WO1993016554A1 - Verfahren und schaltung zur decodierung von letterbox-signalen - Google Patents

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WO1993016554A1 PCT/EP1993/000189 EP9300189W WO9316554A1 WO 1993016554 A1 WO1993016554 A1 WO 1993016554A1 EP 9300189 W EP9300189 W EP 9300189W WO 9316554 A1 WO9316554 A1 WO 9316554A1
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Uwe Riemann
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Deutsche Thomson-Brandt Gmbh
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    • H04N11/16—Transmission systems characterised by the manner in which the individual colour picture signal components are combined using simultaneous signals only in which one signal, modulated in phase and amplitude, conveys colour information and a second signal conveys brightness information, e.g. NTSC-system the chrominance signal alternating in phase, e.g. PAL-system
    • H04N11/167—Transmission systems characterised by the manner in which the individual colour picture signal components are combined using simultaneous signals only in which one signal, modulated in phase and amplitude, conveys colour information and a second signal conveys brightness information, e.g. NTSC-system the chrominance signal alternating in phase, e.g. PAL-system a resolution-increasing signal being multiplexed to the PAL-system signal, e.g. PAL-PLUS-system

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit for decoding letterbox signals.
  • the PALplus system standard is currently specified for the compatible transmission of the 16: 9 widescreen format via terrestrial channels.
  • the 16: 9 image information is displayed in a compatible manner on the 4: 3 receiver with black stripes on the upper and lower edge of the image.
  • a vertical format conversion is required to adapt the geometrical relationships on the conventional 4: 3 receiver, in which only a smaller number of active lines is displayed in the visible picture window on the 4: 3 receiver (letterbox display).
  • the remaining areas of the 4: 3 receiver appear as black strips of 72 lines at the top and bottom of the picture.
  • all lines of the source image are required for format-filling display on the future 16: 9 receiver.
  • the information required for this is transmitted as a so-called auxiliary signal (helper) in the black stripes at the top and bottom of the picture.
  • the ultrasonic black area in the amplitude area is used for the transmission of the additional information. As a result, the stored additional information is only slightly visible on the 4: 3 receiver.
  • the proposed compatible transmission of 16: 9 pictures in the current television standard has some disadvantages.
  • the first line of the video image (line 23) is only half full of video information. Usually this line disappears in the overscan area of the receiver and is therefore not visible.
  • this line is transferred to the first visible line of the letter box picture and thus moves into the visible part of the television picture.
  • the visible compatible PALplus picture would therefore begin with half a line.
  • the invention has for its object to provide an improved method for letterbox decoding. This object is achieved by the inventive method specified in claim 1.
  • the method according to the invention consists in that for decoding letterbox signals before the transmission-side letterbox format conversion of the lines containing the picture contents, the first line (23) of the first field and the last line (623) of the second field is set to a fixed value, in particular black, and after the format conversion the helper lines (23-58) of the first field by one line in the direction of higher line numbers and the helper lines (588-623) of the second field by one line in the direction of lower lines numbers are shifted, whereby for the receiver-side reconstruction (45) of the original lines (23-623) instead of the missing first letterbox line (59) of the first partial image, the last transmitted or recorded helper line (59) and instead of the missing last letterbox line (587) of the second field, the first transmitted or recorded helper line (587) is used.
  • the invention is based on the further object of specifying a device for the method according to the invention. This object is achieved by the device according to the invention specified in claim 2.
  • the device according to the invention is provided with storage means for helper signals (42) and storage means (43) for letterbox signals, to which the corresponding lines are supplied in a controlled manner by an input and readout control (44) and from which the corresponding lines are read out into a subsequent reconstruction matrix (45) to form the original number of lines on the transmitter side the reading and reading out for the helper lines and for the letterbox lines takes place continuously by reading in the helper line arranged at this point for the missing letterbox line.
  • storage means for helper signals (42) and storage means (43) for letterbox signals to which the corresponding lines are supplied in a controlled manner by an input and readout control (44) and from which the corresponding lines are read out into a subsequent reconstruction matrix (45) to form the original number of lines on the transmitter side the reading and reading out for the helper lines and for the letterbox lines takes place continuously by reading in the helper line arranged at this point for the missing letterbox line.
  • the first drawing file is offset by one line compared to the second drawing file.
  • the number of active letterbox lines per field must be reduced by one line, so that of the originally 216 lines per field, only 215 active lines remain for the transmission of the letterbox image.
  • the studio ensures that the source material has a black line in the first position in the first field (line No. 23) or in the second position in the second field (line No. 623) before the format conversion, as shown in Fig. 1 shown.
  • the format conversion three letterbox lines are interpolated from four lines each
  • these black lines would again lead to approximately black lines in the letterbox image due to the interpolation used (lines No. 59 and No. 587 in FIG. 2).
  • these lines should not be transferred because their information content is only low.
  • the resulting gap is compensated for in that, according to FIG. 3, the transmission of the first 36 helper lines for the first sub-picture only begins in line No. 24 and the transmission of the last 36 helper lines for the second sub-picture already starts from line No. 587. This leaves a total of 430 active lines for the letterbox image and 144 lines for the helper signal. The desired time difference of 312 lines now results between the corresponding active lines of the first and the second partial image.
  • the PALplus decoder reconstructs from the auxiliary information transmitted in the black stripes with a total of 144 lines and the letterbox image a 16: 9 image with 576 active lines that fills the format. The number of letterbox and auxiliary lines must therefore be in a ratio of 1: 3.
  • two of the transmitted helper lines are used as a replacement for this line information which has not been transmitted.
  • the video information of a helper line can advantageously be viewed approximately as "black” because the auxiliary signal is transmitted in the ultra-black range, as already mentioned above.
  • the invention further provides for the last active line (line No. 59) to be used as the first active line of the transmitted letterbox image from the first partial image.
  • the last active letterbox line of the second field which is identical to the first helper line (line No. 587) of the lower "black" letterbox strip.
  • the advantage of the invention lies in an essential simplification for the circuit design of the reading and reading control of the storage means for the helper information and the active lines of the letterbox format.
  • Fig. 1 arrangement of the lines of a 16: 9 picture in the studio before the format conversion
  • FIG. 4 basic block diagram of a PALplus decoder according to the invention.
  • the PALplus decoder in Fig. 4 receives e.g. at its input 40 a CVBS signal, of which the corresponding helper lines are stored in a helper memory 42 and the letterbox lines are stored in a letterbox memory 43.
  • the synchronous signal of the CVBS signal is used and fed to the read-in and read-out control 44 for the two memories.
  • the reconstruction matrix 45 four lines of the 16: 9 image are interpolated with 576 active lines from the advantageously continuously read, stored data after a correspondingly adjusted delay time, each consisting of three letterbox lines and one helper line, which are then available at exit 46. Whether there is any auxiliary information in the relevant helper lines 71 and 74 that significantly changes the image content of the interpolated edge line depends on the corresponding vertical spectral components in the original image.
  • the non-transmitted letterbox lines would have to be compensated for by interrupting the write and read processes of the helper memory 42 and the letterbox memory 43.
  • this would lead to an increased circuit complexity because additional control signals would have to be generated and fed to the memories.
  • this process would only have to be carried out for a single line within a field and that the position of the lines in the two fields would be different.
  • Additional logic modules for querying counter states in the read-in and read-out control 44 and additional signal lines would be required.
  • the generation of the letterbox lines which have not been transmitted and the additional control signal expenditure associated therewith can be omitted if the start and end times of the letterbox image are each fixed on the corresponding helper lines.
  • This gives the PALplus decoder a 432-line letterbox picture - consisting of two sub-pictures with 216 each Lines - simulated that were obtained with a continuous reading and reading rhythm.
  • the specified numerical values can be adjusted accordingly.

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Abstract

Die vorgesehene kompatible Übertragung von 16:9-Bildern in der derzeitigen PAL-Fernsehnorm hat einige Nachteile. Zum einen ist die erste Zeile des Videobildes nur zur Hälfte mit Videoinformation gefüllt. Normalerweise verschwindet diese Zeile im Overscanbereich des Empfängers und ist daher nicht sichtbar. Bei der erforderlichen Formatkonversion für ein 16:9-Bild wird diese Zeile jedoch in die erste sichtbare Zeile des Letterboxbildes überführt und rückt damit in den sichtbaren Teil des Fernsehbildes. Zum anderen besteht zwischen den korrespondierenden Zeilen des ersten und des zweiten Teilbilds eine zeitliche Verzögerung von 313 Zeilen. Dies ist ungünstig für die angestrebte Farbkodierung. Darum wird das erste Teilbild gegenüber dem zweiten Teilbild um eine Zeile versetzt. Zusätzlich wird vor der Formatkonversion jeweils die Zeile am Beginn des ersten Teilbilds und am Ende des zweiten Teilbilds auf schwarz gesetzt. Vor der Übertragung werden die Helperzeilen dann in diese Richtung verschoben. Erfindungsgemäß werden als Ersatz für diese nicht übertragenen Zeilen-Informationen zwei der übertragenen Helperzeilen bei der Rekonstruktion der ursprünglichen Zeilen verwendet, wodurch die Ein- und Auslesesteuerung für die Helperzeilen und die Letterboxzeilen vereinfacht wird.

Description

Verfahren und Schaltung zur Decodierung von Letterbox-Signalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur De¬ codierung von Letterbox-Signalen.
Stand der Technik
Für die kompatible Übertragung des 16:9-Breitbildformates über terrestrische Kanäle wird derzeit der PALplus-Systemstandard spezifiziert. Bei diesem Verfahren wird in kompatibler Weise auf dem 4:3-Empfänger die 16:9-Bildinformation mit schwarzen Strei¬ fen am oberen und unteren Bildrand dargestellt. Zur Anpassung der Geometrieverhältnisse auf dem konventionellen 4:3-Empfänger bedarf es einer vertikalen Formatkonversion, bei der im sichtba¬ ren Bildfenster auf dem 4:3-Empfänger nur eine geringere Zahl aktiver Zeilen dargestellt wird (Letterbox-Darstellung) . Die restlichen Bereiche des 4:3-Empfängers erscheinen als schwarze Streifen zu je 72 Zeilen am oberen und unteren Bildrand. Zur formatfüllenden Darstellung auf dem zukünftigen 16:9-Empfän- ger werden jedoch alle Zeilen des Quellenbildes benötigt. Die hierzu notwendige Information wird als sog. Hilfssignal (Helper) in den schwarzen Streifen am oberen und unteren Bildrand über¬ tragen. Für die Übertragung der Zusatzinformation wird im Ampli¬ tudenbereich der Ultraschwarzbereich ausgenutzt. Dadurch ist die eingelagerte Zusatzinformation auf dem 4:3-Empfänger nur gering¬ fügig sichtbar.
Die vorgesehene kompatible Übertragung von 16:9-Bildern in der derzeitigen Fernsehnorm hat aber einige Nachteile. Zum einen ist die erste Zeile des Videobildes (Zeile 23) nur zur Hälfte mit Videoinformation gefüllt. Normalerweise verschwindet diese Zeile im Overscanbereich des Empfängers und ist daher nicht sichtbar. Bei der erforderlichen Formatkonversion für ein 16:9-Bild wird diese Zeile jedoch in die erste sichtbare Zeile des Letter¬ boxbildes überführt und rückt damit in den sichtbaren Teil des Fernsehbildes. Das sichtbare kompatible PALplus-Bild würde demnach mit einer halben Zeile beginnen.
Zum anderen besteht zwischen den korrespondierenden Zeilen des ersten und des zweiten Teilbilds eine zeitliche Verzögerung von 313 Zeilen. Dies ist ungünstig für die angestrebte Farbkodierung im PALplus-Standard, wobei eine zeitliche Mittelung von Zeilen vorgesehen ist, die eine Verzögerungszeit von exakt 312 Zeilen aufweisen. Als Folge davon hätten jeweils die erste Zeile im er¬ sten Teilbild sowie die letzte Zeile im zweiten Teilbild keine entsprechende Zeile als Partner.
Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Letterbox-Decoderierung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Verfah¬ ren gelöst.
Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß zur Decodierung von Letterbox-Signalen vor der sendeseitigen Letter¬ box-Formatkonversion von den Bildinhalt enthaltenden Zeilen je¬ weils die erste Zeile (23) des ersten Teilbilds und die letzte Zeile (623) des zweiten Teilbilds auf einen festgelegten Wert, insbesondere Schwarz, gesetzt wird und nach der Formatkonversion die Helperzeilen (23-58) des ersten Teilbilds um eine Zeile in Richtung höherer Zeilenzahlen und die Helperzeilen (588-623) des zweiten Teilbilds um eine Zeile in Richtung niedrigerer Zeilen¬ zahlen verschoben werden, wobei für die empfängerseitige Rekon¬ struktion (45) der ursprünglichen Zeilen (23-623) jeweils statt der fehlenden ersten Letterboxzeile (59) des ersten Teilbilds die letzte übertragene bzw. aufgezeichnete Helperzeile (59) und statt der fehlenden letzten Letterboxzeile (587) des zweiten Teilbilds die erste übertragene bzw. aufgezeichnete Helperzeile (587) verwendet wird.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Einrich¬ tung für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 2 angegebene erfindungsge äße Ein¬ richtung gelöst.
Im Prinzip ist die erfindungsgemäße Einrichtung versehen mit Speichermitteln für Helpersignale (42) und Speichermitteln (43) für Letterboxsignale, denen gesteuert durch eine Ein- und Ausle¬ sesteuerung (44) jeweils die entsprechenden Zeilen zugeführt werden und aus denen die entsprechenden Zeilen in eine nachge¬ schaltete Rekonstruktions-Matrix (45) zur Bildung der ursprüng¬ lichen senderseitigen Zeilenzahl ausgelesen werden, wobei je¬ weils das Ein- und Auslesen für die Helperzeilen und für die Letterboxzeilen kontinuierlich erfolgt, indem für die fehlende Letterboxzeile jeweils die zeitlich an dieser Stelle angeordnete Helperzeile eingelesen wird.
Für das Letterboxbild soll eine neue Zuordnung zwischen den Zei¬ len der beiden Teilbilder durchgeführt werden. Prinzipiell wird das erste Teilbild gegenüber dem zweiten Teilbild um eine Zeile versetzt. Zusätzlich muß die Anzahl der aktiven Letterboxzeilen pro Teilbild um eine Zeile verringert werden, so daß von den ur¬ sprünglich vorgesehenen 216 Zeilen pro Teilbild nur noch 215 ak¬ tive Zeilen für die Übertragung des Letterboxbildes verbleiben.
Zunächst wird studioseitig dafür gesorgt, daß das Quellenmateri¬ al vor der Formatkonversion jeweils eine schwarze Zeile an erster Stelle im ersten Teilbild (Zeile Nr. 23) bzw. an letzter Stelle im zweiten Teilbild (Zeile Nr. 623) aufweist, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese schwarzen Zeilen würden nach der Formatkon¬ version (aus jeweils vier Zeilen werden drei Letterbox-Zeilen interpoliert) durch die verwendete Interpolation wieder zu annähernd schwarzen Zeilen im Letterbox-Bild führen (Zeilen Nr. 59 und Nr. 587 in Fig. 2) . Vereinbarungsgemäß sollen diese Zeilen nicht übertragen werden, weil ihr Informationsgehalt nur gering ist.
Die dadurch entstandene Lücke wird kompensiert, indem nach Fig. 3 die Übertragung der ersten 36 Helperzeilen für das erste Teilbild erst in Zeile Nr. 24 beginnt und die Übertagung der letzten 36 Helperzeilen für das zweite Teilbild schon ab Zeile Nr. 587 anfängt. Somit verbleiben insgesamt 430 aktive Zeilen für das Letterboxbild und 144 Zeilen für das Helpersignal. Zwischen den korrespondierenden aktiven Zeilen des ersten und des zweiten Teilbilds ergibt sich nunmehr die gewünschte Zeit¬ differenz von 312 Zeilen. Der PALplus-Dekoder rekonstruiert aus der in den schwarzen Streifen übertragenen Hilfsinformation mit insgesamt 144 Zeilen und dem Letterboxbild ein formatfüllendes 16:9-Bild mit 576 ak¬ tiven Zeilen. Die Anzahl der Letterbox- und Hilfszeilen muß da¬ her in einem Verhältnis 1:3 stehen. Für insgesamt 144 Hilfszei¬ len werden somit exakt 432 Letterboxzeilen benötigt. Dies bedeu¬ tet, daß die vor der Übertragung herausgenommenen, nahezu schwarzen Zeilen des Letterboxbildes wieder hinzugefügt werden müssen. Da die Originalzeilen aber nicht mehr zur Verfügung ste¬ hen, müssen die zwei fehlenden Zeilen zusätzlich im Dekoder er¬ zeugt werden.
Erfindungsgemäß werden als Ersatz für diese nicht übertragenen Zeileninformationen zwei der übertragenen Helperzeilen verwen¬ det. Vorteilhaft kann die Videoinformation einer Helperzeile an¬ nähernd als "schwarz" betrachtet werden, weil das Hilfssignal wie bereits oben erwähnt im Ultraschwarz-Bereich übertragen wird.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, als erste aktive Zeile des übertragenen Letterboxbildes vom ersten Teilbild die letzte Hel¬ perzeile (Zeile Nr. 59) zu verwenden. Entsprechendes gilt für die letzte aktive Letterboxzeile des zweiten Teilbilds, die mit der ersten Helperzeile (Zeile Nr. 587) des unteren "schwarzen" Letterbox-Streifens identisch ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt in einer wesentlichen Vereinfa¬ chung für die schaltungstechnische Auslegung der Ein- und Ausle- sesteuerung der Speichermittel für die Helper-Information und die aktiven Zeilen des Letterbox-Formats.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beschrieben. Die
Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 Anordnung der Zeilen eines 16:9-Bildes im Studio vor der Formatkonversion;
Fig. 2 Anordnung der Zeilen eines 16:9-Bildes nach der Format¬ konversion;
Fig. 3 für die PALplus-Übertragung vorgesehene Anordnung von Letterbox- und Helperzeilen; Fig. 4 prinzipielles Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen PALplus-Decoders.
Ausführungsbeispiel
Der PALplus-Decoder in Fig. 4 erhält an seinem Eingang 40 z.B. ein FBAS-Signal, von dem die entsprechenden Helper-Zeilen in ei¬ nem Helper-Speicher 42 und die Letterbox-Zeilen in einem Letter¬ box-Speicher 43 gespeichert werden. Von dem FBAS-Signal wird das Synchron-Signal verwendet und der Ein- und Auslesesteuerung 44 für die beiden Speicher zugeführt. In der Rekonstruktions-Matrix 45 werden aus den vorteilhaft fortlaufend ausgelesenen, gespei¬ cherten Daten nach einer entsprechend angepaßten Verzögerungs¬ zeit aus jeweils drei Letterboxzeilen und einer Helperzeile je¬ weils vier Zeilen des 16:9-Bildes mit 576 aktiven Zeilen inter¬ poliert, die dann am Ausgang 46 zur Verfügung stehen. Ob sich in den betreffenden Helperzeilen 71 und 74 überhaupt Hilfsinformation befindet, die den Bildinhalt der interpolierten Randzeile wesentlich ändert, hängt von den entsprechenden verti¬ kalen Spektralanteilen im ursprünglichen Bild ab.
Ohne die Erfindung müßte die Kompensation der nicht übertragenen Letterboxzeilen durch eine Unterbrechung der Schreib- und Lese¬ vorgänge des Helper-Speicher 42 und des Letterbox-Speichers 43 erfolgen. Dies würde aber zu einem erhöhten Schaltungsaufwand führen, weil zusätzliche Steuersignale erzeugt und den Speichern zugeführt werden müßten. Besonders nachteilig wäre, das dieser Prozeß nur für eine einzige Zeile innerhalb eines Teilbilds aus¬ geführt werden müßte und daß die Lage der Zeilen in den beiden Teilbildern unterschiedlich wäre. Es wären zusätzliche Logikbau¬ steine zur Abfrage von Zählerzuständen in der Ein- und Auslese¬ steuerung 44 und zusätzliche Signalleitungen erforderlich. Demgegenüber kann erfindungsgemäß die Erzeugung der nicht über¬ tragenen Letterboxzeilen und der damit verbundene zusätzliche Steuersignalaufwand entfallen, wenn die Start- und Endzeitpunkte des Letterboxbildes jeweils auf die entsprechenden Helperzeilen fixiert werden. Dadurch wird dem PALplus-Dekoder ein 432-Zeilen- Letterboxbild - bestehend aus zwei Teilbildern mit jeweils 216 Zeilen - vorgetäuscht, die mit einem kontinuierlichen Ein- und Ausleserhythmus gewonnen wurden.
Für andere Fernsehsysteme, z.B. NTSC, können die angegebenen Zahlenwerte entsprechend angepaßt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Decodierung von Letterbox-Signalen, bei dem vor der sendeseitigen Letterbox-Formatkonversion von den Bildinhalt enthaltenden Zeilen jeweils die erste Zeile (23) des ersten Teilbilds und die letzte Zeile (623) des zweiten Teilbilds auf einen festgelegten Wert, insbesondere Schwarz, gesetzt wird und nach der Formatkonversion die Helperzeilen (23-58) des ersten Teilbilds um eine Zeile in Richtung höherer Zeilenzahlen und die Helperzeilen (588- 623) des zweiten Teilbilds um eine Zeile in Richtung nied¬ rigerer Zeilenzahlen verschoben werden, wobei für die emp- fängerseitige Rekonstruktion (45) der ursprünglichen Zeilen (23-623) jeweils statt der fehlenden ersten Letterboxzeile (59) des ersten Teilbilds die letzte übertragene bzw. auf¬ gezeichnete Helperzeile (59) und statt der fehlenden letz¬ ten Letterboxzeile (587) des zweiten Teilbilds die erste übertragene bzw. aufgezeichnete Helperzeile (587) verwendet wird.
2. Schaltung für ein Verfahren nach Anspruch 1, versehen mit Speichermitteln für Helpersignale (42) und Speichermitteln (43) für Letterboxsignale, denen gesteuert durch eine Ein- und Auslesesteuerung (44) jeweils die entsprechenden Zeilen zugeführt werden und aus denen die entsprechenden Zeilen in eine nachgeschaltete Rekonstruktions-Matrix (45) zur Bil¬ dung der ursprünglichen senderseitigen Zeilenzahl ausgele¬ sen werden, wobei jeweils das Ein- und Auslesen für die Helperzeilen und für die Letterboxzeilen kontinuierlich er¬ folgt, indem für die fehlende Letterboxzeile jeweils die zeitlich an dieser Stelle angeordnete Helperzeile eingele¬ sen wird.
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