DE4042046A1 - Signalanzeigevorrichtung und verfahren zum herstellen einer kompatibilitaet zwischen ntsc-fernsehen und hdtv - Google Patents
Signalanzeigevorrichtung und verfahren zum herstellen einer kompatibilitaet zwischen ntsc-fernsehen und hdtvInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fernseh
system hoher Auflösung (hiernach HDTV, high definition tele
vision, bezeichnet) und insbesondere auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen von Kompatibilität zwischen
NTSC-Fernsehen und HDTV durch Verwendung eines Zwei-Kanal-
Übertragungssystems.
Da das allgemein angenommene "National Television System
Comittee"- (hiernach NTSC bezeichnet) Sendesystem eine 6 MHz
Bandbreite für einen Kanal besitzt, ist die Verbesserung
seiner Auflösung stark eingeschränkt. Um die Auflösung von
Fernsehsystemen zu verbessern, wurde das HDTV-System vorge
schlagen. Jedoch tritt, selbst wenn ein neues, vom NTSC-Sy
stem verschiedenes Kanalband dem HDTV zugewiesen wird, inso
fern ein Nachteil auf, als NTSC- und HDTV-Sendungen getrennt
durchgeführt werden müssen, da HDTV-Sendungen nicht unter
Verwendung herkömmlicher NTSC-Fernsehgeräte gesehen werden
können. Um diesen Nachteil zu beheben, wurde ein Verfahren
vorgeschlagen, bei dem das NTSC-Signal unverändert gesendet
wird und das HDTV-Signal entweder mit dem existierenden
NTSC-Sendesignal einer Multiplexung unterworfen wird oder
über einen anderen Kanal gesendet wird. Das horizontale zu
vertikale Aspektverhältnis des NTSC-Sendesignals ist 4 : 3,
während das Aspektverhältnis des HDTV-Sendesignals 16 : 9 be
trägt. Um dieses Problem unterschiedlicher Aspektverhält
nisse zu lösen, wurden ein Seitenband-Signalverarbeitungs
verfahren und ein Briefkastenverfahren vorgeschlagen. Beim
Seitenbandverfahren wird das HDTV-Signal ausgegeben mit der
vertikalen Seite des NTSC-Aspektverhältnisses als Referenz,
und das Bildsignal der horizontalen Seite wird getrennt als
Seitenbandsignal verarbeitet und gesendet. Beim Briefkasten
verfahren wird das HDTV-Bildsignal ausgegeben mit der hori
zontalen Seite des NTSC-Aspektverhältnisses als Referenz,
und es erscheint dort eine schwarze Fläche, wo sich auf der
vertikalen Seite kein Bildsignal befindet. Also erfordert
das Seitenbandsignalverarbeitungsverfahren komplexe Verar
beitungsprozeduren, und das Briefkastenverfahren besitzt den
Nachteil, daß die Auflösung schlecht ist.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrich
tung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um Kompati
bilität zwischen dem NTSC-Format und dem HDTV-Format durch
Senden des HDTV-Signal auf einen dualen Kanal herzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Kodierungsvorrichtung und ein Kodierungsverfahren für
eine Kompatibilität zwischen dem NTSC-Format und dem HDTV-
Format zur Verfügung zu stellen, indem ein Bildsignal zusam
mengesetzt wird, das eine größere Zahl von Abtastzeilen als
das HDTV-Format zum Aspektverhältnis des NTSC-Formats be
sitzt, und dann für den NTSC-Kanal die Abtastzeilen als 525
Zeilen zu senden und für den HDTV-Kanal die Abtastzeilen
nach Zurückweisen der obersten und untersten Abtastzeilen
zum Anpassen an das HDTV-Format zu senden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Dekodieren des HDTV-
gesendeten Signals zur Verfügung zu stellen, indem zuerst
das auf dem NTSC-Kanal empfangene Bildsignal in das Aspekt
verhältnis des HDTV-Formats umgewandelt wird und dann dem
Signal das auf dem HDTV-Kanal empfangene Bildsignal hinzuge
fügt wird.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale der
beigefügten Patentansprüche gelöst.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu
zeigen, wie dieselbe ausgeführt werden kann, wird nun bei
spielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen
Bildkodier- und Dekodierverfahrens.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen
Kodierers.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen
Dekodierers.
Fig. 4 zeigt das Aspektverhältnis des HDTV- und NTSC-
Formats.
Die Fig. 5A und 5A zeigen
Frequenzspektren eines Si
gnals nach dem Durchgang durch die Filter der Fig. 2 und
Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine Ausgabe des Signalrekonstruktions
schaltkreises in Fig. 2.
Hiernach wird eine detaillierte Beschreibung der Erfin
dung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Verarbeiten der horizon
talen Zeile und des Aspektverhältnisses des HDTV- und NTSC-
Formats entsprechend der Erfindung.
In Fig. 1 erzeugt ein erster Schritt ein erstes Anzeige
signal eines Bildsignals mit 1575 horizontalen Zeilen, mit
einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis
von 4 : 3. Ein zweiter Schritt erzeugt ein drittes Anzeigesi
gnal mit 525 horizontalen Zeilen, mit einer 2 : 1 verketteten
Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 mit einem
"hohen" Band einer zeitlichen Richtungskomponente und einem
"tiefen" Band einer räumlichen Richtungskomponente durch Um
wandeln des ersten Anzeigesignals mit einem Verhältnis von
1/3, und sendet dann das Signal nach Kodierung im NTSC-For
mat über Kanal eins. Ein dritter Schritt erzeugt ein zweites
Anzeigesignal mit 1080 horizontalen Zeilen, 2 : 1 verketteter
Abtastung, einem Aspektverhältnis 16 : 9 mit einem "tiefen"
Band einer zeitlichen Richtungskomponente und einem "hohen"
Band einer räumlichen Richtungskomponente durch Zurückweisen
einer Anzahl von oberen und unteren, horizontalen Zeilen von
den 1575 horizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals, und
dann Senden des Signals über Kanal zwei. Ein vierter Schritt
wandelt das dritte Anzeigesignal des Kanal eins in ein er
stes Anzeigesignal mit 1575 Zeilen, einer 2 : 1 verketteten
Abtastung und einem Aspektverhältnis 4 : 3 um. Ein fünfter
Schritt wandelt das erste Anzeigesignal in ein zweites An
zeigesignal mit 1080 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verket
teten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 durch Zu
rückweisen einer Anzahl von oberen und unteren horizontalen
Zeilen von den 1575 horizontalen des ersten Anzeigesignals
um. Ein sechster Schritt kompensiert und rekonstruiert die
zeitliche Komponente des zweiten Anzeigesignals, das über
Kanal zwei gesendet wurde. Ein siebter Schritt kompensiert
das tiefe Band der räumlichen Komponente des zweiten Anzei
gesignals durch Hinzuaddieren des zweiten Anzeigesignals.
Ein achter Schritt zeigt das kompensierte zweite Anzeigesi
gnal.
In Fig. 2 erzeugt eine Kamera (11) R,G,B-Signale des er
sten Anzeigesignals mit 1575 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1
verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3.
Eine Matrixeinheit (12) wandelt die R,G,B-Signale in Y,I,Q-
Signale um. Ein Vorfilter (13) verhindert ein Aliasing durch
Filtern des ersten, von der Matrix (12) ausgegebenen Anzei
gesignals. Ein erster Abtastumwandler (14) wandelt die erste
Anzeigeausgabe des Vorfilters (13) in ein drittes Anzeigesi
gnal mit 525 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Ab
tastung und einem 4 : 3 Aspektverhältnis mit niedriger räumli
cher Komponente um. Ein erster NTSC-Kodierer (15) kodiert
die erste Anzeigesignalausgabe des ersten Abtastumwandlers
(14) zum Sende-Signal im NTSC-Format. Ein erster RF-Modula
tor (16) moduliert die Ausgabe des ersten NTSC-Kodierers
(15) in ein RF-Signal und sendet das Signal über Kanal eins.
Eine Verzögerungseinheit (17) verzögert das erste Anzeigesi
gnal der Matrix (12). Ein erster Zeilenzurückweiser (18)
wandelt das erste Anzeigesignal der Verzögerungseinheit (17)
in ein zweites Anzeigesignal mit 1080 horizontalen Zeilen,
2 : 1 verketteter Abtastung und einem Aspektverhältnis von
16 : 9 durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren,
horizontalen Zeilen aus dem ersten Anzeigesignal um. Ein
zweiter Abtastumwandler (19) wandelt das dritte Anzeigesi
gnal des ersten Abtastumwandlers (14) in ein erstes Anzeige
signal mit 1575 horizontalen Zeilen, 2 : 1 verketteter Abta
stung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 um. Ein Nachfilter
(20) verhindert ein Aliasing durch Filtern des ersten Anzei
gesignals des zweiten Abtastumwandlers (19). Ein zweiter
Zeilenzurückweiser (21) wandelt die Ausgabe des Nachfilters
(20) in ein zweites Anzeigesignal mit 1080 horizontalen Zei
len, 2 : 1 verketteter Abtastung und einem Aspektverhältnis
von 4 : 3 durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unte
ren, horizontalen Zeilen aus dem ersten Anzeigesignal um.
Ein Subtrahierer (22) entfernt das niedrige Band der räumli
chen Komponente des zweiten Anzeigesignals durch Subtrahie
ren des Ausgangs des zweiten Zeilenzurückweisers (19) vom
ersten Zeilenzurückweiser (18). Ein erster Frequenzverschie
ber (22) verschiebt das zweite Anzeigesignal des Subtrahie
rers (23) zur Rekonstruktion. Ein erster Signalrekonstruie
rer (24) gibt die Ausgabe des ersten Frequenzverschiebers
(23) ein und rekonstruiert ein Bild in sechs Feldern und
bringt die zeitliche Komponente des zweiten Anzeigesignals
in ein niedriges Band. Ein zweiter NTSC-Kodierer (25) ko
diert die Ausgabe des ersten Signalrekonstruierers (24) zum
Senden eines Signals im NTSC-Format. Ein zweiter RF-Modula
tor (26) moduliert den Ausgang des zweiten NTSC-Kodierers
(25) in ein RF-Signal und sendet das Signal über den Kanal.
In Fig. 3 demoduliert ein erster RF-Demodulator (31) das
dritte Anzeigesignal, das im RF-Format über Kanal eins ge
sendet wurde. Ein erster NTSC-Dekodierer (32) dekodiert die
Ausgabe des ersten RF-Demodulators (31) im NTSC-Format. Ein
dritter Abtastumwandler (33) wandelt die Ausgabe des ersten
Dekodierers (32) in ein erstes Anzeigesignal mit 1575 Zei
len, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektver
hältnis von 4 : 3 um. Ein zweites Nachfilter (34) verhindert
ein Aliasing durch eine Filterung der Ausgabe des dritten
Abtastumwandlers (33). Ein dritter Zeilenzurückweiser (35)
wandelt das erste Anzeigesignal des zweiten Nachfilters (34)
in ein zweites Anzeigesignal mit 1080 horizontalen Zeilen,
einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis
von 4 : 3 durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unte
ren Zeilen des ersten Anzeigesignals um. Ein zweiter RF-De
modulator (36) demoduliert das zweite, über den Kanal zwei
gesendete Anzeigesignal im RF-Format. Ein zweiter NTSC-Deko
dierer (37) dekodiert die Ausgabe des zweiten RF-Demodula
tors (36) im NTSC-Format. Ein Signalrekonstruierer (38)
setzt gerade und ungerade Felder aus der Ausgabe des zweiten
Dekodierers (37) zusammen und rekonstruiert ein Bild in zwei
Felder, um die zeitliche Komponente des zweiten Anzeigesi
gnals zurück zum Original zu kompensieren. Ein zweiter Fre
quenzverschieber (39) gibt die Ausgabe des zweiten Rekon
struierers (38) ein und verschiebt sie zur Originalfrequenz.
Ein Addierer (40) kompensiert das niedrige Band des zweiten
Anzeigesignals durch Hinzufügen des von dem dritten Zeilen
zurückweiser (35) und dem zweiten Frequenzverschieber (39)
ausgegebenen zweiten Anzeigesignals. Eine Dematrixeinheit
(41) wandelt das von dem Addierer (40) ausgegebene Y,I,Q-Si
gnal in ein R,G,B-Signal um. Eine Anzeigeeinheit (52) zeigt
die Ausgabe der Dematrixeinheit (41) an.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Anzeigesignals mit 1575
Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektver
hältnis von 4 : 3, das als HDTV-Signal ausgegeben wird.
Fig. 5A zeigt ein Beispiel eines von dem Vorfilter und
dem Nachfilter ausgegebenen Frequenzspektrums.
Fig. 5B zeigt ein Beispiel eines von dem Abtastumwandler
ausgegebenen Frequenzspektrums.
Fig. 6 zeigt eine Ausgabe des Signalrekonstruierers
(24), der ein Bild in sechs Felder zusammensetzt und sie er
findungsgemäß während der Kodierung ausgibt.
Im folgenden wird auf die Kodierungsprozedur nach der
Erfindung Bezug genommen. Die Kamera (11) erzeugt das erste
Anzeigesignal mit 1575 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 ver
ketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3. Das
HDTV-Signal besitzt 1080 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 ver
kettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 16 : 9 und wird
als zweites Anzeigesignal bezeichnet. Daher muß das erste,
durch die Kamera (11) erzeugte Anzeigesignal in der Lage
sein, die Bedingungen des ersten, zweiten und dritten Anzei
gesignals zu erfüllen. Das erste durch die Kamera (11) aus
gegebene Anzeigesignal ist ein R,G,B-Signal, das durch die
Matrixeinheit (12) in ein Y,I,Q-Signal umgewandelt wird.
Das von der Matrixeinheit (12) ausgegebene Y,I,Q-Signal
ist ein erstes Anzeigesignal und ein Aliasing des ersten Si
gnals wird durch Filterung des Signals mit dem Vorfilter
(13) verhindert. Dann wird die Ausgabe des Vorfilters (13)
an den ersten Abtastumwandler (14) angelegt, wo das erste
Anzeigesignal in das dritte Anzeigesignal umgewandelt wird
und die Funktion zur Verhinderung des Aliasing durchgeführt
wird. Das Referenzspektrum des ersten Anzeigespektrums liegt
zwischen der -1575/2 horizontalen Zeile und der +1575/2 ho
rizontalen Zeile mit dem Zentrum bei der (0, 0), (0, +1575),
(0, -1575) Koordinate.
Wenn das erste Anzeigesignal durch das Vorfilter (13)
gegangen ist, besitzt es das in Fig. 5A gezeigte Frequenz
spektrum, und die Ausgabe des Vorfilters wird von 1575 hori
zontalen Zeilen auf 525 horizontale Zeilen mit dem in Fig.
5B gezeigten Spektrum abgetastet und umgewandelt. Also liegt
das Referenzspektrum zwischen der -525/2 horizontalen Zeile
und der +525/2 horizontalen Zeile mit dem Zentrum bei der
(0, 0), (0, +525), (0, -525) Koordinate. Ohne den Vorfilter
prozeß (13) gibt es bei der Umwandlung des ersten Anzeigesi
gnals in das zweite Anzeigesignal ein Aliasing. Die räumli
che Richtungskomponente des von dem ersten Abtastwandlers
ausgegebenen, dritten Anzeigesignals wird in das niedrige
Band umgewandelt, und seine zeitliche Richtungskomponente
liegt im hohen Band des NTSC-Signals mit 525 horizontalen
Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektver
hältnis von 4 : 3. Dieses Signal wird durch den ersten Kodie
rer (NTSC-Kodierer) (15) im NTSC-Sendesignal kodiert und
wird dann von dem ersten RF-Modulator (16) moduliert und
dann über Kanal "I" gesendet.
Beim Erzeugen des HDTV-Sendesignals wird das von der Ma
trixeinheit (12) ausgegebene, erste Anzeigesignal von der
Verzögerungseinheit (17) verzögert, um die Zeitverzögerung
durch das Umwandeln des dritten, von dem ersten Abtastum
wandler (14) ausgegebenen Anzeigesignals zu kompensieren.
Das erste, von der Verzögerungseinheit (17) ausgegebene An
zeigesignal wird durch den ersten Zeilenzurückweiser (18),
der eine Anzahl von oberen und unteren, horizontalen Zeilen
von den 1575 horizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals
zurückweist, in das zweite Anzeigesignal umgewandelt. Also
besitzt das erste Anzeigesignal 1575 horizontale Zeile und
ein Aspektverhältnis von 4 : 3, und das zweite Anzeigesignal
besitzt 1080 horizontale Zeilen und ein Aspektverhältnis von
16 : 9. Daher weist der erste Zeilenzurückweiser (18) 248
obere, horizontale Zeilen und 247 untere, horizontale Zeilen
zurück. Dann wird das erste Anzeigesignal zum zweiten Anzei
gesignal mit 1080 horizontalen Zeilen und einem Aspektver
hältnis von 16 : 9. Das von dem ersten Zeilenzurückweiser (18)
ausgegebene, zweite Anzeigesignal ist das gesendete, auf ei
nem HDTV-Empfänger angezeigte Signal. Das dritte, von dem
ersten Abtastumwandler (14) ausgegebene Anzeigesignal wird
durch den zweiten Abtastumwandler (19) in das erste Anzeige
signal umgewandelt, und das erste Anzeigesignal ist in einem
Zustand, in dem die räumliche Richtungskomponente in das
tiefe Band umgewandelt wird. Die Ausgabe des zweiten Abta
stumwandlers (19) wird dann durch das Nachfilter (20) ge
führt und wie durch den ersten Zeilenzurückweiser (18) in
das zweite Anzeigesignal umgewandelt, und das zweite Anzei
gesignal ist in einem Zustand, in dem die räumliche Rich
tungskomponente im tiefen Band ist. Der Subtrahierer (22)
subtrahiert das zweite, von dem zweiten Zeilenzurückweiser
(21) ausgegebene Anzeigesignal von dem zweiten, von dem er
sten Zeilenzurückweiser (18) ausgegebenen Anzeigesignal.
Wenn das zweite Anzeigesignal durch den Subtrahierer
(22) geführt wird, ist es in einem Zustand, in dem das nied
rige Band der räumlichen Richtungskomponente entfernt wird.
Das heißt, daß nur das Signal im hohen Band in der räumli
chen Richtungskomponente des zweite Anzeigesignals bleibt.
Die Ausgabe des Subtrahierers (22) wird an den ersten Fre
quenzverschieber (23) angelegt, der das zweite Anzeigesignal
in Richtung des originalen Punktes, 8,4 MHz für das Lumi
nanzsignal und 1 MHz für das Chrominanzsignal, verschiebt.
Jedes Bild des von dem ersten Frequenzverschieber (23)
ausgegebenen, zweiten Anzeigesignals wird durch den ersten
Signalrekonstruierer (24) in sechs Feldern rekonstruiert,
wie in Fig. 6 gezeigt. Das heißt, daß ein Bild des zweiten
Anzeigesignals aus einem ersten Feld mit 3n-2 (n=1, 2, 3 . . .)
Bildpunkten aus ungeraden, horizontalen Zeilen, wie in Fig. 6A
gezeigt, aus einem zweiten Feld mit 3n-2 (n=1, 2, 3 . . .)
Bildpunkten aus geraden, horizontalen Zeilen, wie in Fig. 6B
gezeigt, aus einem dritten Feld mit 3n-1 (n=1, 2, 3 . . .)
Bildpunkten aus ungeraden, horizontalen Zeilen, wie in Fig. 6C
gezeigt, aus einem vierten Feld mit 3n-1 (n=1, 2, 3 . . .)
Bildpunkten aus geraden, horizontalen Zeilen, wie in Fig. 6D
gezeigt, aus einem fünften Feld mit 3n Bildpunkten aus unge
raden, horizontalen Zeilen, und aus einem sechsten Feld mit
3n (n=1, 2, 3 . . .) Bildpunkten aus geraden, horizontalen Zei
len besteht. Daher rekonstruiert der erste Signalrekonstru
ierer (24) ein Bildsignal in sechs Feldsignale und die zeit
liche Richtungskomponente geht in das niedrige Band. Das
zweite, in "hohe" räumliche Richtungskomponenten und
"niedrige" zeitliche Richtungskomponenten umgewandelte An
zeigesignal wird an den zweiten NTSC-Kodierer (25) angelegt,
wo es in das NTSC-Sendeformat kodiert wird, dann wird es
durch den zweiten RF-Modulator (26) in ein RF-Signal modu
liert und über Kanal "I" gesendet.
Die Ausgabe der in Fig. 2 gezeigten Kodierer sind ein
drittes Anzeigesignal (NTSC-Sendesignal) mit einer
"niedrigen" räumlichen Richtungskomponente und einer "hohen"
zeitlichen Richtungskomponente, 525 horizontalen Zeilen, ei
ner 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von
4 : 3, das auf Kanal "I" ausgegeben wird, und ein zweites An
zeigesignal (HDTV-Sendesignal) mit einer "hohen" räumlichen
Richtungskomponente und einer "niedrigen" zeitlichen Rich
tungkomponente, 1080 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verket
teten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 16 : 9.
Wenn das über Kanal "I" gesendete, dritte Anzeigesignal
an einen NTSC-Empfänger angelegt wird, kann das Fernsehsi
gnal direkt gesehen werden. Wenn jedoch das Signal an einen
HDTV-Empfänger angelegt wird, wird es durch die in Fig. 3
gezeigte Zusammensetzung in das ursprüngliche HDTV-Signal
zurückversetzt. Das geht folgendermaßen: Das zweite, über
Kanal "II" gesendete Anzeigesignal wird zuerst von dem RF-
Demodulator (36) demoduliert, dann wird es von dem NTSC-De
kodierer (37) dekodiert und wird in das durch den ersten Si
gnalrekonstruierer ausgegebene, zweite Anzeigesignal umge
wandelt. Da das zweite Anzeigesignal eine "niedrige" zeitli
che Richtungskomponente und eine "hohe" räumliche Richtungs
komponente besitzt, wird die zeitliche Richtungskomponente
durch den zweiten Signalrekonstruierer (38) kompensiert. Der
zweite Signalrekonstruierer (38) wandelt ein Bild des zwei
ten Anzeigesignals in 2 Feldsignale um, bei denen die er
sten, dritten und fünften Feldsignale ungerade Signale und
die zweiten, vierten und sechsten Feldsignale die ungeraden
Signale zusammensetzen. Der zweite Signalrekonstruierer (38)
kompensiert die zeitliche Richtungskomponente des zweiten
Anzeigesignals und gibt dieses Signal an den zweiten Fre
quenzverschieber (39) aus. Der zweite Frequenzverschieber
(39) stellt die ursprüngliche Frequenz wieder her, indem er
das Signal um 8,4 MHz für das Luminanzsignal und um 1 MHz
für das Chrominanzsignal in die dem ersten Frequenzverschie
ber (23) entgegengesetzte Richtung verschiebt. Das dritte,
über Kanal "I" gesendete Anzeigesignal wird von dem ersten
RF-Demodulator (31) demoduliert und dann durch den ersten
Dekodierer (32) dekodiert und in das von dem ersten Abta
stumwandler (14) ausgegebene Signal umgewandelt. Dann wan
delt der erste Abtastumwandler (14), um das dritte Anzeige
signal in das zweite Anzeigesignal umzuwandeln, das dritte
Anzeigesignal in das erste Anzeigesignal mit 1575 horizonta
len Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem
Aspektverhältnis von 4 : 3 um, wobei ein Aliasing durch das
Filtern des Signals mit dem Nachfilter (34) verhindert wird.
Das Frequenzspektrum des umgewandelten Signals ist in Fig. 5A
gezeigt. Dann weist der dritte Zeilenzurückweiser (35)
die oberen 248 Zeilen und die unteren 247 Zeilen von den
1575 horizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals zurück,
um das Signal in das zweite Anzeigesignal umzuwandeln. Wenn
die oberen und unteren Zeilen wie oben beschrieben durch den
dritten Zeilenzurückweiser (35) zurückgewiesen sind, ist das
Signal in ein zweites Anzeigesignal mit 1080 horizontalen
Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektver
hältnis von 16 : 9 mit der räumlichen Richtungskomponente im
niedrigen Band umgewandelt. Das zweite, vom zweiten Fre
quenzverschieber (39) ausgegebene Anzeigesignal und das
zweite, von dem dritten Zeilenzurückweiser (35) ausgegebene
Anzeigesignal werden durch den Addierer (40) addiert, wobei
das "niedrige" Band der räumlichen Richtungkomponente des
zweiten Anzeigesignals kompensiert wird, um das Signal zu
rück in das ursprüngliche HDTV-zweite-Anzeigesignal zu ver
setzen. Dann wird das zweite, von dem Addierer (40) ausgege
bene Anzeigesignal durch die Dematrixeinheit (41) in ein
R,G,B-Signal umgewandelt und auf der Anzeigeeinheit (42) mit
1080 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung
und einem Aspektverhältnis von 16 : 9 angezeigt.
Zusammenfassend besitzt das NTSC-Format eine Zusammen
setzung aus 525 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten
Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 und das HDTV-
Format eine Zusammensetzung aus 1080 horizontalen Zeilen,
einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis
von 16 : 9.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung zuerst in
Schritt 1A mit der Kamera (11) ein Eingabebildsignal als das
erste Anzeigesignal mit 1575 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1
verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3,
wie in Fig. 4 gezeigt, abgetastet. Dann wird unter Verwen
dung des ersten Anzeigesignals in Schritt 1B ein drittes An
zeigesignal im NTSC-Format erzeugt, und 525 horizontale Zei
len, was 1/3 von 1575 horizontalen Zeilen ist, werden ausge
wählt und über Kanal "I" gesendet, und ein zweites Anzeige
signal wird in Schritt 1C im HDTV-Signal erzeugt, wobei eine
Anzahl von oberen und unteren Zeilen von den 1575 horizonta
len Zeilen des ersten Anzeigesignals zurückgewiesen werden,
und wird über Kanal "II" in der Form eines Signals mit 1080
horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und ei
nem Aspektverhältnis von 16 : 9 gesendet. Da 1575 horizontale
Zeilen des dritten Anzeigesignals in 525 Zeilen umgewandelt
werden, werden die räumlichen Richtungskomponenten in das
niedrige Frequenzband und die zeitlichen Richtungskomponen
ten in das hohe Frequenzband umgewandelt. Im zweiten Anzei
gesignal werden das niedrige Frequenzband der räumlichen
Richtungskomponenten und das hohe Frequenzband der zeitli
chen Richtungskomponenten extrahiert, und die Zusammenset
zung eines Bildes wird in sechs Feldern rekonstruiert, um
die zeitliche Richtungskomponente in das niedrige Frequenz
band und die räumliche Richtungskomponente in das hohe Fre
quenzband umzuwandeln.
Das dritte, über Kanal "I" gesendete Anzeigesignal wird
bei Schritt 1D unter Verwendung eines NTSC-Empfängers in ei
nem dritten Signalzustand angezeigt. Bei Verwendung eines
HDTV-Empfängers wird das dritte Anzeigesignal bei Schritt 1E
empfangen und nach Umwandlung in ein erstes Anzeigesignal
mit 1575 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abta
stung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 in Schritt 1F wird
das umgewandelte Signal in Schritt 1G in ein zweites Anzei
gesignal mit 1080 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten
Abtastung und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 durch Zurück
weisen der oberen und unteren, horizontalen Zeilen des er
sten Anzeigesignals umgewandelt. Hier ist das zweite Anzei
gesignal in einem Zustand, wo die zeitliche Richtungskompo
nente in einem hohen und die räumliche Richtungskomponente
in einem niedrigen Band ist. Die zeitliche Richtungskompo
nente des zweiten, über Kanal "II" gesendeten Anzeigesignals
wird durch Rekonstruktion eines aus sechs Feldern auf zwei
Felder rekonstruierten Bildsignals kompensiert. Bei Schritt
1I werden die bei Schritt 1H und Schritt 1G erzeugten, zwei
ten Anzeigesignale addiert, um die räumliche Komponente im
niedrigen Band des für die zeitliche Richtungskomponente
kompensierten, zweiten Anzeigesignals zu kompensieren, und
dadurch das gewünschte, zweite Anzeigesignal im HDTV-Format
zu erzeugen. Dann wird in Schritt 1J das für die räumliche
und zeitliche Richtungskomponente kompensierte, zweite An
zeigesignal auf einem HDTV-Empfänger angezeigt.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung
gleichzeitig HDTV- und NSTC-Empfänger in Einklang bringen
und so Kompatibilität herstellen. Und da obere und untere,
horizontale Zeilen des Anzeigesignals beim Erzeugen des
HDTV-Anzeigesignals zurückgewiesen werden, ist im Vergleich
zu dem komplexen Verarbeitungsverfahren des Seitenbandver
fahren oder dem unharmonischen Anzeigesignal des Briefka
stenverfahrens das Senden und Wiederherstellen des Signals
im HDTV-Format vollständig möglich.
Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt wurde, ist für
den Fachmann klar, daß Detailmodifikationen gemacht werden
können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen einer Kompatibilität zwi
schen einem NTSC-Fernsehen, das ein über einen Kanal "I" ge
sendetes, drittes Anzeigesignal empfängt, und einem HD-Fern
sehen, das ein über einen Kanal "II" gesendetes, zweites An
zeigesignal empfängt, wobei dieses Verfahren gekennzeichnet
ist durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Erzeugen (1A) eines ersten Anzeigesignals;
- b) Erzeugen (1B) eines dritten Anzeigesignals mit einem hochfrequenten Band einer Zeitrichtungskomponente und einem niederfrequenten Band einer räumlichen Richtungskomponente durch Umwandeln des ersten Anzeigesignals, und Senden (1D) des Signals über Kanal "I" nach Kodieren des dritten Anzei gesignals im NTSC-Fernsehformat;
- c) Erzeugen (1C) eines zweiten Anzeigesignals mit einem niederfrequenten Band einer Zeitrichtungskomponente und ei nem hochfrequenten Band einer räumlichen Richtungskomponente durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, ho rizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals und Senden des Signals über Kanal "II";
- d) Umwandeln (1F) des über Kanal "I" gesendeten, drit ten Anzeigesignals in das erste Anzeigesignal;
- e) Umwandeln (1G) des ersten Anzeigesignals in das zweite Anzeigesignal durch Zurückweisen einer Anzahl von ho rizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals; und
- f) Empfangen (1H) des über Kanal "II" gesendeten, zwei ten Anzeigesignals und Kompensieren der räumlichen Rich tungskomponente durch Hinzuaddieren (1J) des um die zeitli che Richtungkomponente kompensierten zweiten Anzeigesignals zu dem zweiten Anzeigesignal mit der räumlichen Richtungs komponente im niedrigen Frequenzband.
2. Verfahren zum Herstellen einer Kompatibilität zwi
schen einem NTSC-Fernsehen und einem HD-Fernsehen nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Anzeigesi
gnal 1575 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung
und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt.
3. Verfahren zum Herstellen einer Kompatibilität zwi
schen einem NTSC-Fernsehen und einem HD-Fernsehen nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Senden des dritten
Anzeigesignals durch Erzeugen eines dritten Anzeigesignals
mit 525 horizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung
und einem Aspektverhältnis von 4 : 3 mit einer räumlichen
Richtungkomponente im niedrigen Frequenzband durch Auswählen
von 525 horizontalen Zeilen, was 1/3 von 1575 horizontalen
Zeilen des ersten Anzeigesignals ist, und anschließendes
Senden des Signals über Kanal "I" nach einem Kodieren des
dritten Anzeigesignals im NTSC-Format durchgeführt wird.
4. Verfahren zum Herstellen einer Kompatibilität zwi
schen einem NTSC-Fernsehen und einem HD-Fernsehen nach An
spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt 2 zum Er
zeugen des zweiten Anzeigesignals folgende Schritte umfaßt:
- a) Erzeugen eines zweiten Anzeigesignals mit 1080 hori zontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 16 : 9 durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, horizontalen Zeilen des ersten An zeigesignals;
- b) Umwandeln durch Abtasten von dem dritten Anzeigesi gnal in das erste Anzeigesignal mit 1575 horizontalen Zei len, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektver hältnis von 4 : 3;
- c) Erzeugen eines zweiten Anzeigesignals mit 1080 ho rizontalen Zeilen, einer 2 : 1 verketteten Abtastung und einem Aspektverhältnis von 16 : 9 durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, horizontalen Zeilen des ersten, in Schritt (a) erzeugten Anzeigesignals;
- d) Erzeugen eines zweiten Anzeigesignals mit einem ho hen Frequenzband für die räumliche Richtungkomponente durch Subtrahieren des zweiten, in dem zweiten Zurückweisungs schritt von Schritt (a) erzeugten Anzeigesignals;
- e) Rekonstruieren des zweiten, in Schritt (d) erzeugten Anzeigesignals in sechs Felder zum Umwandeln der zeitlichen Richtungkomponente in ein niedriges Band; und
- f) Kodieren des zweiten, aus Schritt (e) erhaltenen An zeigesignals mit der räumlichen Richtungkomponente in einem hohen Frequenzband und der zeitlichen Richtungkomponente in einem niedrigen Frequenzband in eine NTSC-Fernsehsignalform und Senden des zweiten Anzeigesignals über Kanal "II".
5. Kodierungsvorrichtung zum Erzeugen von NTSC- und HD-
Fernsehsignalen unter Verwendung von zwei Kanälen, dadurch
gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
- a) eine Vorrichtung zum Erzeugen eines ersten Anzeige signals;
- b) ein Vorfilter (13), das ein Aliasing durch Filtern des ersten Anzeigesignals verhindert;
- c) einen ersten Abtastumwandler (14), der die Ausgabe des ersten Vorfilters (13) in ein drittes Anzeigesignal mit einer räumlichen Richtungskomponente im niedrigen Frequenz band, das als NTSC-Fernsehsignal geeignet ist, umwandelt;
- d) einen ersten NTSC-Kodierer (15), der die Ausgabe des ersten Abtastumwandlers in das NTSC-Fernsehsignal kodiert;
- e) einen ersten RF-Modulator (16), der die Ausgabe des ersten NTSC-Kodierers (15) in ein RF-Signal moduliert und das Signal über Kanal "I" sendet;
- f) eine Verzögerungseinheit (17), die das erste Anzei gesignal verzögert;
- g) einen ersten Zeilenzurückweiser (18), der das erste, von der Verzögerungseinheit (17) ausgegebene Anzeigesignal durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, ho rizontalen Zeilen im ersten Anzeigesignal in ein zweites An zeigesignal umwandelt;
- h) einen zweiten Abtastumwandler (19), der das dritte Anzeigesignal des ersten Abtastumwandlers (14) in ein erstes Anzeigesignal mit einem niederfrequenten Band für die räum liche Richtungskomponente umwandelt;
- i) ein erstes Nachfilter (20), das ein Aliasing durch Filtern des ersten Anzeigesignals des zweiten Abtastumwand lers (19) verhindert;
- j) einen zweiten Zeilenzurückweiser (21), der die Aus gabe des ersten Nachfilters (20) durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, horizontalen Zeilen des er sten Anzeigesignals in ein zweites Anzeigesignal im HD-Fern sehformat umwandelt;
- k) einen Subtrahierer, der die räumliche Richtungskom ponente des zweiten Anzeigesignals in einem hohen Frequenz band durch Subtrahieren des Ausgangs des zweiten Zeilenzu rückweisers (21) von dem zweiten Anzeigesignal des ersten Zeilenzurückweisers (18) ausgibt;
- l) einen ersten Frequenzverschieber (23), der das zweite Anzeigesignal des Subtrahierers in die ursprüngliche Richtung verschiebt;
- m) einen Signalrekonstruktionsschaltkreis (24), der die Ausgabe des ersten Frequenzverschiebers (23) in mehrere Fel der rekonstruiert und ein zweites Anzeigesignal mit einem niedrigen Frequenzband für die zeitliche Richtungkomponente erzeugt;
- n) einen zweiten NTSC-Kodierer (25), der die Ausgabe des Signalrekonstruktionsschaltkreises (24) in das NTSC- Fernsehsignal kodiert; und
- o) einen zweiten RF-Modulator (26), der die Ausgabe des zweiten NTSC-Kodierers (25) in ein RF-Signal moduliert und das Signal über Kanal "II" sendet.
6. Kodierungsvorrichtung zum Erzeugen von NTSC- und HD-
Fernsehsignalen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Anzeigesignal 1575 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt,
das zweite Anzeigesignal 1080 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 16 : 9 besitzt,
das dritte Anzeigesignal 525 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt.
das erste Anzeigesignal 1575 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt,
das zweite Anzeigesignal 1080 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 16 : 9 besitzt,
das dritte Anzeigesignal 525 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt.
7. HDTV-Dekodierungsvorrichtung zum Wiederherstellen ei
nes Fernsehsignals im HD-Format unter Verwendung eines drit
ten Anzeigesignals, das über einen Kanal "I" gesendet wird
und bei dem die räumliche Richtungskomponente in einem nied
rigen und die zeitliche Richtungskomponente in einem hohen
Frequenzband liegt, und eines zweiten Anzeigesignals, das
über einen Kanal "II" gesendet wird und bei dem die räumli
che Richtungskomponente in einem hohen und die zeitliche
Richtungskomponente in einem hohen Frequenzband, zusammenge
setzt aus mehreren Feldern, liegt, die Frequenz in die ur
sprüngliche Richtung verschoben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß sie umfaßt:
- - einen ersten RF-Demodulator (31), der das dritte, im RF-Format über Kanal "II" gesendete Anzeigesignal demodu liert;
- - einen ersten NTSC-Dekodierer (12), der die Ausgabe des ersten Demodulators (31) im NTSC-Format dekodiert;
- - einen dritten Abtastumwandler (33), der die Ausgabe des ersten NTSC-Dekodierers (32) in das erste Anzeigesignal umwandelt;
- - ein zweites Nachfilter (34), das durch Filtern der Ausgabe des dritten Abtastumwandlers (33) ein Aliasing ver hindert;
- - einen dritten Zeilenzurückweiser (35), der das erste, von dem zweiten Nachfilter (34) ausgegebene Anzeigesignal durch Zurückweisen einer Anzahl von oberen und unteren, ho rizontalen Zeilen des ersten Anzeigesignals in das zweite Anzeigesignal umwandelt;
- - einen zweiten RF-Demodulator (36), der das zweite, im RF-Format über Kanal "II" gesendete Signal demoduliert;
- - einen zweiten NTSC-Dekodierer (37), der die Ausgabe des zweiten RF-Demodulators (36) im NTSC-Format dekodiert;
- - einen zweiten Signalrekonstruktionsschaltkreis (38), der das mehrfache Feldsignal des zweiten Dekodierers rekon struiert, um die zeitliche Richtungskomponente des zweiten Anzeigesignals zurück in das ursprüngliche Bildsignal zu kompensieren;
- - einen zweite Frequenzverschieber (39), der die Fre quenz des von dem zweiten Signalrekonstruktionsschaltkreis (38) ausgegebenen, zweiten Anzeigesignals zurück zur ur sprünglichen Frequenz verschiebt;
- - einen Addierer (40), der das niedrige Frequenzband des zweiten Anzeigesignals durch Addieren der von dem zweiten Zeilenzurückweiser (35) und dem zweiten Frequenzverschieber (39) ausgegebenen zweiten Anzeigesignale kompensiert;
- - eine Dematrixeinheit (41), die das von dem Addierer (40) ausgegebene Signal in R,G,B-Signale umwandelt; und
- - eine Anzeigeeinheit (42) zum Anzeigen der von der De matrixeinheit umgewandelten R,G,B-Signale.
8. HDTV-Dekodierungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß
das dritte Anzeigesignal 525 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt,
das zweite Anzeigesignal 1080 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 16 : 9 besitzt,
das erste Anzeigesignal 1575 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt.
das dritte Anzeigesignal 525 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt,
das zweite Anzeigesignal 1080 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 16 : 9 besitzt,
das erste Anzeigesignal 1575 horizontale Zeilen, eine 2 : 1 verkettete Abtastung und ein Aspektverhältnis von 4 : 3 besitzt.
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