FI95185B - Menetelmä ja laite lähetetyn televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisäämiseksi - Google Patents

Description

1 95185

Menetelmä ja laite lähetetyn televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisäämiseksi 5 Tämä keksintö koskee teräväpiirto-televisiosignaalien siirtoa, ja tarkemmin menetelmää ja laitetta lähetetyn televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisäämiseksi kaistanleveyttä lisäämättä.

10

Televisiokuvat ovat koosteita vaakajuovista, joista jokainen moduloidaan kuvan luminanssi- tai krominanssikom-ponenttia vastaavalla amplitudisignaalilla. Nämä juovasig-naalit lähetetään ja vastaanotetaan peräkkäin näytettä-15 väksi alkuperäisen kuvan muodostavalla katodisädeputkella. Kaksi erillistä juovastandardia ovat vallitsevana. Pohjois -Amerikassa ja Japanissa televisiolähetykset perustuvat 525 vaakajuovaan kuvaa kohti. Euroopassa, Afrikassa, Aasiassa ja Australiassa televisiolähetykset perustuvat 20 625 juovaan kuvaa kohti. Mitä suurempi kuvan juovaluku on, sitä suurempi on selkeys eli pystysuuntainen erottelutark-kuus. Viime aikoina on saataville tullut teknologia paljon useampien televisiojuovien näyttämistä varten, jolla parannetaan kuvan laatua, koska se lisää pystysuuntaista 25 erottelutarkkuutta. Käytettävissä on myös komponentteja, jotka sallivat juovasignaalien kaistanleveyden lisäämisen, joka parantaa kuvan laatua lisäämällä vaakasuuntaista erottelutarkkuutta. Siten on olemassa teknologia, joka sallii paljon korkeamman kuvan laadun kuin olemassa 30 olevilla vakiolähetyksillä voidaan tarjota. Tämä teknologia tunnetaan teräväpiirto-televisiona (HDTV = High Definition Television). Erityisesti on ehdotettu menetelmiä, jotka perustuvat 1050 juovaan, 1125 juovaan ja 1250 vaakajuovaan. Näiden viimeaikaisten ehdotusten pääongel-35 mana on se, ettei sellaisten lähetysten aloittamiseksi ole mitään taloudellista tapaa. Nykyisin maailmanlaajuisesti käytössä olevat televisiovastaanottimet vastaanottavat 2 95185 ainoastaan 525 tai 625 juovan lähetyksiä, eivätkä pysty esittämään HDTV-lähetyksiä. Televisiopalvelun järjestämisen määräävänä kustannuksena ovat ohjelmakustannukset, jotka on rahoitettava esimerkiksi mainostuloilla tai 5 maksutelevision avulla. Sellaiset rahoitusmenetelmät vaativat suuren yleisön olemassaoloa. HDTV-palvelun tarjoamisen käynnistyksen yhteydessä ei tule olemaan yhteensopivia vastaanottimia, eikä siten mitään mahdollisuutta ohjelmakustannusten kattamiseksi. Myös HDTV-vastaanotti-10 men hinta tulee todennäköisesti olemaan pelottavan korkea.

Eräänä mahdollisuutena tämän vaikeuden välttämiseksi on tarjota menetelmä, jossa olemassa oleviin vastaanottimiin sopivat HDTV-lähetykset voidaan muuntaa tavanomaisen sig-15 naalin muotoon halpaa muunninta käyttäen. Sellaiset edulliset muuntimet mahdollistaisivat HDTV-lähetyksen esittämisen tavanomaisella vastaanottimella mutta aikaansaisivat tavanomaisen kuvan laadun. Tämä lähestymistapa edistäisi katsojakunnan nopeampaa kasvua, koska palvelun uusien 20 tilaajien ei aluksi tarvitsisi ostaa kallista HDTV-vas-taanotinta, vaan he voisivat hankkia halvan muuntimen nykyiseen televisiovastaanottimeensa. Vain ne tilaajat, jotka haluavat saada HDTV:n mahdollistaman korkeamman kuvan laadun, hankkisivat kalliimman HDTV-vastaanottimen.

25

Yhteensopivien HDTV-signaalien rakennetta varten on ehdotettu useita lähestymistapoja, jotka kaikki perustuvat HDTV-juovastandardiin, joka on yksinkertainen kerrannainen olemassa olevasta juovastandardista. Esimerkiksi Pohjois-30 Amerikassa, jossa olemassa oleva lähetysstandardi on 525 juovaa kuvaa kohti, ehdotetussa HDTV-standardissa käytetään 1050 juovaa (kaksi kertaa tavanomainen standardi). Samalla tavalla Euroopassa, jossa tavanomainen standardi on 625 juovaa kuvaa kohti, ehdotettu HDTV-standardi on 1250 35 juovaa. Tämä yksinkertainen suhde tavanomaisen ja HDTV-näytön standardien välillä antaa aiheen näiden standardien väliseen koodin muunnokseen esimerkiksi jättämällä pois 3 95185 joka toinen juova tai palautusinterpoloimalla puuttuvat juovat. Esillä olevaa keksintöä ja sen taustaa selitetään koko tässä hakemuksessa käyttäen Pöhjois-Amerikassa sovellettavaksi ehdotettua 1050/525 juovan standardia, jolloin 5 ymmärretään että menetelmät soveltuvat samalla tavalla Euroopassa ehdotettuihin 1250/625 juovan standardeihin. Vähäiset poikkeamat esitetyistä numeroarvoista ovat mahdollisia pitäen kuitenkin esillä olevan keksinnön oleelliset ominaisuudet, jolloin erityisesti vuorottelevien 10 juovien lukumäärää vähennetään ja interpoloidaan koodin muunnoksen aikana. Vaihtoehtoisten menetelmien käyttämiseksi on ehdotettu useita rakennevaihtoehtoja.

Eräänä ehdotettuna lähestymistapana on standardi-tele-15 visiosignaalin ja lisäsignaalin lähettäminen. Siten lähetetyn signaalin yksi komponentti on suoraan yhteensopiva tavanomaisen vastaanottimen kanssa mitään muunninta vaatimatta. Lisäsignaali voidaan lähettää eri kanavalla tai se voidaan multipleksoida ensimmäisen signaalin kanssa 20 siten, ettei se vaikuta olemassa oleviin vastaanottimiin. HDTV-vastaanottimet vastaanottaisivat nämä molemmat signaalit ja käyttäisivät niitä teräväpiirtokuvan uudelleen muodostamiseksi. Eräässä sellaisessa ehdotuksessa lisäsignaali käsittää analogisen signaalin, joka siirtää lähetet-25 tyjen 525 standardin juovien ja niiden välissä olevien 525 • uudelleen muodostettavien juovien väliseen erotukseen liittyvää tietoa. Lähetettyihin yhteensopiviin juoviin liitettävä erotustieto muodostaa puuttuvat juovat uudelleen. Lisäsignaali voidaan lähettää toisella kanavalla tai 30 apukantoaallolla ensimmäisen signaalin kanssa.

Näiden menetelmien ongelmana on se, että ne vaativat täydellistä yhteensopivuutta; ts. ensimmäisen signaalin on oltava oleellisesti tavanomainen yhdistetty NTSC-signaali 35 (NTSC = National Television Subcommittee; tai PAL/SECAM Euroopassa). Näissä yhdistetyissä signaaleissa käytetään väriapukantoaaltoa, joka tuottaa heikon krominanssin erot- 4 95185 telutarkkuuden. Väriapukantoaaltoa ei helposti voida parantaa parempaa krominanssin erottelutarkkuutta varten ja se aiheuttaa merkittävää vääristymää luminanssisignaalis-sa. NTSC-standardissa on erittäin vaikeata erottaa kro-5 minanssia ja luminanssia korkealaatuisten signaalien muodostamiseksi teräväpiirtokuvien pohjaksi.

Toisaalta ei ehkä absoluttinen NTSC-yhteensopivuus olekaan mikään sitova vaatimus. On todennäköistä, että missä 10 tahansa käytännön HDTV-standardissa tulee olemaan mahdollisuus ehdollisen käytön (maksu-tv) vastaanottoon. Salatut televisiosignaalit vaativat koodin muuntimen jokaista vastaanotinta varten; sen vuoksi voidaan käyttää mitä tahansa signaalin lähetysmuotoa, edellyttäen että koodin 15 muunnoksen kustannukset tavanomaiseksi NTSC-signaaliksi eivät ole kohtuuttoman kalliita tilaajan dekooderissa.

NTSC-signaali standardoitiin likimain 40 vuotta sitten, ja edistynyt teknologia on nyt ohittamassa sen. Vuodesta 1980 alkaen on kehitetty uusia yhdistettyjä signaaleja (digi-20 taaliseen käsittelyyn perustuvia), jotka aikaansaavat paremman kuvan laadun kuin NTSC, ja jotka luovat paremman pohjan HDTV:lie. On esimerkiksi olemassa sellaisia muotoja, jotka perustuvat digitaaliseen aikakompressioon luminans-si- ja krominanssikomponenttien multipleksoimiseksi, ts. 25 MAC-signaale ja (MAC = Multiplexed Analog Components), jotka myös tunnetaan TMC:nä (Time Multiplexed Components). Kun sellaiset signaalit siirretään 525-muodossa (esim. 525-juovan MAC), voidaan dekooderissa aikaansaada koodin muunnos NTSC:ksi pienin kustannuksin.

30 MAC-signaaleissa ei käytetä väriapukantoaaltoa väritiedon siirtämiseen. Sen sijaan niissä käytetään aikakompressiota luminanssi- ja väritiedon multipleksoimiseksi jokaisen lähetetyn juovan puitteissa. Tätä menetelmää havainnollis-35 tetaan kuviossa 1. Luminanssi- ja krominanssikomponentit talletetaan dekooderiin ja niiden kompressio puretaan eikseen näyttöä varten vaadittavan koko juovan luminanssi- .I in i in» i::a 5 95185 ja värisignaalien aikaansaamiseksi. Tällä mahdollistetaan komponenttien välinen täydellinen erotus ja vältetään NTSC-väriapukantoaaltoon liittyvien keskinäishäiriöiden vaikutukset. Tästä syystä ovat useimmat HDTV-ehdotukset 5 perustuneet aikakompressiomenetelmiin.

Kun MAC-signaalissa käytetään 525 juovan rakennetta, sen koodi voidaan dekooderissa yksinkertaisesti muuntaa tavanomaiseksi NTSC-signaaliksi yhteensopivuuden säilyttä-10 miseksi olemassa olevien vastaanottimien kanssa. Tämä voidaan aikaansaada käyttämällä yhtä tai kahta edullista integroitua erikoispiiriä.

Rohkaisevammat ehdotukset HDTV:tä varten lähtevät 525-juo-15 vaisesta MAC/TMC-signaalista, joka yksinkertaisesti voidaan muuntaa tilaajan dekooderilla NTSC:ksi ja lähetyksen lähtöpisteessä 1050-juovaiseksi yhdistetyksi HDTV:ksi. Tärkein jäljelle jäävä tekninen kysymys koskee menetelmää, jota tulee käyttää erottelutarkkuuden lisäämiseksi, eri-20 tyisesti pystysuunnassa, pitäen Selmalla voimassa mahdollisuuden kustannuksiltaan halvasta NTSCrksi koodaamisesta.

Toinen yhteensopivuuden lähestymistapa olisi kaikkien 1050 juovan lähettäminen. Tilaajan dekooderilla voitaisiin 25 sitten jättää pois joka toinen juova käyttäen juovamuistia jäljelle jäävien juovien tallettamiseksi, jolloin jäljelle jää 525-juovainen MAC-signaali, joka on valmiina NTSCrksi muuntamista varten. HDTV-vastaanottimet näyttäisivät kaikki 1050 juovaa.

30 . Tämän lähestymistavan ongelmana on sellaisen signaalin lähettämiseksi vaadittava ylimääräinen kaistanleveys. Jos esimerkiksi vaaditaan vaakasuuntaisen kaistanleveyden kaksinkertaistaminen 4 MHz:stä (NTSC:ssä) 8 MHz:ksi (ekviva-35 lentti), ja lisäksi juovien lukumärän nostaminen 525:stä 1050:ksi, kasvaa lähetyksen kaistanleveys kertoimella 4.

95185 o Tämä ei ole taloudellinen ratkaisu lähetyskustannusten kannalta, johtuen radiotaajuusalueen suuresta tarpeesta.

Tämän lähestymistavan muunnosta on ehdotettu, jossa lähe-5 tetään kaksi erillistä 525-juovaista signaalia. Ensimmäinen MAC-signaali on käytettävissä välitöntä muunnosta varten NTSC:ksi, kun taas HDTV dekoodaa molemmat signaalit 1050-juovaisen tuloksen tuottamiseksi. Vaikka tällä lähestymistavalla vältetään muistitarve NTSC-yhteensopivassa 10 dekooderissa (jolloin tämä kustannus siirretään HDTV-vas-taanottimeen), se ei ratkaise kysymystä radiotaajuusalueen ylenmääräisestä tarpeesta.

Toinen lähestymistapa, jota laajasti on tutkittu, on 15 mahdollinen pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, joka voidaan saavuttaa käyttämällä aikaisemmin lähetettyjen kenttien lomittuvia juovia puuttuvien juovien palautusinterpoloimiseksi. Viitaten kuvioon 2, voidaan 525-juovainen lomitettu signaali muuntaa 525-juovaiseksi 20 peräkkäiseksi signaaliksi (kahdennetaan juovien lukumäärä) käyttämällä edellisten kenttien juovia puuttuvien juovien palautusinterpoloimiseksi. Tällä menetelmällä on mahdollista lisätä subjektiivista pystysuuntaista erottelutark-kuutta likimain 50 %:lla. Sopivilla näyterakenteilla 25 edellisten kenttien tietoa käyttämällä voidaan erottelu-tarkkuutta lisätä sekä pysty- että vaakasuuntaisesti.

Tähän lähestymistapaan liittyy kaksi ongelmaa, jotka koskevat kaikkia menetelmiä, joissa käytetään hyväksi 30 edellisten kenttien tietoa. Ensiksikin on otettava huomioon, että HDTV-vastaanottimessa on käytettävä kenttämuis-tia (mahdollisesti useampiakin) koko HDTV-kuvan uudelleen muodostamiseksi. Vaikka vielä ei ole saatavilla kenttä-muisteja kohtuullisin kustannuksin, voidaan ennustaa, että 35 riittävän suuret valmistusmäärät ratkaisevat tämän ongelman lähitulevaisuudessa. Toinen ongelma on vaikeampi. Puuttuvien juovien palautusinterpoloiminen aikaisemmin 95185 lähetettyjen kenttien tiedosta on tehokasta ainoastaan staattisilla kuvaelementeillä. Liikkuville kuville on siksi käytettävä monimutkaisempia menetelmiä.

5 Ongelman ratkaisemiseksi käytetään kahta lähestymistapaa: i) ilmaistaan kuvassa olevat liikkuvat elementit, ja (liikealueilla) käytetään kenttien välistä palautusinter-polaatiota (saman kentän ympäröivistä juovista); ii) ilmaistaan liike, ja sen lisäksi myös sen suuruusluokka 10 ja suunta, jolloin voidaan suorittaa palautusinterpolointi ympäröivien kenttien vastaavista elementeistä.

Toistaiseksi ei kummallakaan näistä menetelmistä ole aikaansaatu vakuuttavaa näyttöä siitä, että liikkuvien 15 kuvien oikea esitys voidaan saavuttaa sellaisella dekoo-derilla, johon HDTV-tilaajalla voisi olla varaa lähitulevaisuudessa.

Eräs edellä olevan menetelmän i) jatkokehitys poistaa 20 liikkeen ilmaisutarpeen tilaajan dekooderilla. Tässä menetelmässä lähettimellä käytetään monimutkaisia laitteita liikkeen ilmaisemiseksi kuvasegmenteissä, ja se viestittää tämän tiedon kaikille dekoodereille käyttäen erillistä digitaalista kanavaa (digitaalisesti tuettu televisio).

25 Tämä työ on tällä hetkellä alkuvaiheissaan; alustavat tulokset antavat kuitenkin aiheen olettaa, että saatetaan tarvita merkittävää datakapasiteettia. Ollakseen käyttökelpoinen, olisi tähän lähestymistapaan liittyvät datavaa-timukset pienennettävä kohtuulliselle tasolle nostamatta 30 HDTV-dekoodereiden kustannuksia ja monimutkaisuutta. Siten on selvää, että tähän ongelmaan on edelleen olemassa käyttökelpoisen vaihtoehtoisen ratkaisun tarve, jolloin kaistanleveys voidaan säilyttää, mutta jolloin kuitenkin voidaan taloudellisesti palvella HDTV-tilaajaa, jolla on 35 joko tavanomainen televisiovastaanotin tai uusi HDTV-pää-te.

e 95185 HDTV-lähetyksen ja -vastaanoton parantamiseen liittyvät ongelmat ratkaistaan esillä olevan keksinnön periaattein parantamalla MAC-signaalin pystysuuntaista erottelutark-kuutta yhden ainoan kentän puitteissa tapahtuvalla käsit-5 telyllä. Esillä olevalla menetelmällä ja laitteella aikaansaadaan yhteensopiva 525-juovainen MAC-signaali, jossa lähetetyt juovat sisältävät tietoa lisäjuovista, joita ei lähetetä. Lisätieto siirretään suurilla videotaajuuksilla eikä sitä käsitellä halvalla muuntimella 525-juovaista 10 vastaanotinta varten. Saman lähetyksen vastaanottavan NTSC-yhteensopivan, halvan dekooderin rakenne käsittää yhden ainoan alipäästösuodattimen järjestämisen 525-juo-vaisen signaalin talteen ottamiseksi, jolla on tavanomainen pystysuuntainen erottelutarkkuus ja joka pienin kustannuk-15 sin voidaan muuntaa NTSCiksi näytettävksi tavanomaisella vastaanottimella. HDTV-vastaanottimeen liittyvä muunnin sitä vastoin käsittelee lisätyn suurtaajuisen tiedon aikaansaadakseen parannetun pystysuuntaisen erottelutark-kuuden 1050-juovaista näyttöä varten.

20

Esillä olevaa käsittelymenetelmää sovelletaan primääriläh-teen signaaliin, jossa on 1050 juovaa MAC-muodossa. Sitä voidaan soveltaa pelkästään luminanssi-komponenttiin, tai soveltaa erikseen sekä luminanssi- että krominanssikom-25 ponentteihin. Esillä oleva menetelmä käsittää seuraavat vaiheet:

Vaihe 1: Otetaan näytteitä 1050-juovaisesta lähdesignaa-lista käyttäen ortogonaalista näytekavaa (kuvio 3). Sovel-30 letaan 2-ulotteista diagonaalisuodatinta.

Vaihe 2: Jätetään pois joka toinen näyte, niin että jäljelle jää ei-ortogonaalinen 1050-juovainen "viistoristi" eli kuvio, jossa on viisi näytekaavaa. Tämä kaava tukee täyttä 35 pystysuuntaista ja vaakasuuntaista erottelutarkkuutta, edellyttäen että diagonaalinen erottelutarkkuus on rajoitettu vaiheessa 1.

:i . ia: tilin i ti tl ; <> 95185

Vaihe 3: Jokainen juova summataan, joko sen ylä- tai alapuolella olevan viereisen juovan kanssa, jolloin tehollisesti multipleksoidaan näytteet ortogonaalisen näyte-struktuurin aikaansaamiseksi näytetaajuudella fs.

5

Vaihe 4: Jätetään pois vuorottelevat juovat, niin että jäljelle jää 525-juovainen signaali.

Ensimmäiset neljä vaihetta suoritetaan lähetyksen alku-10 päässä tai sen lähellä, niin että lähetystä varten jää näytteitetty 525-juovainen signaali, joka 2-ulotteisessa taajuustasossa katsottuna on käytännöllisesti katsoen ilman valetoistoa. Toisin sanoen, esiintyy toistuvia taajuusalueita, jotka keskitaajuuskomponenteilla on jaettu 15 ruutuihin niin, että puuttuva juovadata voidaan palautusin-terpoloida suurtajuisesti toistuvista taajuusalueista. Toistuvan taajuusaluesignaalin suurtaajuinen diagonaali-tieto sisältää kerrostettua energiaa, joka edustaa alkuperäisessä 1050-juovaisessa signaalissa ollutta suurtaa-20 juista pystysuuntaista tietoa. Itse asiassa diagonaalinen erottelutarkkuus on korvattu suurtaajuisella pystysuuntaisella erottelutarkkuudella.

Kaksiulotteisen diagonaalisuodattimen 525-juovaisen sig-25 naalilähdön näytteet voidaan jälleen muuntaa analogiseen muotoon käyttäen digitaali/analogia-muunninta (D/A). Di-gitaalitasossa ennen D/A-muunnosta, tai analogiatasossa D/A-muunnoksen jälkeen, sovelletaan alipäästösuodattimel-la ominaiskäyrää, joka on vinosymmetrinen fs/2:n suhteen 30 (jossa fs on näytteenottotaajuus).

Vaihe 5: Sovelletaan vinosymmetristä sub-Nyquist -suodatinta. Vinosymmetrinen suodatus säästää lähetyksen kaistanleveyttä ja sallii palautusinterpoloinnin. Tuloksena 35 oleva analoginen 525-juovainen signaali voidaan lähettää ja se on yhteensopiva minkä tahansa dekooderin kanssa, joka on suunniteltu vastaanottamaan samassa muodossa olevan ίο 95185 käsittelemättömän 525-juovaisen signaalin. Vastaanotossa suurilla taajuuksilla oleva kerrostettu energia yksinkertaisesti poistetaan käyttäen alipäästösuodatinta, tavanomaisella televisiovastaanottimella esittämistä var-5 ten.

Sellaisia tilaajia varten, jotka omistavat HDTV-vastaan-ottimen, HDTV-dekooderi regeneroi näyttöä varten 1050 juovaa käyttäen seuraavia lisävaiheita: 10

Vaihe 6: Sovelletaan vinosymmetristä suodatinta ennen A/D-muunnosta tai näytteenottoa. (On huomattava, että tämän suodattimen ominaiskäyrä saattaa osallistua vaiheen 5 vinosymmetriseen ominaiskäyrään, tai saattaa olla osallis-15 tumatta siihen.)

Vaihe 7: Otetaan näytteitä signaalista taajuudella fs/2 joko ennen vaihetta 6 tai sen jälkeen.

20 Vaihe 8: Demultipleksoidaan vuorottelevat näytteet kahden juovan muodostamiseksi jokaisesta vastaanotetusta juovasta, ts. joka toinen näyte siirretään pystysuunnassa puuttuvan juovan muodostamiseksi.

25 vaihe 9: Käytetään kaksiulotteista interpolaatiota puut tuvien näytteiden korvaamiseksi sekä ortogonaalisen näy-tekaavan palauttamiseksi. Tämä interpolaattori soveltaa diagonaalisen suodattimen ominaiskäyrää. Vaiheen 9 lopussa tuloksena on signaali, jossa on 1050 juovaa kasvaneella 30 pystysuuntaisella erottelutarkkuudella valmiina esittä mistä varten.

Esillä olevaan keksintöön liittyvä laite sisältää yksinkertaisesti, yhdistelmänä, vaihelukitussilmukan, tahdis-35 tuspulssien erotuspiirin ja tahdistusgeneraattorin tah distus- ja kellotulojen jakamiseksi piirin eri pisteisiin, alipäästösuodattimen, A/D- ja D/A-muuntimet, kaksiulottei- n 95185 sen diagonaalisuodattimen, kytkentä- ja ohjauslogiikkaa sekä vinosymmetrisen alipäästösuodattimen joko koodausta tai dekoodausta varten. Yleisradiotasoista lähetystä, vastaanottoa tai välitaajuisia kantataajuisia vaatimuksia 5 varten ehdotetaan seitsemän juovan diagonaalisuodatinta, kun taas halvempaa kolmen tai viiden juovan diagonaa-lisuodatin on sopiva käytettäväksi HDTV-vastaanottimessa. Täyden kentän muisteja ei tarvita, eikä esillä oleva menetelmä tai laite millään tavalla rajoitu pelkästään 10 staattisen kuvan palautusinterpolointiin.

Piirustusten lyhyt kuvaus:

Kuvio 1 on graafinen esitys tunnetusta B-multipleksoidusta 15 anlogiakomponentteja sisältävästä televisiosig naalista (B-MAC).

Kuvio 2 on graafinen esitys pystysuuntaisesta signaalista ajan suhteen, jossa esitetään tekniikan tason 20 lomitusmenetelmä.

Kuvio 3 on vuokaavio ja kuvallinen esitys esillä olevasta televisiosignaalin käsittelymenetelmästä sovellettuna lähetyksen lähteellä.

25

Kuvio 4 on vuokaavio ja kuvallinen esitys esillä olevasta televisiosignaalin käsittelymenetelmästä sovellettuna HDTV-signaalin vastaanottoon.

30 Kuvio 5 on kaaviollinen lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisesta koodauslaitteesta.

Kuvio 6 on kaaviollinen lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisesta dekoodauslaitteesta.

Kuvio 7 on piirikaavio seitsemän juovan 15:nnen asteen diagonaalisuodattimesta.

35 12 95185

Kuviot 8a ja 8b ovat kolmiulotteisia esityksiä kuvion 7 suodattimen kaksiulotteisesta taajuusvasteesta; kuvio 8a esittää keskitaajuuden ominaiskäyrää; ja kuvio 8b taajuusominaiskäyrää, mukaanlukien suur-5 taajuiset toistuvat taajuusalueet, joista 1050- juovainen HDTV-signaali palautusinterpoloidaan.

Kuviot 9a, 9b ja 9c esittävät ensimmäisen valokuvan 525-juovaisesta kuvasta; toisen valokuvan kuvasta, 10 joka saadaan esillä olevan menetelmän mukaisen käsittelyn jälkeen; ja kolmannen valokuvan kuvasta, jota on käsitelty tekniikan tason mukaisella juovien lomitusmenetelmällä jättämällä pois joka toinen juova ja vastaavasti palautusinterpoloimal-15 la puuttuvat juovat.

Kuvioon 1 lyhyesti viitaten siinä esitetään graafinen esitys B-MAC-videosignaalista, joka käsittää dataa, kro-minanssi- ja luminanssisignaalit, joita erottaa muutosvä-20 li. Juuri B-MAC-videon luminanssisignaali esitetään esimerkin vuoksi käsiteltynä esillä olevan keksinnön mukaisesti, jolloin B-MAC-signaalia pidetään HDTV-palvelua varten edullisempana kuin yhdistettyä NTSC-signaalia. Esillä olevan keksinnön mukaisesti voidaan samalla tavalla 25 käsitellä krominanssi- tai muita videosignaaleja.

Kuvioiden 5 ja 6 laitteiden tuloihin on järjestetty 1050-juovainen B-MAC Y-tulosignaali, jota käsitellään kuvioissa 3 ja 4 vuokaavioina esitetyn menetelmän mukai-30 sesti. Kuviot 3 ja 5 edustavat menetelmää ja vastaavasti laitetta, jota käytetään koodattaessa 1050-juovaista B-MAC-signaalia siten, että 512-juovainen koodattu lähtö kerrostetun suurtaajuisen toistuvan taajuusalueen tiedolla varustettuna voidaan kaistanleveyttä säästäen lähettää 35 vastaanottimelle. Piirustuksissa ei ole esitetty halvan HDTV-muuntimen yksinkertaista alipäästösuodatinta kantataajuisella videolla suurtaajuisten komponenttien poista- 'I ' i lilit l'i *'#t 13 95185 iäiseksi, jolla aikaansaadaan standardi 525-juovainen yhdistetty NTSC-videosignaali tavanomaiselle vastaanotti-melle esittämistä varten.

5 Tarkemmin kuvioon 3 viitaten siinä esitetään vuokaavion muodossa esillä olevan keksinnön viisi vaihetta, jotka tyypillisesti suoritettaisiin yleisradiolähetyksen alkupäässä. Ruudussa 301 on esitetty kuvallisesti vaihe 1, analogisen B-MAC-videosignaalin digitaalinen näytteenot-10 to. Esitetään vuorottelevat juovanäytteet XXXX ja 0000, jotka yhdessä muodostavat digitaalisesti näytteitetyn 1050-juovaisen tai muun teräväpiirtoisen HDTV-videosignaa-lin. Näytteenotto suoritetaan Nyquistin taajuudella, esimerkiksi noin 28 MHz, tarkemmin taajuudella 28.636.360 Hz.

15

Kuvioon 5 lyhyesti viitaten tätä ensimmäistä vaihetta edustaa piirirakenne, joka käsittää alipäästösuodattimen 501 kantataajuudella, josta johdetaan suodatettu analoginen lähtö 28 kellotaajuudella toimivalle A/D-muuntimelle 20 502. Kellotulo kehitetään syöttämällä tuleva signaali tahdistusgeneraattorin 503 kautta tunnetulla tavalla. Noin 32 kHz oleva tahdistusgeneraattorin 503 vaakatahdistuslähtö johdetaan vaihelukittuun silmukkaan 504. Vaihelukittua silmukkaa 504 syötetään vuorostaan kideohjatulla oskil-25 laattorilla, joka toimii Nyquistin taajuudella noin 28 MHz. Vaihelukitun silmukan 505 lukittu suurtaajuinen lähtö johdetaan sitten suoraan kellona, esimerkiksi A/D-muunti-melle 502. Se jaetaan myös siten, että se puolella Nyquist-taajuudella kellottaa kahdella jakavaa piiriä 506.

30 Se jaetaan lisäksi 450:llä jakajassa 507, niin että se voidaan lukita tulevaan vaakatahdistussignaaliin noin 32 kHz:llä.

Lyhyesti kuvioon 3 viitaten esitetään ruudussa 302 kuvan 35 muodossa kahden kaksiulotteisen diagonaalisuodattimen käyttöä. Kuviossa 5 on diagonaalisuodatin 508 esitetty kytkettynä A/D-muuntimen 502 lähtöön. Suodattimen lähdössä 14 95185 on diagonaalisesti suodatettu signaali, joka syötetään ensimmäiseen väliakaiseen muistiin 509 tai toiseen juova-muistiin 510, joka reagoi ehdollisen TAI-portin 512 ohjaamaan kytkimeen 511. Vuorottelevien juovien vuorotte-5 levät näytteet muodostavat viitoskuvion eli viistoristin, kuten esitetään kuvion 3 ruudussa 305.

Viitaten jälleen kuvioon 5 käsittää toinen juovamuisti 510 jollakin hetkellä vuorottelevien näytteiden yhden ainoan 10 juovan, jossa puuttuvat näytteet on jätetty pois. Toisella hetkellä ensimmäinen juovamuisti 509 on kytkettävästi liitetty toiseen juovamuistiin 510 siten, että puuttuvat välit täytetään ensimmäisestä juovamuistista 509 viereisen ainoan juovan vuorottelevilla näytteillä. Menetelmä ymmär-15 retään helpommin kuvion 3 selityksestä.

Ruutu 303 edustaa 1050 juovan signaalia sen jälkeen kun siitä on otettu näytteitä, mutta ennen sen diagonaalista suodattamista. Diagonaalisessa suodatusprosessissa vuo-20 rottelevien juovien joka toinen näyte jätetään pois, kuten esitetään ruudussa 304, jolloin jäljelle jää ruudun 305 esittämä 1050 juovan viistoristirakenne. Kun esimerkiksi näytteet 02 02 käsittävä juova johdettaisiin ensimmäiseen juovamuistiin 509, vuorottelevan juovan näytteet Xl Xl 25 johdettaisin toiseen juovamuistiin 510. Kun ensimmäinen juovamuisti 509 ja vastaavasti toinen juovamuisti 510 ovat täynnä näytteitä, tapahtuu ensimmäisen juovamuistin 509 ohjaaminen siten, että se lisää näytteensä täyttämään toiseen juovamuistiin 510 talletetun viereisen juovan aukot.

30

Kuvion 3 ruudussa 306 esitetään tämä ohjausmenetelmä. Tuloksena on 1050 juovan signaali, kuten esitetään ruudussa 307, joka talletetaan väliaikaisesti toiseen juovamuistiin 510. Näytteiden yksi juova, esimerkiksi X3 02 X3 02 35 käsittävät vuorottelevan viereisen juovan näytteiden X3 04 X3 04 redundanttia tietoa, nimittäin vuorottelevan näyte-tiedon X3.

il : i» rilli H li·; is 95185

Menetelmän seuraavan vaiheena on vuorottelevien juovien poistaminen, ja siten redundantin näytedatan poistaminen, kuten esitetään kuvion 3 ruudussa 308. Jäljelle ruutuun 309 jää 525-juovainen signaali, joka käsittää kerrostettua 5 tietoa puuttuvista juovista. Esimerkiksi näytteet 02 ja 04 on kerrostettu 525 juovan signaaliin, mutta ne tuottavat vuorottelevien juovasignaalien näytteitä, kuten esitetään ruudussa 305.

10 Kuvioon 5 viitaten vuorottelevien juovien poistaminen toteutetaan ohjaamalla toisesta juovamuistista 510 pois vain joka toinen juova. Tulosignaalin Sample Odd/Even (näyte pariton/parillinen) johdetaan ehdolliselle TAI-por-tille 512. Tulosignaali Line Odd/Even (juova pariton/pa-15 rillinen) johdetaan samaten sekä ehdolliselle TAI-portille 512 että JA-portille 513, jonka toisena tulona 28 MHz kellosignaali. JA-portin 513 liipaisee juovanäytedatan ohjaamisen toiseen juovamuistiin 510, kun taas ohjaus ulos D/A-muuntimelle kellotetaan puolella alkuperäisestä näy-20 tetaajuudesta eli taajuudella fs/2. Toisin sanoen, näytteiden ensimmäisen täydellisen jonon, esimerkiksi X3 02 X3 02 päälle yksinkertaisesti kirjoitetaan toisessa juova-muistissa 510 oleva toinen näytteiden jono X3 04 X3 04. Tämä juova X3 04 X3 04 on se juova, joka päästettiin ruudun 25 309 osoittamalla tavalla D/A-muuntimelle 514, joka samaten esitetään kuviossa 3 ruutuna 310. D/A-muunnin 514 toimii taajuudella fs/2, eli likimain taajuudella 14 MHz, jolloin fs on Nyquistin näytteenottotaajuus.

30 Koodausprosessin viimeinen vaihe lähetystä varten voi . tapahtua joko ennen ruudun 310 D/A-muunnosavaihetta tai sen jälkeen. Tässä viimeisessä vaiheessa sovelletaan vinosymmetristä alipäästösuodatinta, jonka päästötaajuus on fs/2, kuten esitetään ruudussa 311. Jos se on esitetyllä 35 tavalla järjestetty analogiatasossa, suodattimen rakenne pelkistyy yksinkertaiseksi RC- tai LC-alipäästösuodatti-. meksi. Tiedetään, ettei ideaalinen analoginen alipääs- 16 95185 tösuodatin ole mahdollinen digitaalitasossa, mutta käytännössä se voidaan aikaansaada. Vastaavasti suositellaan ylesiradiolaatua varten digitaalista vinosymmetristä ali-päästösuodatinta. Digitaalisella näytteenotolla ja uudel-5 leen kokoamisella voidaan suodatus suorittaa peräkkäisesti huonontamatta lähetettävää tai vastaanotettavaa videosig-naala lisää. Digitaalinen suodatus on kuitenkin kalliimpaa, ja vastaavasti analoginen alipäästösuodatus soveltuu paremmin käytännön toteuttamiseen.

10

Kuviossa 5 esitetyssä laitteessa D/A-muuntimen 514 lähtö on esitetty varustettuna aaltomuodon korjaimella 515 D/A-muuntimen näytteistetyn ja pidetyn lähdön tasoittamiseksi sin(x)/x-korjauksen mukaisesti. Tasoitettu analo-15 gialähtö johdetaan sitten vinosymmetriselle alipääs- tösuodattimelle 515, jolla on esimerkiksi 6 dB vaimennus 7 kHz:n kohdalla. Sen lähtönä on 525-juovainen koodattu lähtö, kuten kuvion 3 ruudun 311 lähtökin. Lähtöä muokataan sitten tunnetulla tavalla modulointi- ja multipleksointi-20 menetelmillä lähetystä varten satelliitin, optisen kuidun, mikroaaltojen, radiotaajuuden tai muun avulla kaukaiseen päähän ja lopulta tapahtuvaa vastaanottoa varten tavanomaisella tai HDTV-vastaanottimella.

25 Dekoodausta selitetään nyt kuvioihin 4 ja 6 viitaten, olettaen että prosessin tulona oleva 525-juovainen koodattu tulo on jo demultipleksoitu ja/tai demoduloitu tarpeen mukaisesti. Sellaisella dekoodauksella valmistellaan vastaanotettu signaali vastaanottoa varten erityisellä 1050-30 juovan HDTV-vastaanottimella palautusinterpoloimalla ja asettamalla paikalleen puuttuvat juovat.

Kuvion 6 mukaisesti vastaanotettu analogiasignaali ali-päästösuodatetaan, tyypillisesti analogiatasossa vinosym-35 metrisessä alipäästösuodattimessa 601 ennen kuin siitä otetaan näytteitä A/D-muuntimelle 602. Kuten kuviossa 5, tahdistus johdetaan tulevasta signaalista tahdistuksen il H) till III 11 .

« 17 95185 erotuspiirissä 603. Vaakatahdistussignaali noin 16 kHz:llä lukitaan vaihelukittuun silmukkaan 604, jota syötetään kideohjatulla oskillaattorilla 605. Oskillaattorin 605 lähtötaajuus noin 28 MHz jaetaan. Kahdella jakavan piirin 5 606 lähdössä on signaali fs/2 taajuudella noin 14 MHz esimerkiksi A/D-muuntimen 602 ohjaamiseksi. 910:llä jakavan piirin 607 lähdössä on noin 16 kHz:n vaakatahdistussignaali. Vaaka- ja pystytahdistussignaalilähdöt tahdistuksen erotuspiiristä 603 johdetaan ajastuspulssi- 10 generaattorille 617, jota ohjataan 28 MHzrllä ajastuspuls-sien kehittämiseksi dekooderipiirin eri osille.

Viitaten kuvion 4 vuokaavioon, ennen näytteenottoa oleva vinosymmterinen alipäästösuodatin 601 on esitetty ruudulla 15 401. Koska tilaajan HDTV-muuntimessa käytetään analogista ei-ideaalista suodatinta 601, saattaa vastaanotetussa analogialähdössä esiintyä jonkin verran heikentymistä. Ottaen huomioon tulevaisuudessa oletettavasti tapahtuvat digitaalisten suodattimien kustannusten aleneminen, on 20 digitaalinen suodatin tilaajan HDTV-muunninta varten odo tettavissa. Vastaavasti voi vaihe 6 olla vaiheen 7 eli ruudun 402 jälkeen.

Digitaalisten kytkimien 611 ja 609 asentoja vastaavasti 25 aikaansaadaan kuvion 6 juovanäytteillä vuorottelevasti tyhjien juovien kaava, kuten esitetään kuvion 4 ruudussa 403. Ruutua 403 seuraa ruutu 404, jossa joka toinen näyte siirretään tyhjän juovan vastaavaan kohtaan. Ensin kytkimen 611 pariton/parillinen (odd/even) näytteitys kokoaa parit-30 tomat ja parilliset näytteet juovana, kuten esitetään ruudussa 403. Kytkimellä 609 parittomat ja parilliset näytteet sijoitetaan parittomiin ja parillisiin juoviin, niin että ne muodostavat ei-redundantin näytetiedon viis-toristin tai viitoskuvion, kuten esitetään ruudussa 404. 35

Digitaalisen kytkimen 609 lähtö järjestetään tulona kaksiulotteiselle diagonaalisuodattimelle 608 puuttuvien 18 95185 näytteiden palautusinterpolointia ja asettamista varten. Tämä esitetään kuviossa 4 ruudun 405 kohdalla ja palautus interpoloidut näytteet XXXXf 0000 esitetään ruudussa 406. Seuraavaksi 1050 juovan signaali muunnetaan esittä-5 mistä varten takaisin analogiamuotoon D/A-muuntimella 614, jolloin muunnosprosessi on esitetty kuvion 4 vuokaaviossa ruutuna 407. D/A-muuntimen 614 lähtöön liitetty muunnin 615 soveltaa sin(x)/x -algoritmia. Korjaimen 615 lähtö suodatetaan niin, että alipäästösuodatin 616 päästää 10 kantataajuiset 1050-juovaiset B-MAC-signaalit ennen niiden muuntamista esitettäviksi HDTV-vastaanottimella. Kuviossa 6 esitetty dekooderi rakennetaan käytännönisimmin yhdistettynä HDTV-vastaanottimeen (ei esitetty), tai se voi olla erillinen yksikkö, riippuen siitä miten HDTV-palvelua 15 aluksi sovelletaan.

Kuvio 7 on kaaviollinen lohkokaavio seitsemän juovan viidennentoista kertaluokan kaksiulotteisesti diagonaa-lisuodattimesta. Sellaista suodatinta ehdotetaan kuvion 5 20 mukaisen laitteen rakenteeseen, kun se järjestetään HDTV-lähetyksen alkupäässä tai välipisteessä HDTV-laatuisen yleisradiolähetyksen laadun aikaansaamiseksi. Kolmen tai viiden juovan suodatin on riittävän korkealaatuinen sovellettavaksi tilaajan muuntimessa, joka voi käsittää kuvion 25 6 mukaisen piirin.

Televisiokuvion näytteenottoa selitetään artikkelissa G.J Tonge: "The Sampling of Television Images", British

Independent Broadcasting Authority:n raportti (12/81) 30 kokeista ja kehityksestä. Sen kuvioissa 12 - 17 selitetään käyttökelpoisia kolmen ja viiden juovan suodattimia, joiden rakenne taloudellisemmin soveltuu tilaajamuuntimelle kuin kuvion 7 mukainen seitsemän juovan suodatin.

35 Kaikki sellaiset suodattimet käsittävät yhden juovan viive-elementtejä, yhden näytteen viive-elementtejä, sum-maimia ja kertojia erityisesti viivästettyjen näytteiden 19 95185 kertomiseksi määrätyillä kertoimilla yhdistelmänä, riippuen suodattimelta toivotusta kompleksisuudesta. Kertoimet saadaan yhtälöistä, jotka johdetaan perustana olevasta näytteenoton suodatusyhtälöstä, joka saadaa diskreetillä 5 Fourier-muunnoksella: n = N2 H(w) = h(n) exp (-jnRw) 10 n = -Nl jossa -Nl n N2 on näytekohtien alue, h(n) impulssivas-te, ja R kokonaisluvun n määräämä jakso. Vinosymmetrisellä 15 suodatinrakenteella sovellettuna suodattimiin 516 ja 601 taajuuden /2R suhteen on: H ( /R-W) = 1 - H(w).

20 Kaksiulotteinen diskreetti Fourier-muunnos diagonaalisia suodattimia 508 ja 608 varten saadaan yhtälöstä H(wl, w2) = h (nl, n2) exp (-jnl Rl wl) 25 nl n2 exP (~j n2 r2 w2)

Seitsemän juovan viidennentoista asteen suodattimen eri 30 kertoimet on esitetty seuraavassa taulukoosa 1, ja niitä . sovelletaan kuvion 7 esittämillä kertojilla.

35 20 95185 Λ Λ Λ

„ _ _ M O CM

Taulukko 1; ο ^ ο ^ ο ^ ο

W W W

υ υ υ

Kertoimien jakautuma £ S S £ ^ O yj O yj o ^ S·* 'Nm' υ u u υ 5 >*, ,»«%,

M O (N

o ui ° ui o ui ° υ υ u

Λ Λ <*N

m <h ph m • o * o · o % * w ^ w ** w **

W W W W

., u u υ u 10

/>S /N

CM O cm

O r? O ^ β ^ O

u u υ ro ^ m n

N ° N ° fi ° N

'«M' Nm* W

25 υ u υ u /""N.

<M o cg O J o o o www υ u υ Π M O Ή ro

o ° o o O o O

^ V W V v 20 u υ υ υ u ^ *-v

(N O CM

O o O O

u υ υ <—> «-> λ

Π H H (O

N ° fi ° N O fj 25 u u u u

'«"S «% /S

CM O CM

o o n' o o www υ υ υ Λ ρ*™Ν Λ ro »μ η ο ο ,; ο Μ 30 υ υ υ ϋ 4 Λ Λ

CM O CM

o ui o ui o ui © W Sw> . υ o υ Λ *"S Λ «Μ« ro m r-c ro

or VO ° VO ° UJ ° UJ

«J O 'W W Sm»· N»»> υ υ υ u *·>·*.

(N O (N

: o .sT o pT o o u u υ il , iÄ.i mii l i < SI i „ 95185 21

Jokaisen kertoimen arvot on esitetty alla olevassa taulukossa 2.

Taulukko 2 5 C(0,0)= .5000 C(4,l)«-.0214 C<0,1) = .1799 C(4,3) =-.0049 C(0,3) =-.0030 C(5,0) * .0141 C(1,0)= .1919 C(5,2)= .0064 C(l,2) = .0279 C(6,l) = .0045 C{2,1) * .0643 C(6,3) =-.0007 in C(2,3) = .0074 C(7,0) = .0002 C(3,0) s .0441 C(7,2) s .0011 C(3,2) = -.0202

Kertoimet kolmen ja viiden juovan suodattimia varten on esitetty Tongern artikkelissa ja toistetaan tässä käytän-15 nöllisyyden vuoksi, jolloin taulukko 3 antaa kertoimet kolmen juovan suodattimelle ja taulukko 4 viiden juovan suodattimelle.

Taulukko 3 20 0 -3 0 6 0 -3 0 1 0 15 32 15 0 1 0 -3 0 6 0 -3 0 25

Taulukko 4 30 0 0 10 0 -10 0 -10 0 10 0 0 0 -5 0 -60 0 130 0 -60 0 -5 0 1 0 25 0 230 512 230 0 25 0 1 0 -5 0 -60 0 130 0 -60 0 -5 0 0 0 10 0 -10 0 -10 0 10 0 0 35 95185 22

Kuviossa 7 esitetään yksityiskohtainen lohkokaavio seitsemän juovan viidennentoista asteen suodattimesta, jonka kertoimien järjestely ja arvot on esitetty taulukossa 1 ja vastaavasti taulukossa 2. Kun esillä oleva seitsemän juovan 5 suodatin vaatii kuusi erillistä viivelinjaelementtiä 701 - 706, vaatii kolmen juovan suodatin vain kaksi ja viiden juovan suodatin neljä. Samaten, kun seitsemän juovan sovellutuksessa vaaditaan kolme alkujuovan summainta 707 - 709, vaaditaan viiden juovan sovellutuksessa vain kaksi 10 ja kolmen juovan sovellutuksessa yksi.

Ensimmäinen ja viimeinen viivästetty juova summataan summaimella 707, toinen ja toiseksi viimeinen summaimella 708 jne, kunnes keskimmäinen juova käsitellään kaksinker-15 taisesti. Yhteensä on viisi käsittelyjonoa. Neljä näistä käsittelyjonoista käsittää yhden näytteen viive-elementtejä 710 - 722, 723 - 736, 737 - 749 ja vastaavasti 750 -763. Kahden yhden näytteen viive-elementin sijoittaminen sarjaan määrätyssä jonossa vastaa kertomista kertoimella, 20 jolla on arvo nolla, kuten esitetään taulukoissa 1, 3 tai 4. Vastaavat näytteet, viivästettyinä esitetyllä tavalla, summataan rinnakkaisilla summaimilla 764 - 776 ja kerrotaan kertoimilla c(o,o) - c(7,2) kertojilla 778 - 794.

25 Kyseisen viiden käsittelyjonon lähdöissä olevat diskreetin Fourier-muunnoksen elementit summataan viidessä summain-portaassa, jotka käsittävät summaimet 795 - 810. Vain kahden elementin summaimia on esitetty, koska oletetaan että sellaiset alkeelliset rakennelohkot helpoimmin suun-30 nitellaan VLSI-piirien (Very Large Scale Integration) valmistustekniikalla. Itse asiassa esillä oleva seitsemän juovan viidennentoista asteen suodatin valmistettiin neljästä sellaisesta VLSI-laitteesta.

35 Esimerkin vuoksi valmistettiin kooderi ja dekooderi edellä mainitun menetelmän soveltamiseksi 525 juovan B-MAC-sig-. naalilla. Esimerkin mukaisen kooderin lähtöön järjestet- il : Ml I mil I M a : i * 23 95185 tiin 262 1/2 juovan signaali, jolla oli kerrostettua tietoa suurtaajuisesti toistuvissa taajuusalueissa 262 1/2 puuttuvan juovan palautusinterpolointia varten. Kuvio 9a on valokuva lähdekuvasta 525 juovalla. Kuvio 9b on valokuva 5 525 juovan kuvasta, joka on palautusinterpoloitu 262 1/2 juovan signaalista esillä olevan keksinnön mukaisesti. Kuvio 9c on valokuva kuvasta, joka on palautusinterpoloitu tekniikan tason mukaisella juovien lomitusmenetelmällä, jota lyhyesti selitettiin yleisessä osassa, ja joka 10 esitetään kuviossa 2. Sellainen esimerkki osoittaa, että esillä olevaa menetelmää ja laitetta voidaan mahdollisesti soveltaa tuotettaessa palveluja, kun siirtovälineellä on rajoitettu kapasiteetti, mutta kun halutaan suuri erotte-lutarkkuus, esimerkiksi kuvapuhelinpalveluissa tai suuren 15 erottelutarkkuuden videotex-palvelussa puhelinjohdoilla.

Siten on esitetty ja selitetty menetelmä ja laite lähetetyn televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisäämiseksi, niin että signaali voidaan lähettää pienellä 20 kaistanleveydellä, mutta niin että kuitenkin vastaanotettaessa aikaansaadaan kuvan laatu, jossa on kaksinkertainen pystysuuntainen erottelutarkkuus kuvaa heikentämättä. Esillä olevan menetelmä ja laite edustaa erästä suoritusmuotoa ja esittää vain erään esimerkin sovellutuksesta 25 HDTV-alalla ja tavanomaisella yleisradioalalla, ja siten alan ammattilainen helposti voisi aikaansaada muita suoritusmuotoja ja sovellutuksia myös muilla standardi-videosignaaleilla poikkeamatta oheisten patenttivaatimusten suoja-alasta ja hengestä.

30 35

Claims (24)

1. 24 9 5 1 85
2. 1. Menetelmä, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää 5 vaiheet, joissa: vähennetään lähetettävän televisiosignaalin vuorottelevien juovien määrää; palautusinterpoloidaan vastaanotettaessa lähettämättä jääneet vuorottelevat juovat; 10 jolloin televisiosignaalin vuorottelevien juovien vähentä minen suoritetaan näytteistämällä lähetettävä televisiosignaali, tallentamalla televisiosignaalin juovien näytteet juovamuistiin (509, 510) ja spatiaalisuodattamal-la juovien näytteet diagonaalisesti horisontaali- ja ver-15 tikaalisuunnissa, tunnettu siitä, että lähettävä tele visiosignaali näytteistetään Nyquistin näytteenottotaajuudella ja joka toinen suodatetun televisiosignaalin juova jätetään pois, jolloin lähetystä varten aikaansaadaan digitaalinen televisiosignaali, jossa on likimain puolet 20 ennalta määrätystä juovien lukumäärästä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatuksessa jätetään huomiotta jokaisen juovan joka toinen näyte quincunx-kuvion eli viiden näytteen 25 kuvion muodostamiseksi ja korvataan jokaisen vuorottelevan juovan huomioimatta jätetyt näytteet jommankumman välittömästi viereisen juovan näytteillä.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että näytteistyksessä muunnetaan signaali, jossa on likimain puolet ennalta määrättyjen juovien määrästä, ana-; logiseksi signaaliksi lähettämistä varten ja suodatetaan analoginen signaali taajuuden suhteen, joka on puolet Nyquistin näytteenottotaajuudesta. 35
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähettämättä jäävien vuorottelevien juovien palautusinterpolointi suoritetaan ottamalla näytteitä vas- i 1 im i mm imu - 25 95185 taanotetusta televisiosignaalista ja interpoloimalla puuttuvat näytteet diagonaalisesti kahdessa suunnassa, jolloin lähettämättä jääneet vuorottelevat juovat palautetaan, niin että aikaansaadaan digitaalinen televisiosignaali, 5 jossa on ennalta määrätty lukumäärä vaakajuovia.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puuttuvien näytteiden interpoloinnissa jokaisen juovan vuorottelevat näytteet demultipleksoidaan, jolio loin kutakin näytteistettyä juovaa kohden saadaan kaksi vuorottelevien näytteiden juovaa, jotka muodostavat vuo-rottelevien näytteiden quincunx-kuvion eli viiden näytteen kuvion; ja korvataan jokaisen näytteistetyn juovan puuttuvat vuorot-15 televat näytteet horisontaalisella ja vertikaalisella interpoloinnilla.
7. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatetaan vastaanotettu signaali taajuuden 20 suhteen, joka on puolet Nyquistin näytteenottotaajuudesta; ja muunnetaan vastaanotettu signaali digitaaliseksi juova-näytteiden signaaliksi, jolla on likimain puolet ennalta määrättyjen vaakajuovien lukumäärästä. 25
8. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotettu televisiosignaali suodatetaan suurtaajuisten komponenttien poistamiseksi, niin että mahdollistetaan televisiovastaanottimellä suodatetun tele- 30 visiosignaalin esittäminen, jossa on likimain puolet ennalta määrättyjen vaakajuovien lukumäärästä.
9. 8. Laite, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin 35 pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, sisältää: välineet (501-507) näytteiden ottamiseksi lähetettävästä televisiosignaalista; 26 95185 välineet (508) , joilla diagonaalisesti suodatetaan televisiosignaalin näytteet horisontaali- ja vertikaalisuun-nissa viiden näytteen kuvion muodostamiseksi; välineet (509- 510) sellaisten näytteiden vaakajuovan tal-5 lentämiseksi; alipäästösuodattimen (516), joka on viistosymmetrinen television näytteiden puolen näytteenottotaajuuden suhteen, jolloin alipäästösuodattimen lähtö on signaali, joka lähetettävänä televisiosignaalina käsittää puolet ennalta mää-10 rätystä vaakajuovien lukumäärästä, tunnettu siitä, että siinä on kytkinvälineet (511-513) horisontaalisiin juovamuisteihin (509-510) tallennettujen näytteiden ja juovien kytkemiseksi.
10. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että juovamuistivälineet käsittävät ensimmäisen ja toisen juovamuistivälineen (509-510), jolloin ensimmäistä juova-muistivälinettä (509) ohjataan ensimmäisellä logiikkapii-rivälineellä (512-513) juovanäytteiden ohjaamiseksi toi-20 seen juovamuistivälineeseen.
11. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että toista juovamuistivälinettä (510) kellotetaan puolella näytteenottotaajuudella. 25
12. 11. Laite, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta mää rätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen ja joka käsittää kooderin televisiosignaalin koodaamiseksi lähettä-30 mistä varten, käsittää: välineet (510-507) näytteiden ottamiseksi lähetettävästä • televisiosignaalista; välineet (508), joilla diagonaalisesti suodatetaan televisiosignaalin näytteet kahdessa ulottuvuudessa viiden 35 näytekaavan kuvion muodostamiseksi; välineet (509-510) sellaisten näytteiden vaakajuovan tal len ttamiseksi; « il» ) niku tm 27 9 5 1 85 alipäästösuodattimen (516), joka on viistosymmetrinen television näytteiden puolen näytteenottotaajuuden suhteen, ja dekooderin videosignaalin dekoodaamiseksi vastaanoton yh-5 teydessä, joka dekooderi sisältää: välineet (610-607) näytteiden ottamiseksi vastaanotetusta videosignaalista; välineet (609, 611) videosignaalin näytteiden kytkemiseksi viiden näytteen kuvioksi, jossa on vuorottelevasti 10 puuttuvia näytteitä; ja välineet (608) puuttuvien näytteiden palautusinterpoloin-tia varten viiden näytteen kuviosta, jossa on vuorottelevasti puuttuvia näytteitä, jolloin palautusinterpolointi-välineen lähtönä on signaali, joka käsittää ennalta määrä- 15 tyn lukumäärän vaakajuovia, tunnettu siitä, että kooderissa on välineet (511-513) horisontaaliseen juovamuistiin tallennettujen näytteiden ja juovien kytkemiseksi.
13. 12. Laite, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta mää rätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää: välineet (610-607) näytteiden ottamiseksi vastaanotetusta videosignaalista; 25 välineet (609-611) videosignaalinäytteiden kytkemiseksi viiden näytteen kuvion muodostamiseksi; välineet (609-611) puuttuvien näytteiden palautusinterpo-lointia varten sijoitettavaksi viiden näytteen kuvioon, jolloin tuloksena ovat täydelliset näytejuovat; ja 30 välineet signaalien käsittelemiseksi näytettäväksi terävä- piirtotelevisiovastaanottimellä, tunnettu siitä, että sen kytkentävälineet (509, 611) kytkevät videosignaalinäytteet muodostamaan spatiaalisesti kaksi vuorottelevien näytteiden juovaa jokaista vastaan-35 otettua näytteiden juovaa kohden.
14. 13. Menetelmä vastaanottimessa, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän 28 95185 televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen käsittäen vaiheet, joissa: otetaan näytteet vastaanotetusta videosignaalista, kytketään videosignaalinäytteet muodostamaan viiden näyt-5 teen kuvio, interpoloidaan vuorottelevasti puuttuvat näytteet sijoitettavaksi viiden näytteen kuvioon, jolloin tuloksena ovat täydelliset näytejuovat, käsitellään signaali näytettäväksi teräväpiirtotelevisio-10 vastaanottimessa, tunnettu siitä, että lähetetty televisiosignaali on suodatettu spatiaalisesti vuorottelevien näytteiden poistamiseksi vuorottelevista juovista ja kukin spatiaalisesti vierekkäinen juovapari on yhdistetty muodostamaan yhden 15 lähetysjuovan, ja videosignaalinäytteet kytketään muodostamaan spatiaalisesti kaksi vierekkäistä juovaa vaihtelevia näytteitä kutakin vastaanotettua näytejuovaa kohden.
15. 14. Menetelmä lähettimessä, jolla mahdollistetaan lähete tyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, tunnettu siitä, että se käsittää peräkkäiset vaiheet, joissa: 25 suodatetaan televisiosignaali diagonaalisesti vaaka- ja pystysuunnassa muodostamaan spatiaalisesti quincunx-kuvion, joka sisältää vuorottelevia näytteitä vuorottelevilla vierekkäisillä juovilla, yhdistetään vierekkäiset juovaparit ja korvataan suodate-30 tut näytteet välittömästi viereisten juovien näytteillä, ja : jätetään huomiotta vuorottelevat juovat jättämällä yksi juova kustakin vierekkäisten juovien parista lähetettäväksi .
16. 15. Menetelmä, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin il ; lU Hill ! I Ml 35 29 95185 pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää vaiheet, joissa: vähennetään lähetettävän televisiosignaalin juovien määrää ja palautusinterpoloidaan vastaanotettaessa lähettämättä-5 jääneet juovat, jolloin televisiosignaalin juovien vähentäminen suorite taan ottamalla lähetettävästä televisiosignaalista näytteitä, tallentamalla televisiosignaalin juovanäytteet juo-vamuistiin (509-510) ja suodattamalla juovanäytteet dia-10 gonaalisesti ainakin kahdessa ei-temporaalisessa suunnassa, tunnettu siitä, että näytteenotto tehdään Nyquistin näytteenottotaajuudella ja desimoinnissa ennalta määrätyt juovat yhdistetään ja jätetään pois digitaalisen televisio-15 signaalin aikaansaamiseksi, jossa on likimain puolet en nalta määrättyjen vaakasuorien lähetysjuovien määrästä.
17. 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu edelleen siitä, että näytteiden diagonaalinen suodattami- 2. nen ei - temporaalisessa suunnassa käsittää vaiheet, joissa: jätetään huomiotta jokaisen juovan joka toinen näyte quincunx- kuvion eli viiden näytteen kuvion muodostamiseksi ja korvataan jokaisen vuorottelevan juovan huomioimatta jätetyt näytteet jommankumman välittömästi viereisen juovan 25 näytteillä.
18. 17. Laite, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta mää rätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää: 30 näytteenottopiirin (501-507) näytteiden ottamiseksi lähetettävästä televisiosignaalista; . suodattimen (508), jolla diagonaalisesti suodatetaan tele visiosignaalin näytteet ei-temporaalisissa suunnassa tietynlaisen näytekuvion muodostamiseksi; 35 juovamuistin (509-510) sellaisten näytteiden vaakajuovan tallentamiseksi; alipäästösuodattimen (516), joka on viistosymmetrinen television näytteiden puolen näytteenottotaajuuden suhteen, 30 95185 jolloin alipäästösuodattimen lähtö on signaali, joka lähetettävänä televisiosignaalina käsittää puolet ennalta määrätystä vaakajuovien lukumäärästä, tunnettu siitä, että laite sisältää kytkimen (511-513) 5 vaakasuoraan juovamuistiin tallennettujen juovanäytteiden kytkemiseksi muihin suodatettuihin juovanäytteisiin.
19. 18. Laite käytettäväksi teräväpiirtotelevisiovastaanotti -messa, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn 10 määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää: näytteenottopiirin (601-607) näytteiden ottamiseksi vastaanotetusta videosignaalista, jossa on ennalta määrätty määrä vaakajuovia, 15 kytkimen (609, 611) videosignaalinäytteiden kytkemiseksi tietyn näytekuvion muodostamiseksi, joka käsittää televisiosignaalin epätäydellisiä juovia, interpolaattorin (608) näytteiden viemiseksi tiettyyn näy-tekuvioon, jolloin interpoloinnin tuloksena ovat tele-20 visiosignaalien täydelliset juovat, ja kytkimen (609, 611), tunnettu siitä, että televisiosignaalinäytteet kytketään muodostamaan spatiaalisesti kaksi näytejuovaa jokaista vastaanotettua näytejuovaa kohti. 25
20. 19. Menetelmä vastaanottimessa, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen, käsittää vaiheet, joissa: 30 otetaan näytteet vastaanotetusta videosignaalista, kytketään videosignaalinäytteet tietynlaiseksi kuvioksi, • interpoloidaan uudelleen muodostetuista ensimmäisestä ja toisesta juovasta puuttuvat näytteet näytekuvioksi, jolloin tuloksena ovat täydelliset näytejuovat, 35 tunnettu siitä, että lähetetty televisiosignaali on suodatettu spatiaalisesti tiettyjen näytteiden poistamiseksi ensimmäisistä ja toisista ennalta määrätyistä juovista ja Λ Irt t Hiltl N t M : 31 95185 ensimmäiset ja toiset ennalta määrätyt juovat on yhdistetty muodostamaan yksi lähetysjuova, ja videosignaalinäytteet kytketään muodostamaan uudelleen spatiaalisesti ensimmäiset ja toiset ennalta määrätyt näy-5 tejuovat kustakin vastaanotetusta näytejuovasta.
21. 20. Menetelmä lähettimessä, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisää- 10 minen, tunnettu siitä, että se käsittää peräkkäiset vaiheet, joissa: suodatetaan televisiosignaali diagonaalisesti ainakin kahdessa ei-temporaalisessa suunnassa tietyn näytekuvion muodostamiseksi, yhdistetään ensimmäiset ja toiset ennalta 15 määrätyt juovat lähetystä varten korvaamalla suodatetut näytteet ensimmäisissä ennalta määrätyissä juovissa näytteillä toisista ennalta määrätyistä juovista, ja jätetään huomiotta toiset ennalta määrätyt juovat jättäen puolet ennalta määrätyistä vaakajuovista lähetettäviksi. 20
22. 21. Laite lähettimessä, jolla mahdollistetaan televisio-signaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisääminen vastaanottimessa, teräväpiirtotelevisiosignaalin, jossa on puolet teräväpiirtotelevisiosignaalin vaakajuovista, koo- 25 daamiseksi lähettämistä varten, käsittää näytteiden ottopiirin (501-507) näytteiden ottamiseksi teräväpiirtotelevisiosignaalista, suodattimen (508), jolla spatiaalisesti suodatetaan televisiosignaali kahdessa suunnassa tietynlaisen näytekuvion 30 muodostamiseksi epätäydellisistä näytejuovista; ja juova- muistin (509-510) sellaisten näytteiden vaakajuovan tai- « lentämiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää kytkimen (511-513) juova-muistiin tallennettujen vaakajuovanäytteiden kytkemiseksi 35 muihin suodatettuihin juovanäytteisiin täydellisten näyte- juovien muodostamiseksi lähettämistä varten. 32 95185
23. 22. Laite, jolla mahdollistetaan lähetetyn, ennalta määrätyn määrän vaakajuovia sisältävän televisiosignaalin pystysuuntaisen erottelutarkkuuden lisäämimen ja joka käsittää kooderin videosignaalin koodaamiseksi lähettämistä 5 varten, suodattimen (508) televisiosignaalin suodattamiseksi ainakin kahdessa suunnassa; juovamuistin (509-510) sellaisten näytteiden vaakajuovan talletamiseksi; 10 kooderin käsittäessä edelleen kytkinpiirin (511-513) juo- vamuistiin tallennettujen juovanäytteiden kytkemiseksi muihin suodatettuihin juovanäytteisiin täydellisten näyte-juovien muodostamiseksi lähettämistä varten; dekooderin (kuv. 6) videosignaalin dekoodaamiseksi vas-15 taanoton yhteydessä, joka dekooderi käsittää digitaalisen suodattimen (609) uudelleen muodostettujen juovien suodattamiseksi ja määrätynlaisen näytekuvion muodostamiseksi, josta puuttuu näytteitä; ja interpolaattorin (608) määrätynlaisesta näytekuviosta 20 puuttuvien näytteiden lisäämiseksi, tunnettu siitä, että dekooderi käsittää kytkimen (611) kahden näyte juovan muodostamiseksi kytkennällisesti uudelleen kutakin vastaanotettua juovaa kohden.
24. 25 Patentkrav