JP2795343B2 - TV signal transmission system - Google Patents

TV signal transmission system

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JP2795343B2
JP2795343B2 JP10551087A JP10551087A JP2795343B2 JP 2795343 B2 JP2795343 B2 JP 2795343B2 JP 10551087 A JP10551087 A JP 10551087A JP 10551087 A JP10551087 A JP 10551087A JP 2795343 B2 JP2795343 B2 JP 2795343B2
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signal
sampling
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television
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常夫 塩田
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CHUO DENSHI KK
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テレビジョン信号伝送、又はテレビジョン
信号記録において、テレビジョン方式から与えられる所
要伝送帯域幅よりも、帯域の狭い伝送路や記録装置に、
全帯域のテレビ信号を伝送、あるいは記録する方式に係
り、特に、いわゆるVHS方式−VTR等の小型安価なVTRを
利用する監視テレビ記録に適するテレビ信号伝送、また
は記録方式に関するものである。 〔従来の技術〕 テレビ信号は4MHz以上の信号帯域を有し、その記録に
も同じ帯域を必要とする事は言うまでもないが、小型安
価なVTR、例えばVHS方式−VTR等は、NTSC方式テレビ信
号をY,C分離した上、Y信号を約2MHz迄平坦、3MHzでは
かなりレスボンス低下(10dB以上)する輝度チャンネル
と、搬送色度信号を約±500kHzを通す事ができる色度チ
ャンネルから構成されており、この程度のVTRを監視テ
レビの記録に利用しているが、帯域、特に輝度信号帯域
が十分でない。 監視記録には、一般にタイムラプスVTRと称する監視
用に特に工夫されVTRが使われているが、信号系は前述
のVHS方式−VTRの信号系が殆どそのまま使われており、
解像度はほぼ同じである。 〔解決しようとする問題点〕 上述の様に、折角4.2〜4.5MHzの分解力をもったテレ
ビ信号であっても、VTR記録により解像度は約半分に落
ちてしまうため、保安監視記録などに於て、折角犯人が
カメラで撮像され、VTRに記録されていても、解像度不
足のために犯人の顔が特定できない場合が多い。 本発明の目的は、VHS方式−VTRを使用しても、信号そ
のものを加工変形する事により、4.5MHzあるいはそれ以
上の解像度を得る方式を提供して、監視記録などの解像
度を倍増することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために本発明は、任意の自然数
nに関して、伝送されるべきテレビ信号をnチャンネル
に、n分の1のサブサンプルにて分割し、分割された各
々を、フレーム順次で伝送するものである。 すなわち、本発明のテレビジョン信号伝送方式は下記
の各手段を備えて構成した。 伝送すべきテレビジョン信号を、その上限周波数の
2倍又はそれ以上の周波数でサンプルするソースサンプ
リング手段。 上記ソースサンプリング手段の出力サンプル列の連
続した複数個のサンプルの各々に関して、これを複数分
の1にサブサンプルし、複数のチャンネルの信号に分割
するサブサンプリング手段。 上記サブサンプリング手段の複数の出力は、時間軸
上に並べ変えて、テレビジョン走査方式の走査周期毎に
時分割にてチャンネル別に伝送する手段。 上記ソースサンプリングの位相を、サブサンプルさ
れた結果からPLL位相情報を得て制御する手段。 一般に監視記録はタイムラプスVTRの様に、駒落し記
録しており、完全動画の記録を必要としない。この様な
場合は、記録すべき入力信号の1フレームを2フレーム
に分割して帯域を2分の1に落して記録、後でこれを合
成して元の広帯域信号を復元し、復元された広帯域のフ
レームを2回繰り返し送り出すことにより、動きに関し
て、毎秒15枚分の情報しか記録出来なくてもまったく問
題がない。 また、サブサンプルされた信号をアナログ伝送する方
式においては、当業者の間で周知の様に、受信端でのリ
サンプリング位相を、送信側のサブサンプリング位相と
全く同位相にする事が要求されるが、本発明は、特にこ
の点にも簡単で効果的な新たな方式を提供するものであ
る。 〔作用〕 本発明によると、駒落ししながら、NTSCテレビ信号を
Y,C分離することなく、VHS−VTR等の輝度チャンネルだ
けを用いて、全帯域、記録再生出来るので、動きのスム
ーズさをさほど要求しない応用、例えば監視記録等にお
いて、精細度のすぐれた、安価な記録装置を提供する事
になり、その実用的効果は極めて大である。 また、走査線数が1000本以上のいわゆる高品位テレビ
信号をも、駒落し方式ながら記録再生できるため、静止
画とハイファイ音楽を主体とした、いわゆる「バックグ
ラウンドピクチャー」等を極めて安価に提供することに
もなる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明す
る。 第3図は、本発明の信号サンプリング説明図で、一例
としてチャンネル数n=2の場合を示している。実線で
示された伝送又は記録すべきテレビ信号波形を、時間軸
上でナイキストサンプリング周波数の1周期Tsでサンプ
リングし、更にサンプリングの1個おきにA,Bの二つの
チャンネルにサブサンプルして分割する。その結果のス
ペクトラムは第4図の様に、ナイキストサンプリングの
ままだと、第4図中に実線で示された元々のテレビ信号
成分、即ちベースバンド成分と、サンプリング周波数fs
及びfsの上下に点線で示されたサイドバンド成分が出
る。言うまでもなく、fsの整数倍の周波数の所にも同じ
様な高次のスペクトラム、即ちリピートスペクトラムが
現れるが、第4図では省略してある。第3図に図示した
様にA,Bの2チャンネルにサブサンプルで分離された1
チャンネルの信号スペクトラムにおいては、更にfs/2で
サンプルされるため、fs/2の周波数が新たなサンプリン
グ周波数となり、第4図に1点鎖線で示した様なサイド
バンドが発生し、fsとその上下側帯波は第2高調波にな
っている。 ここで重要な点は、第3図で明らかな様に、サブサン
プリング位相は、A,B両チャンネルで180度異なることか
ら、fs/2のサイドバンドもA,B両チャンネルで180度位相
が異なることである。従って、A,B両チャンネルの信号
を一般のアナログ伝送路を用いて伝送し、かつ、ソース
サンプリング位相とおなじ位相でそれぞれリサンプリン
グしたものを、再び1つのサンプル列に並べ変えれば、
fs/2の上下のサイドバンドはお互いにキャンセルしてし
まい、ベースバンド成分とfsの上下サイドバンド、更に
厳密にはfsの整数倍の所の繰り返しスペクトラムを含ん
で、ソースサンプリング時と全く同じ信号を再現するこ
とが出来る。 この事は、A,Bの2チャンネルの時だけでなく、任意
のnチャンネルの時も成立する事は自明であり、本発明
はnチャンネルの各々を、最近非常に安価になり家庭用
テレビ受像機や家庭用VTRに使用され出したディジタル
フレームメモリを用いて、必要量遅延させ、フレーム順
次で伝送するものである。このため伝送路における信号
波形は、一般のテレビ波形と全く同じ形をとることにな
り、既に世の中に実在する伝送路やVTRがそのまま使え
る特徴につながる。 所で、既に普及している家庭用VTRの多くは前述の様
に、NTSC信号を輝度信号成分と色度信号成分に分離して
各々の特質にあった記録を行い、出力に先だって分離記
録された輝度及び色度信号を元通り合成して送り出して
いるが、その輝度信号帯域は大略第5図の実線のごと
く、約2MHz迄はほぼ平坦特性、それ以上は緩やかに減衰
して、約3.2〜3.3MHzにて遮断域に入る。したがって、
通過帯域上限の50%振幅の周波数は約2.5MHz付近とな
り、この周波数でfs/2の下側のサイドバンドがベースバ
ンドに対して折り畳む位置関係になる様にfsを選べば良
い。 するとサブサンプリング周波数は約5.3MHzであり、fs
は10.7MHz付近になる。このfsはNTSCカラーサブキャリ
アの3倍周波数にほぼ一致するので、逆にfsをカラーサ
ブキャリアのちょうど3倍に選び、コヒーレントサンプ
リングすることにより、カラーバーストをサンプリング
位相制御に用いる他、全体を極めて安価にまとめる事が
出来る。 この点は、本発明において、もっとも注目すべき点で
ある。 実際に記録再生される周波数成分は、第5図に実線で
示したベースバンド成分と、fs/2の下側波のうちVTR輝
度チャンネル帯域内の点線で示した部分だけであるが、
点線で示した成分は、ベースバンド成分がfs/4以上が減
衰するのに対し、fs/4以上の成分が周波数fs/4で折り畳
まれて折り返し信号となり、周波数が低い方向へ広がっ
ているのである。 次に、これまで説明してきた本発明を第1図及び第2
図に示す信号処理系の実施例に基づいて具体的に説明す
る。 第1図は、記録すべき信号を記録に先だって事前処理
するための事前信号処理系のプロック図で、PAL方式も
原理的には同じであるが、ここではNTSCの場合に付いて
説明する。 入力信号はサンプリング回路1でサンプリング周波数
fsにてソースサンプリングされ、A,Bスイッチ2でサブ
サンプルされたあと、B信号はフレームメモリ(ディジ
タルフレームメモリ等)3で1フレーム遅延されて、a,
bスイッチ4でフレーム順次信号に組み立てられ、更
に、組立の内容を示すIDパルス(識別パルス)をID付加
回路5で付加して、VTR入力に供給される。 一方、入力信号の一部は同期分離回路6で同期分離さ
れ、複合同期信号(MS)、バーストゲートパルス(BF)
を発生する。図中の7はカラーサブキャリア周波数の6
倍の周波数の可変周波数型発振器(6×fscVCO)で、そ
の発振出力は第1の2分周回路8で2分周したものがサ
ンプリング回路1に供給され、更に第2の2分周回路9
で2分周したものがA,Bスイッチ2を駆動する。第2の
2分周回路9の出力の1部は、3分周回路10で3分周さ
れ、3分周の0番目、1番目、2番目の位相に相当する
ゲートパルスが次の段のゲート回路11に供給される。ゲ
ート回路11にはその他にfs/2のクロックとバーストゲー
トパルス(BF)が供給されているが、この回路ではfs/2
のクロックを3分周回路10から3拍子のゲートパルスで
ゲートし、更に、バーストゲートパルスでゲートされた
3拍子パルスを発生し、♯0回路12、♯1回路13、♯2
回路14に送る。♯0,♯1,♯2回路は1種のメモリで、デ
ィジタル回路の場合はレジスタ、アナログ回路の場合は
サンプルホールダーが用いられる。この3つのメモリの
入力はサブサンプリングされた信号であり、ゲート回路
11からの、3拍子パルス、それもバースト期間だけパル
スが出るので、♯0、♯1、♯2回路には、サブサンプ
ルされたバーストの3拍子単位の各々のサンプル値が蓄
積される。蓄積されたバーストの3拍子サンプル値は、
そのうち♯1と♯2が相加平均回路15で相加平均され、
減算回路16で♯0の値分だけ引算されて、可変周波数型
発振器(6×fscVCO)7の周波数を制御するPLL制御信
号となる。 この結果は♯0のサンプル位相は、常にサブサンプル
されたバースト正弦波の瞬時値が、正から負に変化する
零クロスポイントに一致して安定することになる。 その様子を第6図、第7図で説明する。 即ち、第6図は記録前事前処理時のバースト部分のソ
ースサンプリングA,Bサブサンプルを示し、実線は入力
バースト信号の正弦波、点線はBチャンネルにサブサン
プルされたバーストの正弦波であり、更に、Bサンプル
列は♯0,♯1,♯2に順次対応される。 第7図はサンプリングパルス位相制御の説明をベクト
ル図で示したもので、♯0,♯1,♯2の各々は、バースト
の位相誤差φに対し、A0を直流分(テレビ信号のベデス
タルレベル)として、 ♯0=A0+sin(φ+π)、♯1=A0+sin(φ−π/
3)、 ♯2=A0+sin(φ+π/3) の関係にあるので、♯1と♯2の相加平均から♯0を引
算すると、 (♯1+♯2)/2−♯0=(A0+sin(φ−π/3)+A0 +sin(φ+π/3))/2−(A0+sin(φ+π)) =A0+0.5・sin(φ)−A0+sin(φ) =1.5・sin(φ) となるので、A0に無関係にsin(φ)〜φ、即ち、位相
誤差に比例した信号が取り出せるので、PLLエラー信号
として効果的に利用出来るのである。ただ注意すべき点
は、バースト正弦波は、1H毎に位相がπだけ異なるた
め、3分周回路10の出力もバーストと同じ周波数と位相
で走っており、相隣れる走査線間で水平同期信号を基準
に見ると、バースト正弦波の半サイクルだけずれた位相
で同じ事を繰り返す事になる。この点は、一般カラー受
像機のPLL回路とまったく同じことが行われているの
で、PLL位相制御としての動作も一般カラー受像機とま
ったく同じであることは容易に理解されよう。 3分周回路10等は、電源投入時の条件如何では如何な
る状態になるか分からないが、fs/2の位相が記録前事前
処理と再生後事後処理とでサンプル位相が一致しさえす
れば良いのであり、仮に3分周回路10の初期値がずれて
いても、上記説明によりPLLループの収歛先は、必ず記
録前事前処理のPLLも再生後事後処理のPLLも共に、サブ
サンプルされたバースト正弦波の、負から正へ向かう零
クロスポイントになるのである。 説明は第1図にもどる。切替,ID信号発生回路17はま
ず第1に、サブサンプル伝送するフレームの最初のソー
スサンプリングをA、次をBと約束し、複合同期(MS)
と第2の2分周回路9の出力からA,Bスイッチ2をどち
らからスタートすべきかを判定して、A,Bスイッチパル
スをA,Bスイッチ2に供給する。第2は、ID信号である
が、フレームの内容を示す信号を垂直ブランキングの例
えば20H目の1H期間を用い、a信号の時零(テレビ信号
の0−IREユニット)、b信号の時1(テレビ信号の80
〜100−IREユニット)のパルスを重畳する事により、a,
bフレームサイクルの同期信号とし、再生後のa,bフレー
ムを間違いなく一つの完全なフレーム信号に組み立てる
ための制御に用いる。 VTRからの再生信号は、第2図に示された再生後の事
後信号処理系ブロック図で示される処理を施され、元の
広帯域の信号を復元する。即ち、再生信号はサンプリン
グ回路18でリサンプリングされ、フレームメモリ19で1
フレーム遅延したものと遅延しないそのままのものを、
fs/2の周波数で駆動されるA,Bスイッチ20で一つに纏
め、更に、まとまったフレームをフレーム順次の2フレ
ームの間繰り返し送り出すフレームリピート回路21で2
回繰り返され、外部では不要なID信号を除去して出力に
送り出される。 クロック発生や、サンプル位相制御については、事前
信号処理のためのサンプリングとまったく同じ回路を用
いる事により、事後処理のためのリサンプリング位相を
同じにしてある。従って前出のものと同一符号を付した
ものは第1図の事前信号処理系と同じ構成,動作であ
り、まったく同じ説明を繰り返す愚をさけて、この部分
の説明を省く。 事前信号処理系と異なるのはID検出回路22によるID検
出と検出された結果による制御である。 先ず、20H目に重畳されたフレーム順次のIDパルス
は、零の時はa信号を示すからフレームメモリ19に蓄積
すべきフレームであり、フレームリピート回路21は前回
送りだしたフレームを繰り返し送り出すべきフレームで
ある。1の時はb信号であるからフレームメモリ19から
のa信号のフレーム遅延出力とb信号とをA,Bスイッチ2
0で切替えて、元のサンプリング列を復元すべき時を示
し、フレームリピート回路21はA,Bスイッチ20の出力を
そのまま送り出すと同時に、次のフレームで同じ信号を
送り出す準備としての、フレームメモリ19への蓄積を行
う。 もう一つの点は、A,Bスイッチ20の初期条件を記録前
事前処理のそれと揃えるために、A,B判別回路23でフレ
ームスタートの所で第2の2分周回路9の出力fs/2の極
性を検出して、最初はA信号とする事前処理側との約束
に基づいて、A,Bスイッチ制御信号の初期条件を設定す
る点である。 第1図、第2図では省略したが、ディジタルフレーム
メモリを応用するため、フレームメモリ3,19の入力にA/
D変換器、出力にD/A変換器が必要である事は言うまでも
ないが、それ以外の部分ではディジタルで構成しよう
が、アナログで構成しようが差し支えない。大切なこと
は、 1)ソースサンプルし、 2)2分の1サブサンプルにより、2チャンネルに分割
し、 3)分割された2チャンネルをフレーム順次で記録す
る。 4)再生後のリサンプル位相を、事前処理のサンプル位
相と、まったく同じにするために、事前処理、事後処理
とも、サブサンプル出力からサンプル位相制御信号を得
る。 ことなのである。この説明から判るように、3)を除い
て、1),2),4)はアナログで構成でき、本発明によれ
ば特に、4)項によりアナログでも構成できる特徴があ
る事が容易に理解される。 第1図、第2図で説明した信号処理によると、カラー
サブキャリアの周波数の0.75倍(約2.7MHz)以下の成分
はベースバンド成分のまま伝送され、それ以上の周波数
成分はカラーサブキャリア周波数の0.75倍の所で折り畳
まれて、周波数が低い方向へ映像信号の高周波数成分
が、サブサンプルによる折り返し信号として重畳されて
伝送される訳で、3.58MHz搬送カラー信号は約1.8MHzに
変換されて伝送されるので、コンポジット信号のまま、
一体として伝送される事になり、Y,Cの分離や合成に基
づく解像度劣化がなく、又、テレビジョン方式から決め
る全帯域伝送がされて居るわけである。 以上、NTSCテレビ信号の場合を例に詳細に説明した
が、PAL方式の場合も同じである。強いて異なる点は、
カラーサブキャリア周波数が4.43MHzと、NTSCに比べて8
50kHz程度高いため、VTRの輝度信号通過帯域として3.3M
Hz程度が必要になる。PAL信号はカラーサブキャリアが1
/4サイクルオフセットされ、フレーム方向にもオフセッ
トがある点については、NTSC方式で1H毎に180度位相が
異なるため、水平同期基準で見るとfs/2は4H周期で同じ
事が繰り返されるのに対し、8H周期と8フレーム周期の
組合せで位相が変化するだけであり、本発明の動作上は
まったく同じに働く事になる。 以上の実施例においては、サンプリング位相、サブサ
ンプリング位相を制御するのに、カラーテレビ信号その
ものに含まれるカラーバーストを利用した場合を説明し
たが、これに限定することなく、随意に、サンプリング
位相制御信号を付加して構成する事も容易に考えられ
る。 例えば、輝度信号帯域と記録すべきテレビ信号帯域
が、カラーサブキャリア周波数を基準に実施例の如く選
べず、異なるサンプリング/サブサンプリング周波数を
選ぶ場合は、元々のカラーバーストとは異なるバースト
信号を新たに付加する事も考えられるし、また別の観点
になるが、伝送路の群遅延特性如何によっては、正弦波
をゲートして正弦波の周波数付近にエネルギーを集中さ
せるよりも、更に広いスペクトラムの広がりを求めて、
2乗正弦波パルス、更には、単一パルスを用いることも
出来る。 要は、事前処理のサンプリング位相と、事後処理のサ
ンプリング位相を一致させる事が肝要であり、本発明で
は、サブサンプリングの結果からサンプリング位相制御
情報(PLL位相情報)を得る事がポイントである。 次に1125本方式高品位テレビ信号をVHS−VTRに記録す
る場合は、8チャンネルのサブサンプル回路を用いてや
れば、VHS−VTR帯域の8倍の帯域、即ち、2.6MHz×8=
21MHz程度の帯域を得る事になるので、この程度で十分
である。ただ水平周波数が異なる点は、高品位テレビの
走査線2本を525本方式の走査線1本に対応させ、信号
波形も525本方式の波形に変えて記録するのがよい。こ
の結果、高品位テレビの有効走査線数すべては記録され
ず、画面の上と下が僅かに切れるが、実用上は十分であ
る。 なお、実施例においては、フレーム順次の場合を説明
したが、一定同期の繰り返し要素であればフレームに限
らず、線走査周期を利用した線順次、フィールド周期を
利用したフィールド順次を利用する方法も有ることは言
うまでもなく、テレビジョン方式の周期性なら何でも良
いのである。 又、本発明の実施例は、VTR記録を例に説明したが、
説明から容易に判るように、「VTR記録」の他、「ディ
スク記録」、有線や無線、あるいは衛星などによる、い
わゆる「通信伝送」にも、そのまま効果を発揮する事は
言うまでもない。 〔効果〕 以上、実施例を基に、詳細に説明した様に、本発明
は、動きのスムーズさをやや欠いても精細度の方が大切
なテレビ応用に際して、一般市販の小型安価なVTRに、
今や家庭用映像機器に広く使われだしたディジタルフレ
ームメモリを使って簡単な信号処理をするだけで、高精
細記録ができる他、比較的狭い帯域の伝送路に、それよ
りも広い信号帯域のテレビ信号を伝送する技術を提供す
るものであり、従来、不満が残った応用分野に対して、
問題解決策を極めて安価に提供するものであり、本発明
の応用範囲は極めて広い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a television signal transmission or a television signal recording, in which a transmission path or recording having a band narrower than a required transmission bandwidth given by a television system. To the device,
The present invention relates to a system for transmitting or recording television signals in the entire band, and more particularly to a television signal transmission or recording system suitable for surveillance television recording using a small and inexpensive VTR such as a so-called VHS system-VTR. [Prior art] A TV signal has a signal band of 4 MHz or more, and it goes without saying that the same band is required for recording, but a small and inexpensive VTR, such as a VHS-VTR, is an NTSC TV signal. Is separated into Y and C, and the Y signal is flattened to about 2MHz. At 3MHz, it consists of a luminance channel that considerably reduces the response (more than 10dB) and a chromaticity channel that can pass the carrier chromaticity signal about ± 500kHz. Although such a VTR is used for recording on a surveillance television, the band, particularly the luminance signal band, is not sufficient. For monitoring records, VTRs are specially devised for monitoring, generally called time-lapse VTRs, but the signal system is almost the same as the VHS-VTR signal system described above.
The resolution is almost the same. [Problems to be solved] As described above, even a TV signal having a resolution of 4.2 to 4.5 MHz has a resolution that is reduced to about half by VTR recording, so it is difficult to use it in security monitoring records. Therefore, even if the offender is imaged by the camera and recorded on the VTR, the offender's face cannot often be specified due to lack of resolution. An object of the present invention is to provide a method of obtaining a resolution of 4.5 MHz or more by processing and deforming a signal itself even when using a VHS-VTR, thereby doubling the resolution of monitoring and recording. is there. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention divides a television signal to be transmitted into n channels into 1 / n sub-samples for an arbitrary natural number n. , Are transmitted in frame order. That is, the television signal transmission system of the present invention includes the following units. Source sampling means for sampling a television signal to be transmitted at a frequency twice or more the upper limit frequency thereof. Sub-sampling means for sub-sampling each of a plurality of continuous samples of the output sample sequence of the source sampling means into a plurality of sub-samples and dividing the sample into a plurality of channel signals. A means for rearranging a plurality of outputs of the sub-sampling means on a time axis and transmitting the outputs for each channel in a time-division manner for each scanning cycle of the television scanning method. Means for controlling the phase of the source sampling by obtaining PLL phase information from the subsampled result. Generally, surveillance records are recorded by dropping frames like a time-lapse VTR, and do not require recording of complete moving images. In such a case, one frame of the input signal to be recorded is divided into two frames, the bandwidth is reduced to one half, and the bandwidth is reduced to one half. By repeatedly sending out a wideband frame twice, there is no problem even if only 15 frames of information can be recorded per second. In addition, in a method of transmitting a sub-sampled signal in an analog manner, as is well known to those skilled in the art, it is required that the re-sampling phase at the receiving end be exactly the same as the sub-sampling phase at the transmitting end. However, the present invention provides a simple and effective new method especially in this regard. [Operation] According to the present invention, an NTSC television signal is
Without separation of Y and C, the entire band can be recorded and reproduced using only the luminance channel such as VHS-VTR.Therefore, in applications that do not require much smoothness of motion, for example, in monitoring recording, etc. An inexpensive recording device is provided, and its practical effect is extremely large. In addition, since so-called high-definition television signals having 1000 or more scanning lines can be recorded and played back while dropping frames, so-called "background pictures" mainly including still images and hi-fi music are provided at extremely low cost. It will also be. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is an explanatory diagram of signal sampling according to the present invention, showing a case where the number of channels is n = 2 as an example. The television signal waveform to be transmitted or recorded, indicated by the solid line, is sampled on the time axis at one cycle Ts of the Nyquist sampling frequency, and subsampled into two channels A and B every other sampling and divided. I do. If the resulting spectrum remains Nyquist sampling as shown in FIG. 4, the original TV signal component indicated by the solid line in FIG. 4, that is, the baseband component, and the sampling frequency fs
And fs above and below fs. Needless to say, a similar higher-order spectrum, that is, a repeat spectrum appears at a frequency that is an integral multiple of fs, but is omitted in FIG. As shown in FIG. 3, the two channels A and B separated by the subsample 1
In the channel signal spectrum, since sampling is further performed at fs / 2, the frequency of fs / 2 becomes a new sampling frequency, and a side band as shown by a dashed line in FIG. 4 is generated. The upper and lower sidebands are second harmonics. It is important to note here that the subsampling phase differs by 180 degrees for both A and B channels, as shown in Fig. 3, so the fs / 2 sideband also has a 180 degree phase difference for both A and B channels. It is different. Therefore, if the signals of both the A and B channels are transmitted using a general analog transmission path, and the signals resampled at the same phase as the source sampling phase are rearranged again into one sample sequence,
The upper and lower sidebands of fs / 2 cancel each other out, and the baseband component and the upper and lower sidebands of fs, and more precisely, the repetition spectrum at a multiple of fs Can be reproduced. It is self-evident that this is true not only for the two channels A and B, but also for any n channels, and the present invention makes it possible to use each of the n channels at a very low cost recently for home television reception. It uses a digital frame memory used for a video recorder and a home VTR to delay the required amount and transmit the frames in sequence. For this reason, the signal waveform on the transmission line has exactly the same shape as a general television waveform, which leads to a feature that a transmission line or VTR already existing in the world can be used as it is. However, most home VTRs that have already become widespread, as described above, separate the NTSC signal into a luminance signal component and a chrominance signal component, record them according to their characteristics, and record them separately before output. The luminance and chromaticity signals are synthesized and sent out as before, but the luminance signal band is almost flat, up to about 2 MHz, as shown by the solid line in FIG. Enter cutoff at ~ 3.3MHz. Therefore,
The frequency of 50% amplitude of the upper limit of the pass band is about 2.5 MHz, and fs may be selected so that the lower side band of fs / 2 has a positional relationship with the base band at this frequency. Then the sub-sampling frequency is about 5.3MHz, fs
Is around 10.7MHz. Since this fs almost coincides with the triple frequency of the NTSC color subcarrier, conversely, by selecting fs exactly three times the color subcarrier and performing coherent sampling, the color burst is used for sampling phase control and the whole is extremely It can be inexpensive. This is the most remarkable point in the present invention. The frequency components actually recorded and reproduced are only the baseband component indicated by the solid line in FIG. 5 and the portion indicated by the dotted line in the VTR luminance channel band among the lower side waves of fs / 2.
The component shown by the dotted line is that the baseband component is attenuated at fs / 4 or more, whereas the component at fs / 4 or more is folded at the frequency fs / 4 and becomes a folded signal, and the frequency spreads in the lower direction. is there. Next, FIG. 1 and FIG.
A specific description will be given based on the embodiment of the signal processing system shown in FIG. FIG. 1 is a block diagram of a pre-signal processing system for pre-processing a signal to be recorded prior to recording. The PAL method is also the same in principle, but the case of NTSC will be described here. Input signal is sampled by sampling circuit 1
After source sampling at fs and sub-sampling at the A and B switches 2, the B signal is delayed by one frame in a frame memory (such as a digital frame memory) 3 and
The signal is assembled into a frame sequential signal by the b switch 4, and an ID pulse (identification pulse) indicating the contents of the assembly is added by an ID adding circuit 5 and supplied to a VTR input. On the other hand, part of the input signal is synchronously separated by the synchronous separation circuit 6, and the composite synchronous signal (MS) and the burst gate pulse (BF)
Occurs. 7 in the figure is 6 of the color subcarrier frequency.
A variable frequency oscillator (6 × fscVCO) having twice the frequency, the oscillation output of which has been frequency-divided by a first frequency-dividing circuit 8, is supplied to a sampling circuit 1, and further a second frequency-dividing circuit 9.
The A / B switch 2 is driven by dividing the frequency by 2. A part of the output of the second divide-by-2 circuit 9 is divided by 3 by the divide-by-3 circuit 10, and the gate pulses corresponding to the 0th, 1st, and 2nd phases of the divide-by-3 are applied to the next stage. The signal is supplied to the gate circuit 11. The gate circuit 11 is also supplied with a clock of fs / 2 and a burst gate pulse (BF).
Is gated by a three-pulse gate pulse from the divide-by-3 circuit 10, and a triple-pulse pulse gated by a burst gate pulse is generated. The # 0 circuit 12, the # 1 circuit 13, and the # 2
Send to circuit 14. The # 0, # 1, and # 2 circuits are one type of memory, and a register is used for a digital circuit, and a sample holder is used for an analog circuit. The inputs of these three memories are sub-sampled signals, and the gate circuit
Since the three-pulse pulse from 11, which is also a pulse for the burst period, the # 0, # 1, and # 2 circuits accumulate the sample values of each of the three-time units of the subsampled burst. The triplet sample value of the accumulated burst is
Among them, # 1 and # 2 are arithmetically averaged by the arithmetic averaging circuit 15,
The value is subtracted by the value of $ 0 by the subtraction circuit 16 to become a PLL control signal for controlling the frequency of the variable frequency oscillator (6 × fscVCO) 7. As a result, the sample phase of ♯0 is always stable when the instantaneous value of the subsampled burst sine wave coincides with the zero cross point where the value changes from positive to negative. This will be described with reference to FIGS. 6 and 7. That is, FIG. 6 shows the source sampling A and B subsamples of the burst portion at the time of the preprocessing before recording, the solid line is the sine wave of the input burst signal, the dotted line is the sine wave of the burst subsampled to the B channel, Further, the B sample sequence is sequentially associated with # 0, # 1, # 2. FIG. 7 is a vector diagram illustrating the explanation of the sampling pulse phase control. In each of ♯0, ♯1, and ♯2, A0 is a direct current component (the pedestal level of the television signal) with respect to the burst phase error φ. ), ♯0 = A0 + sin (φ + π), ♯1 = A0 + sin (φ−π /
3) Since ♯2 = A0 + sin (φ + π / 3), subtracting ♯0 from the arithmetic mean of ♯1 and ♯2 gives (♯1 + ♯2) / 2-♯0 = (A0 + sin ( φ−π / 3) + A0 + sin (φ + π / 3)) / 2− (A0 + sin (φ + π)) = A0 + 0.5 · sin (φ) −A0 + sin (φ) = 1.5 · sin (φ) Irrespective of this, a signal proportional to sin (φ) to φ, that is, a phase error can be taken out, so that it can be effectively used as a PLL error signal. However, it should be noted that the burst sine wave has a phase difference of π every 1H, so the output of the divide-by-3 circuit 10 also runs at the same frequency and phase as the burst. When looking at the signal as a reference, the same is repeated with a phase shifted by a half cycle of the burst sine wave. In this respect, since the same operation as the PLL circuit of the general color receiver is performed, it is easily understood that the operation as the PLL phase control is also exactly the same as that of the general color receiver. The state of the power-on condition of the divide-by-3 circuit 10 or the like is unknown, but it is only necessary that the phase of fs / 2 matches the sample phase in the pre-recording pre-processing and the post-reproduction post-processing. Therefore, even if the initial value of the divide-by-3 circuit 10 is deviated, the PLL loop save destination is always sub-sampled for both the pre-recording pre-processing PLL and the post-reproduction post-processing PLL according to the above description. This is the zero cross point of the burst sine wave from negative to positive. The description returns to FIG. The switching / ID signal generation circuit 17 first promises A as the first source sampling of the frame to be transmitted by sub-sampling and B as the next, and sets the composite synchronization (MS).
The A / B switch 2 is supplied to the A / B switch 2 by determining from which of the A and B switches 2 to start from the output of the second divide-by-2 circuit 9. The second is an ID signal. A signal indicating the contents of a frame is determined by using a vertical blanking signal, for example, the 1H period of the 20th H, when the a signal is zero (0-IRE unit of the television signal), and when the b signal is one. (80 of TV signal
100100-IRE unit), a,
It is used as a synchronizing signal for the b frame cycle, and is used for control for assembling the reproduced a and b frames into one complete frame signal without fail. The reproduction signal from the VTR is subjected to the processing shown in the post-reproduction signal processing system block diagram shown in FIG. 2 to restore the original wideband signal. That is, the reproduction signal is resampled by the sampling circuit 18 and is
One with frame delay and one without delay,
The A and B switches 20 driven at a frequency of fs / 2 combine them into one unit.
This is repeated twice, and externally, unnecessary ID signals are removed and sent to the output. For clock generation and sample phase control, the same sampling circuit for pre-signal processing is used to make the re-sampling phase for post-processing the same. Therefore, the components denoted by the same reference numerals as those described above have the same configuration and operation as those of the prior signal processing system of FIG. 1, and the description of this portion will be omitted to avoid repeating the same description. What differs from the prior signal processing system is the ID detection by the ID detection circuit 22 and the control based on the detected result. First, the frame-sequential ID pulse superimposed on the 20H is a frame to be stored in the frame memory 19 because it indicates the signal a when it is zero, and the frame repeat circuit 21 is a frame to repeatedly send out the previously sent frame. is there. When the signal is 1, the signal is a b signal.
Switching to 0 indicates that the original sampling sequence should be restored, and the frame repeater 21 sends out the output of the A and B switches 20 as it is, and at the same time prepares to send out the same signal in the next frame. To accumulate. Another point is that in order to match the initial conditions of the A and B switches 20 with those of the pre-recording preprocessing, the A / B discriminating circuit 23 outputs the output fs / 2 of the second divide-by-2 circuit 9 at the frame start. Is to set the initial condition of the A, B switch control signal based on the promise to the pre-processing side that initially sets the A signal as the A signal. Although omitted in FIG. 1 and FIG. 2, in order to apply the digital frame memory, A /
It goes without saying that D / A converters are required for D converters and outputs. However, other parts can be configured digitally or analogly. The important points are 1) source sampling, 2) division into two channels by half sub-sampling, and 3) recording of the divided two channels in frame order. 4) In order to make the resampled phase after reproduction exactly the same as the sample phase of the preprocessing, the sample phase control signal is obtained from the subsample output in both the preprocessing and the postprocessing. That is the thing. As can be seen from this description, except for 3), it is easy to understand that 1), 2), and 4) can be configured in an analog manner, and in particular, according to the present invention, there is a feature that can also be configured in an analog form according to 4) Is done. According to the signal processing described with reference to FIGS. 1 and 2, components of 0.75 times (approximately 2.7 MHz) or less of the frequency of the color subcarrier are transmitted as baseband components, and frequency components higher than that are transmitted as color subcarrier frequencies. It is folded at 0.75 times the high frequency component of the video signal in the direction of lower frequency, which is superimposed and transmitted as a folded signal by sub-sampling, so the 3.58 MHz carrier color signal is converted to about 1.8 MHz. Transmitted as a composite signal,
The transmission is performed as a single unit, so that there is no resolution degradation due to the separation and synthesis of Y and C, and the full band transmission determined by the television system is performed. In the above, the case of the NTSC television signal has been described in detail as an example, but the same applies to the case of the PAL system. The strong and different point is that
The color subcarrier frequency is 4.43MHz, 8 times higher than NTSC
Since it is about 50 kHz higher, the luminance signal pass band of the VTR is 3.3 M
Hz is required. PAL signal has 1 color subcarrier
Since the phase is offset by / 4 cycle and there is also an offset in the frame direction, the phase differs by 180 degrees every 1H in the NTSC system. On the other hand, only the phase changes in the combination of the 8H cycle and the 8 frame cycle, and the operation of the present invention works exactly the same. In the above embodiment, the case where the color burst included in the color television signal itself is used to control the sampling phase and the sub-sampling phase has been described. However, the present invention is not limited to this. It is easily conceivable to configure by adding a signal. For example, when the luminance signal band and the television signal band to be recorded cannot be selected based on the color subcarrier frequency as in the embodiment and a different sampling / subsampling frequency is selected, a burst signal different from the original color burst is newly added. It is conceivable to add to the spectrum, but from another viewpoint, depending on the group delay characteristics of the transmission line, a wider spectrum than a gated sine wave and concentration of energy near the frequency of the sine wave is considered. In search of expansion,
A square sine wave pulse, or even a single pulse, can be used. In short, it is important to match the sampling phase of the pre-processing with the sampling phase of the post-processing. In the present invention, the point is to obtain the sampling phase control information (PLL phase information) from the result of the sub-sampling. Next, when a high-definition television signal of 1125 systems is recorded on a VHS-VTR, an 8-channel sub-sampling circuit can be used, and a band eight times the VHS-VTR band, that is, 2.6 MHz × 8 =
This is sufficient because a bandwidth of about 21 MHz will be obtained. However, the difference in horizontal frequency is that two scanning lines of a high-definition television should correspond to one scanning line of the 525 system, and the signal waveform should be changed to the waveform of the 525 system for recording. As a result, all the effective scanning lines of the high-definition television are not recorded, and the upper and lower portions of the screen are slightly cut off, which is sufficient for practical use. In the embodiment, the case of frame sequential has been described. However, the method is not limited to a frame as long as it is a repetitive element of constant synchronization, and a method of using line sequential using a line scanning cycle and field sequential using a field cycle is also available. Needless to say, any periodicity of the television system can be used. In the embodiment of the present invention, the VTR recording has been described as an example.
As will be easily understood from the description, it goes without saying that the present invention is also effective for so-called "communication transmission" by "disc recording", wired or wireless, or satellite, in addition to "VTR recording". [Effects] As described above in detail based on the embodiments, the present invention is applied to a general-purpose small and inexpensive VTR for a television application in which fineness is more important even if the smoothness of the movement is somewhat lacking. ,
High-definition recording can be achieved simply by performing simple signal processing using digital frame memories that are now widely used in home video equipment, and television signals with a wider signal band can be transmitted over a relatively narrow band transmission path. It provides a technology for transmission, and in the past, for application fields that remained unsatisfied,
It provides a solution to the problem at a very low cost, and the application range of the present invention is extremely wide.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の事前信号処理系のブロック図、第2図
は本発明の事後信号処理系のブロック図、第3図は本発
明の信号サンプリング説明図、第4図はサブサンプリン
グ説明図、第5図は本発明をVTRに適用する場合におけ
るVTRのレスポンスとサンプリング周波数の選択の説明
図、第6図はカラーバースト信号のサンプル/サブサン
プルの説明図、第7図はサンプリングパルス位相制御説
明図である。 1……サンプリング回路、 2……A,Bスイッチ、 3……フレームメモリ、 4……a,bスイッチ、 5……ID付加回路、 6……同期分離回路、 7……可変周波数型発振器(6×fscVCO)、 8……第1の2分周回路、 9……第2の2分周回路、 10……3分周回路、 11……ゲート回路、 12……♯0回路、 13……♯1回路、 14……♯2回路、 15……相加平均回路、 16……減算回路、 17……切替,ID信号発生回路、 18……サンプリング回路、 19……フレームメモリ、 20……A,Bスイッチ、 21……フレームリピート回路、 22……ID検出回路、 23……A,B判別回路。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a pre-signal processing system of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a post-signal processing system of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram of sub-sampling, FIG. 5 is an explanatory diagram of VTR response and selection of a sampling frequency when the present invention is applied to a VTR, FIG. 6 is an explanatory diagram of color burst signal samples / sub-samples, FIG. 7 is an explanatory diagram of sampling pulse phase control. 1 ... sampling circuit, 2 ... A, B switch, 3 ... frame memory, 4 ... a, b switch, 5 ... ID addition circuit, 6 ... synchronization separation circuit, 7 ... variable frequency oscillator ( 6 × fscVCO), 8... First divide-by-two circuit, 9... Second divide-by-2 circuit, 10... Divide-by-3 circuit, 11... Gate circuit, 12. ... 1 circuit, 14 ... 2 circuits, 15 ... arithmetic mean circuit, 16 ... subtraction circuit, 17 ... switching, ID signal generation circuit, 18 ... sampling circuit, 19 ... frame memory, 20 ... … A, B switch, 21… Frame repeat circuit, 22… ID detection circuit, 23… A, B discrimination circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.テレビジョン信号をテレビジョン方式から決まる所
要伝送帯域よりも狭い伝送帯域の伝送路に伝送するテレ
ビジョン信号伝送方式において、 伝送すべきテレビジョン信号を、その上限周波数の2倍
又はそれ以上の周波数でサンプルするソースサンプリン
グ手段と、 上記ソースサンプリング手段の出力サンプル列の連続し
た複数個のサンプルの各々に関して、これを複数分の1
にサブサンプルし、複数のチャンネルの信号に分割する
サブサンプリング手段と、 上記サブサンプリング手段の複数の出力を時間軸上に並
べ変えて、テレビジョン走査方式の走査周期毎に時分割
にてチャンネル別に伝送する手段と、 上記ソースサンプリングの位相を、上記伝送すべきテレ
ビジョン信号から分離したカラーバーストをサブサンプ
ルしたうえで信号処理して得られたPLL位相情報により
制御する手段と、 によって構成したことを特徴とするテレビジョン信号伝
送方式。
(57) [Claims] In a television signal transmission system for transmitting a television signal to a transmission line having a transmission band narrower than a required transmission band determined by the television system, a television signal to be transmitted is transmitted at a frequency twice or more the upper limit frequency thereof. Source sampling means for sampling, and for each of a plurality of consecutive samples of the output sample sequence of the source sampling means,
Sub-sampling means, and sub-sampling means for dividing the signals into a plurality of channels, and a plurality of outputs of the sub-sampling means are rearranged on a time axis, and time-division-by-channel in every television scanning cycle. Means for transmitting, and means for controlling the phase of the source sampling by PLL phase information obtained by sub-sampling a color burst separated from the television signal to be transmitted and then performing signal processing. A television signal transmission system characterized by the following.
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