DE4126950A1 - Verfahren, coder und decoder zur kompatiblen uebertragung und/oder aufzeichnung von progressiven bildsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Coder und einen Decoder zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeichnung von progressiven Bildsignalen.

Stand der Technik

Zur digitalen Übertragung von Bewegtbildern (Bildtelefon, MPEG-Coder und Decoder, MPEG: "motion picture experts group") mit niedrigen Datenraten werden Verfahren angewen­ det, bei denen das aktuelle Bild mit Hilfe von Bewegungsvek­ toren für begrenzte Bildpunkt-Blöcke aus dem vorangegangenen Bild rekonstruiert wird. Bei der Rekonstruktion entstehende Fehler werden durch die Übertragung eines Fehler-Differenz­ bildes, welches im allgemeinen nur eine geringe Signallei­ stung hat und daher nur eine geringe Datenrate benötigt, kor­ rigiert. Für die kompatible Übertragung von Fernsehsignalen können diese Verfahren aber nicht übernommen werden.

Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeichnung von Bildsigna­ len mit einer verbesserten Bildqualität anzugeben. Diese Auf­ gabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemä­ ße Verfahren gelöst.

Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeichnung von pro­ gressiven Bildsignalen diese in Interlace-Bildsignale umge­ wandelt und mit digitalen Zusatzinformationen versehen wer­ den und von Standard-Decodern ohne Auswertung dieser Zusatz­ informationen decodiert werden können, wobei die Zusatzinfor­ mationen codierte Bewegungsinformationen und/oder Interpola­ tionsbefehle für Bildpunkt-Blöcke enthalten, die mit Hilfe der Interlace-Bildsignale zu progressiven Bildsignalen deco­ diert werden können, bei denen die Bildpunkt-Werte der den Zeilen der Interlace-Bildsignale entsprechenden Zeilen gleich den entsprechenden Bildpunkt-Werten der Inter­ lace-Bildsignale sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ergeben sich aus den zugehörigen abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Coder für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 10 angegebene erfindungs­ gemäße Einrichtung gelöst.

Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Coder versehen mit einem Vertikalfilter 12 für progressive Bildsignale, die anschlie­ ßend in einem Interlacer 13 vom progressiven Bildformat in ein Interlace-Bildformat umgesetzt werden, mit einem nachfol­ genden Farbcoder 14, mit einem Vektorbildner 161, der aus dem Luminanzsignal am Eingang des Vertikalfilters 12 Bewe­ gungsvektoren für die Bildpunkt-Blöcke gewinnt, mit einer nachgeschalteten Rekonstruktions-Schaltung 162, die aus dem jeweils um ein Vollbild verzögerten, vorher rekonstruierten Luminanz-Vollbild aus einem Bildspeicher 18 und aus dem Lumi­ nanzsignal am Ausgang des Interlacers 13 mit Hilfe der im Vektorbildner 161 gefundenen Bewegungsvektoren progressive Bildsignale rekonstruiert, mit einem nachgeschalteten Ver­ gleicher 163 zur Ermittlung von Bildpunkt-Blöcken mit zuzu­ ordnendem Interpolationsbefehl, mit einem nachgeschalteten Zusatzinformations-Coder 17 zur Entropie- und Kanalcodierung der digitalen Zusatzinformationen und mit einer nachfolgen­ den Multiplexschaltung 15, die die Ausgangssignale des Farb­ coders 14 und des Zusatzinformations-Coders 17 zusammenfaßt vor der Übertragung bzw. Aufzeichnung.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Deco­ der für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Auf­ gabe wird durch die in Anspruch 11 angegebene erfindungsgemä­ ße Einrichtung gelöst.

Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Decoder versehen mit ei­ ner Trennschaltung 20 zur Abtrennung von übertragenen bzw. aufgezeichneten digitalen Zusatzinformationen von den Inter­ lace-Bildsignalen, mit einem nachfolgenden Farbdecoder 21, mit einem nachgeschalteten Deinterlacer 25 für die Chromi­ nanzkomponenten, mit einem Zusatzinformations-Decoder 22 zur Kanal- und Entropie-Decodierung der abgetrennten Zusatzinfor­ mationen, mit einer nachfolgenden Rekonstruktionsschaltung 23 zur Rekonstruktion eines progressiven Luminanz-Bildsi­ gnals aus dem Interlace-Bildsignal und den decodierten Bewe­ gungsinformationen sowie einem jeweils in Bildspeicher 24 zwischengespeicherten, vorhergehenden Vollbild.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Decoders ergeben sich aus den zugehörigen abhängigen Ansprüchen.

Durch die Erfindung ist die decoderseitige Rekonstruktion progressiver Bildsignale aus übertragenen bzw. aufgezeichne­ ten Interlace-Bildsignalen möglich. Hierzu werden im Coder z. B. aus progressiv abgetasteten Kamerabildern für Blöcke von Bildpunkten Bewegungsvektoren gewonnen, die zum Decoder in Form von digitalen Zusatzinformationen übertragen werden. Mit Hilfe dieser Bewegungsvektoren rekonstruiert der Decoder jeweils aus dem vorherigen progressiven Bild das aktuelle progressive Bild. Außerdem werden die Hälfte der so rekon­ struierten Zeilen durch die übertragenen bzw. aufgezeichne­ ten Interlace-Zeilen ersetzt, so daß die eine Hälfte der Zei­ len des wiedergegebenen Bildes aus den übertragenen Interla­ ce-Zeilen und die andere Hälfte aus rekonstruierten Zeilen besteht.

Im Gegensatz zum oben beschriebenen Verfahren für die digita­ le Übertragung von Bewegtbildern bei niedrigen Datenraten ist das zusätzliche Übertragen eines Differenzbildes zur Kor­ rektur eventueller Fehler aus Kapazitätsgründen normalerwei­ se nicht möglich. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Kor­ rektur möglicher Rekonstruktionsfehler wird davon ausgegan­ gen, daß Rekonstruktionsfehler nur dort auftreten, wo entwe­ der schnelle translatorische Bewegungen auftreten, so daß ein Bewegungsvektor-Sucher innerhalb seines Suchbereichs keinen passenden Block findet, oder wo Objekte schnell verformt wer­ den und daher mit dem gefundenen, in seiner zeitlichen Auflö­ sung begrenzten Vektor nicht korrekt rekonstruiert werden können. In beiden Fällen ist das Auge durch die schnelle Be­ wegung der Objekte gar nicht in der Lage, die volle vertika­ le Auflösung des Objektes, welche durch die Wandlung des Interlace-Bildes in ein progressives Bild erzielt werden soll, zu verarbeiten.

Vorteilhaft werden deshalb in Blöcken, in denen die fehlen­ den Zeilen nicht sinnvoll mit Hilfe von Bewegungsvektoren rekonstruiert werden können, diese Zeilen aus den übertrage­ nen Interlace-Zeilen interpoliert. Der Coder muß daher fest­ stellen, in welchen Blöcken Rekonstruktionsfehler auftreten und für diese Blöcke statt eines Vektors einen Interpolati­ onsbefehl in den digitalen Zusatzinformationen übertragen. Diese Zusatzinformationen werden so übertragen bzw. aufge­ zeichnet, daß ein nach herkömmlichen Standards arbeitender Decoder, z. B. in einem 4:3-Fernsehempfänger, nicht gestört wird. Dafür ist beispielsweise im Fall von Composite-Bildsi­ gnalen eine Ultraschwarz-Modulation der Zusatzinformationen auf den Farbträger oder eine direkte Modulation des FBAS-Si­ gnals im Ultraschwarz-Bereich in den schwarzen Streifen des Letterbox-Formats geeignet. Damit ist es sowohl möglich, die Bildsignale als Letterlace-Bildsignal auf herkömmlichen 4:3-Fernsehempfängern zu empfangen als auch in Verbindung mit dem Letterbox-Format als progressives Bild auf verbesserten 16:9-Fernsehern darzustellen.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Coders;

Fig. 2 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Decoders;

Fig. 3 detaillierteres Blockschaltbild zur decoderseiti­ gen Bildsignal-Rekonstruktion;

Fig. 4 Bildpunkt-Pegeldiagramm zur Ermittlung von nicht verwendbaren Bewegungsvektoren.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 kann eine Kamera 10 progressive RGB-Signale lie­ fern, z. B. mit 625 Zeilen (576 aktive) oder 525 Zeilen oder mit entsprechend verdoppelten Zeilenzahlen. Die RGB-Signale werden in einer Matrix 11 in das Luminanzsignal Y und die Chrominanzsignale U und V gewandelt. Anschließend werden die YUV-Signale in einem Vertikalfilter 12 für die anschließende Progressiv-Interlace-Umsetzung im Interlacer 13 tiefpaßgefil­ tert, um im Interlace-Bild der herkömmlichen Empfänger Alias zu vermeiden. Die gefilterten YUV-Bildsignale werden in ei­ nem anschließenden Farbcoder 14 zu kombinierten Y-C-Bildsi­ gnalen umgeformt. Dabei kann es sich sowohl um eine Umfor­ mung handeln, bei der die Chrominanz auf einem Träger der Luminanz überlagert wird (PAL, NTSC, SECAM) als auch um eine Umformung, bei der Luminanz Y und Chrominanz C im Zeitmulti­ plex angeordnet werden (MAC).

Die Bewegungsvektoren für die Bildpunkt-Blöcke werden in ei­ nem Vektorbildner 161 aus dem Luminanzsignal gewonnen, wel­ ches in der Matrix 11 erzeugt wurde. Dazu wird das Bild in Bildpunkt-Blöcke festgelegter Größe aufgeteilt. Vorteilhaft werden z. B. Blöcke der Größe 8 _* 8 und 16 _* 16 gebildet, doch es sind auch andere quadratische oder nicht-quadratische Block­ größen anwendbar. Ist die Zahl der aktiven Zeilen nicht durch die Blockhöhe teilbar, so kann z. B. die Rekonstruktion der nicht von den Blöcken erfaßten Randzeilen durch Wiederho­ lung dieser Zeilen von Bild zu Bild erfolgen. Vorteilhaft hat der Vektorbildner 161 einen Suchbereich von ±8 Bildpunk­ ten mit einer zusätzlichen Halbpixel-Suche. Weil die Vekto­ ren aus dem Eingangssignal des Vertikalfilters 12 gebildet werden, wird eine höhere vertikale Auflösung der Vektoren ermöglicht. Die Vektoren können aber auch aus dem Ausgangssi­ gnal des Vertikalfilters 12 gebildet werden.

In einer Rekonstruktions-Schaltung 162 werden aus dem je­ weils um ein Vollbild verzögerten, vorher rekonstruierten Luminanz-Vollbild aus einem Bildspeicher 18 und dem Luminanz­ signal am Ausgang des Interlacers 13 mit Hilfe der im Vektor­ bildner 161 gefundenen Bewegungsvektoren progressive Bilder rekonstruiert.

In einem nachgeschalteten Vergleicher 163 wird jeweils das so rekonstruierte progressive Bild und das originale progres­ sive Bild (vor der Interlace-Unterabtastung) miteinander ver­ glichen. Werden in Blöcken des rekonstruierten Bildes deutli­ che Fehler entdeckt, wird die Vektorinformation des zugehöri­ gen Blockes durch einen Interpolationsbefehl ersetzt. Die digitalen Vektor- und Interpolations-Informationen, im Folgenden Vektorinformationen genannt, werden in einem Zu­ satzinformations-Coder 17 entropiecodiert (entfernen von Red­ undanz) und kanalcodiert (hinzufügen eines Fehlerschutzes). Das vom Farbcoder 14 gelieferte Signal und die vom Zusatzin­ formations-Coder gelieferten digitalen Zusatzinformationen werden in einer nachfolgenden Multiplexschaltung 15 zusammen­ gefaßt und anschließend übertragen bzw. aufgezeichnet. In Matrix 11 und in Multiplexschaltung 15 werden die Signale A/D- bzw. D/A-gewandelt.

Im Vergleicher 163 kann statt des tiefpaßgefilterten progres­ siven Bildsignals auch das ungefilterte progressive Bildsi­ gnal am Eingang von Vertikalfilter 12 verwendet werden. Dann wird in Rekonstruktions-Schaltung 162 statt des Luminanzsi­ gnals am Ausgang des Interlacers 13 ebenfalls das über einen zusätzlichen Interlacer (nicht dargestellt) geleitete ungefil­ terte progressive Bildsignal am Eingang von Vertikalfilter 12 verwendet.

Im Decoder in Fig. 2 werden zunächst in Trennschaltung 20 die übertragenen bzw. aufgezeichneten digitalen Zusatzinfor­ mationen von den Interlace-Bildsignalen getrennt. Die Bildsi­ gnale werden anschließend in einem Farbdecoder 21 wieder in YUV-Signale aufgespalten. Farbdecoder 21 hat die entspre­ chend inverse Funktion zu Farbcoder 14.

Die digitalen Zusatzinformationen werden in Zusatzinformati­ ons-Decoder 22 kanal- und entropie-decodiert, so daß bei genü­ gendem Fehlerschutz die decodierten Zusatzinformationen den im Coder gebildeten Zusatzinformationen entsprechen. In ei­ ner Rekonstruktionsschaltung 23 wird das progressive Bildsi­ gnal aus dem übertragenen Interlace-Signal und den übertrage­ nen Vektorinformationen sowie dem in Bildspeicher 24 zwi­ schengespeicherten, vorhergehenden Vollbild rekonstruiert. Die Funktionen der decoderseitigen Rekonstruktionsschaltung 23 und des Bildspeichers 24 entsprechen den Funktionen der coderseitigen Rekonstruktionsschaltung 162 und des Bildspei­ chers 18.

Die Interlace-Progressiv-Wandlung der Farbkomponenten U und V erfolgt in einem Deinterlacer 25. Die Progressiv-Rekon­ struktion der Farbkomponenten kann ebenso wie die der Lumi­ nanz durch die übertragenen Vektorinformationen erfolgen (an­ gedeutet durch die Strichelung), doch aufgrund der relativ geringen Empfindlichkeit des Auges für Farbänderungen ist es auch möglich, die Farbsignale nur durch eine vertikale Inter­ polation in ein progressives Raster zu überführen.

In einer inversen Matrix 26 können anschließend wieder RGB-Signale aus den YUV-Signalen gewonnen und auf einem Display 27 wiedergegeben werden. In Trennschaltung 20 und in Matrix 26 können die Signale A/D- bzw. D/A-gewandelt werden.

Anhand Fig. 3 wird die Progressiv-Bildrekonstruktion im Coder und im Decoder näher erläutert. Zur Rekonstruktion muß das jeweils vorher rekonstruierte Bild zur Verfügung stehen, so daß ein (gestrichelt gezeichneter) Vollbildspeicher 33 vorhanden ist, der den Bildspeichern 18 bzw. 24 entspricht. In dem den Rekonstruktionsschaltungen 162 bzw. 23 entspre­ chenden, gestrichelt eingerahmten Teil der Schaltung in Fig. 3 werden Bilder jeweils aus dem vorherigen Bild aus Vollbild­ speicher 33 und den übertragenen Vektorinformationen 36 re­ konstruiert, indem in einer vektorgesteuerten Interpolations­ schaltung 32 jeder Block des neuen Bildes gewonnen wird aus einem dem vorangegangenen Bild entstammenden Block, dessen Lage durch den zu dem entsprechenden Block gehörenden Vektor angegeben wird. In einem Deinterlacer 31 wird außerdem das Interlace-Bildsignal 35 durch Interpolation bzw. Filterung in ein progressives Bild überführt. Dabei wird vorteilhaft ein Filter verwendet, das die Interlace-Zeilen nicht verän­ dert, z. B. ein Halfband-Filter. Das endgültige rekonstruier­ te Signal wird mittels eines Umschalters 34 aus den Ausgangs­ signalen des Deinterlacers 31 und der vektorgesteuerten In­ terpolationsschaltung 32 zusammengesetzt, und zwar nach fol­ genden Regeln: Wenn die aktuelle darzustellende Zeile gleich einer übertragenen Interlace-Zeile ist, wird die Bildinforma­ tion dem Deinterlacer 31 entnommen. Muß dagegen eine Zeile dargestellt werden, die im aktuellen Bild nicht im Interla­ ce-Signal übertragen wurde, wird das Signal der vektorgesteu­ erten Interpolationsschaltung 32 entnommen. Von dieser Regel wird nur abgewichen, wenn zu einem Bildpunkt-Block kein Vek­ tor, sondern ein Interpolationsbefehl übertragen wurde, denn dann muß auch im zweiten Fall das Signal dem Deinterlacer 31 entnommen werden.

Die übertragenen Vektoren müssen dabei nicht nur auf Bewegun­ gen innerhalb der Bildpunkt-Rastergenauigkeit beschränkt sein. Auch Bewegungen mit einer feineren Raster-Auflösung, z. B. Halb-Pixel-Genauigkeit, sind möglich. Beim Auftreten solcher Vektorinformationen kann das Ausgangssignal entspre­ chend aus den Zeilen des verzögerten Bildes interpoliert wer­ den.

Für die Übertragung der digitalen Zusatzinformationen kann ebenfalls die horizontale und/oder die vertikale Austastlücke und/oder ein zusätzlicher Spektralbereich verwendet wer­ den.

Wenn das beschriebene Verfahren zur Einführung eines zum bis­ herigen Fernsehsystem mit Bildseitenverhältnis 4 : 3 kompati­ blen Fernsehsystems mit Bildseitenverhältnis 16 : 9 unter Ver­ wendung des obengenannten Letterbox-Formats eingesetzt wird, muß Kamera 10 Bilder im Format 16 : 9 erzeugen. Außerdem lie­ fert die Kamera entweder nur 3/4 der ursprünglichen Zeilen­ zahl (z. B. 432 aktive Zeilen) oder das Kamerasignal wird in einem zusätzlichen Transcoder zwischen Matrix 11 und Verti­ kalfilter 12 durch Abtastratenwandlung in ein Bild mit ent­ sprechend verringerter aktiver Zeilenzahl konvertiert. Der Vektorbildner 161 gewinnt dann aus Bildern mit dieser verrin­ gerten Zeilenzahl Vektorinformationen. Das Bild mit dem Bild­ seitenverhältnis 16 : 9 wird in Multiplexschaltung 15 in das ursprüngliche Bild im Format 4 : 3 eingebettet. Da die aktive Zeilenzahl auf 3/4 reduziert ist, wird oberhalb und unter­ halb des 16 : 9-Bildes ein schwarzer Streifen frei. Dieses Let­ terbox-Verfahren wird bereits heute zur Übertragung von Kino­ filmen verwendet. In den schwarzen Streifen können die digi­ talen Zusatzinformationen aus Zusatzinformations-Coder 17 übertragen werden.

Um im Decoder das Bild im neuen Format richtig darstellen zu können, ist entweder das Display 27 für die Darstellung der um 3/4 geringeren Zeilenzahl angepaßt oder es wird mittels eines zusätzlichen Transcoders die ursprüngliche aktive Zei­ lenzahl im Coder wiederhergestellt. Dieser Transcoder kann vor oder nach Matrix 26 angeordnet werden.

Vorteilhaft kann die Erfindung auch für andere Bildseitenver­ hältnisse angewendet werden, weil die Zusatzinformationen auch bei anderen Zeilenzahl-Reduktionsfaktoren in Form von Vektorinformationen übertragen werden können.

Im Vertikalfilter 12 wird das progressive Bildsignal tiefpaß­ gefiltert, damit es im kompatiblen Interlace-Bild, wie es auf bisherigen Fernsehempfängern gezeigt wird, nicht zu Ali­ as-Effekten kommt. Daher hat das rekonstruierte Bild auf dem Display 27 nicht die volle vertikale Auflösung, die am Aus­ gang von Matrix 11 zur Verfügung steht. Mit stärker werden­ der Verbreitung der Erfindung kann dann diese vertikale Tief­ paßfilterung verringert werden, um später, wenn fast nur noch Fernsehempfänger nach dem neuen Standard vorhanden sind, ganz weggelassen zu werden. Dann kann das Display 27 die gleiche vertikale Auflösung wie am Ausgang von Matrix 11 liefern.

Vorteilhaft können die übertragenen bzw. aufgezeichneten Vek­ torinformationen bei einer decoderseitigen Konvertierung der Bildwiedergabefrequenz, beispielsweise von 50 nach 100 Hz, oder der Zeilenzahl, beispielsweise von 625 nach 1250 Zei­ len, verwendet werden.

Außerdem können die übertragenen bzw. aufgezeichneten Zusatz­ informationen auch digital codierte Audiodaten enthalten.

In Fig. 4 wird verdeutlicht, wie nicht geeignete Vektoren ermittelt werden können. Es sind die Helligkeitswerte Lum von Bildpunkten über der Zeilennummer Z aufgetragen. Progres­ siv-Zeilen P und Interlace-Zeilen I im 432-Zeilen Bild wech­ seln einander ab. Der Bildpunkt 41 aus der I-Zeile Nummer n hat die Helligkeit Lum(n), der Bildpunkt 42 aus P-Zeile n+1 die Helligkeit Lum(n+1) und der Bildpunkt 43 aus I-Zeile n+2 die Helligkeit Lum(n+2). Die Lagen 44, 45 und 46 stellen die in der Rekonstruktionsschaltung 162 möglicherweise ermittel­ te Lage eines mit Hilfe der Vektoren gebildeten Bildpunkts 40 für die P-Zeile n+1 dar. Oberhalb von Bildpunkt 43 und unterhalb von Bildpunkt 41 ist ein zusätzlicher Helligkeits-Tole­ ranzbereich T und ein Bereich R angegeben. Je nach Lage von Bildpunkt 42 und Bildpunkt 40 werden folgende Fälle un­ terschieden (Bp = Bildpunkt):

Bp 42 außerhalb R, Bp 40 beliebig:
OK
Bp 42 innerhalb R, Bp 40 außerhalb R:	F
Bp 42 innerhalb R, Bp 40 innerhalb R:	OK

F bedeutet, daß der Bildpunkt 40 als fehlerhaft markiert wird. OK bedeutet, daß Bildpunkt 40 als korrekt markiert wird. Wenn die beiden horizontal benachbarten Bildpunkte von Bildpunkt 40 als korrekt markiert sind, kann ein als fehler­ haft markierter Bildpunkt 40 nachträglich als korrekt mar­ kiert werden.

Der ermittelte Vektor für einen Bildpunkt-Block wird durch einen Interpolationsbefehl ersetzt, wenn die Anzahl der als fehlerhaft markierten Bildpunkte in einem 16 _* 16-Bildpunkt­ block größer als neun ist und die Anzahl der als fehlerhaft markierten Bildpunkte in einem zum aktuellen Block zentrier­ ten 20 _* 20-Bildpunktblock größer als neunzehn ist.

Für die Übertragung bzw. Aufzeichnung der Vektorinformatio­ nen wird ein fehlerkorrigierender Code verwendet, der im Zu­ satzinformations-Coder 17 gebildet wird. Es kann z. B. ein Hamming-Code mit elf Informations-Bits und vier Prüf-Bits verwendet werden. Damit kann ein Fehler in jedem Datenblock korrigiert werden. Mit einem zusätzlichen Paritäts-Prüf-Bit können insgesamt zwei Fehler pro Datenblock detektiert wer­ den.

Jeder Vektor wird mit zwei Komponenten (x und y) zwischen -15 und +15 beschrieben bei einer maximalen Verschiebung um ±7.5 Bildpunkte. Für jede Komponente sind 31 verschiedene Werte verfügbar, die im Zweier-Komplement übertragen werden. Das Codewort "-16" stellt einen Interpolationsbefehl dar. Jede Komponente eines Vektors wird mit 5 Bit übertragen. Das Code-Wort im Hamming-Code hat folgenden Aufbau:

X1 X2 X3 X4 X5 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 P
C1 C2 C3 C4

X1 bis X5 sind die 5 Bits der X-Komponente, Y1 bis Y5 die der Y-Komponente, das P-Bit wird zunächst auf "0" gesetzt und C1 bis C4 sind Prüf-Bits. Die Prüf-Bits werden mit der Generatormatrix G berechnet:

Anschließend wird die Parität des gesamten 15-Bit-Codeworts berechnet und an die Stelle des P-Bits geschrieben.

Bei der Decodierung wird zuerst das P-Bit in einen Speicher geschrieben und anschließend im Codewort auf "0" gesetzt. Durch Multiplikation des Codeworts mit der Prüf-Matrix H wird das Syndrom gefunden.

Das Codewort wird korrigiert durch eine Modulo-2-Addition eines Fehler-Worts zum Codewort. Die Relation zwischen dem Syndrom und dem Fehler-Wort zeigt die folgende Tabelle:

Syndrom
Fehler-Wort
0000
000000000000000
0001	000000000000001
0010	000000000000010
0011	100000000000000
0100	000000000000100
0101	010000000000000
0110	001000000000000
0111	000100000000000
1000	000000000001000
1001	000010000000000
1010	000001000000000
1011	000000100000000
1100	000000010000000
1101	000000001000000
1110	000000000100000
1111	000000000010000

Anschließend wird die Parität des Codewortes berechnet. Die Parität ist richtig, falls sie gleich dem gespeicherten Bit 11 ist. Wenn die Parität einen anderen Wert hat, sind minde­ stens zwei Fehler aufgetreten. Der decodierte Vektor kann in diesem Fall ignoriert und durch einen Interpolationsbefehl ersetzt werden.

Die Modulation der digitalen Zusatzinformationen auf das FBAS-Signal kann ähnlich wie bei Videotext erfolgen. Aller­ dings ist die Amplitude des digitalen Signals bei der Über­ tragung unterschiedlich. Während Videotext für logisch "0" einen Pegel von 0 mV und für logisch "1" einen Pegel von 490 mV verwendet, wird bei der Erfindung beispielsweise -200 mV für logisch "0" und 0 mV für logisch "1" verwendet. Diese Pegel werden unter dem Gesichtspunkt einer möglichst geringen Sichtbarkeit der modulierten digitalen Zusatzinfor­ mationen in kompatiblen Decodern ausgewählt.

Andere Parameter, wie z. B. die Taktfrequenz f_Bit = 444 _{* H} = 6.923 MBit/s oder die 24 Bit für die Synchronisation in jeder Zeile, können gleich sein. Daher können die Schaltungen zur Videotext-Modulation und/oder -Demodulation vorteilhaft auch zur Modulation und/oder Demodulation der digitalen Zusatzin­ formationen in erfindungsgemäßen Codern und/oder Decodern verwendet werden.

Jede Zeile enthält 360 Bits. Davon sind 336 Bits zur Codie­ rung der digitalen Zusatzinformationen verwendbar, weil 24 Bits für die Synchronisation benötigt werden. Daher können in jeder Zeile die Daten von 22 Vektoren übertragen werden. Die 6 übrigen Bits können auf "0" gesetzt werden und Halb­ bild-alternierend vor bzw. nach den Vektorinformationen über­ tragen bzw. aufgezeichnet werden.

Bei einer Zahl von 432 aktiven Zeilen, 720 Bildpunkten pro Zeile und einer Blockgröße von 16 _* 16-Bildpunkten müssen 1215 Vektoren pro Vollbild übertragen werden. Enthält jede ent­ sprechende Zeile 22 Vektoren, so werden 56 Zeilen pro Voll­ bild benötigt. Weil für jedes übertragene Interlace-Halbbild die Vektoren für ein progressives Bild benötigt werden, blei­ ben von den 72 Zeilen pro Halbbild in den Streifen des Lette­ rbox-Formats 16 Zeilen übrig (268.8 kBit/s), die für einen weitergehenden Fehlerschutz und/oder für die Übertragung bzw. Aufzeichnung von zusätzlichen Daten, z. B. digitalen Au­ diodaten, benutzt werden können.

Für andere Zeilenzahlen oder Bildseitenverhältnisse werden die genannten Zahlen entsprechend angepaßt.

Claims (11)

1. Verfahren zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeich­ nung von progressiven Bildsignalen, die in Interlace-Bild­ signale umgewandelt und mit digitalen Zusatzinforma­ tionen versehen werden und von Standard-Decodern ohne Auswertung dieser Zusatzinformationen decodiert werden können, wobei die Zusatzinformationen codierte Bewe­ gungsinformationen und/oder Interpolationsbefehle für Bildpunkt-Blöcke enthalten, die mit Hilfe der Interla­ ce-Bildsignale zu progressiven Bildsignalen decodiert werden können, bei denen die Bildpunkt-Werte der den Zeilen der Interlace-Bildsignale entsprechenden Zeilen gleich den entsprechenden Bildpunkt-Werten der Interla­ ce-Bildsignale sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsinformationen Vektoren sind, insbesondere für die Luminanz.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der Codierung aus Interlace-Bildsignalen mit Hilfe der ermittelten Bewegungsinformationen pro­ gressive Bildsignale gebildet und mit den ursprüngli­ chen progressiven Bildsignalen verglichen werden und im Fall von fehlerhaft rekonstruierten Bildpunkt-Blöcken die zugehörige Bewegungsinformation durch einen Interpo­ lationsbefehl ersetzt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Zusatzin­ formationen in der vertikalen und/oder horizontalen Aus­ tastlücke angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall von Bildsignalen im Letterbox-Format die digitalen Zusatzinformationen in den Streifen des Letterbox-Formats angeordnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen im Ultraschwarz-Bereich liegen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrominanzkomponen­ ten der progressiven Bildsignale bei der Decodierung mit Hilfe der digitalen Zusatzinformationen ermittelt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Zusatzin­ formationen digital codierte Audiodaten enthalten.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsinformatio­ nen zu einer decoderseitigen Konvertierung der Bildwie­ dergabefrequenz und/oder der Zeilenzahl verwendet wer­ den.

10. Coder für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, versehen mit einem Vertikalfilter (12) für progressive Bildsignale, die anschließend in einem Interlacer (13) vom progressiven Bildformat in ein Interlace-Bildformat umgesetzt werden, mit einem nachfolgenden Farbcoder (14), mit einem Vektorbildner (161), der aus dem Luminanzsignal am Eingang des Verti­ kalfilters (12) Bewegungsvektoren für die Bildpunkt-Blöcke gewinnt, mit einer nachgeschalteten Rekonstrukti­ ons-Schaltung (162), die aus dem jeweils um ein Voll­ bild verzögerten, vorher rekonstruierten Luminanz-Voll­ bild aus einem Bildspeicher (18) und aus dem Luminanzsi­ gnal am Ausgang des Interlacers (13) mit Hilfe der im Vektorbildner (161) gefundenen Bewegungsvektoren pro­ gressive Bildsignale rekonstruiert, mit einem nachge­ schalteten Vergleicher (163) zur Ermittlung von Bild­ punkt-Blöcken mit zuzuordnendem Interpolationsbefehl, mit einem nachgeschalteten Zusatzinformations-Coder (17) zur Entropie- und Kanalcodierung der digitalen Zu­ satzinformationen und mit einer nachfolgenden Multiplex­ schaltung (15), die die Ausgangssignale des Farbcoders (14) und des Zusatzinformations-Coders (17) zusammen­ faßt vor der Übertragung bzw. Aufzeichnung.

11. Decoder für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, versehen mit einer Trennschaltung (20) zur Abtrennung von übertragenen bzw. aufgezeichne­ ten digitalen Zusatzinformationen von den Interlace-Bild­ signalen, mit einem nachfolgenden Farbdecoder (21), mit einem nachgeschalteten Deinterlacer (25) für die Chrominanzkomponenten, mit einem Zusatzinformations-De­ coder (22) zur Kanal- und Entropie-Decodierung der abge­ trennten Zusatzinformationen, mit einer nachfolgenden Rekonstruktionsschaltung (23) zur Rekonstruktion eines progressiven Luminanz-Bildsignals aus dem Interlace-Bild­ signal und den decodierten Bewegungsinformationen sowie einem jeweils in Bildspeicher (24) zwischengespei­ cherten, vorhergehenden Vollbild.