FI98680C - Informaatiokompressointimenetelmä ja laite kasvavien erotuskykyjen televisiosignaaliryhmän dekoodaamiseksi yhteensopivasti - Google Patents

Description

. 98680

Informaatiokompressointimenetelmä ja laite kasvavien erotuskykyjen televisiosignaaliryhmän dekoodaamiseksi yhteensopivasti 5 Keksinnön taustaa 1. Keksinnön ala

Esillä oleva keksintö liittyy informaatiokompre-sointimenetelmään ja laitteeseen kasvavien erotuskykyjen televisiosignaaliryhmän dekoodaamiseksi yhteensopivasti.

10 Tarkemmin se kohdistuu digitaalisiin videosignaalilähetys ja -vastaanottojärjestelmiin ja digitaalisiin videonauhureihin.

2. Tekniikan tason kuvaus

Kuten alalla hyvin tunnettua, informaatiovirran 15 pienentämiseksi informaatiokompressointilaitteissa digiti- toitu kuva koodataan käyttämällä kosini-tyyppistä kaksidi-mensioista muunnosta, Fourierin, Hadamardin, Häärin tai Karhunen-Loeven mukaan. Muunnoskoodaus mahdollistaa kuva-lähteen tilastollisten ominaisuuksien ja katsojan psyko-20 visuaalisten taipumusten käytön. Koska näiden koodausten saamisen edellyttämien toimenpiteiden lukumäärä kasvaa nopeasti kuvan koon myötä, kuva jaetaan ikkunoihin eli lohkoihin ja muunnosta sovelletaan kuhunkin ikkunan kuva-pisteeseen. Tämä kaksidimensioinen muunnos merkitsee, että 25 saadaan sama määrä kertoimia kuin kussakin kuvalohkossa on • # . kuvapisteitä.

• · · · Virtauksen pienentyminen saadaan aikaan kvantifioi- • « maila kertoimet ja kuvaamalla saatujen arvojen sekvenssi • c · ·.· vaihtelevan pituuden koodin avulla. Koska tämä viimeinen 30 toimenpide tuottaa vaihtelevan virtauksen ja koska tele- visiokanavassa on vakiovirtaus, kooderin lähtöön lisätään :*·*: puskurimuisti takaamaan informaation säännöllinen virta kooderin läpi.

Dekoodaus sisältää vaihtelevan pituisten vastaan-35 otettujen koodisanojen tulkitsemisen alkuperäisten kaksi- 98680 2 dimensioisten muunnoskertoimien esiin saamiseksi ja sitten kunkin kuvaelementin digitaalisten arvojen palauttamisen soveltamalla kutakin kuvalohkoa vastavia muunnoskertoimia alunperin koodaukseen käytetyn kaksidimensioisen muunnok-5 sen kaksidimensioiseen käänteismuunnokseen. Muunnokset, joita käytännössä käytetään, ovat sellaisia, joille on olemassa nopeasti suoritettavia algoritmeja, kuten asian laita on esimerkiksi kosinimuunnoskoodausalgoritmien tapauksessa, joista löytyy kuvauksia FR-patenttihakemuksissa 10 nrot 2 575 351 tai 8 718 371, rekisteröity hakijan nimelle. Yleisesti ottaen, tälläisiä järjestelmiä voidaan käyttää kuviin, joiden erotuskyky tiedetään etukäteen, juovien lukumäärän ja pisteiden lukumäärän per juova ollessa etukäteen määrätty, kuten esimerkiksi 720 pistettä 576 15 juovalle, määritelty CCIR suosituksessa 661. Mutta tämän tyyppisen erotuskyvyn rinnalla on olemassa muita erotusky-kytyyppejä, kuten tarkkapiirtotelevision vastaavat, kuvattu esimerkiksi J. Chatelin artikkelissa "Compatible Hierarchy of Studio Standards", Conf SMPTE San Francisco 20 1989 1. - 3. helmikuuta, ja pienennetty 288-juovaa, 360- pistettä -erotuskyky sovelluksiin, joissa on alhaisemman laadun kuva, esimerkiksi videopuhelin. Tämä erotuskykyjen moninaisuus aiheuttaa sekä koodaus- että dekoodausjärjes-telmien moninaisuuden sekä monimutkaisuutta satelliitti-25 ja radiokanavayhteyksissä, joiden täytyy, joissain tapauksissa, lähettää uudelleen niin monta audio-visuaalista • r • · · *·· : ohjelmaa kuin on järjestelmiä. Se myöskin aiheuttaa ra joi- • · « tuksia käyttäjille, joiden saattaa tarvita vaihtaa TV-vas- ··« * taanottimia hyötyäkseen tarkkapiirtotelevision tarjoamasta 30 kuvan laadusta.

·*·.. Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön päämääränä on edellä mainittujen hankaluuksien pienentäminen.

Tätä varten tämän keksinnön kohteena on informaa-35 tiokompressointimenetelmä kasvavan erotuskyvyn televisio- . 98680 3 signaalien dekoodaamiseksi yhteensopivasti, jolloin signaalit lähetetään ainakin lähettävän kooderin ja vastaanottavan dekooderin välillä, käsittää: lähettävässä kooderissa 5 näytteistetään suurimman erotuskyvyn lähetettävän signaalin paikkataajuuskaista viereisille apukaistoille; koodataan kunkin apukaistan signaali erillisesti; multipleksoidaan apukaistat erottamalla koodatut signaalit kussakin apukaistassa ei-toistuvien tahdistus-10 kaavioiden mukaan; ja vastaanottavassa dekooderissa dekoodataan vastaanotetut signaalit kunkin apukaistan suhteen tarkastellen vain niitä, jotka tarvitaan ero-tuskykyryhmän ainakin yhden jäsenen uudelleen muodostami-15 seen.

Tämän keksinnön lisäpäämääränä on laite edellä mainitun menetelmän soveltamiseksi ja tämän laitteen käyttö televisiosignaalien lähettämiseksi videonauhureihin Tämän keksinnön tärkeimpinä etuina ovat, että se 20 takaa yhteensopivuuden sekä ylös- että alaspäin eri erotuskyvyille perustuvissa televisiojärjestelmissä. Esimerkiksi, se mahdollistaa 625- ja 525-juovaisten televisiostandardien vastaanottavien dekooderien dekoodata alhaisemman erotuskyvyn signaaleja, joita esimerkiksi videopuheli-25 met käyttävät, tai jopa dekoodata tarkkapiirtotelevisio- signaaleja. Tämä keksintö takaa yhteensopivuuden myös 625- i · · ! ja 525-juovaisen standardi televisio jakelun ja digitaalis- » «* ten videonauhurien välillä jolloin, jotta nopeasti eteen- «rt ‘ ja nopeasti taakse- toimintamuodot toimisivat oikein, kom- 30 peressiotyypin täytyy olla ei-palautuva (toisin sanoen, ·**.. kuvakoodauksen tulee tapahtua ruudunsisäisesti käyttämättä . j*. hyväksi mennyttä koodausta).

r . 98680 4

Piirrosten lyhyt kuvaus

Lisää keksinnön piirteitä ja etuja tulee ilmeiseksi seuraavan kuvauksen avulla yhdessä oheisten piirrosten kanssa, joissa 5 Kuvio 1, kaavio, joka havainnollistaa spektrivyöhy- kelimitystä eri televisiostandardeille erilaisine erotuskyky ineen;

Kuviot 2-7, esimerkkejä kuvan hajoituksesta tark-kapiirtostandardista, esitettynä alemman erotuskyvyn osa-10 kuvina;

Kuvio 8, keksinnön mukaisen dekooderin eräs toteutustapa;

Kuvio 9, keksinnön käyttämä lähetystapa eri erptus-kykyjen osakuvien lähettämiseksi; 15 Kuvio 10, keksinnön mukaisen dekoodausarkkitehtuu- rin eräs toteutus;

Kuviot 11 - 13, tarkkapiirtosignaalin hajoitus useisiin apukaistoihin, mikä toteuttaen keksinnön toisen toteutustavan mukaan, ortogonaalisten suodattimien avulla; 20 Kuvio 14, havainnollistus ylinäytteistysmenetelmäs- tä, jota keksinnössä käytetään siirryttäessä viistoristi-kuvarakenteesta ortogonaaliseen kuvarakenteeseen;

Kuvio 15, kuvioiden 11-13 hajoituksia vastaavan dekooderin toteutus; 25 Kuviot 16, 17 ja 18, havainnollistus kolmannesta : toteutustavasta menetelmälle tarkkapiirtosignaalispektrin » · · · ·***: näytteistämiseksi apukaistoille jakamalla kosini tyyppi sen ··« kaksidimensioisen muunnoksen kertoimet apulohkoihin.

Ensisijaisten toteutusten kuvaus 30 Olemassa olevissa saman tyyppisissä televisiojär- • · · *... jestelmissä, kuten esimerkiksi kuvattu artikkelissa M.M, • · ·

Wendland Schröder : "On Picture Quality of some Television Signal Processing Techniques", SMPTE aikakauslehti, lokakuu 1984 tai Jean Chatelin artikkeleissa "Toward a World 35 Studio Standard for High Definition TV", IBC aikakauslehti . 98680 5 1988 ja "Compatible Hierarchy of Studio Standards" (SMPTE-konferenssi 1.- 3. helmikuuta 1979 San Francisco), tark- kapiirtotelevisiosignaalin määrää seikka, että se sisältää kaksinkertaisen määrän juovia ja pisteitä per juova kuin 5 tällä hetkellä olemassa oleva televisiosignaali 625 tai 525-juovaisissa järjestelmissä. Tämä tarkkapiirtosignaali (HD) ("High Definition"), joka yhä on tunnettu lyhenteenä HDP ("High Definition Progressive"), ilmaisee määrittelyä, joka vastaa 1 920 pistettä per juova ja 1 152 juovaa, mikä 10 on kaksi kertaa erotuskyky, joka on televisiojärjestelmällä, joka tunnettaan lyhenteellä EDP ("Enhanced Definition Progressive") ja jolle määrittely vastaa 567 juovaa, 960 pistettä. Välimuotona on HDQ-järjestelmä ("High Definition Quincunx"), 1 152 juovaa, 960 pistettä, jotka ovat sijoi-15 tettu viistoristimuotoon juovasta toiseen kuten kuvattu ja estetty edellä mainituissa Jean Chatelin artikkeleissa. On olemassa myös muita, alemman erotuskyvyn järjestelmiä, Esimerkiksi EDQ-järjestelmä ("Enhanced Definition Quincunx") ja "VT"-järjestelmä ("video Telephone"). EDQ-20 järjestelmä määrittelee kuvan 576 juovalla ja 480 pisteellä per juova, viistoristimuodossa, ja VT-järjestelmä määrittelee kuvan 288 juovalla ja 480 pisteellä.

Näiden järjestelmien paikkaerotuskykyjen vertailu on esitetty kuvion 1 ortonormaalissa tasossa, jossa kuvan 25 vaakasuuntaiset paikkataajuudet on merkitty x-akselille ·, mitattuna jaksojen lukumäärällä per kuvan leveys ja pys- • ·· · .***; tysuuntaiset paikkatajuudet on merkitty y-akselille mitat- »»· tuna jaksojen lukumäärällä per kuvan korkeus. Tästä kaaviosta nähdään, että HDP-, EDP- ja VT järjestelmien orto-30 gonaalisten näytteistysjärjestelmien määräämät spektri- *... vyöhykkeet ovat suorakulmioita, kun taas HDQ- ja EDQ-viis- • · · * toristijärjestelmien vyöhykkeet ovat vinoneliöitä muodol taan. Kaikki nämä vyöhykkeet sopivat toisiinsa. HDP- ja DDQ-järjestelmien päästökaistat ovat rajattu 960 jaksoon 35 per kuvan leveys ja 480 jaksoon per kuvan korkeus. HDQ- - 98680 6 ja EDP-järjestelmien päästökaistat ovat rajattu 480 jaksoon per kuvan leveys ja 288 jaksoon perkuvan korkeus ja VT-järjestelmän päästökaistat ovat rajattu 240 jaksoon per kuvan leveys ja 144 jaksoon per kuvan korkeus. Tällä limi-5 tyksellä leikkaustaajuudet, jotka antavat vaaka- ja pysty-rajat kullekin vyöhykkeelle, ovat vastaavat VT-järjestelmän kahden leikkaustaajuuden monikerrat (240 jaksoa per kuvan leveys ja 144 jaksoa per kuvan korkeus).

Edellä olevan huomautuksen perusteella tämä keksin-10 tö käsittää kuvan hajottamisen taajuusapukaistöihin paik-kasuodattimien avulla olemassa olevan apukaistakoodaus-menetelrnän mukaan käyttäen apuna ortogonaalisia ja diago-naalisia suodattimia, kuten esimerkiksi kuvattu edellä mainitussa M.M. Wendland Schröderin artikkelissa. Hajote-15 tut kaistat joko edustavat yhtä signaalierotuskykyä, jos esimerkiksi VT-kaistaa koodataan, tai yhdistettynä mahdollistavat yhden edllä mainituista erotuskyvyistä, EDQ, EDP, HDQ tai HDP, palauttamisen.

Rajoitettaessa kuvaa taajuuskaistoihin noudatetaan 20 seuraavaa periaatetta, kuviot 2a - 7. HDP-signaalispektri kuviossa 2a vastaa kuviossa 2b kuvattua ortogonaalista näytteistysrakennetta. Peräkkäinen näytteistys yhdellä juovalla suoritetaan kahden näytteen välisellä etäisyydellä V/1920 ja juovat ovat etäisyydellä H/1152 toisistaan, V 25 ja H ovat vastaavasti kuvan leveys ja korkeus. HDP-signaa- ; lispektri suodatetaan sitten diagonaalisen suodattimen > »· · .***; avulla, jolle kuviossa 3a vinoneliö määrää kaistaspektrin.

• · · ,·;·. Tämä signaali, jolla on rajattu päästökaista, kuvataan • · · käyttämällä viistoristirakennetta, joka on samaa tyyppiä .. 30 kuin kuviossa 3b kuvattu. Tämä rakenne vastaa kuvion 2b • · • ♦ * *... rakenteen apunäytteistystä suhteella 2 l:teen. Koska kuvi- ♦ · · *·] * on 3b viistoristirakenne ei sovellu hyvin kosinimuunnos - tyyppisen koodaukseen, se muunnetaan kaksinkertaiseksi ortogonaaliseksi rakenteeksi, kuviot 6 ja 7. HDQ-signaali, 35 jolla on vinoneliön muotoinen spektri ja viistoristiraken- . 98680 7 ne, suodatetaan aluksi suorakulmaiseen muotoon ja merkitään EDP-signaalia vastavaan vinoneliöön. Saatava signaali voidaan edelleen kuvata ortogonaalisen rakenteen avulla, joka saadaan apunäytteistämällä HDQ-rakennetta kuvion 3c 5 kanssa yhdenmukaisesti. Kuviossa 6 spektrien HDQ ja EDP välinen ero on spektri, joka muodostaa taajuusapukaistan SB4 ja tämän spektrin muoto on neljä timantin muodostavaa pistettä ilman matalia taajuuksia. Tätä spektriä voidaan vuorostaan apunäytteistää kuviossa 3c esitetyn rakenteen 10 mukaan, jolloin saadaan kuviossa 7 esitetty spektri.

Samalla tavoin taajuusapukaista SB5 saadaan HDP-signaalista vähentämällä HDQ-signaalin viemä spektri HDP-signaalin viemästä spektristä. Tätä apukaistaa SB5 voidaan apunäytteistää viistoristirakenteen mukaan, joka on samaa 15 tyyppiä kuin kuviossa 3b esitetty, vinoneliön muotoisen spektrin saamiseksi. Tätä spektriä voidaan edelleen pienentää yllä mainitun menetelmän mukaan kahdeksi suorakulmaiseksi spektriksi muodostaen apukaista SB5a ja SB5b, kuviot 4 ja 5.

20 Diagonaalisten tai ortogonaalisten suodattimien avulla, joiden toteutus tunnetaan hyvin, aikaisemmin kuvattu menetelmä mahdollistaa HDP-signaalin, jonka muodostavat 1 152 juovaa ja 1 920 pistettä per juova, pienentämisen sarjaksi apukaistoja SB1, SB2, SB3a, SB3b, SB4, SB5, 25 SB5b, suorakulmaisilla spektrirakenteilla, joita kuvaa : joko 960 pistettä ja 576 juovaa kaistoille SB5a, SB5b, • · · · SB4, tai 480 pistettä ja 288 juovaa kaistoille QSB1, SB2, • · · SB3a, SB3b.

» · ·

Suorakulmaisten spektrien osakuvat voidaan koodata ..^ 30 erikseen kosinimuunnoskompressointimenetelmällä tai millä • · · *... tahansa aikaisemmin mainitulla kaksidimensiosen -tyyppi- • · « *. sellä muunnoksella. Kuvio 8 esittää tämän periaatteen mu kaan toimivaa kooderia.

Tämä kooderi on kytketty multiplekseriin 1 ja nume-35 roin 2-8 merkittyihin alkeiskoodereihin, jotka ovat kak- . 98680 8 sidimensiomuunnos -tyyppisiä, tarkemmin sanoen kosinimuun-nos -tyyppisiä, kuten kuvattu esimerkiksi aikaisemmin mainituissa hakijan tekemissä patenttihakemuksissa. Multiplekseri 1 lähettää koodatut signaalit aikaisemmin kuva-5 tuista apukaistoista kanavaliityntäpiiriin 9 puskurimuistien 10 kautta.

VT-signaali saadaan HDP-signaalien peräkkäisillä suodatuksella suodattimissa 11, 12, 13, 14, jotka on kytketty sarjaan tässä järjestyksessä.

10 Suodattimena 11 on diagonaalisen suodattimen ra kenne. Se muuntaa 144 MHz:n HDP-signaalin 72 MHz:n viisto-risti HDQ-signaaliksi.

Suodattimena 12 on ortogonaalisen suodattimen rakenne. Se muuntaa HDQ-signaalin 36 MHz:n ortogonaaliseksi 15 EDP-signaaliksi.

Suodattimena 13 on diagonaalisen suodattimen rakenne. Se muuntaa EDP-signaalin 18 MHz:n diagonaaliseksi EDQ-signaaliksi.

Viimein, suodattimena 14 on ortogonaalisen suodat-20 timen rakenne. Se muuntaa EDQ-signaalin 9 MHz:n ortogonaaliseksi VT-signaaliksi.

VT-signaali viedään kooderin 2 tuloon. Kompressoidut signaalit viedään multiplekseripiirin 1 tuloon (a).

EDQ-signaali hajoitetaan kahdeksi ortogonaaliseksi 25 komponentikseen käyttämällä ortogonaalista suodatinta 14 : ja vähennyspiiriä 15, joka vähentää ortogonaalisen suodat- :***: timen 14 antamat VT-signaalispektrikomponentit koko spekt- • · ♦ ristä muodostaen vinoneliön, joka edustaa EDQ-signaali-kaistaa. Tämän vähennyksen tulos viedään kooderin 3 tuloon 30 piirin 16 suorittaman symboloidun apunäytteistyksen jäi- • ♦ ♦ '... keen. Kooderin 3 kompressoimat signaalit viedään multi- • · · ·. plekserin 1 tuloon (b). Multiplekserin 1 lähettämä EDQ- signaali muodostetaan asettamalla rinnakkain kooderin 2 antama VT-signaali ja kooderin 3 antama signaali.

. 98680 9 EDP-signaali muodostetaan asettamalla rinnakkain EDQ-signaali ja kaksi ortogonaalista komponenttia, jotka saadaan kooderien 4 ja 5 vastaavista lähdöistä. Signaalit, joilla on ortogonaalinen spektrirakenne saadaan kooderien 5 4 ja 5 vastaaviin tulohin ortogonaalisesta suodattimesta 18 ja spktrivähennyspiiristä 19, joita seuraa apunäytteis-tyspiirit 21 ja 22. Spektrivähennyspiiri 20 vähentää EDP-signaalin muodostavan ortogonaalispektrin EDQ-signaalin muodostavasta, diagonaalisen suodattimen 13 antamasta vi-10 noneliöspektristä. Vähennyspiirin 20 antama tulossignaali viedään piirin 32 suorittamien apunäytteistysten jälkeen vastaavasti ortogonaalisen suodattimen 18 tuloon ja vähennyspiirin 19 ensimmäiseen tuloon. Lopputulos, ortogonaali-sen suodattimen 18 suorittaman suodatuksen jäkeen, viedään 15 toiseen vähennyspiirin 19 tuloon ja, piirin 21 suorittaman apunäytteistyksen jälkeen, kooderin 4 tuloon.

HDQ-signaali muodostetaan asettamalla rinnakkain EDP-signaali ja ortogonaali-muotoinen spektrisignaali, jonka antaa kooderi 6. Signaali, joka tuodaan kooderin 6 20 tuloon, saadaan suodattamalla HDQ-signaalia ortgonaalisen suodattimen 12, ja vähennyspiirin 23 ja sitä seuraavan apunäytteistyspiirin 24 kautta.

HDP-signaali muodostetaan asettamalla rinnakkain HDQ-signaali ja kaksi ortogonaalista, kooderien 7 ja 8 an- 25 tamaa spektrisignaalia. Nämä signaalit saadaan HDP-signaa- ;#j | Iin suodattamalla diagonaalisen suodattimen 11, apunäyt- :***: tistyspiirin 29 vähennyspiirin 25, ortogonaalisen suodat- timen 26, vähennyspiirin 27 ja apunäytteistyspiirien 28 ja 29 kautta. Vähennyspiiri 25 vähentää HDQ-signaalin HDP- ;·. 30 signaalista. Lopputulos viedään, piirin 29 suorittaman • · ♦ *...# apunäytteistyksen jälkeen, ensimmäiseen vähennyspiirin 27 • · · '. tuloon ja ortogonaalisen suodattimen 28 tuloon. Suodatti men 26 antama signaali viedään yhtäältä, apunäyteistyspii-rin 28 kautta, kooderin 7 tuloon, ja toisaalta toiseen 35 vhennyspiirin 27 tuloon. Vähennyspiirin 27 suorittaman . 98680 10 vähennyksen tulos viedään, apunäytteistyspiirin 29 kautta, kooderin 8 tuloon.

Kuvion 8 koodauslaite mahdollistaa eri osakuvien lähettämisen kuvion 9 mukaisessa multipleksatussa muodos-5 sa. Tällä tavoin, esimerkiksi, kutakin kuvavyöhykettä, jota kuvaa määrätty juovaryhmä, N, (8 juovaa esimerkiksi) VT-lähetyksen SBl-kaistalta, kohden on N=8 juovaa apukais-toilla SB2, SB3a, SB3b, jotka tarvitaan HDQ- ja HDP-sig-naalien lähettämiseen, ja 2N=16 juovaa apukaistolla SB4, 10 SB5a, SB5b, jotka tarvitaan HDQ ja HDP-signaalien lähettämiseen. Kunkin apukaistan sisällä olevat jaot ovat tunnettuja kanavaliityntäyksikölle 9 ei-toistuvien tahdistussig-naalien SYN1 - SYN5 avulla, toisien sanoen siten, että ne eivät voi toistua muiden lähetettyjen koodien minkäänlai-15 sessa ketjutuksessa. Apukaistojen SB1 - SB5b kuvaus sijoitetaan näiden tahdistuskaavioiden väliin sitem, että kun tahdistuskaavioiden SYN1 ja SYN2 välinen informaatio dekoodataan, on mahdollista palauttaa apukaistaa SB1 vastaava VT-erotuskykysignaali; jos informaatio koodataan tah-20 distuskaavioon 3 saakka, on mahdollista palauttaa EDQ-ero- tuskykysignaali, joka on muodostettu asettamalla rinnakkain SB1- ja SB2-spektrit ja niin edelleen. Tämä laite mahdollistaa vastaanotin-dekooderien tahdistua ei-toistu-vien kaavioiden SYN1 SYN5 mukaan ja valita, ilman lisätoi-25 menpiteitä, signaalit, jotka se pystyy dekoodaamaan, ja ; palauttamaan videosignaali mistä tahansa edellä kuvatuista **': erotuskyvyistä.

• · ·

Esimerkki vastaavan tyyppisen yhteensopivan dekoo- derin toteutuksesta on esitetty kuviossa 10. Tässä esimer- ... 30 kissä kanavalähetyksestä tulevat signaalit viedään dekoo- • ·« *... derin tuloon 34 sen jälkeen kun ne ovat kulkeneet tulopro- • · · *. sessorin 35 läpi, joka ilmaisee tahdistuskaaviot SYN, jot ta saataisiin eristettyä dekoodattava informaatio edellä kuvatulla tavalla. Vain signaalit, jotka kuuluvat apukais-35 taan, joka vastaa tälle nimenomaiselle dekooderille annet- - 98680 11 tua erotyuskykyä, siirretään puskurimuistiin 36 ja dekoodataan sitteeen dekoodauskoneella, joka muodostuu 7 kosi-nimuunnos-tyyppisestä alkeisdekooderista, viitenumerot 38-44, ja apukaistan kokoomalaitteesta 45, joka vastaa 5 katkoviivan sisällä kuvattua kokoonpanoa ja jota käytetään uudistamaan signaali kuvion 8 koodauslaitteen käyttämä suodatus/apu-näytteistyksen käänteisprosessin avulla.

VT-signaali palautetaan sitten dekooderilla 38 käyttäen apukaistasignaalia SBl.

10 EDQ-signaali saadaan dekoodamalla apukaistojen SBl ja SB2 signaalit dekoodereilla 38 ja 39 ja dekoodattujen signaalien uudelleen ryhmittelyllä käyttäen uudelleenryh- mityslaitteen elimiä 46 - 50. Elimet 46 - 50 sisältävät piirisummaimen 46, ensimmäisen ja toisen ylinäytteistys- 15 piirin 47, 48 ja ensimmäisen 49 ja toisen 50 ortogonaali- sen suodattimen. Piirisummain 46 palauttaa EDQ-signaalin summaamalla dekooderien 38 ja 39 antmat signaalit, jotka on muokattu oikeiksi ensimmäisen ja toisen ylinäytteistä- jien 47 ja 48 sekä suodattimien 49 ja 50 kautta.

20 Samalla tavoin, signaalit apukaistoista SB3a ja SB3b viedään summainpiirin 51 kahteen tuloon, dekoodereita 40 ja 41 käyttäen tapahtuneen dekoodauksen jälkeen, yli- näyteistyspiirejä 51 ja 52 käyttäen tapahtuneen muunnoksen jälkeen, ja ortogonaalisia suodattimia 51 ja 52 käyttäen 25 tapahtuneen suodatuksen jälkeen. Nämä signaalit, jotka : : : saadaan summainpiirien 51 ja 46 lähdöistä, viedään sitten !*'*: summainpiirin 55 kahteen operandi tuloon joko ylinäytteis- • · · {*;*. tyspiirin 56 ja diagonaalisen suodattimen 57 tai ylinäyt- teistyspiirin 58 ja diagonaalisen suodatuspiirin 59 kaut- ;·. 30 ta. EDP-signaali saadaan summainpiirin 55 lähdöstä.

• · · *... Edelleenkin samalla tavoin, HDQ-signaali saadaan • · · • · * *. summainpiirin 60 lähdöstä summaamalla EDP-signaali, jota on muokattu ylinäytteistyspiirillä 61 ja ortogonaalisella suodattimena 62, apukaistan SB4 signaaliin, joka on de- • 98680 12 koodattu dekooderilla 42 ja muokattu ylinäytteistyspiiril-lä 63 ja ortogonaalisella suodattimena 64.

HDP-signaali saadaan summainpiirin 65 lähdöstä HDQ-signaalin, jota on muokattu ylinäytteistyspiirillä 66 ja 5 diagonaalisella suodattimena 67, ja summauspiirin 68 antaman signaalin, jota on muokattu ylinäytteistyspiirillä 69 ja diagonaalisella suodattimena 70, summauksen jälkeen. Summauspiiri 68 summaa yhteen signaalit apukaistoil-ta SB5a ja SB5b, jotka on koodattu dekoodereilla 43 ja 44 10 ylinäytteistyspiirien 71 ja 72 sekä ortogonaalisten suodattimien 73 ja 74 suorittaman muokkauksen jälkeen.

Dekooderin kuviossa 10 suorittama uudellenyhdistä- misprosessi on tarkalleen vastakohta apukaistahojoitukses- sa käytetylle prosessille, jota sovellettiin kooderitasol- 15 la kuviossa 8. Se muodostuu yksinkertaisesti apukaistojen ylinäytteistyksestä ja sitten dekoodauksesta ennen niiden summausta, interpolaatioteorian hyvin tunnetun periaatteen mukaan. Peräkkäisten uudelleenyhdistämisien avulla kuvion 10 dekoodauskone mahdollistaa kaikkien aiemmin kuvattujen 20 välisignaalien palauttamisen aina HDP-signaaliin saakka.

Esimerkkinä, EDP-erotuskykyyn rajattu dekoodauskone ei ole varustettu kaikilla kuvioissa 1 esitetyillä toiminnoilla vaan ainoastaan niillä, jotka tarvitaan apukaistojen SB1, SB2, SB3a ja SB3b dekoodaukseen. Kuitenkin tämän tyypppi- 25 nen dekooderi, huolimatta siitä, että se vastaanottaa : erittäin suuren erotuskyvyn kompressoidun signaalin, pys- ' ♦♦ · :***: tyy dekoodaamaan sen ja näyttämään sen EDP tyyppin erotus- • · · kyvyn ruudulla. Tämä on mahdollista tuloprosessorin (35) ansiosta, joka säilyttää ainoastaan apukaistoihin SB1 -30 SB3b liittyvät signaalit, jotka se siirtää muistiin 36 ja » ·· ’... jotka sitten ovat ainoat dekoodattavat signaalit. Näiden • · · \ * apukaistojen uudelleenyhdistäminen palauttaa EDP-signaa- lin, jonka erotuskyky on alhaisempi kuin alkuperäisen signaalin, mutta joka edustaa saman kuvan alhaisia paikka-35 taajuuksia.

98680 13

Toisena juuri kuvatun dekoodauslaitteen kiinnostavana seikkana on, että se antaa ratkaisun ongelmiin, jotka liittyvät videonauhurien nopeasti eteenpäin- ja nopeasti taaksepäin- toimintoihin. Dekoodauslaitteen lisääminen 5 saattaa antaa ratkaisun, tarkemmin sanoen tapauksessa, jossa nauhoittaminen videonauhurin videonauhalle tapahtuu siten, että kaksi kanavaa voidaan erottaa limitysprosessin avulla, esimerkiksi. Ensimmäinen kanava nauhoittaa signaali sellaisena kuin sen koodattu jakelua varten ja toista 10 kanavaa köutetään kuvien noepaan etsintää nauhalta. Tämä toinen kanava täytyy fyysisesti sijoittaa nauhalle helppopääsyiseen paikkaan, silloinkin kun nauhaa kelataan suurella noepudella. Kanavalle sijoitettu signaali on kernaasti pienennetyn erotuskyvyn signaali, esimerkiksi ero-15 tuskyvyltään VT-signaalin kanssa samanlainen signaali.

Tämä signaali saadaan dekoodaamalla ja sitten koodaamalla videonauhurin tulossa oleva signaali, joka on koodattu tässä keksinnössä kuvatun jakelukoodauksen avulla. Tämän koodimuunnoksen arvona on, että se ei ole kovin kallis, 20 koska tarvitaan ainoastaan alhaisen erotuskyvyn koodaus-dekoodauslaite. Lisäksi, tältä koodauksella on myös etuna, että se ei käytä aikarekursiivisyyttä ja että sillä on tasainen antonopeus. Täten kuvassa aina sama lukumäärä bittejä ja se ottaa vakion, tarkalleen tunnistettavan pai-25 kan kaistalla.

Tämän jälkeen kuvataan tämän keksinnön ensimmäinen ·· · **'; muunnelma, joka on havainnollistettu kuvioissa 11 - 15.

• · « Tämä soteutsversio käyttää ainoastaan erotettavia ortogo- * naalisia suodattimia (toisin sanoen suodattimia, jotka 30 muodostuvat pystysuodattimista ja vaakasuodattimista).

Tässä versiossa HDP-signaali hajoitetaan kuvioiden 11 ja p · · * 12 mukaan useisiin ortogonaalisilla suodattamilla saata viin apukaistoihin. HDP-signaali hajoitetaan ensiksi EDP-signaaliksi ja apukaistoihin SB5, SB6, SB7, vastaten vas-35 taavasti suuria pystypaikkataajuuksia/pieniä vaakataajuuk- 98680 14 siä, suuria pystytaajuuksia/suuria vaakataajuuksia, pieniä pystytaaj uuksia/suuria vaakataaj uuksia.

Tämän periaatteen mukaan EDP-kaista jaetaan yhdeksi SBl-apukaistaksi (VT-signaali) ja SB2, SB3 ja SB4 apukais-5 töiksi. Tämän menetelmän mukainen kooderi on esitetty kuviossa 13.

Tämä kooderi perustuu multiplekseriin 75, joka lähettää koodattuja signaaleja kanavaliityntäyksikköön 76 puskurimuistin 77 kautta; koodatut signaalit vastaavat 10 aikaisemmin kuvattuja apukaistoja.

VT-signaali saadaan HDP-signaalin peräkkäisillä suodatuksilla vaaka- ja pystysuodattimien 78 - 81 kautta, jotka on sijoitettu vuorotellen tässä järjestyksessä sarjaan. Pystysuodattimen 81 lähtö on kytketty kooderin 82 15 tuloon, joka antaa VT-signaalin SBl-apukaistalla. Kooderi 83 antaa signaalin apukaistalla SB2. Tämän kooderin tulon on kytketty vähennyspiirin 84 tuloon, jonka piirin kaksi operandituloa on kytketty vastaavasti pystysuodattimen 81 tuloon ja lähtöön. Vähennyspiiri 84 antaa täten kooderin 20 83 tuloon pystykomponentit signaalispektristä, joka tuo daan pystysuodattimen 81 tuloon ja jotka määräävät SB2 apukaistan. Samalla tavoin vaakasuodattimen 80 tuloon tuodun EDP-signaalispektrin pystypaikkakomponentit saadaan vähennyspiirin 85 lähdöstä, jotka on kytketty moelmmista 25 operandituloistaan vaakasuodattimen 80 tuloon ja lähtöön.

·*· Vähennyspiirim 85 vähennyksen lopputulos viedään yhtäältä ·· · ··’. pystysuodattimen 86 tuloon ja toisaalta vähennyspiirin 87 ·«« *·’, ensimmäiseen operandituloon, jonka piirin toinen operandi- I · · tulo on kytketty pystysuodattimen 86 lähtöön. Pystysuoda-30 tin 86 antaan kooderin 88 tulolle vähennyspiirin 85 läh- i « f ·· 't>< döstä saadun signaalin suodatetut pystykomponentit. Koo- » · · * dattu signaali kooderin 88 lähdössä on koodattu SB4 apu- kaistalle. Vähennyspiirin 87 lähdöstä saatava signaali viedään kooderin 89 tuloon ja koodattu tulos lähetetään 35 apukaistalla SB3. Kooderien 88 ja 89 lähettämät signaalit 98680 15 yhdessä kooderien 82 ja 83 antamien signaalien kanssa muodostavat EDP-signaalin.

Koodattu signaali apaukaistalla SB5 koodataan koo-derilla 90, joka koodaa vähennyspiirin 91 antamat signaa-5 lit, jonka piirin kaksi operandituloa on kytketty vastaavasti pystysuodattimen 79 tuloon ja lähtöön.

Koodattu signaali apukaistalla SB7 saadaan kooderin 92 lähdöstä, jonka tulo on kytketty pystysuodatytimen 93 lähtöön. Tämän pystysuodattimen 93 tulo on kytetty vähen-10 nyspiirin 94 lähtöön, jonka molemmat operanditulot on kytetty vastaavasti vaakasuodattimen 78 tuloon ja lähtöön. Koodatut signaalit SB6-kaistalla antaa kooderi 95, jonka tulo on kytketty vähennyspiiri 96 lähtöön. Vähennyspiirin 96 molemmat operanditulot on kytketty vastaavasti pysty-15 suodattimen 93 tuloon ja lähtöön.

Kun apukaistat SB5 ja SB7 asetetaan rinnan apukais-toilla SB1 - SB4 lähetetyn EDP-signaalin kanssa, saadaan aiemmin mainittu HDQ-signaali. Samalla tavoin, kun SB6-apukaistalla lähetetty signaali asetetaan rinnan HDQ-sig-20 naalin kanssa, joka saadaan asettamalla rinnakkain apu-kaistat SB1 - SB7, saadaan HDP-signaali kuviossa 112 esitetyllä tavalla.

Kuitenkaan tämä keksinnön toteutuksen muunnelma ei tuota viistoristi- HDQ ja EDQ-standardeja automaattisesti, 25 koska ei käytetä diagonaalista suodatinta eikä ortogonaa- . li/viistoristi -näytteistyksen siirtohilaa. Tästä syystä • · · '· tämä muunnelma ei täysin vastaa yhteensopivuutta, jota • * ’···* edellytetään ortogonaalisesti näytteistettyjen signaalien, • · · V ‘ tyypit HDP, EDP, ja VT, ja viistoristinäytteistettyjen 30 signaalien, tyypit HDQ ja EDQ, välillä. Tämä ongelma voi- : daan kuitenkin ratkaista ylinäytteistämällä viistoristi- muotoisia signaaleja ylinäytteistypiireillä 87 ja 98 ennen . signaalien viemistä kooderin tuloon kuviossa 13, kuviossa 14 esitetyn tyyppisen ortogomaalisen hilan mukaan siten, ’·. 35 että HDQ. ja EDQ- signaalit muuntuvat vastaaavasti HDP- ja < · · 98680 16 EDP-stadardien mukaisiksi. 98 - 110 numeroidut apunäyt-teistyspiirit sijoitetaan kooderien tuloihin apukaistojen SB1 - SB7 rinnakkainasettelun mahdollistamiseksi.

Tämän keksinnön toteutuksen ensimmäistä muunnelmaa 5 vastaava dekooderi on esitetty kuviossa 15. Tämä dekooderi toteuttaa kuvion 13 kooderin käänteiset toimenpiteet. Se sisältää dekoodauslohkojen ryhmän, numeroitu vastavasti 111 - 117, ja mahdollistaa apukaistoilla SB1 - SB7 lähetettyjen signaalien dekoodauksen. Nämä signaalit lähete-10 tään dekooderien 111 - 117 tuloihin samalla tavoin kuin kuviossa 10 esitetyssä dekoodauslaitteessa, toisin sanoen multipleksauspiirin 118, puskurimuistin 119 ja tuloproses-sorin 120 kautta. Nämä signaalit, jotka kukin dekooderi antaa, ylinäytteistetään ensiksi ylinäytteistyslaitteiden 15 avulla, numeroitu vastaavasti 118a - 118g, suodatetaan sitten pystysuunnassa käyttäen pystysuodattimia, numeroitu vastaavasti 119a - 119g. Summauspiirit 120ab, 120cd, 120fg suorittavat vastaavasti pystysuodattimien 119a, 119b, 119c, 119d, 119f, 119g antamien signaalien summauk-20 sen. Summauspiirien tuottamat signaalit ylinäytteistetään sitten vuorostaan ylinäytteistyspiireillä, numeroitu vastavasti 121ab, 121cd ja 121fg, sitten suodatetaan vaakasuunnassa käytteäen vaakasuodattimia, numeroitu vastavasti 122ab, 122cd ja 122fg. Vaakasuodattimien 122ab ja 122cd 25 tuottamat signaalit summataan sitten summauspiirissä 123, . joka antaa lähdössään EDP-signaalin. Tätä EDP-signaalia • · · • · · *’*.* sitten vuorostaan ylinäytteistetään ylinäytteistyspiirissä *··*' 124, suodatetaan pystysuunnassa pystysuodattimessa 125 ja • « · lisätään lopuksi summauspiirillä 126 pystysuodattimen 119 30 suorittaman suodatuksen lopputulokseen. Tämän summuspiirin • · •’·· 126 suorittaman summauksen lopputulosta ylinäytteistetään : : : ylinäytteistyspiirillä 126 ja sitten suodatetaan käyttä mällä vaakasuodatinta 128. Vaakasuodattimen 128 suorittaman vaakasuodatuksen tulos summataan vaakasuodattimen < I « 98680 17 122fg suorittaman suodatuksen tulokseen summauspiirissä 129 HDP-signaalin muodostamiseksi.

Kuviossa 15 esitetyssä toteutusmuodossa VT- ja EDP-signaalien yhteensopiva dekoodaus ei aiheuta HDP-signaalin 5 koko dekoodauslaitteen käyttöä. HDQ-signaali voidaan saada HDP-signaalista, kuitenkaan apukaista SB6, joka edustaa HDQ-spektristä puuttuvia taajuuksia, ei edellytä dekoodausta. Samalla tavoin EDQ-signaali voidaan saada EDP-signaalista, ilman että on välttämätöntä dekoodata SB3 10 apukaistan tuottama signaali. Tämä johtaa, HDQ tai EDQ-dekooderin tapauksessa, HDP- tai EDP-tyypin dekooderiin, mutta ilman SB6 tai SB3 apukaistan koodausta.

On ilmeistä, että juuri kuvatut keksinnön toteutus-muodot eivät ole ainutlaatuisia. Keksinnön toteuksen toi-15 nen muunnelma voi käsittää eri menetelmän tarkkapiirto-signaalin hajoittamiseksi eri erotuskykyjen apukaistoille, säilyttäen samalla edellä kuvattu multipleksaus binääri-virtojen synnyttämiseksi. J.M. Adantin et. ai. artikkelin "Block operations in digital signal processing with appli-20 cation to TV-coding" - Signal Processing -sivut 385 - 397, 1987, on edelleen mahdollista, että kaksidimensioisen kaksi yhteen -suhteen puolikaistasuodatus ja desimaatio on riittävä HDP-muodon viemiseksi EDP-muotoon, ja voidaan suorittaa kuviossa 16 esitetyllä tavalla. Kosinimuunnosta 25 käyttävien kuvakompressointijärjestelmien tapauksessa tämä . mahdollisuus tekee helpoksi saavuttaa yhteensopivuus alas- • · · päin. Itse asiassa, useasta yhteensopivuuskerroksesta • * *·"' eroonpääsemiseksi riittää määritellä kuviossa 17 esitetyl- • * · V lä tavalla limitetyt apulohkot.

30 Järjestelmien välinen yhteensopivuus saavutetaan • · • ’·· modifioimalla hieman kosinimuunnoskerroinlohkojen normaa- : lia kenttäpyyhkäisyä, jotta ensiksi saataisiin pienidimen- sioisin apulohko 4 x 4 (8 x 8), esimerkiksi, jota seuraa muut lohkot. Esimerkki modifioidusta kenttäpyyhkäisystä on 35 annettu kuviossa 17.

98680 18

Pyyhkäisyn jälkeen saatu sekventiaalinen informaatio voidaan sitten yhdistää aikaisemmin kuvattuun multi-pleksointirakenteeseen siinä määrin, että muodot rajoittuvat ortogonaalisiin VT-, EDP- ja HDP- muotoihin. Apukais-5 tat SBl - SB6 määrätään sitten pyyhkäisemällä kosinimuun-noskertoimia seuraavalla tavalla: SBl : kerroin 1 .... kerroin 4 SB2+SB4+SB3 : kerroin 5 .... kerroin 16 SB5+sb7+sb6 : kerroin 17 .... kerroin 64 • · · • · · • 1· « • · · • 1 • · • · • « 1 • \ • · • · • · · · · • · · • · · m

Claims (4)

98680 19

1. Menetelmä tiedon kompressoimiseksi, tarkoitettu resoluutioltaan kasvavien televisiosignaalien ryhmän yh-5 teensopivaan dekoodaamiseen, kun signaalit lähetetään vä hintään yhden lähettävän kooderin ja yhden vastaanottavan dekooderin välillä, joka menetelmä muodostuu katkomalla suurimman resoluution lähetettävän signaalin spatiaalinen taajuuskaista viereisille osakaistoille kooderissa, t u n-10 n e t t u siitä, että kooderissa tehdään lähetettävän signaalin kaksiulotteinen kosinimuunnos, ja että kooderi katkoo kaistan sisäkkäisten alilohkojen peräkkäisten pyyhkäisyjen kautta, jotka alilohkot ovat tuloksena lähettämisestä ja vastaavat 15 eri resoluutioiden osakaistojen ryhmiä, ja että dekooda tessa dekooderissa vastaanotettuja, suhteessa osakaistojen ryhmiin olevia signaaleja, huomioidaan vain ne, jotka tarvitaan vähintään yhden resoluutioryhmän jäsenen rekonstruoimiseksi vastaamaan vastaanottajan resoluutiota.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että resoluutioryhmät käsittävät ensimmäisen resoluutioryhmän (HDP), jonka määrittää 1 929 pistettä juovaa kohti ja 1 152 juovaa, toisen resoluutioryhmän (EDP), jonka määrittää 960 25 pistettä juovaa kohti ja 576 juovaa, kolmannen resoluutioryhmän (VT), jonka määrittää * · · 480 pistettä juovaa kohti ja 288 juovaa. • · *···1

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- • 1 · f • · · '·1 n e t t u siitä, että suurimman resoluution televisiosig- 30 naali on tarkkapiirtosignaali (HDP), jolla on 1 929 pis- • · • 1·· tettä juovalla ja 1 152 juovaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että videonauhurin nopeasti eteenpäin- ja nopeasti taaksepäin -toimintojen mahdollistami-35 seksi muodostuu lähettävästä kooderista vastaanotettujen 98680 20 koodattujen signaalien nauhoittamisesta suoraan videonauhurin magneettinauhalle ja samanaikaisesta alhaisimman erotuskyvyn (VT) mukaisesta signaalien dekoodaamisesta, jotka signaalit on vastaanotettu ennen niiden rinnakkais-5 nauhoittamista magneettinauhalle yhdessä lähettävältä koo- derilta lähteneiden koodattujen signaalien kanssa. ♦ · · ··· · * · · • · • t • · « • · · • « · • · « ·· • · • · · 1 · · • ♦ ♦ • · · 21 98680