ersten Dezimierungseinrichtung und
der ersten Gewichtungseinrichtung hinsichtlich des Fernseh
signals und des ersten Hilfssignals wirkt, und in der
zweiten Synthetisierungseinrichtung wird die Horizontalauf
lösung des Fernsehsignals erhöht durch einen Prozeß, der
entgegengesetzt zur Funktion der zweiten Dezimierungsein
richtung und der zweiten Gewichtungseinrichtung hinsicht
lich des Fernsehsignals und des zweiten Hilfssignals wirkt.
Dann wird das Fernsehsignal, das nun eine höhere Auflösung
sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung hat,
durch die Bildwiedergabeeinheit wiedergegeben.
Wenn man statt der ersten Hilfssignale und der zweiten
Hilfssignale jeweils ein stellvertretendes Hilfssignal
verwendet, dann können diese stellvertretenden Hilfssignale
jeweils an Stelle aller ersten bzw. zweiten Hilfssignale
derjenigen Gruppen benutzt werden, aus denen die betreffen
den stellvertretenden Hilfssignale ausgewählt worden sind.
Es ist jedoch zweckmäßig, als Hilfssignale das für eine
Gruppe stellvertretende Hilfssignal auch für die benach
barte Gruppe zu benutzen, nachdem es entsprechend dem
Abstand zwischen den Gruppen modifiziert worden ist.
Das resultierende wiedergegebene Bild hat sowohl in
horizontaler als auch in vertikaler Richtung höhere
Auflösung als das Bild des Standardsystems. Seine diagonale
Auflösung ist jedoch nicht verbessert, weil sie auf der
Senderseite durch die erste und die zweite Dezimierungsein
richtung verlorengegangen ist. Bei einem gewöhnlichen Bild
ist es aber selten, daß die diagonale Auflösung hoch im
Vergleich zur horizontalen und vertikalen Auflösung ist.
Selbst wenn also die diagonale Auflösung niedrig ist, kann
dennoch der Eindruck vermittelt werden, daß das sendersei
tig breitbandige Bild getreu wiedergegeben wird und daß das
oben angesprochene Phänomen der Frequenzverkehrung des
Bildes wesentlich vermindert ist. Das Phänomen der
Frequenzverkehrung kann nahezu unbemerkbar gemacht werden,
indem man im Bereich, wo die Zahl der Abtastzeilen groß
ist, die horizontale Hochauflösungs-Information mittels
eines Filters aus dem Fernsehsignal entfernt.
Außerdem macht es die Nichtübertragung der diagonalen
Hochauflösungs-Information möglich, eine größere Menge an
horizontaler und vertikaler Hochauflösung-Information zu
übertragen und auch die Auflösung für mehr Blöcke zu
verbessern, als es mit den Systemen nach der oben erwähnten
Japanischen Offenlegungsschrift möglich ist, weil wegen des
Fehlens von Adresseninformationen der Blöcke mehr Hochauf
lösungs-Information untergebracht werden kann. Somit wird
die Auflösung für eine Anzahl von Blöcken verbessert, und
dies trägt zur Beseitigung des erwähnten Phänomens bei,
weil die Blöcke verbesserter Auflösung von der Oberfläche
abgehoben erscheinen.
Wenn das vorstehend beschriebene Sendesignal von einem
gewöhnlichen Empfänger empfangen wird, ist die Auflösung
des wiedergegebenen Bildes nicht verbessert, sondern
gleicht derjenigen, die man mit einer herkömmlichen
Rundfunk-Sendewelle erhält.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden
nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen
näher erläutert:
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Sendegerätes;
Fig. 2a bis 2h sind beispielgebende Schaubilder der
Frequenzbänder an verschiedenen Teilen des Gerätes nach
Fig. 1;
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Pixelsignale an
verschiedenen Teilen des Gerätes nach Fig. 1;
Fig. 4 veranschaulicht an einem beispielgebenden Diagramm
die Dezimierungs- und Gewichtungsvorgänge in der Vertikal-
Dezimierungsschaltung des Gerätes nach Fig. 1;
Fig. 5 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sendegerätes;
Fig. 6 zeigt in Blockform eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Empfangsgerätes;
Fig. 7a bis 7f sind beispielgebende Schaubilder der
Frequenzbänder an verschiedenen Teilen des Gerätes nach
Fig. 6;
Fig. 8 veranschaulicht an einem beispielgebenden Diagramm
die Pixelsynthese, wie sie in der Vertikal-Synthetisie
rungsschaltung des Gerätes nach Fig. 6 durchgeführt wird.
In der das Sendegerät zeigenden Fig. 1 ist links oben ein
Testbild 1 auf einem breiten Bildschirm dargestellt, dessen
Seitenverhältnis (Verhältnis von Breite zu Höhe) viel
größer ist als bei einem gewöhnlichen Fernseh-Bildschirm.
Das Testbild wird mittels einer Farbfernsehkamera 3 über
eine breitenkomprimierende Linse 2 aufgenommen. Die
Farbfernsehkamera 3 hat 480 effektive Bildabtastzeilen und
eine hohe Auflösung in Horizontalrichtung entsprechend
einer Horizontal-Bandbreite von mehr als 6 MHz.
Ein von der Kamera 3 geliefertes Signal, das aus jeweils
720 Pixels pro Horizontalzeile in 480 Zeilen pro Verti
kalabtastung besteht, wird durch eine Matrixschaltung 4 in
eine Leuchtdichte-Signalkomponente Y und Farbart-Signalkom
ponenten I und Q getrennt, und die Leuchtdichte-
Signalkomponente Y wird in einem Vorfilter 5 einer
Bandbegrenzung unterworfen. Die Fig. 2a zeigt das Freuenz
band der Kamera 3, und die Fig. 2b zeigt das Frequenzband
des Leuchtdichtesignals nach Durchlaufen des Vorfilters 5.
Die Bandbreite des Farbartsignals muß nicht unbedingt durch
ein Vorfilter begrenzt werden, weil dieses Signal eine
Bandbegrenzung in einem Farbcodierer erfährt, wie weiter
unten beschrieben.
Das Ausgangssignal des Vorfilters 5 erfährt eine
Amplitudenkorrektur und eine Dezimierung der Anzahl von
Pixels in der vertikalen Richtung (d. h. eine Dezimierung
der Anzahl von Abtastzeilen) mittels einer Vertikal-
Dezimierungsschaltung 6, wie es in Fig. 4 veranschaulicht
ist. In der Schaltung 6 wird das Bild 7 in vertikale Blöcke
8, 8′, 8′′ ... unterteilt, deren jeder vier Pixels A, B, C
und D enthält, wie es die Fig. 3(a) zeigt, und in jedem
Block werden die vier Pixelsignale A, B, C und D auf
nachstehend erläuterte Weise in drei Pixelsignale a, b und
d und ein Hilfssignal c umgewandelt, wobei die neuen
Pixelsignale gleichen gegenseitigen Abstand haben und
deswegen an anderen Positionen als ihre Vorgänger
erscheinen, wozu auch eine bestimmte Gewichtung der
Amplitude (Pixelwerte) vorgenommen werden muß, wie die Fig.
4 zeigt. Die Bemessungsvorschriften für die neuen
Pixelsignale a, b und d und das Hilfssignal c lauten:
wobei D0 das letzte Pixelsignal des vorangehenden Blocks
ist. Die Fig. 3(b) zeigt die Signalzusammensetzung nach der
vorstehend beschriebenen Umwandlung, und durch Herausnahme
des Signals c gemäß der Fig. 3(d) wird die Anzahl des
Pixels im Block 8 auf drei reduziert, nämlich auf die
Pixels a, b und d, wodurch sich die Bandbreite vermindert,
wie in Fig. 2d gezeigt. Die Bandbreite des herausgenommenen
Signals der Fig. 3(d) ist in der Fig. 2c dargestellt.
Die verbleibenden Signale gemäß der Fig. 3(c) nach
Dezimierung in der Schaltung 6 werden durch eine Positions
änderungsschaltung 9 in der Mitte des Bildschirms 10
zusammengezogen, so daß der leere Bereich zwischen den
Pixels b und d verschwindet, wie in Fig. 3(e) gezeigt, und
am oberen und unteren Rand des Bildes 10 leere Bereiche 11
entstehen, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Folge ist, daß das in
seiner Höhe komprimierte Bild nur noch 3/4 der Abtastzeilen
des Originalbildes hat, nämlich 360 Abtastzeilen, und daß
das Bildseitenverhältnis gleich demjenigen des Testbildes 1
wird.
Die Pixels des in der vertikalen Richtung dezimierten
Signals gemäß der Fig. 3(e) erfahren in einer Horizontal-
Dezimierungsschaltung 12 eine Amplitudenkorrektur und eine
Dezimierung in der Horizontalrichtung durch ein Verfahren,
das ähnlich wie das Verfahren der Vertikal-Dezimierungs
schaltung 6 ist. Im einzelnen wird das gemäß der Fig. 3(e)
zusammengesetzte Signal in neue Blöcke 13, 13′, 13′′, ...
umgeordnet, deren jeder drei horizontale Pixels a, a′, a′′
bzw. b, b′, b′′ usw. enthält, wie es die Fig. 3(g) zeigt.
Dann werden die drei Pixels a, a′ und a′′ in zwei Pixels α
und γ nach einer bestimmten Gewichtungsvorschrift
umgewandelt, und außerdem wird ein Hilfssignal β gebildet,
wie es die Fig. 3(h) zeigt. Anschließend wird durch
Herausnahme des Hilfssignals β, wie in Fig. 3(i) gezeigt,
ein Bildsignal mit zwei Pixels in jedem Block erzeugt. In
dem durch dieses Bildsignal beschriebenen Bild 14 ist die
Anzahl der Pixels in Horizontalrichtung gegenüber dem
Originalbild auf 2/3 reduziert, nämlich auf 480 Pixels, und
die Anzahl horizontaler Abtastzeilen ist gleich 360 und die
Bandbreite entspricht der Fig. 2f. Die Fig. 2e zeigt die
Bandbreite des in der Fig. 3(j) dargestellten Hilfssignals
β, β′, β′′, . . .
Andererseits setzt sich das von der Vertikal-Dezimierungs
schaltung 6 gelieferte dezimierte Signal aus den Blöcken 8,
8′, 8′′, . . . zusammen, aus denen die Hilfssignale c, c′, c′′,
. . . gemäß der Fig. 3(d) herausgenommen worden sind. Diese Hilfssignale
bilden 120 Abtastzeilen mit jeweils 720 Pixels, wie es in
Fig. 1 mit dem Bild 15 gezeigt ist. Dieses Signal wird
durch eine Horizontal-Dezimierungsschaltung 16 dezimiert,
um die Pixels in jeder Abtastzeile auf ein Drittel zu
vermindern und außerdem, wie mit der Fig. 3(f)
dargestellt, ein vertikales stellvertretendes Hilfssignal
mit 240 vertikalen Pixels und 120 Abtastzeilen zu erzeugen.
Dieses stellvertretende Hilfssignal wird in einer
Positionsänderungsschaltung 17 in eine obere und eine
untere Hälfte bezüglich der Mittellinie aufgeteilt. Die
obere Hälfte wird in einen obersten Randbereich 19 des
Bildes 18 bewegt, und die untere Hälfte wird in den
untersten Randbereich 20 des Bildes 18 bewegt, um einen
mittleren leeren Bereich 21 zu schaffen. Die Höhenabmessung
des oberen Randbereichs 19 und des unteren Randbereichs 20
ist gleich der Höhe der leeren Bereiche 11 in dem am
Ausgang der Positionsänderungsschaltung 9 beschriebenen
Bild 10.
Die durch die Horizontal-Dezimierungsschaltung 12 herausge
nommenen Hilfssignale β, β′, β′′, . . . gemäß Fig. 3(j) setzen
sich aus 360 horizontalen Abtastzeilen mit jeweils 240
Pixels zusammen. Diese Signale werden durch eine
Horizontal-Dezimierungsschaltung 22 dezimiert, um ihre
Zeilenzahl auf ein Drittel, nämlich auf 120 Zeilen, zu
reduzieren, und sie werden in ein horizontales stellvertre
tendes Hilfssignal umgewandelt, das 120 Abtastzeilen mit
jeweils 240 Pixels in Horizontalrichtung enthält. Auch
dieses stellvertretende Hilfssignal wird mittels einer
Positionsänderungsschaltung 23, die der Positionsänderungs
schaltung 17 ähnlich ist, in zwei Hälften aufgeteilt,
welche in den obersten Randbereich 25 und den untersten
Randbereich 26 des Bildes 24 bewegt werden, wodurch ein
mittlerer leerer Bereich 27 entsteht. Die Höhenabmessungen
des oberen und des unteren Randbereichs 25 und 26 und der
mittlere leere Bereich 27 des Bildes 24 sind gleich den
Höhenabmessungen des oberen Randbereichs 19 bzw. des
unteren Randbereichs 20 bzw. des leeren Bereichs 21 des
Bildes 18.
Das Signal des Bildes 14 mit seinen oberen und unteren
leeren Bereichen 11, das in der oben erwähnten Horizontal-
Dezimierungsschaltung 12 erzeugt worden ist, wird über
einen Vorentzerrer 28 und einen Farbcodierer 29 auf eine
Überlagerungsschaltung 30 gegeben. Auf der anderen Seite
werden die von den Positionsänderungsschaltungen 17 und 23
kommenden stellvertretenden Hilfssignale 18 und 24 in einer
Multiplexerschaltung 31 im Multiplex vereinigt, und zwar
durch Quadraturmodulation unter Verwendung einer Hilfsträ
gerwelle von etwa 2 MHz, und dann an die Überlagerungs
schaltung 30 gelegt, wo sie den leeren Bereichen 11
überlagert werden. Die Fig. 2g zeigt das Frequenzband für
den mittleren Bereich 33 des Überlagerungsbildes 32, und
die Fig. 2h zeigt das Frequenzband der multiplexierten
Stellvertreter-Hilfssignale 34, die oberhalb und unterhalb
des Bildbereichs 33 untergebracht sind. Das Signal des
Überlagerungsbildes 32 wird von einem Sender 35 über
Rundfunk abgestrahlt.
Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Sendegerä
tes. Hier wird das Ausgangssignal des in Fig. 1 gezeigten
Vorfilters 5 zuerst durch eine Horizontal-Dezimierungs
schaltung 12′ von 720 auf 480 Pixels in der Horizontalrich
tung dezimiert, und dann erfolgt in einer Vertikal-
Dezimierungsschaltung 6′ eine Dezimierung von 480 auf 360
horizontale Abtastzeilen, welche durch die Positionsände
rungsschaltung 9 in die Mitte des Bildes gebracht werden
und über den Vorentzerrer 28 und einen Farbcodierer 29 auf
eine Multiplexerschaltung 30 gegeben werden. Dieses Signal
ist das gleiche wie das Signal, das in der Anordnung nach
Fig. 1 von der Horizontal-Dezimierungsschaltung 12 über den
Vorentzerrer 28 und den Farbcodierer 29 auf die
Multiplexerschaltung 30 gegeben wird.
Andererseits hat das durch die Horizontal-Dezimierungs
schaltung 12′ dezimierte Signal 480 horizontale Abtastzei
len mit jeweils 240 Pixels, also mehr Zeilen als das von
der Horizontal-Dezimierungsschaltung 12 der Fig. 1
dezimierte Hilfssignal. Indem man jedoch in einer Vertikal-
Dezimierungsschaltung 22′ die Abtastzeilen viel stärker
dezimiert, als es in der Vertikal-Dezimierungsschaltung 22
geschieht, kann die Anzahl der verbleibenden Abtastzeilen
auf 120 gebracht werden, wie im Falle der Fig. 1. Das von
der Vertikal-Dezimierungsschaltung 6′ dezimierte Hilfssi
gnal hat in der Horizontalrichtung 480 Pixels, also weniger
als das von der Vertikal-Dezimierungsschaltung 6 nach Fig.
1 dezimierte Signal. Indem man jedoch die Anzahl der von
der Horizontal-Dezimierungsschaltung 16′ herausgenommenen
Pixels kleiner macht als die Anzahl der von der Horizontal-
Dezimierungsschaltung 16 nach Fig. 1 herausgenommenen
Pixels, läßt sich die Anzahl der verbleibenden Pixels auf
240 bringen, wie im Falle der Fig. 1.
Somit läßt sich mit dem Sendegerät nach Fig. 5 eine
ähnliche Wirkung erzielen wie im Falle der Fig. 1, da die
zur Multiplexerschaltung 31 und zur Überlagerungsschaltung
30 gelieferten Signale genau die gleichen sind wie im Falle
der Fig. 1.
Im Empfangsgerät, das in Fig. 6 gezeigt ist, liefert ein
Tuner 41 ein Signal 42, welches das gleiche wie das Signal
32 des in Fig. 1 dargestellten Sendegerätes ist und
Hilfssignale in Bereichen 44 enthält. Jeder dieser Bereiche
44 belegt 60 Abtastzeilen vor bzw. hinter (d. h. auf dem
Bildschirm über bzw. unter) einem Bildbereich 43, der aus
360 horizontalen Abtastzeilen mit jeweils 480 Pixels
besteht. Die Frequenzbänder des Bildbereichs 43 und der
Hilfssignal-Bereiche 44, sind in der Fig. 7a bzw. der Fig.
7b gezeigt. Der Bildbereich 43 einerseits und die
Hilfssignal-Bereiche 44 andererseits werden durch eine auf
zeitlicher Basis arbeitende Trennschaltung 45 voneinander
getrennt. Das Signal des abgetrennten Bildbereichs 43 wird
über einen Farbdecoder 46, einen Nachentzerrer 47, eine
Horizontal-Synthetisierungsschaltung 48, eine Vertikal-
Synthetisierungsschaltung 49 und eine Matrixschaltung 51
auf eine Farbbildröhre 52 gekoppelt. Die Signale der
abgetrennten Hilfssignal-Bereiche 44 werden durch eine
Demodulationsschaltung 53 zerlegt in ein stellvertretendes
Vertikal-Hilfssignal c′ mit einem in Fig. 3 (f) gezeigten
Inhalt und ein stellvertretendes Horizontal-Hilfssignal β′
mit dem in Fig. 3 (k) gezeigten Inhalt. Die Fig. 7c und
7d zeigen die Frequenzbänder dieser beiden stellvertreten
den Hilfssignale.
Aus dem stellvertretenden Horizontal-Hilfssignal β′ gewinnt
eine Horizontal-Kompensationsschaltung 54 zunächst die
Komponenten β und β′′ wieder, die von der senderseitigen
Vertikal-Dezimierungsschaltung 22 aus dem in Fig. 3(j)
gezeigten Signal herausgenommen wurden. Dies geschieht in
der nachstehend beschriebenen Weise. Wie in den Fig.
3(j) und 3(k) gezeigt, entspricht das stellvertretende
Horizontal-Hilfssignal β′ denjenigen Pixels, die jeweils
als einzige aus jeweils einem drei Pixel umfassenden Block
herausgenommen worden sind. Wenn also das stellvertretende
Hilfssignal des vorhergehenden Blocks das Pixel β0′ und das
stellvertretende Hilfssignal des nachfolgenden Blocks das
Pixel β1′ ist, ist es möglich, alle Hilfssignale β0, β0′,
β0′′, β, β′, β′′, β1, β1′ und β1′′ des vorhergehenden Blocks,
des im Augenblick betrachteten Blocks 55 und des nachfol
genden Blocks glatt und in angemessener Weise dadurch zu
übertragen, daß man folgendes einsetzt:
Die Horizontal-Kompensationsschaltung 54 bewegt die
resultierenden Horizontal-Hilfssignale β, β′ und β′′ in den
Zustand, wie er nach der Dezimierung durch die Horizontal-
Dezimierungsschaltung 12 auf der Senderseite gegeben war,
nämlich an die Position des Bildbereichs 43 im Bild 42.
Die Horizontal-Synthetisierungsschaltung 48 fügt die
Hilfssignale β, β′ und β′′ in das aus zwei Pixels pro Block
(α, -, γ); (α′, -, γ′); (α′′, -, γ′′) bestehende Bildsignal
der Fig. 3 (i), wie es die Fig. 3(h) zeigt, um dann ein
Bildsignal mit jeweils drei Pixels pro Block wiederzugewin
nen, wie es die Fig. 3(g) zeigt. Die Fig. 7e zeigt das
Frequenzband dieses Bildsignals.
In einer ähnlichen Weise gewinnt eine Vertikal-Kompensati
onsschaltung 55 die Hilfssignale c, c′ und c′′ der Fig. 3(d)
aus dem stellvertretenden Vertikal-Hilfssignal c′ der Fig.
3(f) und bringt diese Signale aus dem oberen und dem
unteren Randbereich des Bildes zurück in den Bildbereich
43. Die Vertikal-Synthetisierungsschaltung 49 fügt die
Hilfssignale c, c′ und c′′ in das Bildsignal ein, das
jeweils drei Pixels pro Block (a, b-d), (a′, b′-d′) und
(a′′, b′′-d′′) gemäß der Fig. 3(c) aufweist und mach daraus
ein Bildsignal mit jeweils vier Pixels pro Block gemäß
folgenden arithmetischen Operationen:
wobei D0 ein Pixel ist, das in der unmittelbar vorhergehen
den Abtastzeile direkt oberhalb des Pixels A liegt.
Das resultierende Bildsignal 50 hat 480 Abtastzeilen mit
jeweils 720 Pixels in Horizontalrichtung und ist ein feines
Signal, recht ähnlich demjenigen, das an die Vertikal-
Dezimierungsschaltung 6 auf der Senderseite geliefert wird.
Das Bildsignal durchläuft die Matrixschaltung 51 und wird
auf der Bildröhre 25 mit einer auf 3/4 komprimierten
Bildhöhe wiedergegeben.
Wenn die vom Sender 35 nach Fig. 1 oder Fig. 5 gesendete
Rundfunkwelle von einem gewöhnlichen Fernsehempfänger
empfangen wird, dann wird das vom Turner 41 erhaltene
Bildsignal, so wie es ist, von der Bildröhre wiedergegeben.
Obwohl das wiedergegebene Bild eine geringere Feinheit als
das vom Empfangsgerät der Fig. 5 wiedergegebene Bild hat,
weil es hinsichtlich der Anzahl von Pixels in der
horizontalen und vertikalen Richtung nicht in der oben
beschriebenen Weise kompensiert ist, wird die Kompatibili
tät nicht beeinträchtigt.
Claims (2)
- Fernsehsystem mit einem Sendegerät und einem Empfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendegerät (z. B. Fig. 1) folgendes aufweist:
- eine erste Dezimierungseinrichtung zum Aufteilen eines Fernsehbildes in vertikale Blöcke, deren jeder eine Vielzahl von Pixels enthält, und zur Herausnahme eines bestimmten Pixels aus jedem Block;
- eine erste Gewichtungseinrichtung zur Neuanordnung der verbleibenden Pixels in gleichmäßigen Abständen und zur derartigen Gewichtung eines jeden an eine neue Position gebrachten Pixels, daß der Unterschied des Pixelwertes an der neuen Position gegenüber der Höhe der Wellenform des Originalsignals an der betreffenden neuen Position ausgeglichen wird;
- eine zweite Dezimierungseinrichtung zur Unterteilung des Bildes in horizontale Blöcke, deren jeder eine Vielzahl von Pixels enthält, und zum Herausnehmen eines bestimmten Pixels aus jedem dieser Blöcke;
- eine zweite Gewichtungseinrichtung zur Neuanordnung der verbleibenden Pixels in gleichmäßigen Abständen und zur derartigen Gewichtung eines jeden an eine neue Position gebrachten Pixels, daß der Unterschied des Pixelwertes an der neuen Position gegenüber der Höhe der Wellenform des Originalsignals an der betreffenden neuen Position ausgeglichen wird;
- eine Einrichtung zur Bildung eines ersten Hilfssignals, das eine Information der Differenz zwischen dem von der ersten Dezimierungseinrichtung herausgenommenen Pixel und einem Mittelwert derjenigen beiden gewichtigen Pixels enthält, die vor der ersten Gewichtungseinrichtung oberhalb und unterhalb des betreffenden Pixels neu angeordnet wurden;
- eine Einrichtung zur Bildung eines zweiten Hilfssignals, das eine Information der Differenz zwischen dem von der zweiten Dezimierungseinrichtung herausgenommenen Pixel und einem Mittelwert derjenigen beiden Pixels enthält, die vor der zweiten Gewichtungseinrichtung rechts und links des betreffenden Pixels neu angeordnet wurden;
- eine Einrichtung zum Senden des ersten und des zweiten Hilfssignals durch Multiplexierung dieser Signale miteinander und Addition mit einem Fernsehsignal, das nur aus denjenigen Pixels besteht, die nach der von der ersten und der zweiten Dezimierungseinrichtung vorgenommenen Dezimierung verblieben sind und dann durch die erste und die zweite Gewichtungseinrichtung gewichtet worden sind,
- und daß das Empfangsgerät (Fig. 6) folgendes aufweist:
- eine Einrichtung zum Trennen eines empfangenen Signals in das besagte Fernsehsignal und das erste und das zweite Hilfssignal;
- eine erste und eine zweite Synthetisierungseinrichtung, um aus dem Fernsehsignal und aus dem ersten und dem zweiten Hilfssignal Pixelsignale wiederzugewinnen, die den Pixels vor der Gewichtung durch die erste bzw. die zweite Gewichtungseinrichtung entsprechen, und um diese Pixelsignale wieder in einen Zustand zu bringen, der dem Zustand vor der Dezimierung durch die erste bzw. die zweite Dezimierungseinrichtung entspricht;
- eine Wiedergabeeinheit zur Wiedergabe eines Bildes auf der Grundlage der von der ersten und der zweiten Synthetisierungseinrichtung behandelten Signale.
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Family Applications (1)
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