DK168845B1 - Fremgangsmåde og apparat til behandling af et signal, der repræsenterer et todimensionalt billede - Google Patents

Description

i DK 168845 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til behandling af et signal, der repræsenterer et todimensionalt billede, og af den art, der er angivet i indledningen til krav 1. Den angår også et modtagerapparat til an-5 vendelse ved et system, hvor et signal, der repræsenterer et todimensionalt billede, overføres i subsamp-let form, som angivet i indledningen til krav 4.

Der har været givet et antal forslag til udsendelse af højopløsnings-fjernsynssignaler, hvoraf ét er 10 beskrevet i "NHK Laboratories Note, serie nr. 304, af september 1984, "A Single Channel HDTV Broadcast System - The MUSE" af Y. Ninomiya, Y. Ohtsuka og Y. Izumi". I dette forslag betragtes kun to betingelser, når fjernsynssignalet udsendes, nemlig om billedindholdet er 15 stationært eller ikke. Det har vist sig, at dette ikke i sig selv er tilstrækkeligt til korrekt at reproducere højopløsnings-fjernsynssignalet ved modtageren.

WO-publ. patentansøgningen 87/05770 beskriver en fremgangsmåde til videosignalbehandling for båndbredde-20 reduktion af højopløsningsfrekvenssignaler, som overføres i subsamplet form over en transmissionskanal, som angivet i krav l's indledning.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde og et forbedret modtagerapparat 25 til behandling af et sub-samplet signal.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, hvis karakteristiske træk fremgår af krav 1. Yderligere træk ved fremgangsmåden fremgår af de øvrige uselvstændige fremgangsmådekrav.

30 Sådanne arrangementer har den fordel, at de ikke-adaptive interpolationsfiltre, der har nøje specifikationer med hensyn til deres frekvens og trinsvar, forsynes med det ensartede sub-samplede indgangssignal, som kræves for at de overholder disse specifikationer-35 ne, selv når de arbejder i nærheden af grænsen af et område, der blev sendt med det tilsvarende sub-samp-lingsmønster.

DK 168845 B1 2 Når det modtagne sub-samplede fjernsynssignal har væsentligt færre linier pr. billede end højopløsnings-fjernsynssignalet, som det udledes fra, kan pix-lerne i blokke af det modtagne sub-samplede fjernsyns-5 signal blandes på invers måde, når dette udføres forud for udsendelsen.

Når det modtagne sub-samplede signal ledsages af et yderligere signal, der overfører information med hensyn til bevægelsen og/eller den rumlige information 10 for hver blok eller hvert område, kan det yderligere signal ved modtagelse anvendes til at vælge både de behørige adaptive og ikke-adaptive rumfrekvensfilter-svar.

Opfindelsen angår også et modtagerapparat af den 15 indledningsvis angivne art, hvis karakteristiske træk fremgår af krav 4. Yderligere træk ved modtagerappara-tet fremgår af de øvrige uselvstændige apparatkrav.

Når det sub-samplede fjernsynssignal indeholder væsentligt færre linier pr. billede end højopløsnings-20 fjernsynssignalet, som det udledes fra, og når pixlerne i blokke af det sub-samplede fjernsynssignal blandes forud for overføringen, kan apparatet yderligere omfatte organer til blanding af disse blokke af det modtagne sub-samplede fjernsynssignal på invers måde i forhold 25 til blandingen forud for overføringen, før den førstnævnte interpolationsfiltrering.

Når systemet har et yderligere signal, der overfører information med hensyn til bevægelse og/eller ruminformation for hver blok eller segment, og overfø-30 res med det sub-samplede signal, kan apparatet omfatte organer til modtagelse af det yderligere signal og til påføring af den således modtagne information til styring af den først nævnte og den anden interpolationsfiltreringsoperation for at vælge det behørige rum-35 frekvensfiltersvar for hver blok eller segment. Informationen kan også føres til blandeorganet, for således at styre den inverse blanding.

DK 168845 B1 3

Opfindelsen tilvejebringer tillige en fremgangsmåde til behandling af et højopløsnings-fjernsynssignal til overføring ved hjælp af en transmissionskanal eller optegnelsesbærer, hvilken fremgangsmåde omfatter 5 trinnene: i. opdeling af højopløsnings-fjernsynssignalets billede i et antal op til hinanden stødende blokke, ii. bestemmelse af graden af bevægelse i hver blok, 10 iii. udsættelse af hver blok for todimensional spatial filtrering, hvis egenskaber afhænger af graden af bevægelse, iv. udsættelse af hver således filtreret blok for spatial og temporal sub-sampling, hvis struktur af- 15 hænger af graden af bevægelse, og v. reduktion af antallet af linier i en sub-samplet blok, enten ved den nævnte sub-samplingsstruk-tur eller ved at udsætte de resulterende sub-sampler fra en blok for blanding for at frembringe et sub- 20 samplet fjernsynssignal, der har væsentlige færre linier pr. billede, end der er indeholdt i højopløsnings--fj ernsyns s ignalet.

En sådan fremgangsmåde tilvejebringer et kompromis mellem rumlig og tidsmæssig opløsning. Stationære 25 og næsten stationære områder overføres med høj rumlig opløsning, men med ringe bevægelsesgengivelse, medens voksende bevægelse formindsker den rumlige opløsning, men forbedrer bevægelsesgengivelsen. Dette drager fordel af øjets reducerede opfattelse af rumlig opløsning 30 ved objekter, der bevæger sig. Brugen af den todimensionale rumlige filtrering og tidsmæssig sub-sampling bevirker dirren snarere end uskarphed ved genstande, hvis bevægelse ligger under den detekterede tærskel. Denne dirren kan fjernes i modtageren ved ikke-lineær 35 tidsmæssig interpolation, medens en information, der er tabt ved uskarphed, ikke kan genvindes nøjagtigt.

DK 168845 B1 4

Ovenstående fremgangsmåde kan yderligere indbefatte følgende trin: i. udsættelse af i det mindste de blokke, der udviser bevægelse over en vis tærskel, for den todimen- 5 sionale filtrering, hvis egenskaber desuden afhænger af karakteren af den rumlige information, og ii. udsættelse af hver filtreret blok for rumlig og tidsmæssig sub-sampling, hvis struktur yderligere afhænger af karakteren af rumlig information.

10 Denne fremgangsmåde kan yderligere have et trin til udsættelse af hver blok for rumlig og tidsmæssig prøvning, efter bestemmelse af graden af bevægelse og/eller karakteren af rumlig information, for at sikre sammenhæng og/eller opnå andre fordele.

15 Opfindelsen tilvejebringer yderligere et apparat til behandling af et højopløsningssignal til overføring ved hjælp af en transmissionskanal eller optegnelsesbærer, hvor apparatet omfatter organer til opdeling af høj opløsnings-fjernsynssignalbilledet i et antal op til 20 hinanden stødende blokke, organer til bestemmelse af graden af bevægelse i hver blok, organer til at udsætte hver blok for todimensional rumlig filtrering, hvis egenskaber bestemmes ved graden af bevægelse, organer til at udsætte hver således filtreret blok for rumlig 25 og tidsmæssig sub-sampling, hvis struktur afhænger af den nævnte grad af bevægelse, organer til reduktion af antallet af linier i en sub-samplet blok og organer til ud fra dette signal at frembringe et sub-samplet fjernsynssignal, der har væsentligt færre linier pr. bille-30 de end højopløsnings-fjernsynssignalet.

Et sådant apparat kan desuden omfatte organer til bestemmelse af den rumlige information i hver blok, hvor organerne til udsættelse af hver filtreret blok for rumlig og tidsmæssig sub-sampling ikke alene 35 afhænger af graden af bevægelse i blokken, men også af karakteren af dens rumlige information.

DK 168845 B1 5

Opfindelsen tilvejebringer desuden et interpolationsfilterarrangement .

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 5 fig. 1 viser et blokdiagram af et fjernsynssig nalgenererende udstyr ifølge opfindelsen, fig. 2, 3 og 4 diagrammer til forklaring af det i fig. 1 viste udstyrs funktion, fig. 5 et blokdiagram af en gren af udstyret i 10 fig. 1, fig. 6, 7, 8 og 9 diagrammer til forklaring af funktionen af grenen i fig. 5, fig. 10 et blokdiagram for en yderligere gren i udstyret i fig. 1, 15 fig. 11, 12, 13, 14 og 15 diagrammer til forkla ring af funktionen af grenen i fig. 10, fig. 16 et blokdiagram af en yderligere gren i udstyret i fig. 1, fig. 17 et blokdiagram af et fjernsynsmodtage-20 rapparat ifølge opfindelsen, fig. 18 og 19 diagrammer af et filterarrangement til anvendelse ved apparatet i fig. 17, fig. 20 et diagram til forklaring af funktionen af en del af apparatet i fig. 17, 25 fig. 21 et blokdiagram af en del af apparatet i fig. 17, fig. 22 et blokdiagram af et alternativ til indretningen ifølge fig. 21, og fig. 23 et blokdiagram af en yderligere del af 30 apparatet i fig. 17.

Opfindelsen vil blive beskrevet i relation til et fjernsynssignal af MAC-pakketypen, der er indrettet til højopløsningsfjernsyn (HDTV), hvor signalet, der faktisk transmitteres vil have 625 linier, 50 Hz del-35 billedfrekvens, 2:1 springskanderet, således at det kan modtages af ikke-HDTV-modtagere, selvom signalkilden DK 168845 B1 6 kan give et 1250 linier, 50 Hz delbilledfrekvens, 2:1 springskanderet signal. Det udsendte billedsignal vil ledsages af et digitalsignal, der giver yderligere information med hensyn til billedsignalet, og der henvi-5 ses undertiden til et sådant system ved betegnelsen "Digital Assisted Television" (DATV). I den følgende beskrivelse antages det, at hvert billede deles i et antal blokke, der hver er et givet antal pixels brede gange et givet antal linier høje, hvilke antal ikke be-10 høver at svare til hinanden, og at den digitale information angår en egenskab eller egenskaber ved hver blok, såsom bevægelse og dens grad.

Med et sådant transmissionssystem, hvor signalet uddrages fra et 1250 linier 25 MHz højopløsnings-fjern-15 synskamera, og hvor transmissionskanalen er 625 linier, 6 MHz båndbredde, kræves en samlet komprimering på 4:1. Systemet, der anvendes til at sample højopløsningssignalet, der er rede til transmission, danner et kompromis mellem at give afkald på tidsmæssig (temporal) og 20 rumlig (spatial) opløsning som vist i følgende eksempler:

Systemperiode Temporal Spatial komprimering komprimering 80 msec 2:1 2:1 25 40 msec 2:1 2:1 20 msec 1:1 4:1

Der anvendes således flere forskellige delbil-ledhastigheder for forskellige hastighedsområder som følger: 30 i. i en stationær arbejdsmåde (hastighedsområde: 0-0,5 pixels/40 msec) er delbilledfrekvensen 12,5 Hz og det grundlæggende interval 80 msec.

ii. en arbejdsmåde for langsom bevægelse (hastighedsområde: 0,5-2 pixels/40 msec) er delbilledfrek- 35 vensen 25 Hz, og det grundlæggende interval er 40 msec.

iii. i en bevægelsesarbejdsmåde (hastighedsområde: Over 2,0 pixels/40 msec) er delbilledfrekvensen 50 Hz og det grundlæggende interval er 20 msec.

DK 168845 B1 7

Pig. 1 er et blokdiagram for transmissionsudstyret til anvendelse ved et sådant system, hvor henvisningsbetegnelsen 1 angiver en indgangsterminal, der modtager i det mindste luminansinformationen fra et 5 højopløsnings-fjernsynskamera. Denne luminans information føres til tre parallelle grene 2, 3 og 4, der er henholdsvis 20 msec-, 40 msec- og 80 msec-grenen, hvori signalet vil blive behandlet på en måde, der skal beskrives. Udgangene fra disse tre grene føres til en 10 grenomskifter, hvis udgang udtages fra en af grenene og ved hjælp af et nykvistflter 6 føres til en udgangsterminal 7 til multipleksning med den anden komponent af MAC-signalet, før dette føres til en transmissionskanal eller optegnelses bærer, idet den yderligere in-15 volverede behandling ikke er vist. Fig. 1 viser heller ikke frembringelsen af det digitale signal til DATV, som i transmissionen fører information såsom arten af sampling, bevægelse osv.

Luminansinformationen ved indgangsterminalen 1 20 føres også til en første og anden transientadaptiv bevægelsesdetektor 8 og 9, hvor den første detektor (8) frembringer et udgangssignal, når den detekterede bevægelse er mindre end 0,5 pixels/40 msec, medens den anden detektor (9) frembringer et udgangssignal, når 25 den detekterede bevægelse er større end 2 pixels/40 msec. Udgangene fra bevægelsesdetektorerne 8 og 9 føres til henholdsvis et første og andet spatial-over-ensstemmelseskredsløb 10 og 11, der bestemmer overensstemmelsen mellem op til hinanden stødende omgivende 30 blokke, og hvis udgange er ført til et tre-niveaube-slutningskredsløb 12 til frembringelse af en udgang svarende til en af de tre tilstande (i) til (iii) som ovenfor beskrevet. Denne udgang føres til et første temporal-overensstemmelseskredsløb 13, der styrer ti-35 den, hvori enhver ændring i signalniveauet fra beslutningskredsløbet 12 føres videre afhængigt af graden DK 168845 B1 8 af bevægelse, via et yderligere spatial-overensstem-melseskredsløb 14, der bestemmer overensstemmelsen mellem en blok og dens omgivende blokke, og et andet temporal-overensstemmelseskredsløb 15, der sikrer 5 temporal-overensstemmelse over en forholdsvis lang periode (240 msec) for at undgå skiftende kunstprodukter, for at styre indgangen til grenomskifteren 5 til at styre valget af det behandlede signal i henhold til ovenstående kriterier.

10 I en form kan 20 msec-grenen 2 bestå af et to dimensionalt lav-pasfilter, en sub-samplingsenhed og en blandeenhed. Lavpas-filterets frekvenssvar har en rombe-lignende form, hvoraf en kvadrant er vist i fig.

2a. Dette filter er et intra-feltfilter, og har et ide-15 alt afskæringsfrekvenspunkt ved fs/4 (hvor fs betegner højopløsnings-samplingsfrekvensen). I fig. 2a er Fv angivet i perioder pr. billedhøjde, medens Fh er givet ved perioder pr. billedbredde. Sub-samplingsmønsteret er vist i fig. 2b, medens blandingen af de samplede pi-20 xels, der skal transmitteres, er vist i fig. 2c. I disse to figurer repræsenterer tallene pixler, hvor det første indeks angiver delbillednummeret, medens det andet indeks angiver linienummeret.

40 msec-grenen 3 kan bestå af en omskifter, et 25 to-dimensionalt lavpasfilter, en sub-samplingsenhed og en blandeenhed. Omskifteren vælger et delbillede ud af hvert par springskanderede delbillede og kan således anvendes til arbejdsmåden for langsom bevægelse. Denne grens lavpasfilters frekvenssvar har også en rombe-30 agtig form, hvoraf en kvadrant er vist i fig. 3a. Dette filter er atter et intra-feltfilter og har et ideelt afskæringsfrekvenspunkt ved fs/2. Sub-samplingsstruktu-ren er vist i fig. 3b, og blandingen af pixels, der skal transmitteres, er vist i fig. 3c (faktisk kræves 35 der ingen yderligere blanding, og blandeenheden vil altså ikke være påkrævet).

DK 168845 B1 9 80 msec-grenen 4 indeholder en omskifter, et to-dimensionalt lavpasfilter, en sub-sampiingenhed og en blandeenhed. Omskifteren vælger de første to delbilleder ud af fire på hinanden følgende delbilleder. Dis-5 se to delbilleder lagres, og det to-dimensionale filter sættes ind, hvor filteret har en yderligere rombe-agtig form, hvoraf en kvadrant er vist i fig. 4a som en fuldt optrukket linie, idet den punkterede linie angiver frekvenssvaret for kilden for HDTV-signalet. Filteret 10 er et intra-fuldbilledefilter, og har en ideel vandret afskæringsfrekvens ved punktet fs/2. Sub-samplings-strukturen er vist i fig. 4b, medens blandingen af pixels, der skal transmitteres under et første af to fuldbilleder er vist i fig. 4c, medens de til det an-15 det af sådanne helbilleder hørende er vist i fig. 4c'.

For de tre indtil nu beskrevne grene, har der været anvendt kvinkunks-samplingsmønstre, men det har vist sig, at samplings-mønstrene er optimeret til høj vandret og lodret opløsning på bekostning af 20 diagonalopløsningen. Billeder til transmission indeholder nogle spatiale mønstre, for hvilke det ikke er den mest hensigtsmæssige form for sampling, og det er således foreslået at tilvejebringe et antal selektive sub-grene, i det mindste for 20 msec- og 40msec-grenene 25 2 og 3, der hver tilvejebringer et forskelligt sub- samplingsmønster, der kan understøtte forskellige spatiale frekvenser, hvor transmissionsudstyret vælger det mønster, der bedst repræsenterer frekvenserne i et område (blok) af billedet. I et sådant tilfælde kan 20 30 msec-grenen 2 i fig. 1 erstattes af det arrangement, der er vist i blokdiagrammet i fig. 5.

I fig. 5 føres højopløsningssignalet ved terminal 1 til tre to-dimensionale decimeringsfiltre 16, 17 og 18, der hver har et forskelligt frekvenssvar, 35 hvor en kvadrant for det for filteret 16 gældende er vist i fig. 6a og svarer til svaret, der er vist i fig.

DK 168845 B1 10 2a, hvor både det lodrette og vandrette afskæringsfrekvenspunkt ligger ved Fs/4. Udgangssignalet fra filteret 16 føres til en kvinkunks-sampler 19, der kan tilvejebringe en samplingsstruktur som vist i fig. 6b, 5 hvor samplerne føres til en blander 20, der blander samplerne på en måde, der er vist i fig. 6c. Blanderen 20's udgang føres til en indgang til en sub-grenom-skifter 21, hvis udgang danner udgangen fra 20 msec-grenen.

10 En kvadrant af decimeringsfilteret 17’s frek venssvar er vist i fig. 7a, hvor den lodrette afskæringsfrekvens er Fs/8, medens den i vandret retning er Fs/4. Udgangen fra filteret 17 føres til en lodret og vandret sampler 22, hvis samplingsstruktur kan være 15 som vist i fig. 7b, medens det samplede udgangssignal føres til en yderligere blander 23, der blander samplerne på den i fig. 7c viste måde. Udgangen fra denne blander føres til en anden indgang til sub-grenomskif-teren 21.

20 Fig. 8a viser en kvadrant af frekvenssvaret for filteret 18, hvis udgang er ført til en vandret sampler 24, hvis samplingsmønster kan være som vist i fig. 8b, og hvis udgangssignal blandes i en yderligere blander 25 på den i fig. 8c viste måde, og udgangen 25 fra blanderen føres til en tredie indgang til sub-grenomskifteren 21.

Skønt ikke vist i fig. 5 kan en af sub-grenene eller en yderligere sub-gren tilvejebringe filtrering til fuld vandret opløsning. I et sådant tilfælde vil en 30 kvadrant af frekvenssvaret være som vist i fig. 9a, medens samplingsmønsteret og sampling-blandingen kan være som vist i henholdsvis 9b og 9c. Andre filtersvar og samplingsmønstre er også mulige.

Indgangssignalet ved terminal 1 føres også til 35 den første indgang på en første, anden og tredie kvadrat/differens-beregningsenhed 26, 27 og 28 for DK 168845 B1 11 at bestemme den spatiale frekvenskarakteristik, der bedst passer til indgangssignalet ved terminal 1, og hvis anden indgang er koblet til udgange fra de respektive lavpasfiltre 16, 17 og 18. udgangene fra bereg-5 ningsenhederne 26, 27 og 28 er koblet til respektive indgange til en forspændt sub-grenvælger 29, hvis udgang repræsenterer den valgte sub-gren, og som efter passage gennem et prøvekredsløb 30 for temporal og spatial overensstemmelse til fjernelse af skifte-10 kunstprodukter, og et isoleret blokfjernerkredsløb 31 til fjernelse af uoverenstemmende blokke er føjet til sub-grenomskifteren 21's styreindgang til valg af det samplede signal fra den behørige sub-gren, hvor denne udgang anvendes over en terminal 32 til påføring på 15 en indgang til grenomskifteren 5 (fig. l).

Fig 10 er et blokdiagram for et sub-samplings-arrangement til en 40 msec-gren, der kan erstatte 40 msec-grenen 3 i fig. 1. Det bemærkes, at det i fig.

10 viste arrangement er meget lig 20 msec-sub-grenar-20 rangementet i fig. 5, og tilsvarende henvisningsbetegnelser angiver samme eller lignende blokfunktioner.

Hvor der er en forskel i funktion er blokhenvisningen kendetegnet ved tilføjelse af et mærke. En kvadrant af frekvenssvaret for lavpas-decimeringsfilteret 16' er 25 vist i fig. lla, hvor den lodrette afskæringsfrekvens er Fs/4, og afskæringsfrekvensen i vandret retning er Fs/2, og er den samme som den i fig. 3a viste. Et kvin-kunks-samplingsmønster og -blandemønster for kvinkunks-sub-sampleren 19' og blanderen 20' er 30 vist i henholdsvis fig. 11b og llc. En kvadrant af frekvenssvaret for lavpas-decimeringsfilteret 17' er vist i fig. 12a, for hvilket afskæringsfrekvensen i både lodret og vandret retning er Fs/2, medens en samplingsstruktur og et blandemønster for en vandret sub-35 sampler 22' og blander 23' er vist i henholdvis fig. 12b og 12c. Fig. 13a, 13b og 13c viser de tilsva- DK 168845 B1 12 rende optegnelser for lavpas-decimeringsfilteret 18', den lodrette sub-sampler 24' og blanderen 25', hvor filtersvaret svarer til det i fig. 9a viste.

De ovenfor beskrevne filterfrekvenssvar, samp-5 lingsmønstre og blandearrangementer for de tre sub-grene af 40 msec-grenen kan anvendes i tilslutning til den langsomt bevægende arbejdsmåde ved film (telecine), hvor antallet af filmens enkeltbilleder pr. sekund svarer til antallet af fjernsynssignalets billeder såle-10 des, at hvert filmenkeltbillede er det samme under et totalbilledes to delbilleder. I et sådant tilfælde kan der anvendes to yderligere filterfrekvenssvar, samplingsmønstre og deraf følgende blandearrangementer, hvor disse er vist i fig. 14 og 15, hvor a er en kva-15 drant af frekvens s varet, b et samplingsmønster og c er blandearrangementet.

Pig. 16 er et blokdiagram, der viser 40 msec-grenen 4 i fig. 1 i større detaljer. Signalindgangen 1 er koblet til et totalbilledeafvisningsarrangement 20 33, der udfører temporal sub-sampling ved skiftevis at afvise højopløsnings-tv-signalets totalbilleder, hvor de resterende totalbilleder føres til et lavpasdecime-ringsfilter 34, der har det i fig. 4a viste frekvenssvar. Filterudgangen er ført til en kvinkunks-25 sampler 35, der har det i fig. 4b viste samplingsmønster, medens det samplede signal føres til en blander 36, der blander samplerne på den i fig. 4c viste måde. Blanderens udgang danner udgangen fra 80 msec-grenen, som optræder ved en terminal 37, der danner 30 en af indgangene til grenomskifteren 3 i fig. 1.

Pig. 17 er et blokdiagram af en del af modtageudstyret til modtagelse af et 625 linier, 50 delbilleder pr. sekund, 2:1 springskanderet signal, der på sendesiden er behandlet på den hidtil beskrevne måde. Den-35 ne figur omhandler ikke den normale forbehandling af det modtagne signal, nemlig frekvensvalg, frekvensænd- DK 168845 B1 13 ring og demodulation af det modtagne signal, da dette er processer, der i sig selv er velkendt og ikke af betydning for forståelsen af opfindelsen. Yderligere er adskillelsen af MAC-signalets forskellige komponenter 5 heller ikke vist, da heller ikke disse er af betydning for forståelsen. Det resulterende billedsignal (luminanssignal) føres over en terminal 39 til en omvendt blander 40, hvori de udsendte sampler gendannes på deres rette pladser, som de optog forud for blandin-10 gen i sendeudstyret, på blok-for-blok-basis. Den omvendte blandingsart styres af et digitalt hjælpesignal (DATV), der findes ved en terminal 41 efter demodule-ring fra det modtagne MAC-signal i den foran liggende del af modtageren, hvor DATV-signalet føres til en 15 kanaldekoder 42, hvori DATV-signalet dekodes til tilvejebringelse af behørige styresignaler til den omvendte blander 40 og andre enheder, der nu skal beskrives. Den omvendte blander frembringer et 1250 linier, 50 delbilleder pr. sekund, 2:1 springskanderet signal 20 af grov struktur, der føres til en enhed 43, der tilvej ebringer adaptivt skiftet interpolationsfiltrering, hvor de spatiale frekvensfiltreringskarakteristikker styres på en blok-for-blok-basis af styresignalet fra dekoderen 42. De spatiale frekvensfilterkarateristik-25 ker i enhed 43 tilnærmer de spatiale frekvenskarakteristikker for filtrene, der blev anvendt i sendeudstyret for grenene og sub-grenene. De således indførte filtre er normaliseret fra pixel til pixel, og alle filterkoefficienter er indrettet til at være positive.

30 Enheden 43 frembringer et groft interpoleret billede, hvor yderligere pixels frembringes for de pixelpunkter, for hvilke der ikke er modtaget en samplet pixel, selvom de samplede pixels ikke ændres.

Det resulterende udgangssignal fra den skiftede 35 filterenhed 43 føres til en sub-sampler 44, hvori det tidligere interpolerede signal atter sub-samples, DK 168845 B1 14 hvor sub-samplingsmåden er den samme som i sendeudstyret for denne blok. Dette sub-samplingsmønster udvides til tilstødende blokke for at præsentere den efterfølgende ikke-adaptivt skiftede interpolationsfiltrering-5 senhed 45 for et ensartet sub-samplingsmønster omkring hver blok. En speciel blok kan re-sub-samples efter flere mønstre svarende til dem der anvendes for den selv og dens naboer ved sen-deren. De spatiale fre-kvensfilterkarateristikker i filterenheden 45 svarer 10 i hovedsagen til de spatiale frekvenskarakteristikker for filtrene, der anvendes i sendeudstyret for grenene og sub-grenene, hvor disse karakteristikker skiftes under styring af signaler fra dekoderen 42. Det fuldt interpolerede 1250 linier-signal fra filterenheden 45 15 føres til en udgangsterminal 46 til frembringelse af en høj opløsnings-fremvisning.

Den adaptivt skiftede interpolationsfilterenhed 43 i fig. 17 kan omfatte et antal skiftede filtre, afhængigt af antallet af grene eller sub-grene i sende-20 udstyret. Til det i forbindelse med fig. 5, 10 og 16 beskrevne sendeudstyr vil der kræves syv skiftede filtre med positive koefficienter med dynamisk indstillelige forstærkninger. En konstruktion for et sådant skiftet filter er vist i fig. 18, der omfatter syv sekven-25 tielt forbundne linieperiodelagre, der er angivet ved henvisningsbetegnelserne 47-53, indrettet til at modtage og levere linier af fjernsynssignalet fra den omvendte blander 40 (fig. 17) på først-ind-først-ud-basis (PIFO). Tre adderingskredsløb 54, 55 og 56 30 adderer hver især udgangssignalerne fra et par af linielagrene som vist, og de resulterende adderede signaler føres til respektive partielle filtre 57, 58 og 59, medens et yderligere partielt filter 60 modtager sit indgangssignal direkte fra linielageret 50. En 35 terminal 61 modtager styresignaler fra dekoderen 42 (fig. 17) enten direkte eller efter yderligere behand- DK 168845 B1 15 ling og fører disse som en koefficientstyring til de partielle filtre 57, 58, 59 og 60. Udgangssigna lerne fra de partielle filtre 59 og 60 adderes i et adderingskredsløb 62, hvis udgang adderes til udgan-5 gen fra det partielle filter 58 i et yderligere additionskredsløb 63. Udgangen fra dette sidste additionskredsløb adderes til udgangen fra det partielle filter 57 i et additionskredsløb 64, hvis udgang ved terminalen 65 er filterets udgang.

10 Fig. 19 viser en opbygning af et partielt filter 57, 58, 59 eller 60 i fig. 18. I fig. 19 angiver henvisningsbetegnelsen 66 signalindgangen til filteret, medens 67 angiver koefficientstyreindgangen. Signalindgangen 66 er forbundet til i række forbundne 15 forsinkelsesled, der er givet henvisningsbetegnelserne 68-73, og som hver har en forsinkelsesperiode svarende til intervallet mellem pixels. Indgangen 66 og udgangene fra forsinkelsesleddene 68, 69, 71 og 73 er koblet i par på den viste måde til tre adderingskreds-20 løb 74, 75 og 76, hvis udgange er koblet til den første indgang til respektive multiplikatorer 77, 78 og 79, medens den første indgang til en yderligere multiplikator 80 er koblet til udgangen fra forsinkelsesleddet 70. Den anden indgang til multiplikato-25 rerne 77, 78, 79 og 80 er koblet til udgangen fra hver sit koefficientlager 81, 82, 83 og 84, hvis indgange er koblet til koefficientstyreindgangen 67. Multiplikatorerne 77 og 80's udgange adderes i et adderingskredsløb 85, hvis udgang adderes til udgan-30 gen fra multiplikatoren 78 i et yderligere adderingskredsløb 86. Adderingskredsløbet 86's udgang adderes til udgangen fra multiplikatoren 79 i adderingskredsløbet 87, hvis udgang ved 88 danner det partielle filters udgang.

35 Filtreringsenheden i fig. 17 og det specielle filter ifølge fig. 18 og 19 tilvejebringer addaptiv DK 168845 B1 16 forstærkningsindstilling ved dynamisk indstilling af jævnstrøms forstærkningen for hvert filter. To fremgangsmåder til bestemmelse af den nødvendige forstærkning, en a prior if remgangsmåde og en a poster iorifrem-5 gangsmåde, vil blive beskrevet.

A priorifremgangsmåden til renormalisering anvender information, der står til rådighed før interpolation, nemlig gren- eller sub-grenvalget for strømmen og tilstødende blokke og placeringen af strøm-pixelen i 10 dens blok. Opbygningen af to blokke er vist i fig. 20a og 20b, hvor fig. 20a repræsenterer en blok 89, der er 12 pixels bred x 12 linier høj, medens fig. 20b repræsenterer en blok 90, der er 8 pixels x 8 linier høj. Disse to figurer viser et centralt område 91, 92 15 omgivet af de lange sammenkædede linier, for hvilket forstærkningen er uafhængig af de omgivende blokke, eftersom interpolationsfilterets område falder helt indenfor blokken. Ved fjernelse af det centrale område 91 har en 12 x 12 blok potentielt 20 144 - 36 + 1 = 109 pladser med enkeltstående forstærkninger, der kan repræsenteres i en 7 bitkode, således at en begyndelseskortlægning kan opnås med en 256 x 7 bit hukommelse 95 som vist i fig. 21. Denne hukommelse drives fra en 25 pixels takt indgang 96 over en deler 97 til deling med 12, der tilvejebringer et 4-bit vandret placeringsindgangssignal, og fra en liniet akt indgang 98 over en yderligere deler 99 til deling med 12, der tilve-jebringer et 4-bit lodret placeringsindgangssignal.

30 Forstærkningen påvirkes også af de anvendte sub-grene i naboblokkene, og det er ganske enkelt at isolere den nærmeste udvælgelse vandret, lodret og diagonalt under anvendelse af skifteregistre. For at beskrive disse kræves 3 x 4 = 12 bits sammen med valget af strøm-sub-35 grenen, i et system som beskrevet med ialt 7 kanaler. Kombineret med 7 bit, der beskriver placeringen i blok- DK 168845 B1 17 ken, giver dette en total på 19 bit. Dette svarer til de 512 K-ord i hukommelsen 100, der også findes i fig. 21 for at vælge filterets forstærkning. Indgangene til hukommelsen 100 er de 7 bit fra hukommelsen 95, 5 3 bit ved en terminal 101, der repræsenterer strøm blokken, 3 bit ved en terminal 102, der repræsenterer den lodrette naboblok, 3 bit ved en terminal 103, der repræsenterer den vandrette naboblok og 3 bit ved en terminal, 104, der repræsenterer den diagonale nabo-10 blok.

I et tre-gren-system som vist i fig. 1 kræves betydeligt mindre hukommelse, og filterets område er mindre, eftersom der ikke er meget højopløsende sub-grene. Hvis der ikke udføres nogen optimering, vil 15 der kræves 6 bit for at beskrive placeringen i blokken og 4 x 2 = 8 bit for at beskrive blokvalget, hvilket giver en total på 14 bit og 16 K-ord for hukommelsen.

Efter at have bestemt, hvad forstærkningen skal være, kan dette enten opnås ved at afveje koefficien-20 terne før multiplicering (se partielfilteret i fig. 19) eller ved at anvende skiftede koefficienter og efterfølge filterenheden 43 med en enkel multiplikator 105 for at ændre den samlede forstærkning som vist i fig. 21, idet multiplikatoren 105's styreindgang er 25 tilvejebragt ved hukommelsen 100. Selvom der ved det sidste arrangement skal udvises forsigtighed for at sikre, at enhver afrundingsfejl i filterenheden 43 ikke forstørres i det følgende, kræver det betydeligt mindre hukommelse end at styre forstærkningen af 9 mul-30 tiplikatorer i det specielle filter i fig. 19.

Af ovenstående bemærkes det, at medens a priori-fremgangsmåden kan være acceptabel til tre-grensystemet i fig. i, bliver den stadig mindre attraktiv efterhånden som der adderes sub-grene, eftersom antallet af al-35 ternativer vokser med fjerde potens af antallet af bit, der kræves for at vælge en sub-gren, hvilket er udover DK 168845 B1 18 enhver forøgelse af blokstørrelsen for at reducere mængden af DATV-data og således dens hastighed.

A posteriorifremgangsmåden til forstærkningsstyring til renormalisering anvender to skiftefiltre 43 5 og 43' parallelt som vist i fig. 22, hvor filteret 43 udfører filtreringsoperationen, medens det andet filter 43' beregner renormaliseringsfaktoren. Hvis det konventionelle område på 16-235 anvendes til at repræsentere videoniveauer fra sort til hvidt og nuller 10 indføres i manglende pixelspositioner under den omvendte blanding, da er det rimeligt at antage, at kun ikke-0 værdier repræsenterer transmitterede værdier.

Det andet filter 43' tager et l-bit signal fra en detektor 106, der detekterer, når udgangen fra den om-15 vendte blander 40 er større end 0, og som angiver, om en speciel sample er sendt, idet dens indgang og dens udgang vil være summen af koefficienterne, der svarer til aktive sampler. Denne total inverteres og anvendes til styring af forstærkningen af multiplikatoren 105, 20 der følger efter det første filter 43.

Hardware til det andet filter er nogenlunde enkelt, eftersom koefficienterne, når filteret er foldet, kun vil blive multipliceret med 0,1,2,3 eller 4, så kun små hukommelser er nødvendige for at holde disse 25 valgmuligheder for hver sub-gren; der kræves 2+3 bits for et syvkanalsystem, hvilket giver en total på 32 ord pr. koefficient. Det tiltrækkende ved denne fremgangsmåde er tofold. For det første bestemmes kompleksiteten af hardware kun af antallet af koefficienter i 30 det første trininterpoleringsfilter 43. I det ovenstående er der beskrevet flere yderligere sub-samplingsopbygninger, der kunne forøge det samlede antal sub-grene til 12 uden at kræve flere koefficienter.

Den eneste mindre forøgelse af hardware er at en yder-35 ligere bit vil være nødvendig for at skifte koefficienterne mellem sub-samplingmønstrene, idet den samlede DK 168845 B1 19 størrelse for hver koefficient øges fra 32 ord til 64 ord. Den samme ændring ved a priorisystemet ville tilføje 4 bit og ville øge hukommelsen fra 512 K-ord til 8 M-ord. Den anvendte blokstørrelse har ingen indflydelse 5 på hardware til en a posteriori-renormaliseringsfrem-gangsmåde. Der er klart nok et ligevægtspunkt, ved hvilket den yderligere generalomkostning for a posterior isystemet opvejes af dette store hukommelseskrav.

En anden fordel ved a posteriorifremgangsmåden er, at 10 det er muligt at ændre sub-samplingmønstrene for en kanal uden nogen virkning på de andre, eftersom filteret automatisk vil tilpasse sig de til rådighed stående sampler.

Det andet interpolationstrin omfatter, som be-15 skrevet i forbindelse med fig. 17 en sub-sampler 44 og en ikke-adaptivt skiftet interpolationsfilterenhed 45. En paralleludførelse af et sådant arrangement er vist i fig. 23, hvor en terminal 107 svarer til udgangen fra det første interpolatortrin, nemlig filter-20 enheden 43. Denne udgang føres til indgangene til 7 sub-samplere 44(1) til 44(7), selvom der i fig. 23 kun er vist fire af disse for således at forenkle figuren. Udgangen fra hver sub-sampler 44 føres til et tilhørende ikke-adaptivt filter 45(1) til 45(7), 25 selvom atter kun fire sådanne filtre faktisk er vist.

De 7 filtre 45 har hver især et afvigende spatialt frekvenssvar, der i hovedsagen svarer til et af de spa-tiale frekvenssvar i sendeudstyret før decimering, således at alle 7 sådanne svar er til stede i dette andet 30 trin, omend renormaliseret for at tage deres sub-samplingsmønstre i betragtning. Sub-sampiingen sikrer, at estimaterne, der beregnes ved første trin af interpolationen (43) kun anvendes, hvor det er nødvendigt. Udgangene fra de 7 filtre 45(1) til 45(7) er koblet 35 til de respektive indgange til en selektoromskifter 108, hvis styreindgang påvirkes af DATV-signalet fra

Claims (6)

20 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til behandling af et højopløsnings-fjernsynssignal, der overføres i sub-samplet form ved hjælp af en transmissionskanal eller optegnelsesbærer og forud for overførslen udsættes for forskellige 25 samplingsmønstre på en blok-for-blok-basis, afhængigt af bevægelse og/eller ruminformation, hvor fremgangsmåden omfatter trinnene: i. modtagelse af det sub-samplede fjernsynssignal fra transmissionskanalen eller optegnelsesbæreren, 30 ii. udsættelse af hver blok af det modtagne sig nal for adaptiv interpolationsfiltrering, der til enhver tid kan tilvejebringe den behørige af et antal rumfrekvensfiltersvar, af hvilke hvert tilnærmer et af en mængde decimerings-rumf rekvensf il tersvar, som det 35 nævnte højopløsnings-fjernsynssignal ville være blevet udsat for forud for sub-samplingen til den nævnte over- DK 168845 B1 føring, kendetegnet ved, iii. udsættelse af det resulterende interpolerede signal for sub-sampling på en blok-for-blok-basis, afhængigt af bevægelses- og/eller ruminformationen, men 5 hvor pixels stødende op til, men liggende udenfor en blok sub-samples i overensstemmelse med et samplingsmønster, der gælder for denne blok, og iv. udsættelse af hver blok af det resulterende sub-samplede signal for ikke-adaptiv interpolationsfil- 10 trering, der til enhver tid kan tilvejebringe det behørige af et antal rumfrekvensfiltersvar, der hver i hovedsagen svarer til et af mængden af de nævnte decimerings-filtersvar, for at reproducere højopløsnings-f j ernsynssignalet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at det modtagne sub-samplede signal ledsages af et yderligere signal, der overfører information med hensyn til bevægelse og/eller ruminformation for hver blok eller segment, hvor det yderligere signal 20 ved modtagelsen anvendes til at vælge både det behørige adaptive og ikke-adaptive rumfrekvensfiltersvar.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det yderligere signal også bruges til udførelse af den inverse blandeoperation i forhold 25 til blandingen forud for transmissionen.

4. Modtagerapparat til anvendelse ved et system, hvori et højopløsnings-fjernsynssignal overføres i sub-samplet form ved hjælp af en transmissionskanal eller optegnelsesbærer og forud for denne overførsel udsæt- 30 tes for forskellige samplingsmønstre på en blok-for-blok-basis, afhængigt af bevægelse og/eller ruminformation, hvor modtagerapparatet omfatter organer (33) til modtagelse af det sub-samplede fjernsynssignal fra transmissionskanalen eller optegnelsesbæreren, organer 35 (43) til adaptivt skiftet interpolationsfiltrering til for hver modtagen blok at tilvejebringe det behørige af DK 168845 Bl et antal forskellige rumfrekvensfiltersvar, hvoraf hvert tilnærmer et af en mængde decimerings-rumfre-kvensfiltersvar, som højopløsnings-fjernsynssignalet vil være udsat for forud for sub-sampling til den nævn-5 te overføring, kendetegnet ved organer (44) til sub-samling af det resulterende interpolerede signal på en blok-for-blok-basis, afhængigt af bevægelse og/eller ruminformationen, men hvor pixels stødende op til, men liggende uden for en blok udsættes for sub-10 sampling i overensstemmelse med en samplingsstruktur, der gælder for denne blok, og organer (47) til at udsætte det resulterende sub-samplede signal for ikke-adaptivt skiftet interpolationsfiltrering til for hver blok at tilvejebringe det behørige af det nævnte antal 15 forskellige rumfrekvensfiltersvar, hvoraf hvert i hovedsagen svarer til et af de nævnte decimeringsfiltersvar, hvor udgangssignalet (46) fra den anden nævnte interpolationsfiltreringsoperation (45) er det reproducerede høj opløsnings-fj ernsynssignal.

5. Modtagerapparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at et yderligere signal, der overfører information med hensyn til hver bloks eller segments bevægelses- og/eller ruminformation, overføres 35 med det sub-samplede signal, idet apparatet yderligere omfatter organer (41, 42) til modtagelse af det yderli- DK 168845 B1 gere signal og til påføring af den således modtagne information til styring af den førstnævnte og den anden interpolationsfiltreringsoperation til valg af det behørige rumfrekvensfiltersvar for hver blok eller seg-5 ment.

5. Modtagerapparat ifølge krav 4 til anvendelse ved et system, hvori det sub-samplede fjernsynssignal indeholder væsentligt færre linier pr. totalbillede end høj opløsnings-fjernsynssignalet, udfra hvilket det er udledt, og hvor pixlerne for blokke af det sub-25 samplede fjernsynssignal blandes forud for overførslen, hvor apparatet yderligere omfatter organer til blanding af pixlerne for disse blokke af det modtagne sub-samplede fjernsynssignal på en måde modsat den forud for overførslen foretagne forud for den førstnævnte 3 0 interpolationsfiltrering.

6. Modtagerapparat ifølge krav 5, kendetegnet ved organer (40) til påføring af informationen fra det yderligere signal til blandeorga-nerne til styring af den inverse blandingsoperation 10 forud for overføring.