FI92540B - Teräväpiirtotelevisiovastaanottimen krominanssisignaalin MAC-dekooderi - Google Patents

Description

5 92540

Teräväpiirtotelevisiovastaanottimen krominanssisignaalin MAC-dekooderi - Högupplösningstelevisionens MAC-dekodare för krominanssignalen

Keksintö koskee teräväpiirtotelevision vastaanottimen lohkoa, jossa vastaanotetun signaalin krominanssinäytteistä muodostetaan alkuperäiset alinäytteistyskuviot.

10 Eurooppalaisessa teräväpiirtotelevisiojärjestelmässä HDTV

(High Definition Television) -lähetys tapahtuu satelliitin tai kaapelin kautta käyttäen MAC-järjestelmää, joka ei ole yhteensopiva minkään muun perinteisen TV-järjestelmän kanssa. Tämän takia nykyiset vastaanottimet tarvitsevat erityi-15 sen dekooderin MAC-lähetyksen vastaanottoon.

HDTV-studiostandardin mukaisen kuvan kuvasuhde on 16:9 ja se käsittää 1250 juovaa, jotka näytetään lomittelusuhteella 2:1 (tai myöhemmin 1:1) ja 50 Hz:n kenttätaajuudella. Juovista 20 on aktiivisia, kuvapinnalla näkyviä 1152 kpl ja yhdellä juovalla on 1440 luminanssipikseliä ja puolet vähemmän eli 720 krominanssipikseliä. Kuva koodataan lähetettäessä MAC-yh-teensopivaksi HDMAC-signaaliksi kompressoimalla luminanssi-signaali neljänteen osaansa ja krominanssisignaali kahdek-25 santeen osaansa kaistanleveyttä alentavassa kooderissa (lu- minanssille ja krominanssille oma kooderinsa) siten, että alkuperäinen kuva voidaan palauttaa vastaanottimessa. Lähe-tyssignaalin juovaluku on siten puolet alkuperäisestä eli 625 juovaa ja lomittelusuhde on 2:1. Kaistanleveyttä alenta-30 valle kooderille on tulosignaalin formaatiksi sovittu tällä hetkellä 1250/2:1/50 Hz, mutta myöhemmin lomittelusuhde muuttunee 1:1, jolloin kompressiota on edelleen lisättävä. Vastaanotinta silmälläpitäen lähetetään HDMAC-signaalissa myös ns. DATV-signaali, joka välittää tiedon kuvan liike-35 sisällöstä.

Kompressointi perustuu hallittuun alinäytteistykseen, jota ohjataan liikeinformaation avulla. Tämä tarkoittaa sitä, 92540 2 että mitä vähemmän kuvassa on liikettä, sen suurempaa spatiaalista resoluutiota käytetään ja kuvan liikesisällön ollessa suuri lisätään temporaalista resoluutiota spatiaalisen kustannuksella.

5

Edellä sanotussa kaistanleveyttä alentavassa kooderissa BRE (Bandwidth Reduction Encoder) jaetaan lähetettävä kuva 16*16 pikselin lohkoihin, joten koko kuva jakaantuu siis vaakasuunnassa 90 reen ja pystysuunnassa 72 reen lohkoon. Lohkoja, 10 joita on yhteensä 6480 kpl käsitellään liikesisältönsä perusteella eri tavalla. Käsittely on lisäksi erilaista kromi-nanssisignaalikomponenteille U, V kuin luminanssisignaalille Y. Koska kuva-aistimus syntyy ihmissilmässä suurelta osin luminanssin perusteella, on HDTV-kuvan luminanssipikseleiden 15 tiheys horisontaalisuunnassa kaksinkertainen krominanssipik-seleihin verrattuna. Tällöin edellä sanottu 16*16 pikselin lohko redusoituu krominanssipikseleitä tarkasteltaessa 8*16 pikselin lohkoksi, ja silmän herkkyyden vuoksi ei kaistanleveyttä alennettaessa luminanssinäytteille voida käyttää niin 20 harvaa alinäytteistyskuviota kuin krominanssinäytteille.

Kaistanleveyden alentaminen on siis luminanssinäytteille kompleksisempaa kuin krominanssinäytteille.

Nyt selostetaan kuviin 1-3 viitaten krominanssisignaalin 25 kaistanleveyden alentamista MAC-signaaliin sopivaksi. Näyt-• teenottotaajuus krominanssisignaalista on 27 MHz. Kuten edellä on sanottu, on väriresoluutio horisontaalisuuunnassa alempi kuin luminanssiresoluutio. Koska ihmissilmälle pääosa kuvan resoluutiovaikutelmasta tulee luminanssikomponentista, 30 on täydellisessä HDTV-kuvassa krominanssikomponentteja kul lakin juovalla vähennetty niin, että vain joka toinen pik-seli sisältää krominanssi-informaatiota. Koska U- ja V-kom-ponentit lähetetään MAC-kanavassa vuorojuovin, täytyy myös värisignaalin vertikaaliresoluutiota alentaa. Kompressiossa 35 menetelläänkin niin, että jätetään kuvan toinen kenttä kokonaan huomiotta ja otetaan toisesta kentästä krominanssinäyt-teitä harvennetusta. Riippuen tarkasteltavan HDTV-osakuvan (kooltaan 8*16 krominanssipikseliä) liikesisällöstä johde-

II

92540 3 taan värisignaali yhteen kolmesta kuvankäsittelyhaarasta, joissa kussakin signaali ensin suodatetaan laskostumisen es-tosuodattimilla ja sen jälkeen alinäytteistetään käyttäen kussakin haarassa erilaista näytteenottokuviota. Jokainen 5 haara toimii siis omassa moodissaan, joita ovat 80 ms moodi, 40 ms moodi ja 20 ms moodi.

Jos liikettä ei ole, ohjautuu signaali ns. 80 ms moodin haaraan, jossa näytteitä otetaan vain yhdestä HDTV-kuvasta.

10 Alinäytteistyskuvio (desimointi) on kuvan 1 mukainen. Kuvassa neliöt merkitsevät täydellisen HDTV-kuvan krominanssipik-seleitä ja yksinkertaisuuden vuoksi kuva esittää vain 1/4 koko 8*16 pikselin lohkosta. 80 ms:n haarassa vain ne kro-minanssipikselit, joiden sisällä on numero, otetaan mukaan 15 alinäytteistyskuvioon. Kuvasta voidaan havaita, että kuvan joka toinen juova jätetään huomiotta (ts. toinen kenttä) ja MAC-kanavalle lähetetään vain joka toisen juovan joka toinen krominanssipikseli. Yhteen 20 ms kestoiseen MAC-kenttään ei sijoiteta näytteitä järjestyksessä juovalta vaan näytteet 20 hajotetaan eri kenttiin. Neliön sisällä oleva numero viittaa, mihin kenttään kunkin pikselin krominanssitieto sijoitetaan. Siten esim. ensimmäisen juovan krominanssipikselit sijoitetaan vuorotellen MAC-kenttiin 2 ja 4. Olennaista on huomata, että yhden kuvan krominanssitieto on sijoitettu 25 neljään peräkkäiseen MAC-kenttään. Kääntäen tämä merkitsee, * että dekoodattaessa kuva vastaanottimessa tarvitaan neljän peräkkäisen MAC-kentän informaatio yhden alkuperäisen HDTV-kuvan aikaansaamiseen.

30 Jos kuvan osa-alueessa on hitaasti liikkuvia kohteita, ohjataan kompressoitava krominanssisignaali 40 ms:n moodin haaraan, jossa kentän lähetysaika nostetaan 20 ms:sta 40 ms:iin. Tätä esittää kuva 2. Siinä kaksi täydellistä HDTV-kuvaa kompressoidaan neljään 20 ms MAC-kenttään. Alinäyt-35 teistyskuvio on nyt sellainen, että yhden kuvan yhden kentän joka toisen juovan joka toinen krominanssinäyte otetaan mukaan ja kuvan toisen kentän näytteitä ei oteta mukaan lainkaan. Numerot viittaavat siihen MAC-kenttään, johon kromi- 4 92540 nanssinäyte sijoitetaan. Niinpä ensimmäisen HDTV-kuvan toisen kentän yhden juovan näytteet, jotka on merkitty numerolla 1, sijoitetaan MAC-kenttään 1, hypätään samassa kentässä yhden juovan yli ja sijoitetaan seuraavan juovan näytteet, 5 joita on merkitty numerolla 2, MAC-kenttään 2. Lopputulos on, että ensimmäisen HDTV-kuvan krominanssinäytteet ovat MAC-kentissä 1 ja 2 ja toisen HDTV-kuvan näytteet ovat MAC-kentissä 3 ja 4. Kuvaan 1 verrattuna on 80 ms jaksoon sijoitettu kahden HDTV-kuvan krominanssi-informaatiota yhden kulo van sijasta. Täten 80 ms jaksoon on tullut temporaalisuutta. Olennaista tässä 40 ms:n moodissa on siis se, että yhden kuvan alinäytteistetty krominanssi-informaatio on sijoitettu kahteen peräkkäiseen MAC-kenttään. Kääntäen tämä merkitsee, että dekoodattaessa kuva vastaanottimessa tarvitaan kahden 15 peräkkäisen MAC-kentän informaatio yhden alkuperäisen HDTV-kuvan aikaansaamiseen.

Jos kuvassa on nopeasti liikkuvia osia, ohjataan kompressoitava krominansaisignaali 20 ms:n haaraan, jossa neljästä 20 HDTV-kuvasta peräisin oleva krominanssi-informaatio puristetaan neljään peräkkäiseen MAC-kenttään. Jokaisesta kuvasta näytteitä otetaan vain toisesta kentästä ja siitäkin äärimmäisen harvennetusti, vain joka 8:s näyte joka toiselta juovalta otetaan mukaan. Numerot ilmaisevat, mihin MAC-kenttään 25 mikin näyte sijoitetaan. Havaitaan, että yhden MAC-kentän näytteet ovat peräisin aina yhdestä kuvasta. 80 ms:n jaksoon on siis sisällytetty neljän HDTV-kuvan krominanssitietoa. Näin temporaalisuus on vielä suurempi kuin kuvan 2 tapauksessa, jossa 80 ms:n jaksoon on kompressoitu kaksi kuvaa.

30

Liikkeen tunnistimen antaman tiedon mukaan ohjataan kytkin-: tä, joka kytkee vain yhden moodin kerrallaan BRE:n ulostu loon. Tämä tieto, missä haarassa lähtösignaali on muodostettu, koodataan DATV-signaaliin, jonka mukaan vastaanottopääs-35 sä kooderi ohjaa signaalin oikeaan haaraan.

Edellä lyhyesti selostettu lähetyssignaalin kompressointi on alan ammattimiehelle selvää ja aihetta on käsitelty yksi- 92540 5

tyiskohtaisesti esim. F.W.P. Vreeswijk, M.R. Haghiri ja C.M. Carey-Smith, HDMAC Coding for Compatible Broadcasting of High Definition Television Signals, 16th International TV Symposium, Montreaux, Switzerland, June 17-22-1989 sekä 5 F.W.P. Vreeswijk ja M.R. Haghiri, HDMAC Coding for MAC

Compatible Broadcasting of HDTV Signals, Third International Workshop on HDTV, Torino, Italy, August 30 - September 1, 1989 .

10 Vastaanottimen MAC-dekooderissa on kompressoitu kuva 625/2:1/50 Hz palautettava alkuperäiseen HDTV-formaattiin eli 1250/2:1/50 Hz. Dekooderissa vastaanotettu analoginen televisiosignaali muunnetaan video-, data- ja äänisignaaleiksi. Dekooderia voidaan nimittää kaistanleveyden palau-15 tuskooderiksi BRD (Bandwidth Restoration Decoder) ja se on analoginen edellä kuvatun BRE:n kanssa. BRD-kooderia selostetaan nyt lähemmin viittaamalla kuvaan 4 ja selostus koskee krominanssia. Vastaanotettu näytetaajuus on 6,75 MHz ja BRD:n lähtötaajuus on 27 MHz. Kooderi käsittää "line 20 deshuffler" -lohkon 41, ainakin 3 kpl kenttämuisteja 42 kytkettynä esim. kaskadiin, alinäytteistyskuvion konvertterin 43 sekä kolme interpolaattorihaaraa 44, 45 ja 46. Alinäytteistyskuvion palauttajan SSPC 43 sisäänmenona on samanaikaisesti neljä peräkkäistä MAC-kenttää, niin että sisääntu-25 lossa 1 on ajallisesti "vanhin" eli ensimmäisenä vastaan-• otettu kenttä ja sisääntulossa 4 on ajallisesti nuorin eli viimeksi vastaanotettu kenttä. SSPC muodostaa sisääntuloken-tistään alkuperäiset kuvissa 1-3 esitetyt alinäytteistysku-viot, joista interpolaatiohaaroissa interpoloidaan puuttuvat 30 krominanssipikselit. Kukin interpolaattorihaara tuottaa vä-risignaalin suhteen täydellisen HDTV-kentän ja valitun haaran lähtö kytketään kytkimellä C demultiplekserille 47, joka erottaa aikamultipleksoidut U- ja V-komponentit krominanssi-signaalista. Komponentit ovat BRD:n lähtösignaaleja. Kytki-35 men asentoa ohjaa vastaanotettuun DATV-signaaliin sisältyvä liiketieto.

6 92540

Krominanssikomponentit U ja V on lähetetty vuorojuovin ja krominanssisignaalin näytteenottotaajuus on 6,75 MHz.

Deshufflerissa 41 on vastaanotettujen MAC-kenttien juovat järjestettävä niin, että kukin juova sisältää näytteitä vain 5 yhdestä alkuperäisestä HDTV-juovasta. Tällöin SSPC 43 voidaan toteuttaa käyttämättä juovamuisteja. SSPC tarvitsee vain 4 kenttäsisäänmenoa, joten tarvitaan 3 kpl kenttämuis-teja 42. Muistit voidaan järjestää kaskadiin siten, että juuri vastaanotettava kenttä viedään sekä ensimmäiseen muis-10 tiin että SSPC:n neljänteen sisääntuloon (tulo 4) ja viimeisestä kenttämuistista viedään näytteitä SSPC:n ensimmäiseen sisääntuloon (tulo 1).

Kuten edellä on sanottu, on SSPC:n 43 tehtävänä palauttaa 15 eri moodien alinäytteistyskuviot, jotka on esitetty kuvissa 1-3. Se yhdistelee vastaanottamansa peräkkäiset MAC-kentät ja kokoaa niistä alkuperäisen HDTV-kuvan alinäytteistyskuvi-on. Lisäksi se interpoloi mahdolliset puuttuvat näytteet. SSPC saa vastaanotetussa DATV-signaalissa tiedon siitä, min-20 kälainen alinäytteistyskuvio sen on kullakin hetkellä muodostettava. Kuvista 1-3 huomataan, että 20 ms moodin alinäytteistyskuvio voidaan palauttaa yhdestä MAC-kentästä, 40 ms:n moodin alinäytteistyskuvio voidaan palauttaa kun kaksi MAC-kenttää on käytettävissä, mutta 80 ms:n moodin alinäyt-25 teistyskuvion palauttamiseen tarvitaan kaikki neljä MAC- kenttää. SSPC muodostaa aina alinäytteistyskuviokentän sinä aikana, joka kuluu yhden MAC-kentän vastaanottamiseen eli yhtä 80 ms:n perusjaksoa (eli yhtä HDTV-kuvaa) kohden muodostetaan neljä alinäytteistyskenttää, jotka numeroidaan 30 myös 1-4 ja joita nimitetään jäljempänä HDTV-kenttä 1, HDTV-kenttä 2, HDTV-kenttä 3 ja HDTV-kenttä 4. Voidaan ajatella, että HDTV-kenttä 1 vastaa MAC-kenttää 1, HDTV-kenttä 2 vastaa MAC-kenttää 2 jne. Esimerkiksi kun SSPC:n tuloissa on kuvan 1 MAC-kentät 1-4, prosessoi SSPC näistä HDTV-kentän 2. 35 Jos aletaan vastaanottaa seuraavaksi seuraavan kuvasekvens-sin, kuvan 2, 40 ms:n moodin lohkoa, on ensimmäisen sekvenssin HDTV-kentän 2 prosessoinnin päätyttyä tilanne se, että SSPC:n tuloissa on kuvan 1 MAC-kentät 2, 3 ja 4 sekä kuvan 2

II

92540 7 MAC-kenttä 1, joka kuuluu jo seuraavaan kuvasekvenssiin.

SSPC:n pitäisi prosessoida edelleen 80 ms:n moodin lohkoa HDTV-kenttään 3, vaikkei kaikkia saman kuvasekvenssin lohkon 80 ms:n moodin MAC-kenttiä enää ole käytettävissä. Myöhem-5 min, 20 ms kuluttua, on tuloissa kuvan 1 kentät 3 ja 4 sekä kuvan 2 kentät 1 ja 2 mutta SSPC:n pitäisi vielä prosessoida 80 ms:n moodin lohkoa HDTV-kenttään 4, vaikkei kaikkia 80 ms:n moodin lohkoon kuuluvia saman kuvasekvenssin MAC-kenttiä enää ole käytettävissä.

10

Ongelmaksi muodostuukin se, kuinka palauttaa 80 ms:n moodin alinäytteistyskuvio silloin, kun SSPC:n on siirryttävä 40 ms:n tai 20 ms:n alinäytteistyskuvion palautuksesta muodostamaan 80 ms:n alinäytteistyskuviota tai kun SSPC:n on siir-15 ryttävä 80 ms:n kuvion palautuksesta muodostamaan 20 ms:n tai 40 ms:n alinäytteistyskuviota. Toisin sanoen ongelma syntyy silloin kun ajan suhteen samaa aluetta kuvapinnalla katsottaessa kuvaliikepäätös "liikettä sisältävä kuva-alue" edeltää tai seuraa päätöstä "stationaarinen kuva-alue", jol-20 loin kaikki neljä 80 ms:n moodin saman lohkon alinäytteistyskuvion palautukseen tarvittavaa kenttää eivät ole saatavilla .

Tekniikan tason mukainen alinäytteistyskuvion palauttaja 25 SSPC ratkaisee tämän ongelman yksinkertaisesti vaakakopioi-malla puuttuvat näytteet lähimmistä vierekkäisistä tunnetuista näytteistä. Kopiointi suoritetaan silloin, kun yksi saman lohkon peräkkäisistä 80 ms:n MAC-kentistä puuttuu. Jos kaksi peräkkäistä kenttää puuttuu, annetaan puuttuvien näyt-30 teiden interpolointi 20 ms:n interpolaattorille, jolloin tulos paranee. Kopiointi johtaa kuitenkin kuvassa näkyviin virheisiin, sillä kuvan tai oikeammin lohkon muuttuessa sta-tionaarisesta liikettä sisältäväksi eli oltaessa näiden lohkojen raja-alueella ja kopioitaessa kuitenkin puuttuvat pik-35 selit stationaarisista (80 ms) pikseleistä, näkyy kuvassa vaakaviiva- ja postimerkkivirheitä, ts. pysty- ja diagonaa-lireunoihin ja -viivoihin tulee vaakasuoria viivanpätkiä ja pysty- ja diagonaalireunat voivat muuttua hammaslaitaisiksi.

92540 θ

Sama pätee silloinkin, kun lohko muuttuu liikettä sisältävästä stationaariseksi. Kuvavirhe on näkyvissä koko lohkon alueella.

5 Näitä ongelmakohtia on havainnollistettu kuvassa 5. Siinä tarkastellaan samaa lohkoa (kuvan osa-aluetta) ajan suhteen. Lohko on aluksi stationaarinen, jolloin informaatio on sijoitettu neljään peräkkäiseen 80 ms moodin MAC-kenttään, joita kuvaavat numerot lohkon sisällä. Kenttien ajallinen 10 järjestys on vasemmalta oikealle. Jokaisella MAC-kentällä on oma suhteellinen kentän numero, joka on 1, 2, 3 tai 4. Seu-raavassa vaihessa lohko muuttuu liikettä sisältäväksi, joten informaatio on sijoitettu neljään peräkkäiseen 40 ms MAC-kenttään 1, 2, 3 ja 4. Sitten taas lohko muuttuu stationaa-15 riseksi, joten informaatio on 80 ms moodin MAC-kentissä 1, 2, 3 ja 4. Seuraavaksi liikesisältö on suuri, joten lohkon informaatio on neljässä peräkkäisessä 20 ms moodin MAC-kentässä 1, 2, 3 ja 4. Jokaisen kentän alapuolella oleva numero ilmaisee, mihin moodiin kenttä kuuluu. Peräkkäiset kenttänu-20 merot 1-4 muodostavat siis aina yhden lohkon, kuten kuvissa 1-3 on esitetty. Jokaiseen neljän kentän 1-4 lohkoon liittyy oma liiketietonsa, joka on vastaanotettu erillisellä DATV-kanavalla, dekoodattu ja toimitettu SSPC:lle, jolloin se osaa DATV-tiedon perusteella palauttaa oikean alinäytteis-25 tyskuvion.

Kun SSPC:n sisäänmenossa on kaariviivalla a merkityt kentät, pitäisi SSPC:n 80 ms:n moodin alinäytteistyskuvion muodostamiseksi prosessoida ensin HDTV-kenttä 2. Sen se tekeekin, 30 koska neljä peräkkäistä saman moodin kenttää on saatavilla.

Mutta kun sisääntulossa on kaariviivalla b merkityt kentät, ; on saatavilla vain kolme peräkkäistä 80 ms moodin kenttää.

Tunnettu SSPC muodostaa tällöin HDTV-kentän 3 prosessointi -seen tarvittavat puuttuvat näytteet vaakakopioimalla, mikä 35 johtaa kuvavirheisiin. Kun sisääntulossa on kaariviivalla c merkityt kentät eli kaksi prosessoitavan lohkon 80 ms moodin kenttää puuttuu, antaa tunnettu SSPC puuttuvien näytteiden interpoloinnin 20 ms:n interpolaattorille 80 ms:n interpo- (i 92540 9 laattorin sijasta. Tällöin virheet vähenevät. Havaitaan, että parillisen HDTV-kentän interpolointi annetaan 20 ms:n interpolaattorille vain silloin, kun siirrytään stationaari-sesta moodista liikemoodiin ja silloinkin vain viimeisen 5 kentän kohdalla. Näitä tapauksia on kuvassa 5 merkitty ympyröidyillä moodinumeroilla. Kuitenkin kuvavirheitä syntyy aina, kun siirrytään liikettä ilmaisevasta moodista statio-naariseen moodiin ja päinvastoin. Näitä kuvavirheitä ei tekniikan tason mukainen alinäytteistyskuvion palauttaja SSPC 10 korjaa.

Tämä keksintö esittää tavan, jolla tunnetun tekniikan käytön aiheuttamat kuvavirheet voidaan poistaa. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa l.

Alinäytteistyskuvion palauttajan sisääntulot voidaan merkitä ensimmäiseksi, toiseksi, kolmanneksi ja neljänneksi tuloksi. Neljänteen tuloon tulee juuri vastaanotettava MAC-kenttä, kolmanteen tulee kenttäviiveellä viivästetty edeltävä kent-20 tä, toiseen kahdella kenttäviiveellä viivästetty ja ensim mäiseen tulee kolmella kenttäviiveellä viivästetty kenttä. Toisin sanoen tuloissa vaikuttaa neljä peräkkäistä MAC-kent-tää siten, että tulossa 1 on vanhin kenttä. Keksinnön mukaan pakotetaan alinäytteistyskuvion palauttaja SSPC prosessoi-25 maan 20 ms:n kenttää aina silloin, a) kun tilanne, jossa kaikissa sisääntuloissa vaikuttanut 80 ms:n moodin MAC-kenttä on muuttunut tilanteeksi, jossa neljänteen tai neljänteen ja kolmanteen sisääntuloon vaikuttaa joko 40 ms:n tai 20 ms:n kenttä, ja 30 b) kun kolmessa viimeisessä sisääntulossa vaikuttaa 80 ms:n moodin MAC-kentät ja ensimmäisessä sisääntulossa vaikuttaa : jonkin muun moodin kenttä.

Kohdan a toiminta tarkoittaa, että stationaarinen lohko on 35 muuttumassa liikettä sisältäväksi lohkoksi kun taas kohdan b toiminta tarkoittaa, että liikettä sisältävä lohko on muuttumassa stationaariseksi lohkoksi.

10 92540

Koska jokaiseen vastaanotettuun MAC-kenttään liittyvä DATV-tieto ilmaisee lohkon moodin, voidaan yksinkertaisella logiikalla konstruoida toiminto, joka valvoo sisääntulojen tilaa ja kohtien a tai b ehtojen ollessa voimassa pakottaa 5 SSPC:n 20 ms:n interpolaattorin käyttöön stationaarisen kuva-alueen HDTV-kenttiä interpoloitaessa.

Keksintöä havainnollistetaan oheisten kuvien avulla, joissa kuva l esittää stationaarisen lohkon krominanssinäytteiden 10 alinäytteistyskuviota, kuva 2 esittää liikettä sisältävän lohkon alinäytteistyskuviota, kuva 3 esittää nopeata liikettä sisältävän lohkon alinäytteistyskuviota, 15 kuva 4 on kaistanleveyden palauttajan dekooderin lohkokaavio, kuva 5 kuvaa ongelmatilannetta käytettäessä tekniikan tason mukaista alinäytteistyskuvion palauttajaa, kuva 6A on taulukko SSPC:n sisääntulokombinaatioista eri 20 HDTV-kenttiä prosessoitaessa kuva 6B on taulukkoa 6A vastaava taulukko, johon on merkit ty tapaukset, joissa käytetään keksinnön prosessointia, kuva 7 on kuvaa 5 vastaava kuva, johon on merkitty kohdat, 25 joissa käytetään keksinnön prosessointia, kuva 8 kuvaa DATV-signaalin käyttöä päätöksenteossa, kuva 9 esittää lohkokaaviota eräästä mahdollisesta pako- tusjärjestelystä, ja kuva 10 on lohkokaavio eräästä toisesta mahdollisesta pako-30 tusjärjestelystä.

Kuvia 1-5 on selostettu jo edellä ja niihin viitataan jäljempänä tarpeen mukaan. Taulukko 6A esittää niitä ongelmakohtia, jotka ovat kyseessä käytettäessä tekniikan tason mu-35 kaista SSPCrtä. Taulukon vasemmassa sarakkeessa merkintä "Kenttä" tarkoittaa prosessoitavaa HDTV-alinäytteistyskuvio-kenttää, "RFN" viittaa SSPC:n kussakin sisäänmenossa olevan MAC-kentän numeroon (ks. kuvat 1-3) ja "Case" tarkoittaa li 92540 11 sisäänmenokenttien kombinaatiota prosessoitaessa kutakin alinäytteistyskenttää eli HDTV-kenttää 1, 2, 3 tai 4. Tapaukset, joissa tunnettu tekniikka aiheuttaa ongelmia, on esitetty tummennettuna. Aloitetaan esimerkkitarkastelu ta-5 pauksesta 6 eli Case 6. Tällöin SSPC:n sisäänmenokentät ovat 80 ms:n moodin lohkon MAC-kentät 1, 2, 3 ja 4. SSPCrllä on käytettävissään kaikki lohkon tämän moodin neljä kenttää, joten se voi ongelmitta muodostaa alinäytteistyskuviokentän eli HDTV-kenttä 2:n. Tämä vastaa kuvan 5 tilannetta, jossa 10 sisääntulona ovat vasemmalta ylhäältä lukien neljä ensimmäistä kenttää eli kaariviivalla a merkityt kentät.

20 ms jakson kuluttua ovat MAC-kentät "siirtyneet" yhden sisääntulon eteenpäin ja neljännessä sisääntulossa on jo seu-15 raavan lohkon, tässä tapauksessa 40 ms:n moodin lohkon, ensimmäinen MAC-kenttä, jonka numero (RFN) on siis 1. Kuvaan 5 viitaten sisääntulona ovat nyt kaariviivalla b merkityt kentät eli 80 ms:n moodin kentät 2, 3, 4 ja 40 ms:n moodin kenttä 1. Taulukossa 6A on nyt siirrytty tapaukseen Case 10 20 ja prosessoimaan 80 ms moodin HDTV-kenttää 3. Havaitaan, etteivät lohkon kaikki neljä 80 ms:n moodin kenttää enää olekaan käytettävissä, jolloin SSPC:n 80 ms:n interpolaatto-rilla ei ole käytettävissä kaikkia tarvittavia näytteitä. Tekniikan tason mukaisesti, kuten on kuvan 5 yhteydessä mai-25 nittu, kopioitaisiin puuttuvat näytteet vaakakopioimalla olemassa olevista vierekkäisistä näytteistä, jolloin lopullisessa HDTV kuvassa olisi kuvavirheitä. Nyt pakotetaankin keksinnön mukaisesti SSPC muodostamaan 20 ms:n moodin ali-näytteistyskuviota ja kytketään 20 ms interpolaattorihaara 30 BRD:n ulostuloon (kytkin C kuva 4). Tämä merkitsee, että prosessoidaan 80 ms:n moodin HDTV-kenttä 3 20 ms:n moodin interpolaattorilla. Sen tarvitsemat näytteet ovat kaikki saatavilla, joten ei tarvitse ryhtyä vaakakopiointiin. Tällöin kuvavirheet vähenevät.

35 Jälleen 20 ms jakson kuluttua ovat kentät "siirtyneet" yhden . sisääntulon eteenpäin, jolloin ensimmäisessä ja toisessa sisääntulossa on seuraavan lohkon, 40 ms:n moodin lohkon, 92540 12 kaksi ensimmäistä kenttää, joiden numerot (RFN) ovat siis 1 ja 2. Kuvaan 5 viitaten sisääntulona ovat nyt kaariviivalla c merkityt kentät eli 80 ms:n moodin lohkon kentät 3, 4 ja 40 ms:n moodin lohkon kentät 1 ja 2. Taulukossa 6A on nyt 5 siirrytty tapaukseen Case 15 ja prosessoimaan edelleen samaa 80 ms moodin lohkon kenttää, HDTV-kenttää 4. Havaitaan, että enää kaksi tämän 80 ms:n moodin kenttää on käytettävissä.

Nyt pakotetaankin keksinnön mukaisesti SSPC:n interpolaatto-ri edelleen interpoloimaan 20 ms:n moodissa ja prosessoidaan 10 80 ms:n moodin HDTV-kenttä 4 20 ms:n moodin interpolaatto- rilla, jonka tarvitsemat näytteet ovat kaikki saatavilla.

Jälleen 20 ms kuluttua on sisäänmenokombinaatio taulukon 6A Case 4 mukainen, joten prosessoidaan 40 ms:n kenttää. Neljän 15 vastaanotetun MAC-kentän jälkeen ovat sisääntulokentät kuvan 5 kaariviivalla d merkityt kentät eli 40 ms moodin kenttä 4 ja 80 ms moodin kentät 1, 2 ja 3. Taulukossa 6A tilannetta vastaa Case 2 ja interpolaattorin olisi prosessoitava 80 ms moodin HDTV-kenttä 1. Nyt ei käytetäkään näytteiden vaakako-20 piointia vaan pakotetaan interpolaattori 20 ms:n moodiin, jolloin tarvittavat näytteet ovat saatavilla. 80 ms:n moodin HDTV-kenttä 1 prosessoidaan siis 20 ms:n moodin interpolaat-torilla. Seuraavassa vaiheessa yhden 20 ms jakson kuluttua ovat kaikki tämän lohkon 80 ms:n moodin kentät saatavilla, 25 joten tilanne on Case 6 mukainen ja prosessoidaan HDTV-kenttä 2 normaalisti 80 ms:n moodin interpolaattorilla.

Seuraavassa vaiheessa ovat sisääntuloina kaariviivalla e merkityt kentät eli pitäisi prosessoida 80 ms lohkon HDTV-30 kenttää 3, mutta käytettävissä on vain lohkon kolme tämän moodin kenttää. Neljäs sisäänmenokenttä on lohkon 20 ms moodin MAC-kenttä 1. Taulukossa 6A tilannetta vastaa Case 11. Tekniikan tason mukaisen näytteiden vaakakopioinin sijasta pakotetaan interpolaattori 20 ms:n moodiin, jolloin kaikki 35 sen tarvitsemat näytteet ovat saatavilla.

Interpolaattori pakotetaan samoin 80 ms:n moodista 20 ms:n moodiin myös seuraavassa vaiheessa, jossa sisääntulokentät

II

92540 13 on kuvassa 5 merkitty kaariviivalla f. Prosessoitavana on 80 ms moodin HDTV-kenttä 4. Tilanne on siis taulukon 6A Case 16 mukainen. Nytkin pakotetaan interpolaattori 20 ms:n moodiin, jolloin kaikki sen tarvitsemat näytteet ovat saatavilla.

5

Mille tahansa peräkkäisten lohkojen sekvensseille voidaan löytää taulukosta 6A sopiva Case ja voidaankin todeta, että mahdollisten tapausten maksimilukumäärä on 18 kappaletta. Taulukossa pieni vaakaviiva merkitsee sitä, että siinä koh-10 dassa voi olla minkä tahansa moodin kenttä.

Kuvaan 7, joka vastaa kuvaa 5, on merkitty ympyröitynä ne 80 ms:n lohkojen kenttien moodimerkinnät, joita vastaava ali-näytteistyskuvion kenttä prosessoidaan pakotetussa 20 ms:n 15 moodissa. Kuvassa 5 on vastaavalla tavalla merkitty ne kentät, joissa tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa käytetään 20 ms:n moodin prosessointia. Kuvia vertaamalla havaitaan selvästi tunnetun tekniikan ja keksinnön ero.

20 Vastaavasti kuvan 6B taulukossa, joka vastaa kuvan 6A taulukkoa, on tummennettuna merkitty ne tapaukset, joissa stationaarisen kentän prosessoinnissa käytetään pakotetusti 20 ms.-n interpolaattoria. Voidaan siis nähdä, että prosessoitaessa kenttää 1, on kuvan 6A tapaukset Case 2 ja Case 3 kor-25 vattu Case 5:llä, prosessoitaessa kenttää 3 tapaukset Case 10 ja Case 11 korvaa Case 13 ja prosessoitaessa kenttää 4 on tapaukset Case 15 ja Case 16 korvattu tapauksella Case 18. Eri tapausten suurin mahdollinen lukumäärä on siis pienentynyt kuudella ollen nyt 12 kappaletta.

30

Kuvassa 8 on esitetty pakotetun prosessoinnin päätöksenteon .: periaate. Tunnetusti vastaanotettu DATV-signaali dekooda taan, jolloin siitä saadaan kunkin lohkon liiketieto. DATV-tieto johdetaan kolmeen kaskadiin kytkettyyn kenttämuistiin 35 84, 85 ja 86. Koska HDTV-kuva on jaettu 90*72 lohkoon, ja jokaiseen lohkoon liittyy sen liiketieto, riittää DATV-muis-tin kooksi 90*72 alkiota. Jokaiseen kuvaan liittyvä liike-tieto tallennetaan näin DATV-kenttämuistiin. Kuten aiemmin 92540 14

on sanottu, on vastaanotettu MAC-kuvasignaali tallennettu kolmeen kenttämuistiin, muistit 81, 82 ja 83 kuvassa 8, joista SSPC lukee vastaanotettuja MAC-kenttiä senhetkisen vastaanotettavan kentän ollessa yksi SSPC:n sisääntulo n:o 5 4. Kenttämuistin 82 ulostulo vastaa sitä kenttää, jota SSPC

prosessoi, ts. jos kenttämuistissa on MAC-kenttä 2, on prosessoitava kenttä HDTV-kenttä 2. DATV-kenttämuistien ja MAC-kenttämuistien sisältö on täysin synkronissa, joten esim. siirrettäessä vastaanotettua MAC-kenttää kenttämuistista 81 10 alinäytteistyskuvion palauttajaan SSPC, on samanaikaisesti DATV-kenttämuistista 84 luettavissa siirrettävän kentän senhetkisen lohkon liiketieto. Tämän tietäen järjestetään val-vontalogiikka, joka monitoroi DATV-kenttämuistien 84, 85 ulostuloista datv(l), datv(2) saatavaa liikeinformaatiota 15 sekä juuri vastaanotettavan kentän liiketietoinformaatiota datv(4). Kun logiikka havaitsee, että jokin taulukossa 6A tummennettuna esitetyistä ongelmakohdista on voimassa, se antaa ensimmäisen ohjaussignaalin, joka pakottaa SSPC:n muodostamaan 20 ms:n alinäytteistyskuviota ja toisen ohjaussig-20 naalin, joka pakottaa 20 ms:n haaran BRD:n ulostuloksi, ts. kääntää kytkimen C, kuva 4, 20 ms:n dekooderin lähtöön.

Pakotus suoritetaan silloin kun seuraava looginen ehto on voimassa: 25 Stationaarisen kuvan prosessointi tehdään 20 ms:n moodissa silloin kun

datv(2) = "80 ms lohko" ja datv(l) on eri kuin "80 ms lohko" TAI

30 datv(2) = "80 ms lohko" ja datv(4) on eri kuin "80 ms lohko"

Pakotus voidaan tehdä usealla eri tavalla. Ensimmäisessä suoritusmuodossa, jota esittää kuva 9, kyseinen päättely voidaan tehdä tunnetussa DATV-dekooderin 91 jälkeisessä 35 DATV-muokkauslohkossa 92 (DATV modifier) sen aliohjelmana.

Modifier-lohko tekee käytettävän interpolaattorin päätöstie-don. DATV-dekooderin dekoodaamat liiketiedot johdetaan kenttämuisteihin A, B, C sekä juuri vastaanotettava tieto

II

92540 15 myös DATV-muokkauslohkoon. Muistijärjestely on sama kuin kuvassa 8. Päätöstieto "haarapäätös", joka on sama kuin DATV-kenttämuistin B lähtö ja joka vastaa kenttämuistin 82, kuva 8, lähtöä, viedään SSPC:lie 942 ja demultiplekserille 5 947. Päätöstieto asettaa SSPC:n moodin. Lisäksi SSPCrlle viedään datv(l)- ja datv(4)-tiedot sekä prosessoitavan kentän numero RFN. RFN-tieto ja DATV-kenttämuistin A tulosig-naali viedään lisäksi juovan deshufflerille 101. DATV-muok-kauslohko 92 tutkii, onko edellä mainittu looginen ehto voi-10 massa ja, jos se on voimassa, pakottaa päätössignaalin "haarapäätös" 20 ms:n moodiin.

Toisen suoritusmuodon mukaan, jota esittää kuva 10, tekee SSPC pakotuspäätöksen. Se tarvitsee prosessoitavan kentän 15 numeron RFN sekä datv(i)-, datv(3)- ja datv(4)-tiedot. Nämä se saa DATV-dekooderilta 108 sekä DATV-kenttämuisteista B ja C. Kenttämuistin B lähtö on normaalisti haarapäätössignaali, mutta mikäli mainittu looginen ehto täyttyy, kohottaa val-vontalogiikka SSPCrssä lipun, joka merkitsee "pakotettu 20 20 ms moodi". Demultiplekseri 107 tarkkailee lippua ja kun se havaitsee lipun olevan ylhäällä, se ei välitä DATV-muistista B saamastaan haarapäätössignaalista vaan kytkeytyy 20 ms:n haaraan 104. Lippu kohotetaan silloin kun vastaanotetuissa MAC-kentissä on temporaalinen raja. Lippu kohotetaan siis 25 silloin, kun kyseessä on taulukon 6A Case 2, 3, 10, 11, 15 tai 16. Lippu pakottaa SSPCrn 20 ms moodiin huolimatta haa-rapäätöstiedosta.

Esitetty keksintö ei aiheuta suuria muutoksia tekniikan ta-30 son mukaiseen alinäytteistyskuvion palauttajaan SSPC. Kontrolli logiikkaan täytyy joko lisätä muuttuja, joka ilmoittaa 20 ms interpolaattorin pakottamisen tai kontrollilogiikka muuttaa vastaanotetut ongelmakohtien päätökset 20 ms moodiin. Keksinnöllä voidaan estää saturoituneiden värien pys-35 ty- ja diagonaalireunojen sahalaitaistuminen, ns. "postimerkki-ilmiö", sekä vaakasuorat viivanpätkät pysty- ja diagonaali reunoissa. Lisäksi eri prosessointivaihtoehdot vähenevät kahdeksastatoista kahteentoista.

Claims (10)

92540 16

1. Menetelmä HDMAC-dekooderin ohjaamiseksi muodostettaessa stationaarista teräväpiirtokuvan kuva-aluetta MAC-videosig-naalista, joka käsittää krominanssinäytteet kuva-alueisiin 5 jaetusta ja liikesisällön mukaan alinäytteistetystä terävä-piirtokuvasta, jossa kooderissa: - johdetaan samanaikaisesti kulloinkin neljän peräkkäisen MAC-kentän näytteitä alinäytteistyskuvion palauttajaan (SSPC) niin, että sen ensimmäisessä sisääntulossa on ajalli- 10 sesti ensimmäinen kenttä, toisessa sisääntulossa on ajalli sesti toinen kenttä, kolmannessa sisääntulossa on ajallisesti kolmas kenttä ja neljännessä sisääntulossa ajallisesti viimeinen kenttä, ja alinäytteiskuvion palauttaja (SSPC) muodostaa siihen johdetuista näytteistä jonkin kolmesta al-15 kuperäisestä alinäytteistyskuviosta, - johdetaan muodostettu alinäytteistyskuvio kolmeen signaa-linkäsittelyhaaraan, joista ensimmäinen haara muodostaa teräväpiirtokuvan stationaarisesta kuva-alueesta muodostetusta alinäytteistyskuviosta, ja toinen haara muodostaa terävä- 20 piirtokuvan hidasta liikettä sisältävästä kuva-alueesta muo dostetusta alinäytteistyskuviosta, ja kolmas haara muodostaa teräväpiirtokuvan nopeata liikettä sisältävästä kuva-alueesta muodostetusta alinäytteistyskuviosta, ja - kuva-alueen liiketiedon (DATV) ohjaamana kytketään yhden 25 signaalinkäsittelyhaaran muodostama teräväpiirtotelevisio- • kuva kerrallaan dekooderin lähtöön, tunnettu siitä, että kun toisen sisääntulon näytteet kuuluvat stationaariseen kuva-alueeseen, pakotetaan alinäytteistyskuvion palauttaja (SSPC) muodostamaan nopeata liikettä 30 sisältävän kuva-alueen alinäytteistyskuvio sekä pakotetaan mainittu kolmas signaalinkäsittelyhaara kytkeytymään dekoo- derin lähtöön aina silloin kun ensimmäisen tai viimeisen si sääntulon kentän näytteet kuuluvat liikettä sisältävään kuva-alueeseen. 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakotus tehdään silloin kun toisessa, kolmannessa ja neljännessä sisääntulossa on stationaarista kuva-aluetta II 92540 17 edustavat näytteet mutta ensimmäisessä sisääntulossa on liikettä sisältävää kuva-aluetta edustavat näytteet.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii-5 tä, että pakotus tehdään silloin kun ensimmäisessä ja toisessa sisääntulossa on stationaarista kuva-aluetta edustavat näytteet mutta kolmannessa ja neljännessä sisääntulossa on liikettä sisältävää kuva-aluetta edustavat näytteet.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että pakotus tehdään silloin kun ensimmäisessä, toisessa ja kolmannessa sisääntulossa on stationaarista kuva-aluetta edustavat näytteet mutta neljännessä sisääntulossa on liikettä sisältävää kuva-aluetta edustavat näytteet. 15

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokaisessa MAC-kentässä on kunkin kuva-alueen liiketieto (DATVj tallennettu datv-kenttämuistiin, josta se on luettavissa alueen alinäytteistyskuviota muodostettaessa. 20

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alinäytteistyskuvion palauttajan ensimmäiseen sisääntuloon tulevan kentän kuva-aluetta vastaa ensimmäinen liiketieto datv(l), toiseen sisääntuloon tulevan kentän ku- 25 va-aluetta vastaa toinen liiketieto datv(2) ja neljänteen • sisääntuloon tulevan kentän kuva-aluetta vastaa neljäs lii ketieto datv(4), jolloin pakotus tehdään kun datv(2) = "sta-tionaarinen alue" ja datv(l) = "liikettä sisältävä alue", tai datv(2) = "stationaarinen alue" ja datv(4) = "liikettä 30 sisältävä alue".

7. HDMAC-dekooderi teräväpiirtokuvan muodostamiseksi MAC- videosignaalista, joka käsittää krominanssinäytteet kuva-alueisiin jaetusta ja liikesisällön mukaan alinäytteistetys- 35 tä teräväpiirtokuvasta, johon kooderiin kuuluu: - alinäytteistyskuvion palauttaja (SSPC) (103; 943), johon johdetaan samanaikaisesti kulloinkin neljän peräkkäisen MAC-kentän näytteitä niin, että sen ensimmäisessä sisääntulossa 92540 18 (1) on ajallisesti ensimmäinen kenttä, toisessa sisääntulossa (2) on ajallisesti toinen kenttä, kolmannessa sisääntulossa (3) on ajallisesti kolmas kenttä ja neljännessä sisääntulossa (4) on ajallisesti viimeinen kenttä, jolloin 5 alinäytteistyskuvion palauttaja (SSPC) muodostaa tuloihinsa johdetuista näytteistä jonkin kolmesta alkuperäisestä ali-näytteistyskuviosta, ja - kolme signaalinkäsittelyhaaraa (104, 105, 106; 944, 945, 946) kytkettynä alinäytteistyskuvion palauttajaan, joista 10 ensimmäinen haara (106; 946) muodostaa teräväpiirtokuvan stationaarisesta kuva-alueesta muodostetusta alinäytteistys-kuviosta, ja toinen haara (105; 945) muodostaa teräväpiirtokuvan hidasta liikettä sisältävästä kuva-alueesta muodostetusta alinäytteistyskuviosta, ja kolmas haara (104; 944) 15 muodostaa teräväpiirtokuvan nopeata liikettä sisältävästä kuva-alueesta muodostetusta alinäytteistyskuviosta, jolloin haarapäätössignaali kytkee yhden haaran kerrallaan dekoode-rin lähtöön, tunnettu siitä, että siinä on 20. ensimmäiset välineet (A, B, C) ensimmäiseen (1), toiseen (2) ja neljänteen sisääntuloon tulevien kuva-alueiden liike-sisällön (datv(l), datv(2), datv(4)) tallentamiseksi, - toiset välineet (92; 103), jotka on kytketty ensimmäisiin välineisiin ja joiden antama pakotettu haarapäätössignaali 25 pakottaa stationaarista teräväpiirtokuva-aluetta muodostet- . taessa alinäytteistyskuvion palauttajan (103, 943) muodosta maan nopeata liikettä sisältävän kuva-alueen alinäytteistyskuvion sekä pakottaa kolmannen signaalinkäsittelyhaaran koo-derin lähtöön aina silloin kun ensimmäisen sisääntulevan 30 kentän liikesisältö (datv(l)) tai viimeisen sisääntulevan kentän liikesisältö (datv(4)) ilmaisee kentän sisältävän liikettä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen HDMAC-dekooderi, tunnet-35 tu siitä, että ensimmäiset välineet käsittävät peräkkäiset ensimmäisen (A), toisen (B) ja kolmannen (C) DATV-kenttä-muistin ja kolmannen muistin (C) lähtö ilmaisee ensimmäisen sisään tulevan MAC-kentän liikesisällön (datv(l)), toisen li 92540 19 muistin (B) lähtö ilmaisee toisen sisääntulevan MAC-kentän liikesisällön (datv(2)) ja ensimmäisen muistin (A) tulo ilmaisee viimeisen sisääntulevan kentän liikesisällön (datv(4)); jolloin toisen muistin (B) lähtö (datv(2)) on sa-5 maila myös haarapäätössignaali.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen HDMAC-dekooderi, tunnettu siitä, että toiset välineet (92) käsittävät DATV-muok-kauslohkon, joka antaa sekä haarapäätössignaalin että pako- 10 tetun haarapäätössignaalin.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen HDMAC-dekooderi, tunnettu siitä, että toiset välineet sisältyvät alinäytteistysku-vion palauttajaan (103), jolloin se antaa pakotetun haara- 15 päätössignaalin. 92540 20