DE69132895T2 - Fernsehsignalaufnahme und -wiedergabesysteme - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Videosignalverarbeitungssysteme und bezieht sich insbesondere obwohl nicht ausschließlich auf ein Signalverarbeitungssystem für einen Videokassettenrecorder (VCR). Die Erfindung ist eine Teilanmeldung aus EP-B1-0 471 512, die auf ein Videosignalaufzeichnungssystem zur Aufzeichnung eines Videosignals mit einer vollen Bandbreite auf einem Medium mit einer begrenzten Bandbreite gerichtet ist.
• Die Aufmerksamkeit des Lesers wird auf die folgenden britischen Patentanmeldungen gelenkt, die einen Erfindungsgegenstand beinhalten, der mit dem der vorliegenden Beschreibung in Beziehung steht. Ausfertigungen dieser britischen Patentanmeldungen werden zusammen mit der vorliegenden europäischen Patentanmeldung eingereicht.
• 1. GB 91 08683.5 (Veröffentlichung Nr. GB 2 245 448 A), eingereicht am 23.04.91 und Priorität aus U.S. Patentanmeldung Nr. 07/531,057, eingereicht am 31.05.90, beanspruchend.
• 2. GB 91 08836.9 (Veröffentlichung Nr. GB 2 244 888 A), eingereicht am 24.04.91 und Priorität aus U.S. Patentanmeldung Nr. 07/531,070, eingereicht am 31.05.90; beanspruchend.
• 3. GB 91 09732.9 (Veröffentlichung Nr. GB 2 246 929 A), eingereicht am 04.05.91 und Priorität aus U.S. Patentanmeldung Nr. 07/562,907, eingereicht am 06,08.90, beanspruchend.
• 4. GB 91 10020.6 (Veröffentlichung Nr. GB 2 246 264 A), eingereicht am 09.05.91 und Priorität aus U.S. Patentanmeldung Nr. 07/531,144, eingereicht am 31.05.90, beanspruchend.
• Gegenwärtige Heim-VCRs zeichnen Videoinformation in einem von mehreren Formaten auf Video-Bandkassetten auf. Das bekannte VHS-System liefert eine verminderte Bildqualität hauptsächlich deshalb, weil nicht genügend Horizontalauflösung zur Verfügung steht. Ein verbessertes VHS- System, volkstümlich Super VHS (S-VHS) genannt, liefert eine erhöhte Bildqualität, indem es ein Videosignal mit voller Bandbreite auf der Video-Bandkassette aufzeichnet, um so eine verbesserte Bildqualität hervorzubringen. Ein solches System benötigt ein hochwertigeres Band in der Kassette und hochwertige Aufnahme- und Wiedergabevorrichtungen und -schaltkreise. Das S-VHS-System ist jedoch nicht rückwärts kompatibel mit normalen VHS-VCRs. Das heißt, obwohl ein S-VHS-VCR Kassetten abspielen kann, die entweder auf S-VHS- oder normalen VHS-VCRs aufgenommen wurden, kann ein normaler VHS-VCR auf S-VHS-VCRs aufgenommene Kassetten nicht abspielen.
• Es ist lange ein Ziel der Videoingenieure gewesen, die Menge von Information zu erhöhen; die über einen gegebenen Schmalbandkanal, z. B. NTSC, der auf eine Bandbreite von 4.2 MHz begrenzt ist, übertragen wird. Da die Bild- und Zeilenfrequenzen in der Regel festgelegt sind, setzt sich das Einschränken der Bandbreite in eine Einschränkung der horizonalen Auflösung um. In einigen Fällen ist die Bandbreite des Kanals auf 3 MHz oder gar 2.5 MHz begrenzt, was ein Bild mit unzureichender Horizontalauflösung zur Folge hat.
• Es ist seit langem bekannt, daß das Videosprektrum Löcher aufweist, in denen die Signalenergie sehr klein ist. Das NTSC-Farbsystem verkörpert ein System, das eines dieser Löcher benutzt, um die Farbinformation zu befördern. Im NTSC-System wird die Farbinformation auf einem Farbunterträger aufgezeichnet, dessen Frequenz sehr sorgfältig auswählt ist, so daß minimale Störung auftritt, wenn ein Farbsignal auf einem Schwarz-Weiß-Empfänger dargestellt wird. Das heißt, die Frequenz des Farbunterträgers wird horizontal, vertikal und zeitlich verschachtelt, um das Übersprechen zwischen den Luminanz- und Chrominanzanteilen des zusammengesetzten Videosignals zu minimieren.
• Etwa zu der Zeit der Übernahme des NTSC-Systems wurde erkannt, daß solche Frequenzlöcher auch benutzt werden können, um zusätzliche Horizontalinformation zu übertragen, um die Horizontalauflösung des wiedergegebenen Bildes zu erhöhen. Bei diesen Systemen wurde die hochfrequente Horizontalinformation mit der niederfrequenten Horizontalinformation in einer ähnlichen Weise verschachtelt wie die Chrominanzinformation in dem NTSC-Farbsystem. Ein Artikel betitelt "REDUCTION OF TELEVISION BANDWIDTH BY FREQUENCY INTERLACE" von Howson enthält eine Beschreibung eines solchen Systems, das im Analogbereich betrieben wird. Dieses System konnte jedoch das Bild mit voller Bandbreite in seiner ursprünglichen Form nicht wiedergeben, weil es nicht imstande war, die aus der Frequenzverschachtelung resultierenden Artefakte vollständig zu entfernen, die sich als lästige Punktkriechmuster offenbarten.
• Später wurden digitale Videosignal-Verarbeitungsverfahren mit abgetasteten Daten unter Verwendung der Sub-Nyquist-Abtastung (manchmal als Subsampling bezeichnet) entwickelt, um das Problem anzusprechen. Diese Verfahren umfaßten das Ersetzen jeder ungeraden Abtastung in einer ersten Videozeile durch ein nullwertige Abtastung, und dann auf der nächsten Zeile das Ersetzen jeder geraden Abtastung durch eine nullwertige Abtastung. Bei abwechselnden Vollbildern werden die Muster umgekehrt.
• Die deutsche Patentanmeldung DE-A-31 03 906 betitelt "Verfahren zum Übertragen von Fernsehsignalen über einen genormten bandbreitebegrenzten Übertragungskanal und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens", eingereicht am 1. Januar 1982 von Professor Wendland et al., beschreibt Prinzipien der Offset-Unterabtastung und Bandbreitenverdichtung, wie auf fortgeschrittene Fernsehsysteme angewandt. Diese Patentanmeldung beschreibt auch Verfahren zur Implementierung von Fernsehsysystemen nach Maßgabe der beschriebenen Prinzipien.
• Theoretisch sind das Frequenzfaltungsverfahren von Howson und das Sub- Nyquist-Abtastverfahren gleichwertig. Aber, obwohl theoretisch gleichwertig, lieferten die späteren digitalen Datenabtastsysteme eine verbesserte Rekonstruktion des empfangenen Bildes, wegen des Vorhandenseins von Zeilen- und Vollbild-Kombinierungsverfahren, die zur Zeit des Howson-Systems nacht nicht entwickelt worden waren. Die Sub-Nyquist-Abtastverfahren wurden jedoch als Datenreduktionsverfahren für Digitalsysteme mit total abgetasteten Daten entwickelt. Van diesen Systemen erzeugte Daten waren nicht gedacht, durch einen Schmalband- Analogkanal geführt zu werden.
• In einem Artikel "DEVELOPMENT OF HDTV RECEIVING EQUIPMENT BASED ON BAND COMPRESSION TECHIQUE (MUSE)" von Kojima et al. in IEEE Transactions on Consumer Electronics, Band CE-32, Nr. 4, Nov. 1986, Seiten 759-768, wird eine anderes Datenverdichtungsschema beschrieben, das eine Bandbreitenverdichtung erreicht, indem jedes Pixel einmal alle zwei Vollbilder abgetastet wird. Dieses Schema arbeitet gut für unbewegte Bilder. Für bewegte Bilder wird ein Bewegungsvektor entwickelt, und die tatsächliche Abtastrate jedes Pixels wird als Reaktion auf den Bewegungsvektor adaptiv verändert, so daß eine Abtastung des Pixels im Durchschnitt bei jedem zweiten Vollbild übertragen wird, aber öfter, wenn das Pixel ein bewegtes Bild darstellt.
• Das U.S.-Patent US-A-4,831,463, erteilt am 16. Mai 1989 an Faroudja, beschreibt eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Videosignals mit einer vorbestimmten Bandbreite, um die Videoinformation über einen bandbreitebegrenzten Kanal, z. B. ein Magnetband, zu leiten. In der in diesem Patent beschriebenen Vorrichtung umfaßt ein Videosignal- Vorprozessor ein Kammfilter, um ein spektrales Loch, wie z. B. oben beschrieben, zwischen spektral aktiven Bereichen in dem Videosignalspektrum zu erzeugen. Eine Faltungsschaltung faltet die hochfrequenten Videoanteile des Videosignals um eine vorbestimmte Faltungsfrequenz, die so gewählt ist, daß der gefaltete Hochfrequenzanteil in das vorher im dem Videosignal erzeugte spektrale Loch gelegt wird. Ein Tiefpaßfilter filtert dann das entstandene gefaltete Videosignal, so daß seine Bandbreite etwa 1/2 der Bandbreite des ursprünglichen Videosignals beträgt. Das sich ergebende Signal kann dann über einen bandbreitebegrenzten Kanal übertragen werden.
• Dieses Patent beschreibt weiter einen Postprozessoer, der ein gefaltetes Signal von dem bandbreitebegrenzten Kanal empfängt. Der Postprozessor enthält eine Entfaltungsschaltung, die das empfangene Signal um eine vorbestimmte Entfaltungsfrequenz entfaltet. Ein Kammfilter verarbeitet dann das entfaltete Signal, um die aus dem Enfaltungsvorgang entstandenen Alias-Anteile zu entfernen. Das durch dieses Kammfilter erzeugte Signal kommt dem ursprünglichen Videosignal in bezug auf die Bandbreite und den Informationsinhalt sehr nahe.
• Sowohl der Artikel von Howson als auch das Patent von Faroudja beschreiben Faltungssysteme, die, wenn in einen verbesserten VTR aufgenommen, keine Kassetten hervorbringen würden, die auf gegenwärtigen VCRs abgespielt werden könnten, ohne unannehmbare Artefakte einzubringen. Dies ist hauptsächlich auf die Größe des gefalteten Hochfrequenzanteils zurückzuführen, der auf der vorangehend aufgenommenen Kassette in dem Niederfrequenzanteil vorhanden ist. Die Größe des gefalteten Hochfrequenzanteils ist ausreichend hoch, um unerträgliche Artefakte in ein Bild einzubringen, das von einem Videosignal erzeugt wird, aus dem der gefaltete Hochfrequenzanteil nicht richtig entfernt wurde.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Videosignalverarbeitungssystem für ein breitbandiges Videosignal anzugeben.
• Dies wird mit der Lehre des Anspruches 1 für die Aufzeichnung eines breitbandigen Videosignals auf einem Aufzeichnungsmedium mit begrenzter Bandbreite und durch die Lehre des Anspruches 3 für die Umwandlung in ein breitbandiges Videosignal erreicht.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie sie in Wirkung gesetzt werden kann, wird nun in Form von Beispielen auf die begleitenden schematischen Zeichnungen verwiesen.
• Inhalt der Zeichnungen:
• Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Aufnahmeteils eines Beispiels eines Videorecorders, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
• Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Codierers, der ein Teil des Aufnahmeteils von Fig. 1 sein kann.
• Fig. 3 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Codierers.
• Fig. 4a und 4b sind jeweilige Blockschaltbilder von alternativen Beispielen eines Teils des in Fig. 3 gezeigten Codierers.
• Fig. 5 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Teils des in Fig. 3 gezeigten Codierers.
• Fig. 6 ist Blockschaltbild einer adaptiven Faltungsschaltung, die ein Teil des Codierers von Fig. 2 ist.
• Fig. 7 ist eine alternative Ausführung eines Teils des in Fig. 6 gezeigten adaptiven Faltungssystems.
• Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines Wiedergabeteils eines Beispiels eines Videorecorders, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
• Fig. 9 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Decoders in dem in Fig. 8 gezeigten Wiedergabeteil.
• Fig. 10 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Teils einer in Fig. 9 gezeigten adaptiven Entfaltungsschaltung.
• Fig. 11 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines anderen Teils der in Fig. 9 gezeigten adaptiven Entfaltungsschaltung.
• In den Zeichnungen wurden Ausgleichsverzögerungen aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Fachleute in der Technik der Videosignalprozessorkonstruktion werden die Notwendigkeit solcher Verzögerungen erkennen, um Pixels, die verschiedenen Verzögerungen auf verschiedenen Verarbeitungewegen infolge der auf diesen Wegen durchgeführten unterschiedlichen Verarbeitung ausgesetzt sind, zeitlich richtig auszurichten. Ein Fachmann würde verstehen, wo solche Verzögerungen erforderlich wären und wie lang jede der Verzögerungen sein müßte, und solche Verzögerungen werden nicht weiter erörtert.
• Außerdem werden in den Zeichnungen verschiedene Filter zum Filtern in der horizontalen, vertikalen und zeitlichen Richtung benutzt, die sowohl Hochpaß- als auch Tiefpaß-Ansprecheigenschaften aufweisen. Ein Fachmann in der Technik der Videosignalprozessorkonstruktion wird einsehen, daß solche Filter als bekannte Kammfilterkonstruktionen aufgebaut werden können und würde verstehen, wie die Verzögerungsdauer der Verzögerungsleitungen, die Zahl der Angriffe und die Gewichtung der Abgriffe richtig zu wählen sind. Der detaillierte Aubau solcher Kammfilter wird folglich unten nur dann erörtert, wenn ein solcher Aufbau aus anderen Gründen wichtig ist.
• Ferner sind in den Zeichnungen und in der folgenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung auf ein NTSC-Videosignal gerichtet. Fachleute in der Technik würden verstehen, wie die Ausführungen zu modifizieren sind, um ein PAL-Videosignal, ein SECAM-Videosignal oder ein Videosignal nach irgendeiner anderen Norm zu verarbeiten. Solche alternativen Ausführungen können ebenfalls den Prinzipien der vorliegenden Erfindung entsprechen.
• In Fig. 1 umfaßt ein Teil des Aufnahmeteils eines Beispiels eines Videorecorders, der die vorliegende Erfindung verkörpert, einen Eingangsanschluß 5, der mit einer Quelle (nicht gezeigt) eines Videosignals, z. B. ein zusammengestztes NTSC-Videosignal, verbunden ist. Der Eingangsanschluß 5 ist mit einem Eingang eines Codierers 10 verbunden. Ein erster Ausgang des Codierers 10 ist mit einem Eingang einer Luminanz-Aufzeichnungsschaltung 20 verbunden, wie sie ähnlich in gegenwärtigen VCRs zu finden ist. Ein Ausgang der Luminanz-Aufzeichnungsschaltung 20 ist mit einem Aufnahmekopf 40 in einer normalen Bandantriebsvorrichtung verbunden, wie sie in gegenwärtigen VCRs zu finden ist. Ein zweiter Ausgang des Codierers 10 ist mit einem Eingang einer Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 verbunden, wie sie ähnlich in gegenwärtigen VCRs zu finden ist. Ein Ausgang der Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 ist ebenfalls mit dem Aufnahmekopf 40 verbunden. Der Aufnahmekopf zeichnet das ihm zugeführte Signal auf einem Magnetband (nicht gezeigt) in einer Standard-Videokassette auf.
• Im Betrieb empfängt der Codierer 10 ein normales Vollband-NTSC-Videosignal und erzeugt ein Luminanzsignal Lr, das dieselbe reduzierte Bandbreite wie ein von einem gegenwärtigen VCR erzeugtes normales Luninanzsignal aufweist, aber einen Anteil mit einem in es gefalteten amplitudenreduzierten Hochfrequenzantei aufweist. Das Luminanzsignal Lr enthält somit die ganze Information des Vollband-NTSC-Signals innerhalb der reduzierten Bandbreite, die auf der Kassette aufzeichnet werden kann. Dies erlaubt es, Kassetten und Aufnahme- und Wiedergabevorrichtungen normaler Güte zu verwenden. Außerdem wird die reduzierte Amplitude des gefalteten Hochfrequenzsignals keine unannehmbaren Artefakte erzeugen, wenn die bespielte Kassette anschließend auf einem normalen VCR abgespielt wird. Die Luminanz-Aufzeichnungsschaltung 20 zeichnet das Signal Lr in genau der gleichen Weise auf wie das bandbreitereduzierte Luminanzsignal in einem normalen VCR aufgezeichnet wird. In einem VHS-VCR zum Beispiel ist dieses Signal FM-moduliert und belegt ein Frequenzband von etwa 1.4-5.9 MHz.
• Der Codierer 10 erzeugt ferner ein zusammengesetztes Signal C + Mr, das der Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 zugeführt wird. Dieses zusammengesetzte Signal umfaßt das normale Chroninanzsignal (C) als einen Anteil und ein bewegungdarstellendes Signal (Mr) als weiteren Anteil. Das bewegungdarstellende Signal kann benutzt werden, um das entfaltete Luminanzsignal während der Wiedergabeverarbeitung wie unten beschrieben zu verarbeiten. Die Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 zeichnet das Signal C + Mr in genau der gleichen Weise auf wie das Chrominanzsignal in einem normalen VCR aufgezeichnet wird. In einem VHS- VCR wird dieses Signal mit etwa 629 kHz moduliert. Dieses Chrominanzsignal wird mit dem Luminanzsignal (oben beschrieben) kombiniert und auf dem Videoband in der Kassette aufgezeichnet.
• Fig. 2 ist ausführlicheres Blockschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Codieres 10. In fig. 2 ist ein Eingangsanschluß 105 ist mit dem Eingangsanschluß 5 (von Fig. 1) verbunden. Der Eingangsanschluß 105 ist mit einem Eingang eines Analog/Digital-Umsetzers (A/D) 102 verbunden. Ein Ausgang des A/D 102 ist mit jeweiligen Eingängen eines adaptiven Luminanzsignalseparators 104, eines Bewegungssignalseparators 106 und eines Chrominanzsignalseparators 114 verbunden. Ein Ausgang des adaptiven Luminanzsignalseparators 104 ist mit einem Eingang einer adaptiven Faltungsschaltung 108 verbunden. Ein Ausgang der adaptiven Faltungsschaltung 108 ist mit einem Eingang eines Digital/Analog-Umsetzers (D/A) 110 verbunden. Ein Ausgang des D/A 110 ist mit einem ersten Ausgangsanschluß 115 verbunden. Der Ausgangsanschluß 115 ist mit dem Eingang der Luminanz-Aufzeichnungsschaltung 20 (von Fig. 1) verbunden.
• Ein Ausgang des Bewegungssignalseparators 106 ist mit einem Steuereingang des adaptiven Luminanzsignalseparators 104 und einem Bewegungssignaleingang einer Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinierungsschaltung 116 verbunden. Ein Ausgang des Chrominanzsignalseparators 114 ist mit einem Chrominanzsignaleingang der Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinierungsschaltung 116 verbunden, die mit einem Eingang eines zweiten Digital/Analog-Umsetzers (D/A) 118 verbunden ist. Ein Ausgang des D/A 118 ist mit einem Ausgangsanschluß 125 verbunden. Der Ausgangsanschluß 125 ist mit dem Eingang der Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 (von Fig. 1) verbunden.
• Im Betrieb wandelt der Codierer von Fig. 2 das zusammengesetzte Videosignal am Eingangsanschluß 105 zuerst in ein datenabgetastetes, multibit, zusammengesetztes digitales Videosignal V unter Verwendung des A/D 102 um, Die Abtastfrequenz wird in einer unten ausführlicher beschriebenen Weise gewählt. Für ein NTSC-Signal kann die Abtastfrequenz als z. B. etwa 10 MHz gewählt werden. Das Signal V wird dem adaptiven Luminanzseparator 104, der den Luminanzanteil L extrahiert, dem Bewegungssignalseparator 106, der ein bewegungdarstellendes Signal M extrahiert, und einem Chrominanzsignalseparator 114 zugeführt, der den Chrominanzsignalanteil C extrahiert.
• Das extrahierte Luminanzsignal L wird durch die adaptive Faltungsschaltung 108 weiter verarbeitet. Diese Schaltung faltet hochfrequente Anteile des Luminanzsignals L in niederfrequentere Anteile zurück und filtert das entstandene Signal, so daß die ganze Information in dem Vollband-Luminanzsignal L In einem gefalteten Luminanzsignal Lf enthalten ist, das eine Bandbreite von etwa 2.5 MHz aufweist. Die adaptive Faltungsschaltung 108 wird unten ausführlicher beschrieben. Das gefaltete Luminanzsignal Lf wird im D/A 110 in ein Analogsignal Lr umgesetzt. Dieses Signal besitzt eine Form, die durch die Luminanz-Aufzeichnungsschaltung 20 (von Fig. 1) auf einer Videokassette aufgezeichnet werden kann.
• Das extrahierte Bewegungssignal M und das extrahierte Chrominanzsignal C werden in der Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinlerungsschaltung 116 in ein einziges zusammengesetztes Signal C + M vereinigt. Eine Chrominanz-/Hilfssignal-Kombinierungsschaltung, die als die Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinierungsschaltung 116 benutzt werden kann, wird ausführlicher in der vorerwähnten Patentanmeldung GB 91 08836.9 (Veröffentlichung Nr. GB 2 244 888 A) beschrieben. Das Signal C + M wird vom D/A 118 in ein Analogsignal C + Mr umgewandelt. Dieses Signal ist in einer Form, die durch die normale Chrominanz-Aufzeichnungsschaltung 30 (von Fig. 1) auf einer Videokassette aufgezeichnet werden kann.
• Wie in der Technik der Videosignalverarbeitung bekannt, können Bildkamm-Tiefpaßfilter (zeitliche Tiefpaßfilter) benutzt werden, um den Luminanzanteil ohne Verlust von räumlicher Auflösung zu extrahieren. Bei Vorhandensein von Bewegung werden jedoch Artefakte in das bildkammextrahierte Luminanzsignal eingebracht. Zeilenkamm-Tiefpaßfilter (vertikale Kamm-Tiefpaßfilter) können ebenfalls benutzt werden, um den Luminanzanteil auch bei Vorhandensein von Bewegung zu extrahieren. Die durch Zeilenkämmen extrahierte Luminanz weist jedoch eine verminderte Diagonalauflösung auf. Es ist besser, das Luminanzsignal durch Bildkammfilterung zu extrahieren, sofern nicht in einem Bereich des Bildes Bewegung vorhanden ist, wobei es in diesem Fall vorzuziehen ist, in diesem Bereich Zellenkammfilterung zu verwenden.
• Fig. 3 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Codierers. In Fig. 3 ist ein Eingangsanschluß 205 mit dem Ausgang des A/D 102 (von Fig. 2) verbunden. Der Eingangsanschluß 205 ist mit betreffenden Eingängen eines Vertikal-Hochpaßfilters (HPF) 202, eines zeitlichen Hochpaßfilters (HPF) 204, eines Horizontal- Bandpaßfilters (BPF) 206 und mit betreffenden Minuendeneingängen von Subtrahierern 208 und 210 verbunden. Ein Ausgang des Verikal-HPF 202 ist mit einem Eingang eines Horizontal-Hochpaßfilters (HPF) 212 verbunden. Ein Ausgang des Horizontal-HPF 212 ist mit einem Subtrahendenneingang des Subtrahierers 208 verbunden. Ein Ausgang des Subtrahierers 208 ist mit einem ersten Dateneingang eines Softschalters 214 verbunden. Ein Ausgang des Softschalters 214 ist mit einem Ausgangsanschluß 215 verbunden. Der Ausgangsanschluß 215 ist mit dem Eingangsanschluß der adaptiven Faltungsschaltung 108 (von Fig. 2) verbunden.
• Ein Ausgang des zeitlichen HPF 204 ist mit einem Eingang eines Horizontal-Hochpaßfilters (HPF) 216 und mit einem Minuendeneingang eines Subtrahierers 218 verbunden. Ein Ausgang des Horizontal-HPF 216 ist mit betreffenden Subtrahendeneingängen von Subtrahierern 210 und 218 verbunden. Ein Ausgang des Subtrahierers 210 ist mit einem zweiten Dateneingang des Softschalters 214 verbunden.
• Ein Ausgang des Subtrahierers 218 ist mit einem Eingang eines Signalgrößendetektors 220 verbunden. Ein Ausgang des Größendetektors 220 ist mit einem Eingang eines Signalspreizers 222 verbunden. Ein Ausgang des Signalspreizers 222 ist mit einem Ausgangsanschluß 225 und mit einem Steuereingang des Softschalters 214 verbunden. Der Ausgangsanschluß 225 ist mit dem Bewegungssignaleingang der Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinierungsschaltung 116 (von Fig. 2) verbunden.
• Ein Ausgang des Horizontal-BPF 206 ist mit einem Eingang eines Chrominanzsignaldemodulators 224 verbunden. Ein Ausgang des Chrominanzsignaldemodulators 224 ist mit einem Eingang eines Anti-Übersprechenprozessors 226 verbunden. Ein Ausgang des Anti-Übersprechenprozessors 226 ist, mit einem Ausgangsanschluß 235 verbunden. Der Ausgangsanschluß 235 ist mit einem Chrominanzsignaleingang der Chrominanz-/Bewegungssignal-Kombinierungsschaltung 116 (von Fig. 2) verbunden.
• Im Betrieb enthält das durch die in Reihe geschalteten Vertikal-HPF 202 und Horizontal-HPF 212 erzeugte horizontal und vertikal hochpaßgefilterte Signal HVhp die ganze in dem zusammengesetzten Videosignal V vorhandene Information zusätzlich zu der ganzen räumlichen Einzelinformation. Diese Information wird durch den Subtrahierer 208 von dem zusammengesetzten Videosignal subtrahiert, um ein räumlich gewonnenes Luminanzsignal zu erzeugen. Das räumlich gewonnene Luminanzsignal Le enthält daher nur Luminanzinformation, besitzt aber eine reduzierte Diagonalauflösung. Ein durch die in Reihe geschalteten zeitliche HPF 204 und Horizontal HPF 216 erzeugtes zeitlich und horizontal hochpaßgefiltertes Signal HThp enthält ebenfalls die ganze in dem zusammengesetzten Videosignal V vorhandene Information zusätzlich zu der ganzen zeitlichen Einzelinformation. Diese Information wird durch den Subtrahierer 210 von dem zusammengesetzten Videosignal subtrahiert, um das zeitlich gewonnene Luminanzsignal LT zu erzeugen. Das durch den Subtrahierer 210 erzeugte zeitlich gewonnene Luminanzsignal LT enthält daher nur Luminanzinformation bei voller räumlicher Auflösung, besitzt aber eine reduzierte zeitliche Auflösung.
• Das zeitlich hochpaßgefilterte Signal Thp von dem zeitlichen HPF 204 enthält Bewegungsinformation bei horizontal niedrigen Frequenzen und Chrominanzinformation bei hohen Luminanzfrequenzen. Das Ausgangssignal HThp des Horizontal-HPF 218 wird daher von dem zeitlich hochpaßgefilterten Signal Thp subtrahiert, um ein horizontal tiefpaßgefiltertes, zeitlich hochpaßgefiltertes Signal HlpThp zu bilden, das ein bipolares bewegungdarstellendes Signal ist. Dieses Signal ändert sich als Funktion von sowohl der Größe der Bewegung in dem Bild (das heißt, je schneller die Bewegung, desto größer das Signal) als auch des Kontrastes des bewegten Teils des Bildes. Dieses Signal besitzt die größte Größe an den Rändern von Objekten mit großem Kontrast in bezug auf den Hintergrund, gegen den sie sich bewegen. Wo die Intensität des Hintergrundes und des sich bewegenden Objekts fast gleich ist, ist das Bewegungssignal schwach. Außerdem erzeugen Objekte mit weichen Rändern, die sich schnell bewegen, ebenfalls ein schwaches Bewegungssignal. Schließlich ist auch bei schnell bewegten kontraststarken Objekten das Bewegungssignal in der Regel nur innerhalb einiger Pixels des sich bewegenden Randes stark.
• Um die Auswirkung dieser Veränderungen in dem Signal zu minimieren, erfaßt der Größendetektor 220 die Größe des Bewegungssignals des Subtrahierers 218 und erzeugt ein Einbitsignal, das entweder das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Bewegung für dieses Pixel anzeigt. Ein bekannter Größendetektor 220 kann ein Multiplexer mit einem Steuereingang sein, der auf ein Vorzeichenbit des angelegten Bewegungssignals anspricht. Das Bewegungssignal HlpThp würde mit einem ersten Eingang des Multiplexers und einem Eingang einer arithmetischen Negationsschaltung verbunden sein. Ein Ausgang der arithmetischen Negationsschaltung würde mit einem zweiten Eingang des Multiplexers verbunden sein. Der Ausgang des Multiplexers erzeugt die Größe (Absolutwert) des Bewegungssignals. Wenn das Vorzeichenbit eine logische '0' ist, um z. B. anzuzeigen, daß der Wert des Bewegungssignals positiv ist, dann verbindet der Multiplexer den ersten Eingang, der das Bewegungssignal befördert, mit dem Ausgang. Wenn das Vorzeichenbit eine logische '1' ist, die anzeigt, daß der Wert des Bewegungssignals negativ ist, dann verbindet der Multiplexer den zweiten Eingang, der die arithmetische Negation des Bewegungssignals (das ein positivwertiges Signal sein würde) befördert, mit dem Ausgang.
• Dieses Größensignal wird einer bekannten Vergleichsschaltung zugeführt. Die Vergleichsschaltung vergleicht das Größensignal mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Wenn das Größensignal den Schwellenwert übersteigt, erzeugt die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal, das ein logisches '1' Signal ist. Wenn das Größensignal kleiner als der Schwellenwert ist, erzeugt die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal, das ein logisches '0' Signal ist. Der Ausgang des Vergleichers ist ein Einbitsignal, das beim Vorhandensein einer Bewegung eine logische '1' und andernfalls eine logische '0' ist.
• Das Einbit-Bewegungssignal wird durch den Signalspreizer 222 vertikal und horizontal gespreizt. Alternativ kann das Signal durch den Signalspreizer 222 zeitlich, vertikal und horizontal gespreizt werden. Eine Vorrichtung zum Spreizen eines solchen Einbit-Bewegungssignals wird in der oben erwähnten Patentanmeldung GB 91 08683.5 (Veröffentlichung Nr. GB 2 245 448A) beschrieben. Das durch den Signalspreizer 222 erzeugte gespreizte Bewegungssignal M ist ein Mehrbit-Digitalsignal, dessen Wert von einem Maximalwert in bewegten Bereichen (wie durch das Einbit-Zweipegel-Signal mit einem logischen '1' Wert angezeigt) allmählich auf ein nullwertiges Signal in dem Bereich um den bewegten Bereich herum in der vertikalen, horizontalen (und auf Wunsch zeitlichen) Richtung abnimmt. Dieses Bewegungssignal M wird von anderen Teilen des Codierers benutzt, um das Videosignal V adaptiv zu verarbeiten.
• Wie oben beschrieben, ist beim Nichtvorhandensein einer Bewegung das Luminanzsignal L vorzugsweise das zeitlich gewonnene Luminanzsignal LT, aber beim Vorhandensein einer Bewegung ist das Luminanzsignal L vorzugsweise das räumlich gewonnene Luminanzsignal Ls. Der Softschalter 214 wird das Verhältnis der zwei Eingangssignale LT und Ls als Reaktion auf den Wert des Bewegungssignals M kontinuierlich verändern. Wenn der Wert des Bewegungssignals M null oder fast null ist, was keinen oder einen niedrigen Bewegungspegel anzeigt, dann erzeugt der Softschalter ein Ausgangssignal L, das vollständig LT ist. Wenn der Wert des Bewegungssignals M ein Maximum oder fast ein Maximum ist, was einen hohen Bewegungspegel anzeigt, erzeugt der Softschalter 214 ein Ausgangssignal L, das vollständig Ls ist. Bei Zwischenwerten des Bewegungssignals M enthält das Ausgangssignal einen verhältnismäßigen Anteil der Eingangssignale LT und Ls. Die Funktion des Softschalters 214 wird unten ausführlicher beschrieben.
• Der modulierte Chrominanzanteil C wird durch das Horizontal-BPF 206 in einer bekannten Weise aus dem zusammengesetzten Videosignal V extrahiert. Das Chrominanzsignal wird durch den Chrominanzsßgnal-Demodulator 224 in das Basisband demoduliert. Das Basisband-Chrominanzsignal wird durch das Anti-Übersprechenelement 226 verarbeitet, um das Nachbarspür-Übersprechen zu reduzieren. Das Anti-Übersprechenelement 226 kann z. B. ein Vertikal-Tiefpaßfilter sein, das als ein Zweiabgriff- Zeilen-Kammtiefpaßfilter verwirklicht werden kann.
• In Fig. 3 sprechen sowohl das Vertikal-HPF 202 als auch das zeitliche HPF 204 auf das zusammengesetzte Videosignal V an. Weil sie als Kammfilter ausgeführt sind, können sie sich in Verzögerungsleitungen teilen. Fig. 4a und 4b sind ausführlichere Blockschaltbilder, die die Vorrichtung von Fig. 3 in einer wirkungsvoller aufgebauten Form zeigen, die, wann immer möglich, Verzögerungsleitungen teilt. Fig. 3 zeigt einen Teil des Codierers 10, der vorläufig zur Verarbeitung eines NTSC-Videosignals anwendbar ist. Ein Fachmann würde verstehen, wie ein gleichwertiger Codierer 10 zum Verarbeiten eines PAL-Videosignals, eines SECAM-Videoseignals oder eines Videosignals nach irgendeiner anderen Norm aufzubauen ist. In Fig. 4a weisen Elemente, die mit Elementen in Fig. 3 gleich sind, die gleichen Verweiszeichen auf und werden unten nicht wieder im einzelnen beschrieben.
• In Fig. 4a und 4b ist ein Eingangsanschluß 305 mit dem Ausgang des A/D 102 (von Fig. 2 verbunden). Der Eingangsanschluß 305 ist mit jeweiligen Minuendeneingängen von Subtrahierern 208, 210, 314 und eines gewichteten Subtrahierers 316 verbunden, dessen Eingang mit 1/2 gewichtet ist, sowie mit einem Eingang von in Reihe geschalteten Verzögerungselementen 310 und 312. Das Verzögerungselement 310 erzeugt an seinem Ausgang ein Signal, das sein Eingangssignal verzögert um eine Zeitdauer gleich einer horizontalen Abtastperiode (1H) ist. Das Verzögerungselement 312 erzeugt an seinem Ausgang ein Signal, das sein Eingangssignal verzögert um eine Zeitdauer gleich einer Bildabtastperiode minus einer horizontalen Abtastperiode (1F-1H) ist. Ein Ausgang des 1F-1H Verzögerungselements 312 ist mit einem Subtrahendeneingang des gewichteten Subtrahierers 316 verbunden, dessen Eingang -1/2 gewichtet ist. Die Kombination der Verzögerungselemente 310 und 312 und des gewichteten Subtrahierers 316 bildet das zeitliche HPF 204 als ein Zweiabgriff-Bildhochpaß-Kammfilter bekannten Aufbaus, das das Signal Thp erzeugt.
• Ein Ausgang des 1H Verzögerungselements 310 ist mit einem Subtrahendeneingang des Subtrahierers 314 verbunden. Die Kombination des 1H Verzögerungselements 310 und des Subtrahierers 314 bilden das zeitliche HPF 202 als ein Zweiabgriff-Zeilenkammfilter bekannten Aufbaus, das das Signal Thp erzeugt.
• Ein Ausgang des Subtrahierers 218 ist mit den in Reihe geschalteten Gleichrichter 220, Horizontalspreizer 318 und Vertikalspreizer 320 verbunden. Die Kombination des Gleichrichters 220, des Horizontalspreizers 318 und des Vertikalspreizers 320 bilden den Signalspreispreizer 222 (von Fig. 3) und arbeitet wie oben beschrieben.
• Der Rest von Fig. 4a ist dasselbe wie in einem Teil von Fig. 3 gezeigt und oben beschrieben außer, daß Fig. 3 nicht vorgibt, Timinggenauigkeit zu zeigen. Die Horizontal-HPFs 212 und 216 können normale digitale Hochpaßfilter sein, die je eine Grenzfrequenz von etwa 2 MHz aufweisen, Ein 15-Abgriff-Horizontal-Kammhochpaßfilter wird bevorzugt; das eine Ansprechcharakteristik liefert, die -6B bei 1.75 MHz beträgt.
• Fig. 4b zeigt ein anderes ausführlicheres Blockschaltbild der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung. In Fig. 4b sind Elemente, die Elementen in Fig. 4a gleichen, mit denselben Verweiszeichen versehen und werden unten nicht im einzelnen beschrieben.
• In Fig. 4b ist der Eingangsanschluß 305 mit einem Subtrahendeneingang eines Subtrahierers 314, einem Subtrahendeneingang eines gewichteten Subtrahierers 316, dessen Eingang mit 1/2 gewichtet ist, und einem Eingang des mit dem 1F-1H Verzögerungselement 312 in Reihe geschalteten 1H Verzögerungselements 310 verbunden. Ein Ausgang des 1H Verzögerungselements 310 ist mit jeweiligen Minuendeneingängen der Subtrahierer 208, 210 und 314 verbunden. Die Kombination des 1H Verzögerungselements und des Subtrahierers 314 bildet das Vertikal-HPF als ein Zweiabgriff-Zeilenkammfilter bekannten Aufbaus, das das Signal Vhp erzeugt.
• Ein Ausgang des 1F-1H Verzögerungselements 312 ist mit einem Subtrahendeneingang des gewichteten Subtrahieres 316 verbunden, dessen Eingang mit 1/2 gewichtet ist. Die Kombination der Verzögerungselemente 310 und 312 und des gewichteten Subtrahierrs 316 bildet das zeitliche HPF 204 als ein Zweiabgriff-Bildhochpaß-Kammfilter bekannten Aufbaus, das das Signal Thp erzeugt.
• Ein Ausgang des gewichteten Subtrahierers 316 ist mit einem Eingang des Horizontal-HPF 216 und einem Minuendeneingang des Subtrahierers 218 verbunden. Ein Ausgang des Horizontal-HPF 216 ist einem Eingang eines zweiten 1H Verzögerungselements 217 und einem Subtrahendeneingang des Subtrahierers 218 verbunden. Ein Ausgang des 1H Verzögerungselements 217 ist mit einem Subtrahendeneingang des Subtrahierers 210 verbunden. Der Rest von Fig. 4b ist wie in Fig. 3 und 4a gezeigt.
• Im Betrieb unterscheidet sich die Ausführung von Fig. 4b von der von Fig. 4a in dem Timing. In Fig. 4a kann das Pixel am Eingangsanschluß 305 als das 'momentane Pixel' angesehen werden. Das momentane Pixel ist das Pixel, von dem in den Subtrahierern 208 und 210 die räumlich und zeitlich hochpaßgefilterten Pixels des Horizontal-HPF 212 und des Horizontal-HPF 216 subtrahiert werden, um die räumlich und zeitlich tiefpaßgefilterten Pixelsignale Ls bzw. LT zu bilden. Außerdem ist das momentane Pixel das Pixel, von dem das durch das 1H Verzögerungselement 310 zeitlich verschobene Pixel subtrahiert wird, um das vertikal-hochpaßgefilterte Pixelsignal Vhp zu bilden.
• In Fig. 4b wird jedoch das momentane Pixel vom Ausgang des 1H Verzögerungselements 310 genommen. Es ist dieses Pixel, von dem die räumlich und zeitlich hochpaßgefilteren Pixels des Horizontal HPF 212 und des Horizontal HPF 216 subtrahiert werden, um das räumlich und zeitlich tiefpaßgefilterte Pixelsignal Ls bzw. LT zu bilden. Um die durch das 1H Verzögerungselement 310 in das momentane Pixel eingebrachte Verzögerung auszugleichen, wird das 1H Verzögerungselement 217 in den Signalweg des zeitlich hochpaßgefilteren Signals HThp Vom Horizontal- HPF 216 eingeschlossen. Außerdem ist das momentane Pixel das Pixel, von dem das durch das 1H Verzögerungselement 310 zeitlich verschobene Pixel subtrahiert wird, um das vertikal hochpaßgefilterte Pixelsignal Vhp zu bilden.
• Fig. 5 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild des in Fig. 3 gezeigten Softschalters 214. In Fig. 5 ist ein Eingangsanschluß 403 mit dem Ausgang des Subtrahierers 208 (von Fig. 3) verbunden. Dar Eingangsanschluß 405 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 404 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 404 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 412 verbunden. Ein Ausgang des Addierers 412 ist mit einem Ausgangsanschluß 435 verbunden. Der Ausgangsanschluß ist mit der adaptiven Faltungsschaltung 108 (von Fig. 2) verbunden.
• Ein Eingangsanschluß 415 ist mit einem Ausgang des Subtrahierers 210 (von Fig. 3) verbunden. Der Eingangsanschluß 415 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 408 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 408 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 412 verbunden. Ein Eingangsanschluß 425 ist mit einem Ausgang des Signalspreizers 222 (von Fig. 3) verbunden. Der Eingangsanschluß 425 ist mit einem Eingang einer Suchtabelle 410 verbunden. Ein erster Ausgang der Suchtabelle 410 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 404 verbunden, und ein zweiter Ausgang der Suchtabelle 410 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 408 verbunden.
• Im Betrieb skaliert der Multiplizierer 404 das zeitlich gewonnene Luminanzsignal LT mit dem Skalierungsfaktor K, und der Multiplizierer 408 skaliert das räumlich gewonnene Luminanzsignal Ts mit dem Skalierungsfaktor 1-K. Der Addierer 412 summiert die zwei skalierten Signale, um das Luminanzsignal L zu erzeugen.
• Das gespreizte Bewegungssignal M vom Eingangsanschluß 425 wird an den Eingang der Suchtabelle 410 angelegt. Die Suchtabelle erzeugt zwei Skalierungsfaktoren, die mit dem Wert des Steuersignals M in Beziehung stehen. Der erste Skalierungsfaktor K ist der Anteil des zeitlich gewonnenen Luminanzsignals Lr, der in dem Luminanzausgangssignal L sein sollte. Der zweite Skalierungsfaktor 1-K ist der Anteil des räumlich gewonnenen Luminanzsignals Ls, der in dem Luminanzausgangssignal L sein sollte. Die Summe von K und 1-K ist eins. Die Funktion K(M) ist so gewählt, daß, wenn M null oder fast null ist (niedriger Bewegungspegel), K eins (die ganze zeitlich gewonnene Luminanz) und 1-K null ist (keine räumlich gewonnene Luminanz), und wenn M Maximum oder fast Maximum ist (hoher Bewegungspegel), K null (keine zeitlich gewonnene Luminanz) und 1-K eins ist (die ganze räumlich gewonnene Luminanz). Die Funktion K(M) ist kontinuierlich und kann linear oder nichtlinear sein. Sowie sich der Wert des Bewegungssignals M allmählich von null zum Maximum verändert, nimmt der Anteil des zeitlich gewonnenen Luminanzsignals LT allmählich ab, und der Anteil des räumlich gewonnenen Luminanzsignals Ts nimmt allmählich zu.
• Die Suchtabelle 410 kann in bekannter Weise als ein Multibit-Festspeicher (ROM) ausgeführt werden, dessen Eingang 425 mit seinen Adresseneingängen verbunden ist. Ein erste Untermenge seiner Datenausgänge ist mit dem K-Signaleingang des Multiplizierers 404 verbunden, und eine zweite Untermenge ist mit dem 1-K-Eingang des Multiplizierers 40ß verbunden.
• Im Betrieb wird auf die Speicherstellen des ROM durch das Bewegungssignal M an den Adresseneingängen zugegriffen, wo jeder getrennte Wert, den das Signal M annehmen kann, auf eine unterschiedliche Speicherstelle zugreift. Jede Speicherstelle besitzt einen ersten Teil (der mit der ersten Untermenge der Datenausgänge verbunden ist), der mit dem K-Wert vorprogrammiert ist, der dem M-Wert entspricht, der auf diese Stelle zugreift, und einen zweiten Teil (der mit der zweiten Untermenge der Datenausgänge verbunden ist), der dem mit 1-K-Wert vorprogrammiert ist, der diesem Wert des Bewegungssignals M entspricht.
• Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 2 gezeigten adaptiven Faltungsschaltung 108. In Fig. 6 ist ein Eingangsanschluß 505 mit dem Ausgang des adaptiven Luminanzseparators 104 (von Fig. 2) verbunden. Der Eingangsanschluß 505 ist mit einem Eingang eines Horizonal-Hochpaßfilters (HPF) 502, einem Eingang eines Horizonal-Tiefpaßfilters (LPF) 512, einem ersten Eingang eines gewichteten Addierers 522, dessen Eingangssignal mit 1/2 gewichtet wird, und einem ersten Dateneingang eines Softschalters 508 verbunden. Ein Ausgang des Softschalters 508 ist mit dem Dateneingang eines Modulators 518 verbunden. Ein Ausgang der Modulators 518 ist mit einem zweiten Eingang des gewichteten Addierers 522 verbunden, dessen Eingangssignal mit 1/2 gewichtet wird. Ein Ausgang des gewichteten Addierers 522 ist mit einem Eingang des Tießpaßfilters (LPF) 510 verbunden. Ein Ausgang des LPF 510 ist mit dem Ausgangsanschluß 515 verbunden. Der Ausgangsanschluß 515 ist mit dem D/A 110 (von Fig. 2) verbunden.
• Ein Ausgang des Horizontal-HPF 502 ist mit einem Eingang eines Pegeldetektors 504 verbunden. Ein Ausgang des Pegeldetektors 504 ist mit einem Steuereingang des Softschalters 508 verbunden. Ein Ausgang des LPF 512 ist mit einem zweiten Dateneigang des Softschalters 508 verbunden.
• Ein Eingangsanschluß 525 ist mit einer Quelle (nicht gezeigt) eines Faltungsträgersignals mit einer Frequenz ff verbunden. Der Eingangsanschluß 525 ist mit einem Taktsignaleingang des Modulators 518 verbunden.
• Wie oben beschrieben, werden in Luminanzsignal-Faltungssystemen des Standes der Technik die hohen Luminanzfrequenzen mit derselben Amplitude oder höher in die niedrigen Luminanzfrequenzen zurückgefaltet. Wenn auf einem VCR wiedergegeben, der über keine Vorkehrung zum Entfernen dieser gefalteten hohen Luminanzfrequenzen verfügte, waren auf wiedergegebenen Bildern sehr unangenehme Artefakte vorhanden.
• Die Kombination des Horizontal-HPF 502, des Pegeldetektors 504, des Horizontal-LPF 512 und des Softschalters 508 bildet einen adaptiven Abschwächer 506, der die Amplitude der hohen Luminanzfrequenzen auf einen Pegel so reduziert, daß, wenn auf einem VCR wiedergegeben, der über keine Vorkehrung zu ihrem Entfernen verfügt, die Artefakte kein unannehmbares Bild hervorbringen. Der adative Abschwächer 506 erzeugt ein abgeschwächtes Luminanzsignal LD.
• Der adaptive Abschwächer arbeitet wie folgt. Das Horizontal-HPF 502 extrahiert den hochfrequenten Luminanzanteil. Der Pegel der hohen Luminanzfrequenzen wird in dem Pegeldetektor 504 ermittelt. Der Pegeldetektor 504 arbeitet in einer bekannten Weise als ein Hüllkurvendetektor, um ein Signal zu erzeugen, das den Wert der maximalen Amplitude des hochfrequenten Luminanzsignals aufweist.
• Der Softschalter 508 kann ähnlich wie der Softschalter 214 (von Fig. 3) aufgebaut sein, einschließlich Multiplizierern zum Skalieren jedes Datensignals, eines Addierers zum Summieren der skalierten Datensignale und einer Suchtabelle zum Erzeugen der Skalierungsfaktoren als Reaktion auf das Steuersignal.
• Das Horizontal-LPF 512 erzeugt ein Signal, bei dem die hohen Luminanzfrequenzen gegenüber den niedrigen Luminanzfrequenzen abgeschwächt sind. Wenn der Pegel der hohen Luminanzfrequenzen, wie durch den Pegeldetektor 504 ermittelt, null oder fast null ist, müssen die hohen Frequenzen nicht abgeschwächt werden, und das Ausgangssignal LD des Softschalters 508 kommt vollständig vom Eingangsanschluß 505, der das ungefilterte Luminanzsignal L führt. Sowie der Pegel der hohen Luminanzfrequenzen zunimmt, müssen die hohen Luminanzfrequenzen abgeschwächt werden. In diesem Zustand nimmt der Anteil des ungefilterten Luminanzsignals L im Ausgangssignal LD des Softschalters 508 ab, und der Anteil des tiefpaßgefilterten Luminanzsignals nimmt zu. Wenn der Pegel der hohen Luminanzfrequenzen maximal oder fast maximal ist, müssen die hohen Frequenzen in höchstem Maße abgeschwächt werden, und das Ausgangssignal LD des Softschalters 508 kommt vollständig vom Horizontal-LPF 512. Die Werte von K und 1-K (wie in Fig. 5 gezeigt und im entsprechenden Text erörtert) werden so gewählt, daß die oben beschriebene Abschwächungsoperation durchgeführt wird.
• Das abgeschwächte Lumninanzsignal LD wird dann im Modulator 518 um den Faltungsträger mit einer Frequenz ff herum moduliert. Die Faltungsfrequenz wird so gewählt, daß der Abstand zwischen dem Faltungsträger und dem Basisband-Luminanzsignal in der zeitlichen, vertikalen und horizontalen Richtung maximiert wird. Der Faltungsträger wird vorzugsweise bei der halben maximalen Vertikalfrequenz und der halben maximalen zeitlichen Frequenz (d. h. in dem sogenannten Fukinuki-Loch) in der zeitlichen und vertikalen Richtung und bei etwa 5 MHz in der horizontalen Richtung plaziert. Dies maximiert den spektralen Abstand zwischen dem Faltungsträger und den vertikalen und zeitlichen niederfrequenteren Anteilen des Luminanzsignals.
• Der Modulator 518 kann ein normaler Vierquadranten-Multiplizierer oder, wenn die Abtastfrequenz richtig gewählt wird, ein +1, -1 Modulator sein. Ein +1, -1 Modulator moduliert ein abgetastetes Signal mit einer Frequenz gleich der halben Abtastfrequenz durch arithmetischen Negieren jeder zweiten Abtastung. Wenn z. B. die Abtastfrequenz als etwa 10 MHz gewählt wird, wird die Faltungsfrequenz etwa 5 MHz sein, wobei die tatsächliche Frequenz so gewählt wird, daß die obigen Kriterien betreffend den vertikalen und zeitlichen Spektralabstand von der vertikalen und zeitlichen DC erfüllt werden. Das Ausgangssignal enthält einen Anteil der halben Abtastfrequenz und obere und untere Seitenbänder, die um die halbe Abtastfrequenz zentriert sind und die in dem Eingangssignal enthaltene Information enthalten.
• Ein solcher Modulator, der über Dateneingänge und -ausgänge und einen Takteingang verfügt, kann unter Verwendung eines Multiplexers konstruiert werden, der einen ersten Dateneingang besitzt, der mit dem Dateneingang des Modulators verbunden ist. Ein arithmetischer Negator ist ebenfalls mit dem Dateneingang des Modulators verbunden. Ein Ausgang des arithmetischen Negators ist mit einem zweiten Dateneingang des Multiplexers verbunden. Ein Ausgang des Multiplexers ist mit dem Ausgang des Modulators verbunden. Ein Faltungstaktsignal, das eine Frequenz gleich der halben Frequenz der Abtasttaktfrequenz aufweist, ist mit dem Takteingang des Modulators verbunden, der mit dem Steuereingang des Multiplexers verbunden ist. Dieses Signal wechselt zwischen einem Wert logisch '1' und einem Wert logisch '0' bei der Abtastfrequenz und kann durch ein mit dem Abtasttaktsignal verbundenes Flipflop erzeugt werden.
• Im Betrieb, wenn das Faltungstaktsignal ein logisches '1' Signal ist, verbindet der Multiplexer das nicht-negierte Signal vom Eingang des Modulators mit seinem Ausgang. Wenn das Faltungstaktsignal ein logisches '0' Signal ist, verbindet der Multiplexer das negierte Signal vom arithmetischen Negator mit seinem Ausgang. Auf diese Weise wird ein moduliertes Signal erzeugt. Das untere Seitenband des modulierten Signals enthält ein spektrales Abbild des abgeschwächten, aber frequenzinvertierten Luminanzsignals von 4.2 MHz Bandbreite. Das heißt, das abgeschwächte Luminanzsignal wird um die Faltungsfrequenz gefaltet, wobei niedrige abgeschwächte Basisband-Luminanzfrequenzen in die Nähe von 5 MHz und hohe abgeschwächte Basisband-Luminanzfrequenzen von z. B. 4.2 MHz in die Nähe von 800 kHz gefaltet werden.
• Das gefaltete abgeschwächte Luminanzsignal wird dann in dem gewichteten Addierer 522 mit dem Basisband-Luminanzsignal kombiniert. Dieses zusammengesetzte Signal wird dann durch das LPF 510 tiefpaßgefiltert, das ein genügend schmales Paßband besitzt, um alle Signalanteile, die den Schmalbandkanal nicht durchlaufen können, zu beseitigen. Für einen VCR würde das Paßband des LPF 510 etwa 2.5 MHz sein.
• Sowohl das Horizontal-HPF 502 als auch das Horizontal-LPF 512 sprechen auf dasselbe Luminanzsignal L an und können sich wie die Filter 202 und 204 in Fig. 4a und 4b in gemeinsame Verzögerungsleitungselemente teilen. Ein Fachmann in der Technik der Videosignalprozessorkonstruktion würde verstehen, wie solche Filter, die sich in Verzögerungsleitungselemente teilen, zu konstruieren sind.
• Fig. 7 ist eine alternative Ausführung eines Teils des in Fig. 6 gezeigten adaptiven Abschwächers 506. In Fig. 7 ist ein Eingangsanschluß 605 mit dem Ausgang des adaptiven Luminanzsignalseparators 104 (von Fig. 2) verbunden. Der Eingangsanschluß 605 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 606 und einem Eingang von in Reihe geschalteten Einpixeldauer- (1P) Verzögerungselementen 602 und 604 verbunden. Ein Ausgang des 1P Verzögerungselements 602 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 612 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 612 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 610 verbunden. Ein Ausgang des Addierers 610 ist mit einem Ausgangsanschluß 615 verbunden. Der Ausgangsanschluß 615 ist mit dem Eingang des Modulators 518 (von Fig. 6) verbunden.
• Ein Ausgang des 1P Verzögerungselements 604 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 606 verbunden. Ein Ausgang des Addierers 606 ist mit einem ersten Eingang des Multiplizierers 608 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 608 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 610 verbunden.
• Ein Eingangsanschluß 625 ist mit dem Ausgangsanschluß des Pegeldetektors 504 (von Fig. 6) verbunden. Der Eingangsanschluß 625 ist mit einem Eingang einer Suchtabelle 614 (die ebenfalls in einem ROM, wie oben beschrieben, ausgeführt werden kann) verbunden. Ein erster und zweiter Ausgang der Suchtabelle 614 sind mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 608 bzw. 612 verbunden.
• Im Betrieb unterscheidet sich der Teil des in Fig. 7 gezeigten Abschwächers 506 von dem in Fig. 6 gezeigten in dem Zusammenwirken des Softschalters 508 und des Horizontal-LPF 512. In einem Abschwächer wird der Pegel der hohen Frequenzen in dem Eingangssignal in dem Ausgangssignal vermindert. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung wird dies getan, indem das Verhältnis des tiefpaßgefilterten Luminanzsignals und des ungefilterten Luminanzsignals in den Ausgangssignal LD verändert wird. In Fig. 7 teilen sich das Horizontal-LPF 512 und der Softschalter 508 in die Addierer 606 und 610.
• In einem normalen Dreiabgriff-Tiefpaßkammfilter erhalten die Eingangs- und Ausgangsabgriffe der seriell verbundenen Verzögerungselemente je ein Gewicht von 1/4, und der Mittelabgriff erhält ein Gewicht von 1/2, bevor sie zusammenaddiert werden, um das tiefpaßgefilterte Signal zu erzeugen. Im Fall eines Abschwächers wird ein Anteil des Mittelabgriffssignals, der das ungefilterte Eingangssignal darstellt und zur Kombinierung mit dem tiefpaßgefilterten Signal geeignet verzögert wird, zu dem tiefpaßgefilterten Signal addiert. Diese zwei Operationen können durch dieselben Skalierungs- und Kombinierungselemente durchgeführt werden.
• Der Addierer 606 summiert die Eingangs- und Ausgangsabgriffe der seriell verbundenen Verzögerungselemente. (Es macht keinen Unterschied, ob jeder der Eingangs- und Ausgangsabgriffe mit 1/4 gewichtet und dann summiert werden, oder die Eingangs- und Ausgangsabgriffe summiert und dann mit 1/4 gewichtet werden). Diese Summe wird dann durch den Multiplizierer 608 gewichtet, der den Wichtungsfaktor K1 von der Suchtabelle 614 erhält. Der Mittelabgriff wird durch den Multiplizierer 612 gewichtet, der den Wichtungsfaktor K2 von der Suchtabelle 614 erhält. Diese Wichtungsfaktoren sind nicht durch K2 gleich 1-K1 wie bei dem in Fig. 5 gezeigten Softschalter verknüpft.
• Stattdessen wird, wenn ein Nullpegel oder ein niedriger Pegel der hohen Luminanzfrequenzen durch den Pegeldetektor 504 (von Fig. 6) ermittelt wird, das ungefilterte Luminanzsignal verlangt. In diesem Fall ist der Skalierungsfaktor K1 null, und der Skalierungsfaktor K2 ist eins. Die Summe der skalierten Signale wird durch den Addierer 610 erzeugt, die in diesem Fall das ungefilterte Luminanzsignal L ist. Wenn der Pegeldetektor 504 einen maximalen oder fast maximalen Pegel der hohen Luminanzfrequenzen ermittelt, wird das tiefpaßgefilterte Luminanzsignal verlangt. In diesem Fall ist der Skalierungsfaktor K1 1/4, und der Skalierungsfaktor K2 ist 1/2. Sowie der Pegel der hohen Luminanzfrequenzen allmählich von null auf Maximum zunimmt, ändert sich der Skalierungsfaktor K1 kontinuierlich von eins auf 1/2, und der Skalierungsfaktor K2 ändert sich kontinuierlich von null auf 1/4. Auf diese Weise besitzt das Ausgangssignal des adaptiven Abschwächers die verhältnismäßigen Anteile der ungefilterten und der tiefpaßgefilterten Luminanzsignale, die als Reaktion auf den Pegel der hohen Luminanzfrequenzen in einer kontinuierlichen Weise allmählich verändert werden.
• In der obigen Beschreibung war die Ansprechcharakteristik des Dreiabgriff-Tiefpaßkammfilters ein einfacher potenzierter Kosinus. Andere Wichtungsfaktoren könnten in eine ROM-Implementierung der Suchtabelle 614 vorprogrammiert werden, um andere Ansprecheigenschaften für das Tiefpaß-Kammfilter 512 zu verwirklichen. Außerdem können die Breiten der Totbänder bei den Null- und Maximalpegeln der hohen Luminanzfrequenzen und die Charakteristik der kontinuierlichen Änderung in den Verhältnissen des ungefilterten und des tiefpaßgefilterten Luminanzsignals als Reaktion auf den Pegel der hohen Luminanzfrequenzen verändert werden.
• Die oben beschriebene Vorrichtung kann benutzt werden, um ein Vollband-Videosignal auf einer Standard-Videokassette aufzuzeichnen, die dann auf einem Standard-VCR ohne unangenehme Artefakte abgespielt werden kann. Die unten beschriebene Vorrichtung kann benutzt werden, um die in die niedrigen Luminanzfrequenzen gefalteten hohen Luminanzfrequenzen zu extrahieren und das Vollband-Videosignal beim Abspiellen einer solchen vorher bespielten Videokassette zu regenieren.
• Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Wiedergabesystems. In Fig. 8 enthält ein normales Bandlaufwerk (nicht gezeigt) eines normalen VCR einen Wiedergabekopf 50. Der Wiedergabekopf 50 ist mit betreffenden Eingängen einer Luminanzsignal- Wiedergabeschaltung 60 und einer Chrominanzsignal-Wiedergabeschaltung 80 verbunden. Ein Ausgang der Luminanzsignal-Wiedergabeschaltung 60 ist mit einem ersten Eingang eines Decoders 70 verbunden, und ein Ausgang der Chrominanzsignal-Wiedergabeschaltung 80 ist mit einem zweiten Eingang des Decoders 70 verbunden. Ein Ausgang des Decoders 70 ist mit einem Ausgangsanschluß 15 verbunden. Der Ausgangsanschluß 15 ist mit Verwertungsschaltkreisen (nicht gezeigt) verbunden, die z. B. ein Fernsehempfänger zum Wiedergeben der vorher auf der Videokassette aufgezeichneten Bilder oder eine Y-C Ausgangsbuchse wie bei einem Super- VHS-VCR sein können.
• Im Betrieb liefert der Wiedergabekopf 50 sein Signal in einer bekannten Weise sowohl an die Luminanzsignal-Wiedergabeschaltung 60 als auch an die Chrominanzsignal-Wiedergabeschaltung 80. Das vorher aufgezeichnete gefaltete Luminanzsignal belegt ein Band von Frequenzen bei etwa 1.4-5.9 MHz, und das vorher aufgezeichnete Chrominanzplus Bewegungssignal belegt ein 1 MHz Frequenzband bei etwa 629 kHz. Die Luminanzsignal-Wiedergabeschaltung verarbeitet das gefaltete Luminanzsignal in der üblichen Weise, um das gefaltete Wiedergabe-Luminanzsignal Lpb zu erzeugen. Die Chrominanzsignal-Wiedergabeschaltung verarbeitet das Chrominanz- plus Bewegungssignal, um das Wiedergabe- Chrominanz-plus-Bewegungssignal C + Mpb zu erzeugen. Diese Signale werden dann durch den Decoder 70 verarbeitet, der das Bewegungssignal aus dem Chrominanzsignal extrahiert und es benutzt, um beim Entfalten des gefalteten hochfrequenten Luminanzanteils und Rekonstruieren des Vollband-Luminanzsignals zu helfen. Das rekonstruierte Vollband- Luminanzsignal und die Chrominanzsignale werden dann kombiniert, um am Ausgangsanschluß 15 ein zusammengesetztes Videosignal zu erzeugen.
• Fig. 9 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild des in Fig. 8 gezeigten Decoders 70. In Fig. 9 ist ein Eingangsanschluß 805 mit dem Ausgang der Luminanzsignal-Wiedergabeschaltung 60 (von Fig. 8) verbunden. Ber Eingangsanschluß 805 ist mit einem Eingang einer Clampschaltung 802 verbunden. Ein Ausgang der Clampschaltung 802 ist mit einem Eingang eines Analog/Digital-Umsetzers (A/D) 804 verbunden. Ein Ausgang des A/D 804 ist mit einem Eingang eines Zeitfehlerausgleichers (TBC) 806 verbunden. Ein Ausgang des TBC 806 ist mit einem Dateneingang einer adaptiven Entfaltungsschalung 808 verbunden. Ein Ausgang der adaptiven Entfaltungsschalung 808 ist mit einem ersten Eingang eines Composit-Videosignalgenerators 810 verbunden. Ein Ausgang des Composit- Videosignalgenerators 810 ist mit einem Ausgangsanschluß 815 verbunden. Der Ausgangsanschluß 815 ist mit Verwertungsschaltkreisen (nicht gezeigt) verbunden, die z. B. ein Fernsehempfänger zum Wiedergeben der vorher auf der Kassette aufgezeichneten Bilder oder eine Y-C Ausgangsbuchse sein können.
• Ein Eingangsanschluß 825 ist mit dem Ausgang der Chrominanz-Wiedergabeschaltung 80 (von Fig. 8) verbunden. Der Eingangsanschluß 825 ist mit einem Eingang einer Clampschaltung 812 verbunden. Ein Ausgang der Clampschaltung 812 ist mit einem Eingang eines Analog/Digital-Umsetzers (A/D) 814 verbunden. Ein Ausgang des A/D 814 ist mit einem Eingang eines Zeitfehlerausgleichers (TBC) 816 verbunden. Ein Ausgang des TBC 816 ist mit einem Eingang eines Chrominanz-/Bewegungssignalseparators 818 verbunden. Ein erster Ausgang des Chrominanz-/Bewegungssignalseparators 818 ist mit einem zweiten Eingang des Composit-Videosignalgenerators 810 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Chrominanz-/ Bewegungssignalseparators 818 ist mit einem Steuereingang der adaptiven Entfaltungsschaltung 808 verbunden.
• Im Betrieb arbeiten die oberen Elemente in Fig. 9, um das Vollband- Videosignal aus dem zuvor auf der Kassette aufgezeichneten bandbreitereduzierten Luminanzsignal zu extrahieren. Der Clamp 802 arbeitet in einer bekannten Weise, um den Schwarzpegel des rückgewonnenen Luminanzsignals auf einen vorbestimmten Digitalwert in dem A/D 804 zu klemmen. Zum Beispiel könnte für einen A/D mit einem Dynamikbereich von 0 bis 255 der Schwarzpegel auf ein Digitalsignal von 16 geklemmt werden. Der A/D 804 erzeugt ein abgetastetes Multibit-Digitalsignal, das das gefaltete Wiedergabe-Luminanzsignal darstellt. Der TBC korrigiert irgendwelche Zeitungenauigkeiten, die durch Zittern in dem Bandmechanismus oder eine andere Zeitungenauigkeitsquelle eingebracht werden, und erzeugt das rückgewonnene gefaltete Luminanzsignal Lf* (wo * ein Wiedergabesignal bezeichnet, das dasselbe Signal wie vorher auf der Kassette aufgezeichnet darstellt).
• Die unteren Elemente in Fig. 9 arbeiten, um das vorher auf der Kassette aufgezeichnete Chrominanz-plus-Bewegungssignal zu extrahieren. Das Chrominanz-plus-Bewegungssignal ist ein bidirektionales Signal, so daß die Nullspannung dieses Signals in der Clampschaltung 812 auf ein Digitalsignal von 128 aus 255 geklemmt wird. Der A/D 814 erzeugt ein abgetastetes Multibit-Digitalsignal, das das Chrominanz-plus-Bewegungssignal darstellt, und der TBC 816 arbeitet, um irgendwelche Zeitungenauigkeiten in diesem Signal zu korrigieren, und erzeugt das das Chrominanz-plus-Bewegungssignal C + M*.
• Wenn aufgezeichnet, befanden sich das Chrominanzsignal und die Luminanz in Phasensynchronismus. Sie werden jedoch in der Aufnahmeschaltung (Fig. 1) durch zwei getrennte unabhängige Pfade geführt und auf der Kassette frequenzmultiplexlert. Diese getrennte Verarbeitung kann Phasenungenauigkeiten zwischen den zwei Signalen einbringen, die in den zwei getrennten TBCs 806 und 816 nicht ausgeglichen werden. Die oben erwähnte Patentanmeldung G8 91 10020.6 (Veröffentlichung Nr. GB 2 246 264 A) beschreibt im einzelnen eine Vorrichtung zum Wiederherstellen der richtigen Phasenbeziehung zwischen den Chrominanz- und Luminanzsignalen.
• Der Chrominanz/Bewegungsseparator 818 verarbeitet das rückgewonnene Chrominanz-plus-Bewegungssignal C + M*, um ein rückgewonnenes Bewegungssignal M*, das dem Steuereingang der adativen Entfaltungsschaltung 808 zugeführt wird, und ein Chrominanzsignal C* zu erzeugen, das dem Chrominanzsignaleingang des Composit-Videosignalgenerators 810 zugeführt wird. Die oben erwähnte Patentanmeldung GB 91 10020.6 (Veröffentlichung Nr. GB 2 246 264 A) beschreibt im einzelnen einen Chrominanz-/Hilfssignalseparator, der als Chrominanz-/Bewegungssignalseparator 818 benutzt werden kann, und diese Schaltung wird hier nicht ausführlicher beschrieben.
• Die adaptive Entfaltungsschaltung 808 entfaltet die hohen Luminanzfrequenzen, die vorher in die tiefen Luminanzfrequenzen gefaltet wurden, und stellt das Vollband-Luminanzsignal L* wieder her. Dieses Vollbandsignal L* wird dem Chrominanzsignaleingang des Composit-Videosignalgenerators 810 zugeführt. Der Composit-Videosignalgenerator 810 arbeitet in einer bekannten Weise, um das Luminanzsignal L* und das Chrominanzsignal C* zu kombinieren, um ein Standard-Composit-Videosignal zu bilden. Dieses Signal kann von jeder Einrichtung benutzt werden, die ein solches Signal verwertet, wie z. B. ein Fernsehempfänger.
• Fig. 10 ist ein Beispiel eines ausführlicheren Blockschaltbildes eines Teils der in Fig. 9 gezeigten adaptiven Entfaltungsschaltung 808. In Fig. 10 ist ein Eingangsanschluß 905 mit einem Ausgang das Zeitfehlerausgleichers 806 (von Fig. 9) verbunden. Der Eingangsanschluß 905 ist mit einem Eingang eines Hochpaßfilters (HPF) 904 und einem ersten Eingang eines Addierers 902 verbunden. Ein Ausgang des Addierers 902 ist mit einem Ausgangsanschluß 915 verbunden. Ber Ausgangsanschluß 915 bringt das entfaltete Luminanzsignal Luf hervor, das dem in Fig. 11 (unten) gezeigten Rest der Entfaltungsschaltung zugeführt wird.
• Ein Ausgang des HPF 904 ist mit einem Eingang eines Modulators 906 verbunden. Ein Ausgang des Modulators 906 ist mit einem Eingang eines Vertikal-Tiefpaßfilters (LPF) 908 verbunden. Ein Ausgang des Vertikal- LPF 908 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 902 verbunden. Ein Eingangsanschluß 925 ist mit einer Quelle (nicht gezeigt) eines Entfaltungs-Trägersignals Luf verbunden. Der Eingangsanschluß 925 ist mit einem zweiten Eingang des Modulators 906 verbunden.
• Im Betrieb ist das Eingangssignal Lf* das bandbreitebegrenzte gefaltete Luminanzsignal. Das Horizontal-HPF 904 filtert die Frequenzen unterhalb des gefalteten Luminanzsignals aus, die die Chrominanzinformation enthalten. Wenn das Seitenband-Luminanzsignal durch die Aufnahmeschaltung um den Faltungsträger bei etwa 5 MHz gefaltet wird, wird das höchstfrequente Luminanzsignal bei etwa 4.2 MHz auf etwa 800 kHz gefaltet. Die Grenzfrequenz des Horizontal-HPF liegt daher vorzugsweise bei etwa 750 kHz. Dieses hochpaßgefilterte Signal wird dann durch den Modulator 906 um die Entfaltungsfrequenz, die etwa 5 MHz beträgt, entfaltet (wobei die tatsächliche Frequenz nach Maßgabe der oben in der Beschreibung des Modulators 518 (von Fig. 6) beschriebenen Kriterien gewählt wird). Wie in dem Fall bei dem Modulator 518 (von Fig. 6) kann der Modulator 906 in einer bekannten Weise unter Verwendung eines Vierquadranten-Multiplizierers konstruiert werden, oder er kann ein +1/-1 Modulator sein, der ein Taktsignal bei der halben Abtastfrequenz benutzt, die in diesem Beispiel bei etwa 10 MHz liegen kann.
• Das demodulierte Signal vom Modulator 906 wird dann durch das Vertikal-LPF 908 gefiltert. Die von dem Vertikal-LPF 908 durchgeführte Verarbeitung kann auch als Mittelwertbildung beschrieben werden, die den Störabstand des sich ergebenden Signals erhöht. Dieses Signal wird im Addierer 902 zu dem empfangenen gefalteten Luminanzsignal Lf* vom Eingangsanschluß 905 addiert. Das entstandene entfaltete Signal Luf* besteht aus einem entfalteten Volband-Luminanzsignal, das um zeitliche, vertikale und horizontale DC zentriert ist, und einem Abbild des Vollband-Luminanzsignals, das um den Entfaltungsträger zentriert ist, das eine Frequenz bei der halben maximalen zeitlichen Frequenz, der halben maximalen vertikalen Frequenz und bei einer horizontalen Frequenz von etwa 5 MHz aufweist. Dieses Abbild des Luminanzsignals muß entfernt werden.
• Fig. 11 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild eines Beispiels eines zweiten Teils der in Fig. 9 gezeigten adaptiven Entfaltungsschaltung 808. In Fig. 11 ist ein Eingangsanschluß 1005 mit einem Ausgang des Addierers 902 (von Fig. 10) verbunden. Der Eingangsanschluß 1005 ist mit entsprechenden Eingängen eines zeitlichen Tiefpaßfilters LPF 1004 und eines adaptiven räumlichen LPF 1006 verbunden. Ein Ausgang des zeitlichen LPF 1004 ist mit einem ersten Dateneingang eines Softschalters 1008 verbunden. Ein Ausgang des Softschalters 1008 ist mit einem Eingang einer adaptiven Anhebungsschaltung 1010 verbunden. Ein Ausgang der adaptiven Anhebungsschaltung 1010 ist mit einem Ausgangsanschluß 1015 verbunden. Dar Ausgangsanschluß 1015 ist mit dem Luminanzsignaleingang des Composit-Videosignalgenerators 810 (von Fig. 9) verbunden.
• Ein Ausgang des adaptiven räumlichen LPF 1006 ist mit einem zweiten Dateneingang des Softschalters 1008 verbunden. Ein Eingangsanschluß 1025 ist mit dem Bewegungssignalausgang des Chrominanz-/Bewegungssignalseparators 818 (von Fig. 9) verbunden. Der Eingangsanschluß 1025 ist mit einem Steuereingang des Softschalters 1008 verbunden.
• Wie oben in bezug auf den Faltungsträger beschrieben, wird die Entfaltungsträgerfrequenz gewählt, um den Abstand zwischen dem Basisband-Luminanzsignal und dem Luminanzspiegelsignal in der zeitlichen, vertikalen und horizontalen Richtung zu maximieren. Aber die spektralen Eigenschaften des aufgezeichneten Luminanzsignals beeinflussen die spektrale Form des entfalteten Luminanzsignal und des Spiegelsignals. Die spektralen Eigenschaften des aufgezeichneten Luminanzsignals müssen daher benutzt werden, um das Spiegelsignal adaptiv auszufiltern und nur das entfaltete Vollband-Luminanzsignal übrigzulassen.
• Wenn der Bewegungspegel niedrig ist, liegt das entfaltete Luminanzsignal bei zeitlich niedrigen Frequenzen (nahe bei der zeitlichen DC), und das Luminanzspiegelsignal liegt in der zeitlichen Richtung nahe bei dem Entfaltungsträger, der gewählt wurde, von der zeitlichen DC weit weg zu sein. Beim Vorhandensein von Bewegung belegt das Luminanzsignal eine breitere zeitliche Bandbreite. In diesem Fall kann der Spiegel sich zeitlich mit dem entfalteten Luminanzsignal überschneiden, und der Spiegel muß räumlich entfernt werden.
• Das adaptive räumliche LPF 1006 arbeitet, um das entfaltete Luminanzsignal von dem Luminanzspiegelsignal adaptiv räumlich zu trennen, indem das entfaltete Luminanzsignal Luf* adaptiv räumlich gefiltert wird. Die oben erwähnte Patentanmeldung G8 91 09732.9 (Veröffentlichung Nr. G8 2 246 926 A) beschreibt ausführlicher ein adaptives räumliches LPF, das als das adaptive räumliche LPF 1006 in Fig. 10 benutzt werden kann, und es wird hier nicht im einzelnen erörtert.
• Der Softschalter 1008 steuert als Reaktion auf das rückgewonnene Bewegungssteuersignal M* den Anteil der zeitlich getrennten und adaptiv räumlich getrennten entfalteten Vollband-Luminanzsignale, die in das entfaltete Luminanzsignal einzuschließen sind, Wenn der Bewegungspegel null oder fast null ist, kommt der Ausgang des Softschalters 1008 vollständig von dem zeitlichen LPF 1004. Sowie die Größe der Bewegung allmählich zunimmt, nimmt der Anteil des Eingangs von dem zeitlichen LPF 1004 ab, und der Anteil des Eingangs von dem adaptiven räumlichen LPF 1006 nimmt zu. Bei Vorhandensein von relativ hohen Bewegungspegeln kommt der Ausgang des Softschalters 1008 von dem adaptiven räumlichen LPF 1006.
• Der Ausgang des Softschalters 1008 ist ein abgeschwächtes Luminanzsignal LD*. (Dieses Signal wurde abgeschwächt, um die hohen Luminanzfrequenzen zu dämpfen, um die Rückwärtskompatibiltät in Betracht zu ziehen). Dieses Signal wird dann in der adaptiven Anhebungschaltung 1010 adaptiv angehoben. Der adaptive Abschwächer 506 (von Fig. 6 oder 7) lieferte keine Abschwächung, wenn der hochfrequente Anteil des Luminanzsignals null oder fast null war, und lieferte die maximale Abschwächung, wenn der hochfrequente Anteil auf einem relativ hohen Pegel war. Umgekehrt, wenn der Pegel des hochfrequenten Anteils des abgeschwächten Luminanzsignals null oder fast null ist, wurde keine Abschwächung durchgeführt, und es ist keine Anhebung erforderlich. Wenn der Pegel des hochfrequenten Anteils des abgeschwächten Luminanzsignals höher ist, wurde irgendeine Abschwächung durchgeführt, und irgendeine Anhebung ist erforderlich.
• In einem Anheber wird dieselbe Menge des hochfrequenten Teils eines Signals dem Signal wieder hinzugefügt. In diesem Fall muß ein Anheber benutzt werden, um die gedämpften hohen Luminanzfrequenzen zu verstärken, um sie auf ihren ursprünglichen Pegel von der Dämpfung wiederherzustellen.
• Der adaptive Anheber 1010 kann in einer ähnlichen Weise wie der adaptive Abschwächer 506 (von Fig. 6 oder 7) aufgebaut werden. Bei einer Ausführung eines von der Abschwächerschaltung von Fig. 6 abgeleiteten adaptiven Anhebers kann ein Horizontal-Hochpaßfilter für das Horizontal-Tiefpaßfilter 512 eingesetzt werden. Bei dieser Ausführung können die Frequenzeigenschaften des Hochfrequenz-Luminanzdetektor-HPF (502) von den Frequenzeigenschaften des Anhebungs-HPF (512) abweichend sein. Bei einer zweiten Ausführung kann das Horizontal-LPF 512 beseitigt werden, und der Ausgang des Horizontal-HPF 502 kann ebenfalls mit dem zweiten Eingang des Softschalters 508 verbunden werden. Bei einer dritten Ausführung kann die in Fig. 7 gezeigte Schaltung modifiziert werden, um diese Funktion auszuführen.
• Fig. 7 zeigt eine Kombination eines Horizontal-Kammfilters 512 und eines Softschalters 508. In der Beschreibung von Fig. 7 wurden die an die Multiplizierer 608 und 612 gelieferten Skalierungsfaktoren K1 und K2 der Suchtabelle 614 so gewählt, daß das Kammfilter 512 als ein Tiefpaßfilter arbeitet. Alternativ kann die Suchtabelle 614 jedoch vorprogrammiert werden, um das Kammfilter 512 als ein Hochpaßfilter arbeiten lassen. Ein normales Dreiabgriff-Hochpaßfilter, das einen potenzierten Kosinusfrequenzgang zeigt, hat die äußeren Abgriffe mit -1/4 und den Mittenabgriff mit 1/2 gewichtet. Wenn die Suchtabelle 614 richtig vorprogrammiert wäre, könnte folglich das Kammfilter 512 als ein Hochpaßfilter arbeiten.
• Nun auf Fig. 6 verweisend erzeugt der Pegeldetektor 504 bei Anwesenheit von null hohen Frequenzen in dem rekonstruierten Luminanzsignal LD* ein nullwertiges Signal. Bei Anwesenheit eines Maximalpegels von hohen Frequenzen erzeugt der Pegeldetektor 504 ein Maximumsignal. Wieder auf Fig. 7 verweisend wird, wenn der ermittelte Pegel des hochfrequenten Anteils des abgeschwächten Signals relativ hoch ist, das hochpaßgefilterte rekonstruierte Luminanzsignal zu dem Ausgangsanschluß geführt. In diesem Fall ist der Skalierungsfaktor K1 -1/4, und der Skalierungsfaktor K2 ist 1/2, und die hohen Frequenzen werden gegenüber den niedrigen Frequenzen verstärkt. Wenn der Pegel des hochfrequenten Anteils des abgeschwächten Luminanzsignals allmählich abnimmt, wird der Anteil des hochpaßgefilterten abgeschwächten Luminanzsignals in einer kontinuierlichen Weise vermindert, und der Anteil des ungefilterten abgeschwächten Luminanzsignals wird in einer kontinuierlichen Weise erhöht. Wenn der ermittelte Pegel des hochfrequenten Anteils des abgeschwächten Luminanzsignals null oder fast null ist, wird das ungefilterte abgeschwächte Luminanzsignal zu dem Ausgangsanschluß geführt. In diesem Fall ist der Skalierungsfaktor K1 null, und der Skalierungsfaktor K2 ist eins, und es wird keine Verstärkung erzeugt. Indem die Suchtabelle 614 richtig vorprogrammiert wird, kann die adaptive Anhebung die inverse Operation der auf dem Aufnahmeanal durchgeführten adaptiven Abschwächung gemacht werden. Es kann jedoch erwünscht sein, daß der maximale Pegel der auf das abgeschwächte Luminanzsignal angewandten Verstärkung auf einen kleineren Wert als der maximale Wert begrenzt wird, der erforderlich ist, um das ursprüngliche Luminanzsignal vollständig zu rekonstruieren.
• Während des Aufzeichnens ist es möglich, ein Bewegungssignal zur adaptiven Chrominanz-/Luminanzsignaltrennung aus dem eingegebenen zusammengesetzten Videosignal selbst zu gewinnen. Falsche Bewegung kann durch das Chrominanzsignal eingebracht werden, aber die falsche Bewegung kann in dem Chrominanz-/Luminanzsignalseparator beseitigt werden, indem das zeitlich hochpaßgefilterte Signal vertikal und horizontal tiefpaßgefiltert wird. Weil sich die Chrominanzseitenbänder nicht bis unter 2 MHz herab erstrecken, stellt die horizontale Filterung sicher, das die falsche Bewegung entfernt wird.
• Wie oben beschrieben, werden die hohen Luminanzfrequenzen in das niederfrequente Luminanzsignal gefaltet, indem sie, in einer ähnlichen Weise wie der Chrominanzunterträger in das zusammengesetzte Videosignal gelegt wird, auf einen Faltungsträger moduliert werden und dieser Träger in das Fukinuki-Loch gelegt wird. Es gibt jedoch keine Beschränkungen der unteren Seitenbänder der gefalteten hohen Luminanzfrequenzen. In der Tat können diagonale Details in dem Vollband-Luminanzsignal, wenn sie in die tiefen Luminanzfrequenzen gefaltet werden, sich bis ganz hinab zur räumlichen DC erstrecken. Weil der Faltungsträger auf einer bildweisen Basis alterniert (um den zeitlichen Abstand von DC zu maximieren), werden diese diagonalen Details unkorrekt als falsche Bewegung erfaßt, und kein Grad von räumlicher Filterung kann diese falsche Bewegungserfassung entfernen. Um beim Abspielen das reflektierte Luminanzsignal von dem entfalteten Luminanzsignal richtig zu entfernen, ist es erforderlich, einen getrennten Kanal für das die Bewegung darstellende Signal zur Verfügung zu stellen.
• Ein Fachmann in der Technik der Videosignalprozessorkonstruktion wird erkennen, daß das Bereitstellen eines getrennten Kanals, der der Wiedergabeschaltung das bewegungdarstellende Signal liefert, es dem bewegungsadaptiven Luminanz-Rekonstruktionsprozeß in der Wiedergabeschaltung erlaubt, die bewegungsadaptive Verarbeitung des Chrominanz-/Bewegungssignalseparators in der Aufnahmeschaltung nachzuahmen. Wenn z. B. der Chrominanz-/Bewegungssignalseparator in der Aufnahmeschaltung die zeitliche Verarbeitung in irgendeinem Bereich des Bildes gewählt hat, um das Luminanzsignal zu gewinnen, wäre es falsch, die räumliche Verarbeitung zu wählen, um das Vollband-Luminanzsignal in demselben Bereich des Bildes zu rekonstruieren.
• Fernar bringt der Chrominanz-/Bewegungssignaltrennungsprozeß, ungeachtet wie gut er durchgeführt wird, einige Artefakte in das Bild ein. Der Vollband-Luminanzsignal-Rekonstruktionsprozeß bringt ebenfalls Artefakte in das Bild ein. Wenn der zweite Prozeß von dem ersten Prozeß unabhängig ist, dann weisen die durch den vorangehenden Prozeß eingabrachten Artefakte Artefakte auf, die ihnen durch den nachfolgenden Prozeß zugeführt werden, was sie verstärkt. Die Verstärkung der Artefakte kann stark reduziert werden, wenn die nachfolgende Verarbeitung gezwungen werden kann, der vorangehenden Verarbeitung zu folgen. Die Bereitstellung eines getrennten Kanals für das bewegungdarstellende Signal berücksichtigt beide obigen Verbesserungen.
• Man sollte weiter zur Kenntnis nehmen, daß es in einem einzigen VCR einige Schaltungen gibt, die zwischen dem Aufnahmekanal und dem Wiedergabekanal geteilt werden. Zum Beispiel können die Modulatoren 518 und 902 ein einziger Modulator sein, der unter Verwendung einer geeigneten Schaltmatrix geteilt wird, die in einer bekannten Weise aufgebaut werden kann. Außerdem können der adaptive Abschwächer 506 und der adaptive Anheber 910 eine einzige Schaltung sein, die durch Verwendung einer geeigneten Schaltmatrix gemeinsam benutzt wird. Diese Schaltmatrix muß entweder zwischen zwei getrennten Suchtabellen, eine (614) für den Abschwächer 506 und eine getrennte für den Anheber 910, umschalten, oder eine Signalsuchtabelle kann alternativ ein getrenntes Bit in dem Adresseneingang des ROM besitzen, das die Speicherstellen in dem ROM effektiv in zwei Hälften teilt und angibt, welche Hälfte für die momentane Operation -- Abschwächen zum Aufnehmen oder Anheben zum Wiedergeben -- zu verwenden ist.
• Die oben erläuterten Ausführungen der Erfindung, die nur als Beispiele dienen, können ein Signalverarbeitungssystem für einen VCR zur Verfügung stellen, das unter Beibehaltung der Rückwärtskompatibilität eins verbesserte Videoqualität liefert, um durch dieses verbesserte System bespielte Videokassetten auf gegenwärtigen VCRs abzuspielen.

Claims (3)

1. Videosignalverarbeitungssystem zur Aufnahme eines breitbandigen Videosignals auf einem Aufzeichnungsmedium mit begrenzter Bandbreite, wobei das System umfaßt:

eine Bandfilterungseinrichtung (502, 512) zum Empfangen eines Videosignals mit zumindest einem breitbandigen Luminanzsignal, das niederfrequente und hochfrequente Luminanzkomponenten umfaßt, und zum Erzeugen einer niederfrequenten Luminanzbandkomponente mit einer Bandbreite, die auf die begrenzte Bandbreite beschränkt ist, und einer hochfrequenten Luminanzbandkomponente daraus,

eine adaptive Abschwächungseinrichtung (504, 508) zur Abschwächung der Amplitude der hochfrequenten Luminanzbandkomponente gemäß ihrer Amplitude in dem Umfang, dass wiedergegebe Artefakte kein unakzeptables Bild erzeugen, und

eine Einrichtung (518, 522) zum Modulieren der hochfrequenten Luminanzbandkomponente in ein Spektrum der niederfrequenten Luminanzbandkomponente.

2. Videosignalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Abschwächungseinrichtung umfaßt:

eine Verstärkungsfaktorsteuersignalerzeugungseinrichtung (504) zur Erzeugung eines Abschwächungsverstärkungsfaktorsteuersignals, das in monoton abnehmendem Verhältnis zum Pegel der hochfrequenten Luminanzbandkomponente variiert, und

eine Abschwächungsverstärkungsfaktorsteuereinrichtung (508) zur Abschwächung einer Amplitude der hochfrequenten Luminanzbandkomponente in Übereinstimmung mit dem Abschwächungsverstärkungsfaktorsteuersignal.

3. Videosignalverarbeitungssystem mit einer Dekodiereinrichtung (70) zur Umwandlung eines gefalteten VideoLuminanzsignals mit begrenzter Bandbreite in ein breitbandiges, ungefaltetes VideoLuminanzsignal, wobei das Luminanzsignal mit begrenzter Bandbreite eine niederfrequente Luminanzbandkomponente mit einer Bandbreite, die auf die begrenzte Bandbreite beschränkt ist, und eine hochfrequente Luminanzbandkomponente umfaßt, die in ein Spektrum der niederfrequenten Bandkomponente gefaltet ist, wobei die Dekodiereinrichtung (70) außerdem Bewegungsinformation (M*) verarbeitet, umfassend:

eine Einrichtung (906, 902) zur Rückfaltung des gefalteten VideoLuminanzsignals mit begrenzter Bandbreite, um daraus ein ungefaltetes BasisbandLuminanzsignal bereitzustellen, das eine Bandbreite besitzt, die größer als die begrenzte Bandbreite ist, und das das niederfrequente VideoLuminanzsignal und die hochfrequente Luminanzbandkomponente umfaßt, die von dem VideoLuminanzsignal mit begrenzter Bandbreite rückgefaltet ist,

eine Einrichtung (1004, 1006, 1008) zur zeitlichen oder räumlichen Filterung des ungefalteten Luminanzsignals in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation (M*) und

eine adaptive Anhebungseinrichtung (1010) zur Anhebung der ungefalteten hochfrequenten Luminanzbandkomponente in der Amplitude um einen Betrag, der von ihrer Größe abhängt, um die ursprüngliche Amplitude wiederherzustellen.