NL8004521A

NL8004521A - Werkwijze voor het digitaliseren van een kleuren-videosignaal.

Info

Publication number: NL8004521A
Application number: NL8004521A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-03-01
Also published as: HK98684A; JPS5754485A; AU542166B2; US4405936A; GB2082016A; AT382486B; SE454834B; SG76684G; DE3130990A1; GB2082016B; SE8104695L; JPH038156B2; FR2488474B1; ATA345081A; AU7384081A; FR2488474A1; CA1184290A; DE3130990C2

Description

-i PHN 9804 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het digitaliseren van een kleuren-videosignaal" A. Achtergrond van de uitvinding A(1). Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het digitaliseren van een kleuren-videosignaal met toepassing van een beeld-5 transformatie (transform coding).

De uitvinding heeft tevens betrekking qp een codeerinrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

A(2). Beschrijving van de stand van de techniek

Voor het digitaliseren van een PAL of NTSC kleuren-video-10 signaal zijn in de loop der jaren een aantal methoden aangegeven; te weten: a) Pulscodemodulatie, af gekort tot PGM; b) Differentiële Pulscodemodulatie, afgekort tot DPCM; c) Codering na beeldtransformatie (Transform coding) afgekort TC.

15 Bij PCM wordt het videosignaal bemonsterd met een bepaalde bemonsterfrequentie f die tenminste gelijk is aan de Nyquist bemonster- w frequentie. Hierdoor worden videosignaalmonsters verkregen die worden gekwantiseerd en gecodeerd. Dat wil zeggen dat elk videosignaalmonster wordt ongezet in een codewoord dat een bepaald aantal bits bevat.

20 Hierdoor wordt een digitaal., kleuren-videosignaal verkregen dat in de praktijk een bitsnelheid heeft van ca. 120 Megabit per seconde.

Een aanmerkelijk gunstiger bitsnelheid wordt verkregen door toepassing van DPCM. Daarbij wordt er naar gestreefd de redundantie in het kleuren-videosignaal te verminderen. Daartoe wordt dit videosignaal 25 eerst bemonsterd met de Nyquist bemonsterfrequentie en wordt voor elk aldus verkregen videosignaalmonster een predictiewaaröe gegenereerd. In plaats van het videosignaalmonster zelf, wordt nu het verschil daarvan met zijn predictiewaarde gekwantiseerd en gecodeerd (zie bijv. de referenties 1 en 2). DPCM kan met betrekkelijk eenvoudige apparatuur 30 worden gerealiseerd en blijkt tot goede resultaten te leiden, zolang geen grotere reduktie van de bitsnelheid wordt verlangd dan met een faktor drie (zie bijv. referentie 3).

300 45 21 FHN 9804 2

Een volledige andere wijze van redundantie reduktie wordt verkregen door toepassing van TC (beeldtransformatie; zie bijv. de referenties 2, 4 en 5). Daarbij wordt het TV beeld als het ware in een groot aantal rechthoekige deelbeelden verdeeld en wordt vervolgens elk 5 deelbeeld beschouwd als een son van een aantal onderling orthogonale basisbeelden B(0), B(1), B(N-1), elk met zijn eigen gewichtsfaktor y(0), y(1), y(2), y(N-1). Deze gewichtsfaktoren zullen, zoals gebruikelijk, in de hierna volgende coëfficiënten worden genoemd en het zijn nu deze coëfficiënten die gekwantiseerd en gecodeerd worden.

10 Voor het bepalen van deze coëfficiënten wordt in de praktijk het videosignaal eerst bemonsterd met de Nyquist bemonsterf requentie.

De hierdoor verkregen signaalmonsters x(n) kunnen direkt, of na analoog digitaal omzetting, voor verdere verwerking worden gebruikt. Het genoemde deelbeeld wordt nu gevormd door N van dergelijke videosignaal-15 monsters die óf alle tot hetzelfde lijnsignaal, óf tot verschillende lijnsignalen behoren. Door nu elk videosignaalmonster x(n) van dit deelbeeld te vermenigvuldigen met een constante faktor h(m,n) en de verkregen produkten bij elkaar op te tellen, wordt de coefficient y(m) verkregen. Deze operatie kan mathematisch als volgt worden uitgedrukt.

20 y(m) = h(m,n) x(n) (1) n=0 m = 0,1,2,3, ... N-1

De constante faktoren h(m,n) kunnen worden beschouwd als de elementen 25 van een NxN-matrix H, die transformatiematrix zal worden genoemd.

In het geval van zwart-wit TV, waarbij het videosignaal slechts één in de tijd veranderende grootheid voor stelt, nl. de helderheid, stelt het basisbeeld B(0) de gemiddelde helderheid voor van het deelbeeld en y(Q) de amplitudewaarde daarvan. Deze coefficient is zo-3Q doende de belangrijkste en moet dan ook met grote nauwkeurigheid worden gecodeerd. De overige basisbeelden B(1), ... B(N-1) verschaffen informatie cmtrent het detail in het deelbeeld. De bij deze basisbeelden behorende coëfficiënten y(1), ... y(N-1) blijken doorgaans met aanmerkelijke geringere nauwkeurigheid te kunnen warden gecodeerd. In de 35 praktijk wordt de coefficient y(0) doorgaans cmgezet in een acht of negen bits tellend codewoord z (0), terwijl elk van de overige coëfficiënten y(0) wordt omgezet in een codewoord z(m) dat 0,1,2,3,4 of 5 bits bevat. Omdat de op deze wijze verkregen codewoorden z(m) nagenoeg 800 4 5 21 «* * PHN 9804 3 allen een woordlengte hebben die kleiner is dan de woordlengte van de PCM gecodeerde videosginaalmonsters x(n), is ook de bitsnelheid lager. Door een geschikte keuze van de transforrnatiematrix H kan deze bitsnelheid zelfs nog worden gereduceerd tot een waarde beneden 5 de bitsnelheid die wordt verkregen met DPCM codering van de videosignaal-monsters. De in dit verband meest toegepaste transformatiematrices zijn de Hotelling, de Fourier, de Hadamard en de Haar matrices.

Hoewel bij zwart-wit TV door toepassing van een beeldtransformatie een verdere reduktie van de bitsnelheid kan worden verkregen 10 ten opzichte van DPCM, levert de toepassing van een dergelijke beeldtransformatie bij kleuren TV, zelfs ten opzichte van PCM, nauwelijks enige winst in bitsnelheid op. Bij kleuren TV verdient het daarcm de voorkeur de videosignaalmonsters te onderwerpen aan een DPCM codering.

In referentie 6 is bewezen dat in dat geval nog een extra reductie van 15 de bitsnelheid kan worden gerealiseerd. Namelijk is daar bewezen dat het PAL kleuren-videosignaal kan worden bemosnterd met een bemonster-frequentie f die tweemaal zo hoog is als de kleuren-hulpdraaggolf-frequentie f , mits de bemonstertijdstippen uitsluitend samenvallen met de 45° en 225° fasepunten van het kleurinformatiesignaal u (t).

20 In referentie 7 isaangegeven dat ook het NTSC kleuren-videosignaal kan worden bemonsterd met een bemonsterfrequentie die tweemaal zo hoog is als de kleuren-hulpdraaggolffreuqentie f , mits de bemonstertij d-stippen afwisselend eerst gedurende twee lijnsignalen samenvallen met de 45° en 225° f asepunten en gedurende twee volgende lijnsignalen met 25 de 135° en 315° f asepunten van het kleurinformatiesignaal u(t).

B. Samenvatting van de uitvinding

De uitvinding beoogt een werkwijze aan te geven voor het digitaliseren van een PAL of NTSC kleuren-videosignaal, waarmede ten opzichte van DPCM, een aantrekkelijke reduktie van de bitsnelheid wordt 30 gerealiseerd. Overeenkomstig de uitvinding cravat deze werkwijze daartoe de volgende stappen: a) het bemonsteren van het kleuren-videosignaal met een bemonsterfrequentie fg die gelijk is aan tweemaal de kleuren-hulpdraaggolf-frequentie f en op tijdstippen die samenvallen met de f asepunten

OU

35 + j + Mfr' van het kleurinformatiesignaal u(t) in het lijnsignaal, waarbij M een geheel getal voorstelt, ter opwekking van videosignaalmonsters x(n); 800 45 21 PHN 9804 4 b) het samensteller! van een deelbeeld bestaande uit Q tot opeenvolgende lijnsignalen behorende videogroepen die elk worden gevormd door een opeenvolging van P videosignaalmonsters van het betreffende lijnsignaal; 5 c) het transformeren van een dergelijk deelbeeld in een coefficienten-groep bestaande uit N coëfficiënten y(m) die elk gelijk zijn aan de scm van met een faktor +1 of -1 gewogen versies van de videosignaalmonsters van het deelbeeld, waarbij m = 0,1,2, ... N-1 en waarbij N gelijk is aan het produkt van P en Q; 10 d) het omzetten van elk van de coëfficiënten y(m) in een codewoord z(m) dat een aan de betreffende coefficient toegewezen aantal bits bevat.

In stap a) wordt gedefinieerd de wijze van bemonsteren van een kleuren-videosignaal zoals die is voorgesteld in referentie 6 voor een PAL-signaal en in referentie 7 voor een NTSC signaal. Deze stap a) 15 samen met stap b) levert een deelbeeld waarvan de beeldpunten (videosignaalmonsters) van lijn tot lijn onderling verschoven zijn. Stap c) geeft aan dat voor het transformeren van het deelbeeld de Hadamard matrix als transformatiematrix moet worden gekozen. Door de feitelijke codeerstap d) wordt de gewenste reduktie van de bitsnelheid verkregen.

20 De uitvinding berust qp het volgende inzicht. Zoals reeds vermeld, wordt bij zwart-wit TV de gemiddelde helderheid voorgesteld door het basisbeeld B(0) en de amplitude waarde van deze gemiddelde helderheid door y(0). Dit betekent dat indien een deelbeeld egaal grijs is, dat dan alleen deze coefficient y(0) van nul verschilt en 25 hoeft te worden gecodeerd. Dit is onafhankelijk van de bemonsterfrequen-tie die nu gelijk wordt verondersteld aan de Nyquist bemonster frequentie.

Beschouw nu een kleuren-videosignaal dat met de Nyquist bemonsterfrequentie is bemonsterd en dat behalve een constant helderheids-signaal slechts één kleur - informatiesignaal bevat met constante airpli-30 tude. Evenals bij de zwart-wit TV kan ook nu de helderheid van een deelbeeld worden voorgesteld door het enkele basisbeeld B(0). Hoewel het kléurinformatiesignaal een constante amplitude heeft,kan de bijdrage van dit signaal tot een deelbeeld sléchts worden voorgesteld door de scm van,een doorgaans vrij groot aantal basisbeelden. De bij laatst 35 ' genoemde basisbeelden behorende coëfficiënten moeten alle nauwkeurig worden gecodeerd. Dit is de reden waarom een beeldtransformatie toegepast op een kleuren videosignaal dat bemonsterd is met de Nyquist bemonsterfrequentie en met gebruikmaking van ongeacht welke transformatie- 800 45 21 ·* * PHN 9804 5 matrix, nauwelijks enige winst in bitsnelheid oplevert. Dit blijkt ook zo te zijn als het kleuren-videosignaal wordt bemonsterd met een frequentie die tweemaal zo hoog is als de kleuren-hulpdraaggolf-frequentie f en een transformatiematrix wordt toegepast die niet gelijk g is aan de Hadamard matrix.

Door toepassing van de maatregelen volgens de uitvinding wordt nu bijvoorbeeld bereikt dat bij aanwezigheid van een kleur informaties ignaal met constante amplitude, de bijdrage daarvan tot een deelbeeld volkanen kan worden beschreven door slechts één enkel basis-10 beeld, zodat alleen de daarbij behorende coefficient nauwkeurig hoeft te worden gecodeerd. Hierdoor wordt de beoogde reduktie van de bitsnelheid bereikt; bijvoorbeeld bedraagt deze reduktie een faktor 5.

C. Terminologie 1. Een kleuren-videosignaal wordt gevormd door een opeen- 15 volging van lijnsignalen die elk bestaan uit de superpositie van een helderheidssignaal Y en twee kleurinformatiesignalen u(t) en v(t), waarbij: u(t) = ü sin (2>Tfsct+^) (2) v(t) = ]f Voos (2tf fsct+^) (3) 20

Hierin de U evenredig met B-Y en V met R-Y. De grootheid B stelt het blauwe en R het rode primaire kleursignaal voor. Bij NTSC is £ - 1 en bij PAL is y' afwisselend bij opeenvolgende lijnsignalen +1 en -1.

De grootheid f wordt kleuren-hulpdraaggolffrequentie genoemd.

25 Wordt het kleuren-videosignaal nu aangeduid met E, dan kan dit mathematisch worden geschreven als: E = Y + U sin (2?^fsct+^) + f V cos (2?rfsct+^) (4) 2. De Nyquist bemonsterfrequentie is een frequentie die twee-30 maal zo hoog is als de hoogste frequentie f in het kleuren-videosignaal. Deze frequentie is hoger dan f .

D, Referenties 1. Differential Encoding of Composite Color Television Signals Using Chrominance - Corrected Prediction; J.E. Thompson; IEEE Transactions 35 on Communications, Vol. CQM-22, No. 8, August 1974, pagina's 1106-1113.

2. Picture Coding: A Review; A.N. Netravali, J.O. Limb; Proceedings of the IEEE, Vol. 68, No. 3, March 1980, pagina's 366-406.

3. Digital Differential Quantizer for Television; J.O. Limb, F.W. Mounts; 800 4 5 21 PHN 9804 6

Bell Systems Technical Journal, Vol. 48, 1969, pagina's 2583-2599.

4. Transform Picture Coding; P.A. Wintz; Proceedings of the IEEE, Vol. 60, NO. 7, July 1972, pagina's 809-820.

5. Real-time orthogonal transformation of colour-television pictures; 5 H. Bacchi, A. Moreau; Philips Technical Review, Vol. 38, No. 4/5 1978/1979, pagina's 119-130 6. Digital Video: SubrNyquist Sampling of PAL Colour Signals; V.G. Devereux; BBC Research Department, Report No. BBC RD 1975/4; January 1975.

10 7. Sub-Nyquist Sampled PCM NTSC Color TV Signal Derived from Four

Times the Color Subcarrier Sampled Signal; J.P. Rossi; IBC 78, Conference Publication No. 166, pagina's 218-221.

E. Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 toont de algemene opbouw van een codeer inrichting 15 waarin een beeldtransformatie wordt toegepast.

De figuren 2-10 tonen bemonstertijdstippen, deelbeelden en kleurinformatiesignalen u(t) en v(t), ter verduidelijking van de werking van de in figuur 1 weergegeven codeer inrichting in geval van PAL en onderling in vorm gelijke deelbeelden.

20 De figuren 11-17 tonen bemonstertijdstippen, deelbeelden en kleurinformatiesignalen u(t) en v(t), ter verduidelijking van de werking van de in figuur 1 weergegeven codeer inrichting in geval van NTSC en onderling in vorm gelijke deelbeelden.

De figuren 18-22 tonen bemonstertijdstippen en deelbeelden 25 ter verduidelijking van de werking van de in figuur 1 weergegeven codeer inrichting in geval van PAL en onderling in vorm verschillende deelbeelden.

De figuren 23 en 24 tonen bemonstertijdstippen en deelbeelden ter verduidelijking van de werking van de in figuur 1 weer-30 gegeven codeer inrichting in geval van NTSC en onderling in vorm verschillende deelbeelden.

Figuur 25 toont de voorkeursuitvoeimgsvorm van de trans-f ormatie-inrichting.

Figuur 26 toont de voorkeursuitvoeringsvorm van de hulp-35 transformator voor toepassing in de transformatie-inrichting die in figuur 25 is aangegeven.

Figuur 27 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een variabele woordlengte hulp-codeerinrichting.

800 45 21 r i PHN 9804 7

Figuur 28 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een bit-toewi j zingsgeheugen 6 voor toepassing in de codeer inrichting die in figuur 1 is weergegeven.

Figuur 29 toont een bit-toewijzingsgeheugen voor toepassing g in een codeer inrichting die geschikt is voor het verwerken van NTSC kleuren-videosignalen.

Figuur 30 toont een stuurcircuit voor toepassing in combinatie met een codeer inrichting die geschikt is voor het verwerken van PAL kleuren-videosignalen.

10 Figuur 31 toont een stuurcitcuit voor toepassing in combinatie met een codeerinrichting die geschikt is voor het verwerken van NTSC kleuren-videosignalen.

Figuur 32 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van het deelbeeld vormend circuit voor toepassing in de transformatie-inrichting.

15 Figuur 33 toont het verband tussen de adrescodes AD(0) en AD(1) die in het deelbeeld vermande circuit van figuur 32 worden gebruikt.

Figuur 34 toont de 16x16-Hadamard-matrix.

Figuur 35 toont in tabelvorm het aantal bits dat aan de 2o verschillende coëfficiënten y(m) wordt toegevoegd.

F. De codeerinrichting F(1). De algemene opbouwr

In figuur 1 is een codeerinrichting weergegeven waarvan de opbouw is gebaseerd op de werkwijze volgens de uitvinding. Aan deze 25 codeerinrichting wordt een kleuren-videosignaal x(t) toegevoerd dat afkemstig is van een videosignaalbron 1. Dit videosignaal wordt toegevoerd aan een bemonsterinrichting 2 die onder bestuur van be-monsterpulsen S(1) die optreden met een bemonsterfreguentie f = 1/T, monsters neemt van dit videosignaal en de videosignaalmonsters x(qT) 30 levert. Hierbij geldt dat q = ... -2, -1, 0, 1, 2, ... . Deze videosignaalmonsters worden vervolgens toegevoerd aan een analoog-digitaal-omzetter 3 die de digitale videosignaalmonsters x(q) levert. Deze videosignaalmonsters x(q) worden toegevoerd aan een transf ormatie-inr ichting 4 die nog nader zal worden beschreven en die: 35 1, de digitale videosignaalmonsters samenstelt tot een deelbeeld be staande uit Q tot opeenvolgende lijnsignalen behorende videogroepen die elk worden gevormd door een opeenvolging van P videosignaalmonsters van het betreffende lijnsignaal.; 80 0 4 5 21 PHN 9804 8 2. een aldus gevormd deelbeeld transformeert in een coefficientengroep bestaande uit N coëfficiënten y(m) die elk gelijk zijn aan de som van met een faktor +1 of -1 gewogen versies van de videosignaalmonsters van het deelbeeld, waarbij m = 0, 1, 2, ... N-1 en waarbij N gelijk 5 is aan het produkt van P en Q.

Wordt nu een videosignaalmonster van het deelbeeld aangeduid met x(n), dan wordt het verband tussen een coefficient y(m) en de N videosignaalmünsters van het deelbeeld gegeven door uitdrukking (1), waarbij dan meer in het bijzonder geldt dat h(m,n) = +1 of -1.

10 Zoals reeds is opgemerkt, kunnen de constanten h(m,n) worden beschouwd als de elementen van een transformatie-matrix H die in dit geval gelijk is aan de Hadamard matrix. In het hierna volgende zal dit tot uitdrukking worden gebracht door te stellen dat met de transformatie-inrichting de Hadamard matrix is geassocieerd.

15 De transformatie-inrichting levert aldus de coëfficiënten y(m), die op hun beurt worden toegevoerd aan een variabele woordlengte hulp-codeerinrichting 5 die elke coefficient omzet in een codewoord z(m) van geschikte woordlengte. Deze woordlengte wordt bepaald door een grootheid b(j) die wordt geleverd door een bit-toewijzingsgeheugen 2o 6 en die via een stuuringang 501 aan deze hulp-codeerinrichting 5 wordt toegevoerd.

F (2). Werking met PAL kleur en-videosignalen

Zoals reeds vermeld wordt de bemonsterfrequentie f gelijk genomen aan tweemaal de kleuren-hulpdraaggolffrequentie f . Deze 25 frequentie f staat in een zeer bijzondere relatie tot de lijnfrequentie f^. Namelijk geldt bij PAL dat: fsc f1 - 7> f1 <5> waarin i een geheel getal voorstelt.

Hieruit.volgt dan dat: 30 fs = (2i - "2) f 1 = t (6)

Deze relatie tussen f en f1 heeft zeer bijzondere gevolgen. Veronderstel bijvoorbeeld dat het lijnsignaal met rangnumner r begint op het tijdstip t . Stel verder dat het j-de videosignaalmonster van dit lijn-35 signaal optreedt op het tijdstip t +At + (j-1)T. Stel nu dat qp overeenkomstige wijze het lijnsignaal met rangnummer r+1 begint qp het tijdstip t .. Dan treedt het j-de videosignaalmonster van dit

OfXTl * lijnsignaal op qp het tijdstip t r+1 + At + (j-1)T + 4jT.

800 4 5 21 * 1 PHN 9804 9

In figuur 2 zijn ter illustratie schematisch door punten aangegeven de tijdstippen waarop de videosignaalmonsters van de lijnsignalen met rangnummer r = 1/2,3, ... 8 worden genomen. In deze figuur zijn echter de lijnsignalen niet na elkaar weergegeven, maar onder elkaar 5 en wel zodanig dat het begintijdstip van elk lijnsignaal samenvalt met het in de figuur aangegeven ; tijdstip t = 0. Deze figuur stelt daardoor in wezen een TV-fceeld voor.

In referentie 5 is nu bewezen dat £t zodanig moet worden gekozen dat op de bemonstertij dstippen t het argument of te wel fase-punt 2 ïï f t+ van elk van de gonicmetrische funkties in de uitdrukkingen (2), (3) en (4) gelijk is aan ^ + wn*, waarin M een geheel getal voorstelt.

In elk van de figuren 3 en 4 zijn, ter illustratie, op kleinere schaal als in figuur 2, door punten wederom, aangegeven de 15 tijdstippen waarop de videosignaalmonsters van de lijnsignalen met rangnummer r = 1,2,3, ... 8 worden genomen. In deze figuren is het begintijdstip t r van elk van de lijnsignalen wederom gefixeerd op het tijdstip t = 0 en is ^=0 gekozen, zodat <4t = T/4. In figuur 3 is verder voor elk lijnsignaal het kleurinformatiesignaal u(t) weer-20 gegeven. Hierbij is verondersteld dat de amplitude U constant is. Op overeenkomstige wijze is in figuur 4 voor elk lijnsignaal het kleurinformatiesignaal v(t) weergegeven. Hier is verondersteld dat de amplitude V constant is. Voor beide figuren is verder aangenomen dat i = 5. Uit figuur 3 blijkt dat qp elk bemonstertijdstip het klèur-25 informatiesignaal u(t) dezelfde absolute waarde heeft. Meer in het bijzonder is deze absolute waarde gelijk aan j ü\fl. Uit figuur 4 blijkt dat op elk bemonstertijdstip ook het kleurinformatiesignaal v(t) dezelfde absolute waarde heeft, die nu gelijk is aan j VV^T.

In de transformatie-inrichting 4 worden de door de analoog-30 .digitaal omzetter 3 geleverde digitale videosignaalmonsters samengesteld tot deelbeelden. In het hierna volgende zal worden verondersteld dat dit deelbeeld de vorm heeft die in figuur 5 is weergegeven en dat P = Q = 4. Dit deelbeeld dat met zal worden aangeduid, canvat aldus de zestien videosignaalmonsters die in figuur 5 met het teken "x" 35 zijn aangegeven. Elk volledig TV beeld kan nu, zoals in figuur 2 schematisch is aangegeven, worden beschouw! te zijn cpgebouwi uit een aantal van dergelijke deelbeelden. Zoals in figuur 5 door stippellijnen is aangegeven, kan elk deelbeeld geacht worden te zijn opgetouwd uit 800 4 5 21 RHN 9804 10 • ^ een aantal vlakken van gelijke grootte die elk één videosignaalmonster bevatten. Een dergelijk vlak wordt wel beeldelement of Pel (= Picture element) genoemd. Hierbij wordt verondersteld dat het kleuren-video-signaal E (zie uitdrukking (4)), voor elk punt van een dergelijk 5 beeldelement gelijk is.

Door nu een Pel met een genormeerde signaalwaarde +1 aan te geven met het blanco vierkant dat in figuur 6a is weergegeven en een Pel met een genormeerde signaalwaarde -1 aan te geven net het gearceerde vierkant dat in figuur 6b is weergegeven, kunnen de in 10 figuur 7 aangegeven zestien onderling orthogonale basisbeelden (0), B1(1), ... B1(15) worden samengesteld die qp de in referentie 5 aangegeven wijzen kunnen worden afgeleid van de 4x4-Hadamard-matrix die in figuur 8 is weergegeven en die uit volslagen "witte" en uit volslagen "zwarte” Pels bestaan.

15 Zoals reeds is opgemerkt ligt aan een orthogonale beeld transformatie het idee ten grondslag cm elk van de in figuur 2 aangegeven deelbeelden te beschrijven is als een lineaire combinatie van de zestien basisbeelden die in figuur 7 zijn aangegeven, waarbij elk basisbeeld B^ (m) wordt vermenigvuldigd met een bepaalde coefficient 20 y(m)..

Door de bijzondere wijze waarop het kleuren-videosignaal wordt bemonsterd en door het kiezen van "tweedimensionale" deelbeelden waarbij elke rij hetzelfde aantal videosginaalmonsters bevat, blijkt uit figuur 3 dat de bijdrage van het kleurinformatiesignaal u(t) tot 25 elk van de deelbeelden hetzelfde is en dat deze bijdrage kan worden weergegeven door het hulpbeeld dat in figuur 9a is aangegeven. Hierin geeft het teken "+" aan dat op het betreffende bemonstertij ds tip het kleur-informatiesignaal u(t) positief is: meer in het bijzonder is dan u (t) = + -1 ü /il Hetteken geeft aan dat qp het betreffende banen-30 stertijdstip U(t) negatief is; meer to het bijzonder is dan u(t)=-^/2. Omdat nu de absolute waarde van u(t) op alle bemonstert ij ds tippen dezelfde is, kan dit in figuur 9a aangegeven hulpbeeld worden genormeerd en worden voorgesteld door het uit zestien Pels opgebouwde hulpbeeld dat in figuur 9b is aangegeven. Omdat als transformatianatrix de Hada-35 mard-matrix is gekozen, die ook bestaat uit elementen met onderling dezelfde absolute waarde, kunnen figuur 9b en figuur 7 met edkaar worden vergeleken. Uit deze vergelijking blijkt nu dat de bijdrage van u(t) tot een deelbeeld, volledig wordt beschreven door de bijdrage 800 4 5 21 ~ 1 PHN 9804 11 van één enkel basisbeeld tot dit deelbeeld. Bij de in figuur 7 aangegeven nummering van de basisbeelden is dat dus (6).

Op overeenkomstige wijze blijkt uit figuur 4 dat de bijdrage van het kleurinformatiesignaal v(t) tot elk deelbeeld het-5 zelfde is en dat deze bijdrage kan worden voorgesteld door het hulp-beeld dat in figuur 10a is aangegeven, welk hulpbeeld weer te herleiden is tot het hulpbeeld dat in figuur 10b is weergegeven. Wordt nu figuur 10b vergeleken met figuur 7, dan blijkt dat de bijdrage van v(t) tot een deelbeeld ook volledig wordt beschreven door de bijdrage van 10 één enkel basisbeeld tot dit deelbeeld, in dit geval door (7).

Zoals reeds vermeld, wordt de bijdrage van het helderheids-signaal Y tot een deelbeeld in hoofdzaak beschreven door de bijdrage die het basisbeeld (0) tot dit deelbeeld heeft en dus door de coefficient y(0).

15 De gewenste verlaging van de bitsnelheid wordt nu verkregen doordat alleen de drie coëfficiënten y(0), y(6) en y(7) nauwkeurig moeten worden gecodeerd.

F (3). Werking met NTSC kleuren-videosignalen

Zoals reeds is opgemerkt wordt ook in dit geval de bemonster-20 frequentie f gelijk genomen aan tweemaal de kleuren-hulpdraaggolf-

O

frequentie f . Deze frequentie staat nu echter in een andere relatie tot de lijnfrequentie f^ dan bij PAL. Meer in het bijzonder geldt namelijk bij het NTSC systeem dat: fsc = (i ~I)f 1 ; fs = (2i”1)fi (7) 25 waarin i een geheel getal voorstelt.

Het gevolg van deze relatie tussen fg en f^ is dat wanneer het lijnsignaal met rangnummer r begint op het tijdstip t dat dan voor o,r alle waarden van r geldt dat zijn j-de videosignaalmonster optreedt op het tijdstip t + At + (j-1)T.

Ο/Γ 3P In referentie 7 is nu bewezen dat At zodanig moet worden gekozen dat afwisselend eerste gedurende twee lijnsignalen Δ t = Δ t^ en gedurende twee volgende lijnsignalen At = + T/2. In figuur 11 zijn ter illustratie schematisch door punten aangegeven de tijdstippen waarop de videosignaalmonsters van de lijnsignalen met rangummers 35 r = 1,2,3, ... 8 worden genomen. In deze figuur zijn evenals in figuur 2 de lijnsignalen onder elkaar weergegeven en weer zodanig dat het begintijdstip van elk lijnsignaal samenvalt met het in de figuur aangegeven tijdstip t = 0, zodat ook deze figuur 11 als het ware een 800 4 5 21 ΡΗΝ 9804 12 TV-beeld voorstelt.

In referentie 7 is verder nog bewezen dat Δt1 zodanig moet worden gekozen dat 2)ff fit^ = j, zodat op de bemonstertij dstippen t het argument of te wel het fasepunt 27ff t+ψ van elk van de 5 gonionetrische fuhkties in de uitdrukkingen (2), (3) en (4) afwisselend eerst gedurende twee lijnsignalen gelijk is aan + ^ + M )f waarin M = 0,1,2, ... en gedurende twee volgende lijnsignalen n)f= -J+(M+1 )1f.

In elk van de figuren 12 en 13 zijn door punten wederom 10 een aantal bemons tertij dstippen voor de lijnsignalen met rangnummer r = 1,2,3, ... 8 aangegeven. In deze figuren valt het begintijdstip van elk van de lijnsignalen wederom samen met t = 0 en is <%= 0 gekozen, zodat Δ t^ = T/4. In figuur 12 is verder voor elk lijnsignaal het kleur-informatiesignaal u(t) aangegeven en in figuur 13 het signaal v(t).

15 Evenals in het voorgaande wordt ook hier verondersteld dat ü en V constant zijn en dat verder i = 5. Ook nu blijkt uit figuur 12 en uitdrukking 2 dat u(t) qp elk bemons tertij dstip dezelfde absolute waarde heeft. Uit figuur 13 en uitdrukking 3 blijkt dat hetzelfde geldt voor v(t).

20 Door de bijzondere ligging van de bemonstertijdstippen zullen de deelbeelden nu zodanig worden gekozen dat zij de vorm hebben van het in figuur 14 voor P = Q = 4 weergegeven deelbeeld dat met zal worden aangeduid. In analogie met hetgeen in paragraaf F (2) is aangegeven, kunnen nu de in figuur 15 aangegeven zestien onderling 25 orthcgonale basisbeelden (0), C^(1), ... (15) worden samengesteld en die kunnen worden afgeleid van de 4x4-Hadamard matrix ü4 die in figuur 8 is weergegeven. Ook nu bestaan deze basisbeelden uit volslagen "witte" en volslagen "zwarte" Pels. Uit figuur 12 respektieve-lijk figuur 13 blijkt, dat de bijdrage van u(t) respektievelijk v(t) 2 0 tot elk van de deelbeelden kan worden weergegeven door het hulpbeeld dat in figuur 16 respektievelijk figuur 17 is aangegeven. Uit vergelijking van figuur 16 respektievelijk figuur 17 met figuur 15 blijkt dat de bijdrage van u(t) respektievelijk v(t) tot een deelbeeld volledig wordt beschreven door de bijdrage van het basisbeeld (5) 35 respektievelijk (7) aan dit deelbeeld en dus door de coefficient y(5) respektievelijk y(7).

De gewenste verlaging van de bitsnelheid wordt ook nu verkregen doordat wederom alleen de coëfficiënten y(0), y(5) en y(7) 800 4 5 21 PHN 9804 13 nauwkeurig moeten worden gecodeerd.

F(4). Onderling verschillende deelbeelden

In de figuren 2 en 11 is aangegeven hoe een TV-beeld in deelbeelden kan worden verdeeld. In deze figuren zijn deze deelbeelden 5 allemaal van dezelfde vorm, waardoor bij PAL hetkleurinformatiesignaal u(t) volledig wordt beschreven door het basisbeeld (6) en v(t) door B.j (7), zodat alleen de coëfficiënten y(0), y(6) en y(7) nauwkeurig gecodeerd hoeven te worden. Bij NTSC wordt het kleur informaties ignaal u(t) volledig beschreven door het basisbeeld (5) en v(t) door (7) 10 zodat alleen de coëfficiënten y(0), y (5) en y(7) nauwkeurig hoeven te warden gecodeerd. In de praktijk blijkt het van voordeel te zijn on meerdere deelbeelden van onderling verschillende vorm te gebruiken en bij elke deelbeeld-vorm een stelsel onderling orthogonale basisbeelden te definiëren die worden afgeleid van een Hadamard-matrix. In het 15 hierna volgende zal dit nader worden toegelicht voor het geval P = Q = 4.

In plaats van het in figuur 5 weergegeven deelbeeld B^ kan bij PAL ook het in figuur 18 weergegeven deelbeeld B2 worden genomen. Bij dit deelbeeld B2 behoort het in figuur 19 weergegeven stelsel van 20 zestien orthogonale basisbeelden. Een basisbeeld B2(i) wordt afgeleid uit het basisbeeld B^ (i). Daartoe worden de rijen van B^ (i) zodanig ten opzichte van elkaar verschoven dat dit basisbeeld de vorm aanneemt van het deelbeeld B2.

Een TV-beeld kan nu op de wijze zoals is aangegeven in 25 figuur 20, worden verdeeld in deelbeelden B^ en in deelbeelden B2· Cm deze verdeling te realiseren moet wel worden geeist dat elk lijnsignaal door 16j + 12 videosignaalmonsters wordt gekarakteriseerd. Hierbij stelt j een geheel getal voor. Uit figuur 3 kan nu worden afgeleid wat de bijdrage van u(t) tot de verschillende deelbeelden is. Deze bijdrage 30 is schematisch aangegeven in figuur 21. Wordt deze figuur 21 vergeleken met de figuren 7 en 19, dan blijkt dat deze bijdrage volledig wordt beschreven door het basisbeeld B^ (6) óf het basisbeeld B2(7).

Op overeenkomstige wijze kan uit figuur 4 worden afgeleid wat de bijdrage van v(t) tot de 'verschillende deelbeelden is. Deze 35 bijdrage is schematisch aangegeven in figuur 22. Wordt deze figuur 22 vergeleken met de figuren 7 en 19, dan blijkt dat deze bijdrage volledig wordt beschreven door het basisbeeld B^ (7), of door het basisbeeld B2 (6).

800 45 21 PHN 9804 ‘14

Als nu y(6) en y(7) met dezelfde nauwkeurigheid worden gecodeerd, dan is het niet nodig te veten of een deelbeeld , dan vel een deelbeeld B2, was getransformeerd. In dit geval is het aldus voldoende cm de drie coëfficiënten y(0), y(6) en y(7) nauwkeurig te coderen.

5 Bij NTSC kan op overeenkomstige wijze te werk warden gegaan.

Daarbij is het namelijk mogelijk cm behalve het in figuur 14 gedefinieerde deelbeeld , één of meer van de deelbeelden C2, C^, te nemen die in figuur 23 zijn aangegeven. Een TV-beeld kan nu op de wijze zoals in figuur 24 is aangegeven worden verdeeld in deelbeelden Cy C2, C3 en Cy Ook bij 10 elk van deze deelbeelden hoort een stelsel van zestien onderling orthogo-nale basisbeelden. De basisbeelden beherende bij het deelbeeld kunnen met C.j (.) worden aangeduid, die, behorende bij C2 met C2(.) enz. Ook deze basisbeelden kunnen warden afgeleid uit de basisbeelden Cj (.) die in figuur 15 zijn aangegeven. Een basisbeeld Cm(i) wordt nu verkregen door de 15 rijen van (i) zodanig ten opzichte van elkaar te verschuiven dat (i) de vorm aanneemt van het deelbeeld Cm. Hierbij is m= 1,2,3,4 en i = 0,1,

2 ... 15. In analogie net het voorgaande kan nu warden afgeleid dat de bijdrage van u(t) tot het deelbeeld Cm volledig wordt beschreven door het basisbeeld Cm(5). Ook kan worden afgeleid dat de bijdrage van v(t) tot het 20 deelbeeld respektievelijk volledig wordt beschreven door het basisbeeld (7) respektievelijk 0^(7) en dat deze bijdrage van v(t) tot het deelbeeld C2 respektievelijk volledig wordt beschreven door het basisbeeld C2(6) respektievelijk C^(6). Bij NTSC moet dus afwisselend het stelsel coëfficiënten|y(0), y(5), y(7)J respektievelijk Jy(0), y(5), y(6)l 25 nauwkeurig warden gecodeerd. ^ J

G, Detail uitvoeringen van enige componenten G(1). De transformatie-inrichtinq

In figuur 25 is de voorkeursuitvoeringsvorm weergegeven van de transformatie-inrichting 4. Zij is ingericht cm het TV-beeld te verde-30 len in deelbeelden cp de wijze zoals in figuur 20 of 24 is aangegeven. In het hier beschouwde geval wordt verondersteld dat P=Q=4. Deze transformatie-inrichting is daartoe voorzien van een deelbeeld vormend circuit 401 en een transformatie-circuit 402. Op de ingang 403 van het circuit 401 is een cascadeschakeling van Q-1 vertragingslijnen 404(1), 404(2) en 404(3) 35 aangesloten. Elke vertragingslijn heeft een vertragingstijd van (R-P)/f s seconden en bevat R-P videosignaalmonsters. Hierbij stelt R het aantal videosignaalmonsters van een lijnsignaal voor en is gelijk aan R=j.P.Q.+ (Q-1)P. = 16j+12. De ingang 403 van dit deelbeeld vormende circuit 800 4 5 21

»· I

PHN 9804 15 en de uitgang van elke vertragingslijn is via een EN-poortschakeling 405(.) aangesloten op een ingang van een OF-poortschakeling 406. Aan elke EN-poortschakeling worden tevens P stuurpulsen toegevoerd.

Meer in het bijzonder worden eerst vier stuurpulsen toege-5 voerd aan EN-poortschakeling 405(3), dan vier aan EN-poortschakeling 405(2), vervolgens vier aan EN-poortschakeling 405(1) en tenslotte vier aan EN-poortschakeling 405(0).

Deze stuurpulsen worden opgewekt door een modulo-16-teller 407 waaraan de bemonsterpulsen S(1) worden toegevoerd. Op deze teller 10 is een uitcodeemetwerk 408 aangesloten met 4 uitgangen 408(.) die elk op een ingang van een EN-poortschakeling 405(.) zijn aangesloten. Dit uitcodeemetwerk 408 levert nu een logische "1" aan zijn uitgang 408(3), telkens als de teller één van de telstanden 1, 2, 3 of 4 heeft. Aan de uitgang 408(2) treedt een logische "1" op telkens als de teller één 15 van de telstanden 5, 6, 7 of 8 heeft. Bij de telstanden 9f 10, 11, 12 treedt telkens een logische "1" op aan de uitgang 408(1), terwijl telkens aan de uitgang 408(0) een logische "1" optreedt als de teller één van de telstanden 13, 14, 15 of 16 heeft.

Aan de uitgang van de OF-poortschakeling 406 treden nu 2Q na elkaar de videosignaalmonsters x(n) van een deelheeld op. Deze video-signaalmonsters worden toegevoerd aan het transformatie-circuit 402 dat wordt gevormd door een cascadeschakeling van een eerste hulp-transformator 409, een geheugen 410 en een tweede hulp-transformator 411. Deze hulptransformatoren zijn op dezelfde wijze opgebouwd en een 25 uitvoeringsvoorbeeld daarvan zal worden beschreven aan de hand van figuur 26. Hier zij opgemerkt dat met elk van deze hulp-transformatoren de 4x4 Hadamard-matrix is geassocieerd die in figuur 8 is weergegeven.

Het geheugen 410 kan worden gevormd door een RAM en dient voor het opslaan van de signaalmonsters w(m) die door de hulp-trans-30 formator 409 worden geleverd. De adressering van dit geheugen 409 is nu zodanig dat de daarin qpgeslagerk signaalmonsters w(m) er in een andere volgorde worden uitgelezen dan waarin ze er worden ingeschreven. Daartoe wordt aan de adresdecoder 412 van dit geheugen de door een eerste, dan wel door een tweede adresgenerator 413 respektievelijk 414 35 geleverde adrescode toegevoerd. Deze adresgeneratoren 413, 414 zijn daartoe elk via een EN-poortschakeling 415 respektievelijk 416 en een OF-poortschakeling 417 aangesloten op de ingang van de adresdecoder 412.

Aan elk van de EN-poortschakelingen 415 en 416 wordt een stuursignaal 800 4 5 21 PHN 9804 16 toegevoerd dat wordt opgewekt door een T-flipflqp 418 waaraan de in de figuur aangegeven uitgangspulsen van het uitcodeemetwerk 408 worden toegevoerd. De door het geheugen 410 geleverde signaalmonsters worden toegevoerd aan de hulp-transformator 411 die de coëfficiënten y(m) g in serie en met een snelheid f levert.

In deze transformatie-inrichting wordt het deelbeeld beschouwd als een 4x4-matrix X bestaande uit zestien videosignaalmonsters. Deze matrix X wordt in de hulp-transformator 409 vermenigvuldigd met de 4x4 Hadamard-matrix H^, waardoor de 4x4 matrix W wordt verkregen 10 met de elementen w(m), zodanig dat geldt: W = xh4

Cm nu wederom met toepassing van de gewenste coëfficiënten y(m) te verkrijgen, moet de matrix W eerst worden getransponeerd. Dit wordt 15 gerealiseerd door toepassing van het geheugen 410 en de beide adresgeneratoren 413 en 414 onder bestuur waarvan w rij voor rij in het geheugen 410 in wordt geschreven en weer kolcm voor kolen uit wordt gelezen. Door nu de getransponeerde matrix W1* te vermenigvuldigen met wordt een 4x4 matrix Y verkregen zodanig dat: 20 m Y =ÏTH4 waarvan de elementen de gezochte coëfficiënten zijn.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de hulp-transformator is weergegeven in figuur 26. Met deze hulp-transformator is de boven-25 genoemde Hadamard-matrix geassocieerd. Zij is voorzien van een ingang 419 en een uitgang 420. Daar tussen is een cascadeschakeling van een aantal hulp-circuits 421 (.) aangebracht. Elk van deze hnlp-circuits is voorzien van een ingang 422(.) en een uitgang 423(.).

Op de ingang 422(.) is een cascadeschakeling van twee vertragings-30 elementen 424(.) en 425(.) aangesloten. Ingangen en uitgangen van deze vertragingselementen 424(.) en 425(.) zijn op de in de figuur aangegeven wijze door middel van een inverterschakeling 426 (.), EN-poortschakelingen 427(.), 428(.), 429(.) en 430(.) en OF-poortschake-lingen 431(.) en 432(.) aangesloten op ingangen van een cptelin-35 richting 433(.). Aan de EN-poortschakelingen 427(.), 428(.), 429(.) en 430(.) warden stuurpulsen toegeoverd die met behulp van een deel-schakeling 434(.) worden afgeleid van de bemonsterpulsen S(1). De uitgang van de optelinrichting 433(.) is via een vertragingsinrichting 800 45 21 PHN 9804 17 435(.) aangesloten op de uitgang 423 (.) van het hulp-circuit.

In het: weergegeven uitvoeringsvoorbeeld waarin de Hadamard transformatie-matrix moet worden gerealiseerd, bevat de hulp-trans-formatie-inrichting twee hulp-circuits 421(1) en 421(2) en is de ver-5 tragingstijd van de vertragingselementen 424(1), 425(1), 435(1) gelijk aan T = 1/f en is de vectragingstijd van de elemental 424 (2), 425 (2) en 435(2) gelijk aan 2T. De deelschakeling 434(1) heeft een deelfaktor twee en wordt gevormd door één T-flipflqp. Deelschakeling 434 (2) heeft deelfaktor vier en wordt gevormd door een cascadeschakeling van 10 twee T-flipflops.

Indien een Hadamard transformatie-matrix Hg zou moeten worden gerealiseerd, is het voldoende on aan de uitgang 423 (2) een derde hulp-circuit 431(3) aan te sluiten waarbij de vertragingstijd aan de vertragingselementen 424(3), 425(3) en 435(3) gelijk .is aan 15 4T. De deelschakeling 434(3) moet dan een deelfaktor acht hebben en kan worden gevormd door een cascadeschakeling van drie T-flipflops.

G(2). De variabele woordlengte hulp-codeerinrichting

In figuur 27 is een uitvoeringsvoorbeeld weergegeven van de variabele woordlengte hulp-codeer inrichting 5. Deze is voorzien van 20 de reeds eerder genoemde ingang 501 waaraan grootheden b(j) worden toegevoerd die in het hierna volgende bit- toewijzingselementen zullen worden genoemd. Verder bevat zij een ingang 502 waaraan de coëfficiënten worden toegevoerd en een uitgang 503 waaraan de codewoorden z(m) optreden. Op de ingang 502 zijn een aantal, in dit geval tien, hulp-25 codeerders 504(1), 504(2), ... 504(10) aangesloten die in dit geval bijvoorbeeld respéktievelijk 1, 2, 3, ... en 10-bits codewoorden leveren. De uitgangen van deze hulp-codeerders zijn via EN-poort-schakelingen 505(.) en een OF-poortschakeling 506 aangesloten op de uitgang 503. Deze inrichting 5 is verder voorzien van een geheugen 507 30 waarin de bit-toewijzingselementen b(j) tijdelijk worden opgeslagen.

Op dit geheugen is aangesloten een uitcodeemetwerk 508 dat tien uitgangen 509(.) heeft. Elk van deze uitgangen is aangesloten op een ingang van een EN-poortschakeling 504(.). Wordt nu in het geheugen 507 een element b(j) ingeschreven, dan wordt een puls afgegeven aan een 35 bepaalde uitgang 509 (i) van het uitcodeemetwerk 508. Deze puls wordt toegevoerd aan de met deze uitgang verbonden EN-poortschakeling 505 (i), waardoor het door de hulpcodeerinrichting 504(i) geleverde codewoord als uitgangscodewoord z(m) wordt toegevoerd aan de uitgang 503.

800 4 5 21 PHN 9804 18

Opgernerkt zij, dat in veel gevallen het bit-toewijzings-elerrent b(j) het rangnummer i zal voorstellen van de hulpcodeer-inrichting 504 (i) wiens uitgangscodewaord als codewoord z(m) aan de uitgang 503 moet worden toegevoerd. Alleen in het boven beschreven 5 uitvoeringsvoorbeeld is i ook gelijk aan het aantal bits in z (m).

Ook zij nog opgemerkt dat het verband tussen z(m) en y(m) een lineair verband kan zijn; ook een niet-lineair verband is echter mogelijk.

Omdat in het hier beschreven uitvoer ingsvoorbeeld de coeffi-10 cienten y(m) reeds in digitale vorm ter beschikking staan, worden de hulpcodeerders 504(.) elk bij voorkeur uitgevoerd als geheugen bijvoorbeeld een ROM dat door de coëfficiënten y(m) wordt geadresseerd.

Om, zoals hier is verondersteld de bit-toewij zingselementen b(j) na elkaar te laten optreden, wordt het bit-toewijzingsgéheugen 6 15 bij voorkeur uitgevoerd als circulerend schuif register. Een schematisch uitvoeringsvoorbeeld daarvan is weergegeven in figuur 28. Zij bevat een schuifregister 601 met in totaal 16 schuifregisterelement 601 (j) die elk zijn ingericht voor het opslaan van een bit-toewijzingselement b(j). Van dit register wordt de inhoud doorgeschoven door de pulsen S (1).

20 De uitgang 602 van dit schuifregister is verbanden net de ingang 501 van de variabele woordlengte bnlpcodeerinrichting 5. Voor het realiseren van het circulerende karakter, is de uitgang 602 tevens verbonden met de schuifregister ingang 603.

Zoals in paragraaf F (4) is beschreven, moet in het geval 25 van NTSC afwisselend het stelsel coëfficiënten [y(Q), y(5), y(7)J en { y(0), y(5), y(6)J nauwkeurig worden gecodeerd. Dit kan op eenvoudige wijze geschieden door het bit-toewijzingsgeheugen 6 op te bouwen met behulp van twee circulerende schuif registers. Dit is in figuur 29 schematisch aangegeven. Het aldaar weergegeven bit-toewij zingsgeheugen 30 bevat de twee circulerende schuifregisters 601 en 601 * die elk zijn van het type dat is weergegeven in figuur 28. Deze circulerende schuifregisters zijn elk met hun uitgang 602 respektievelijk 602' aangesloten op een ingang van een schakelinrichting 604 die in de figuur slechts symbolisch is weergegeven en die wordt bestuurd door 35 stuurpulsen S (2). De uitgang 605 van deze schakelinrichting is verbonden met de ingang 501 van de variabele woordlengte hulpcodeerinrichting 5. In het register 601 zijn nu onder andere opgeslagen die bit-toewijzingselementen b(j) die aan elk van de coëfficiënten y(0), 800 4 5 21 EHN 9804 19 y(5), y(7) relatief veel bits toekennen, terwijl in het register 601' onder andere zijn opgeslagen die bit-toewijzingselementen die aan de coëfficiënten y(0), y(5), y(6) relatief veel bits toekennen.

G(3). Het stuurcircuit 5 In deze paragraaf zal nader worden ingegaan op de wijze waarop de benodigde stuursignalen warden opgewekt voor het besturen van de in het voorgaande beschreven inrichtingen.

Voor het PAL systeem kan daartoe het in figuur 30 weergegeven stuurcircuit warden gebruikt. Hierbij is verondersteld dat to i = 284, zodat 4 f = 1135 f- en dat van elk lijnsignaal dat 64 micro-

Sv I

seconden duurt, in totaal 556 monsters nodig zijn. Dit stuurcircuit is voorzien van een klokpulsoscillator 701 die uitgangspulsen levert met een snelheid van f en die op bekende en gebruikelijke wijze (bijvoor-beeld met behulp van een fase vergrendelde lus) in synchronisme wordt 15 gehouden met de kleuren-hulpdraaggolf die de kleuren-hulpdraaggolf-frequentie f heeft. De uitgangspulsen van deze oscillator 701

SC

worden toegevoerd aan een cascadeschakeling van twee frequentie-ver-menigvuldigers 702 en 703 die elk een vermenigvuldigfaktor twee hebben. De klokpulsen die door de vermenigvuldigers 703 worden geleverd en 2o optreden met een snelheid van 4 f , worden toegevoerd aan een modulo-

SC

1135-teller 704. Cp deze teller is een uitcodeemetwerk 705 aangesloten dat eensignaal a(t) levert. Dit signaal a(t) heeft de logische waarde "0" zolang teller 704 één van de telstanden 1 tot en met 23 heeft en a(t) heeft de logische waarde "1" zolang deze teller 704 één van de 2s telstanden 24 tot en met 1135 heeft. Dit signaal a(t) wordt nu tezamen net de pulsen die door de frequentie-vermenigvuldiger 702 worden geleverd en optreden met een snelheid 2 f , toegevoerd aan een EN-poort 706 aan de uitgang waarvan de bemonsterpulsen S (1) optreden. Meer in het bijzonder worden namelijk de pulsen die door de vermenigvuldiger 30 702 worden geleverd door EN-poort 706 doorgelaten als a(t) de logische waarde "1" heeft. Heeft echter a(t) de logische waarde "0", dan worden genoemde pulsen door de EN-poort 706 niet doorgelaten.

Voor het NTSC systeem kan het in figuur 31 weergegeven stuurcircuit worden benut. Hierbij wordt verondersteld dat i = 228, 35 zodat 4 f = 910 f^ en dat van elk lijnsignaal in totaal 444 monsters nodig zijn. Dit stuurcircuit is eveneens voorzien van een klokpulsoscillator 701 die uitgangspulsen levert met een snelheid van f en

SC

die wederom op bekende en gebruikelijke wijze in synchronisme wordt 8 0 0 4 5 21 PHN 9804 20 gehouden met de kleuren-hulpdraaggolf. De uitgangspulsen van deze klck-pulsoscillator warden wederom toegevoerd aan een cascadeschakeling van twee frequentie-vermenigvuldigers 702 en 703 elk met een veraenigvuldig-faktor van twee. De klokpulsen die door de vermenigvuldiger 703 warden 5 geleverd en die optreden met de frequentie 4 f , warden toegevoerd aan een modulo-910**teller 707. Op deze teller 707 is een uitcodeernet-werk 708 aangesloten dat een, signaal c(t) en een signaal d(t) levert.

Het signaal c(t) heeft de logische waarde "0" zolang teller 707 êên van de telstanden 1 tot en met 22 heeft en c(t) heeft de logische waarde 10 "1" zolang deze teller 707 één van de telstanden 23 tot en met 910 heeft. Het signaal d(t) heeft de logische waarde "1" uitsluitend en alleen als de teller de telstand 910 heeft. Dit signaal d(t), waarin aldus de pulsen optreden met een snelheid f^, wordt nu via twee fre-quentiedelers 709 en 710 toegevoerd aan een exclusieve OF-poort 711 15 waaraan ook de uitgangspulsen van de vermenigvuldiger 702 warden toegevoerd. Elk van de frequentiedelers 709 en 710 heeft een deelfaktor van 2, zodat aan de uitgang van de frequentiedeler 709 pulsen optreden met een snelheid van f^/2. Laatstgenoemde pulsen vormen de stuurpulseai S (2) die worden toegevoerd aan de schakelinrichting 604 van het in 20 figuur 29 weergegeven bit-toewijzingsgeheugen 6. De uitgangspulsen van de exclusieve QF-poort 711 warden tezamen met het signaal c(1) toe-gevoerd aan een EN-poort 712 die de bemonsterpulsen S (1) levert* G(4). Een alternatieve transformatie-inrichtinq

In figuur 25 is een uitvoer ingsvoarbeeld weergegeven van 2g een transformatie-inr ichting, waarbij het deelbeeld vormend circuit 401 een aantal (hier drie) vertragingslijnen bevat. Dit circuit 401 is bij uitstek geschikt cm het TV beeld qp de wijze zoals is weergegeven in figuur 20 of in figuur 24 te verdelen in deelbeelden die onderling verschillend van vorm zijn. Als echter het TV beeld op de wijze zoals 30 is aangegeven in figuur 2 of in figuur 11 moet warden verdeeld in deelbeelden die alle dezelfde vorm hebben, dan kan dit deelbeeld vormend circuit 401 worden uitgevoerd qp de wijze zoals in figuur 32 is aangegeven. Dit circuit is voorzien van twee geheugens 436(1) en 436(2) die elk als RAM (Randan acces memory) zijn uitgevoerd en die afwisselend 35 worden gebruikt. In zo'n geheugen 436(..) worden de videosignaalmonsters van vier opeenvolgende lijnsignalen achter elkaar ingeschreven. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld wordt verondersteld dat elk lijnsignaal uit 556 videosignaalmonsters bestaat. De 556 signaalmonsters 800 4 5 21 EHN 9804 21 ► * r van het eerste lijnsignaal van de bedoelde vier opeenvolgende lijnsignalen worden qpgeslagen in die geheugenplaatsen die de respektieve-lijke nummers 1,2,3,... 556 hebben. De 556 signaalmonsters van het tweede lijnsignaal worden qpgeslagen in de geheugenplaatsen met de 5 respektievelijke nummers 557, 558, ... 1112. Op overeenkomstige wijze wordt te werk gegaan met de videosignaalmonsters van het derde en vierde lijnsignaal. De aldus qpgeslagen videosignaalmonsters worden in blokken van 4x4 signaalmonsters uitgelezen. Dat wil zeggen dat aan de uitgang van dit geheugen eerst na elkaar verschijnen de videosignaalmonsters 10 die zijn qpgeslagen in die geheugenplaatsen die de respektievelijke nummers 1,2,3,4, 557, 558, 559, 560, 1113, 1114, 1115, 1116, 1669, 1670, 1671, 1672 hebben .Vervolgens verschijnen na elkaar aan de uitgang die videosignaalmonsters die zijn qpgeslagen in het geheugenplaatsen met de respektievelijke numemrs 5, 6, 7, 8, 561, 562, 563,. 564, 1117, 1118, 15 1119, 1120, 1673, 1674, 1675, 1676. Op overeenkomstige wijze wordt ver volgens een derde, een vierde, enz. blok uitgelezen. De aan de uitgang van dit geheugen 436(.) verschijnende videosignaalmonsters worden via een EN-poortschakeling 437 U) toegevoerd aan de OP-poortschakeling 406 waarvan de uitgang is verbonden met de ingang van het transformatie-2o circuit 402 (vergelijk figuur 25).

Om de geheugens 436(.) op de bovengenoemde wijze te laten functioneren, is elk van deze geheugens voorzien van een adresdecoder 438(,.) die elk adrescodes D(.) alsmede een lees-schrijfsignaal F(.,t) ontvangen. Hierbij geldt dat F(2,t) de logisch geïnverteerde 25 versie is van F(1,t) en dat indien F(*.,t) de logische waarde "O" heeft dat dan dit signaal fungeert als schrijf signaal, waardoor in het betreffende geheugen video-signaalmonsters kunnen worden ingeschreven.

Heeft daarentegen F(.,t) de logische waarde "1" dan fungeert dit als leessignaal, waardoor de inhoud van het betreffende geheugen wordt toe-3q gevoerd aan zijn uitgang. Zoals in de figuur is aangegeven, worden deze lees-schrij f signalen tevens toegevoerd aan de EN-poortschakelingen 437(.).

Deze adrescodes en deze lees-schrij f signalen worden opgewekt door een stuurcircuit 439. Dit bevat een modulo 2224 teller 440 35 waaraan de bemonsterpulsen S (1) worden toegevoerd en waarvan de tel-standen als adrescodes AD(0) worden gebruikt. Deze adrescodes fiD-(Q) worden toegevoerd aan een ROM 441 die de adrescodes AD(1) levert. Het verband tussen AD(Q) en AD(1) is gedeeltelijk aangegeven in figuur 33.

800 4 5 21 FHN 9804 22

Op deze teller 440 is verder een uitcodeemetwerk 442 aangesloten dat telkens aan zijn uitgang een puls levert als deze teller de telstand één aanneemt.

Deze puls wordt toegevoerd aan een tweedeler 443 (bij-5 voorbeeld een T-flipflop) die het lees-schrijfsignaalF(2,t) levert aan zijn uitgang Q en die het signaal F(1,t) levert aan zijn uitgang Q. Deze signalen F(1,t) en F(2,t) alsmede de adrescodes AD(0) en AD(1) worden qp de in de figuur aangegeven wijze toegevoerd aan EN-poort-schakelingen 444(.) waarvan de uitgangen zijn verbonden met ingangen 10 van OF-poortschakelingen 445(1) en 445(2) die de respektievelijke adrescodes D(1) en D(2) leveren. Meer in het bijzonder geldt dat als F(1,t) de logische waarde "0" heeft, dat dan D(1) = AD(0) en dat D(2) = AD(1). Heeft daarentegen F(1,t) de logische waarde "1", dan geldt dat D(1) - AD(1) en dat D(2) = AD(Q).

15 H. Slotopmerkingen I. In figuur 25 is schematisch aangegeven hoe het transfor- matiecircuit bij voorkeur wordt opgebcuwd met behulp van twee hulp-transformatoren met elk waarvan de 4x4-Hadamard-matrix van figuur 8 is geassocieerd. Dit transforamtie-circuit kan echter ook warden opge-20 bouwd op de wijze zoals is beschreven in referentie 5. Daarbij worden de videosignaalmonsters x(n) van een deelbeeld, die door het deelbeeld vormend circuit 401 sequentieel worden geleverd, overeenkomstig uitdrukking (1), beschouwd als de elementen van een kolcrnvector X'. Op overeenkomstige wijze worden de door het transformatiecircuit 402 25 geleverde coëfficiënten y(m) beschouwd als de elementen van een kolom-vector Y' en wordt het verband tussen de vectoren X' en Y* gegeven door bijvoorbeeld de in figuur 34 weergegeven 16x16-Hadamard-matrix H^g, zodat geldt: Y' = h16x* 30 II. In de in de praktijk geteste vocrkeursuitvoeringsvorm van de codeer inrichting was N gelijk genomen aan 16. Het aantal bits waarin de coëfficiënten y(m) werden gecodeerd is aangegeven in de tabel die in figuur 35 is oergegeven. Meer in hst bijzonder is in deze figuur in kolom m het rangnunmer van de coefficient y(m) aangegeven en in de 35 kolom ^y(m)| het aantal bits waarin de betreffende coefficient y(m) werd gecodeerd bij een PAL systeem, waarbij het TV beeld werd verdeeld in deelbeelden op de wijze zoals is aangegeven in figuur 20.

800 4 5 21 PHN 9804 23 III. In het voorgaande is ervan uitgegaan dat elke coefficient voortdurend met hetzelfde aantal bits wordt gecodeerd. Een dergelijke coderingsmethode heet "niet-adaptief". Hier zij slechts opgemerkt dat ook een zogenaamde "adaptieve coderingsmethode" kan worden toegepast, 5 bijvoorbeeld één van de methoden die beschreven is in referentie 4, maar bij voorkeur de methode die beschreven is in de Nederlandse octrooiaanvrage 8003873 (PHN 9789).

10 15 20 25 30 35 800 45 21

Claims

4 <* *' PHN 9304 24

1. Werkwijze voor het digitaliseren van een kleuren-video-signaal dat wordt gevormd door een opeenvolging van lijnsignalen die elk bestaan uit een superpositie van een helderheidssignaal en twee kleurinformatiesignalen u(t) en v(t), die elk warden gevormd door een 5 op een hulpdraaggolf, met kleuren-hulpdraaggolffrequentie f , ge- SC moduleerd kleurverschilsignaal, welke werkwijze de volgende stappen cmvat: a. het bemonsteren van het kleuren-videosignaal met een bemonster- frequentie f die gelijk is aan tweemaal de kleuren-hnlpdraaggolf- 10 ® frequentie f en qp tijdstippen die samenvallen met de fasepunten + j + Μ7Γ* van het kleurinformatiesignaal u(t) in het lijnsignaal, waarbij M een geheel getal voorstelt,, ter opwekking van videosignaal-monsters x(n); b. , het samenstellen van een deelbeeld bestaande uit Q tot opeenvolgen- ie de lijnsignalen behorende videogroepen die elk worden gevormd door een opeenvolging van P videosignaalmonsters van het betreffende lijnsignaal; c. het transformeren van een dergelijk deelbeeld in een coefficienten-groep bestaande uit N coëfficiënten y(m) die elk gelijk zijn aan de son van met een faktor +1 of -1 gewogen versies van de videosignaal- 20 monsters van het deelbeeld, waarbij m = 0, 1, 2, ... N-1 en waarbij N gelijk is aan het produkt van P en Q; d. het cmzetten van een coefficient y(m) in een codewoord z(m) dat een aan de betreffende coefficient toegewezen aantal bits bevat.

2. Inrichting voor het digitaliseren van een kleuren-video- 25 signaal dat wordt gevormd door een opeenvolging van lijnsiganlen die elk bestaan uit een superpositie van een helderheidssignaal en twee kleur informatiesignalen u(t) en v(t),. die elk worden gevormd door een op een hulpdraaggolf met kleur en-hulpdraaggolffrequentie f gemoduleerd SC kleurverschilsignaal, bevattende: 30 a. middelen voor het bemonsteren van het kleuren-videosignaal met een bemonsterfrequentie f die gèlijk is aan tweemaal de kleuren-hulpdraag- O golf frequentie f en op tijdstippen die samenvallen met de fasepunten %ƒ« SC + j + My van het kleurinformatiesignaal u(t) in het lijnsignaal, waarbij M een geheel getal voorstelt, ter opwekking van videosignaal- 3ς monsters x(n); b. middelen voor het samenstellen van een deelbeeld bestaande uit Q tot opeenvolgende lijnsignalen behorende videogroepen die eik worden gevormd door een opeenvolging van P video-signaalmonsters van het betreffende 800 45 21 F EHN 9804 25 lijnsignaal; c. middelen voor het transformeren van een dergelijk deelbeeld in een coëfficiënten groep bestaande uit N coëfficiënten y(m) die elk gelijk zijn aan de son van net een faktor +1 of -1 gewogen versies van de 5 video-signaalmonsters van het deelbeeld, waarbij m = 0, 1, 2, .... N-1 en waarbij N gelijk is aan het produkt van P en Q. d. middelen voor het onzetten van een coefficient y(m) in een codewoord z (m) dat een aan deze coefficient toegewezen aantal bits bevat. to 15 20 30 35 300 45 21