DE4115530C2

DE4115530C2 -

Info

Publication number: DE4115530C2
Application number: DE19914115530
Authority: DE
Inventors: Hyun-Deok Suwon Kr Cho
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1990-05-12
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-05-14
Also published as: KR930004824B1; JPH05344540A; FR2663488B1; DE4115530A1; US5184219A; FR2663488A1; KR910021154A; JP2635842B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Schaltkreis zum spektrumkompatiblen Übertragen von HDTV-Signalen in einem Fernsehsignal-Übertragungssystem unter Anwendung einer Frequenzband-Trennungstechnik (frequency band separation technique) und einer Unterabtastungstechnik (sub-sampling technique).

Seit dem Ende der sechziger Jahre wurde ein HDTV-System (high definition television system) in Japan entwickelt. Dabei wurden mehrere Prototypen von HDTV-Systemen vorgeschlagen, wie beispielsweise das japanische MUSE-System (multiple sub-Nyquist sub-sampling encode), das europäische HD-MAC-System, das AC-TV von DSRC, das spektrumkompatible HDTV-System von Zenith, das MIT-System, welches eine Subfrequenzband-Codiertechnik anwendet und das SLC-System der Bell Laboratorien, welches von den USA entwickelt wurde. Eines der Probleme jedoch, die zu lösen sind, besteht in der Erreichung von Kompatibilität eines jeden HDTV-Systems mit herkömmlichem Farbfernsehen. In diesem Punkt ist das japanische MUSE-System inkompatibel mit herkömmlichen Farbfernsehen, während das HDTV-System von AC-TV kompatibel mit herkömmlichen NISC-Farbfernsehen ist, aber noch einige Schwierigkeiten lösen muß, wobei eine davon die Ausdehnung des Frequenzbandes um den gewünschten Grad ist.

Aus der IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. CE-33, No. 3, August 1987, ist ein Fernsehsystem bekannt, bei dem auf einem Standardfernsehkanal ein erweitertes Fernsehsignal übertragen werden kann. Die Erweiterung kann dabei in der Übertragung von zusätzlichen hochfrequenten Bildsignalen (z. B. Bewegungssignalen) für HDTV-Anwendungen oder der für Breitbildfernsehen zusätzlich notwendigen Seitenbildinformation bestehen. Dazu wird das zusätzliche Signal in ein tiefes Frequenzband verschoben, einer Filterung mit einem inversen Nyquist-Filter unterzogen und anschließend quadraturmoduliert dem Hauptsignal aufmoduliert. Das erweiterte Fernsehsignal kann sowohl von einem dafür speziell ausgerüsteten Fernsehempfänger, als auch von einem herkömmlichen Fernsehempfänger, dann selbstverständlich auch nur in herkömmlicher Qualität, reproduziert werden. Im Falle der Übertragung von Breitbildfernsehsignalen muß der innere Bildbereich zeitlich expandiert werden, wenn ein herkömmlicher Fernsehempfänger für die Reproduktion verwendet werden soll.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltung sowie ein Verfahren zur Übertragung von HDTV-Signalen anzugeben, bei dem die HDTV-Signale dasselbe Frequenzband aufweisen wie herkömmliche Farbfernseh-Signale und somit innerhalb herkömmlicher Farbfernsehsysteme übertragbar sind.

Die Aufgabe wird in erfindungsgemäßer Weise durch einen Schaltkreis gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst.

Im Gegensatz zu dem aus IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. CE-33, No. 3, August 1987, bekannten Verfahren verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Information keine Frequenzmultiplextechnik, sondern eine Zeitmultiplextechnik.

Zum besseren Verständnis wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Schaltkreises;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Prozessors 5 für das hohe Frequenzband der Fig. 1;

Fig. 3 eine Signalzusammensetzung des ITLC-Schaltkreises 2 der Fig. 1;

Fig. 4 ein Beispiel für die Frequenzbandtrennung des Frequenzbandtrennschaltkreises 3 der Fig. 1;

Fig. 5 ein Beispiel eines Bewegungsvektors in einem Bildschirm;

Fig. 6 das charakteristische Diagramm der Signalverschiebung des Frequenzschiebers 52 aus Fig. 2;

Fig. 7 die Ausgangscharakteristik des H-V-T-Filters 54 der Fig. 2;

Fig. 8 die Abtaststruktur des Vollbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreises 56 (frame offset sub-sampling circuit) der Fig. 2;

Fig. 9 eine spektrale Struktur entsprechend der Umsetzung im Verhältnis 2 : 1 des ersten und zweiten Abtastschaltkreises 58 und 59 der Fig. 2;

Fig. 10 die Abtaststruktur des ersten und zweiten Halbbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreises (field offset sub-sampling circuit) 61 und 62 der Fig. 2;

Fig. 11 die Charakteristik des H-V-Tiefpaßfilters 53 der Fig. 2 und die spektrale Faltung;

Fig. 12 Bewegungsbereichsdetektion; und

Fig. 13 ein Spektrum eines Übertragungssignals.

In Fig. 1 ist ein Analog-Digital-Konverter (A/D-Konverter) 1 zum Konvertieren des Luminanzsignals Y und der Chrominanzsignale R-Y, B-Y in digitalen Daten dargestellt. Ein Schaltkreis zum Integrieren des zeitkomprimierten Luminanz- und Chrominanzsignals ITLC (integration of time compressed luminance and chrominance signal) 2 dient zum Komprimieren der Zeitbasis der digitalen Daten, die von dem A/D-Konverter ausgegeben werden. Ein Bandtrennungsschaltkreis 3 zum Trennen des Ausgangssignals des ITLC-Schaltkreises 2 in ein unteres und ein oberes Frequenzband.

Weiter ist ein Bewegungsvektor-Detektor 4 vorgesehen zum Detektieren des Bewegungsvektors der Signale im unteren Frequenzband des Bandtrennschaltkreises 3.

Ein Prozessor 5 für das obere Frequenzband ist zum Verarbeiten der Signale im oberen Frequenzband von dem Bandtrennschaltkreis 3 entsprechend den Bewegungsvektorsignalen des Bewegungsvektordetektors 4, vorgesehen. Ein Verzögerungsschaltkreis 6 dient zum Verzögern der Signale im unteren Frequenzband von dem Bandtrennschaltkreis 3.

Ein Steuer- und Synchronisieraddierer 8 addiert den Ausgang des Verzögerungsschaltkreises 6 mit dem Ausgang des Bewegungsvektorsignals des Bewegungsvektordetektors 4. Ein Audiocodierer 9 kodiert die Audiosignale, die über den Audioeingangsanschluß (AI) eingegeben werden. Ein Audio- und ein Synchronisationsaddierer 7 addiert die Ausgangssignale des Audiocodierers 9 mit dem Ausgang des Signalprozessors 5 für das obere Frequenzband.

Ein erster D/A-Konverter 10 konvertiert die Ausgangssignale des Audio- und Synchronisationsaddierers 7. Ein zweiter D/A-Konverter 11 konvertiert die Ausgangssignale des Steuer- und Synchronisationsaddierers 8. Ein erster Tiefpaßfilter 12 filtert die Ausgangssignale des ersten D/A-Konverters 10. Ein zweiter Tiefpaßfilter 13 filtert die Ausgangssignale des zweiten D/A-Konverters 11.

Ein Quadraturmodulator 14 multipliziert das Ausgangssignal des ersten und zweiten Tiefpaßfilters 12 und 13 mit einem Cosωt-Signal bzw. einem Sinωt-Signal und addiert anschließend die Signale miteinander, um daraus ein Übertragungssignal zu erzeugen. Ein Übertragungsprozessor 15 verarbeitet die Ausgangssignale des Quadraturmodulators 14, um es damit an die Übertragung anzupassen.

In Fig. 2 enthält der Signalprozessor 5 für das obere Frequenzband einen Frequenzschieber 52, eine H-V (horizontal-vertical) Tiefpaßfilter 53, einen H-V-T (horizontal-vertical-time) Filter 54, einen Vollbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 56, einen Tiefpaßfilter 57, einen zweiten Abtastschaltkreis 59, einen T- (time) Filter 60, einen zweiten Halbbild (field)-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 62, einen Bewegungsbereichsdetektor 55, einen ersten Abtastungsschaltkreis 58, einen ersten Halbbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 61 und einen Mischer 63.

Der Frequenzschieber 52 dient zum Schieben der Signale im oberen Frequenzband des Bandtrennschaltkreises 3. Ein H-V-Tiefpaßfilter 53 dient zum Filtern des Ausgangssignals des Frequenzschiebers 52 in horizontaler und vertikaler Richtung.

Ein H-V-T-Filter 54 dient zum Filtern des Ausgangssignals des Frequenzschiebers 52 in horizontaler, vertikaler und zeitlicher Richtung. Ein Vollbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 56 dient zum Unterabtasten des Ausgangssignals des H-V-T-Filters 54 im Vollbild-Offset (frame offset).

Ein Tiefpaßfilter 57 dient zum Filtern des Ausgangssignals des Vollbild-Offsetunterabtastungsschaltkreises 56 in horizontaler Richtung.

Ein zweiter Abtastschaltkreis 59 dient zum Abtasten des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 57 im Verhältnis 2 : 1. Ein T-Filter dient zum Filtern des Ausgangssignals des zweiten Abtastungsschaltkreises 59 entlang der Zeitachse. Ein zweiter Halbbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 62 dient zum Unterabtasten der Ausgangssignale des T-Filters 60 im Halbbild-Offset. Ein Bewegungsbereichsdetektor 55 dient zum Detektieren eines Bewegungsbereiches, indem er die Ausgangssignale des H-V-Tiefpaßfilters 53 entsprechend den Ausgangssignalen des Bewegungsvektor-Detektors 4 empfängt.

Ein erster Abtastschaltkreis 58 dient zum Abtasten der Ausgangssignale des H-V-Tiefpaßfilters 53 im Verhältnis 2 : 1. Ein erster Halbbild-Offset-Unterabtastungsschaltkreis 61 dient zum Unterabtasten der Ausgangssignale des ersten Abtastschaltkreises 58 im Feldoffset. Ein Mischer 63 dient zum Mischen der Ausgangssignale des ersten Offset-Unterabtastungsschaltkreises 61 mit den Ausgangssignalen des zweiten Feldoffset-Unterabtastungsschaltkreises 62 entsprechend dem Ausgangssignal des Bewegungsbereichsdetektors 55.

Fig. 4A zeigt das ganze Band der Ausgangssignale des ITLC-Schaltkreises 2, die Fig. 4B die Trennung in das untere Frequenzband, und Fig. 4C die Trennung in das obere Frequenzband.

Die Charakteristiken vor und nach der Frequenzschiebung sind entsprechend in den Fig. 6A und 6B gezeigt. Die Ausgangscharakteristiken des H-V-T-Filters 54 der Fig. 2 sind in den Fig. 7A und 7B gezeigt und geben die Filterung entlang der vertikalen Richtung und zeitlichen Achse wieder.

Die Spektrumsstruktur entsprechend der Umsetzung im Verhältnis 2 : 1 des ersten und zweiten Abtastungsschaltkreises 58 und 59 der Fig. 2 sind in den Fig. 9A und 9B einmal vor und einmal nach der Abtastungsumsetzung gezeigt.

Die H-V-Filtercharakteristik ist in Fig. 11A gezeigt und die spektrale Faltung der Halbbild-Offsetunterabtastung des dynamischen Bereichssignalverarbeitungspfades in Fig. 11B.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 13 beschrieben.

Die Ausgangssignale einer Videokamera werden als Y-, R-Y-, B-Y-Signale in einen A/D-Konverter 1 eingegeben. Das Signalband von Y beträgt 22,5 MHz, die der R-Y- und B-Y-Signale 7,5 MHz. Die digitalen Signale des A/D-Konverters 1 sind zeitlich komprimiert, wie in Fig. 3 zu sehen und müssen von dem ITLC 2 wiederhergestellt werden.

In Fig. 3 ist das Chrominanzsignal im Verhältnis 4 : 1 und das Luminanzsignal im Verhältnis 4 : 3 komprimiert, wobei ein Viertel der Signalzeile von dem Chrominanzsignal besetzt ist und die verbleibenden drei Viertel von dem Luminanzsignal. Weiterhin bestehen die Chrominanzsignale aus abwechselnd angeordneten R-Y- und B-Y-Signalen. In der vorliegenden Ausführungsform ist jeweils ein ungerades und ein gerades Halbbild zu einem Vollbild kombiniert, in welchem die Chrominanzsignale in der Reihenfolge des R-Y im geraden Halbbild (field) des R-Y im ungeraden Halbbild, des R-Y im geraden Halbbild, und des B-Y im geraden Feld angeordnet sind.

Die Ausgangssignale des ITLC 2 werden von dem Bandtrennungsschaltkreis 3 in ein unteres Frequenzbandsignal und ein oberes Frequenzbandsignal getrennt. In diesem Falle werden, falls das Band des Eingangssignals Xo ist, die Signale im Frequenzband zwischen o und Xo/5 als das untere Frequenzsignal ausgegeben und die Signale im Frequenzband zwischen Xo/5 bis Xo als die oberen Frequenzbandsignale. Entsprechend werden im Fall des Luminanzsignals die Signale im Frequenzband zwischen o und 4,5 MHz als die unteren Frequenzbandsignale ausgegeben, und die Signale im Frequenzband zwischen 4,5 bis 22,5 MHz als die oberen Frequenzbandsignale. In entsprechender Weise werden im Fall des Chrominanzsignals die Signale im Frequenzband zwischen o und 1,5 MHz als das untere Frequenzbandsignal ausgegeben und die Signale im Frequenzband zwischen 1,5 bis 7,5 MHz als das obere Frequenzbandsignal.

Das untere Frequenzbandsignal des Bandtrennschaltkreises 3 wird für den Bewegungsvektordetektor 4 zum Detektieren der Größe der Bewegung verwendet. Dabei erzeugt der Bewegungsvektor des Vektors 4 eine Vektorgröße, die der Höhe der Verschiebung oder Verschmierung des gesamten Bildschirms entspricht, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.

Bei einer Verschiebung um ΔX in X-Richtung und ΔY in Y-Richtung wird das Signal einen Vektorwert von ΔX und ΔY aufweisen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Der Vektorwert besteht aus binären Zahlen, wobei für jede Richtung vier Bits zur Verfügung stehen und der horizontale Wert in den vier MSB (Most Signifikant Bit) angegeben wird. Es besteht daher der Vektorwert von (X_S X₂ X₁ X_a Y_S Y₂ Y₁ Y_a), bei dem X_S, Y_S Bits symbolisieren.

Der vom Bewegungsvektordetektor 4 erzeugte Bewegungsvektor und das untere Frequenzbandsignal, das über den Verzögerungsschaltkreis 6 geliefert wird, werden dem Steuer- und Synchronisationsaddierer 8 (control and synchronizing adder) zugeführt, um die zwei Signale zu synchronisieren.

Der Steuer- und Synchronisationsaddierer 8 empfängt den Bewegungsvektor und die Synchronisationsinformation zusammen mit weiteren. In diesem Fall wird die vertikale Synchronisationsinformation am Anfang des Halbbildes und die horizontale Information am Anfang jeder Zeile eingefügt. Die Bewegungsvektorinformation wird in die vertikale Austastlücke (vertical retrace line interval) und nicht in eine aktive Zeile eingefügt. Angenommen, die aktiven Zeilen machen 1080 der 1250 Zeilen aus, so liegt freier Platz von 170 Zeilen pro Vollbild (frame) oder 85 Zeilen pro Halbbild (field) vor, unter denen eine geeignete Zeile zum Einfügen der Bewegungsvektorinformation gewählt wird. Weitere Informationen, wie Teletext, können in dem freien Platz übertragen werden.

Das obere Frequenzbandsignal des Bandtrennschaltkreises 3 wird an den Signalprozessor 5 für das obere Frequenzband geliefert, dessen Signalverarbeitung in Fig. 2 veranschaulicht ist. Das Signal im oberen Frequenzband wird an den Frequenzschieber 52 geliefert, um es in die untere gefilterte Frequenz zu schieben, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

Das Signal im oberen Frequenzband wird um das Frequenzband von Xo/5 bewegt, so daß sich das Frequenzband zwischen Xo/5 bis Xo in das Frequenzband zwischen o bis 4/5Xo verändert. Dieses geschobene Signal im oberen Frequenzband wird über zwei Pfade verarbeitet, von denen der eine der Verarbeitungspfad für das dynamische Bereichssignal und der andere der Verarbeitungspfad für das statische Bereichssignal ist. Bei den zwei Signalverarbeitungspfaden werden die zwei Informationen derart geeignet proportioniert, daß sie entsprechend dem Grad der Bewegung ausgegeben werden. Die Verarbeitungspfade für das statische und das dynamische Bereichssignal führen entsprechend über den H-V-T-Filter 54 und den H-V-Tiefpaßfilter 53. Der Ausgang des Frequenzschiebers 52 wird dem H-V-T-Filter 54, dessen Charakteristik in Fig. 7 angegeben ist, zugeführt. Der H-V-Filter (horizontal and vertical filter) läßt den Bereich für Y < Yo und X < 4/5Xo durch, wie dies in Fig. 7A gezeigt ist, und der H-T-Filter (horizontal and timing filter) läßt den Bereich von Z < Zo/4 und X < 4/5Xo durch, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist. Dabei geben Yo die Anzahl der T-V-Zeilen, Zo die Bildfrequenz (frame frequency) und Xo die maximale Bandfrequenz des Videosignals an (d. h. Yo=1250 T-V-Zeilen oder 1080 aktive Zeilen, Zo=7,5 MHz, Xo=22,5 MHz).

Der Ausgang des H-V-T-Filters 54 wird vom Bildoffsetunterabtastungsschaltkreis 56 abgetastet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die Abtastfrequenz X′o beträgt 4/5 Xo und die Abtastfrequenz des Originalsignals beträgt 2X′o. Es tritt daher die spektrale Faltung in der H-V-Richtung, jedoch nicht in der T-V-Richtung auf. Das durchgelassene Band von X′o/2 in Richtung der Zeitachse in Fig. 7B verhindert die spektrale Faltung. Der Ausgang des Bildoffsetunterabtastungsschaltkreises 56 wird dem Tiefpaßfilter 53 zugeführt. Der horizontale Tiefpaßfilter 57 weist einen Durchlaßbereich von X′o/2 auf. Die Abtastfrequenz wird wiederum 2X′o nach dem Passieren des Tiefpaßfilters 57 betragen. In Fig. 9A, in der die spektrale Struktur, die den Tiefpaßfilter 57 passiert, gezeigt ist, ist das Frequenzband zwischen X′o/2 bis X′o in das Frequenzband zwischen o bis X′o/2 gefaltet.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 57 passiert den zweiten Abtastschaltkreis 59, wobei die Abtastfrequenz von 2X′o in X′o geändert wird. Im Spektrum wird das Signal mit der spektralen Struktur der Fig. 9A zu dem Signal mit der spektralen Struktur von Fig. 9B. Das Signal um die Frequenz 2mX′o wird zum Spektrum um mX′o, wie dies in Fig. 9A gezeigt ist (m ist dabei eine ganze Zahl).

Der Ausgang des zweiten Abtastschaltkreises 59 wird dem T-Filter 60 (timing direction filter) zugeführt, der einen Vorfilter zum Verhindern von Aliasing während der Abtastung durch den zweiten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreis 62 verhindern soll. Dieses Filter läßt lediglich die Signale zwischen o und 15 Hz durch.

Das vom T-Filter 60 kommende Signal wird vom zweiten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreis 62 abgetastet, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, wobei die Abtastfrequenz X′o/2 beträgt. Es tritt eine weitere spektrale Faltung auf. Daher wird im Frequenzspektrum das Signal zwischen X′o/4 bis X′o/2 wiederum mit dem Signal zwischen o bis X′o/4 des gefalteten Signals der Bildoffset-Unterabtastung in horizontaler und vertikaler Richtung gefaltet. In dem H-T-Spektrum wird das Signal im Spektrum zwischen 15 und 30 Hz in T-Richtung eingefügt.

Die spektrale Faltung erfolgt ohne Aliasing Effekte.

Faßt man die spektrale Faltung, die zwischen dem H-V-T-Filter 54 des Verarbeitungspfades des statischen Bereiches bis zum zweiten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreises 62 auftritt, zusammen, so wird das Signal, welches den H-V-T-Filter 54 passiert, in das Frequenzband zwischen X′o/2 bis X′o mit dem Bereich zwischen 7,5 bis 15 Hz in Richtung der zeitlichen Achse vom Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreis 56 gefaltet, während das Signal durch die T-Filter 60 in das Frequenzband zwischen X′o/4 bis X′o/2 mit einem Bereich zwischen 15 bis 30 Hz vom zweiten Offset-Unterabtastungsschaltkreis 62 gefaltet wird.

Der Ausgang des Frequenzschiebers 52 wird ebenfalls dem H-V-Tiefpaßfilter 53 im Verarbeitungspfad für den dynamischen Bereich zugeführt. Der H-V-Tiefpaßfilter 53 läßt nur das Frequenzband zwischen o-X′o/2 des X′o Bandsignals, welches am horizontalen Tiefpaßfilter mit dem Frequenzband von X′o/2 eingegeben wird, durch, und das Frequenzband zwischen o bis Yo/2 des Yo-Bandsignals, welches an den vertikalen Tiefpaßfilter mit dem Frequenzband von Yo/2 eingegeben wird, durch. Das oben angegebene Signal wird an den ersten Abtastschaltkreis 58 abgegeben. Dieses Signal ist nicht gefaltet.

Die Abtastfrequenz des den ersten Abtastschaltkreis 58 passierenden Signals wird von 2X′o nach X′o verändert. Das Signal, welches den ersten Abtastschaltkreis 58 passiert, wird dem ersten Bildoffset-Unterabtastschaltkreis 61 zugeführt und dabei entsprechend der Abtaststruktur, wie sie in Fig. 10 angegeben ist, abgetastet. In diesem Fall beträgt die Abtastfrequenz X′o/2 und das Frequenzband zwischen X′o/4 bis X′o/2 wird spektral über das Frequenzband zwischen o bis X′o/4 gefaltet. Das gefaltete Signal des Frequenzbands zwischen X′o/4 bis X′o/2 wird vertikal zwischen Yo/2 bis Yo eingefügt.

Die Charakteristik des H-V-Tiefpaßfilters 53 ist in Fig. 11 angegeben und die spektrale Faltung des ersten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreises 61 in Fig. 11B. Der Ausgang des H-V-Tiefpaßfilters 53 wird an den Bewegungsbereichsdetektor 55, welcher den Bewegungsbereich anhand sowohl des Bewegungsvektors als auch des Ausgangs des H-V-Tiefpaßfilters 53 bestimmt abgegeben. Der Bewegungsbereichsdetektor 55 verschiebt den Bildschirm, welcher verschoben und verschmiert ist, um den Bewegungsvektor in Höhe von ΔX und ΔY, wie dies in Fig. 5 angegeben ist. Dadurch wird das Verschieben und Verschmieren des Bildschirms kompensiert, um jede der Teilbewegungen festzuhalten. Alle anderen Teile repräsentieren den dynamischen Bereich. In der Praxis werden im Falle von Verschmieren und Verschieben innerhalb des oben angegebenen Übertragungssystems die Signale als statische Bereiche verarbeitet, nachdem der Bewegungsvektor detektiert wurde. In Fig. 12 wird der schraffierte Bereich innerhalb des Bereichs, wo die Bewegung auftritt, als Bewegungsbereich erkannt, in dem das (n+1)te Halbbild (field) mit den (n+3)ten Halbbild verglichen wird und die Bildschirmverschiebung durch das Verschieben und Verschmieren durch den Bewegungsvektor kompensiert wird. Die Ausgangssignale werden in unterschiedliche Pegel der entsprechend der Größe der Bewegung in dem Bewegungsbereich eingeteilt. Der Ausgang des Bewegungsbereichsdetektors 55 wird dem Mischer 63 zugeführt, welcher die Ausgänge der Verarbeitungspfade für den dynamischen und den statischen Bereich entsprechend dem Ausgangssignal des Bewegungsbereichsdetektors 55 mischt.

Das Ausgangssignal S des Mixers 63 hängt von dem Ausgang des Bewegungsbereichsdetektors 55 entsprechend der folgenden Gleichung ab:

S=k S_m+(1-k) S_S

Darin bedeuten S_m das Ausgangssignal des ersten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreises 61, S_S das Ausgangssignal des zweiten Bildoffset-Unterabtastungsschaltkreises 62 und k die Bewegungsgröße des Ausgangs des Bewegungsbereichsdetektors 55.

Der Ausgang des Mischers 63 wird dem Audio- und Synchronisationsaddierer 7 der Fig. 1 zugeführt, welcher auch das Audiosignal und die Synchronisationsinformation empfängt. Die Audio- und Synchronisationsinformation, die dem Audio- und Synchronisationsaddierer 7 zugeführt wird, stellt sich wie folgt dar:

Die vertikale Synchronisationsinformation wird am Anfang eines jeden Halbbildes (field) eingefügt und die horizontale Synchronisationsinformation wird am Anfang jeder Zeile eingefügt. Die Audioinformation wird in die vertikale Austastlücke eingefügt und nicht in die aktive Zeile. Geht man davon aus, daß innerhalb der 1250 Zeilen 1080 aktive Zeilen vorliegen, so wird ein freier Platz von 170 Zeilen pro Vollbild (frame) oder 85 Zeilen pro Halbbild (field) erzeugt, wobei eine geeignete Zeile zum Einfügen der Audioinformation ausgewählt wird.

Der Ausgang des Audio- und Synchronisationsaddierers 7 wird über den ersten D/A-Konverter 10 dem ersten Tiefpaßfilter 12 mit einem Frequenzband von X′o/4, bezogen auf die horizontale Achse, zugeführt. In entsprechender Weise wird der Ausgang des Steuer- und Synchronisationsaddierers 8 über den zweiten D/A-Konverter 11 dem zweiten Tiefpaßfilter 13 mit einem Frequenzband von X′o/4 in bezug auf die horizontale Achse zugeführt. Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Tiefpaßfilters 12 und 13 werden entsprechend quadriert und in Phase moduliert. Wird angenommen, daß der Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters 13 V_L ist, der Ausgang des ersten Tiefpaßfilters 12 V_H und die modulierte Zwischenfrequenz ω₁=2 f₁, so stellt sich der Ausgang des Addierers in seiner quadraturmodulierten Form wie folgt dar:

Ausgang des Addierers = αV_L Sinω₁t+βV_H Cosω₁t

wobei α und β entsprechend die Gewinne von V_L und V_H repräsentieren. Der Gewinn α ist größer als der Gewinn β. Der Ausgang des Quadraturmodulators 14 wird über den Übertragungsprozessor 15 übertragen. Das Ausgangssignal wird durch den Filter, wie er in Fig. 13 gezeigt ist, verarbeitet. Dieses Filter hat ein unteres Frequenzband von und ein oberes Frequenzband von X′o/4, bezogen auf die RF (HF) Trägerfrequenz V_S, wobei gleich oder kleiner als (1/4)X′o/4 ist. Der Grund, warum das Signal mit dem Frequenzband, wie es in Fig. 13 angegeben ist, übertragen wird, liegt im Ausgleich des oberen und des unteren Bandes, um das In-Phase-Signal V_H und das Signal V_L mit quadrierter Phase aus dem empfangenen Signal über das Zwischenfrequenzträgersignal zu extrahieren. Andernfalls tritt eine Phasenverschiebung auf.

Dann passiert das Signal den Bandpaßfilter mit dem oberen und unteren Frequenzband kleiner als X in bezug auf fs, um das obere und untere Frequenzband auszugleichen. Falls ein Nyquist-Filter wie bei dem NTSC-System verwendet wird, sollte die Empfangsseite ebenfalls ein invertierendes Nyquist-Filter verwenden.

Wie oben beschrieben, wendet das HDTV-Übertragungssystem der vorliegenden Erfindung eine Unterabtastungstechnik und eine Bandtrenntechnik an. Die Signalverarbeitung ändert sich bezüglich der Unterabtastung und der Bandtrennung beträchtlich entsprechend welches Signal in welcher Position in welchem Schritt verarbeitet wird. Beispielsweise wendet das MUSE- und das HD-MAC-System die Unterabtastungstechnik an, und das MIT-, das Zenith- und andere Systeme die Unterbandcodiertechnik oder die Bandtrenntechnik.

Die vorliegende Erfindung sieht daher ein HDTV-System vor, bei dem die Signale das gleiche Frequenzband aufweisen, wie bei herkömmlichen Farbfernsehsignalen und die über einen leeren Kanal des herkömmlichen Farbfernsehsystems übertragen werden. Das HDTV-System ist kompatibel mit dem herkömmlichen Farbfernsehsignal-Übertragungssystem und wendet eine Frequenzbandtrenntechnik zusammen mit einer Unterabtastungstechnik an.

Claims

1. Schaltkreis zum spektrumkompatiblen Übertragen von HDTV-(high definition television)-Signalen in einem Fernsehsignalübertragungssystem (television signal transmission system) mit:
einem Analog-Digital-Konverter (1) zum Konvertieren eines analogen Luminanzsignals (Y) und analoger Chrominanzsignale (R-Y, B-Y) in digitale Signale;
einer ITLC-Einrichtung (2) (integration of time compressed luminance and chrominance) zum Komprimieren der Zeitbasis der digitalen Signale;
einer Bandtrenneinrichtung (3) zum Abtrennen des Ausgangssignals der ITLC-Einrichtung in Signale in einem unteren und einem oberen Frequenzband;
eine Bewegungsvektorerkennungseinrichtung (4) zum Erkennen eines Bewegungsvektors von dem Signal im unteren Frequenzband der Bandtrenneinrichtung;
einer Verarbeitungseinrichtung (5) für obere Frequenzen zum Verarbeiten der Signale im oberen Frequenzband der Bandtrenneinrichtung in Abhängigkeit des Bewegungsvektorsignals der Bewegungsvektordetektoreinrichtung;
einer Verzögerungseinrichtung (6) zum Verzögern des Signals im unteren Frequenzband der Bandtrenneinrichtung;
einer ersten Synchronisationseinrichtung (8) zum Addieren des Ausgangssignals der Verzögerungseinrichtung zu dem Bewegungsvektorsignal der Bewegungsvektordetektoreinrichtung;
einer Audiocodiereinrichtung (9) zum Codieren des Audiosignals, welches durch einen Audioeingangsanschluß eingegeben wird;
einer zweiten Synchronisationseinrichtung (7) zum Addieren des Ausgangssignals des Audiocodierers zu dem Ausgangssignal der Verarbeitungseinrichtung für obere Frequenzen;
einem ersten Digital/Analogkonverter (10) zum Konvertieren des Ausgangssignals der zweiten Synchronisationseinrichtung;
einem zweiten Digital/Analogkonverter (11) zum Konvertieren des Ausgangssignals der ersten Synchronisationseinrichtung;
einem ersten Tiefpaßfilter (12) zum Filtern des Ausgangssignals des ersten Digital/Analog-Konverters;
einem zweiten Tiefpaßfilter (11) zum Filtern des Ausgangssignals des zweiten Digital/Analog-Konverters;
einer Quadraturmodulationseinrichtung (14) zum Multiplizieren des Ausgangs des ersten und des Ausgangs des zweiten Tiefpaßfilters mit gegebenen sinusförmigen Signalen und zum anschließenden Zusammenfügen der multiplizierten Signale, um daraus ein Übertragungssignal zu erzeugen;
einer Übertragungseinrichtung (15) zum Verarbeiten des Übertragungssignals entsprechend einem vorgegebenen Übertragungskriterium.

2. Schaltkreis zum spektrumkompatiblen Übertragen von HDTV-Signalen in einem Fernsehsignalübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (5) für die oberen Frequenzen ausgestattet ist mit:
einer Schiebeeinrichtung (52) zum Verschieben des oberen Frequenzbandsignals von der Bandtrenneinrichtung;
einem ersten Tiefpaßfilter (53) zum Filtern des Ausgangssignals der Schiebeeinrichtung in horizontaler und vertikaler Richtung;
einem ersten Filter (54) zum Filtern des Ausgangssignals der Schiebeeinrichtung in horizontaler, vertikaler und zeitlicher Richtung;
einer ersten Unterabtastungseinrichtung (58) zum Unterabtasten des Ausgangssignals des ersten Filters im Bild-Offset (frame offset);
einem zweiten Tiefpaßfilter (57) zum Filtern des Ausgangssignals der ersten Unterabtastungseinrichtung in Richtung der horizontalen Achse;
einer zweiten Abtastungseinrichtung (59) zum Abtasten des Ausgangssignals des zweiten Tiefpaßfilters im Verhältnis 2 : 1;
einem zweiten Filter (60) zum Filtern des Ausgangssignals des zweiten Abtastschaltkreises in Richtung der zeitlichen Achse;
einer zweiten Unterabtastungseinrichtung (62) Unterabtasten des Ausgangssignals des zweiten Filters im Halbbildoffset (field offset);
einer Bewegungsbereichsdetektiereinrichtung (55) zum Detektieren eines Bewegungsbereichs, in dem das Ausgangssignal des ersten Tiefpaßfilters (53) in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Bewegungsvektordetektoreinrichtung (4) empfangen wird;
einer ersten Abtasteinrichtung (58) zum Abtasten des Ausgangssignals des ersten Tiefpaßfilters im Verhältnis 2 : 1;
einer dritten Unterabtasteinrichtung zum Unterabtasten des Ausgangssignals der ersten Abtasteinrichtung im Halbbild-Offset (field offset); und
einem Mischer (63) zum Mischen der Ausgangssignale der zweiten Unterabtastungseinrichtung (62) und des Ausgangssignals der dritten Unterabtastungseinrichtung (61), in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Bewegungsbereichsdetektoreinrichtung (55).

3. Verfahren zum spektrumkompatiblen Übertragen von HDTV-Signalen in einem Fernsehsignalübertragungssystem mit folgenden Schritten:
Trennen der in digitale Signale umgewandelten Luminanz- und Chrominanzsignale in Signale in einem unteren und einem oberen Frequenzband, wobei die digitalen Signale bezüglich der Zeitbasis komprimiert sind;
Ermitteln des Bewegungsvektors aus dem Signal im unteren Frequenzband;
Verarbeiten des Signals im oberen Frequenzband in Abhängigkeit der Werte des Bewegungsvektors;
Umwandeln des abgetrennten Signals im unteren Frequenzband in ein erstes analoges Signal durch erstes Tiefpaßfiltern, wobei das abgetrennte Signal im unteren Frequenzband um eine gegebene Zeitdauer verzögert und mit dem Bewegungsvektor addiert wird;
Umwandeln des verarbeiteten Signals im oberen Frequenzband, welches mit dem Audiosignal addiert wurde, in ein zweites analoges Signal durch zweites Tiefpaßfiltern; und
Multiplizieren der Ausgänge von ersten und zweiten Tiefpaßfiltern mit einem gegebenen sinusförmigen Signal und anschließendes Zusammenführen der multiplizierten Signale, um daraus ein Übertragungssignal zu erzeugen.

4. Verfahren zum spektrumkompatiblen Übertragen von HDTV-Signalen in einem Fernsehsignalübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Verarbeiten des Signals im oberen Frequenzband die folgenden Schritte umfaßt:
Verschieben des getrennten Signals im oberen Frequenzband;
Ausführen eines dritten Tiefpaßfilters für das verschobene Signal in Richtung einer horizontalen und vertikalen Achse und viertes Tiefpaßfiltern des verschobenen Signals in Richtung der horizontalen, vertikalen und zeitlichen Achse;
Detektieren eines Bewegungsbereiches durch Empfangen des Signals der dritten Tiefpaßfilterung in Abhängigkeit des Wertes des Bewegungsvektors;
Ausführen einer ersten Unterabtastung im Vollbild (frame) für das vierte gefilterte Signal, wobei das erste unterabgetastete Signal einer fünften Tiefpaßfilterung unterzogen wird;
Abtasten und Filtern entlang der zeitlichen Achse des fünften tiefpaßgefilterten Signals, wobei das abgetastete und gefilterte Signal eine zweite Unterabtastung im Halbbild (field)-Offset erfährt;
Abtasten des dritten tiefpaßgefilterten Signals, wobei das abgetastete Signal eine dritte Unterabtastung im Halbbild (field offset) erfährt; und
Mischen des Ausgangssignals der zweiten Unterabtastung und des Ausgangssignals der dritten Unterabtastung in Abhängigkeit des Wertes des Bewegungsbereichs.