DE69019934T2

DE69019934T2 - Vorrichtung zur Übertragung eines Breitbildfernsehsignals.

Info

Publication number: DE69019934T2
Application number: DE69019934T
Authority: DE
Inventors: Shuji Inoue; Sadashi Kageyama; Hideyo Uwabata; Yoshio Yasumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: US5442403A; EP0434301A2; EP0434301A3; EP0434301B1; DE69019934D1; JP2712674B2; JPH03187692A; ES2075173T3

Description

HINTERGUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die ein Breitbild-Fernsehsignal unter Bewahrung der Kompatibilität mit einer bestehenden Fernsehnorm überträgt und das Breitbild-Fernsehsignal mit horizontalen Abtastzeilen fester Proportion empfängt und darstellt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mehr als 35 Jahre sind vergangen, seit die Farbfernsehübertragung des jetzigen NTSC- (National Television System Committee) Systems in 1954 in den Vereinigten Staaten eingeführt wurde. In Europa benutzte man seit 1967 das PAL- (Phase Alternation Line) System. Bei der Suche nach einem Fernsehsystem mit feinerer Auflösung und höherer Leistung sind unlängst verschiedene neue Systeme, einschließlich des HDTV- (High Definition Television) Systems, vorgeschlagen worden. Zur gleichen Zeit haben sich die Inhalte der den Zuschauern dargebotenen Programme von den bloßen Studioprogrammen in Programme gewandelt, die, wie z.B. Kinofilme, Bilder mit höherer Qualität und wirklichkeitsgetreuerem Eindruck liefern.
Die jetzige NTSC-Übertragung ist durch 2:1 verschachtelte 525 Abtastzeilen, eine Luminanzsignalbandbreite von 4.2 MHz und ein Bildseitenverhältnis von 4:3 genormt. (Siehe z.B. Pritchard, "US Color Television Fundamentals -A Review", IEEE Trans. Consumer Electronic., Band CE-23, Seiten 467-478, Nov. 1977). Und die jetzige PAL-Übertragung ist durch 2:1 verschachtelte 625 Abtastzellen, eine Luminanzsignalbandbreite von 5.0 MHz in Deutschland oder 5.5 MHz in Großbtritannien und ein Bildseitenverhältnis von 4:3 genormt.
In diesem Hintergrund sind verschiedene Fernsehsignal-Zusammensetzungsverfahren, die auf Kompatibiltat mit dem jetzigen Übertragungssystem und auf eine Verbesserung der Horizontal- und Vertikalauflösung abzielen, vorgeschalgen worden. Ein solches Beispiel wird in einem Papier von Faroudja und Roisen, "Improving NTSC to achieve near-RGB Performance", SMPTE J., Band 96, Seiten 750-761, Aug. 1987 präsentiert. Sie verwenden Kammfilter, um die Luminanz- und Chrominanzsignale auf der Senderseite zu trennen und Übersprechen zwischen ihnen in einem Empfänger zu vermeiden. Dieses Verfahren ist nützlich, ein störendes Übersprechen auf dem empfangenen Bild zu beseitigen, da aber der horizontale und vertikale Hochfrequenzanteil des Luminanzsignals nicht übertragen werden kann, wird auch keine Verbesserung der Auflösung erreicht.
Ein anderes Beispiel wird in einem Papier von Fukinuki und Hirano, "Extended Definition TV Fully Compatible with existing Standards", IEEE Trans Commun., Band COM-32, Seiten 948-953, Aug. 1984, präsentiert. Betrachtet man das NTSC-Fernsehsignal ausgedrückt auf einer zweidimensionalen Ebene von zeitlicher Frequenz f1 und Vertikalfrequenz f2, so sind Chrominanzsignale C in dem zweiten und vierten Quadranten infolge der Phasenbeziehungen zu dem Chrominanzunterträger fsc vorhanden. Das Beispiel von Fukinuki et al. benutzt die freien ersten und dritten Quadranten, um die Hochfrequenzanteile der Luminanzsignals zu multiplexen. Diese freien Quadranten werden nach dem Erfinder "Fukinuki- Loch" genannt. Das Chrominanzsignal und die gemultiplexten Hochfrequenzanteile werden getrennt und auf der Empfangsseite wiedergegeben, um dadurch die Horizontalauflösung zu erhöhen. Bei diesen Beispiel würde der herkömmliche NTSC-Empfänger durch das Multiplexsignal gestört, weil das Beispiel keine Fähigkeit besitzt, um das Chrominanzsignal von den gemultiplexten Hochfrequenzanteilen zu trennen.
Wie aus der obigen Beschreibung klar wird, ist bei der jetzigen Fernsehübertragung die Signalbandbreite durch die Norm begrenzt, und es ist nicht einfach, eine neue Information in guter Qualität hinzuzufügen. Zum Beispiel werden andere Verfahren zur Verbesserung der Horizontalauflösung vorgeschlagen (M. Isnardi et al., "A Single Channel NTSC Compatible Widescreen EDTV System", HDTV Colloquium in Ottawa, Okt. 1987), aber aus der Sicht der Kompatibilität mit der jetzigen Fernsehübertragung und der Verschlechterung der Demodulationseigenschaften der Hochfrequenzanteile in einem Kinofilm bleiben viele Probleme ungelöst. Außerdem kann vom Standpunkt der effektiven Nutzung der Frequenzresourcen das Übertragungsband auf einfache Weise nicht erweitert werden.
Wir erfanden ein Verfahren zum Überlagern eines Signals durch Verwendung der Quadraturmodulation des Videoträgers (U.S. Patent US-A-4 882 614, eingereicht am 7. Juli, 1987, oder siehe Yasumoto et al., "An extended definition television system using quadrature modulation of the video carrier with inverse Nyquist fllter", IEEE Trans. Consumer Electron. Band CE-33, Seiten 173-180, Aug. 1987). Mit diesem Verfahren können verschiedene Signale unter Verwendung des neu eingerichteten Quadraturkanals übertragen werden, und die Störung für den herkömmlichen NTSC-Empfänger ist im Prinzip sehr klein. Aber die Störung kann in der Praxis wegen der Unvollkommenheit der Eigenschaften der Filter in Empfänger und Sender demoduliert werden.
Wir berichteten auch über die Breitschirmbild-Übertragung, die die Kompatibilität mit der herkömmlichen Norm unter Verwendung der Quadraturmodulation des Videoträgers bewahrt. (Siehe Yasumoto et al., "A Wide aspect ratio television system with full NTSC compatibillty", IEEE Trans. an Consumer Electronics Band CE-34, Nr. 1, Feb. 1988). In diesem Papier beschrieben wir die Übertragung von Seitenfeldern, die linke und rechte Teile des Breitschirmbildes sind nach Trennung der Seitenfelder und des Mittelfelds (4:3 Teil), und ihre Wiederzusammensetzung auf der Empfangsseite. Dieses Verfahren zum Übertragen des Breitschirmbildes durch Trennen der Seitenfelder und des Mittelfeldes wird "Seitenfeldverfahren" (side panel method) genannt.
Ein anderes Verfahren, um Breitschirmbilder unter Bewahrung der Kompatibilität mit der bestehenden Norm zu übertragen, wird "Briefkastenverfahren" (letter box method) genannt. Bei diesem Verfahren kann man 16: 9 Breitschirmbilder auch mit dem herkömmlichen Empfänger sehen, obwohl schwarze Balken sowohl am oberen als auch am unteren Teil des Bildes erscheinen. Mit Hilfe dieser schwarzen Teile können wir weitere Signale zur Verbesserung der Horizontal- und Vertikalauflösung übertragen. Ein Beispiel der Anwendung dieses Verfahrens wird in dem Papier von Lippmann et al., "Single-channel backward-compatible EDTV systems", SMPTE Journal, Band 98, Nr. 1, Jan. 1989, beschrieben.
Sowohl das Seitenfeldverfahren als auch das Briefkastenverfahren besitzen einige Vor- und Nachteile. Der Nachteil bei dem Seitenfeldverfahren ist die Heftung der Seitenfelder und des Mittelfelds. Bei schwierigen Empfangsbedingungen, einfach ein schwaches elektrisches Feld oder ein Mehrwegfeld, ist es leicht, den Unterschied zwischen beiden Feldern infolge Rauschens oder Geisterbildern zu ermitteln. Einer der anderen Nachteile bei dem Seitenfeldverfahren ist die Schwierigkeit das Mittelfeld aus dem Breitschirmbild auszuwählen. Dabei tritt ein Problem auf, wenn ein wichtiges Objekt in dem Mittelfeld des herkömmlichen Empfängers verschwindet. Auch ist es schwierig, das Mittelfeld aus dem Breitschirmbild entsprechend dem Wunsch des Regisseurs auf der Sendeseite auszuwählen.
Der Nachteil bei dem Briefkastenverfahren ist die Schwierigkeit, einen Kanal zum Übertragen des Hochfrequenzanteils des Luminanzsignals zu finden, um den Verlust der Vertikalauflösung des Originalbildes auszugleichen. Eine Möglichkeit ist, ihn in schwarzen Balken zu übertragen. Es ist immer noch ein Problem, das Originalbild mit voller Vertikalauflösung auf der Empfangsseite zu rekonstruieren. Alle Beispiele des Briefkastenverfahrens nehmen bis jetzt 360 Zeilen aus 480 Zeilen mit NTSC-Norm an und gewinnen auf der Empfangsseite 480 Zeilen zurück. Diese Umwandlung von 360 Zeilei in 480 Zeilen (3 zu 4) verbraucht eine große Menge von Schaltkreisen und Zeilenspeichern.
Diese Erfindung betrifft die Rekonstruktion des Originalbildes auf der Empfangsseite mit einer einfachen Schaltung, wobei das Briefkastenverfahren verwandt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Sendervorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Breitbild-Fernsehsignal-Erzeugungseinrichtung, die eine Breitbild- Fernsehsignalquelle erzeugt;
eine Abtastzeilen-Umwandlungseinrichtung zur Abwärtswandlung des Breitbild-Fernsehsignals durch Auswählen einer aus zwei angrenzenden Zeilen, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Signal zu erhalten, das aus dem abwärtsgewandelten Fernsehsignal mit oberen und unteren schwarzen Balken besteht;
eine Vertikalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Vertikalvergrößerungssignal auf der Basis des Breitbild-Fernsehsignals erzeugt um die Vertikalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern;
eine Additionseinrichtung, die das herkömmliche fernsehkompatible Signal und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Kompositsignal zu erhalten, und
eine Sendeeinrichung, die das herkömmliche fernsehkompatible Kompositsignal überträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Empfangsvorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Videosignal-Demodulationseinrichtung, die ein Videosignal von einem gemäß Anspruch 1 übertragenen modulierten, herkömmlichen fernsehkompatiblen Kompositsignal demoduliert, um ein Basisband-Videosignal zu erhalten;
eine Signaltrenneinrichtung, die das Basisband-Videosignal in Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken trennt;
eine Abtastumwandlungseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken in Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken durch Verdoppeln jeder Zeile des abwärtsgewandelten Fernsehsignals, wie oben definiert, aufwärts umwandelt;
eine Vertikalvergrößerungs-Signalverarbeitungseinrichtung, die das durch die oberen und unteren schwarzen Balken übertragene Vertikalvergrößerungssignal zurückgewinnt;
eine Additionseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung zu erhalten, und
eine Darstellungseinrichtung, die das Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung darstellt.
Die vorliegende Erfindung stellt weiter eine Sendervorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Breitbild-Fernsehsignal-Erzeugungseinrichtung, die wenigstens zwei Breitbild-Fernsehsignale mit unterschiedlichen Bildseitenverhältnissen und unterschiedlichen Zahlen von horizontalen Abtastzeilen erzeugt;
eine Auswähleinrichtung, die ein Breitbild-Fernsehsignal aus den wenigstens zwei Breitbild-Fernsehsignalen auswahlt;
eine Abtastzeilen-Umwandlungseinrichtung zur Abwärtswandlung des Breitbild-Fernsehsignals durch Auswählen einer aus zwei angrenzenden Zeilen, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Signal zu erhalten, das aus dem abwärtsgewandelten Fernsehsignal mit oberen und unteren schwarzen Balken besteht, wobei die Anzahl der Zeilen in dem abwärtsgewandelten Fernsehsignal davon abhängt, welches Breitbild-Fernsehsignal ausgewählt wird;
eine Vertikalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Vertikalvergrößerungssignal auf der Basis des ausgewählten Breitbild-Fernsehsignals erzeugt, um die Vertikalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern;
eine Multiplexeinrichtung, die ein Identifikationssignal, das das Bildseitenverhältnis des Breitbild-Fernsehsignals anzeigt, in das herkömmliche fernsehkompatible Signal multiplext;
eine Additionseinrichtung, die das herkömmliche fernsehkompatible Signal und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Kompostsignal zu erhalten, und
eine Sendeeinrichung, die das herkömmliche fernsehkompatible Kompositsignal überträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Empfangsvorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Videosignal-Demodulationseinrichtung, die ein Videosignal von einem übertragenen modulierten, herkömmlichen fernsehkompatiblen Kompositsignal, wie oben definiert, demoduliert, um ein Basisband-Videosignal zu erhalten;
eine Signaltrenneinrichtung, die das Basisband-Videosignal in Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken trennt;
eine Identifikationssignal-Trenneinrichtung, die das Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal von den Videosignal trennt;
eine Abtastumwandlungseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken in Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken durch Verdoppeln jeder Zeile des gemäß Anspruch 5 abwärtsgewandelten Fernsehsignals entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal aufwärts umwandelt;
eine Vertikalvergrößerungs-Signalverarbeitungseinrichtung, die ein durch die oberen und unteren schwarzen Balken übertragenes Vertikalvergrößerungssignal zurückgewinnt;
eine Zeitachsen-Verdichtungseinrichtung, die die Zeitachse der Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal verdichtet;
eine Additionseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken und das Vertikalvergrößerungssignal addiert- um ein Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung zu erhalten;
eine Darstellungseinrichtung, die das Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung darstellt, und
eine Ablenksteuereinrichtung, die die Ablenkung der Darstellungseinrichtung entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal steuert.
Ein Hauptvorteil dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung unter Bewahrung der Kompatibilität mit der herkömmlichen TV-Norm, besonders mit einer wirkungsvollen Schaltung zur Rekonstruktion des ursprünglichen Breitschirmbildes auf der Empfangsseite.
Erfindungsgemäß werden die Ganzzahl mal die effektiven Horizontalzeilen der verminderten Zeilen auf der Sendeseite auf der Empfangsseite benutzte um eine komplizierte Umwandlung von Zeilenzahlen auf der Empfangsseite zu vermeiden. Ein einfaches Beispiel ist 2 als die Ganzzahl, wenn 720 effektive Horizontalzeilen als Folge der Umwandlung von 360 Zeilen auf der Empfangsseite benutzt werden. Dies erfordert nur eine einfache Umwandlung von 1 zu 2.
Auf der Sendeseite sind, wenn 360 Zeilen erforderlich sind, um das Breitschirmbild mit dem Briefkastenverfahren zu senden, 720 Zeilen wegen der einfachen Umwandlung geeignet, obwohl es kaum ein Problem bei komplizierter Umwandlung gibt, weil die Übertragungseinrlchtungen eine geringe Kostenempfindlichkeit aufweisen. Aber die einfache Umwandlung macht immer noch Sinn. Andererseits sind TV-Empfänger sehr kostenempfindlich, also ist diese Erfindung sehr nützlich.
Wenn wir ein Bild mit einem Bildformat m:9 (m: Realzahl, m> 12) senden, sollten im allgemeinen 480 X 12/m Zeilen aus 480 Zeilen auf der Sendeseite benutzt werden, um dem Briefkastenverfahren zu entsprechen, und die Original-Breitschirmsignalquelle besitzt 480 X 12 X n/m (n=1,2,3..) Zeilen. Empfangsseitig werden 480 X 12 X n/m (n=1,2,3..) Zeilen nach einer einfachen Aufwärtsumwandlung benutzt. Außerdem kann, wenn Information über das Bildformat übertragen wird, die Zahl der Abtastzeilen auf der Empfangsseite gesteuert werden. Daher ist es möglich, verschiedene Bilder mit unterschiedlichem Bildformat zu senden, und ein Breitschirmempfänger kann sich selbst sofort an die verschiedenen Formate anpassen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) und Fig. 8(a) sind Blockschaltbilder der Sendeseite einer diese Erfindung verkörpernden Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung;
Fig. 1(b) und Fig. 8(b) sind Blockschaltbilder der Empfangsseite einer diese Erfindung verkörpernden Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung;
Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erklärung der Funktion eines Abtastumwandlers in der Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung auf der Sendeseite;
Fig. 3 ist ein Beispiel eines Bildformats zur Verwendung in einer Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung;
Fig. 4 ist eine Darstellung zur Erklärung der Funktion eines Abtastumwandlers in der Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung auf der Sende- und der Empfangsseite;
Fig. 5 ist ein Beispiel des Anzeigeschirms einer herkömmlichen Technik;
Fig. 6 ist ein Beispiel des Anzeigeschirms einer diese Erfindung verkörpernden Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung, wenn sie auf die NTSC-Norm angewandt wird;
Fig. 7 ist ein Beispiel des Anzeigeschirms einer diese Erfindung verkörpernden Breitschirm-TV-Signal-Übertragungsvorrichtung, wenn sie auf die PAL-Norm angewandt wird, und
Fig. 9 ist eine Darstellung zur Erklärung eines Multibildformat-TV-Signal-Übertragungsverfahrens.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Fig. 1(a) zeigt ein Blockschaltbild einer Sendeseite einer diese Erfindung verkörpernden Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung.
In Fig 1(a) besitzt ein Breitbild-TV-Slgnalerzeuger 11 ein größeres Bildformat als die herkömmliche Norm 4:3 und kann das 1.5fache der horizontale Abtastzeilen der herkömmlichen TV-Norm aufweisen, und insbesondere für NTSC besitzt er 787.5 Zeilen. In diesem Fall beträgt die effektive Zeilenzahl 720, und wegen der 2:1 Verschachtelung befinden sich in jedem Halbbild 360 Zeilen. Ein Breitbild-TV-Signal aus dem Breitbild-TV-Signalerzeuger 11 wird in einen Abtastumsetzer 12, einen Vertikalvergrößerungs-Signalerzeuger 13 und in einen Horizontalvergrößerungs-Signalerzeuger 14 eingeführt.
In dem Abtastumsetzer 12 wird die effektive Zeilenzahl auf 360 vermindert, in diesem Beispiel von 720 auf 360. Fig. 2(a) zeigt das Breitbild-TV-Signal mit 787.5 Zeilen in einem Vollbild oder 360 effektive Zeilen in einem Halbbild. Der Abtastumsetzer 12 wandelt, wie in Fig. 2(b) gezeigt, 360 Zeilen in 180 Zellen um, indem er einfach eine Zeile aus zwei angrenzenden Zeilen auswählt. Um eine Vertikalverfälschung zu zu vermeiden sollte das in den Abtastumsetzer eingegebene Breitbild- TV-Signal zuerst ein Tiefpaßflter durchlaufen, jede zweite Zeile ausgewählt und die Zeit um das 1.5fache gedehnt werden. Fig. 2(c) zeigt wie die zeitgedehnten 180 Zeilen in den Mittelteil eines neues Halbbildes eingepaßt werden. Die oberen und unteren 30 Zeilen bleiben zur Übertragung eines Vertikalvergößerungssignals übrig.
Der Vertikalvergrößerungs-Signalerzeuger 13 erzeugt ein Vertikalvergrößerungssignal basierend auf 180 Zeilen, die im Abtastumsetzer 12 weggeworfen werden, um auf der Empfangsseite das Breitschirmbild mit voller Vertikalauflösung zu rekonstruieren. Zur Übertragung des Vertikalvergrößerungssignals muß zur Bewahrung der Kompatibilität ein Kanal innerhalb der herkömmlichen 6 MHz Bandbreite benutzt werden. Zu diesem Zweck werden viele Kanäle ebenso wie die Quadraturmodulation des Videoträgers vorgeschlagen aber wir verwenden die oberen und unteren Balken.
Die oberen und unteren Balken entsprechen den linken und rechten breiten Linien in Fig. 2(c). Fig. 3 zeigt den Anzeigeschirm dieses Signals. In diesem Beispiel werden die 180 Zeilen bandbegrenzt bzw. um 3 zeitkomprimiert und durch Maskenteile übertragen. Diese Verarbeitung ermöglicht es, daß alle 180 Zeilen in die Maskenteile oder Balken passen können. Diese Balken sollten am besten schwarz sein, aber es ist mögliche irgendein Signal mit reduziertem Pegel zu übertragen, um die kennzeichnende Erscheinung auf dem herkömmlichen Empfänger zu verhindern.
Der Horizontalvergrößerungs-Signalerzeuger 14 empfängt das Breitbild- TV-Signal des Breitbild-TV-Signalerzeugers und erzeugt ein Horizontalvergrößerungssignal. Um die Kompatibilität mit der herkömmlichen Norm zu wahren und die Horizontalauflösung zu erhöhen, muß das Horizontalvergrößerungssignal über irgendeinen Kanal innerhalb der 6 MHz Bandbreite übertragen werden. Ein Vorschlag ist die Benutztung der Quadraturmodulation des Videoträgers und ein anderer ist, in der konjugierten Position eines Farbunterträgers in dem dreidimensionalen Frequenzraum zu multiplexen. Wenn keine Verbesserung der Horizontalauflösung erforderlich ist kann dieser Signalerzeuger 14 vermieden werden.
Als nächstes werden das Ausgangssignal des Abtastumsetzers 12, das Vertikalvergrößerungssignal und das Horizontalvergrößerungssignal in einem Addierer 15 addiert. Diese Additionseinrichtung multiplext z.B. das Vertikalvergrößerungssignal in die oberen und unteren Balken und das Horizantalvergrößerungssignal in die konjugierte Position des Farbuntertragers. Ein Codierer 16 codiert z.B. das ankommende Signal in die NTSC-Norm usw. Ein Ausgangssignal des Codierers wird über einen Übertragungskanal 17 übertragen. Dieser Übertragungskanal kann über einen Leistungssender oder einen Kabelverteilungskanal auf Sendung sein.
Fig. 1(b) zeigt ein Blockschaltbild einer Empfangsseite einer diese Erfindung verkörpernden Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung.
In Fig. 1(b) kann das ankommende Signal ein moduliertes TV-Videosignal von einem Funkkanal oder einem CATV sein, das einen Tuner des TV-Empfängers durchlaufen hat. Ein Videosignaldetektor 21 demoduliert dieses Signal, erzeugt ein Basisband-Videosignal und liefert es einem Signalseparator 22. Der Signalseparator arbeitet z.B. als ein Decodierer des NTSC-Signals und erzeugt Luninanz- und Chrominanzsignale.
In diesem Blockschaltbild wird angenommen, daß ein Ausgang des Signalseparators 22 hier das Luminanzsignal ist, aber genau die gleiche Schaltung kann auf das Chrominanzsignal als ein Ausgang des Signalseparators 22 angewandt werden. Die für das Chrominanzsignal bentzten Schaltung sind daher in diesem Schaltbild weggelassen.
Das Ausgangssignal des Signalseparators 22, z.B. das Luminanzsignal, kann in einen Abtastumsetzer 23, einen Vertikalvergrößerungs-Signalprozessor 24 und einen Horizontalvergrößerungs-Signalprozessor 25 eingeführt werden. Der Horizontalvergrößerungs-Signalprozessor kann, wenn nicht erforderlich, weggelassen werden. Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise des Abtastumsetzers 23, und (a), (b) und (c) zeigen jeweils einen Teil der Abtastzeilenstruktur bei der Übertragung, einen Teil der Abtastzeilenstruktur bei der Darstellung des Standes der Technik und einen Teil der Abtastzeilenstruktur dieser Erfindung. In dieser Abbildung bedeutet die Vertikalrichtung die Vertikalrichtung eines Bildes und weiße Kreise und schwarze Kreise zeigen Abtastzeilen des ersten bzw. zweiten Halbbildes.
Wie Fig. 4(a) zeigt, ist die Zahl der effektiven horizontalen Abtastzeilen bei der Übertragung 180, weil die oberen und unteren 60 Zeilen als Ganzes schwarze Balken oder ein weiteres Signal, z.B. das gemultiplexte Vertikalvergrößerungssignal sind. Nach dem Stand der Technik enthält ein Empfänger, der dieses Übertragungsformat empfängt, einen Abtastumsetzer von 180 auf 240 Zeilen, aber diese Umsetzung benötigt eine große Menge komplexer Schaltungen, weil 4 Zeilen aus 3 Zeilen zu machen sind. Diese Umsetzung ist eindeutig der Nachteil des Standes der Technik. Erfindungsgemäß wird, wie in Fig. 4(c) gezeigt, ein Abtastumsetzer von 180 auf 360 Zeilen ohne irgendeine besondere Interpolation benutzt, was eine einfache und kleine Schaltung bedeutet. Diese Umsetzung ist genau der umgekehrte Vorgang der Sendeseite oder die Zeitkompression um 1.5 und die doppelte Verwendung der gleichen Zeile.
Das in dem Vertikalvergrößerungs-Signalprozessor 24 aus den Balken zurückgewonnene Vertikalvergrößerungssignal kann zu jeder Zeile addiert werden, um das ursprüngliche hochauflösende Breitschirmbild wiederherzustellen. Das Vertikalvergößerungssignal wird jedoch auf der Sendeseite um 1/3 bandbegrenzt, daher kann ein Diagonalbereich in dem Vertikal/Horizontal-Frequenzraum nicht wiederhergestellt werden, aber das menschliche Auge ist für diesem Bereich nicht empfindlich.
Ein Addierer 26 addiert das Ausgangssignal des Abtastumsetzers 23, das Vertikalvergrößerungssignai des Vertikalvergrößerungs-Signalprozessors 24 und das Horizontalvergrößerungssignal des Horizontalvergrößerungs-Signalprozessors 25, wenn vorhanden, und erzeugt ein Breitband-Breitschirm-TV-Signal. Ein Ausgang des Addierers 26 kann einer Darstellungseinheit 27 360 Zeilen pro Halbbild des Breitschirmbildes zuführen.
Fig. bis 7 dienen zur Erklärung einer Vorstellung des Unterschiedes zwischen dem Stand der Technik und dieser Erfindung. Fig. 5 zeigt den Stand der Technik, und (a), (b) und (c) zeigen jeweils das ursprüngliche Breitschirmbild mit 16:9 Bildformat, ein Übertragungsbild mit Briefkastenformat und ein regeniertes Bild mit 480 Zeilen pro Vollbild. In dieser Abbildung wird das 525/2:1 Signal als das ursprüngliche Breitschirmbild gezeigt, daher ist es ziemlich kompliziert, daraus 260 Zeilen zu erhalten. Es ist ebenfalls schwer, das Vertikalvergrößerungssignal aus dem 525/2:1 Signal zu erhalten, um in die oberen und unteren Balken oder die insgesamt 60 Zeilen zu passen.
Fig. 6 zeigt eine Vorstellung dieser Erfindung, wenn sie auf die NTSC- Norm angewandt wird, und (a) bedeutet das Originalbild mit 787.5, 2:1 verschachtelten Zeilen und 720 effektiven Zeilen. Von diesem Originalbild werden einfach durch Entnehmen jeder zweiten Zeile 720 Zeilen in 360 Zeilen umgesetzt und in der Mittelteil des NTSC-Formats eingepaßt. Fig. 6(b) zeigt ein Übertragungsbild dieses neuen Formats, wo die oberen und unteren Balken Maskenteile zum Übertragen des Vertikalvergrößerungssignals sind. Fig. 6(c) zeigt ein regeniertes Bild auf der Empfangsseite mit wiederum 720 effektiven Zeilen. Diese Umwandlung ist auch einfach. Diese Einfachheit ist ein Vorteil dieser Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Vorstellung dieser Erfindung, wenn sie auf die PAL- Norm angewandt wird, und (a) bedeutet das Originalbild mit 937.5, 2:1 verschachtelten Zeilen und 862 effektiven Zeilen. Von diesem Originalbild werden einfach durch Entnehmen jeder zweiten Zeile 862 Zeilen in 431 Zeilen umgesetzt und in den Mittelteil des PAL-Formats eingepaßt. Fig. (b) zeigt ein Übertragungsbild dieses neuen Formats, wo die oberen und unteren Balken Maskenteile zum Übertragen des Vertikalvergrößerungssignals sind. Fig. 7(c) zeigt ein regeniertes Bild auf der Empfangsseite mit wiederum 862 effektiven Zellen. Diese Umwandlung ist auch einfach. Diese Einfachheit ist ein Vorteil dieser Erfindung.
Aus der obigen Beschreibung isl klar, daß p X 12 X n/m Zeilen (p: effektive Abtastzeilen der herkömmlichen TV-Norm, n = 1, 2, 3 ..., m:9 (m> 12 : zu übertragendes Bildformat) als eine Breitschirm-TV-Signalquelle, z.B. Kamera, VTR und Signalerzeuger, gewählt werden können, so daß man eine einfache Umsetzung realisieren kann, um den p X 12/m Zeilen des herkömmlichen TV-Formats bei dem Briefkastenverfahren zu entsprechen Ahnlich ermöglicht die Auswahl von p X 12 X n/m Zeilen als horizontale Abtastzeilen der Anzeigeeinheit die Realisierung eines Emfpängers in der Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung mit einer einfachen und kleinen Schaltung. Dieses Verfahren kann die Kompatibilität mit dem herkömmlichen System bewahren, daher kann der herkömmliche TV-Empfanger weiterhin benutzt werden. Ferner ist es möglich, das Breitbild-TV-Signal mit der gleichen Bandbreite wie vorher zu senden, so kann man sagen, daß dieses System hinsichtlich der Bewahrung der elektrischen Wellenresourcen sehr wirkungsvoll ist.
Fig. 8(a) zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung auf der Sendeseite als eine Ausführung dieser Erfindung Bei diesem Schema kann man verschiedene Bildformate, z.B. das herkömmliche 4:3, das 15:9 und das 16:9, wählen, indem ein normaler TV-Signalerzeuger 3, ein Ereitbild-TV-Signalerzeuger (Bildformat 15:9) 4 oder ein Breitbild-TV-Signalerzeuger (Bildformat 16:9) 5 über einen Signalwähler 6 ausgewählt wird Ein TV-Signal aus dem Signalwähler 6 wird dem Abtastumsetzer 12, dem Vertikalvergrößerungs-Signalerzeuger 13, dem Horizontalvergrößerungs-Signalerzeuger 14 und dem Bildformat-ID- (Identifikation) Signalerzeuger 7 zugeführt. In dem Bildformat-ID-Signalerzeuger 7 wird das Bildformat des ankommenden TV- Signals erfaßt und z.B. während der Vertikalaustastperiode gesendet, damit ein Empfänger das Bildformat des zu übertragenden Bildes untercheiden kann. Alle anderen Blöcke in dieser Abbildung entsprechen denen in Fig. 1(a).
Fig. 8(b) zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Breitbild-TV-Signalübertragungsvorrichtung auf dem Empfangsseite als eine Ausführung dieser Erfindung. Ein ankommendes Basisband-Videosignal von einem Videosignaldetektor und einem Signalseparator wird in einen Vertikalvergroßerungs Signalprozessor 24, einen Horizontalvergroßerungs Signalprozessor 25, einen Abtastumsetzer 23 und einen Bildformat-ID-Signalseparator 8 geführt. In dem Blldformat-ID-Signalseparator 8 wird das Bildformat der ankommenden TV-Signals erlangt, und ein Steuersignal für den Abtastumsetzer 23, den Zeitachsenverdichter 9 und die Anzeigeeinheit 27 wird erzeugt. Fig. 9 erklärt, wie der Zeitachsenverdichter und die Anzeigeeinheit zu steuern sind. Angenommen, es sind drei Betriebsarten vorhanden: Normalbild mit Bildformat 9:12 (3:4), Breitschirmbild mit 9:15 und Breitschirmbild mit 9:16, wie in Fig. 9(a) gezeigt. Wenn diese Bilder z.B. durch die herkömmlichen 480 Zeilen übertragen werden, werden volle 480 Zeilen, 450 von 480 Zeilen bzw. 360 Zeilen benutzt. Die ursprünglichen Signalquellen besitzen wegen der Einfachheit der Umsetzung z.B. 480 oder 960 Zeilen, 900 Zeilen oder 720 Zeilen Wenn diese Signale auf der Empfangsseite mit der ID-Information empfangen werden, wird die Anzahl der horizontalen Abtastzeilen durch Steuern des Horizontalablenkfrequenzerzeugers der Anzeigeeinheit ausgewählt, und die effektive horizontale Zeitdauer wird ebenfalls umgeschaltet, um die richtige Geometrie zu bewahren. Fig. 9(c) zeigt diese Auswählungen in dem Fall, wenn eine Anzeige mit dem Bildseitenverhältnis 9:16 benutzt wird.

Claims

1. Sendervorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Breitbild-Fernsehsignal-Erzeugungseinrichtung, die eine Breitbild- Fernsehsignalquelle erzeugt;

eine Abtastzeilen-Umwandlungseinrichtung zur Abwärtswandlung des Breitbild-Fernsehsignals durch Auswählen einer aus zwei angrenzenden Zeilen, um ein herkömmliches fernsehkompatlbles Signal zu erhalten, das aus dem abwärts gewandelten Fernsehsignal mit oberen und unteren schwarzen Balken besteht;

eine Vertikalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Vertikalvergrößerungssignal auf der Basis des Breitbild-Fernsehsignals erzeugt um die Vertikalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern;

eine Additionseinrichtung, die das herkömmliche fernsehkompatible Signal und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Kompositsignal zu erhalten, und

eine Sendeeinrichung, die das herkömmliche fernsehkompatible Kompositsignal überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die umfaßt:

eine Horizontalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Horizontalvergrößerungssignal auf der Basis des Breitbild-Fernsehsignals erzeugt, um die Horizontalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern, und

die Additionseinrichtung, die weiter das Horizontalvergrößerungssignal zu dem herkömmlichen fernsehkompatiblen Signal addiert.

3. Empfangsvorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Videosignal-Demodulationseinrichtung, die ein Videosignal von einem gemäß Anspruch 1 übertragenen modulierten, herkömmlichen fernsehkompatiblen Kompositsignal demoduliert, um ein Basisband-Videosignal zu erhalten;

eine Signaltrenneinrichtung, die das Basisband-Videosignal in Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken trennt;

eine Abtastumwandlungseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken in Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken durch Verdoppeln jeder Zeile des nach Anspruch 1 abwärts umgewandelten Fernsehsignals aufwärts umwandelt;

eine Vertikalvergrößerungs-Signalverarbeitungseinrichtung, die das durch die oberen und unteren schwarzen Balken übertragene Vertikalvergrößerungssignal zurückgewinnt;

eine Additionseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung zu erhalten, und

eine Darstellungseinrichtung, die das Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die umfaßt:

eine Horizontalvergrößerungs-Signalverarbeitungseinrichtung, die ein übertragenes Horizontalvergrößerungssignal zurückgewinnt, und

die Additionseinrichtung, die weiter das Horizontalvergrößerungssignal addiert, um das Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Horizontalauflösung zu erhalten.

5. Sendervorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Breitbild-Fernsehsignal-Erzeugungseinrlchtung, die wenigstens zwei Breitbild-Fernsehsignale mit unterschiedlichen Bildseitenverhältnissen und unterschiedlichen Zahlen von horizontalen Abtastzeilen erzeugt;

eine Auswähleinrichtung, die ein Breitbild-Fernsehsignal aus den wenigstens zwei Breitbild-Fernsehsignalen auswählt;

eine Abtastzeilen-Umwandlungseinrichtung zur Abwärtswandlung des Breitbild-Fernsehsignals durch Auswählen einer aus zwei angrenzenden Zeilen, um ein herkömmliches fernsehkompatibles Signal zu erhalten, das aus dem abwärts gewandelten Fernsehsignal mit oberen und unteren schwarzen Balken besteht, wobei die Anzahl der Zeilen in dem abwärts gewandelten Fernsehsignal davon abhängt, welches Breitbild-Fernsehsignal auswählt wird;

eine Vertikalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Vertikalvergrößerungssignal auf der Basis des ausgewählten Breitbild-Fernsehsignals erzeugt, um die Vertikalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern;

eine Multiplexeinrichtung, die ein Identifikationssignal, das das Bildseitenverhältnis des Breitbild-Fernsehsignals anzeigt, in das herkömmliche fernsehkompatible Signal multiplext;

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die umfaßt:

eine Horizontalvergrößerungs-Signalerzeugungseinrichtung, die ein Horizontalvergrößerungssignal auf der Basis des ausgewählten Breitbild- Fernsehsignals erzeugt, um die Horizontalauflösung auf der Empfangsseite zu verbessern, und

7. Empfangsvorrichtung für ein Breitbild-Fernsehsignal-Übertragungssystem, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Videosignal-Demodulationseinrichtung, die ein Videosignal von einem gemäß Anspruch 5 übertragenen modulierten, herkömmlichen, fernsehkompatiblen Kompositsignal demoduliert, um ein Basisband-Videosignal zu erhalten;

eine Identifikationssignal-Trenneinrichtung, die das Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal von den Videosignal trennt;

eine Abtastumwandlungseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale mit oberen und unteren schwarzen Balken in Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken durch Verdoppeln jeder Zeile des gemäß Anspruch 5 abwarts gewandelten Fernsehsignals entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal aufwärts umwandelt;

eine Vertikalvergrößerungs-Signalverarbeitungseinrichtung, die ein durch die oberen und unteren schwarzen Balken übertragenes Vertikalvergrößerungssignal zurückgewinnt;

eine Zeitachsen-Verdichtungseinrichtung, die die Zeitachse der Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal verdichtet;

eine Additionseinrichtung, die die Luminanz- und Chrominanzsignale ohne obere und untere schwarze Balken und das Vertikalvergrößerungssignal addiert, um ein Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung zu erhalten;

eine Darstellungseinrichtung, die das Breitbild-Fernsehsignal mit hoher Vertikalauflösung darstellt, und

eine Ablenksteuereinrichtung, die die Ablenkung der Darstellungseinrichtung entsprechend dem Bildseitenverhältnis-Identifikationssignal steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, die umfaßt: