DE69025280T2

DE69025280T2 - Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Videosignalverarbeitung

Info

Publication number: DE69025280T2
Application number: DE69025280T
Authority: DE
Inventors: James Hedley Wilkinson
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2010-11-02
Also published as: EP0430447A2; JPH03192888A; CA2029406C; JP3049764B2; GB2238688A; CA2029406A1; GB8926772D0; US5172218A; EP0430447B1; GB2238688B; DE69025280D1; EP0430447A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Vorrichtung zur digitalen Videosignalverarbeitung.
Es sind verschiedene Codiernormen zur digitalen Codierung des Videobestandteus eines Fernsehsignals eingeführt worden. Eine allgemeinen verwendete Codiernorm ist die 4:2:2 CCIR 601-Norm, bei welcher eine Luminanzkomponente mit 13,5 MHz abgetastet wird und die beiden Chrominanzkomponenten CB und CR mit 6,75 MHz abgetastet werden. Es sind derzeit digitale Videobandrekorder (DVTRs) zur hochgenauen Aufzeichnung und Wiedergabe von 4:2:2-Codesignalen im Gebrauch.
Eine höhere Qualitätsnorm der gleichen Familie, die für Studioreferenzsignale allmählich eingeführt wird, ist das 4:4:4:4 (oder 4 x 4)-System, bei dem eine Luminanzkomponente und die beiden Chrominanzkomponenten CB und CR mit 13,3 MHz abgetastet werden, da es eine vierte Komponente gibt, die ein Schlüsselsignal mit einer vollen linearen Bandbreite ist, das beispielsweise bei einigen Spezialeffekten verwendet wird. Es besteht das Erfordernis, ein 4:4:4:4-Signal in zwei 4:2:2- Signale zu trennen oder zu demultiplexen, so daß es aufgezeichnet werden kann, wobei zwei 4:2:2 DVTRs verwendet werden&sub1; wobei danach eine sich anschließende Wiedergabe wieder inöglich ist. Es ist äußerst wünschenswert, das Demultiplexen so durchzuführen, daß zumindest eines der 4:2:2-Signale ein wirkliches CCIR 601-Normsignal ist, das für einen unmittelbaren Gebrauch mit der anderen Ausrüstung nach der CCIR-601- Norm geeignet ist.
Die EP-A 0 357 230, die am 07.03.90 (Artikel 54(3) EPÜ) veröffentlicht wurde, offenbart die Trennung eines 4:4:4:4-Signals in zwei 4:2:2-Signale für die Aufzeichnung auf entsprechenden 4:2:2 DVTRs.
Es gibt Schwierigkeiten, eine solche Trennung durchzuführen, insbesondere mit den Chrominanzkomponenten.
Ein einfaches Demultiplexen des 4:4:4:4-Signais in zwei 4:2:2-Signale ist nicht annehmbar, da die Chrominanzkomponenten in jedem der resultierenden 4:2:2-Signale große Mengen von anderen Frequenzen enthalten. Es ist außerdem keine einfache Frequenztrennung in niedrige Frequenzteile und demodulierte hohe Frequenzteile annehmbar, da es Filterüberschneidungsbereiche gibt, die beträchtliche Fehler im Bereich von 3,375 MHz verursachen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Demultiplexen eines digitalen Eingangsvideosignais der 4:4:4:4-Norm in ein erstes und zweites digitales Videoausgangssignal der 4:2:2- Norm bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Trennen des Eingangsvideosignals in ein Eingangsluminanzsignal, zwei Eingangschrominanzsignale und ein viertes Eingangskomponentensignal;
was jedes Chrominanzeingangssignal anbetrifft:
Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einem ersten Tiefpaßfilter, welches eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Eingangschrominanzsignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist;
Sub-Abtasten des Signals vom ersten Filter mit einem Verhältnis von 2:1, um ein erstes Chrominanzausgangssignal zu liefern;
Subtrahieren des Signals vom ersten Filter vom Eingangschrominanzsignal;
Demodulieren des Signals, das aus der Subtrahierung resultiert, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist;
Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signais mit einem zweiten Tiefpaßfilter, das eine Grenzfrequenz hat, die gleich der halben Nyquist-Frequenz ist; und
Sub-Abtasten des Signals vom zweiten Filter mit einem Verhältnis von 2:1, um ein zweites Chrominanzausgangssignal bereitzustellen; und
Liefern des Luminanzeingangssignals und zwei der Chrominanzsausgangsvideosignale als erstes Ausgangssignal, und des vierten Eingangskomponentensignals und der anderen beiden Chrominanzausgangssignale als zweites Videoausgangssignal.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Wiederherstellung oder zum Multiplexen des Eingangsvideosignals aus dem ersten und zweiten Ausgangsvideosignal bereit.
Erfindungsgemäß wird weiter ein Verfahren zum Multiplexen des ersten und zweiten digitalen Videosignals der 4:2:2-Norm in ein digitales Videosignal der 4:4:4:4-Norm bereitgestellt, wobei das erste digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Luminanzsignal und zwei Chrominanzsignale enthält, und das zweite digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Komponentensignal und zwei Chrominanzsignale enthält, wobei die vier Chrominanzsignale zwei Chrominanzsignalpaare enthalten, wobei jedes Paar ein Niederfrequenzband-Chrominanzsignal und ein demoduliertes Hochfrequenzband-Chrominanzsignal enthält, die von einem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet werden, wobei jedes Niederfrequenzband-Chrominanzsignal von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch
Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einem ersten Tiefpaßfilter, welches eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Chrominanzeingangssignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist, und Sub- Abtasten des Signals vom ersten Filter mit einem Verhältnis von 2:1,
und wobei jedes demodulierte Hochfrequenzband-Chrominanzsignal von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch
Subtrahieren des Signals vom ersten Filter vom Chrominanzseingangssignal, Demodulieren des Signals, das sich aus der Subtrahierung mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz ergibt, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist, Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem zweiten Tiefpaßfilter, das eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz hat, und Sub-Abtasten des Signals vom zweiten Tiefpaßfilter mit einein Verhältnis von 2:1,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
was jedes Tieffrequenzband- und demoduliertes Hochfrequenzband-Chrominanzsignalpaar anbetrifft, die von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet werden:
Interpolieren eines jeden Signalpaars mit einem Verhältnis von 1:2;
Tiefpaßfiltern eines jeden interpolierten Signalpaars init einem dritten bzw. vierten Tiefpaßfilter, wobei jedes eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz besitzt; Demodulieren desjenigen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, das von dem demodulierten Hochfrequenzband-Chrominanzsignal hergeleitet wird, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz;
Hochpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem Hochpaßfilter, das eine Grenzfrequenz hat, die gleich der y-fachen Nyquist-Frequenz ist; und
Kombinieren des resultierenden hochpaßgefilterten Signals und des anderen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, um ein Chrominanzausgangssignal zu erzeugen; und
Kombinieren der beiden Chrominanzausgangssignale, des Luminanzsignals und des Komponentensignals, um das digitale Videosignal nach der 4:4:4:4-Norm zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Vorrichtung zum Demultiplexen eines digitalen Videoeingangssignals der 4:4:4:4-Norm in ein erstes und zweites digitales Ausgangsvideosignal der 4:2:2-Norm bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Trennen des Eingangsvideosignals in ein Luminanzeingangssignal, zwei Chrominanzeingangssignale und ein viertes Eingangskomponentensignal;
für jedes Chrominanzeingangssignal:
ein erstes Tiefpaßfilter zum Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einer Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Eingangschrominanzsignals, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist;
eine Einrichtung zum Sub-Abtasten des Signals vom ersten Filter mit einem Verhältnis von 2:1, um ein erstes Chrominanzausgangssignal bereitzustellen;
einen Subtrahierer zum Subtrahieren des Signals vom ersten Filter vom Eingangschrominanzsignal;
einen Demodulator zuin Demodulieren des Signals, das aus der Subtraktion resultiert, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist;
ein zweites Tiefpaßfilter zum Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einer Grenzfrequenz, die gleich der halben Nyquist-Frequenz ist; und
eine Einrichtung zum Sub-Abtasten des Signals vom zweiten Filter mit einem Verhältnis von 2:1, um ein zweites Chrominanzausgangssignal bereitzustellen; und eine Einrichtung zum Liefern des Luminanzeingangssignals und zwei der Chrominanzausgangssignale als erstes Ausgangsvideosignal, und des vierten Eingangskomponentensignals und der anderen beiden der Chrominanzausgangssignale als zweites Ausgangsvideosignal
Die vorliegende Erfindung stellt weiter eine Vorrichtung zur Wiederherstellung und zum Multiplexen des Eingangsvideosignals aus dem ersten und zweiten Videoausgangssignal bereit.
Erfindungsgemäß ist weiter eine Vorrichtung zum Multiplexen eines ersten und zweiten digitalen Videosignals der 4:2:2-Norm in ein digitales Videosignal der 4:4:4:4-Norm bereitgestellt, wobei das erste digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Luminanzsignal und zwei Chrominanzsignale enthält, und wobei das zweite digitale Videosignal der 4:2:2- Norm ein Komponentensignal und zwei Chrominanzsignale enthält, wobei die vier Chrominanzsignale zwei Chrominanzsignalpaare enthalten, wobei jedes Paar ein Niederfrequenzband- Chrominanzsignal und ein demoduliertes Hochfrequenzband-chrominanzsignal enthält, die aus einem entsprechenden Eingangschrominanzsignal hergeleitet werden, wobei jedes Niederfrequenzband-Chrominanzsignal aus dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch
Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einem ersten Tiefpaßfilter, das eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Chrominanzeingangssignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist, und Sub- Abtasten des Signals vom ersten Filter mit einem Verhältnis von 2:1,
und wobei jedes demodulierte Hochfrequenzband-Chrominanzsignal aus dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch
Subtrahieren des Signals vom ersten Filter vom Chrominanzeingangssignal, Demodulieren des Signals, das aus der Subtraktion resultiert, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist, Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem zweiten Tiefpaßfilter, das eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz besitzt, und Sub-Abtasten des Signals vom zweiten Tiefpaßfilter mit einem Verhältnis 2:1,
wobei die Vorrichtung aufweist:
für jedes Paar der Niederfrequenzband- und der demodulierten Hochfrequenzband-Chrominanzsignale, die von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet sind:
entsprechende Interpolatoren zum Interpolieren eines jeden Signalpaars mit einem Verhältnis von 1:2;
ein drittes und viertes Tiefpaßfilter (32, 35), um jeweils jedes Paar der interpolierten Signale tiefpaßmäßig filtern, mit einer Grenzfrequenz, die gleich der halben Nyquist-Frequenz ist;
einen Demodulator zum Demodulieren desjenigen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, das aus dem demodulierten Hochfrequenzband-Chrominanzsignal hergeleitet wird, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz;
ein Hochpaßfilter zum Filtern des resultierenden demodulierten Signals mit einer Grenzfrequenz gleich der y-fachen Nyquist-Frequenz ist; und
eine Einrichtung zum Kombinieren des resultierenden hochpaßgefilterten Signals und des anderen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, um ein Chrominanzsausgangssignal zu erzeugen; und
eine Einrichtung zum Kombinieren der beiden Chrominanzausgangssignale, des Luminanzsignals und des Komponentensignals, um das digitale Videosignal der 4:4:4:4-Norm zu erzeugen.
Bei einem digitalen System ist die Nyquist-Frequenz die höchste Frequenz, bei welcher ein Alias-Effekt nicht auftritt; anders ausgedrückt ist sie die halbe Abtastfrequenz. Für ein 4:4:4:4-Norinsignal mit einer Abtastfrequenz von 13,5 MHz und damit verbundenen Abtastdatenraten von 13,5 MS/s (Million Abtastungen pro Sekunde) beträgt die Nyquist- Frequenz 6,75 MHz.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben, wobei durchwegs gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Demultiplexervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 die Frequenzgänge der Filter zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1 ist;
Fig. 4A bis 4C Frequenzspektren der Vorrichtung von Fig. 3 zeigen;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Multiplexervorrichtung zur Wiederherstellung eines Eingangssignals, das zur Vorrichtung von Fig. 1 geliefert wird;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Teils der Vorrichtung von Fig. 5 ist; und
Fig. 7A bis 7C Frequenzspektren für die Vorrichtung von Fig. 6 zeigen.
Wendet man sich zunächst der Fig. 1 zu, so wird dort eine Demultiplexervorrichtung zum Demultiplexen eines digitalen Eingangsvideosignals nach der 4:4:4:4-Norm beschrieben, das ein Luminanzsignal Y, zwei Chrominanzsignale GB und CR und ein lineares Schlüsselsignal K mit einer vollen Bandbreite umfaßt, die alle mit 13,5 MS/s abgetastet werden, so daß die Nyquist-Frequenz gleich 6,75 MHz ist, um beispielsweise ein Studioreferenzsignal zu bilden. Das Demultiplexen geschieht derart, daß zwei 4:2:2-Signale zur Aufzeichnung auf entsprechenden DVTRs gebildet werden.
Das Eingangsvideosignal wird über einen Eingangsanschluß 1 zu einem Demultiplexer 2 geliefert, zu dem ein Taktsignal über einen Anschluß 3 geliefert wird. Der Demultiplexer 2 besitzt 4 Ausgänge, auf denen das Luminanzsignal Y, die beiden Chrominanzsignale GB und CR und das Schlüsselsignal K erscheinen, die aus dem Eingangsvideosignal hergeleitet werden. Die Chrominanzsignale CB und CR werden zu den Demultiplexern 4 bzw. 5 geliefert, wo sie in ein Niederfrequenz- Chrominanzkomponentensignal bzw. in ein Hochfrequenz-Chrominanzkomponentensignal GBL und CBH bzw. CRL und CRH geteilt werden. Ein Multiplexer 6 kombiniert anschließend das Luminanzsignal Y und die Niederfrequenz-Chrominanzsignale CBL und CRL, um ein Videosignal mit einer 4:2:2-Norm für eine Aufzeichnung auf einem DVTR 7 nach der 4:2:2-Norm zu bilden. Dieses Signal erfüllt die CCIR-601-Normanforderung und es kann als solches durch eine andere Ausrüstung nach der CCIR- 601-Norm verwendet werden. Ein Multiplexer 8 kombiniert das Schlüsselsignal K mit den Hochfrequenz-Chrominanzsignalen CBH und CRH, um ein 4:2:2-Signal zu bilden, das auf einem anderen DVTR 9 nach der 4:2:2-Norm aufgezeichnet wird. Dieses Signal erfüllt die CCIR-601-Anforderung, es ist jedoch nicht unmittelbar durch die andere Ausrüstung nach der CCIR-601-Norm verwendbar. Es sind Verzögerungselemente (nicht gezeigt) im Pfad des Luminanzsignals Y und des Schlüsselsignals K erforderlich, um Verzögerungen in den anderen Pfaden zu kompensieren.
Eine Schwierigkeit bei der praktischen Realisierung der Vorrichtung von Fig. 1 liegt in der Frequenztrennung der Chrominanzsignale CB und CR aufgrund der Wahrscheinlichkeit eines einfachen Bandsplittens, wodurch Alias-Komponenten im Bereich von 3,375 MHz aufgrund der unvollkommenen Natur der praktischen Trennfilter verursacht werden. Ideale Trennfilter würden mehrere hundert Abgriffe erforderlich machen, um eine gute Leistung zu erzielen, und sie würden unerwünschte Effekte an den Bildrändern erzeugen. Dieses Problem wird bei der vorliegenden Ausführungsform durch die Form der Chrominanzdemultiplexer 4 und 5 gelöst, die grundsätzlich gleich sind. Einer von ihnen (Demultiplexer 4) wird nun mit Hilfe von Fig. 3 beschrieben.
Das Chrominanzeingangssignal GB wird über einen Eingangsanschluß 11 zu einem ersten Tiefpaßfilter 12 und einem dritten Tiefpaßfilter und Verzögerungselement 13 geliefert, das die Verzögerung des ersten Filters 12 kompensiert. Die Grenzfrequenz (-6 dB) des ersten Filters 12 und des dritten Filters und der Verzögerung 13 beträgt gleich 7/16 und 7/8 der Nyquist-Frequenz, das heißt 2,95 bzw. 5,9 MHz. Die Ausgangssignale des ersten Filters 12 und des dritten Filters und der Verzögerung 13 werden zu einer Subtrahiereinrichtung 14 geliefert, deren Ausgangssignal zu einem Demodulator 15 geliefert wird, der außerdem ein Modulationssignal von 3/8 der Nyquist-Frequenz über einen Eingangsanschluß 16 empfängt. Das modulierte Ausgangssignal wird über ein zweites Tiefpaßfilter 17 zu einer 2:1-Sub-Abtasteinrichtung 18 geliefert zusammen mit dem Ausgangssignal vom ersten Filter 12, das durch ein Verzögerungselement 19 läuft, welches die Verzögerung in den Elementen 14, 15 und 17 kompensiert. Die Sub- Abtasteinrichtung 18 liefert die Chrominanzausgangssignale CBL bzw. CBH, beide mit 6,75 MS/s.
Fig. 2 zeigt typische Frequenzgänge, die mit erhältlichen Impulsbegrenzungs-Frequenzgangfilterchips mit 31 Anschlüssen erzielbar sind. Die linke Darstellung gilt für das Tiefpaßfilter 12, dessen -6 dB-Punkt bei 7/16 der Nyquist- Frequenz liegt, d.h. bei 2,95 MHz, und die rechte Darstellung gilt für eine Hochpaßversion des gleichen Filters, jedoch mit der Addition des Tiefpaßfilters und einer Verzögerung 13 mit einem -6 dB-Punkt einer 7/8 Nyquist-Frequenz, d.h. 5,95 MHz, was ein Bandpaßfilter zur Folge hat. Ein derartiges Tiefpaßfilter 12 besitzt ein sehr niedriges Ausgangssignal bei und über der halben Nyquist-Frequenz. Der Bandpaßfilterfrequenzgang, d.h. der effektive Frequenzgang am Ausgang der Subtrahiereinrichtung 14 besitzt eine Bandbreite von weniger als der halben Nyquist-Frequenz bei einer Nyquist-Frequenz von 3/8 bis 7/8. Die Modulationsfrequenz der 3/8-Nyquist-Frequenz wird dann im Demodulator 15 verwendet, um dieses obere Band auf ein unteres Band zum Sub-Abtasten zu bringen.
Kehrt man nun zu Fig. 3 zurück, so führt der obere Pfad die einfache Filterung und das Sub-Abtasten der Niederfrequenzkomponenten des Chrominanzeingangssignals CB durch, und der untere Pfad führt das Filtern und die Modulation von dessen Hochfrequenzkomponenten durch.
Fig. 4 zeigt Frequenzspektren für die Punkte A, B und G von Fig. 3, wobei fs die Abtastfrequenz und fn die Nyquist Frequenz ist. Die Darstellung A zeigt den Frequenzgang nach der Bandpaßfilterung. Es sind sowohl positive als auch negative Frequenzen gezeigt, da es Frequenzen über der Nyquist- Frequenz gibt, um bestätigen, daß sie nicht in das Sub- Nyquist-Frequenzgangband durchschlagen.
Die Modulationsfrequenz der 3/8-Nyquist-Frequenz wird durch eine Linksverschiebung der Frequenzkomponenten dargestellt. Eine Verschiebung nach rechts wird ebenfalls erzeugt, jedoch bei dieser Analyse ignoriert, da sie symmetrische Effekte erzeugt. Die Linksverschiebung der Frequenzkomponen ten hat einen Frequenzgang nach der Darstellung B zur Folge. Die Frequenzbänder der Darstellung B werden dann in die Bänder gefaltet, die in der Darstellung C gezeigt sind. Das obere Band der Darstellung C muß herausgefiltert werden, um potentielle Alias-Frequenzen vor der Sub-Abtastung zu entfernen. Dies wird durch das dritte Tiefpaßfilter 17 durchgeführt. Es sei betont, daß Ursprungsfrequenzen über einer 7/8- Nyquist-Frequenz Alias-Komponenten mit diesem Verfahren erzeugen. Wenn die Alias-Komponenten bedeutend sind (was nur für Ursprungsfrequenzen über 5,9 MHz vorkommt), kann das Bandpaßfilter 12, 14 modifiziert werden, damit es eine größere Dämpfung bei 5,9 MHz und darüber besitzt.
Wenn man Fig. 1 betrachtet, so ist dort der Demultiplexer 5 für das Chrominanzsignal CR grundsätzlich identisch mit dem beschriebenen Demultiplexer 4 sowohl bezüglich des Aufbaus als auch des Betriebs. Obwohl in Fig. 1 die Chrominanzausgangssignale CBL und CRL bzw. CBH und CRH mit dem Luminanzsignal Y bzw. dem Schlüsselsignal K multigeplext werden, können andere Paare dieser vier Chrominanzausgangssignale mit dem Luminanzsignal Y bzw. dem Schlüsselsignal K multigeplext werden.
Das Multiplexen zur Wiederherstellung des digitalen Eingangsvideosignals nach der 4:4:4:4-Norm ist in Wirklichkeit ein Spiegelbild des Demultiplexens. Für jedes Chrominanzsignal bildet das Niederfrequenzbandsignal CBL oder CRL und das demodulierte Hochfrequenzbandsignal CBH und CRH Eingangssignale. Zur Interpolierung und Remultiplexung dieser beiden Eingangssignalpaare ist ein Kombinierer erforderlich. Gemäß Fig. 5 liefern die DVTRs 7 bzw. 9 reproduzierte 4:2:2-Signale (Y, CBL, CRL bzw. K, CBH, CRH) an Demultiplexer 21 und 22, welche die Signalkomponenten trennen. Die Chrominanzsignale CBL und CBH bzw. CRL und CRH werden zu Kombinierem 23 bzw. 24 geliefert, die die Chrominanzeingangssignale GB und CR zur Lieferung an einen Multiplexer 25 zusammen mit dem Luminanzeingangssignal Y vom Demultiplexer 21 und dem Schlüsseleingangssignal K vom Demultiplexer 22 wiederherstellen, um das 4:4:4:4 Ausgangsvideosignal zu bilden, das an einen Ausgangsanschluß 26 geliefert wird. Es sind Verzöge rungselemente (nicht gezeigt) im Pfad des Luminanzsignals Y und des Schlüsselsignals K erforderlich, um die Verzögerungen in den anderen Pfaden zu kompensieren.
Die Kombinierer 23 und 24 sind grundsätzlich identisch, wobei einer von diesen (Kombinierer 23) nun mit Hilfe von Fig. 6 beschrieben wird. Das Chrominanzsignal CBL wird über einen Eingangsanschluß 31 zu einem vierten Tiefpaßfilter 32, welches eine Grenzfrequenz aufweist, die die halbe Nyquist-Frequenz ist, sowie zu einem Verzögerungselement 33 geliefert, während das Chrominanzsignal CBH über einen Eingangsanschluß 34 zu einem fünften Tiefpaßfilter 35, das eine Grenzfrequenz hat, die die halbe Nyquist-Frequenz ist, sowie zu einem Verzögerungselement 36 geliefert wird. Die Tiefpaßfilter 32 und 35 stellt eine lineare Interpolation der Eingangsabtastsignale verschoben um eine halbe Abtastperiode bereit. Das heißt, eine Periode, die gleich der halben Eingangssignalperiode von 6,75 MHz ist. Die Verzögerungselemente 33 und 36 kompensieren die Verzögerungen in dein vierten und fünften Tiefpaßfilter 32 und 35. Die Ausgangssignale des vierten Tiefpaßfilters 32 und des Verzögerungselements 33 werden zu einem Multiplexer 37 geliefert, dessen Ausgangssignal über ein Verzögerungselement 38 zu einen Addierer 39 geliefert wird. Die Ausgangssignale des fünften Tiefpaßfilters 35 und des Verzögerungselements 36 werden zu einer Mischstufe 40 geliefert, deren Ausgangssignal über einen Demodulator 41 und ein Hochpaßfilter 42, das eine Grenzfrequenz gleich einer 3/8 Nyquist-Frequenz besitzt, zu einer Addierstufe 39 geliefert wird. Der Demodulator 41 wird mit einem Modulationssignal mit einer 3/8 Nyquist-Frequenz von einem Eingangsanschluß 43 aus beliefert, und das Hochpaßfilter 42 hat eine Grenzfrequenz, die gleich der 3/8 Nyquist- Frequenz ist. Der Addierer 39 liefert das wiederhergestellte 13,5 MS/s Chrominanzsignal GB zu einem Ausgangsanschluß 44 und dann zu einem Multiplexer 25 (Fig. 5).
Die Aufgabe des Demodulators 41 besteht darin, die Frequenzen des oberen Bandkanals zurück auf ihre ursprünglichen Werte zu führen. Fig. 7 zeigt Frequenzspektren für die Punkte A, B und C von Fig. 6, wobei wieder fs die Abtastfre quenz und fn die Nyquist-Frequenz ist. Die Darstellung A zeigt den Frequenzgang des interpolierten Chrominanzsignals CBH, das zur Mischstufe 40 geliefert wird, und die Darstellung B zeigt den Frequenzgang nach der Remodulation. Wie im oben beschriebenen Trennprozeß stellt die Demodulation sicher, daß sich die Alias-Frequenzen korrekt falten, so daß keine nachteiligen Effekte auftreten. Die Frequenzbänder der Darstellung C zeigen die Komponenten der Darstellung B, die innerhalb der Nyquist-Bandbreite gefaltet sind. Somit zeigt die Darstellung C den remodulierten Frequenzgang, der hochpaßgefiltert werden muß, um die unerwünschten Niederfrequenzkomponenten zu entfernen.
Gemäß Fig. 5 ist der Kombinierer 24 für das interpolierte Chrominanzsignal CRL und CRH im Grundsatz mit dem beschriebenen Kombinierer 23 sowohl bezüglich seines Aufbaus als auch seines Betriebs identisch.
Es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie dieser in den Ansprüchen definiert ist. Außerdem können die Filtergrenzfrequenzen von 7/16 der Nyquist-Frequenz in dem Bereich einer x-fachen Nyquist-Frequenz liegen, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist, und die Demodulationsfrequenzen der 3/8 Nyquist- Frequenz können im Bereich der y-fachen Nyquist-Frequenz liegen, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist.

Claims

1. Verfahren zum Demultiplexen eines digitalen Eingangsvideosignals der 4:4:4:4-Norm in ein erstes und zweites digitales Videoausgangssignal der 4:2:2-Norm, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Trennen (2) des Eingangsvideosignals in ein Eingangsluminanzsignal, zwei Eingangschrominanzsignale und ein viertes Eingangskomponentensignal;

was jedes Chrominanzeingangssignal anbetrifft:

Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einem ersten Tiefpaßfilter (12), welches eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Eingangschrominanzsignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist;

Sub-Abtasten (18) des Signals vom ersten Filter (12) mit einem Verhältnis von 2:1, um ein erstes Chrominanzausgangssignal zu liefern;

Subtrahieren (14) des Signals vom ersten Filter (12) vom Eingangschrominanzsignal;

Demodulieren (15) des Signals, das aus der Subtrahierung resultiert, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist;

Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem zweiten Tiefpaßfilter (17), das eine Grenzfrequenz hat, die gleich der halben Nyquist- Frequenz ist; und

Sub-Abtasten (18) des Signals vom zweiten Filter (17) mit einem Verhältnis von 2:1, um ein zweites Chrominanzausgangssignal bereitzustellen; und

Liefern (6, 8) des Luminanzeingangssignals und zwei der Chrominanzsausgangsvideosignale als erstes Ausgangssignal, und des vierten Eingangskomponentensignals und der anderen beiden Chrominanzausgangssignale als zweites Videoausgangssignal.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei x = 7/16 und y = 3/8 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiter die Dämpfung (13) von Frequenzkomponenten über 5,9 MHz im Eingangschrominanzsignal vor dem Subtrahierungsschritt (14) umfaßt.

4. Verfahren zum Multiplexen des ersten und zweiten digitalen Videosignals der 4:2:2-Norm in ein digitales Videosignal der 4:4:4:4-Norm, wobei das erste digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Luminanzsignal und zwei Chrominanzsignale enthält, und das zweite digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Komponentensignal und zwei Chrominanzsignale enthält, wobei die vier Chrominanzsignale zwei Chrominanzsignalpaare enthalten, wobei jedes Paar ein Niederfrequenzband-Chrominanzsignal und ein demoduliertes Hochfrequenzband-Chrominanzsignal enthält, die von einem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet werden, wobei jedes Niederfrequenzband-Chrominanzsignal von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch

Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einem ersten Tiefpaßfilter (12), welches eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Chrominanzeingangssignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist, und Sub-Abtasten (18) des Signals vom ersten Filter (12) mit einem Verhältnis von 2:1,

und wobei jedes demodulierte Hochfrequenzband-Chrominanzsignal von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch

Subtrahieren (14) des Signals vom ersten Filter (12) vom Chrominanzseingangssignal, Demodulieren (15) des Signals, das sich aus der Subtrahierung mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz ergibt, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist, Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem zweiten Tiefpaßfilter (17), das eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz hat, und Sub-Abtasten (18) des Signals vom zweiten Tiefpaßfilter (17) mit einem Verhältnis von 2:1,

wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

was jedes Tieffrequenzband- und demoduliertes Hochfrequenzband-Chrominanzsignalpaar anbetrifft, die von dem entsprechenden Chrominanz eingangssignal hergeleitet werden:

Interpolieren eines jeden Signalpaars mit einem Verhältnis von 1:2;

Tiefpaßfiltern eines jeden interpolierten Signalpaars mit einem dritten bzw. vierten Tiefpaßfilter (32, 35), wobei jedes eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz besitzt; Demodulieren (41) desjenigen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, das von dem demodulierten Hochfrequenzband- Ghrominanzsignal hergeleitet wird, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz;

Hochpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem Hochpaßfilter (42), das eine Grenzfrequenz hat, die gleich der y-fachen Nyquist-Frequenz ist; und

Kombinieren (39) des resultierenden hochpaßgefilterten Signals und des anderen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, um ein Chrominanzausgangssignal zu erzeugen; und

Kombinieren (25) der beiden Chrominanzausgangssignale, des Luminanzsignals und des Komponentensignals, um das digitale Videosignal nach der 4:4:4:4-Norm zu erzeugen.

5. Vorrichtung zum Demultiplexen eines digitalen Videoeingangssignals der 4:4:4:4-Norm in ein erstes und zweites digitales Ausgangsvideosignal der 4:2:2-Norm, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Einrichtung (2) zum Trennen des Eingangsvideosignals in ein Luminanzeingangssignal, zwei Chrominanzeingangssignale und ein viertes Eingangskomponentensignal;

für jedes Chrominanzeingangssignal:

ein erstes Tiefpaßfilter (12) zum Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einer Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Eingangschrominanzsignals, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist;

eine Einrichtung (18) zum Sub-Abtasten des Signals vom ersten Filter (12) mit einem Verhältnis von 2:1, um ein erstes Chrominanzausgangssignal bereitzustellen;

einen Subtrahierer (14) zum Subtrahieren des Signals vom ersten Filter (12) vom Eingangschrominanzsignal;

einen Demodulator (15) zum Demodulieren des Signals, das aus der Subtraktion resultiert, mit einem Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist;

ein zweites Tiefpaßfilter (17) zum Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signais mit einer Grenzfrequenz, die gleich der halben Nyquist-Frequenz ist; und

eine Einrichtung (18) zum Sub-Abtasten des Signals vom zweiten Filter (17) mit einem Verhältnis von 2:1, um ein zweites Ghrominanzausgangssignal bereitzustellen; und

eine Einrichtung (6, 8) zum Liefern des Luminanzeingangssignals und zwei der Chrominanzausgangssignale als erstes Ausgangsvideosignal, und des vierten Eingangskomponentensignals und der anderen beiden der Chrominanzausgangssignale als zweites Ausgangsvideosignal.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei x = 7/16 und y = 3/8 ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiter eine Einrichtung (13) zum Dämpfen von Frequenzkomponenten über 5,9 MHz im Eingangschrominanzsignal, das zum Subtrahierer (14) geliefert wird, aufweist.

8. Vorrichtung zum Multiplexen eines ersten und zweiten digitalen Videosignals der 4:2:2-Norm in ein digitales Videosignal der 4:4:4:4-Norm, wobei das erste digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Luminanzsignal und zwei Chrominanzsignale enthält, und wobei das zweite digitale Videosignal der 4:2:2-Norm ein Komponentensignal und zwei Chrominanzsignale enthält, wobei die vier Chrominanzsignale zwei Chrominanzsignalpaare enthalten, wobei jedes Paar ein Niederfrequenzband-Chrominanzsignal und ein demoduliertes Hochfrequenzband-Chrominanzsignal enthält, die aus einem entsprechenden Eingangschrominanzsignal hergeleitet werden, wobei jedes Niederfrequenzband-Chrominanzsignal aus dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch

Tiefpaßfiltern des Chrominanzeingangssignals mit einein ersten Tiefpaßfilter (12), das eine Grenzfrequenz gleich der x-fachen Nyquist-Frequenz des Chrominanzeingangssignals hat, wobei 0 < x ≤ 0,5 ist, und Sub- Abtasten (18) des Signals vom ersten Filter (12) mit einem Verhältnis von 2:1,

und wobei jedes demodulierte Hochfrequenzband-Chrominanzsignal aus dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet wird durch

Subtrahieren (14) des Signals vom ersten Filter (12) vom Chrominanzeingangssignal, Demodulieren (15) des Signals, das aus der Subtraktion resultiert, mit einein Signal der y-fachen Nyquist-Frequenz, wobei y < x und 0 < y ≤ 0,5 ist, Tiefpaßfiltern des resultierenden demodulierten Signals mit einem zweiten Tiefpaßfilter (17), das eine Grenzfrequenz gleich der halben Nyquist-Frequenz besitzt, und Sub-Abtasten (18) des Signals vom zweiten Tiefpaßfilter (17) mit einem Verhältnis 2:1,

wobei die Vorrichtung aufweist:

für jedes Paar der Niederfrequenzband- und der demodulierten Hochfrequenzband-Chrominanzsignale, die von dem entsprechenden Chrominanzeingangssignal hergeleitet sind:

entsprechende Interpolatoren zum Interpolieren eines jeden Signalpaars mit einem Verhältnis von 1:2;

ein drittes und viertes Tiefpaßfilter (32, 35), um jeweils jedes Paar der interpolierten Signale tiefpaßmäßig zu filtern, mit einer Grenzfrequenz, die gleich der halben Nyquist-Frequenz ist;

einen Demodulator (41) zum Demodulieren desjenigen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, das aus dem demodulierten Hochfrequenzband-Chrominanzsignal hergeleitet wird, mit einem Signal der y- fachen Nyquist-Frequenz;

ein Hochpaßfilter (42) zum Filtern des resultierenden demodulierten Signals mit einer Grenzfrequenz gleich der y-fachen Nyquist-Frequenz ist; und

eine Einrichtung (39) zum Kombinieren des resultierenden hochpaßgefilterten Signals und des anderen der resultierenden tiefpaßgefilterten Signale, um ein Chrominanzsausgangssignal zu erzeugen; und

eine Einrichtung zum Kombinieren der beiden Chrominanzausgangssignale, des Luminanzsignals und des Komponentensignals, um das digitale Videosignal der 4:4:4:4-Norm zu erzeugen.