JPH04501938A - 互換性のあるテレビジョン伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 互換性のあるテレビジョン伝送システム本発明は、互換性のあるテレビジョン伝 送システムに関する。

この種の伝送システムは以下の文献により公知である：　Ｔｏｔｈ、　ＡＪ、　 Ｔｓｉｎｂｅｒｇ、　Ｍ、、　Ｒｈｏｄｅｓ、　Ｃ，Ｗ、著：ＮＴＳＣＣｏｍｐ ａｔｉｂｌｅ　ＨＤＴＶ　Ｓｙｓｔｅｍ”、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏ ｎｓｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、１９８８年２月刊；ｌ ５ｎａｒｄｉ、　Ｍ、Ａ、他著：″Ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｃｍｐａｔｉｂ ｉｌｉｔｙ　ａｎｄＲｅｃｏｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＡＣＴＶ　 ５ｙｓｔｅ＋ａｌｌ。

ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ、第Ｂ Ｃ−３３％、＠４号、１９８７年１２月刊； ５ｃｈｒｅｉｂｅｒ、　Ｗ、Ｆ、著：１ｍｐｒｏｖｅｄ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ 　Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＮＴＳＣａｎｄ　Ｂｅｙｏｎｄ”、　ＳＭＰＴＥ　Ｊｏｕｒ ｎａｌ、　Ｎ　９６４！、Ｍ８号、１９８７年８月刊； Ｔｏｎｇｅ、　Ｇａｒｙ著：　”Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ　ＨＤＴＶ”、　Ｂｒｏ ａｄｃａｓｔＳｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　１９８８年７月刊；Ｇ ｌｅｎｎ、　ｌ’ｌｉｌｌｉａｍ　Ｅ、、　Ｇｌｅｎｎ、　Ｋａｒｅｎ　Ｇ、著 ：”　Ｈ４ｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｔ ｉｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ”、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ ａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ。

ｊｌＢｃ−３３巻、第４号、１９８７年１２月刊：ＮｉＮ１５ｈｚａ、　Ｔ、他 著：″ＨＤＴＶ　ａｎｄ　ＡＤＴＶ　ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｔｅｍｓ、 　ＭＵＳＥ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ｆａｍｉｌｙ、”、　ＮＡＢ　Ｌａｓ　Ｖｅｇａ ｓ。

１９８８年４月刊； 改良されたテレビジョン伝送システムのために、受信側の理由でテレビジョン受 像機の画像横縦比を従来の４：３から１６：９（＝将来の高品位テレビジョン規 格の勧告画像フォーマット）へ、既存のテレビジョン規格（ＰＡＬ、ＮＴＳＣ， ＳＥＣＡＭ）に対する互換性を失うことなく高めることが必要であることが、上 記刊行物によって既に明らかにされている。

拡大された画像横縦比を実現するために、冒頭で述べた文献により種々の提案が 知られている。これらの提案を第１図ａ〜第１図ｉに基づき説明する。

１、ｊｉｌｌ！ｌａによる提案の場合、例えばワイドスクリーンを走査する際に 、４：３の画像フｆ　−７ツトの上方と下方の画像肩縁部を除去することにより 、１６：９の画像フォー７ツトに対応した画像部分が形成される。このことは、 例えばＰＡＬ規格およびＳＥＣＡＭ規格においては、５７５本の有効水平走査線 から４３１本の有効水平走査線への走査線の低減を意味する。互換性のある４： ３の受像機（ｊｌ１図ｂ）上では確かに完全な画像内容が再生されるが、この場 合、４３１本の有効水平走査線だけで再生され、しかも上方と下方の画像周縁部 に黒いバーをともなってしまう。この黒いバーは１６：９の受像機（ｊｉ１図Ｃ ）であれば消滅するが、５７５本の有効水平走査線による従来の走査よりも少な い走査線数であるがために解像度が低減される。

２．第１図ｄによる提案の場合、画像ソースにおける走査の際に画像の高さに対 して相対的に水平走査線の長さが長くされ、これにより１６：９のフォーマット の画像が生じる。１６：９のフォーマットのために４＝３のフォーマットを補完 した側方部分は、それらの部分が従来の４＝３の受像機（第１図ｅ）によっては 処理されないように伝送される。このことは、確かに水平解像度を低減せずに再 生すること（例えばＰＡＬ規格およびＳＥＣＡＭ規格の場合には５７５本の有効 水平走査線）を意味するが、４：３の受像機においては側方部分に含まれる画像 情報が失われてしまう、これに対して１６：９の受像機（箪１図ｆ）は、５７５ 本の有効水平走査線を有する完全な画像情報を再生する。しかしこの場合、側方 部分（第１図ｄ）に含まれ別個に伝送されて受信される画像情報が継ぎ足される ので、これにより目に見える継ぎ目が生じてしまう。

３、１１１図ｇによる提案（例えばＤ２−ＭＡＣ仕様）の場合も同様に、画像ソ ースにおける走査の際に水平走査線の長さが画像の高さに対して相対的に長くさ れ、これにより、やはり１６：９の画像フォーマットが生じる。しかしこの場合 、２．）とは異なり側方部分は分離されず、そのまま伝送される。したがって１ ６＝９の受像機（第１図１）により、完全な画像情報と５７５本の有効水平走査 線を有するにもかかわらず側方の継ぎ目という欠点のない画像が表示される。こ れに対して公知の４＝３の受像機（第１凶ｈ）の場合には付加的な処理なしでは 幾何学的なひずみが生じる。ＭＡＣ仕様の受像機の場合、幾何学的なひずみが補 償されるように、制御信号の伝送により垂直振幅または時間的な圧縮解除を変化 させるように構成されている。しかし水平走査線の圧縮率を変化させると、４＝ ３の受像機の場合には画像内容が失われてしまう、ｊｉｌｌ！ｌｈに示された垂 直振幅の変化Ｉｌ！の場合、上方および下方の画像周縁部において確かに黒いバ ーが現われるが、画像内容は完全に再生される。しかし従来のテレビジョン規格 ＰＡＬ、ＮＴＳＣ１およびＳＥＣＡＭの場合、自動的な幾何学的形状の補正は全 く不可能である。

したがって本発明の課題は、従来のテレビジョン規格（ＰＡＬ、ＮＴＳＣｌＳＥ ＣＡＭ）と互換性のあるテレビジョン伝送システムを提供することにあり、画像 ソースにおいて１６：９の走査を適用する際、１６：９の受像機による再生が実 際に完全なシステム固有の質で行なわれ、さらに従来の４＝３のテレビジョン受 像機の場合には画像のひずみが引き起こされることなく行なわれるようにするこ とにある。

このＷｌ［は、請求項１および２の特徴部分に記載の構成により解決される６本 発明の有利な実施形態が請求項２以下の記載に示されている。

次に、図面に示された実施例に基づき本発明を説明する。

第２図ａに（よ、本発明によるテレビジョン伝送システムの送信側の実施形態の ブロック回路図が示されている。

第２図すには、第２図ａによるテレビジョン伝送システムの場合の受信側の装置 のブロック回路図が示されている。

１！２図ａの場合、画像ソース１０が１つのラスタにおいて１６：９の画像フォ ーマットで画像を走査する。

図示された実施例の場合、画像ソース１０により形成される画像信号は規格６２ ５１５０／２　：　１．６２５１５０／１　：　１．　あるいｊ＊１２５０１５ ０／２　：　ｉ＋＝相応し、このことは６２５本ないし１２５０本の走査線数、 ５０Ｈｚのフレーム周波数、さらに順次走査（１：　１）または飛び越し走査（ ２：１）に相応する。

画像ソース１０の出力側における画像信号の帯域幅は、例えば６２５１５０／２ 　：　１の場合には１０ＭＨｚになり他の２つの場合には２０ＭＨｚになる。

６２５１５０／１　：　１および１２５０１５０／２：１の場合、画像ソース１ ０には第１のダウンコンバータ２０が後置接続されており、これにより画像ソー ス１０の出力側の画像信号が、６２５１５０／２　：　１の従来のテレビジョン 規格に相応する画像信号に変換される。

６２５１５０／２　：　１の画像信号は、送信側における本発明の本質を形成す る画像信号処理段３０へ導かれる。この画像信号処理段３０ばｇＸ２のダウンコ ンバータ段３１を有しており、これにより到来する画像信号の４本の水平走査線 からそのつと３本が選択される。

これは次のようにして行なわれる。即ち画像信号の水平走査線を３つおきに分離 するか、あるいはあとで実例に基づき示すようにに、到来する画像信号の順次連 続する４本の水平走査線からそのつと３本の水平走査線を補間するようにして行 なわれる。第２のダウンコンバータ段３１におけるこのような４：３への変換に よって、入力画像信号の５７５本の有効水平走査線から４３１本の有効走査線が 形成される。第２のダウンコンバータ３１の出力側における信号は選択段３３な らびにマルチプレクサ３２（メモリ）へ導かれる。選択段３３は、画像信号処理 段３０の入力側における画像信号を、ｊ［２のダウンコンバータ３１の出力側に おけるダウンコンバートされた画像信号と比較することにより、ｊ！［２のダウ ンコンバータ段におけるダウンコンバートの際に省かれた１４４本の水平走査線 つまりその画像内容を処理する。マルチプレクサ３２において、第２のダウンコ ンバータ段３１の画像信号と選択段３３の画像信号が次のように処理される。即 ち第２のダウンコンバータ段３１によりダウンコンバートされた信号の水平走査 線が画像中央に対して対称になるようにし、空間的に圧縮されるように処理され る。さらに上方および下方の画像周縁部の開放された空間に、選択段３３からの １４４本の水平走査線のうちのそれぞれ半分の走査線が付加されるように処理さ れる。

マルチプレクサ３２の出力信号つまり画像処理段３０の出力信号は、後置接続さ れているＰＡＬ符号化器４０において符号化される。従来の４：３の受像機１２ ０（３１２図ｂ）において例えばノイズのパーが上方および下方の画像周縁部に 再生されるようにする目的で、上方および下方の画像周縁部における空間内に付 加された、選択段３３からの水平走査線は、ＰＡＬ符号化器４０後方のスクラン ブル段５０においてスクランブルすることができる。これにより４：３の受像機 １２を見る人にとって、このパーにおける４番目の水平走査線の画像内容が、著 しく圧縮されて表示される画像内容のように障害とはならずに見えるようになる 。

画像信号処理段３０の出力側における信号は、第１のダウンコンバータ段２０の 出力側における信号の帯域幅に相応するｌＯＭＨｚの帯域幅を有する。このｌＯ ＭＨｚの画像信号から互換性のあるＰＡＬ信号を形成するために、ＰＡＬ符号化 器４０は周波数分割を実施することができ、その際、第１のチャネルにおいて５ 　Ｍ　Ｈｚまでの信号スペクトルが処理され、第２のチャネルにおいて５Ｍ）（ ＺからｌＯＭＨｚまでの信号スペクトルが剋瑠される。これは有利には１例えば ドイツ連邦共和国特許３３３８１９２号による方法にしたがって行なうことがで き、これにより輝度信号と色信号との間のクロストーク現象を回避することがで きる。

１２のチャネルは、実質的に利用されていない第１のチャネル内のスペクトル空 間において伝送することができる。しかし画像ソースの帯域幅も半分に低減する ことができ、これにより１６：９の受像機における再生のために５　Ｍ　Ｈｚの 帯域幅を使うことができる。

！１２図に示された実施形態の代案として、第１のダウンコンバータ段２０を画 像信号処理段３０の出力側に配置することができる。このことにより第２のダウ ンコンバータ段３１におけるダウンコンバートに対する利点を得ることができる 。さらに択一的に、スクランブル段５０を選択段３３とマルチプレクサ３２との 間の信号分岐路内に設けることができる。

ＩＪ２図ａによる実施例において設けられている、順次走査の画像信号規格（６ ２５１５０／１　：　１）あるいはさらに水平走査線数の多い画像信号規格（１ ２５０１５０／２　：　１　）からのダウンコンバート部（第１のダウンコンバ ータ段２０）により、テレビジョン画像ソース１０の出力信号の適切な垂直方向 の予備フィルタ地理を行なうことができる。これによりエイリアス障害が回避さ れる。有利には、この予備フィルタ地理を動きに適応させて行なうことができる 。

上方および下方の画像周縁部における空間に、ドイツ連邦共和国特許３９２９９ ６７号にしたがフて、垂直方向の離散コサイン変換の係数を伝送することもでき る。この離散コサイン変換によって、１６：９の受像機において４３１本の有効 水平走査線から５７５本の有効な水平走査線が得られる。これば４：３の受像機 においては維音信号にまだ類似しているように見えるものである。

ｊ［２図に示されたテレビジョン伝送システムの受信側の部分は１６：９の受像 機１００に前置接続されている。この場合、送僧側の信号処理とは逆の順序で行 なわれる。詳細には、受信信号がデスクランブル段６０へ導かれ、このデスクラ ンブル段は、上方および下方の画像周縁部に付加された水平走査線のスクラプル を解除する。これに接続されたＰＡＬ復号器７０はＹＵＶ信号を発生する。この ことは第２図すにて、ＰＡＬ復号器７０の信号出力側における参照番号″３”に より明示されている。ＰＡＬ復号器７０の出力側におけるＹＵＶ信号は、受信側 における本発明の本質をなす画像信号処理段へ導かれる。この画像信号処理段８ ０はデマルチプレクサ８１（メモリ）を含み、このデマルチプレクサにより、画 像中央に間して対称に伝送された４３１本の水平走査線が空間的に圧縮解除され （ｊｉｌの出力側８３）、さらにこのデマルチプレクサにより、上方および下方 の画像周縁部にて伝送された１４４本の水平走査線が分離され、空間的に正しく 配属される（ｊ［２のの出力側８４）、さらに後置接続された水平走査線組み合 わせ装置８２において、（ｉ！２の出力側８４からの）１４４本の水平走査線が 適切な走査線の順序で空間的に圧縮解除された（第１の出力側８３からの）４３ １本の水平走査線内へ挿入される。

画像信号処理段８０の出力信号はアップコンバータ９０において動きに適応して 、６２５１５０／２　：　１の伝送信号から６２５１５０／１　：　１．１２５ ０１５０／２　：　１．６２５／１００／２　：　１、あるいは１２５０／１０ ０／２：１の再生規格に変換することができ、これにより後置接続された１６： ９の受像機１００において改曽された画像再生が実現される。この画像再生は、 ６５０１５０／２：１または６５０１５０／１　：　１、あるいは６２５／１０ ０／２：１の場合、画像の横縦比が１６＝９で５７５本の有効水平走査線を有す るｊ＠１図ｉによる表示に相応する。

さらに第２図すには、従来のＰＡＬ復号器１１０を含む従来の４＝３の受像機１ ２０と互換性のある画像信号再生の事例が示されている。この画像再生は、第１ 図りにおける表示に相応し、この場合−前述のように一上方および下方の画像周 縁部にて再生される２×７２＝１４４本の水平走査線が、（スクランブル段５０ における）スクランブル化の結果、ノイズのパーとして現われる。４コ３の受像 機１２０において１６：９のフォーマットで再生しても、いかなる情報も失われ ない０例えば保存されていた画像資料を再生する場合にように、画像の横縦比が ４：３である従来のテレビジョン信号を再生することができるようにする目的で 、１６：９の受像機１００を複数の規格に対応した受像機として設計すると好適 である。この目的で、１６：９の受像機１００を、この受像機が画像の幅を完全 に表示できるように設計することができるが、これにより上方および下方の画像 周縁部において情報が失われる。ラスタの大きさが低減されている場合（ないし 垂直振幅および圧縮が低減されている場合）、左右の画像周縁部に黒いストライ プが得られるように、選択的に１６：９の受像機１００を設計することもできる 。

既に述べたように択一的に、画像信号処理段の入力側に到来する画像信号の４本 の水平走査線からの３本の選択は、そのつど順次連続する４本の水平走査線から ３本の水平走査線を補間することにより行なうことができる。この種の補間の実 例を下記の表１に示す。

表　１ 走査　走査線　補間された　分離された線Ｎｏ、ＩＩ別子　４３１本の走査線　 １４４本の走査線 ２／３＊Ｂ　＋　１／３串Ｃ寓　Ｂ。

３ＣＣ １／３傘ｃ　＋　２／３串Ｄ　−Ｃ’ 互換性のある４：３の受像機は、１６．９のフォーマットにおける４３１本の水 平走査線しか利用しない。

改善された１６：９の受像機の場合、５７５本すべての有効水平走査線を、下記 の表２にしたがって再構成する。

表　２ 走ｉ　４３１本の走査線および　走査線線Ｎｏ、　１４４本の走査線からの　識 別子再構成 ２　３／２拳Ｂ’　−１７２串ＣＢ ３　ＣＣ ４３／２＊Ｃ’　−１／２＊ＣＤ ｌ　１　１ 例えば５２５本（ＮＴＳＣ）のように他の水平走査線数を有するテレビジョン伝 送システムに対しては、明細書中で述べた水平走査線数および周波数に応じて国 際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．画像ソース側では拡大された画像横縦比で、例えば１６：９の横縦比でラス タ走査される、従来のテレビジョン規格と互換性のあるテレビジョン伝送システ ムにおいて、 ａ）画像信号の４番目毎の水平走査線を分離し、残りの水平走査線を空間的に圧 縮するステップと、ｂ）上方および下方の画像周縁部における関放された空間に 、分離された４番目の水平走査線を必要に応じてスクランブルされた形式で付加 するステップと、 ｃ）それにより生じた画像信号を符号化して伝送するステップと、さらに、 ｄ）上方および下方の画像周縁部に付加された水平走査線を必要に応じてデスク ランブルしてから、空間的に圧縮解除された残りの水平走査線内に適切な水平走 査線の順序で挿入することにより、受信され復号された画像信号から１６：９の 画像横縦比を有するもとの画像信号を再構成するステツプ、 とを有するようにしたことを特徴とする、従来のテレビジョン規格と互換性のあ るテレビジョン伝送システム。
2. ２．画像ソース側では拡大された画像横縦比で、例えば１６：９の横縦比でラス タ走査される、従来のテレピジヨン規格と互換住のあるテレビジョン伝送システ ムにおいて、 ８）画像信号の順次連続するそれぞれ４本の水平走査線から３本の水平走査線を 、正しい空間的位置の中に補間生成するステップと、 ｂ）順次連続する４本の水平走査線から成る各グループから１本の水平走査線を 分離し、当該水平走査線を、上方および下方の画像周縁部における開放された空 間に必要に応じてスクランブルの形式で付加するステップと、 ｃ）それにより生じた画像信号を符号化して伝送するステップと、さらに、 ｄ）上方および下方の画像周縁部に付加された水平走査線を必要に応じてデスク ランブルしてから、空間的に圧縮解除された残りの水平走査線内に適切な水平走 査線の順序で挿入することにより、受信され復号された画像信号から例えば１６ ：９の画像横縦比を有するもとの画像信号を再構成するステップ、 とを有することを特徴とする、従来のテレビジョン規格と互換性のあるテレビジ ョン伝送システム。
3. ３．画像ソース側では飛び越し走査を行なわずに走査するようにした請求項１ま たは２記載のテレビジョン伝送システムにおいて、 ステップａ）の前またはステップｂ）の後で、飛び越し走査方式の所望のテレビ ジョン規格への変換を行なう上うにした請求項１または２記載のテレビジョン伝 送システム。
4. ４．画像ソース側では２倍の水平走査線数で走査する上うにした請求項１〜３の いずれか１項記載のテレビジョン伝送システムにおいて、 前記のステップａ）の前またはステップｂ）の後で、所望のテレビジョン規格の 水平走査線数へのダウンコンパートを行なうようにした、請求項１〜３のいずれ か１項記載のテレビジョン伝送システム。
5. ５．ステップｄ）において、より多い本数の水平走査線の画像信号への、および ／または飛び越し走査を行なわない画像信号への変換を行なうようにした、請求 項１〜３のいずれか１項記載のテレビジョン伝送システム。
6. ６．上方および下方の画像周縁部における開放された空間内でディジタル形式の 付加情報を伝送するようにし、この伝送により、空間的に圧縮されてあるいは補 間されて伝送された水平走査線から、飛び越し走査を行なわない画像信号、また はより高い水平解像度を有する画像信号を形成できる上うにした、請求項１、２ 、３および５のうちの１つまたは複数個に記載のテレビジョン伝送システム。
7. ７．前記付加情報が、一次元の垂直方向の離散コサイン変換の係数を含むように した請求項６記載のテレビジョン伝送システム。
8. ８．周波数が公知の最大に伝送可能な伝送チャネルの周波数を越えている、画像 ソース側で走査されたラスタの水平周波数成分が、伝送されたテレビジョン信号 の、実質的に使用されていない２次元以上のスペクトル空間内に配置されるよう にした請求項１〜７のいずれか１項記載のテレビジョン伝送システム。