PT93848A - Dispositivo de televisao com canais de transmissao multiplos - Google Patents

Description

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C

MEMÓRIA DESCRITIVA

Este invento refere-se a um dispositivo de processamento de sinal de televisão, usando mais do que um canal de transmissão, para conduzir a informação de imagem. Em particular, este invento refere-se a aparelho para codificar e descodificar informação de canal auxiliar, usada para aumentar a informação de canal principal.

Um receptor de televisão convencional, tal como um receptor de acordo com os padrões de transmissão NTSC (dispositivo de transmissão a cores da televisão americana) adaptado nos Estados Unidos e noutras partes, mostra uma imagem com um alargamento 4:3 (razão entre a largura e a altura da imagem mostrada). Recentemente, houve interesse em usar alargamentos mais altos para dispositivos receptores de televisão de écran largo, tais como 2:1, 16:9 ou 5:3, visto que tais alargamentos mais altos aproximam-se mais, ou igualam, o alargamento do olho humano, do que o faz o alargamento 4:3 de um visor de receptor de televisão convencional. Contudo, dispositivos de televisão de écran largo, os quais transmitem simplesmente sinais, tendo um alargamento aumentado comparado com dispositivos convencionais, são incompatíveis com receptores de alargamento convencional. É portanto desejável ter ura dispositivo de écran largo, que seja compatível com receptores de televisão convencionais. É ainda mais desejável ter tal dispositivo de écran largo compatível com requisitos para melhorar ou aumentar a definição da imagem mostrada de modo a fornecer detalhe de imagem extra. Tal dispositivo EDTV (televisão de definição aumentada) de écran largo é descrito por Μ. A. Isnardi e adjuntos num artigo "Encoding for Compatibility and Recoverability in the ACTV System", IEEE Transactions on Broadcasting, Vol. BC-33, Dezembro de 1987, e num artigo "Decoding Issues in the ACTV System", IEEE Transactions on Consumer Electronics. Vol. 34, Fevereiro de 1988.

Dispositivos de écran largo de televisão de alta definição (HDTV) utilizam normalmente dois canais. Um dispositivo de dois canais, particularmente vantajoso para conduzir informação HDTV de écran largo, é descrito no requerimento de patente dos Estados Unidos número de série 252 340 de ML A. Isnardi e adjintitulada "Extended Definition Widescreen Television System Using Plural Signal Trasnsmission Channels". Este pedido descreve um dispositivo de écran largo de alta definição de dois canais, tendo um canal principal compatível NTSC codificado com informação de écran largo e informação de detalhe de imagem extra, como descrito nos artigos acima mencionados de Isnardi e adj., e tendo um canal auxiliar contendo informação para aumentar a informação contida no canal principal. Â técnica para codificação da informação de canal principal é também descrita no pedido de patente dos Estados Unidos número de série 139 339 de J. S. Fuhrer intitulado "Compatible Television System with Companding of Auxiliary Signal Encoding Information" e no pedido de patente dos Estados Unidos no. de série 139 340 de Μ. A. Isnardi intitulado "Extended Definition Widescreen Television Signal Processing System". É aqui reconhecido como desejável fornecer um dispositivo HDTV de écran largo de dois canais, tendo um canal auxiliar digital, contendo informação de sinal a qual é digiialmenie comprimida, de uma maneira que reduz a probabilidade de um espectador distinguir artifícios de ruído, os quais podem ser associados com o processo de compressão de dados. Por consequência, de acordo com os princípios do presente invento, antes da compressão de dados digital, o sinal digital auxiliar é codificado, separando-o num grande número de componentes de sinal de sub-banda contendo principalmente informação de margem de imagem. O presente invento é concretizado num dispositivo de alta definição de écran largo, o qual transmite sinais num canal principal compatível NTSC, e num canal auxiliar de aumento. O canal principal é codificado com informação de écran largo e de melhoramento de detalhe extra, como descrito por Isnardi e adj. nos artigos acima mencionados. O canal auxiliar conduz um sinal diferença, representando a diferença entre a informação de fonte video de alta definição original e a informação conduzida pelo yy

70 849 RCA 85,517 -4- canal principal.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 é um diagrama de blocos de um dispositivo de transmissão de sinal de televisão de dois canais, incluindo aparelho de codificação de acordo com o presente invento. À Figura 2 é um diagrama de blocos de uma disposição de descodificador de receptor de dois canais associada com o dispositivo da Figura 1.

As Figuras 3 e 4 ilustram diagramas de blocos de aparelho codificador empregado no canal auxiliar.

As Figuras 5 e 6 ilustram diagramas de blocos de aparelho descodificador associado com o sinal auxiliar num receptor.

As Figuras 7 e 8 ilustram as respostas de filtros associados aos aparelhos das Figuras 4 e 6.

Na Figura 1, os sinais de televisão de alta definição (HDTV) de écran largo (por exemplo, alargamento 16; 9} Y, I e Q de uma fonte 110 (por exemplo, uma câmara video) são aplicados a um transmissor 112. O sinal Y contém informação de imagem de luminância, que ocupa uma banda de frequências horizontais entre 0 Hz e 20 MHz, e os sinais I e Q contém informação de imagem de crominância, que ocupa uma banda de frequências horizontais entre 0 Hz e 10 MHz.

Os sinais Y, I e Q são codificados através de um codificador de canal único 114, do tipo descrito nos pedidos de patente pendentes acima mencionados, e nos folhetos de Isnardi e ad j. . 0 sinal codificado é então transmitido por uma antena 115. 0 sinal transmitido é recebido por uma antena 120 de um receptor NTSC convencional 122, e por uma antena 124 de um receptor de televisão de definição aumentada (EDTV) de écran largo, incluindo um visor de écran largo 128. 0 receptor EDTV de écran largo inclui um descodificador de canal único 125 do tipo descrito nos pedidos de patente acima referenciados, e folhetos de Isnardi e adj. para descodificar o sinal recebido em componentes de imagem de luminância e crominância de definição aumentada, constituintes 5- ΙμΙ./Zr- 70 849 RCA 85,517 Y*, 1’ e Q* , os quais são mostrados no visor EDTV de écran largo 128. 0 dispositivo da Figura 1 também inclui um codificador de canal auxiliar 142, incluindo um codificador de sub-banda e compressor de dados digitais,de acordo com o presente invento. O codificador 142 codifica um sinal, representando a diferença entre a informação de sinal EDTV de écran largo, como mostrada pela unidade receptora de écran largo 128, e a informação de sinal HDTV de écran largo original da fonte 110. Este sinal diferença é desenvolvido, subtraindo os sinais de saída YJ, IT e Q’ , fornecidos por um descodificador de canal único 140, dos sinais respectivos Y, I e Q fornecidos pela fonte 110. O descodificador de canal único 140 pode ser idêntico ao descodif icador 125. Um sinal de televisão auxiliar Δ S, do codificador 142, é transmitido por uma antena 130. 0 sinal diferença auxiliar transmitido pela antena 130 e o sinal principal transmitido pela antena 115, são recebidos por uma antena 132 associada com um dispositivo de recepção HDTV de écran largo. Este dispositivo inclui um descodificador de dois canais 134, para descodificar o sinal principal e o sinal auxiliar, e para adicionar os sinais de crominância e luminância constituintes descodificados, para produzir os sinais componentes HDTV de écran largo respectivos Y", I" e Q" adequados para serem mostrados por um mostrador HDTV de écran largo 138. 0 codificador 142 e os elementos correspondentes do descodificador 134, de acordo com o invento, serão subsequentemente explicados. À Figura 2 é um diagrama de blocos de uma disposição exemplar do descodif icador de dois canais 134 da Figura 1. Uma antena 220 é acoplada aos sintonizadores 202 e 222, os quais sintonizam os canais RF respectivos, conduzindo o sinal principal e sinal auxiliar Δ S transmitidos. Um descodificador de canal único 204 descodifica o sinal principal, produzido pelo sintonizador 202, para produzir os sinais componentes Yf , 1’ e Q1. 0 descodificador 204 pode ser semelhante ao descodificador de canal único descrito nos pedidos de patente e artigos de Isnardi e adj. acima mencionados. Um descodificador de sinal auxiliar *5r 70 849 RCA 85,517 c.~ -

-6-206, incluindo redes de divisão quântica, descodifica o sinal auxiliar Δ S do sintonizador 222, para produzir o sinal diferença de luminância aumentada por divisão quântica Ai’, e os sinais diferença de cor aumentada por divisão quântica Ai’ e Aq!. O descodificador de sinal auxiliar será explicado em maior detalhe subsequentemente. Os sinais A Y* , Δ I* e Δ Qr são combinados com os sinais de exploração progressiva de 525 linhas por quadro, Y’, 1’ e QJ fornecidos pelo descodificador de canal único 204 através dos respectivos adicionadores 208, 210 e 212, para gerar os sinais de exploração entrelaçada de 1050 linhas por quadro Y", I" e Q", os quais são aplicados ao visor HDTV de écran largo 136 da Figura 1. 0 visor 136 pode ser um visor de exploração progressiva de 525 linhas convencional, controlado por um sinal de relação de campo para deslocar as 525 linhas mostradas de metade de um espaço entrelaçado campo a campo, para construir um visor de exploração entrelaçada de 1050 linhas.

Como descrito em detalhe nos pedidos de patente e artigos de Isnardi e adj. acima mencionados, o sinal compatível NTSC codificado, conduzido pelo canal principal, contém três componentes. Em resumo, o primeiro destes componentes é um sinal de banda base entrelaçado 2:1 de 525 linhas por quadro com um alargamento 4:3 padi*ão. Este componente inclui informação de painel central da fonte de écran largo original, o qual foi expandido em tempo para ocupar quase todo o intervalo de linha activa. 0 primeiro componente também inclui informação de baixa frequência horizontal de painel lateral, que foi comprimida em tempo em regiões de sobrexploração de imagem horizontal esquerda e direita do mostrador 122, associado com o receptor NTSC padrão. A informação de painel lateral de baixa frequência é fisicamente oculta da vista, visto que não é mostrada por um receptor NTSC padrão. 0 primeiro componente é integrado intraquadro para frequências acima de cerca de 1,5 MHz antes de ser combinado com o segundo e terceiro componentes. 0 segundo componente é um sinal de banda de base entrelaçado 2:1 auxiliar, derivado do sinal de fonte original, no qual a informação de alta frequência de painel lateral esquerdo e 70 849 RCA 85,517

Ο -Ίdireito exclusiva da informação de baixa frequência, foram cada expandidas em tempo para ocupar metade do intervalo de linha activa. Assim,a informação de alta frequência de painel lateral expandido, ocupa substancialmente o tempo de linha activa completo do segundo componente. 0 terceiro componente é um sinal de banda de base entrelaçado 2:1 auxiliar derivado do sinal de fonte original e contendo informação de detalhe de luminância horizontal de alta frequência, adicional, entre, aproximadamente, 5,0 MHz e 6,0 MHz. Esta informação é deslocada para baixo em frequência,para ocupar uma banda de frequências entre 0 e 1,0 MHz. 0 segundo e terceiro componentes são cada um integrados intraquadro e comprimidos em amplitude, antes de modular os respectivos sinais subportadores auxiliares suprimidos, relacionados em quadratura de fase. Os sinais subportadores auxiliares têm uma frequência (p. ex. 3,108 MHz), que é um múltiplo ímpar de metade da frequência de exploração de linha horizontal, e que está dentro da banda de crominância do espectro de sinal de banda de base NTSC. Adicionalmente, os sinais subportadores auxiliares mostram uma mudança de fase de 180SC de campo para campo, onde um campo é definido por 262 períodos de linha horizontal. Assim as fases dos sinais subportadores auxiliares alternam numa maneira diferente da fase alternadora de um sinal subportador de crominância NTSC. O sinal subportador, auxiliar modulado em quadratura, é combinado com o primeiro componente integrado intraquadro, e um sinal combinado resultante modula uma portadora de imagem RF, a qual é transmitida através da antena de canal principal 115 na Figura 1.

Os sinais diferença auxiliares A Y, Δΐ e Δ Q são codificados e comprimidos na unidade 142, por meio de um processo de compressão de dados e codificação de sub-banda digital, como será explicado. Os sinais diferença A ¥, A I eAQ são assumidos como estando na forma digital (binária) depois da apropriada conversão de analógica para digital, e contém informação de alta frequência com energia relativamente baixa. O sinal de canal principal é transmitido, neste exemplo, pela antena 115, na forma 70 849 RCA 85,517

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8-analógica. A Figura 3 ilustra um aparelho adequado para implementar o codificador de sinal auxiliar 142 da Figura 1. 0 sinal diferença de luminância A Y é aplicado a um filtro de quadratura de espelho (QMF) 312, para divisão do sinal Δ Y em quatro sub-bandas de frequência espaciais. Estas bandas são identificadas como a banda LL (banda de baixa frequência horizontal e de baixa frequência vertical), a banda LH (banda horizontal baixa e banda vertical alta), a banda HL (banda horizontal alta e banda vertical baixa) e a banda HH (banda horizontal alta e banda vertical alta). Cada banda apresenta a energia presente no sinal diferença A Y, para a banda de frequência espacial particular.

Considerando um objecto de imagem contendo informação de margem horizontal, vertical e diagonal, a informação associada com a sub-banda LL é representativa de uma versão borrada do objecto, enquanto a informação, associada com as sub-bandas LH, HL e HH, é representativa das informações de margem horizontal, vertical e diagonal, respectivamente. Cada uma das bandas LH, HL e HH contém informação de imagem grandemente exclusiva de informação de campo plano. Cada uma das bandas é dividida em quantos separadamente por meio de respectivas unidades de divisão quântica 314a-314d de acordo com um algoritmo prescrito antes de serem aplicados a um multiplexador de tempo 313. sao

Os sinais diferença A I e Aq são processados, essencialmente, da mesma maneira do que o sinal A Y, por meio de um codificador QMF 322 (o qual é semelhante ao codificador QMF 312) e dos quantizadores 324a-324d (os quais são semelhantes aos quantizadores 314a-3l4d) antes de serem aplicados ao multiplexador 313. Como notado anteriormente, os sinais I e Q mostram uma largura de banda de 10 MHz, ou metade da largura de banda de 20 MHz do sinal de luminância Y. Assim os sinais diferença Ale Δ Q mostram inicialmente metade da largura de banda horizontal do sinal A Y· Para se conseguirem razões de largura de banda de luminância e crominância de 2:1 iguais nas dimensões horizontal, vertical e temporal, e para permitir uma maior compressão de crominância, os sinais Ale A Q -9— 70 849 RCA 85,517 dizimados 2:1 verticalmente e temporalmente, antes da codificação de sub-banda. Isto é conseguido por um circuito de entrada, incluindo um comutador de campo 325 e um circuito de dizimação vertical 2:1 (amostragem para baixo) 327. O sinal diferença Δ I é conduzido pelo comutador 325 para o dizimador vertical 327 durante os campos de imagem ímpares quando o comutador 325 está na posição mostrada, e o sinal diferença /\Q é conduzido pelo comutador 325 para o dizimador vertical 327, durante os campos pares, quando o comutador 325 está na outra posição. A divisão quântica de dados produzida pelos divisores quânticos 314a-314d, no circuito de luminância, é uma parte constituinte de um processo de compressão de dados digitais, envolvendo também o bloco codificador 315. O processo de compressão de dados retira informação redundante de modo que poucos bits de dados são enviados com uma razão mais baixa sem comprometimento assinalável da resolução da informação. Nesta realização, os dados de entrada, com uma razão de aproximadamente 500 MB/segundo, são comprimidos para uma razão de 20 MB/segundo, a qual é compatível com a largura de banda de 6 MHz do dispositivo de televisão NTSC convencional.

Comparada com a compressão de dados analógicos, a compressão de dados digitais fornece com vantagem melhores prespectivas para a recuperação de informação livre de ruído no descodificador, e consegue um factor significantemente melhor de sinal ruído para sinais de baixo ruído. Sob este ponto de vida é também de notar que segmentação do sinal de entrada em sub-bandas LL, LH, HL e HH, antes da compressão de dados, resulta na geração de ruído pelo processo de compressão de dados, sendo menos notado numa imagem visionada reproduzida. Um dispositivo que comprime os dados de um sinal não segmentado original, não distingue áreas de imagem "plana" e áreas de margem, Em tal caso, o ruído gerado pelo processo de compressão acontece em toda a área de imagem após a expansão de dados num receptor. Em contraste, o dispositivo de compressão de dados descrito distingue, com vantagem, entre áreas de imagem plana e de margem, devido à divisão do sinal de entrada em sub-bandas, como explicado. 0 ./ -10-

70 84S BCA 85,517 esquema de compressão de dados descrito, funciona primeiramente na informação de margem, quando associado às bandas KH, HL e HH, de modo que o ruído gerado pelo processo de compressão é associado às margens de imagem e nota-se menos quando a informação de imagem é reconstruída no descodificador. Os sinais de sufo-bandas associados com a informação de margem horizontal (banda LH) e informação de margem vertical (HL), são considerados serem mais importantes do que os outros. 0 sinal associado com a banda LL é opcional. Este sinal pode ser usado, para levar informação para reduzir os artifícios associados ao sinal de canal principal, ou para auxiliar na conversão de exploração entrelaçada para progressiva, por exemplo. 0 processo de divisão quântica reduz as variações entre os bits de dados de sinal de entrada, de modo que o codificador Huffman seguinte, pode codificar os dados mais efecientemente, usando menos bits de dados. O tipo de divisão quântica usada é uma função das características de sinal, num dispositivo dado. Nesta realização, cada um dos quatro sinais de sub-banda é dividida em quantos da mesma maneira, porque as sub-bandas contêm substancialmente características e distribuição de energia semelhantes. Contudo, o uso de componentes de sinal de sub-banda separados permite a oportunidade de se tratar cada componente de sub-banda dif ereiitemente, de acordo com as necessidades de um dado dispositivo. Em virtude da divisão quântica ser primeiramente associada com a informação de margem, informação que pode ser perdida durante o processo de divisão quântica, não prejudica significantemente uma imagem reproduzida quando observada por um espectador. 0 processo de divisão quântica é bem conhecido e envolve uma comparação de limiar dos dados de entrada. Em resumo, o número de elementos pixel em cada sinal de sub-banda, do codificador QMF, é um quarto do sinal de entrada original. Cada elemento é uma palavra de 8 bits tendo um bit de sinal e bits vários definindo a grandeza do elemento. Cada palavra de 8 bits corresponde a um pixel de imagem depois da dizimação pelo processamento QMF, isto é, neste ponto não existe correspondência directa 1 i 1 entre o -11- 70 849 RCA 85,517 número de elementos pixel do sinal de fonte original e o número de palavras de 8 bits. A grandeza de cada elemento é comparada com um limiar. Se a grandeza excede o limiar, o valor do elemento representando a sua grandeza é substituído por um novo valor representando a diferença, pela qual a grandeza excede o limiar. 0 sinal de bit permanece sem alteração, 0 valor de substituição é uniformemente dividido em quantos, dividindo o valor de substituição por um valor fixo e truncando os quocientes para os valores inteiros. Este processo pode ser conseguido por meio de uma tabela de consulta. O multiplexador 313 fornece uma corrente de dados de 8 bits ao bloco codificador 315. Os sinais diferença de sub-banda de luminância divididos em quantos, das unidades 314a-314d, e os sinais diferença de cor de sub-banda sequencial de campo dividido em quantos Δ I, Δ 6 das unidades 324a-324d são mutuamente atrasados de uma quantidade prescrita, pelas redes precedentes (não mostradas) de modo a que, de outro modo, os sinais de luminância e crominância desenvolvidos concorrentemente não se sobrepõem durante o processo de multiplexagem. Os sinais de saída divididos em quantos, das unidades 314a-314d são multiplexados em tempo numa sequência em série de palavras de 8 bits, seguidos pela informação dividida em quantos sequencial de campo multiplexado em tempo Δ I e Δ Q- O bloco codificador 315 inclui um codificador Huffman, o qual é um codificador de entropia de comprimento variável, tendo características de funcionamento e estruturais bem conhecidas, precedido por um codificador de comprimento de percurso-zero como também é sabido. Valores de dados, que se espera ocorrerem frequentemente, são codificados usando palavras de código curtas, enquanto os valores de dados que se espera ocorrerem menos frequentemente, são codificados usando palavras de código mais longas. O processo de codificação envolve o uso de uma tabela de consulta programada gerada antecipadamente para produzir, em resposta a palavras de dados de entrada, palavras de dados de saída codificados, incluindo valores de não-zero divididos em quantos e percursos de valores zero consecutivos. A entrada de -12- 70 849 EGA 85,517 dados dividos em quantos para o codificador Huffman é explorada para detectar a presença de valores zero ou não-zero divididos em quantos. Uma alta percentagem dos valores é tipicamente zero devido aos funcionamentos de limiar ou de divisão quântica no divisor quântico 314. Uma palavra código de saída programada correspondente é gerada em resposta a todos os valores de dados divididos em quantos não-zero. A primeira detecção de um valor de divisão quântica zero, ou no inicio de uma linha de imagem ou seguindo imediatamente um valor não-zero, leva a zero um contador. O contador é incrementado por 1, para todos os valores zero que se seguem. Este é o "percurso" dos valores zero, o qual termina com a ocorrência de um valor não-zero ou com o fim de uma linha dada. Quando está terminado um percurso, é gerada uma palavra de código de saída correspondendo a um valor (comprimento} do percurso.

Um separador 318 serve como um interface, para fazer a razão de dados de saída variáveis do codificador Huffman 315, compatível com a razão de dados fixa (p. ex. 20 MB/s) do canal de saída, que conduz o sinal diferença comprimido multiplexadoΔ S. O sinal de saída do separador 316 é conduzido para o canal de saída, através de um modulador 318, incluindo um conversor de digital para analógico. 0 sinal de saída Δ S é modulado num portador RF apropriado para transmissão terrestre no canal auxiliar. Outros veículos de transmissão, tais como ligações de micro-ondas ou de fibras ópticas, podiam também ser usados. A Figura 4 mostra detalhes do codificador de filtro de quadratura de espelho 312 na Figura 3. 0 codificador QMF 312 inclui dois filtros FIR (de resposta de impulso finita) digitais. Um destes filtros inclui um filtro passa baixo horizontal 410, e o outro inclui um filtro passa alto horizontal 420. Os dois filtros são complementares um do outro, em que as suas respostas de frequência são imagens de espelho um do outro a cerca de metade da frequência Nyquist. As respostas de frequência normalizadas destes filtros são mostradas nas Figuras 7 e 8, respectivamente. Nas Figuras 7 e 8 o ponto 0,5 f corresponde à frequência de amostragem Nyquist na conversão de informação de // -//-,......'·.· c r,i ..j 70 849 ^ ::n RCA 85,517 -13- imagem analógica para a forma digital. Os filtros 410 e 420 mostram respostas de imagem espelho com cerca de metade da frequência Nyquist {0,25 f). O filtro passa baixo 410 mostra uma frequência de corte de metade da frequência Nyquist, e o filtro passa alto 420 mostra uma banda passante, começando em metade da frequência Nyquist. 0 sinal diferença de entrada Δ Y, na forma de uma rede de pixel bidimensional, contendo . pixels de imagem horizontal explorados de campo verticalmente, é primeiro filtrado horizontalmente, em primeiro e segundo circuitos de sinal, incluindo filtros 410 e 420. No circuito superior, um sinal filtrado passa baixo do filtro 410, é dizimado horizontalmente (isto é, horizontalmente amostrado para baixo) por um factor de dois numa unidade 412. 0 sinal de saída do filtro 420, num circuito de sinal mais baixo, é processado de modo semelhante por uma unidade 422. O sinal dizimado da unidade 412 é filtrado passa alto e passa baixo verticalmente pelos filtros 413 e 414 respectivamente, e o sinal dizimado da unidade 422 é filtrado em passa baixa e passa alto verticalemte pelos filtros 423 e 424, respectivamente. Os filtros passa baixo verticais 413 e 423 são idênticos e mostram as características mostradas na Figura 7, e os filtros passa alto verticais 414 e 424 são idênticos e mostram as características mostradas na Figura 8. Os sinais de saída dos filtros 413, 414, 423 e 424 são dizimados verticalmente de um factor de dois, pelas unidades 415, 418, 425 e 428, respectivamente, para produzir o sinal diferença de luminância de sub-banda LL Υ|χ, sinal diferença e luminância de sub-banda LH YljI , sinal diferença de luminância de sub-banda Yjjl e sinal diferença de luminância de sub-banda HH Yjjjj. A natureza das sub--bandas LL, LH, HL e HH foi mencionada antes. Informação adicional respeitante a filtros de espelho de quadratura pode ser encontrada no texto Multirate Digital Signal Processing R- E. Crochierte e L. R. Rabiner, Prentice-Hall, 1983. 0 funcionamento do descodificador de canal auxiliar, no receptor, é semelhante ao funcionamento codificador do transmissor excepto que a ordem de funcionamento está invertida. -14- 70 849 RCA 85,517 A Figura 5 ilustra o descodificador de canal auxiliar 206 da Figura 2.

Na Figura 5, o sinal de entrada Δ S é um sinal analógico fornecido a partir da saída do sintonizador de canal auxiliar 222 na Figura 2. 0 sinal Δ S é conduzido por um modulador de entrada 512, o qual inclui um conversor de analógico para digital, para um descodificador Huffman 513. Gomo cada palavra de código em série é reconhecida pelo descodificador Huffman 513, sendo gerada uma palavra de saída descodificada correspondente de uma unidade de memória programada associada {por ex. uma tabela de consulta), a qual é idêntica a uma unidade correspondente na rede codificadora Huffman transmissora. As palavras descodificadas mostram percursos de valores não-zero ou zero. 0 sinal de saída descodificado, do descodificador Huffman 513, é desmultiplexado por uma unidade 515, para produzir sinais de sub-banda de luminância dividido em quantos separados às unidades divisoras quânticas inversas respectivas 516, onde estes sinais são individualmente sujeitos a um processo de divisão quântica inverso o qual é o inverso do processo de divisão quântica realizado no codificador. Os valores não-zero, associados com cada um dos quatro sinais sub-bandas, são primeiro multiplicados pelo mesmo factor constante usado no andar de divisão quântica transmissora. A seguir a grandeza dos valores não-zero é aumentada da quantidade de limiar de quantização usado no codificador transmissor. Os valores zero são excluídos deste processo.

Os quatro sinais sub-banda individuais, da saída da rede de divisão quântica inversa 516, são respectivamente escritos em segmentos separados de uma unidade de memória de campo 518. O tamanho de cada segmento è um quarto do tamanho de uma memória de campo completa, visto que no codificador, a dizimação horizontal e vertical, cada por um factor de dois, reduz o tamanho de imagem de um factor de quatro. Quando cada segmento de memória de campo está completo, os sinais sub-banda de saída Υ’χ,χ,, Y’lu, Y’ifiL e Y’hh são aplicados a uma rede descodif icadora de filtro de quadratura de espelho (QMF) 519, a qual produz o sinal de -15- 70 849 RCA 85,517 diferença de saída ΔΥ'·

Os sinais sub-banda de crominãncia auxiliar divididos em quantos desmultiplexados, são fornecidos da unidade 515 a uma rede processadora I, Q 520, a qual é disposta da mesma maneira que o processador de luminância, incluindo as unidades 518, 518 e 519. 0 sinal de saída, do processador 520, inclui sinais Δΐ1 © A Q’ em sequência de campo, os quais são expandidos verticalmente de um factor de dois por meios de uma unidade 522. A relação em tempo original dos sinais 1’ e Q’ , do expansor 522, é restabelecida por meios de uma rede, incluindo comutadores sincronizados de campo 524, 530 e 532 e redes de retardo de campo 525 e 526, dispostos como mostrado. O descodificador QMF de luminância 519 é mostrado em maior detalhe na Figura 6. O descodificador QMF 519 reconstrói um único campo de informação de imagem de sinal diferença de luminância dos quatro sinais sub-banda de luminância. Cada um dos sinais sub-banda é expandido verticalmente (amostrado para cima) pelas unidades 810, 611, 612 e 613, respectivamente. Isto é conseguido pela inserção de uma linha de valores zero entre cada duas linhas de cada banda. As bandas expandidas verticalmente são então respectivamente filtradas por filtros verticais passa baixo e passa alto 614-617 como indicado. Estes filtros têm parâmetros semelhantes aos filtros verticais correspondentes no codificador transmissor. Os sinais de saída dos filtros 614 e 615 são combinados subtractivamente num combinador 618 e multiplicados por um factor de dois numa unidade 620. De modo semelhante, os sinais dos filtros 616 e 617 são combinados subtractivamente num combinador 619 e multiplicados por um factor de dois numa unidade 621.

Os sinais de saída do combinador 620 são expandidos horizontalmente por um factor de dois numa unidade 622, antes de serem filtrados em passa baixo horizontalmente por uma unidade 623. Á amostragem para cima horizontal envolve a inserção de uma amostra de valor zero entre amostras horizontais adjacentes. De modo semelhante, os sinais de saída do combinador 621 são horizontalmente expandidos por um factor de dois numa unidade

70 849 RCA 85,517 -16- 624, antes de serem filtrados passa alto horizontalmente por uma unidade 625. Os sinais filtrados das unidades 623 e 625 são combinados subtractivamente combinados num combinador 630 e multiplicados por um factor de dois numa unidade 632 para produzirem o sinal de saída Δ Y’ · Os multiplicadores 620, 621 e 632 actuam como elementos de comparação de sinal para assegurarem que o sinal de saída &Yf tem substancialmente a mesma energia que estava presente no sinal Δ Y original, isto é, antes da amostragem para cima e amostragem para baixo.

Claims (11)

1. 70 849 RCA 85,517 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo para gerar sinais principal e auxiliar representando uma imagem de televisão de alta definição (HDTV), caracterizado por compreender! uma fonte (110) de sinal video tipo televisão, representando informação de imagem HDTV, tendo um nível de detalhe substancialmente maior do que o de uma imagem video convencional; primeiros meios de processamento de sinal (114) acoplados à dita fonte, para gerarem um sinal video principal, representando uma imagem melhorada, tendo um nível de detalhe maior do que o de uma imagem video convencional, mas menor do que o de uma imagem video HDTV; meios (140) para gerarem um sinal auxiliar de diferença digital representando a diferença entre o dito sinal de televisão da dita fonte e o dito sinal video principal; e segundos meios de processamento de sinal (142) que reagem ao dito sinal diferença para desenvolverem um sinal auxiliar de diferença traduzido, compreendendo os ditos segundos meios de processamento de sinal: a) meios para separarem o dito sinal de diferença numa pluralidade de sinais de sub-banda digitais incluindo vários sinais sub-banda contendo principalmente informação de margem de imagem; e b) meios de compressão de dados digitais para comprimirem digitalmente os ditos sinais de sub-banda.
2. 2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos meios de comparação incluírem um filtro de quadratura de espelho.
3. 3 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos meios de compressão de dados digitais incluírem: e meios para divisão quântica dos ditos sinais sub-banda; -18- -18- '/L 70 849 RCA 85,517 meios de codificação Huffman que reagem aos sinais sub-banda divididos em quanta dos ditos meios de divisão quântica.
4. 4 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito sinal de televisão vindo da dita fonte, representar a informação de imagem HDTV de écran largo.
5. 5 - Dispositivo para receber um sinal tipo televisão, incluindo um componente de sinal video principal representando uma imagem de televisão de definição aumentada tendo um nível de detalhe maior do que o de uma imagem video convencional, e um componente de sinal auxiliar incluindo informação para aumentar a dita imagem de televisão de definição aumentada, incluindo o dito componente de sinal auxiliar uma pluralidade de sinais de sub--banda incluindo vários ninais de sub-banda contendo principalmente informação de margem de imagem; caracterizado por compreender um aparelho que inclui: primeiros meios (202, 204) para processarem o dito componente de sinal principal para produzirem a informação de sinal de imagem principal, representando uma imagem de definição aumentada; segundos meios (222, 206) para processarem o dito sinal auxiliar para produzirem informação auxiliar, representando informação aumentada para a dita imagem de definição aumentada; e meios (208, 210, 212) para combinarem a dita informação de sinal de imagem principal e da dita informação incrementada para produzirem um sinal de saída, representando uma imagem de definição aumentada incrementada.
6. 6 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os ditos segundos meios de processamento de sinal incluírem: meios para expansão digital de dados da dita pluralidade de sinais sub-banda; e meios para combinarem os ditos sinais sub-banda expandidos. -19- 70 849 RCA 85,517
7. 7 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os ditos meios de combinação incluírem um filtro de quadratura de espelho.
8. 8 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizado por os ditos vários sinais sub-banda incluírem um primeiro componente, contendo principalmente informação de margem horizontal, e um segundo componente, contendo principalmente informação de margem vertical.
9. 9 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2 ou 8, caracterizado por os ditos vários sinais sub-banda incluírem um terceiro componente contendo quantidades significantes de informação horizontal e vertical definindo informação de margem diagonal.
10. 10 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 3 ou 9, caracterizado por a dita pluralidade de sinais sub-banda incluírem um componente contendo principalmente informação de baixa frequência horizontal e informação de baixa frequência vertical.
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