DK172431B1 - Kode- og dekodeapparat til fjernsynssignaler samtanvendelse heraf. - Google Patents

Description

DK 172431 B1

Den foreliggende opfindelse angår et kode- og dekodeapparat til fjernsynssignaler som angivet i indledningen til krav l og 4, og er især anvendelig i forbindelse med fjernsynssystemer, hvori billedsignaler, der repræsenterer på hinanden føl-5 gende rammer af et billede, som skal transmitteres, ved en sender sammenlignes med lagrede signaler for tidligere rammer af billedet, som tidligere er lagret i et første billedlager, og hvor data, der har relation til ændringer i elementer i billedet, dannes og transmitteres til en modtager, hvori sig-10 naler, der repræsenterer de tidligere rammer af billedet, som tidligere er lagret i et andet billedlager, ændres ifølge de transmitterede data for at danne de senere rammer af bille det. I praksis anvendes data på digital form både ved transmission og lagring, og der anvendes en konstant datatransmis-15 sionshastighed, hvilket betyder, at der må træffes forholdsregler for at begrænse den hastighed, hvormed dataændringerne dannes, når billedet undergår et stort antal ændringer, og at der, når billedet er stille, transmitteres absolutte i stedet for differentielle billedelementer for at korrigere akkutnule-20 rede fejl. Et sådant system er beskrevet i "TV-Transmission using a 64 Kbit/s transmission Rate" af H. G. Musmann og J. Klie, ICC'79 Conference Record, International Conference on Communications, June 10-14, 1979, Boston, Ma, USA, siderne 23.3.1- 23.3.5. Andre systemer er beskrevet i "A Codec for 25 Visual Teleconferencing" af T. S. Duffy og R. C. Nicol, Communications 82, IEE (UK) Conference Publication nr. 209 (Appendix), april 1982, side 12-16 og "Practical Problems of Implementing a Conditional Replenisment Video Codes over an Error-Prone Channel" af M. D. Carr, J. P. Temine, C. S. K.

30 Clapp og J. C. Jolivet "IEE Int. Conf. Digital Image Processing", York (UK), juli 1982 (Appendix of Proceedings). Endvidere henvises til europæisk patentansøgning nr. 103.380.

Sådanne systemer har tidligere medført en synkron drift, dvs. hastigheden for videofeltet ved kodningsenden og ved udgangen 35 af dekoderen skal være den samme. Det ville være ønskeligt at få en asynkron drift, f.eks. for at tillade en synkronisering DK 172431 B1 2 af videoudgangssignalet ved dekoderen med lokale videokilder.

En sådan drift mellem systemer, der anvender forskellige standarder, ville også være værdifuld. I Europa er det mest anvendte fjernsynsstandardsystem (f.eks. system I) 625 linier 5 per ramme med en billedfrekvens på 50 Hz. I USA og adskillige andre lande har det anvendte fjernsynsstandardsystem (system M) 525 linier per ramme og en billedfrekvens på 60 Hz. Det er klart, at et fjernsynssignal, der er frembragt i overensstemmelse med den ene af de ovennævnte standarder, kun kan anven-10 des af et apparat, der arbejder efter den anden standard, efter at det er blevet konverteret til denne anden standard, og forskellige former for apparatur er blevet anvendt for at bevirke en sådan konvertering. Sådant apparatur er imidlertid kompliceret og kostbart.

15 Muligheden for asynkron drift har kort været antydet i ovennævnte artikel af Duffy & Nicol. Der har ligeledes været refereret til kompatibel kryds-standard-drift. Der har imidlertid ikke hidtil været foreslået organer, hvormed en sådan drift kan opnås.

20 Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes et kodeap-parat til fjernsynssignaler, hvilket kodeapparat omfatter kodeorganer med et billedlager og organer til at sammenligne billedsignalerne, der repræsenterer på hinanden følgende rammer af et billede, som skal sendes, med lagrede signaler, der 25 repræsenterer de foregående rammer af billedet lagret i bil-ledlageret, for at danne data, der har relation til ændringer af rammens elementer, og bufferorganer til at modtage de pågældende data med den hastighed, hvormed de dannes, og tilføre dem til en udgang med en ensartet hastighed, og hvor 30 sammenligningsorganerne er indrettet til at afbryde sammenligningsprocessen med mellemrum, således at den gennemsnitlige rammehastighed, hvormed sådanne data dannes, er asynkron med og lavere end rammehastigheden for de billedsignaler, der repræsenterer det billede, der skal sendes.

DK 172431 B1 3

Data i en ramme, som skal kodes, kan bestå af information vedrørende ændringerne i billedet i forhold til den tidligere kodede ramme sammen med adresseringsinformation eller kan være en kode, som angiver, at ingen ændringer er sket. Ramme-5 hastigheden for data er således antallet af rammer kodet således i en given tidsperiode, og den skal kunne skelnes fra den øjeblikkelige rammehastighed og datahastighed. Som det vil fremgå af det følgende, vil i tilfælde af et indkommende videosignal med 30 rammer per sekund, der behandles med kod-10 ning for hver femte ramme og ved at ignorere den sjette ramme, rammehastigheden for de data, som frembringes, være 25 per sekund, selv om den øjeblikkelige rammehastighed er 30 i 5/6 af et sekund og 0 i 1/6 af et sekund. Datahastigheden er simpelt hen den mængde information, som genereres, og den 15 udtrykkes i bit per sekund.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes endvidere et dekodningsapparat til kodede fjernsynssignaler, der indeholder data med relation til ændring i billedelementer i et kodet TV-billede, hvilket apparat omfatter bufferorganer til at modtage de 20 ovennævnte data med en ensartet datahastighed, og dekodnings-organer omfattende et billedlager og styreorganer, der er følsomme for data modtaget af bufferorganerne, og som repræsenterer ændringer i billedindholdet i henseende til successive rammer af billedet for at opdatere billedlageret og er 25 indrettet til at læse data fra billedlageret for at frembringe et videosignal, og hvor den rammehastighed, hvormed rammer udlæses fra lageret for at danne billedsignalet, er asynkron med og større end middelrammehastigheden for de modtagne data, og at styreorganerne er indrettet til at udføre opdate-30 ringen ved en øjebliksrammehastighed, der er lig med den rammehastighed, hvormed data udlæses fra billedlageret for at danne billedsignalet og til at afbryde opdateringsprocessen med mellemrum, således at middeldatahastigheden for data udlæst fra bufferen er lig med middelhastigheden for modtagel-35 sen af data i bufferen.

DK 172431 B1 4 I dekoderen med f.eks. en 50 Hz til 60 Hz konvertering ville dette betyde, at opdateringssløjfen skulle køre med en billedfrekvens på 60 Hz, og i en ud af seks rammer (eller billeder) ville der ikke ske en opdatering, medens bufferen blev 5 fyldt på ny, hvilket resulterer i en gentagelse af et billede eller en ramme. I tilfælde af konvertering fra 60 Hz til 50 Hz i kodningsorganet ville opdateringssløjfen køre med en billedhastighed på 60 Hz og stoppe i én ramme eller ét billede ud af seks, hvilket ville resultere i et hop på ét billede 10 eller én ramme. I begge tilfælde tjener bufferen til at absorbere forskellen mellem rammerne og billederne med den lave hastighed og rammerne eller billederne med den afbrudte høje hastighed. En gengivelse af en bevægelse ville da udsættes for et mindre ryk for hvert tiende eller hvert femte sekund 15 afhængigt af, om billedet eller rammen gentages eller hoppes over (naturligvis vil dette ikke blive bemærket, når rammehastighedsforskellen er mindre). Eftersom størrelsen af rykket ville være mindre, hvis et billede blev gentaget eller hoppet over, ville dette give et bedre resultat, men ville medføre 20 den yderligere vanskelighed, at der skulle korrigeres for det faktum, at to ulige eller lige billeder ville følge lige efter hinanden, når der skete et hop eller gentagelse, og rækkefølgen af de ulige og lige billeder ville blive vendt, indtil det næste hop eller gentagelse. Lodret rumlig korrek-25 tion er nødvendig for at korrigere linieforskydningen på grund af liniespringene, og der ville kunne forekomme nogle farvefejl, hvis U- og V-signalerne bæres på skiftende linier.

Det beskrevne ryk eller "rysten" vil kunne elimineres mod til gengæld at acceptere en let sløring af kanter i bevægelse ved 30 anvendelse af midlertidig interpolation, dvs. ved at interpolere mellem lysværdien og farveværdien for tilsvarende billedelementer i to på hinanden følgende "indgangs"-rammer ved anvendelse af forhold mellem værdierne i afhængighed af tidspunktet for udgangsrammen i relation til tiderne for de to på 35 hinanden følgende indgangsrammer. Koefficienterne til at bevirke en interpolation kunne oplagres i en ROM hukommelse og DK 172431 B1 5 udlæses fra denne efter behov. En mindre afvigelse fra et simpelt numerisk forhold som f.eks. 5 til 6, hvilket kunne forekomme og ellers ville nødvendiggøre tilvejebringelsen af et stort antal interpolationskoefficienter, kunne lettes ved 5 periodisk at gentage eller overspringe et interpolationstrin.

En sådan afvigelse ville opstå med et N.T.S.C. farvefjernsynssignal, som anvender en billedfrekvens på 59,94 Hz, hvorimod den europæiske standard anvender en hastighed på 50 Hz.

Por at konvertere antallet af linier i en ramme kan rumlig 10 interpolation anvendes til at korrigere for liniernes forskellige positioner i de to pågældende rammer, og forskellen mellem varigheden af linierne kan korrigeres ved anvendelsen af et bufferlager, som data svarende til en linie indføres i ved indgangshastigheden, og hvorfra de læses med udgangs-15 hastigheden. Den rumlige interpolation kan foregå ved hjælp af et transversalt filter. Hvor antallet af linier i en ramme skal forøges meget (f.eks. med 50% eller mere), kan data fra det mellemliggende liniebillede anvendes lige så vel som data fra det aktuelle billede.

20 Opfindelsen angår endvidere en anvendelse af kode- og dekodeapparater til fjernsynssignaler.

I det følgende vil nogle udførelsesformer for opfindelsen blive beskrevet i form af eksempler og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor 25 fig. 1 viser et diagram af en koder med betinget genopfyldning, fig. 2 et blokdiagram af en dekoder med betinget genopfyldning, fig. 3 et diagram af en mulig rækkefølge af konverterings-30 trin, som kunne forekomme ved transmissionen af et 525 liniers, 60 billeder per sekund billede til en modtager, der DK 172431 B1 6 frembringer 625 linier og 50 billeder per sekund, fig. 4 et blokdiagram af et forfilter anvendt i en koder ifølge opfindelsen, og som indbefatter en interpolation i både rum og tid, 5 fig. 5 et diagram til at forklare brugen af interpolation i tid, fig. 6 en udførelsesform for en dekoder med betinget efter-fyldning kombineret med et efterfølgende filter til at udføre en interpolation i både tid og rum, 10 fig. 7 et diagram til at forklare funktionen i fig. 6 og fig. 8 et muligt arrangement for billedinformationen i en ramme for 312,5 linier.

Fig. 1 og 2 viser komponenterne i et videodatatransmissions-system med betinget efterfyldning (eng: replenishment) af den 15 i de førnævnte artikler omtalte art, som ved senderen tager et fjernsynssignal 1 ind og reproducerer et fjernsynssignal ved modtageren (fig. 2) ved anvendelse af kodning med betinget efterfyldning. Fjernsynssignalet, som skal udsendes, indgår via en linie 1 og påtrykkes via en A/D-konverter (ikke 20 vist) et forfilter 2. Konverteren eksemplerer 256 elementer i hver linie for at frembringe luminansværdierne Y og 52 elementer i hver linie for at frembringe U- og V-farvesignalværdierne. Ved betinget efterfyldningskodning er det bekvemt at anvende PCM kodede data, fordi det er lettere at oplagre en 25 ramme af sådanne data end en ramme af data i analog form. Efter en filtrering i rum og tid i forfilteret 2, påtrykkes de digitale data en betinget efterfyldningskoder 3, og data frembragt af denne koder transmitteres gennem en videomulti-kanalkoder 4 og et bufferlager 5 til en senderkoder 6, hvor 30 de kombineres med lyddata, faksimiletransmissionsdata og eventuelle andre data, som det er nødvendigt at afsende, idet DK 172431 B1 7 alle disse data er på digital form. Transmissionsvejen kan typisk have en datahastighed på 1,5 til 2 megabit/sekund og modtages af en transmissionsdekoder 7, hvor lyden, faksimile og andre data udskilles fra videodata, som påføres via et 5 bufferlager 8 til en videomultikanaldekoder 9. En betinget efterfyldningsdekoder 10 modtager videodata, reproducerer den udsendte ramme og leder den via et efterfølgende filter 11 og en D/A-konverter (ikke vist) for at genskabe et konventionelt fjernsynssignal.

10 Den betingede efterfyldningskoder 3 indbefatter et rammelager 20, og den betingede efterfyldningskodning effektueres af en differentiel PCM koder 21, som sammenligner den indkommende ramme med den, der er oplagret i rammelageret 20, og frembringer et udgangssignal, som påføres videomultikanalkoderen 15 4, og som repræsenterer forskellene.

Videomultikanalkoderen 4 konverterer udgangsdata fra det betingede efterfyldningskodede dataord af variabel længde og reducerer derved yderligere den effektive datahastighed. Den øjeblikkelige datahastighed ved koderudgangen er ikke kon-20 stant, eftersom den varierer med mængden af bevægelsen i det transmitterede billede, og bufferlageret 5 tjener til at udjævne datahastigheden for at frembringe en standard 2 megabit/sekund datahastighed. En bevægelsesdetektor 22 er indrettet til at ændre- DPCM tærsklerne, i tilfælde af, at der er 25 megen bevægelse, for at undgå overfyldning af bufferlageret 5 .

Bufferlageret 8 i dekoderen tjener til at modtage data fra transmissionsdekoderen 7 og overfører disse (via videomulti-kanalafkoderen 9) til dekoderen 10 med betinget efterfyldning 30 med den samme uregelmæssige hastighed, hvormed dataene blev frembragt af den betingede efterfyldningskoder 3. Det indses, at dette system er i det væsentlige synkront i drift, idet hvert billede i indgangsvideosignalet giver anledning til en portion transmitterede data (som kan være aktuel billedænd- DK 172431 B1 8 ringsinformation eller et udsagn om, at billedet er uændret i forhold til det foregående billede) på udgangen af senderen. Dette giver igen anledning til (efter buffer- og transmissionsforsinkelser) , at et billede, som læses ud fra billedlage-5 ret, udgør en del af den betingede efterfyldningsdekoder 10. Dette udsagn er imidlertid ikke sandt, hvis der anvendes bil-ledsubeksemplering, men slutresultatet er det samme, nemlig at indgangs- og udgangsbilledhastighederne er de samme.

I det følgende beskrives en specifik udførelsesform for op-10 findelsen i form af en kodek (koder og dekoder), der som indgangssignal kan modtage et 525 liniers, 60 billeder/sekund (System M) fjernsynssignal og deraf frembringe et 312,5 liniers, 50 billeder/sekund betinget efterfyldningssignal til transmission til et fjernt kodek indrettet til at modtage et 15 sådant signal og frembringe et 625 liniers, 50 billeder/sekund (System I) fjernsynssignal. Det først omtalte kodek er også indrettet til at modtage en 312,5 liniers, 50 billeder/-sekund betinget efterfyldnings-videodatatransmission fra et fjernt kodek og derudfra frembringe et 525 liniers, 60 bille-20 der/sekund fjernsynssignal. Det specielle kodek, som skal beskrives, indbefatter således to sæt konverteringskredsløb, et i senderen og et i modtageren. Funktionen af en sådan kodek er at tilvejebringe en forbindelse mellem et USA standard betinget efterfyldnings-videotransmissionssystem og et 25 europæisk standard system, som kræver, at der ikke afviges fra de europæiske standard kodeksystemer. Det ses klart, at 312,5 liniers standarden for det transmitterede signal vælges, fordi den let kan frembringes ved interpolation ud fra et 625 liniers signal. Udtrykket "312,5 linier" anvendes for 30 nemheds skyld. Faktisk indeholder et System I signal kun 572 aktive linier. Eftersom den resterende del (under billedud-slukningen) ikke indeholder nogen billedinformation, vil systemet faktisk transmittere data i henseende til kun 286 linier (143 linier per billede).

DK 172431 B1 9

Fig. 3 viser en mulig rækkefølge af trin ved transmissionen af et fjernsynssignal fra et System M standardsignal til et System I standardsignal. I praksis anvender et NTSC standard System M signal ikke en 60 Hz billedhastighed, men en hastig-5 hed på 59,94 Hz, og der vil senere blive beskrevet en teknik til at tilpasse denne afvigelse fra et simpelt numerisk forhold mellem rammehastighederne for de to signaler. Således som det er angivet ved hjælp af pilene i fig. 1, kunne transmissionen fra et europæisk standardsystem til et amerikansk 10 standardsystem, der anvender den samme betingede efterfyld-ningstransmission, følge de samme fire trin, men i modsat rækkefølge.

Der vil ikke blive anført detaljer vedrørende den aktuelle generering af de betingede efterfyldningsdata ud fra fjern-15 synssignalerne eller genereringen af fjernsynssignalerne ud fra de betingede efterfyldningsdata, eftersom dette er velkendt teknik og kan foretages på enhver passende måde.

I det følgende betragtes først kodningsoperationen for et indgangssignal med 525 linier og 60 billeder per sekund. En 20 skitse af et muligt blokdiagram for koderen er allerede vist i fig. 1. For at bevirke ændringen af billedhastigheden fra 60 Hz til 50 Hz ændres driften af rammelageret i den betingede efterfyldningskoder 3 på følgende måde.

Den lukkede sløjfe, som dannes af rammelageret 20 og koderen 25 21, kører med en billedhastighed på 60 Hz for at bevare syn kroniseringen, men for at reducere billedhastigheden af de udgående data, som påføres koderen 4, til 50 Hz standses rammelageret 20 for én ramme ud af seks, således at middelfrekvensen for data, som påtrykkes koderen 21, nedsættes til 50 30 billeder per sekund. Dvs. at én ramme i seks af de indkommende videorammer fra forfilteret 2 ignoreres og ikke indføres i lageret 20. Intet udgangssignal frembringes af DPCM koderen i løbet af denne tid. Der opstår således en uregelmæssig udgangsdatahastighed. Det vil erindres, at den konventionelle DK 172431 B1 10 koder indbefatter et bufferlager til at udglatte hastigheden af datatransmissionen, eftersom hastigheden af videodatagenereringen ved anvendelse af betinget efterfyldningskodning påvirkes betydeligt af mængden af bevægelse i det billede, som 5 skal transmitteres, selv om detaljerne vedrørende operationen i bufferlagrene ved udglatning af datahastigheden ikke vil blive beskrevet i detaljer, eftersom dette allerede er beskrevet i de ovenfor refererede skrifter.

I løbet af de fem ud af seks rammer, som ikke ignoreres, har 10 bufferen tendens til at fylde hurtigere, end det bestemmes af bevægelsen i billedet og tømmes kun, når kodningsprocessen er suspenderet. Lageret 20 tjener også til at afhjælpe variationen i datahastighed på grund af den intermitterende virkning af den betingede efterfyldningskoder. Bufferen har således 15 behov for at være større, end den behøvede at være i tilfælde af (alt andet lige) en 50 Hz ind-/50 Hz ud-koder. Med et sådant simpelt system ville billedbevægelsen, som blev reproduceret af modtageren, foregå i små ryk, fordi 2/3 af sådanne bevægelser ville optage fire transmitterede rammer, og 1/3 af 20 sådanne bevægelser ville optage én transmitteret ramme.

Disse ryk kunne reduceres ved at gentage eller udelade et billede periodisk i stedet for en ramme, som ville resultere i, at rykkene ville blive halvt så store og dobbelt så ofte. Dette ville imidlertid medføre en ændring i den ulige/lige 25 feltorden og ville kræve anvendelsen af nogle organer til at bevirke en forskydning af linierne for at korrigere positionerne af linierne i rammen, når et felt gentages, eller en udeladelse opstår.

Rykkene kunne reduceres på bekostning af en let sløring ved 30 kanter i bevægelse ved anvendelse af interpolation i tid, hvormed menes, at ændringerne i billedelementernes belysning ikke kodes med deres aktuelle værdier af koderen 3, men kodes med nogle mellemliggende værdier i afhængighed af tidsansættelsen af den pågældende ramme i forhold til det tidspunkt, DK 172431 B1 11 ved hvilket rammen skal gentages eller udelades styret af rammelageret 20. Denne interpolation mellem billedelementets belysning foregår i trin mellem den foregående ramme og den følgende ramme eller i omvendt orden, eftersom den gentagne 5 ramme eller udeladte er indstillet til at forekomme, således at den aktuelle ændring i billedelementernes belysning foregår i jævnt fordelte trin uafhængigt af om en ramme skal gentages eller udelades.

De organer, hvormed den netop beskrevne interpolation i tid 10 foretages, forklares under henvisning til fig. 4, som er et blokdiagram af forfilteret 2 i fig. 1 anvendt i denne udførelse af opfindelsen. Kredsløbet i fig. 4 indbefatter en rammeforsinkelse 30, som anvendes i en del af forfilteret, og både indgange til og udgange fra denne forsinkelse 30 påføres 15 et interpolationskredsløb 31, som på sin udgang 32 frembringer en værdi, der ligger mellem værdierne, der henholdsvis kommer ind i og forlader forsinkelseskredsløbet 30 i afhængighed af et styresignal, som påtrykkes kredsløbet 32 via indgangen 33. Det bør erindres, at alle data er på digital 20 form, og følgelig er interpolationskredsløbet 31 et digitalt kredsløb, som udfører genereringen af den krævede interpolerede digitale værdi. Fig. 5 viser grafisk arten af den interpolation, der udføres af interpolationskredsløbet 31, som aftrappes progressivt fra indgangsværdien til forsinkelses-25 kredsløbet 30 til dens udgangsværdi eller omvendt afhængig af tidsindstillingen for rammen i forhold til tidsindstillingen af den gentagne eller udeladte ramme.

Som omtalt tidligere opstår der et problem ved genereringen af interpolationskoefficienterne for interpolationen i tid, 30 når rammehastighederne ikke har et simpelt numerisk forhold. Dette ville opstå i tilfælde af et System M NTSC farvefjernsynssignal, som har en billedfrekvens på 59,94 Hz, medens et europæisk PAL signal har en billedfrekvens på 50 Hz. Hvis interpolationen i tid skulle udføres nøjagtig for hver ramme, 35 skulle der oplagres 1000 koefficienter, og selv om dette DK 172431 B1 12 kunne ske uden de helt store udgifter til hardware, kan i det væsentlige samme resultat opnås, ved at anvende væsentlig færre koefficienter, der hver især gentages i flere rammer, hvis f.eks. blot fem eller seks interpolationskoefficienter 5 oplagres og én gentages for hver 200 rammer for at bringe sekvensen af interpolationer tilbage til at være synkron med rammerne eller ved at anvende et langt mindre antal koefficienter, som hver gentages i et antal rammer.

Forfilteret i fig'. 4 udfører også liniestandardkonverteringer 10 og frembringer en ulineær tidsoverføringskarakteristik. Det indkommende fjernsynssignal påtrykkes efter konverteringen til digital form et transversalt filter 34, som består af fire linieforsinkelseskredsløb i serie og fem multiplikatorer, som multiplicerer data med værdierne henholdsvis kl, k2, 15 k3, k4 og k5 og tilfører produkterne til en fælles udgang 35.

Udgangen 35 er forbundet til en buffer 36 med tre registre, og fra denne buffer 36 påtrykkes signalet den ene indgang af et subtraktionskredsløb 37. Kredsløbet 37 får på sin anden indgang påtrykt udgangssignalet fra rammeforsinkelseskredslø-20 bet 30, og forskellen tilføres til en multiplikator 38 med en ulineær karakteristik. Udgangssignalet fra multiplikatoren 38 påføres et summationskredsløb 39, hvor den modificerede differens fra kredsløbet 37 rekombineres med udgangssignalet fra rammeforsinkelseskredsløbet 30.

25 Multiplikationskredsløbet 38 har en sådan karakteristik, at lave differensværdier reduceres relativt, hvorimod større differensværdier transmitteres uændret. Det fremgår, at virkningen af det kredsløb, der udgøres af rammeforsinkelses-kredsløbet 30 og kredsløbene 37, 38 og 39 er at reducere re-30 lativt små differenser, således at f.eks. støj vil blive reduceret, hvorimod større differenser ikke reduceres. Hvis en lille, men progressiv ændring opstod, ville den ikke blive registreret i rammelageret i forsinkelseskredsløbet 30 med det samme, men efterhånden som den bliver bygget op til en 35 betydelig værdi, ville den blive indført i sin fulde størrel- DK 172431 B1 13 se og oplagret i forsinkelseskredsløbet 30,

Den første del af kredsløbet i fig. 4 vedrører behandlingen af det indkommende fjernsynssignal for at tage hensyn til ændringen i antallet af linier i en ramme for det indkommende 5 fjernsynssignal og det antal, der anvendes af den betingede efterfyldningskoder. I det eksempel, som behandles, har det indkommende signal 525 linier per ramme, og den betingede efterfyldningskoder anvender 312,5 linier per ramme. Hver af de tre registre i bufferen 36 er indrettet til at oplagre én 10 linie af den indkommende ramme med den hastighed, hvormed den modtages, og den udlæses fra registrene med den lavere hastighed, som kræves til 312.5 liniers rammen. Hver linie udlæses således af et register fra bufferen 36 på 107 μsek., hvorimod den indføres i registeret i løbet af 64 μεβ^ For-15 målet med transversalfilteret 34 er at kompensere for, at den rumlige position af en linie i 312,5 liniers rammen ikke altid svarer nøjagtigt til positionen af en linie i 525 liniers rammen, og koefficienterne kl til k5 for multiplikatorerne er valgt for at frembringe de korrekte værdier for billedelemen-20 ternes lysstyrke i overensstemmelse med denne ændring i den rumlige position for linierne. Styringen af værdierne kl til k5 kunne udvirkes under henvisning til værdier oplagret i det ikke viste ROM lager. I tilfælde af et 625 liniers indgangs-fjernsynssignal kan værdierne for koefficienterne kl til k5 25 beregnes mere simpelt, og disse er vist i tabellen, der indgår i fig. 4.

En del af kodek'ens dekoder er vist i fig. 6, hvor indkommende betingede efterfyldningsdata påtrykkes ved 40 på bufferen 8 og derfra til en DPCM prædiktor 42, som bevirker dekod-30 ningen af data til betinget efterfyldning. To billedlagre 43 og 44 forbundet i serie danner rammelageret for billedet, og et tredje billedlager 45 er forbundet til udgangen af lageret 44. Multiplikatorer 46, 47, 48 og 49 er forbundet henholdsvis til indgangen af billedlagrene 43 og 44 og udgangen af bil-35 ledlageret 45. Udgangen af multiplikatorerne 46 og 48 er for- DK 172431 B1 14 bundet via et additionskredsløb 50 til en indgang på et bufferlager 51. Udgangene fra multiplikatorerne 47 og 49 er forbundet via et additionskredsløb 52 til indgangen på et bufferlager 53. Uddata fra bufferlagrene 51 og 53 overføres til 5 et transversalt filter 55 og bufferen 56, som på sin udgang 57 frembringer et PCM fjernsynssignal. I det eksempel ifølge opfindelsen, som beskrives her, er data til betinget efter-fyldning baseret på en standard med 312,5 liniers ramme med 50 billeder per sekund, og uddata fra filteret 55 er beregnet 10 til 525 liniers ramme med 60 billeder per sekund. En styreenhed 58 frembringer værdierne henholdsvis K, L, l-K og 1-L for multiplikatorerne 46 til 49 ud fra værdier oplagret i et ROM lager.

Den sløjfe, som dannes af prædiktoren 42 og lagrene 43, 44, 15 cirkulerer den oplagrede ramme med en billedfrekvens på 60 Hz, dvs. 30 rammer per sekund. De indkommende data er baseret på en billedhastighed på 50 Hz, og bufferen 8, 41 styres til at bevirke den betingede efterfyldning af billedelementerne i rammen, der cirkulerer i dekodersløjfen for fem rammer i ræk-20 kefølge, og tillader derefter ikke nogen efterfyldning af rammen i én rammeperiode. Naturligvis fyldes bufferen 51 kontinuerligt med data til betinget efterfyldning. På denne måde anvendes 50 Hz data til at opdatere den ramme, der kører ved 60 Hz. Ligesom ved koderen, tager bufferstørrelsen hensyn til 25 denne intermitterende drift, ligesom den udglatter uregelmæssigheder som følge af variationer i bevægelsesinholdet i billedet .

Rammen har kun 312,5 linier med liniespring, og hvis linierne i et enkelt billede kun skulle anvendes til at reproducere de 30 262,5 linier med liniespring i udgangsbilledet, ville der være et væsentligt tab af detaljer. For at afhjælpe dette anvender kredsløbet i fig. 6 linierne i begge billeder for 312,5 liniers rammen til at frembringe linierne i hvert billede til 525 liniers rammen. Endvidere anvendes interpolation 35 i tid for at undgå hop, som ellers ville opstå som en følge DK 172431 B1 15 af mangelen på ændring i én ramme ud af seks som beskrevet ovenfor. Interpolationen i tid foretages af multiplikationskredsløbene 46 og 48 og additionskredsløbet 50 for ét billede i 312,5 liniers rammen af multiplikationskredsløbene 47 og 49 5 sammen med additionskredsløbet 52 for det andet billede i rammen. Styreenheden 58 frembringer de værdier, som kræves af multiplikationskredsløbene 46 og 49 for at bevirke den krævede interpolation i tid. Værdierne for K og L er lige store, således som det kunne antages, fordi tiderne for de pågælden-10 de billeder er forskellige, eftersom de er forskudt og derfor er forskellige trin i deres interpolationscykler.

Fig. 7 kan være en hjælp til at forstå de operationer, der udføres af denne del af kredsløbet. Den lodrette linie A repræsenterer tidspunktet for fremkomsten af et tidligere bills ledfelt og linien B tidspunktet for fremkomsten af et senere billedfelt. I praksis optager et billedfelt naturligvis en tidsperiode, og disse linier angiver tilsvarende positioner i billedfelterne. De punkterede linier C og D repræsenterer tidspunkterne for fremkomsten af de forskudte billedfelter 20 umiddelbart efter de billedfelter, der er repræsenteret af linierne A og B. Linien E repræsenterer den tilsvarende tid for et 60 Hz billedfelt, og det fremgår umiddelbart, at sammenhængen i tid i forhold til linierne C og D er forskellig fra dens tidsrelationer til linierne A og B.

25 Udgangssignalerne fra additionskredsløbene 50 og 52 svarer til linier i 312,5 liniers rammen, der kører med 30 rammer/-sekund, og derfor optager hver linie 107 μββ^ Linien i en 525 liniers ramme kører med 60 Hz og optager 64 /xsek. Funktionen af bufferne 51 og 53 er at modtage linierne over en pe-30 riode på 107 μsek og i løbet af 53,5 μsek transmittere dem til transversalfilteret 55.

Linierne tages skiftevis fra bufferne 51 og 53. Dette er vist skematisk med en omskifter 54, som skifter for hver 53,5 μεθ^ Udgangen fra denne omskifter 54 består af 625 linier DK 172431 B1 16 per ramme (312,5 linier per billede). Filteret 55 udgør en linieinterpolator analog med den, der blev anvendt i koderen. Multiplikationskredsløbene Kl til K5 styres i afhængighed af værdier oplagret i et ROM lager, der varierer i løbet af et 5 billede, således at 312,5 liniers udgangssignalet indeholder de nødvendige 262,5 linier korrekt interpoleret ifølge deres position i de ønskede uddata. Uddatabufferen 56 kasserer periodisk redundante linier og tilpasser tiden for de ønskede linier til den korrekte varighed på 64 ^sek.

10 PCM fjernsynsudgangssignalet konverteres til et normalt analogt signal ved hjælp af en digital-til-analog omformer på basis af 256 billedelementer per linie.

Den ovenstående beskrivelse er rettet på en koder, der konverterer 525/60 signaler til 312,5/50 signaler med betinget 15 efterfyldning efterfulgt af en dekoder, der konverterer tilbage til 525/60 signaler. Det er imidlertid ikke nødvendigt, at indgangsbilledhastigheden er den samme som udgangsbilled-hastigheden, eller at der er et simpelt forhold mellem disse og transmissionsfrekvensen (en billedfrekvens på 59,94 Hz 20 (29,97 rammer/sek) har allerede været omtalt). Det kan umid delbart ses, at kodningsprocessen medfører et rammespring (én ramme ud af seks for en simpel 30/25 konvertering, for 29,97/25 konverteringen foretages springet ikke for ca. hver 1000 rammer), og dette system kan således fremstilles til at 25 passe til enhver rammehastighed der er større end eller lig med den udsendte rammehastighed. På lignende måde antager dekoderen, at opdateringshastigheden for det recirkulerende rammelager vil være mindre end eller lig med hastigheden, ved hvilken rammerne recirkuleres - dvs. udgangsvideohastigheden.

30 Til asynkron "enkelt standard" drift på System M kunne man således anvende en hastighed for transmitterede rammer på 29,67 rammer/sek. Det kunne således tilpasses et 30 eller 29,97 rammer/sekund (nominelt) indgangssignal, forudsat at indgangssignalet lå inden for 1% af sin nominelle frekvens.

DK 172431 B1 17

Dette arrangement er sammenlignet med synkrone systemer særligt anvendeligt med ustabile videokilder som f.eks. videobåndoptagere. På lignende måde kunne udgangssignalet fra koderen låses til en lokal synkroniseringskilde (igen under 5 forudsætning af, at den ikke ligger mere end 1% under den nominelle værdi på 29,97). Det er klart, at analoge cifre vil kunne tilpasses til nominelle 25 rammer/sekund eller "dual-standard" drift. En anden fordel ved det foreslåede system er, at fordi rammelagrene i senderen og modtageren kører 10 under kontrol af uafhængige taktgeneratorer, er det ikke nødvendigt at transmittere taktjusteringsinformation, som det var tilfældet med systemer beskrevet i de indledningsvis nævnte artikler.

25/30 rammer/sekund-systemerne beskrevet ovenfor under hen-15 visning til fig. 4 og 6 indbefatter rammeinterpolation for at undgå den rykvise bevægelse, som ellers ville blive resultatet. I "enkelt standard" systemer er den frekvens, ved hvilken billeder udelades eller gentages, lav, og interpolationen kunne om ønsket udelades uden at bevirke væsentlig forvræng-20 ning af den bevægelse, der opfattes.

I det system, der er omtalt i den førnævnte patentansøgning, er transmission af bufferlagerstyreinformation nødvendig for at sikre en nøjagtig buffersporing, specielt ved forekomst af transmissionsfejl.

25 I systemerne ifølge den foreliggende opfindelse, hvori videobil ledhastighederne i de to ender af transmissionsvejen er asynkrone, er dette ikke nødvendigt. Ved modtageren kører dekodningssløjfen med en billedhastighed, som er bestemt lokalt, og eftersom denne aldrig er mindre end billedhastighe-30 den for de indkommende data, opstår der ingen vanskeligheder.

Ved sendeenden er det kun nødvendigt at sikre (ligesom det var tilfældet i den ovennævnte patentansøgning), at hastigheden, hvormed data genereres, ikke er så stor, at den tilhørende buffer vil blive overfyldt (alternativt kører tom) .

DK 172431 B1 18

Dette er sandt uanset billedhastighederne, der anvendes i de to ender af forbindelsen.

Hvis man imidlertid ønsker at tilslutte en kodek indeholdende en koder af den ovenfor beskrevne art til et system, der in-5 deholder en "konventionel" dekoder, vil denne kræve information om koder-buffer-tilstanden BE(t) for at kontrollere, om dekoder-buffer-tilstanden BD(t) er i overensstemmelse med relationen: BE(t-At) + BD(t) = VRAt 10 hvor VR er kapaciteten af transmissionsvejen, og At er den tid, der forløber, fra data kommer ind i kodningsbufferlageret, og til de forlader dekoderens bufferlager. Hvis der ønskes en kompatibel drift, må sådan information tilføres af koderen. Den aktuelle kodningsbuffertilstand forvrænges imid-15 lertid ved den intermitterende drift af kodningssløjfen, således at værdien BE(t), som skulle transmitteres, ikke er den aktuelle buffertilstand, men en beregnet værdi af, hvad buffertilstanden ville have været, hvis det faktisk kodede antal billeder var blevet kodet med en jævn hastighed. I den om-20 vendte retning ignorerer den asynkrone dekoder naturligvis blot kodningsbufferinformationen afsendt af den synkrone koder .

Hvis sådanne kodek forbindes til farvefjernsynssystemer, som NTSC, PAL eller SECAM, er denne form for kodning ikke egnet 25 til brug i forbindelse med betinget efterfyldning, og fig. 8 viser en form for fjernsynskodning, som kunne anvendes. Rammen består af 312,5 forskudte linier, og i det eksempel, der skal beskrives, anvendes en billedhastighed på 50 Hz. Af linierne anvendes 143 linier i hvert billede til billedinforma-30 tion, hvilket efterlader 13,25 linier i hvert billede til billedfeltudslukning. I hver linie er der 256 elementer af belysningsdata udledt af Y-signalet for fjernsynssystemet og 52 elementer med farvedata udledt fra U- og V-signalerne. U- DK 172431 B1 19 og V-informationen bæres af skiftende linier i rammen.

Claims (9)

1. Kodeapparat til fjernsynssignaler, hvilket kodeapparat omfatter kodeorganer (3) med et billedlager (20), og organer 5 (21) til at sammenligne billedsignalerne, der repræsenterer på hinanden følgende rammer af et billede, som skal sendes, med lagrede signaler, der repræsenterer de foregående rammer af billedet lagret i billedlageret (20) for at danne data, der har relation til ændringer af rammens elementer, og buf-10 ferorganer (5) til at modtage de pågældende data med den hastighed, hvormed de dannes, og tilføre dem til en udgang med en regelmæssig hastighed, kendetegnet ved, at sammenligningsorganerne (21) er indrettet til at afbryde sammenligningsprocessen med mellemrum, således at den middelramme-15 hastighed, hvormed sådanne data dannes, er asynkron med og lavere end rammehastigheden for de billedsignaler, der repræsenterer det billede, der skal sendes.

2. Kodeapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rammeinterpolationsorganer (30, 31) , som går forud for kode- 20 organerne, er indrettet til at interpolere mellem værdierne i på hinanden følgende rammer for hvert billedelement, hvilken interpolation skifter progressivt fra én afbrydelse af kode-processen til den næste, således at afbrydelsen af kodningen ikke bevirker nogen væsentlig diskontinuitet i den bevægelse, 25 som repræsenteres af rækkefølgen af kodede data.

3. Kodeapparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den høje rammehastighed er 30 per sekund, og den lave rammehastighed er 25 per sekund.

4. Dekodeapparat til kodede fjernsynssignaler, der indehol-30 der data, der har relation til ændring i billedelementer i et kodet TV-billede, hvilket apparat omfatter bufferorganer (8) til at modtage de ovennævnte data med en regelmæssig datahastighed og dekodeorganer (10) omfattende et billedlager DK 172431 Bl (43, 44) og styreorganer (42), der er følsomme for data modtaget af bufferorganerne (8) , og som repræsenterer ændringer i billedindholdet i henseende til på hinanden følgende rammer af billedet for at opdatere billedlageret (43, 44) og indret-5 tet til at læse data fra billedlageret for at frembringe et videosignal, kendetegnet ved, at den rammehastighed, hvormed rammerne udlæses fra lageret for at danne bil-ledsignalet, er asynkron med og større end middelrammehastig-heden for de modtagne data, og at styreorganerne (42) er ind-10 rettet til at udføre opdateringen med en øjebliksrammehastighed, der er lig med den rammehastighed, hvormed data udlæses fra billedlageret (43, 44) for at danne billedsignalet, og endvidere er indrettet til at afbryde opdateringsprocessen med mellemrum, således at middeldatahastigheden for data ud-15 læst fra bufferorganerne (18) er lig med middelhastigheden for modtagelsen af data i bufferorganerne.

5. Dekodeapparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at rammeinterpolationsorganer (43-52, 58), som følger efter dekodeorganerne, er indrettet til at interpolere mellem vær-20 dierne i på hinanden følgende rammer for hvert billedelement, hvilken interpolation skifter progressivt fra én suspendering af kodeoperationen til den næste, således at suspenderingen af opdateringen ikke bevirker nogen væsentlig diskontinuitet i den bevægelse, som repræsenteres af videosignalet.

6. Dekodeapparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at billedlageret (43, 44) danner eller udgør en del af lagerorganer (43, 44, 45) for interpolationsorganerne.

7. Dekodeapparat ifølge krav 4, 5 eller 6, kendetegnet ved, at den høje rammehastighed er 3 0 per sekund, og 30 den lave rammehastighed er 25 per sekund.

8. Anvendelse af et kodeapparat ifølge et eller flere af kravene 1-3 og/eller et dekoderapparat ifølge et eller flere af kravene 4-7 til fjernsynssignaler. DK 172431 B1

9. Anvendelse af kode- og dekodeapparater ifølge krav 8, kendetegnet ved, at antallet af linier i en ramme af det billede, som skal sendes, er forskelligt fra antallet af linier i en ramme af det billede, som skal reproduceres i 5 modtageren, hvilke apparater indbefatter midler til at bevirke en rumlig interpolation mellem elementer i flere linier af det billede, som skal sendes, for at danne data, der har relation til elementer i én linie i det billede, som reproduceres på modtageren.