專利名稱：擴(kuò)展清晰度寬屏幕電視信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬屏幕擴(kuò)展清晰度電視(EDTV)系統(tǒng)，它可實(shí)用于單廣播通道，并且與具有較小顯示寬高比的傳統(tǒng)電視接收機(jī)兼容。
傳統(tǒng)電視接收機(jī)，例如按照在美國及其它地區(qū)所采用的NTSC廣播標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)，具有4∶3寬高比(顯示圖象的寬度對高度之比)。近來，感興趣的是使用具有較大寬高比的電視接收機(jī)系統(tǒng)，例如2∶1，16∶9或5∶3，由于這種較大的寬高比比傳統(tǒng)接收機(jī)的4∶3寬高比更近似于或等于人眼視界的寬高比。具有5∶3寬高比的視頻信號現(xiàn)已受到特別的注意，由于該寬高比與電影影片的寬高比近似，所以，這樣的信號可以直接發(fā)射和接收而不剪切圖象信息。然而，簡單地發(fā)射這種寬高比比傳統(tǒng)系統(tǒng)更大的信號的寬屏幕電視系統(tǒng)，與傳統(tǒng)寬高比的接收機(jī)不兼容。這就給廣泛使用寬屏幕系統(tǒng)帶來了困難。
因此，希望有一種與傳統(tǒng)電視接收機(jī)兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)。一種這樣的系統(tǒng)公開在C.H斯特羅勒(Strolle)等人同時待審的美國專利申請中，其序號為NO.078150，題目為“兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)”，申請日期為1987年7月27日。
更希望能有一種提供增強(qiáng)或擴(kuò)展顯示圖象清晰度的兼容寬屏幕系統(tǒng)，以提供特優(yōu)的圖象細(xì)節(jié)。例如，這種寬屏幕EDTV(擴(kuò)展清晰度電視)系統(tǒng)可以包括提供逐行掃描圖象的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的原理，在此公開了對兼容的EDTV寬屏幕視頻信號進(jìn)行編碼和解碼的方法和裝置，該視頻信號代表具有比標(biāo)準(zhǔn)4∶3寬高比更大的寬高比的高分辨率圖象，適于通過標(biāo)準(zhǔn)單廣播通道傳送。
在按照本發(fā)明原理的兼容寬屏幕EDTV電視系統(tǒng)的公開的優(yōu)選實(shí)施例中，對原始高分辨率逐行掃描寬屏幕信號進(jìn)行編碼，以包括有來自復(fù)合電視信號的四個分量。這四個分量在單信號傳送通道內(nèi)重新組合之前分別進(jìn)行了處理。
第一分量是具有標(biāo)準(zhǔn)4∶3寬高比的主要的2∶1隔行信號。該分量包括經(jīng)時間擴(kuò)張占據(jù)幾乎整個4∶3寬高比的有效行時間的寬屏幕信號的中心部分，以及經(jīng)時間壓縮到左、右水平圖象過掃描區(qū)的兩側(cè)視頻信息組水平低頻信息，在標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示中，這種信息是看不見的。
第二分量是輔助的2∶1隔行信號，它包括左、右每一側(cè)都經(jīng)時間擴(kuò)張到有效行時間一半的左、右側(cè)視頻信息組高頻信息，已擴(kuò)張的兩側(cè)視頻信息組信息實(shí)際上占據(jù)了整個有效行時間。
第三分量為輔助的2∶1隔行信號，來自寬屏幕信號源，且包含約在5.0MHz和6.2MHz之間的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息。
第四分量為輔助的2∶1隔行“輔助者(helper)”信號，它包含垂直-時間(V-T)亮度細(xì)節(jié)信息，即從逐行掃描格式到隔行掃描格式轉(zhuǎn)換中會丟失的信息。該信號分量幫助重新構(gòu)成丟失的圖象信息，并幫助減少或消除在寬屏幕EDTV接收機(jī)中討厭的閃爍及運(yùn)動附產(chǎn)物。
在寬屏幕EDTV接收機(jī)中，將包含上述四種分量的復(fù)合信號解碼為四種構(gòu)成分量。經(jīng)解碼的分量被分別處理，并用來產(chǎn)生具有增強(qiáng)分辨率的圖像代表寬屏幕信號。
已公開的寬屏幕EDTV系統(tǒng)呈現(xiàn)出幾項(xiàng)超過標(biāo)準(zhǔn)NTSC系統(tǒng)的改進(jìn)。顯然看出的是，較大的寬高比對于電影有顯著的沖擊。寬屏幕圖象比較“穩(wěn)定”，實(shí)際上沒有在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)顯示中普遍存在的行間閃爍。其圖象也比較“干凈”，實(shí)際上沒有“蠕動點(diǎn)”，“拖尾點(diǎn)”以及彩條干擾。寬屏幕圖象在空間兩個方向上都顯著地提高了分辨率。由于增加了行密度，行結(jié)構(gòu)就看不到了。在圖象的運(yùn)動部分中，運(yùn)動的水平邊緣和掃描結(jié)構(gòu)之間討厭的差拍不存在了。


圖1是按照本發(fā)明的兼容寬屏幕EDTV編碼器系統(tǒng)的總圖;
圖1a表示公開系統(tǒng)的編碼器詳細(xì)框圖;
圖1b-1e包括有助于理解所公開系統(tǒng)的操作的附圖;
圖2-圖5示出有助于理解所公開系統(tǒng)的操作的信號波形圖和附圖;
圖13表示包括按照本發(fā)明解碼器裝置的寬屏幕EDTV接收機(jī)的部分框圖;以及，圖6-圖12和圖14-圖24更詳細(xì)地圖示所公開系統(tǒng)的各個方面。
打算通過標(biāo)準(zhǔn)的，例如NTSC廣播通道，來發(fā)射大寬高比(例如5∶3)圖象的系統(tǒng)，應(yīng)借助寬屏幕接收機(jī)獲得高質(zhì)量的圖象顯示而大大減輕或消除標(biāo)準(zhǔn)4∶3幅型顯示中能覺察的信號劣化程度。對圖象的兩側(cè)視頻信息組利用信號壓縮技術(shù)，發(fā)揮了標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視接收機(jī)顯視的水平過掃描區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，但是，在重新構(gòu)成的寬屏幕圖象的兩側(cè)視頻信息組區(qū)中，可能使圖象分辨率受到損失。
由于時間壓縮引起頻率范圍中的擴(kuò)張，只有低頻分量可在呈現(xiàn)出比寬屏幕信號所需帶寬要窄的標(biāo)準(zhǔn)電視通道中經(jīng)受得住處理。因此，當(dāng)兼容寬屏幕信號的已壓縮兩側(cè)視頻信息組在寬屏幕接收機(jī)中被擴(kuò)張時，在所顯示寬屏幕圖象中心部分和兩側(cè)視頻信息組的分辨率或高頻分量之間有明顯差異，除非采取措施來避免這種影響。這種明顯差異是由于低頻兩側(cè)視頻信息組信息被恢復(fù)了，而高頻信息由于視頻通道帶寬的限制卻損失了。
在圖1系統(tǒng)中，與圖1a中較為詳細(xì)的系統(tǒng)所共有的元件用同樣的參考號標(biāo)出。如圖1所示，對具有左、右和中心視頻信息組信息的原始寬屏幕逐行掃描信號進(jìn)行處理，以便獲得四個單獨(dú)的編碼分量。這四個分量如前所述，從圖象顯示的角度一般地示于圖1。對第一分量(包括已時間擴(kuò)張的中心部分信息和已時間壓縮的兩側(cè)部分低頻信息)進(jìn)行處理，使得在本實(shí)例中所形成的亮度帶寬不超過NTSC的亮度帶寬4.2MHz。對該信號以標(biāo)準(zhǔn)NTSC格式進(jìn)行彩色編碼，對該信號的亮度和色度分量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)濾波(例如，使用場梳狀濾波器)以便在標(biāo)準(zhǔn)NTSC和寬屏幕接收機(jī)中得到改進(jìn)了的亮度-色度分離度。
對第二分量(兩側(cè)視頻信息組高頻信息)進(jìn)行時間擴(kuò)張，使其水平帶寬減小到大約1.1MHz。如下所述，該分量和主信號(第一分量)是空間不相關(guān)的，而且要采取特別預(yù)防措施來遮掩其在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)上的可見性。
第三分量的5.0到6.2MHz已擴(kuò)張的高頻亮度信息在進(jìn)一步處理之前，首先將頻率向下移到0到1.2MHz的頻率范圍。該分量被變換成標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式，這使其在空間上和主信號(第一分量)相關(guān)，以遮掩其在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)上的可見性。第三分量已壓縮的兩側(cè)視頻信息組信息所呈現(xiàn)的帶寬是中心部分信息的六分之一(0-1.2MHz)。
第四分量(垂直一時間輔助者信號)變換成標(biāo)準(zhǔn)4∶3格式，以使其與主信號分量相關(guān)，以此來遮掩其在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)中的可見性，并把其水平帶寬限制到750KHz。
第一、第二和第三分量經(jīng)過各個幀內(nèi)平均器38、64和76(一種垂直-時間(V-T)濾波器)的處理，以消除在寬屏幕接收機(jī)中主信號和輔助信號分量之間的V-T串?dāng)_。第一分量僅在大約1.5MHz以上進(jìn)行幀內(nèi)平均。方框80中，對于以X和Z標(biāo)識出的第二和第三幀內(nèi)平均分量，在對3.108MHz的另一個付載波ASC進(jìn)行正交調(diào)制之前，進(jìn)行非線性幅度壓縮，ASC與色度付載波不同，ASC是隔場倒相的。把從方框80來的已調(diào)制信號(M)在加法器40中與幀內(nèi)平均第一分量(N)相加。形成的輸出信號是4.2MHz帶寬的基帶信號(NTSCF)，它與從濾波器79來的、已經(jīng)過750KHz低通濾波了的第四分量(YTN)一起，在方框57中正交調(diào)制射頻(RF)圖象載波，從而產(chǎn)生NTSC兼容的射頻信號，該信號可以通過單一的、標(biāo)準(zhǔn)帶寬的廣播通道傳送給標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)或?qū)捚聊恢鹦袙呙杞邮諜C(jī)。
正如從圖1a編碼器中將看到的那樣，對第一分量進(jìn)行時間壓縮，容許把低頻兩側(cè)視頻信息組信息全部壓縮到標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號的水平過掃描區(qū)域中。通過即將討論的包含在方框80中另一個付載波正交調(diào)制技術(shù)，高頻兩側(cè)視頻信息組信息通過視頻傳送通道以對標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)透明的方法與NTSC信號共享頻譜。當(dāng)由標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)接收時，只能看到主信號(第一分量)的中心視頻信息組部分。第二和第三分量可能產(chǎn)生一種小幅度的干擾圖案，它在一般觀看距離和一般圖象控制調(diào)整下覺察不到。第四分量在具有同步視頻檢波器的接收機(jī)中全部被除去了。在具有包絡(luò)檢波器的接收機(jī)中，第四分量被處理，但是由于它與主信號相關(guān)而不被覺察。
圖1b表示所公開的、包括輔助信息的EDTV寬屏幕系統(tǒng)的射頻頻譜，與標(biāo)準(zhǔn)NTSC系統(tǒng)的射頻頻譜相比較。在所公開系統(tǒng)的頻譜中，兩側(cè)視頻信息組的高頻和額外的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息，在3.108MHz另一個付載波(ASC)頻率的兩側(cè)延伸約為1.1MHz。V-T輔助者信號信息(第四分量)在主信號圖象載波頻率的兩側(cè)延伸750KHz。
寬屏幕逐行掃描接收機(jī)包括用于重新構(gòu)成原始寬屏幕逐行掃描信號的裝置。與標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號相比，重新構(gòu)成的寬屏幕信號的左、右兩側(cè)視頻信息組具有標(biāo)準(zhǔn)NTSC的分辨率，而4∶3寬高比的中心視頻信息組，特別是在圖象的靜止部分上，具有良好的水平和垂直亮度細(xì)節(jié)。
兩個基本考慮決定了與第一、第二、第三和第四信號分量的利用和處理有關(guān)的信號處理技術(shù)。這些考慮就是與現(xiàn)有接收機(jī)的兼容性和在現(xiàn)有接收機(jī)上的可恢復(fù)性。
完全兼容意味著這樣一種接收機(jī)、發(fā)射機(jī)兼容，即，使得現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)能夠接收寬屏幕EDTV信號，而且不要特殊附加器就能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)顯示。在這種意義上的兼容，要求例如發(fā)射機(jī)的圖象掃描格式基本上與接收機(jī)的圖象掃描格式相同或在其容差范圍之內(nèi)。兼容性還意味著，在標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)上顯示時，必須能使額外的非標(biāo)準(zhǔn)分量實(shí)際地或者在感覺上被隱藏在主信號中。為獲得在后者意義上的兼容性，所公開的系統(tǒng)采用以下技術(shù)以隱藏輔助分量。
如上討論，兩側(cè)視頻信息組的低頻實(shí)際上隱藏在標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)的一般的水平過掃描區(qū)域中。第二分量是比兩側(cè)視頻信息組的低頻分量能量較低的信號，第三分量一般是低能量高頻細(xì)節(jié)信號，它們是被幅度壓縮的，并且對3.108MHz的另一個付載波進(jìn)行了正交調(diào)制。3.108MHz是間置頻率(interlacedfreguenoy)(為半行頻的奇數(shù)倍)，選擇該另一個付載波的頻率、相位和幅度，使得已調(diào)制的另一個付載波信號的可見性盡可能地降低，例如，通過控制從場到場另一個付載波的相位，使得從一場到下一場時相位改變180°，與色度付載波的相位不一樣。
雖然已調(diào)制的另一個付載波分量完全在色度通帶(2.0-4.2MHz)之內(nèi)，但是，因?yàn)樗鼈円詧鲱l互補(bǔ)色閃爍顯示，這種閃爍在一般色飽和度電平上不被人眼覺察，所以，已調(diào)制的另一個付載波分量在視覺上似乎被隱藏起來了。此外，在幅調(diào)之前對調(diào)制分量進(jìn)行了非線性幅度壓縮，這有利地把瞬時幅度過沖減小到可以接受的較低電平。
通過對中心視頻信息組信息進(jìn)行時間擴(kuò)張以匹配標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式，把第3分量隱藏起來，因此，第三分量與第一分量空間相關(guān)(并且時間相關(guān))了。這由將討論的格式編碼器裝置來完成。這樣的空間相關(guān)，在第三分量與第二分量對另一個付載波進(jìn)行正交調(diào)制并與第一分量組合之后，有助于防止第三分量信息與第一分量信息相互干擾。
通過對中心視頻信息組信息進(jìn)行時間擴(kuò)張以匹配標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式，把第四分量，即“輔助者”信號，也隱蔽起來，因此第四分量與主信號空間相關(guān)了。在具有同步檢波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中，使第四分量除去;在具有包絡(luò)檢波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中，使第四分量在視覺上隱蔽起來，因?yàn)?，它與主信號是空間相關(guān)的。
在寬屏幕逐行掃描接收機(jī)中，第一、第二和第三分量的恢復(fù)，依靠在發(fā)射和接收機(jī)中使用幀內(nèi)平均處理來完成。這種處理與圖1和1a發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的元件38、64和76有關(guān)，并與接收機(jī)中的有關(guān)元件有關(guān)，正如以后將要討論的。幀內(nèi)平均是一種信號處理技術(shù)，這種技術(shù)使兩個視覺高度相關(guān)信號準(zhǔn)備相互組合。以后，這兩個信號能夠有效、精確地，沒有V-T(垂直-瞬間)串?dāng)_地被恢復(fù)(例如，借助于場存儲裝置來實(shí)現(xiàn)恢復(fù))，甚至在圖象表示信號出現(xiàn)運(yùn)動的情況下也是如此。
為此目的而采用的這種信號處理的類型，實(shí)質(zhì)上涉及在場頻基礎(chǔ)上使兩個信號一致。也就是，隔開一場產(chǎn)生兩個數(shù)值相同的取樣。幀內(nèi)平均是達(dá)到這個目的得力的技術(shù)，但也能使用其它技術(shù)。幀內(nèi)平均基本上是線性、時變數(shù)字前置濾波和后置濾波處理方法，確保了兩個視覺高度相關(guān)組合信號的精確恢復(fù)。水平串?dāng)_依靠發(fā)射機(jī)編碼器的水平前置濾波器和接收機(jī)解碼器的后置濾波器之間的保護(hù)帶來消除。
在時域內(nèi)的幀內(nèi)平均處理用圖1c一般地概括示出圖中，通過把相隔262H的像素(A、B和C、D)進(jìn)行平均，使對偶場相等。在各對偶場中，用平均值代替其原始值。圖1d從圖1系統(tǒng)的角度示出幀內(nèi)平均的處理過程。從第二和第三分量開始，把一幀內(nèi)相隔262H的對偶像素(圖像元素)平均，并且用平均值(例如，X1、X3和Z1、Z3)來代替原始像素值。該V-T平均發(fā)生在一幀之內(nèi)，而且不跨過幀的邊界。
就第一分量而論，幀內(nèi)平均僅對約為1.5MHz以上的信息進(jìn)行，所以不影響較低頻率的垂直細(xì)節(jié)信息。對于第一和第二分量，幀內(nèi)平均在整個色度頻帶內(nèi)對包含亮度(Y)和色度(C)分量的復(fù)合信號進(jìn)行。因?yàn)橄喔?62H的像素對彩色付載波“同相位”，所以復(fù)合信號的色度分量經(jīng)受得住幀內(nèi)平均?？刂菩碌牧硪粋€付載波的相位，使得相隔262H的像素精確地反相，因而與從一場到下一場并不變化的色度付載波的相位不相同。因此，在單元40中，當(dāng)?shù)诙偷谌至?正交調(diào)制以后)加到第一分量上時，相隔262H的像素具有(M+A)和(M-A)的形式，其中M是1.5MHz以上主復(fù)合信號的一個取樣，A是輔助已調(diào)制信號的一個取樣。
兩個圖象表示信號的平均，可能形成受了損傷或者模糊的圖象信息，但是當(dāng)被平均的信號表示從一場到一場視覺高度相關(guān)(即，幀內(nèi))圖象信息時，這樣的被平均信號的圖象信息內(nèi)容基本上保留下來了。利用幀內(nèi)平均，甚至在出現(xiàn)運(yùn)動圖象時，V-T串?dāng)_實(shí)際上也消除了。在這方面，幀內(nèi)平均處理產(chǎn)生了相隔262H的相同的取樣。
在接收機(jī)中，精確地恢復(fù)這些取樣的信息內(nèi)容(即沒有串?dāng)_)是一件簡單的事，方法是通過以后將討論的在一幀之內(nèi)平均并差分相隔262H的像素取樣，以此恢復(fù)主信號信息和輔助信號信息。由于原始視覺高度相關(guān)信息已經(jīng)是從一場到一場基本上相同的了，因此，在接收機(jī)解碼器中，通過幀內(nèi)平均和差分處理，能夠基本完整地恢復(fù)幀內(nèi)被平均的原始信息。
另外，在接收機(jī)中利用同步射頻檢波器，對射頻通道進(jìn)行正交解調(diào)。以此，將第四分量從其它三個分量中分離出來。使用幀內(nèi)平均和差分從已調(diào)制的第二和第三分量中分離出第一分量，并且使用正交解調(diào)分離第二和第三分量，下面將參照圖13進(jìn)行討論。
在接收機(jī)中已經(jīng)恢復(fù)了四個分量以后，對復(fù)合信號進(jìn)行NTSC解碼，并分離成亮度和色度分量。對全部分量執(zhí)行相反的變換，以恢復(fù)寬屏幕的寬高比，并把兩側(cè)視頻信息組的高頻信號與低頻信號組合起來，以恢復(fù)全部兩側(cè)視頻信息組的分辨率。把已擴(kuò)張的高頻亮度細(xì)節(jié)信息移動到其原始的頻率范圍之內(nèi)，并加到亮度信號上，亮度信號利用瞬時內(nèi)插和輔助者信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描的格式。色度信號利用獨(dú)立的瞬時內(nèi)插轉(zhuǎn)換成逐行掃描的格式。最后，把亮度和色度逐行掃描信號轉(zhuǎn)換成模擬形式，并經(jīng)矩陣變換以產(chǎn)生由寬屏幕逐行掃描顯示裝置顯示的R、G、B彩色圖象信息。
在討論圖1a的兼容寬屏幕編碼系統(tǒng)以前，參看圖2的信號波形A和B。信號A是5∶3寬高比的寬屏幕信號，要把它轉(zhuǎn)換成如信號B所示具有4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)NTSC兼容信號。寬屏幕信號A包括與主圖象信息有關(guān)的中心視頻信息組部分(它占據(jù)時間間隔TC)，以及與輔助圖象信息有關(guān)的左、右側(cè)視頻信息組部分(它們占據(jù)時間間隔TS)。在本例中，左、右側(cè)視頻信息組呈現(xiàn)基本相等的寬高比，且小于位于其間的中心視頻信息組的寬高比。
通過把某些兩側(cè)視頻信息組信息完全壓縮到與時間間隔TO有關(guān)的水平過掃描區(qū)中，把寬屏幕信號A轉(zhuǎn)換為NTSC信號B。標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號具有包括過掃描間隔TO的有效行時間間隔TA(持續(xù)約為52.5微秒)，具有包含待顯示的視頻信息的顯示時間間隔TD，并具有持續(xù)約為63.556微秒的整個水平行時間間隔TH。對于寬屏幕和標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號兩者來說，時間間隔TA和TH是相同的。
已經(jīng)看到，幾乎所有用戶電視接收機(jī)都具有至少占全部有效行時間間隔TA4%的過掃描時間間隔，即，在左、右側(cè)各有2%的過掃描。隔行取樣頻率為4×fsc(此處，fsc是彩色付載波的頻率)時，每一水平行時間間隔包含910個像素，其中754個像素構(gòu)成要顯示的有效水平行圖象信息。
圖1a較詳盡地示出寬屏幕EDTV系統(tǒng)。參看圖1a，525行、60場/秒的寬屏幕逐行掃描攝象機(jī)10，在本例中提供具有R、G、B分量和5∶3寬高比的寬屏幕彩色信號。也可以使用隔行的信號源，但是逐行掃描信號源產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的結(jié)果。寬屏幕攝象機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)NTSC攝象機(jī)有較大的寬高比和較寬的視頻帶寬。特別是，寬屏幕攝象機(jī)的視頻帶寬正比于寬高比和每幀總行數(shù)的乘積。假設(shè)寬屏幕攝象機(jī)的掃描速度恒定，寬高比增大時，引起視頻帶寬相應(yīng)增大，當(dāng)信號由4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示時，寬高比增大還引起圖象信息的水平壓縮。由于這些原因，為了達(dá)到全部NTSC兼容性，需要對寬屏幕信號進(jìn)行改進(jìn)。
由圖1編碼器系統(tǒng)處理的彩色視頻信號包含亮度和色度信號分量。亮度和色度信號都包含低頻和高頻信息，在以下進(jìn)行的討論中將分別稱為“低頻”(lows)和“高頻”(highs)。
從攝象機(jī)10來的寬帶寬屏幕逐行掃描彩色視頻信號在裝置12中進(jìn)行矩陣處理，從而從R、G、B彩色信號得出亮度分量Y，以及色差信號分量I和Q。寬帶逐行掃描信號Y、I、Q以8倍色度付載波的頻率(8×fsc)進(jìn)行取樣，并且在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)裝置14中由分開的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別從模擬形式轉(zhuǎn)換到數(shù)字(二進(jìn)制)形式。然后它們在濾波裝置16中由分開的垂直-瞬時(V-T)低通濾波器分別濾波，產(chǎn)生已濾波的信號YF、IF和QF。這些信號中的每一個信號都是圖2中波形A所示的形狀。
分開的濾波器是以后將討論的、圖10d所示的3×3線性時恒(Lineartimeinvariant)濾波器。這些濾波器稍微降低了垂直一瞬時(V-T)分辨率，特別是斜向V-T分辨率，以便在把逐行掃描轉(zhuǎn)換成隔行掃描以后，在主信號中(圖1中的第一分量)排除了無用的隔行附產(chǎn)物(例如閃爍、鋸齒邊，以及其它混淆相關(guān)效應(yīng))。在圖象的靜止部分中，濾波器幾乎保持了全部垂直分辨率。
中心視頻信息組的擴(kuò)張因數(shù)(OEF)，是寬屏幕接收機(jī)顯示的圖象寬度和由標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)顯示的圖象寬度之間差值的函數(shù)。5∶3寬高比的寬屏幕顯示的圖象寬度是4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)顯示圖象寬度的1.25倍。因數(shù)1.25是初始的中心視頻信息組的擴(kuò)張因數(shù)，它必須予以調(diào)整，以便考慮到標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)的過掃描區(qū)，并考慮到在中心和兩側(cè)視頻信息組之間邊界區(qū)中有意的輕微重疊，對此，以后將解釋。這些考慮確定了中心視頻信息組的擴(kuò)張因數(shù)(OEF)為1.19。
從濾波網(wǎng)絡(luò)16來的逐行掃描信號呈現(xiàn)0-14.32MHz的帶寬，并且利用逐行掃描(p)到隔行掃描(I)的轉(zhuǎn)換器裝置17a、17b和17c分別轉(zhuǎn)換成為2∶1隔行掃描信號，其細(xì)節(jié)將結(jié)合圖22和23討論。由于隔行掃描信號的水平掃描頻率是逐行掃描信號水平掃描頻率的一半，從轉(zhuǎn)換器17a-17c來的輸出信號IF′、QF′和YF′呈現(xiàn)出0-7.16MHz的帶寬。在此轉(zhuǎn)換過程中，逐行掃描信號被二次取樣，取現(xiàn)存像素取樣的一半來產(chǎn)生2∶1隔行掃描的主信號。特別是，通過保留在每一場中的奇數(shù)行或者偶數(shù)行，并以4×fsc頻率(14.32MHz)讀出所保留的象素，把每一逐行掃描信號轉(zhuǎn)換為2∶1隔行掃描格式。隔行信號的所有后續(xù)數(shù)字處理，以4×fsc頻率進(jìn)行。
網(wǎng)絡(luò)17c還包括一誤差預(yù)測網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)17c的一個輸出YF′是經(jīng)過前置濾波的逐行掃描分量的交錯二次取樣的亮度信號形式。網(wǎng)絡(luò)17c的另一輸出亮度信號YT含有從圖象場差信息獲得的垂直-瞬時信息，并代表在接收機(jī)中“丟失”的亮度取樣的實(shí)際值和預(yù)測值之間的瞬時預(yù)測(或瞬時內(nèi)插)誤差，這將在以后將解釋。預(yù)測是根據(jù)接收機(jī)中可以得到的“前”、“后”像素幅度的瞬時平均值而進(jìn)行的。
信號YT為在接收機(jī)中幫助重新構(gòu)成逐行掃描信號的亮度“輔助者”信號，YF主要考慮到接收機(jī)對運(yùn)動圖象信號所產(chǎn)生的誤差，YF使接收機(jī)便于消除這樣的誤差。在圖象的靜止部分上，誤差是零，并且接收機(jī)實(shí)現(xiàn)了完美的重新構(gòu)成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上不需要色度輔助者信號，而且亮度輔助者信號足以產(chǎn)生良好結(jié)果，由于人眼對色度的垂直或瞬時細(xì)節(jié)的缺少并不敏感。圖2a表示用以產(chǎn)生輔助者信號YT的算法。
參照圖2a，逐行掃描信號中的像素A、X和B在圖象中占據(jù)相同的空間位置。黑色像素(例如A、B)作為主信號傳送，而且在接收機(jī)上有效。白色像素(例如X)不被傳送而是通過瞬時幀平均(A+B)/2預(yù)測出來。也就是，在編碼器中，利用平均“前”和“后”像素A和B的幅度，預(yù)測出“丟失”的象素X。從實(shí)際值X中減去預(yù)測值(A+B)/2，得到對應(yīng)于輔助者信號的預(yù)測誤差信號，其幅度與表答式X-(A+B)/2相一致。此表答式?jīng)Q定了瞬時幀平均信息及瞬時場差信息。
輔助者信號借助于750KHz低通濾波器而被水平低通濾波，并作為輔助者信號YT傳送。輔助者信號必須限帶到750KHz，以防在該信號調(diào)制到射頻圖象載波上以后，與鄰近較低的射頻通道相互干擾。
在接收機(jī)中，使用取樣信號A和B的平均值對丟失象素X做出類似的預(yù)測，并把該預(yù)測誤差加到預(yù)測值上去，即，通過把預(yù)測誤差X-(A+B)/2與瞬時平均值(A+B)/2相加來恢復(fù)X。因此，V-T輔助信號簡化了從隔行掃描到逐行掃描格式的轉(zhuǎn)換。
有利的是，由本公開的瞬時預(yù)測算法產(chǎn)生的輔助者信號相比用某些其它算法產(chǎn)生的預(yù)測信號而言是低能量信號，這里所述其它算法有例如M。青伯格(Tsinberg)在《美國電氣及電子工程師學(xué)會消費(fèi)者電子學(xué)學(xué)報(bào)》1987年8月CE-33卷第3期第146-153頁題為“擴(kuò)展NTSC兩通道兼容的高清晰度電視系統(tǒng)”(“ENTSCTwo-Ch-annelCompatibleHDTVSystem”)的論文中所描述用來產(chǎn)生行差分信號的算法。在圖象的靜止區(qū)中，因?yàn)轭A(yù)測準(zhǔn)確，誤差能量是零。低能量的情況由靜止的和基本靜止的圖象(例如在新聞廣播特寫中以靜止背景為襯托的播音員)所證明。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本公開的算法在接收機(jī)中圖象重新構(gòu)成以后產(chǎn)生最少的有害附產(chǎn)物，并且由本公開算法產(chǎn)生的輔助者信號在帶限約為750KHz的濾波以后，仍保留其有用性。由本公開算法產(chǎn)生的輔助者信號在靜止圖象信息出現(xiàn)時，有利地呈現(xiàn)為零能量，因此，與靜止圖象有關(guān)的輔助者信號不受濾波的影響。
甚至不發(fā)射輔助者信號也能形成大大改善的重新構(gòu)成的寬屏幕圖象。在這種情況下，圖象的靜止部分將比標(biāo)準(zhǔn)NTSC圖象清晰得多，但運(yùn)動部分將有些“模糊”并可能出現(xiàn)“差拍”附產(chǎn)物，因而，廣播機(jī)不必要一開始就發(fā)射輔助者信號，可以選擇在較后的時候改進(jìn)射頻發(fā)射。
本公開的瞬時預(yù)測系統(tǒng)對于逐行掃描系統(tǒng)和具有高于標(biāo)準(zhǔn)行頻的某些隔行掃描系統(tǒng)都是有用的。但是利用在圖象中具有占據(jù)相同空間位置的象素A、X和B的逐行掃描源工作得最好，它對靜止圖象得出精確的預(yù)測。如果原始寬屏幕圖象是來自隔行掃描信號源的話，即使在圖象的靜止部分，瞬時預(yù)測也將會很不完美。在這種情況下，輔助者信號將具有較大的能量，并在重新構(gòu)成圖象的靜止部分中引起輕微的附加產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)表明，使用隔行掃描信號源可以產(chǎn)生具有可接受的結(jié)果僅當(dāng)嚴(yán)格檢查時才注意得到的附產(chǎn)物。但是逐行掃描信號源幾乎不引起附產(chǎn)物而產(chǎn)生優(yōu)異的結(jié)果。
回到圖1a，從轉(zhuǎn)換器17a-17c來的隔行掃描寬屏幕信號IF′、QF′和YF′分別由水平低通濾波器19a、19b和19c濾波，產(chǎn)生具有0-600KHz帶寬的信號IF″，具有0-600KHz帶寬的信號QF″和具有0-5MHz帶寬的信號YF″。接著，這些信號經(jīng)過格式編碼處理，為此，利用與兩側(cè)-中心信號分離器和處理器裝置18有關(guān)的格式編碼設(shè)備把這些信號中的每一個信號編碼成4∶3格式。
簡言之，對每個寬屏幕行的中心部分進(jìn)行時間擴(kuò)張，并變換成具有4∶3寬高比的有效行時間的顯示部分。時間擴(kuò)張引起帶寬的縮小，從而使得原始寬屏幕隔行掃描頻率與標(biāo)準(zhǔn)NTSC帶寬兼容。把兩側(cè)視頻信息組分裂成水平頻帶，使得I和Q彩色高頻分量呈現(xiàn)為83KHz-600KHz的帶寬(如圖7中信號IH所示)，而Y亮度高頻分量呈現(xiàn)為700KHz-5.0MHz的帶寬(如圖6中信號YH所示)。兩側(cè)視頻信息組的低頻，即如圖6和圖7示出的所產(chǎn)生的信號YO、IO和QO，包括直流分量，且經(jīng)時間壓縮并變換到每行左、右側(cè)水平圖象的過掃描區(qū)內(nèi)。兩側(cè)視頻信息組的高頻被分開處理。這種格式編碼過程的細(xì)節(jié)隨后即述。
在考慮以下編碼細(xì)節(jié)的過程中，同時還考慮圖1e將是有幫助的，圖1e從顯示中心和兩側(cè)視頻信息組信息的角度畫出對分量1、2、3和4進(jìn)行編碼的過程。已濾波的隔行掃描信號IF″、QF″和YF″由兩側(cè)一中心視頻信息組信號分離器和處理器18進(jìn)行處理，以產(chǎn)生三組輸出信號YE、IE和QE;YO、IO和QO;及YH、IH和QH。對于前兩組信號(YE、IE、QE和YO、IO、QO)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一個包含整個帶寬的中心視頻信息組分量以及壓縮到水平過掃描區(qū)內(nèi)的兩側(cè)視頻信息組的亮度低頻信號的信號。
對第三組信號(YH、IH、QH)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一個包含兩側(cè)視頻信息組高頻信號的信號。當(dāng)把這些信號組合起來時就產(chǎn)生具有4∶3顯示寬高比的NTSC兼容的寬屏幕信號。包括裝置18的電路細(xì)節(jié)將在圖6、7和8示出，并結(jié)合這些圖進(jìn)行討論。
信號YE、IE和QE含有全部中心視頻信息組信息，而且呈現(xiàn)為相同的格式，如圖3中信號YF所示。簡言之，信號YE從信號YE″中獲得，過程如下。寬屏信號YF″含有出現(xiàn)在寬屏幕信號有效行時間間隔內(nèi)的象素1-754，該寬屏幕信號包括兩側(cè)和中心視頻信息組信息。通過時間分離處理，取出寬帶中心視頻信息組信息(象素75-680)作為中心視頻信息組亮度信號YC。利用中心視頻信息組擴(kuò)張因數(shù)1.19(即，5.0MHz+4.2MHz)，對信號YC進(jìn)行時間擴(kuò)張，以產(chǎn)生NTSC兼容的中心視頻信息組信號YE。由于以因數(shù)1.19進(jìn)行了時間擴(kuò)張，所以信號YE呈現(xiàn)為NTSC兼容的帶寬(0-4.2MHz)。信號YE占據(jù)在過掃描區(qū)TO之間的圖象顯示時間間隔TD(圖2)。信號IE和QE分別從信號IF″和QF″中產(chǎn)生，并且用對信號YE的方法進(jìn)行類似的處理。
信號YO、IO和QO提供插到左、右側(cè)水平過掃描區(qū)中的低頻兩側(cè)視頻信息組信息(“l(fā)ows”)。信號YO、IO和QO呈現(xiàn)為相同的格式，如圖3中信號YO所示。簡言之，信號YO從信號YF″中產(chǎn)生的過程如下。寬屏幕信號YF″包含與象素1-84有關(guān)的左側(cè)視頻信息組信息和與象素671-754有關(guān)的右側(cè)視頻信息組信息。正如將要討論的，對信號YF″進(jìn)行低通濾波，產(chǎn)生0-700KHz帶寬的亮度低頻信號，從這一信號通過時間分離處理取得左、右兩側(cè)視頻信息組低頻信號(圖3中，信號YL′)。
對亮度低頻信號YL′進(jìn)行時間壓縮，以產(chǎn)生在與象素1-14和741-754有關(guān)的過掃描區(qū)中具有已壓縮低頻信息的兩側(cè)視頻信息組低頻信號YO。已壓縮的兩側(cè)視頻信息組低頻信號呈現(xiàn)出正比于時間壓縮量而增大的帶寬。信號IO和QO分別從信號IF″和QF″中產(chǎn)生，并且用對信號YO的方法進(jìn)行類似的處理。
用兩側(cè)一中心信號組合器28，例如時間多路復(fù)用器，把信號YE、IE、QE和YO、IO、QO組合起來，以產(chǎn)生具有NTSC兼容帶寬和4∶3寬高比的信號YN、IN和QN。這些信號具有如圖3所示信號YN的形狀。組合器28還包括適當(dāng)?shù)男盘栄訒r，以均衡被組合信號過渡時間。這樣的均衡信號延時還被包含在本系統(tǒng)中需要均衡信號過渡時間的其它地方。
調(diào)制器30、帶通濾波器32、H-V-T帶阻濾波器34和組合器36構(gòu)成改進(jìn)了的NTSC信號編碼器31。色度信號IN和QN通過調(diào)制器30被正交調(diào)制在付載波SC上(該付載波頻率是通常為3.58MHz的NTSC色度付載波頻率)，從而，產(chǎn)生已調(diào)制信號CN。調(diào)制器30是按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的調(diào)制器，將結(jié)合圖9說明。
借助于二維(V-T)濾波器32，在垂直(V)和時間(T)方向上對調(diào)制信號CN進(jìn)行帶通濾波，32在把隔行掃描色度信號作為信號CP加到組合器36的色度信號輸入端之前，把該隔行掃描色度信號中的串?dāng)_附產(chǎn)物去掉。
在亮度信號YN作為信號YP加到組合器36的亮度輸入端之前，借助三維H-V-T帶阻濾波器34，在水平(H)、垂直(V)和時間(T)方向上對YN進(jìn)行帶阻濾波。正在濾波的亮度信號YN和色差信號IN和QN用來保證在相繼的NTSC編碼以后顯著降低亮-色串?dāng)_。多維空間-時間濾波器，例如，圖1中H-V-T濾波器34和V-T濾波器32，包括有以后將討論的圖10所示的結(jié)構(gòu)。
圖1a中的H-V-T帶阻濾波器34呈現(xiàn)圖10b的結(jié)構(gòu)，34去掉從亮度信號YN來的向上移動的斜向頻率分量。這些頻率分量看上去類似于色付載波分量，把這些分量去掉，以便在頻譜中形成一個槽，已調(diào)制色度信號將插入這個槽中。因?yàn)?，已確定人眼對這些頻率分量基本上不敏感，所以把從亮度信號YN來的向上移動的斜向頻率分量去掉對于顯示的圖象并無顯著的劣化。濾波器34呈現(xiàn)約為1.5MHz的截止頻率，所以不損害亮度垂直細(xì)節(jié)信息。
V-T帶通濾波器32減小色度帶寬，使得已調(diào)制色度兩側(cè)視頻信息組信息能插入由濾波器34在亮度頻譜中所形成的槽中。濾波器32降低了色度信息的垂直和時間分辨率，以致于靜止和運(yùn)動的圖象產(chǎn)生一輕微毛邊，但是，由于人眼對這種影響并不敏感，故這種影響幾乎不存在或不重要。
從組合器36來的輸出中心/兩側(cè)低頻信號C/SL含有從寬屏幕信號的中心視頻信息組獲得的、待顯示的NTSC兼容信息，以及從寬屏幕信號的兩側(cè)視頻信息組獲得、位于NTSC接收機(jī)顯示中看不見的左、右水平過掃描區(qū)中的已壓縮兩側(cè)視頻信息組低頻信號(亮度和色度)。
在過掃描區(qū)中已壓縮的兩側(cè)視頻信息組低頻信號代表用于寬屏幕顯示兩側(cè)視頻信息組信息的一個組成部分。另一個組成部分兩側(cè)視頻信息組的高頻信號由處理器18產(chǎn)生，如下討論。
圖4表示兩側(cè)視頻信息組高頻信號YH(亮度高頻信號)，IH(I高頻信號)和QH(Q高頻信號)。圖6、7和8表示產(chǎn)生這些信號的裝置，如下將討論。在圖4中，信號YH、IH和QH含有與左側(cè)視頻信息組像素1-84有關(guān)的左側(cè)視頻信息組高頻信息，以及與右側(cè)視頻信息組像素671-754有關(guān)的右側(cè)視頻信息組高頻信息。
由幀內(nèi)平均器38對信號C/SL進(jìn)行處理，以產(chǎn)生信號N，把N加到加法器40的一個輸入端上，因?yàn)樾盘朇/SL的幀內(nèi)圖象信息的視覺高度相關(guān)性，因此，幀內(nèi)平均信號N基本上與信號C/SL相同。平均器38對約為1.5MHz以上的信號C/SL進(jìn)行平均，并協(xié)助減少或消除在主信號和輔助信號之間的垂直-瞬時串?dāng)_。
幀內(nèi)平均器38的工作被選擇在高通頻率范圍為1.5MHz和1.5MHz以上，以保證對2MHz和2MHz以上信息完成全部幀內(nèi)平均，防止亮度垂直細(xì)節(jié)信息由于幀內(nèi)平均處理而劣化。借助于在編碼器31中與幀內(nèi)平均器38有關(guān)的濾波器和圖13解碼器中與平均器-差分器裝置有關(guān)的濾波器之間的200KHz的保護(hù)頻帶，消除了水平串?dāng)_。圖11a和11b示出高頻信號幀內(nèi)平均器38的細(xì)節(jié)。圖11a、11b和11c將相繼討論。
借助于類似于編碼器31的NTSC編碼器60，把信號IH、QH和YH配置成NTSC格式。特別是，編碼器60包括圖9所示類型的裝置，以及用于把兩側(cè)視頻信息組的色度高頻信息正交調(diào)制在頻率為3.58MHz的兩側(cè)視頻信息組亮度高頻信息上的裝置，以產(chǎn)生信號NTSCH，NTSCH是NTSC格式的兩側(cè)視頻信息組的高頻信息。這個信號由圖5示出。
在NTSC編碼器31和60中，使用多維帶通濾波的有利之處在于當(dāng)接收機(jī)包括用于分離亮度和色度信息的互補(bǔ)多維濾波時，使得接收機(jī)實(shí)際上無串?dāng)_地把亮度和色度分量分離開來。用于亮度/色度編碼和解碼的互補(bǔ)濾波器的應(yīng)用稱為合作處理，這種處理在C。H.斯特羅勒(Strolle)在美國電影和電視工程師協(xié)會期刊(SMPTEJournal)第95卷第8期，1986年8月，第782-789頁上發(fā)表的題為“用于改善亮色分離的合作處理”(“CooperativeProcessingforImprovedChrominance/LuminaceSeparation”)的論文中，作了詳細(xì)的討論。即使對于使用傳統(tǒng)的陷波濾波器和行-梳狀濾波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)來說，由于呈現(xiàn)出色/亮串?dāng)_的降低，從而也因在編碼器中應(yīng)用這樣的多維前置濾波獲益不小。
利用裝置62對信號NTSCH進(jìn)行時間擴(kuò)張，產(chǎn)生已擴(kuò)張的兩側(cè)高頻信號ESH。特別是，如圖5所示，由變換處理來完成這種擴(kuò)張，即把信號NTSCH的左側(cè)視頻信息組像素1-84變換到信號ESH的像素位置1-377中，即把信號NTSCH的左側(cè)高頻擴(kuò)張以占據(jù)信號ESH的半行時間。對信號NTSCH的右側(cè)視頻信息組部分(像素671-754)進(jìn)行類似的處理。時間擴(kuò)張?zhí)幚硎拱盘朎SH的信息的水平帶寬按一個因數(shù)377/84而縮小(與信號NTSCH的帶寬比較)。
用來完成時間擴(kuò)張的變換處理，能利用圖12-12d所示類型的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，并將結(jié)合圖12-12d加以討論。用圖11b所示類型的網(wǎng)絡(luò)64對信號ESH進(jìn)行幀內(nèi)平均，以產(chǎn)生圖5所示的信號X，因?yàn)樾盘朎SH的幀內(nèi)圖象信息的視覺高度相關(guān)性，所以幀內(nèi)平均信號X基本上與信號ESH相同。信號X加到正交調(diào)制器80的一個信號輸入端上。
利用具有通帶5MHz-6.2MHz的水平帶通濾波器70，對信號YF′也進(jìn)行濾波。把濾波器70的輸出信號(水平亮度高頻信號)加到幅度調(diào)制器72上，在此對5MHz載波信號fc進(jìn)行調(diào)幅。調(diào)制器72包括截止頻率約為1.2MHz的輸出低通濾波器，從而在調(diào)制器72的輸出端獲得具有0-1.2MHz通帶的信號。
由調(diào)制過程產(chǎn)生的上邊帶(5.0-6.2MHz)利用1.2MHz低通濾波器去掉。實(shí)際上，作為幅調(diào)過程和其后低通濾波的結(jié)果，已把在5.0MHz-6.2MHz范圍內(nèi)的水平亮度高頻信號移到0-1.2MHz范圍內(nèi)。載波幅度應(yīng)該足夠大，以便經(jīng)1.2MHz低通濾波器濾波后仍能保留原始信號的幅度。即，產(chǎn)生了不影響幅度的頻率移動。
利用格式編碼器74把從裝置72來的已頻移的水平亮度高頻信號編碼，使此信號與主信號C/SL空間相關(guān)。為了擴(kuò)張中心視頻信息組信息并把兩側(cè)視頻信息組的低頻信息壓縮到水平過掃描區(qū)內(nèi)起見，編碼器74類似于與裝置18和28有關(guān)的格式編碼網(wǎng)絡(luò)。即，利用將結(jié)合圖6-8討論的技術(shù)，編碼器74把已頻移的水平亮度高頻信號編碼成為標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式。
當(dāng)編碼器74的輸入信號的中心部分被進(jìn)行時間擴(kuò)張時，其帶寬從1.2MHz下降至約1.0MHz，而編碼器74的輸出信號變成與主信號空間相關(guān)。在利用編碼器74對兩側(cè)視頻信息組信息進(jìn)行時間壓縮以前，在裝置72內(nèi)對該信息進(jìn)行低通濾波至170KHz。借助于類似于圖11b所示裝置的裝置76，對來自編碼器74的信號在把它作為信號Z加到裝置80以前進(jìn)行幀內(nèi)平均。因?yàn)閺木幋a器74來的信號的幀內(nèi)圖象信息具有視覺高度相關(guān)性，幀內(nèi)平均信號Z基本上與從編碼器74來的信號相同。調(diào)制信號X、含有亮度和色度信息的復(fù)合信號以及調(diào)制信號Z呈現(xiàn)為基本上相同的帶寬，約為0-1.1MHz。
正如將要結(jié)合圖24討論的，在兩個輔助信號X和Z對另一個付載波信號ASC進(jìn)行正交調(diào)制以前，裝置80對這兩個輔助信號的大幅度移動進(jìn)行非線性γ(gamma)函數(shù)幅度壓縮。采用0.7的γ。依此，每個取樣的絕對值自乘到0.7次方，并乘以原始取樣的符號。γ壓縮降低了現(xiàn)存接收機(jī)中已調(diào)制信號中潛在干擾大幅度移動的可見性;而且，γ壓縮容許寬屏幕接收機(jī)進(jìn)行可預(yù)測的恢復(fù)，這是由于編碼器采用的γ倒函數(shù)是可預(yù)測的并且在接收機(jī)解碼器中易于實(shí)現(xiàn)。
然后，把幅度已壓縮信號正交調(diào)制在3.1075MHz受相控的另一個付載波ASC上，它是半行頻的奇數(shù)倍(395×H/2)。另一個付載波的相位從一場到下一場交替180°，不象色付載波從一場到下一場相位并不發(fā)生變化。另一個付載波的場交替相位允許信號X和Z的輔助調(diào)制信息和色度信息重疊。這產(chǎn)生了已調(diào)制輔助信號的互補(bǔ)相位輔助信息分量A1、-A1和A3、-A3。這使得接收機(jī)使用比較不太復(fù)雜的場存儲裝置，就能方便地把輔助信息分離開來。在加法器40中，正交調(diào)制信號M被加到信號N上。所形成的信號NTSCF，是4.2MHz的NTSC兼容信號。
編碼器采用上述非線性γ函數(shù)是為了用于大幅度壓縮的目的。它是非線性壓擴(kuò)(壓縮-擴(kuò)張)系統(tǒng)的一個組成部分，該系統(tǒng)還包括寬屏幕接收機(jī)解碼器中用于幅度擴(kuò)張的互補(bǔ)γ函數(shù)，以下將要討論。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本公開的非線性壓擴(kuò)系統(tǒng)有效地降低了輔助的非標(biāo)準(zhǔn)信息對標(biāo)準(zhǔn)圖象信息的沖擊影響，而不致由于噪聲影響使得圖象有明顯的劣化。
壓擴(kuò)系統(tǒng)使用非線性γ函數(shù)，以便瞬時壓縮在編碼器中輔助的、非標(biāo)準(zhǔn)的寬屏幕高頻信息的大幅度移動，與此同時，使用互補(bǔ)的非線性γ函數(shù)，以相應(yīng)地?cái)U(kuò)張解碼器中的這種高頻信息。其結(jié)果是，適當(dāng)?shù)亟档土吮竟_兼容寬屏幕系統(tǒng)中大幅度輔助高頻信息所引起對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)視頻信息的干擾，在這種兼容寬屏幕系統(tǒng)中，把非標(biāo)準(zhǔn)輔助寬屏幕信息分裂成經(jīng)受壓擴(kuò)的低頻和高頻部分。
在解碼器中，已壓縮高頻信息的非線性幅度擴(kuò)張不會形成過大的可察覺的噪聲。即大幅度高頻信息常常與高對比度的圖象邊緣相關(guān)聯(lián)，而人眼對這種邊緣上的噪聲并不敏感。上述壓擴(kuò)處理還有利地減小了在另一個付載波和色度付載波之間的交叉調(diào)制產(chǎn)物，同時相應(yīng)地減少了可見拍頻產(chǎn)物。
圖1a的亮度細(xì)節(jié)信號YT呈現(xiàn)為7.16MHz的帶寬，而且借助于格式編碼器78編碼成為4∶3格式(以編碼器74而實(shí)現(xiàn)的同一方法)，并借助濾波器79而水平低通濾波到750KHz，以產(chǎn)生信號YTN。借助于格式編碼器78的輸入低通濾波器，在時間壓縮以前，對兩側(cè)部分低通濾波到125KHz。這里，格式編碼器78的輸入低通濾波器對應(yīng)于圖6所示設(shè)備的輸入濾波器610，而具有截止頻率125KHz。把兩側(cè)部分的高頻信號濾掉。因此，信號YTN與主信號C/SL是空間相關(guān)的。
在把信號YTN和NTSCF加到射頻正交調(diào)制器57去調(diào)制電視射頻載波信號以前，借助于數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)裝置53和54，分別把它們從數(shù)字形式(二進(jìn)制)轉(zhuǎn)換成模擬形式。此后，把射頻調(diào)制信號加到發(fā)射機(jī)55通過天線56廣播出去。
與調(diào)制器80有關(guān)的另一個付載波ASC與行頻同步，并具有選定的頻率以確保兩側(cè)與中心信息有足夠的分離度(例如20-30db)，而對標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)顯示的圖象有不明顯的影響。ASC頻率最好應(yīng)是半行頻的奇數(shù)倍的間置頻率(interlacefreguency)，以便不致產(chǎn)生損害顯示圖象質(zhì)量的干擾。
由諸如裝置80提供的正交調(diào)制，有利地允許同時傳送兩個窄帶信號。對調(diào)制高頻信號進(jìn)行時間擴(kuò)張，結(jié)果使帶寬壓縮，與正交調(diào)制的窄帶要求相符。帶寬壓縮得越多，載波和調(diào)制信號之間所產(chǎn)生的干擾就可能越小。而且，兩側(cè)視頻信息組信息典型的高能量DC分量被壓縮到過掃描區(qū)中，而不作為調(diào)制信號使用。因此，大大地減小了調(diào)制信號的能量和調(diào)制信號的潛在干擾。
由天線56播出的編碼NTSC兼容寬屏幕信號，是用于被NTSC接收機(jī)和寬屏幕接收機(jī)接收的，它如圖13所示。
在圖13中，兼容的寬屏幕EDTV隔行掃描電視廣播信號被天線1310接收，并送到NTSC接收機(jī)1312的天線輸入端。接收機(jī)1312以一般方式處理兼容寬屏幕信號，產(chǎn)生具有4∶3寬高比的圖象顯示，寬屏幕兩側(cè)視頻信息組的信息部分地(即“低頻”)壓縮到觀眾看不到的水平過掃描區(qū)中，并將其部分地(即“高頻”)包含在已調(diào)制另一個付載波信號中，它不破壞標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)工作。
由天線1310接收的兼容寬屏幕EDTV信號還加到能夠以大的寬高比(例如5∶3)顯示視頻圖象的寬屏幕逐行掃描接收機(jī)1320上。接收的寬屏幕信號由輸入裝置1322處理，1322包含射頻調(diào)諧器和放大器電路;產(chǎn)生基帶視頻信號的同步視頻解調(diào)器(正交解調(diào)器);以及以二進(jìn)制形式產(chǎn)生基帶視頻信號(NTSCF)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路。ADC電路以4倍色付載波頻率(4×fsc)的取樣頻率工作。
把信號NTSCF加到幀內(nèi)平均器-差分器裝置1324上，1324平均(加法組合)和差分(減法組合)幀內(nèi)相隔262H的圖象行中1.7MHz以上的信號，以恢復(fù)基本沒有V-T串?dāng)_的主信號N和已正交調(diào)制的信號M。在裝置1324的1.7MHz下限工作頻率和圖1a編碼器中裝置38的1.5MHz下限工作頻率之間提供了200KHz的水平串?dāng)_保護(hù)帶?；謴?fù)出來的信號N包含看起來基本上與主信號C/SL的圖象相同的信息，這是由于在圖1a編碼器中進(jìn)行幀內(nèi)平均時，原始主信號C/SL具有幀內(nèi)圖象視覺高度相關(guān)性。
把信號M耦合到正交解調(diào)器和幅度擴(kuò)張器裝置1326上，用以響應(yīng)于具有場交替相位的另一個付載波ASC而解調(diào)出輔助信號X和Z，這里的ASC類似于結(jié)合圖1a討論的信號ASC。已解調(diào)的信號X和Z含有與信號ESH的和從圖1a裝置74來的輸出信號的圖象信息看起來基本相同的信息，這是由于當(dāng)利用圖1a編碼器進(jìn)行幀內(nèi)平均時，這些信號具有幀內(nèi)圖象視覺高度相關(guān)性。
裝置1326還包含1.5MHz低通濾波器，用以去掉頻率為另一個付載波頻率二倍的不需要的高頻解調(diào)產(chǎn)物;以及用于擴(kuò)張(預(yù)先經(jīng)過壓縮的)已解調(diào)信號的幅度擴(kuò)張器，擴(kuò)張時利用γ函數(shù)的倒數(shù)(γ＝1/0.7＝1.429)，即由圖1a中裝置80執(zhí)行的非線性壓縮函數(shù)的倒數(shù)。
裝置1328對彩色已編碼兩側(cè)視頻信息組的高頻進(jìn)行時間壓縮，使得它們占據(jù)它們原始的時槽，從而，恢復(fù)信號NTSCH。裝置1328對信號NTSCH進(jìn)行時間壓縮，其壓縮量與圖1a中裝置62對信號NTSCH進(jìn)行時間擴(kuò)張的量相同。
亮度(Y)高頻解碼器1330把亮度水平高頻信號Z解碼成為寬屏幕格式。對兩側(cè)進(jìn)行時間擴(kuò)張(其擴(kuò)張量與圖1a中編碼器對兩側(cè)進(jìn)行時間壓縮的量相同)，對中心進(jìn)行時間壓縮(其壓縮量與圖1a中編碼器對兩側(cè)進(jìn)行時間擴(kuò)張的量相同)。把各個視頻信息組拼接在一起時有十個象素的重疊區(qū)，這將在后面結(jié)合圖14說明。裝置1330的配置如圖17所示。
調(diào)制器1332以從解碼器1330來的信號對5.0MHz的載波fc進(jìn)行調(diào)幅。此后，利用具有截止頻率為5.0MHz的高通濾波器1334對已調(diào)幅信號進(jìn)行高通濾波，以去掉下邊帶。濾波器1334的輸出信號中恢復(fù)了5.0到6.2MHz的中心視頻信息組頻率以及5.0到5.2MHz的兩側(cè)視頻信息組頻率。把濾波器1334的輸出信號加到加法器1336上。
把來自壓縮器1328的信號NTSCH加到用于從色度高頻中分離亮度高頻的裝置1340上，以產(chǎn)生信號YH、IH和QH。這可由圖18的電路設(shè)置來完成。
借助于亮色分離器1342，把來自裝置1324的信號N分離成為構(gòu)成N的亮度和色度分量YH、IN和QN，1342可類似于分離器1340，也可以采用圖18所示那種類型的裝置。
信號YH、IH、QH和YN、IN、QN作為輸入信號提供給Y-I-Q格式解碼器1344，它把亮度和色度分量解碼成為寬屏幕格式。對兩側(cè)視頻信息組的低頻進(jìn)行時間擴(kuò)張，對中心視頻信息組進(jìn)行時間壓縮，把兩側(cè)視頻信息組高頻加到兩側(cè)視頻信息組低頻上，并利用圖14原理，以10個象素的重迭區(qū)將兩側(cè)視頻信息組拼接到中心視頻信息組上。解碼器1344的細(xì)節(jié)示于圖19中。
把信號YF′耦合到加法器1336上，在此，它與濾波器1334來的信號相加。通過這一過程，把已恢復(fù)已擴(kuò)展的高頻水平亮度的細(xì)節(jié)信息加到已解碼的亮度信號YF′上。
分別借助于轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354，把信號YF′、IF′和QF′從隔行掃描轉(zhuǎn)變?yōu)橹鹦袙呙韪袷健Ａ炼戎鹦袙呙柁D(zhuǎn)換器1350也響應(yīng)于從格式解碼器1360來的“輔助者”亮度信號YT，解碼器對已編碼的“輔助者”信號YTN進(jìn)行解碼。解碼器1360把信號YTN解碼成為寬屏幕格式，呈現(xiàn)出類似于圖17的結(jié)構(gòu)。
I和Q轉(zhuǎn)換器1352和1354借助對相隔一幀的行的瞬時平均，把隔行掃描轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，從而產(chǎn)生出丟失的逐行掃描行信息。這可以利用圖20所示類型的設(shè)備來完成。
對于亮度逐行掃描轉(zhuǎn)換器裝置1350，除了采用圖21所示的裝置來加上了信號YT以外，其它方面與圖20表示的相似。在該裝置中，“輔助者”信號取樣YT被加到瞬時平均值上以幫助重新構(gòu)成丟失的逐行掃描像素取樣。在已編碼行差信號所包括的行頻頻帶(編碼以后為750KHz)中，恢復(fù)了全部瞬時細(xì)節(jié)。在行頻信號的這一頻帶以上，YT是零，這樣，利用瞬時平均重新構(gòu)成丟失的取樣。
在加到視頻信號處理器和矩陣放大器裝置1364以前，借助于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器1362把寬屏幕逐行掃描信號YF、IF和QF轉(zhuǎn)換成模擬形式。裝置1364的視頻信號處理器部件包括信號放大、直流電平移動、脈沖峰化、亮度控制、對比度控制和其它傳統(tǒng)的視頻信號處理電路。矩陣放大器1364把亮度信號YF和色差信號IF、QF組合起來，產(chǎn)生代表彩色圖象的視頻信號R、G和B。這些彩色信號由裝置1364中的顯示激勵放大器放大到適合于直接激勵寬屏幕彩色顯示裝置1370(例如寬屏顯象管)的電平。
圖6表示包含在圖1a處理器18中的裝置，用于從寬帶寬屏幕信號YF″產(chǎn)生信號YE、YO和YH。利用截止頻率為700KHz的輸入濾波器610對信號YF″進(jìn)行水平低通濾波，產(chǎn)生低頻亮度信號YL，把YL加到了減法組合器612的一個輸入端上。把信號YF″加到組合器612的另一輸入端上，而且，在利用裝置614把YF″延遲(以補(bǔ)償濾波器610的信號處理延時)以后，加到時間分離裝置616上。把已延遲的信號YF”和已濾波的信號YL組合起來，在組合器612的輸出端產(chǎn)生高頻亮度信號YH。
把延遲信號YF″和信號YH、YL加到分離裝置616的各個輸入端上。616包括用于分別處理信號YF″、YH和YL的分離(DEMUX)裝置618、620和621。將結(jié)合圖8討論分離裝置616的細(xì)節(jié)。分離裝置618、620和621分別產(chǎn)生全帶寬的中心視頻信息組信號YC、兩側(cè)視頻信息組高頻信號YH和兩側(cè)視頻信息組低頻信號YL′，如圖3和圖4所示。
信號YC由時間擴(kuò)張器622進(jìn)行時間擴(kuò)張以產(chǎn)生信號YE。信號YC以中心擴(kuò)張因數(shù)進(jìn)行時間擴(kuò)張，該因數(shù)足以為左、右水平過掃描區(qū)留下余地。中心擴(kuò)張因數(shù)(1.19)是信號YE的預(yù)定寬度(象素15-740)對信號YC的寬度(象素75-680)的比值，如圖3所示。
利用時間壓縮器628，以一側(cè)壓縮因數(shù)對信號YL′進(jìn)行壓縮，以產(chǎn)生信號YO。一側(cè)壓縮因數(shù)(6.0)是信號YL′相應(yīng)部分的寬度(例如，左側(cè)象素1-84)對信號YO的預(yù)定寬度(例如，左側(cè)象素1-14)的比值，如圖3所示。時間擴(kuò)張器622，624和626，以及時間壓縮器628可以是圖12所示類型，以后將要討論。
信號IE、IH、IO和QE、QH、QO分別從信號IF″和QF″以類似于利用圖6設(shè)備產(chǎn)生信號YE、YH和YO的方法來產(chǎn)生。對此，可參考示出從信號IF″得到信號IE、IH和IO的設(shè)備的圖7。用類似的方法，從信號OF″中得到信號QE、QH和QO。
在圖7中，在經(jīng)裝置714延遲以后，把寬帶寬屏幕信號IF″耦合到分離裝置716上，并在減法組合器712中與從低通濾波器710來的低頻信號IL進(jìn)行減法組合，以產(chǎn)生高頻信號IH。延遲的信號IF″和信號IH和IL分別利用與分離裝置716有關(guān)的分離器718、720和721進(jìn)行分離，以產(chǎn)生信號IC、IH和IL′。利用擴(kuò)張器722對信號IC進(jìn)行時間擴(kuò)張，以產(chǎn)生信號IE。利用壓縮器728對信號IL′進(jìn)行時間壓縮，以產(chǎn)生信號IO。正如已討論過的那樣，以類似于對信號YC所采用的中心擴(kuò)張系數(shù)對信號IC進(jìn)行擴(kuò)張;也如已討論過的那樣，以類似于對信號YL′所采用的一側(cè)壓縮系數(shù)對信號IL′進(jìn)行壓縮。
圖8示出例如可用于圖6中裝置616和圖7中裝置716的分離裝置816。圖8的裝置從圖6中分離器616的角度加以說明。輸入信號YF″包含了確定圖象信息的754個象素。象素1-84確定左側(cè)視頻信息組，象素671-754確定右側(cè)視頻信息組，象素75-680確定與左、右側(cè)視頻信息組稍有重疊的中心視頻信息組。信號IF″和QF″呈現(xiàn)出類似的重疊情況。正如以后將要討論的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的視頻信息組重疊在接收機(jī)中容易使中心和兩側(cè)視頻信息組組合(拼接)起來，以基本上消除邊界附產(chǎn)物。
分離裝置816包括分別與左側(cè)，中心和右側(cè)視頻信息組信息有關(guān)的第一、第二和第三分離器(DEMUX)裝置810，812和814。每一個分離器裝置都有分別加有信號YH、YF″和YL的輸入端“A”，以及加有消隱信號(BLK)的輸入端“B”。消隱信號例如可為邏輯O電平或地電平。
只要裝置810的信號選擇輸入端(SEL)接受了表明左側(cè)視頻信息組象素1-84和右側(cè)視頻信息組象素671-754存在的、從計(jì)數(shù)比較器817來的第一控制信號，裝置810就從輸入信號YH中提取含有左、右側(cè)高頻的輸出信號YH。在其它時刻，從計(jì)數(shù)比較器817來的第二控制信號使得在輸入端B的BLK信號而不是在輸入端A的信號YH耦合到裝置810的輸出上。
裝置814和計(jì)數(shù)比較器820以類似的方式工作，以便從信號YL中得到兩側(cè)視頻信息組低頻信號YL′。只有當(dāng)從計(jì)數(shù)比較器818來的控制信號指出中心視頻信息組像素75-680存在時，裝置812才把從其輸入端A來的信號YF″耦合到其輸出端上，以產(chǎn)生中心視頻信息組信號YC。
借助于來自計(jì)數(shù)器822的脈沖輸出信號，計(jì)數(shù)比較器817、818和820和視頻信號YF″同步。計(jì)數(shù)器822響應(yīng)于4倍色付載波頻率(4×fsc)的時鐘信號以及從視頻信號YF″得到的水平掃描同步信號H。計(jì)數(shù)器822的每一輸出脈沖對應(yīng)于沿著水平行的一個像素位置。計(jì)數(shù)器822呈現(xiàn)出計(jì)數(shù)值為-100的起原始偏置，這個計(jì)數(shù)值對應(yīng)于從位于瞬間THS上的負(fù)向水平同步脈沖的起點(diǎn)開始到水平消隱期間結(jié)束的100個像素，在行消隱期間結(jié)束的瞬間，象素1出現(xiàn)在水平行顯示期間的開始。因此，在掃描顯示期間的起點(diǎn)上，計(jì)數(shù)器822呈現(xiàn)出計(jì)數(shù)值“1”。也可以利用其它計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)。分離裝置816采用的原理也能適用于執(zhí)行相反信號組合操作的多路復(fù)用裝置，例如，由圖1a中的兩側(cè)-中心視頻信息組組合器28所執(zhí)行的那種操作。
圖9示出圖1a中編碼器31和60里的調(diào)制器30的細(xì)節(jié)。圖9中，信號IN和QN以四倍色付載頻(4×fsc)而出現(xiàn)，并且分別加到鎖存器910和912的信號輸入端上。鎖存器910和912還接受4×fsc時鐘信號以便傳送入信號IN和QN，2×fsc開關(guān)信號加到鎖存器910倒相開關(guān)信號輸入端和加到鎖存器912的不倒相開關(guān)信號輸入端上。
把鎖存器910和912的信號輸出端組合成單輸出線，在線上，信號I和Q交替出現(xiàn)，并將其加到不倒相鎖存器914和倒相鎖存器916的信號輸入端上。這些鎖存器受到4×fsc頻率的鐘控，并分別在倒相和不倒相輸入端上接受色付載頻fsc的開關(guān)信號。不倒相鎖存器914產(chǎn)生正極性I和Q信號的輸出交替序列，倒相鎖存器916產(chǎn)生負(fù)極性I和Q信號的輸出交替序列，即，-I，-Q。
把鎖存器914和916的輸出端組合在單輸出線上，在線上出現(xiàn)出極性相反的成對I和Q的交替序列，也就是，I，Q，-I，-Q…等等，從而構(gòu)成信號CN。在信號CN與已濾波的亮度信號YN在裝置36中組合起來以產(chǎn)生形式為Y+I，Y+Q，Y-I，Y-Q，Y+I，Y+Q…等的NTSC編碼信號C/SL以前，利用濾波器32對信號CN進(jìn)行濾波。
圖10示出垂直-時間(V-T)濾波器，通過調(diào)整加權(quán)系數(shù)a1-a9它能夠呈現(xiàn)為V-T帶通、V-T帶阻或V-T低通的結(jié)構(gòu)。圖10a的表表示在本公開系統(tǒng)中采用的與V-T帶通和帶阻濾波器結(jié)構(gòu)有關(guān)的加權(quán)系數(shù)。H-V-T帶阻濾波器(例如圖1a的濾波器34)和H-V-T帶通濾波器(例如圖13解碼器系統(tǒng)中所包括的濾波器)，分別包括水平低通濾波器1020和V-T帶阻濾波器1021的組合(如圖10b所示)、以及水平帶通濾波器1030和V-T帶通濾波器1031的組合(如圖110c所示)。
在圖10b的H-V-T帶阻濾波器中，水平低通濾波器1020有一給定的截止頻率，并提供已濾波的低頻信號分量。這個信號在組合器1023中與從延遲裝置1022來的輸入信號的延時形式以相減方式而組合，產(chǎn)生高頻信號分量。在把這個低頻分量加到相加組合器1025以獲得H-V-T帶阻濾波輸出信號以前，該低頻分量經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)1024而產(chǎn)生一幀延時。V-T濾波器1021呈現(xiàn)出圖10a所示V-T帶阻濾波器系數(shù)。
一種例如被包括在圖13解碼器中的H-V-T帶通濾波器示于圖10c，它包括有一給定截止頻率的水平帶通濾波器1030，并級聯(lián)連接到具有圖10a表中所示V-T帶通濾波系數(shù)的V-T帶通濾波器1031。
圖10濾波器包括多個級聯(lián)存儲器裝置(M)1010a-1010h，用以在各個抽頭t1-t9上提供連續(xù)的信號延時，以及提供整個濾波器延時。各抽頭傳送的信號分別加到各乘法器1012a-1012i的一個輸入端上。每一乘法器的另一個輸入端分別接受依賴于所執(zhí)行濾波過程特性的規(guī)定的加權(quán)a1-a9。濾波過程特性也規(guī)定了存儲裝置1010a-1010h提供的延時。
水平方向?yàn)V波器采用象素存儲單元，這樣，使得總的濾波器延時小于一水平圖象行(1H)的時間間隔。垂直方向?yàn)V波器專門采用了行存儲單元，時間方向?yàn)V波器專門采用幀存儲單元。因此，H-V-T3-D濾波器包括象素(＜1H)、行(1H)和幀(＞1H)存貯單元的組合，而V-T濾波器僅包括后兩種存儲單元。從元件1012a-1012i來的加權(quán)抽頭信號(相互已延遲的)，在加法器1015中組合起來，產(chǎn)生已濾波輸出信號。
這樣的濾波器是非遞歸型有限脈沖響應(yīng)(FIR)的濾波器。本例中，由存貯單元提供的延時特性依賴于被濾波信號的類型，以及在亮度、色度和兩側(cè)視頻信息的高頻信號之間所允許的串?dāng)_量。濾波器截止頻率特性的銳度，可通過增加級聯(lián)存儲單元的數(shù)目來增強(qiáng)。
圖10d示出圖1a中網(wǎng)絡(luò)16的一種獨(dú)立的濾波器，它包括級聯(lián)存儲器(延時)裝置1040a-1040d，以及具有指定的各個加權(quán)系數(shù)a1-a5、用來接受從信號抽頭t1-t5來的信號的有關(guān)乘法器1042a-1042e。還含有信號組合器1045，1045把從乘法器a1-a5來的已加權(quán)輸出信號相加，而產(chǎn)生輸出信號。
圖11a和11b示出圖1a中高頻幀內(nèi)平均器38的細(xì)節(jié)。高頻平均器38包括具有截止頻率約為1.5MHz的輸入水平低通濾波器1110，1110接收信號C/SL。在濾波器1110的輸出端，產(chǎn)生輸入信號C/SL的低頻分量，在所示電路的減法組合器1112的輸出端，產(chǎn)生輸入信號C/SL的高頻分量。在把低頻分量加到加法器1120以前，利用裝置1114使該低頻分量延時262H。在把信號C/SL的高頻分量加到用以產(chǎn)生信號N的加法器1120以前，利用V-T濾波器1116處理該高頻分量。
圖11b所示濾波器1116含有一對262H延時單元1122和1124，以及具有有關(guān)加權(quán)系數(shù)a1、a2和a3的有關(guān)乘法器1125、1126和1127。把乘法器輸出加到用以產(chǎn)生C/SL高頻時間平均信號的加法器1130上。加權(quán)系數(shù)a2保持不變，但是系數(shù)a1和a3從一場到下一場時在 1/2 和0之間交替變化。當(dāng)系數(shù)a3呈現(xiàn)為0和 1/2 時，系數(shù)a1呈現(xiàn)為 1/2 和0。
圖12示出能用于圖6和圖7的時間擴(kuò)張器和時間壓縮器的光柵變換裝置。對此，參考說明變換過程的圖12a波形。圖12a表示具有在象素84和670之間的中心部分的輸入信號波形S，打算通過時間擴(kuò)張?zhí)幚?，把S變換到輸出波形W中的象素位置1-754上。波形S的端點(diǎn)象素1和670，直接變換到波形W的端點(diǎn)象素1和754上。
由于時間擴(kuò)張，中間的象素并不直接以1∶1的基準(zhǔn)來變換，在許多情況下也不以整數(shù)基準(zhǔn)來變換。在這里，說明后一種情況，例如，輸入波形S的象素位置85.33對應(yīng)于輸出波形W的整數(shù)象素位置3。因此，信號S的象素位置85.33含有整數(shù)部分(85)和小數(shù)部分DX(.33)，波形W的象素位置3含有整數(shù)部分(3)和小數(shù)部分(0)。
在圖12中，工作在4×fsc頻率的象素計(jì)數(shù)器1210提供輸出的寫地址(WRITEADDRESS)信號M，M代表在輸出光柵上的象素位置(1…754)。把信號M加到可編程序只讀存儲器(PROM)1212上，1212包含一個查尋表，該查尋表包含依賴于要執(zhí)行的光柵變換特性(例如壓縮或擴(kuò)張)的編程值。響應(yīng)于信號M，PROM1212提供代表整數(shù)的輸出讀地址(READ ADDRESS)信號N，和代表等于或者大于零、但小于1的小數(shù)的輸出信號DX。在信號DX為6位(26＝64)的情況下，信號DX呈現(xiàn)出小數(shù)部分0、1/64、2/64、3/64、…63/64。
PROM1212允許視頻輸入信號S作為信號N存儲值的函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)張或壓縮。因此，響應(yīng)于象素位置信號M的整數(shù)值，提供出讀地址(READADDRESS)信號N的編程值和小數(shù)部分信號DX的編程值。例如，為完成信號擴(kuò)張，調(diào)整PROM1212使之以低于信號M的頻率來產(chǎn)生信號N。相反，為完成信號壓縮，PROM1212以高于信號M的頻率來提供信號N。
由級聯(lián)象素延遲元件1214a、1214b和1214c延遲視頻輸入信號S，產(chǎn)生視頻信號S(N+2)、S(N+1)和S(N)，它們是視頻輸入信號互相延時的形式。如所周知，這些信號加到各自的雙端口存儲器1216a-1216d的視頻信號輸入端上。信號M加到每一個存儲器1216a-1216d的寫地址輸入端上，信號N加到每一個存儲器1216a-1216d的讀地址輸入端上。
信號M確定輸入視頻信號信息將被寫入存儲器的地方，信號N確定從存儲器讀出哪一個值，存儲器能寫入一地址，同時讀出另一地址。從存儲器1216a-1216d來的輸出信號S(N-1)，S(N)，S(N+1)，S(N+2)根據(jù)存儲器1216a-1216d是讀或?qū)懖僮鞫尸F(xiàn)為時間擴(kuò)張或者時間壓縮格式，它是取決PROM1212如何編程的函數(shù)。
利用包括峰化濾波器1220和1222、PROM1225和兩點(diǎn)線性內(nèi)插器1230(這些部件的細(xì)節(jié)示于圖12b和12c中)的四點(diǎn)線性內(nèi)插器，對從存儲器1216a-1216d來的信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)進(jìn)行處理。
峰化濾波器1220和1222從包含信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)的信號組中接受三個信號，如圖所示，并接收峰化信號PX。峰化信號PX的值作為信號DX值的函數(shù)從零變到1，如圖12d所示，PROM1225響應(yīng)于信號DX而提供PX的值。PROM1225包括一個查尋表，并編了程序以便響應(yīng)給定的DX值而產(chǎn)生給定的PX值。
峰化濾波器1220和1222分別把已峰化的、相互延時的視頻信號S′(N)和S′(N+1)提供到兩點(diǎn)線性內(nèi)插器1230上，1230還接收信號DX。內(nèi)插器1230提供(已壓縮或已擴(kuò)張的)視頻輸出信號W，輸出信號W由下列表示式來決定，W＝S′(N)+DX〔S′(N+1)-S′(N)〕前述四點(diǎn)內(nèi)插器和峰化函數(shù)有利地近似于具有良好高頻細(xì)節(jié)分辨率的內(nèi)插函數(shù)(SinX)/X。
圖12b示出峰化濾波器1220、1222和內(nèi)插器1230的細(xì)節(jié)，在圖12b中，把信號S(N-1)、S(N)和S(N+1)加到峰化濾波器1220的加權(quán)電路1240上，在1240中，這些信號分別以峰化系數(shù)-1/4、1/2和-1/4來加權(quán)。如圖12c所示，加權(quán)電路1240包括分別以峰化系數(shù)-1/4、1/2和-1/4去乘信號S(N-1)、S(N)和S(N+1)的乘法器1241a-1241c。
從乘法器1241a-1241c來的輸出信號在加法器1242中求和，以產(chǎn)生峰化信號P(N)，在乘法器1243中，P(N)被乘以信號PX以產(chǎn)生峰化了的信號，這個峰化了的信號在加法器1244中與信號S(N)相加，以產(chǎn)生峰化了的信號S′(N)。峰化濾波器1222呈現(xiàn)出類似的結(jié)構(gòu)和操作情況。
在兩點(diǎn)內(nèi)插器1230中，在減法器1232內(nèi)從信號S′(N+1)中減去信號S′(N)以產(chǎn)生差信號，在乘法器1234中，該差信號被乘以信號DXo從乘法器1234來的輸出信號在加法器1236中與信號S′(N)相加，以產(chǎn)生輸出信號W。
平均器-差分器裝置1324的細(xì)節(jié)示于圖15。信號NTSCF由裝置1510進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生“低頻”分量，該“低頻”分量在裝置1512中與信號NTSCF相減而組合，以產(chǎn)生信號NTSCF的“高頻”分量。利用裝置1513對這個分量進(jìn)行平均(相加組合)和差分(相減組合)，以便在平均輸出(+)端產(chǎn)生已平均高頻分量NH，在差分輸出(-)端產(chǎn)生信號M。分量NH在加法器1514中與從濾波器1510來的經(jīng)過262H延時的輸出信號相加，以產(chǎn)生信號N。
圖16示出圖15中裝置1513的細(xì)節(jié)。除去加有如圖所示的倒相器1610和1612、以及加法器1614以外，圖16類似于以前討論的圖11b的結(jié)構(gòu)。
在示出圖13中裝置1330細(xì)節(jié)的圖17中，把信號Z加到兩側(cè)-中心分離器1710上，1710分別提供已分離的亮度高頻兩側(cè)和中心信號YHO和YHE，在圖1a的編碼器中，對YHO和YHE壓縮和擴(kuò)張。利用已經(jīng)討論的變換技術(shù)，裝置1712和1714對信號YHO和YHE進(jìn)行時間擴(kuò)張和時間壓縮，產(chǎn)生亮度高頻兩側(cè)和中心信號YHS和YHC，在把YHS和YHC加到幅度調(diào)制器1332以前，利用裝置1716把它們拼接起來(例如，由圖14的系統(tǒng)來完成)。
如以前所指出，在圖18中，示出用于NTSCH的亮-色分離器1340和用于N的亮-色分離器1342的細(xì)節(jié)。在此圖中，具有圖10c結(jié)構(gòu)和3.58±0.5MHz通帶的H-V-T帶通濾波器1810把信號NTSCH連接到減法組合器1814上，在信號NTSCH通過過濾時間均衡延時器1812以后，組合器1814也接受該延遲信號。在組合器1814的輸出端上出現(xiàn)已分離的亮度高頻信號YH。濾波器1810輸出的已濾波的NTSCH信號被響應(yīng)于色付載波信號SC的解調(diào)器1816正交解調(diào)，以產(chǎn)生色度高頻信息IH和QH。
在示出解碼器1344細(xì)節(jié)的圖19中，借助于兩側(cè)-中心視頻信息組信號分離器(時間分離器)1940，把信號YN、IN和QN分離成為已壓縮的兩側(cè)視頻信息組低頻YO、IO、QO以及已擴(kuò)張的中心視頻信息組信號YE、IE、QE。分離器1940可以采用以前討論過的圖8中分離器816的原理。
借助于時間擴(kuò)張器1942，以一側(cè)擴(kuò)張因數(shù)(對應(yīng)于圖1a編碼器中的一側(cè)壓縮因數(shù))，對信號YO、IO和QO進(jìn)行時間擴(kuò)張以恢復(fù)在寬屏幕信號中兩側(cè)視頻信息組低頻的原始空間關(guān)系，正如已恢復(fù)的兩側(cè)視頻信息組低頻信號YL、IL和QL所代表的那樣。類似地，為了給兩側(cè)視頻信息組留出間隔，借助于時間壓縮器1944，以中心壓縮因數(shù)(對應(yīng)于在圖1a編碼器的中心擴(kuò)張因數(shù))，對中心視頻信息組信號YE、IE和QE進(jìn)行時間壓縮，以恢復(fù)在寬屏幕信號中的中心視頻信息組信號的原始空間關(guān)系，正如已恢復(fù)的中心視頻信息組信號YC、IC和QC所代表的那樣。壓縮器1944和擴(kuò)張器1942可以是以前討論過的圖12所示類型。
利用組合器1946把空間已恢復(fù)的兩側(cè)視頻信息組高頻YH、IH和QH與空間已恢復(fù)的兩側(cè)視頻信息組低頻YL、IL和QL組合起來，以產(chǎn)生重新構(gòu)成的兩側(cè)視頻信息組信號YS、IS和QS。借助于拼接器1960，把這些信號拼接成重新構(gòu)成的中心視頻信息組信號YC、IC和QC，以形成整個重新構(gòu)成的寬屏幕亮度信號YF′和整個重新構(gòu)成的寬屏幕色差信號IF′和QF′。兩側(cè)視頻信息組和中心視頻信息組信號分量的拼接，以在中心視頻信息組和兩側(cè)視頻信息組之間的邊界上基本消除了可見接縫的方法來完成，正如從對于圖14所示拼接器1960將要進(jìn)行的討論中所看到的那樣。
在圖20中，示出轉(zhuǎn)換器1352和1354的細(xì)節(jié)。利用單元2010，在把隔行掃描信號IF′(或QF′)加到雙端口存儲器2020的一個輸入端上以前，把它們延時263H。利用單元2012，在把該被延時信號在加法器2014中與輸入信號相加以前，把它附加延時262H。在把加法器2014的輸出信號加到雙端口存儲器2018的輸入端上以前，把它耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2016上。存儲器2020和2018以8×fsc的頻率讀出數(shù)據(jù)，以4×fsc的頻率寫入數(shù)據(jù)。把存儲器2018和2020的輸出加到多路復(fù)用器(MUX)2022上，用以產(chǎn)生輸出逐行掃描信號IF(QF)。還示出了說明隔行掃描輸入信號的波形(兩行，具有標(biāo)識的象素取樣C和X)以及包含象素取樣C和X的逐行掃描輸出信號的波形。
圖21表示適用于圖13信號YF′的轉(zhuǎn)換器1350的裝置。利用單元2110和2112，在所示加法器2114中把隔行掃描信號YF′組合起來以前，把YF′延遲。把從單元2110來的已延時信號加到雙端口存儲器2120上。把加法器2114的輸出信號耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2116上，其輸出在加法器2118中與信號YT相加。加法器2118的輸出加到雙端口存儲器2122上。存儲器2120和2122以4×fsc的頻率寫入并且以8×fsc的頻率讀出，還給多路復(fù)用器2124提供輸出信號，2124產(chǎn)生逐行掃描信號YF。
圖14繪出適用于例如圖19的拼接器1960的兩側(cè)視頻信息組一中心視頻信息組拼接裝置。圖14中示出了的拼接器包含網(wǎng)絡(luò)1410，1410用以從兩側(cè)視頻信息組亮度信號分量YS和中心視頻信息組亮度信號分量YC中產(chǎn)生整個帶寬的亮度信號YF′;同時，還包含I信號拼接器1420和Q信號拼接器1430，它們的結(jié)構(gòu)和操作類似于網(wǎng)絡(luò)1410。把中心視頻信息組和兩側(cè)視頻信息組有目的地重疊幾個象素，例如，10個象素。因此，在拼接以前的信號編碼和傳送過程中，中心和兩側(cè)視頻信息組信號具有共享的幾個冗余象素。
在寬屏幕接收機(jī)中，從各自的信號中重新構(gòu)成中心和兩側(cè)視頻信息組，但是，因?yàn)閷σ曨l信息組的信號執(zhí)行了時間擴(kuò)張、時間壓縮和濾波，以致在兩側(cè)與中心視頻信息組邊界上的幾個象素是有毛病的或產(chǎn)生畸變的。圖14中，利用與信號YS和YC有關(guān)的波形來表明重疊區(qū)(OL)和有毛病的象素(CP;為了清楚，略微夸大)。如果各視頻信息組沒有重疊區(qū)的話，有毛病的象素將相互靠近，并能看到一條接縫?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，10個象素寬的重疊區(qū)足以補(bǔ)償3到5個有毛病的邊界象素了。
冗余象素有利地容許兩側(cè)和中心視頻信息組在重疊區(qū)中混合起來。在信號YS加到信號組合器1415上去以前，乘法器1411把兩側(cè)視頻信息組信號YS在重疊區(qū)乘以加權(quán)函數(shù)W，如有關(guān)波形所示。類似地，在信號YC加到組合器1415上去以前，乘法器1412把中心視頻信息組信號YC在重疊區(qū)中乘以加權(quán)函數(shù)的補(bǔ)數(shù)(1-W)，如有關(guān)圖形所示。這些加權(quán)函數(shù)在重疊區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出線性斜坡型特性，并包含0和1之間的值。加權(quán)以后，利用組合器1415把兩側(cè)和中心的視頻信息組象素相加，以便每一個重新構(gòu)成的象素是兩側(cè)與中心視頻信息組象素的線性組合。
在靠近重疊區(qū)的最內(nèi)部邊界上，加權(quán)函數(shù)應(yīng)最好接近于1，在最外部邊界上，應(yīng)該接近于0。這將保證有毛病的象素在重新構(gòu)成的視頻信息組邊界上影響比較小。所示的線性斜坡型加權(quán)函數(shù)滿足這個要求。但是，加權(quán)函數(shù)不一定要是線性的，也能使用在1和0加權(quán)點(diǎn)附近具有曲線特性或拱邊部分的非線性加權(quán)函數(shù)。通過對所示型式的線性斜坡型加權(quán)函數(shù)進(jìn)行濾波，能夠很容易獲得上述那樣的加權(quán)函數(shù)。
加權(quán)函數(shù)W和1-W能夠利用包括響應(yīng)于表示象素位置的輸入信號的查尋表和一個減法組合器的網(wǎng)絡(luò)很容易地來產(chǎn)生。兩側(cè)一中心的象素重疊位置是已知的，查尋表響應(yīng)于輸入信號，按照產(chǎn)生對應(yīng)于加權(quán)函數(shù)W的從0到1的輸出值而編程。輸入信號可用各種方法產(chǎn)生，例如，借助于由各水平行同步脈沖進(jìn)行同步的計(jì)數(shù)器。加權(quán)函數(shù)的補(bǔ)數(shù)1-W能通過從1中減去加權(quán)函數(shù)W得到。
圖22示出適用于作為圖1a中信號YE從逐行掃描到隔行掃描的轉(zhuǎn)換器17c的裝置。圖22還示出在垂直(V)和時間(T)平面內(nèi)，具有取樣信號A、B、C和X的逐行掃描輸入信號部分的圖(也如圖2a所示)。把逐行掃描信號YF通過單元2210和2212中的每個單元延遲525H，以便從取樣信號B產(chǎn)生相對已延遲的取樣X和A。在把取樣B和A加到除二網(wǎng)絡(luò)2216以前，把B和A在加法器2214中相加。
網(wǎng)絡(luò)2216的輸出信號在網(wǎng)絡(luò)2218中與取樣X相減組合，以產(chǎn)生信號YT。把YT加到開關(guān)2220的一個輸入端，該開關(guān)的工作頻率為隔行水平掃描頻率的二倍。開關(guān)2220的另一個輸入端接受從延遲器2210輸出來的已延時信號YF。把開關(guān)2220的輸出加到雙端口存儲器2222上(2222以4×fsc頻率讀出，以8×fsc頻率寫入)，以便在輸出端產(chǎn)生隔行掃描形式的信號YF′和YT。
圖23示出適用于圖1a中轉(zhuǎn)換器17a和17b的裝置。在圖23中，在把逐行掃描信號IF(或QF)加到雙端口存儲器2312上以前，把IF(或QF)加到525H延時元件2310上(存儲器2312以4×fsc頻率讀出，以8×fsc頻率寫入)，以獲得隔行掃描的輸出信號IF′(或QF′)。圖23還示出說明逐行掃描輸入信號的波形，該信號具有與取樣C和X有關(guān)的第一行和第二行，圖23還示出隔行掃描的輸出信號(以H/2頻率展擴(kuò)的具有取樣(C)的第一行)的波形。雙端口存儲器2312僅輸出擴(kuò)展形式的輸入信號的第一行取樣(C)。
圖24表示圖1a裝置80的細(xì)節(jié)。信號X和Z分別加到非線性幅度壓縮器2410和2412的地址輸入端。壓縮器2410和2412是可編程序只讀存儲器(PROM)裝置，每一裝置包括一個查尋表，該查尋表含有相應(yīng)于所需非線性γ壓縮函數(shù)的已編程值。這個函數(shù)用鄰近于裝置2412的瞬時輸入對輸出的響應(yīng)來表示。
把從裝置2410和2412的數(shù)據(jù)輸出端來的已壓縮信號X和Z，分別加到信號乘法器2414和2416的信號輸入端。乘法器2414和2416的基準(zhǔn)輸入端分別接受具有相互正交相位關(guān)系的另一個付載波信號ASC，即，這些信號ASC具有正弦和余弦形式。乘法器2414和2416的輸出信號在組合器2420中相加，產(chǎn)生正交調(diào)制信號M。在圖13的解碼器裝置中，通過傳統(tǒng)正交解調(diào)技術(shù)恢復(fù)出已壓縮的信號X和Z，而這些信號的互補(bǔ)非線性幅度擴(kuò)張是利用具有查尋表的有關(guān)PROM來執(zhí)行，查尋表是以與PROM2410和2412的值互補(bǔ)的值來編程的。
權(quán)利要求
1.一種用來處理電視類型信號的系統(tǒng)，包括用來提供代表寬屏幕圖象的電視類型信號的裝置(10-16)這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖象的寬高比的整個圖象的寬高比，以及具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象來說增強(qiáng)了的圖象分辨率；響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象信息的第一分量(N)的裝置(31，38)；響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有輔助圖象部分信息的第二分量(X)的裝置(60-64)；響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生基本上除去了水平低頻圖象信息、含有水平高頻圖象細(xì)節(jié)信息的第三分量(Z)的裝置(70-76)；以及將第一、第二和第三分量組合為一種通過單通道傳送的信號(NTSCF)的裝置(80、40)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，由組合裝置(80、40)產(chǎn)生的信號(NTSCF)與標(biāo)準(zhǔn)電視信號格式是兼容的。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括在利用組合裝置把第一、第二和第三分量組合到單通道中去以前，用來分別處理這些分量的多個裝置(17a、18、28;17b、18、60-64;17c、70-76)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，組合裝置包括用來把第二(X)和第三(Z)分量調(diào)制在另一個副載波(ASC)而不是色付載波上，以產(chǎn)生已調(diào)制信號(M)的第一調(diào)制裝置(80);用來將已調(diào)制信號(M)與第一分量(N)組合，以產(chǎn)生已組合信號的裝置(40);以及用來以已組合信號調(diào)制射頻載波的第二調(diào)制裝置(57)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)包括除去了低頻輔助部分信息的高頻輔助部分信息，以及第一調(diào)制裝置(80)包括正交調(diào)制裝置。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第一(N)和第三(Z)分量是空間相關(guān)的。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，主要的和輔助的圖象信息部分分別代表中心和兩側(cè)圖象信息部分。
8.一種用來接收和解碼代表寬屏幕圖象的電視類型信號的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象的寬高比的整個圖象寬高比，以及具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象來說增強(qiáng)了的圖象分辨率;所述電視信號與標(biāo)準(zhǔn)電視信號格式兼容，而且包括(a)含有代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象信息的第一分量(N)，(b)含有輔助圖象部分信息的第二分量(X)，(c)含有基本上除去了水平低頻信息的水平高頻圖象細(xì)節(jié)信息的第三分量(Z)，所述系統(tǒng)包括用來通過單通道接收所述電視信號的輸入裝置(1310);用來把電視信號解碼為第一、第二和第三分量的裝置(1324、1326);響應(yīng)于已解碼的第一、第二和第三分量，用來產(chǎn)生圖象代表信號的視頻信號處理裝置(1330-1364);響應(yīng)于圖象代表信號，用來顯示圖象的圖象顯示裝置(1370)。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，主要的和輔助的圖象信息分別為中央和兩側(cè)部分信息。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)包含除去了低頻輔助部分信息的高頻輔助部分信息;第二分量(X)和第三分量(Z)正交調(diào)制(80)另一個付載波而不是色付載波;以及解調(diào)裝置(1324、1326)包括用于正交解調(diào)已調(diào)制的另一個付載波的裝置(1326)。
11.一種用來處理電視類型信號的裝置，包括用來提供代表寬屏幕圖象的電視類型信號的裝置(10-16)，這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分，(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視信號的圖象寬高比的整個圖象寬高比;并且具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象來說增強(qiáng)了的圖象分辨率;響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象信息的第一分量(N)的裝置(31、38);響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有輔助圖象部分信息的第二分量(X)的裝置(60-64);響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有基本消除了水平低頻亮度信息的水平高頻亮度信息的第三分量(Z)的裝置(70-76);響應(yīng)于所述電視信號，用來產(chǎn)生含有來自圖象幀差分信息的垂直-時間信息的第四分量(YTN)的裝置(78、79);以及用來將第一、第二、第三和第四分量組合，以產(chǎn)生一個與標(biāo)準(zhǔn)電視信號格式兼容的信號的裝置(80、40、53、54、57)。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)包括高頻輔助圖象部分信息;第一分量(N)包括被壓縮到第一分量的過掃描區(qū)內(nèi)的低頻輔助圖象部分信息。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)和第三分量(Z)調(diào)制(80)另一個付載波(ASC)而不是色付載波，以產(chǎn)生已調(diào)制的另一個付載波;以及第一分量(N)與已調(diào)制的另一個付載波及第四分量(YTN)在一個單傳送通道中組合起來。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，兼容信號通過一個單通道發(fā)射。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第三分量(Z)和第四分量(YTN)與第一分量(N)是空間相關(guān)的。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)和第三分量(Z)調(diào)制另一個付載波(ASC)而不是色付載波，以產(chǎn)生已調(diào)制的另一個付載波;第一分量(N)與已調(diào)制的另一付載波相加(40)，以產(chǎn)生已組合信號(NTSCF);已組合信號(NTSCF)與第四分量(YTN)調(diào)制(57)射頻載波;以及已調(diào)射頻載波通過一個標(biāo)準(zhǔn)的電視單傳送通道傳送。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中，另一個付載波與射頻載波受到正交調(diào)制(80，57)。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括用來在調(diào)制另一個付載波以前，對第二分量(X)和第三分量(Z)進(jìn)行幀內(nèi)平均的裝置(64、76);以及用來在其與已調(diào)另一個付載波組合以前，對第一分量進(jìn)行幀內(nèi)平均的裝置(38)。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，第一分量(N)有選擇地在預(yù)定頻率之上進(jìn)行幀內(nèi)平均(38)。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，另一個付載波(ASC)從一個圖象場到另一圖象場呈現(xiàn)出交替的相位。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，另一個付載波(ASC)頻率低于色付載波(SC)的頻率。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，電視信號(IF、QF、YF)呈現(xiàn)非隔行格式;所述系統(tǒng)包括用來把非隔行的電視信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦粜须娨曅盘?，使得第一、第二、第三和第四分量呈現(xiàn)出隔行格式的轉(zhuǎn)換裝置(17a、17b、17c)。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第四分量(YTN)代表在兩個連續(xù)圖象場之間圖象信息的瞬時平均值。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，還包括用來對第四分量進(jìn)行低通濾波的裝置(79)。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，低通濾波裝置(79)的載波頻率低于色度頻帶。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括用來在調(diào)制另一個付載波(ASC)以前，將第二分量(X)和第三分量(Z)幅度衰減的裝置(2410、2412)。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，衰減裝置(2410，2412)包括非線性衰減裝置。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，在調(diào)制另一個付載波以前，對第二分量(Z)進(jìn)行時間擴(kuò)張(62)。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第四分量(YTN)占據(jù)的頻帶低于色通帶。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，已調(diào)另一個付載波(M)是基帶信號;以及第一分量(N)與已調(diào)另一個副付載波的組合信號是基帶信號(NTSCF)。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，還包括用來接收兼容的電視信號的電視信號接收裝置(1312、1320)以及用來響應(yīng)于兼容信號的圖象信息內(nèi)容而顯示出圖象的裝置(1370)。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，主要的和輔助的圖象信息分別為中心和兩側(cè)部分的信息。
33.一種用來處理電視類型信號的系統(tǒng)，包括代表寬屏幕圖象的電視類型的信號源(10-16)，這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖象的寬高比的整個圖象寬高比，并且具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象而言增強(qiáng)了的圖象分辨率;耦合到電視信號源，用來產(chǎn)生由輔助圖象部分信息(X)和高頻圖象信息(Z)對其進(jìn)行調(diào)制的中間第一中頻信號(M)的裝置(80);以及用于產(chǎn)生輸出第二信號的裝置(57)，該輸出第二信號由第一信號、由代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象的信息(NTSCF)以及由垂直-時間信息(YTN)來進(jìn)行調(diào)制，該輸出信號具有與標(biāo)準(zhǔn)電視信號兼容的格式。
34.一種根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，第一信號(M)為已正交調(diào)制的另一個付載波而不是色副付載波。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，輸出第二信號為射頻信號。
36.一種根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中，第二信號由第一信號(M)與代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象(NTSCF)的信息的組合信號，以及由代表圖象信息的瞬時平均值的垂直-時間信息(YTN)進(jìn)行正交調(diào)制。
37.一種根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，兼容輸出第二信號通過一個單通道(56)傳送。
38.一種根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，還包括用于接收兼容輸出信號的電視信號接收裝置(1310);以及響應(yīng)于兼容輸出信號的圖象信息內(nèi)容，用來顯示圖象的裝置(1370)。
39.一種根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，主要圖象信息及第二輔助圖象信息分別為中心和兩側(cè)部分的信息。
40.一種用來對代表寬屏幕圖象的電視類型信號進(jìn)行接收和解碼的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分，(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖象的寬高比的整個圖象寬高比，并且具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視信號圖象來說增強(qiáng)了的圖象分辨率;所述電視信號包括(a)含有代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象信息的第一分量(N)，(b)含有輔助圖象部分信息的第二分量(X);(c)含有基本上除去了水平低頻亮度信息的水平高頻亮度信息的第三分量(Z)，(d)含有來自圖象幀差分信息的垂直-時間信息的第四分量(YTN)，所述系統(tǒng)包括用來把電視信號解調(diào)為第一、第二、第三及第四構(gòu)成分量的裝置(1322、1326、1360);響應(yīng)于已解調(diào)的第一、第二、第三和第四分量，用來產(chǎn)生代表具有增強(qiáng)圖象分辨率的寬屏幕信號的圖象的視頻信號處理裝置(1330-1362);以及響應(yīng)于圖象代表信號，用來顯示圖象的圖象顯示裝置(1370)。
41.一種根據(jù)權(quán)利要求40的系統(tǒng)，其中，第一分量(X)包括壓縮到第一分量圖象過掃描區(qū)內(nèi)的低頻輔助圖象部分信息;以及第二分量(Z)包括高頻輔助圖象部分信息。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求40的系統(tǒng)，還包括用來解調(diào)由第二和第三分量調(diào)制的另一個付載波而不是色度付載波，以產(chǎn)生分開的第二分量(X)和第三(Z)分量的裝置(1326)。
43.一種根據(jù)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中，用來解調(diào)另一個付載波的裝置(1326)為正交解調(diào)器。
44.一種根據(jù)權(quán)利要求40的系統(tǒng)，還包括用來解調(diào)射頻載波的第一裝置(1322)，這種射頻載波由第四分量(YTN)和一個組合信號來調(diào)制，這個組合信號包含第一分量(N)和另一個付載波(ASC)，另一個付載波(ASC)由第二分量(X)和第三(Z)分量來調(diào)制，以便把第四分量(YTN)與已組合信號分離開來;響應(yīng)于組合信號，用來分離第一分量和已調(diào)另一個付載波的裝置(1324);以及用來解調(diào)已調(diào)另一個付載波，以產(chǎn)生分開的第二(X)分量和第三(Z)分量的第二裝置(1326)。
45.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，第一(1322)和第二(1326)解調(diào)裝置包括正交調(diào)制器。
46.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括用來對于從第二解調(diào)裝置中分離出來的第二和第三分量進(jìn)行幅度擴(kuò)張的裝置(1326)。
47.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，調(diào)制另一個付載波的第二分量(X)和第三分量(Z)代表幀內(nèi)平均信息;以及分離裝置(1324)包括用來恢復(fù)已調(diào)另一個付載波的場差分裝置。
48.一種根據(jù)權(quán)利要求44的裝置，其中，與已調(diào)另一個付載波(M)組合的第一分量(N)代表幀內(nèi)已平均信息;分離裝置(1324)包括用來恢復(fù)第一分量的場平均裝置。
49.一種根據(jù)權(quán)利要求48的系統(tǒng)，其中，場平均裝置是選頻的。
50.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括解碼器裝置(1330)，解碼器裝置(1330)響應(yīng)于第三分量(Z)并包括用來擴(kuò)張輔助圖象部分信息的裝置(1712)以及用來壓縮主要圖象部分信息的裝置(1714)，以產(chǎn)生具有大于標(biāo)準(zhǔn)寬高比的寬屏幕圖象寬高比的第三分量;選頻裝置(1334)，用來通過具有寬屏幕寬高比的第三分量的預(yù)定高頻部分。
51.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括用來對第二分量(X)時間壓縮的裝置(1328)。
52.一種根據(jù)權(quán)利要求51的系統(tǒng)，還包括用來將第二分量分離為亮度和色度分量的裝置(1340)。
53.一種根據(jù)權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)于第一分量，用來把第一分量分離為亮度和色度分量的裝置(1342);用來組合第一和第二分量的亮度和色度分量，以產(chǎn)生具有寬屏幕圖象寬高比格式的亮度和色度分量的裝置(1344)。
54.一種根據(jù)權(quán)利要求53的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)于第三分量(Z)的解碼器裝置(1330)，解碼器裝置(1330)包括用來擴(kuò)張輔助圖象部分信息的裝置(1712)，以及用來壓縮主要圖象信息的裝置(1714)，以產(chǎn)生具有寬屏幕圖象寬高比的第三分量;選頻裝置(1334)，用來通過具有寬屏幕寬高比的第三分量的預(yù)定高頻部分;以及用來把第三分量的預(yù)定高頻部分與寬屏幕格式的亮度信號組合起來的裝置(1336)。
55.一種根據(jù)權(quán)利要求54的系統(tǒng)，其中，已解碼的第一(N)、第二(X)及第三(Z)分量呈現(xiàn)為非隔行格式;多個轉(zhuǎn)換器裝置(1350-1354)將寬屏幕格式的亮度和色度分量分別轉(zhuǎn)換為隔行格式的;第四分量(YT)被耦合到與寬屏幕格式的亮度分量有關(guān)的轉(zhuǎn)換器裝置(1350)上，以便幫助將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦粜懈袷健?br> 56.一種根據(jù)權(quán)利要求55的系統(tǒng)，其中，第四分量(YT)代表在連續(xù)的場之間圖象信息的瞬時平均值。
57.一種根據(jù)權(quán)利要求55的系統(tǒng)，還包括用來把寬屏幕格式的亮度和色度分量耦合到寬屏幕圖象顯示裝置(1370)上的亮-色信號處理裝置(1364)。
58.一種根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，主要和輔助圖象信息分別為中心和兩側(cè)部分的信息。
59.一種用來對代表寬屏幕圖象的電視類型信號進(jìn)行接收和解調(diào)的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖象具有有關(guān)的主要圖象信息部分(這一部分具有大于有關(guān)的輔助圖象信息部分的圖象寬高比)，具有大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖象寬高比的整個圖象寬高比，并且具有相對于標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信號來說增強(qiáng)了的圖象分辨率;所述電視類型信號包括由輔助圖象部分信息及高頻圖象信息調(diào)制的第一信號，以及由第一信號、由代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖象的信息和由垂直-時間信息調(diào)制的第二信號，所述第二信號具有與標(biāo)準(zhǔn)電視信號格式兼容的格式;所述系統(tǒng)包括用來解調(diào)第二信號以恢復(fù)垂直-時間信息、代表信息和第一信號的解調(diào)裝置(1332);用來解調(diào)第一信號以恢復(fù)輔助圖象部分的信息和高頻圖象信息的解調(diào)裝置(1326);響應(yīng)于從第一和第二解調(diào)裝置恢復(fù)出來的信息，用來產(chǎn)生圖象代表信號的視頻信號處理裝置(1330-1364);以及響應(yīng)于圖象代表信號，用來顯示圖象的圖象顯示裝置(1370)。
60.一種根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中，用來解調(diào)第二信號的裝置(1322)包括用來分離代表信息和第一信號的裝置。
61.一種根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中，用來解調(diào)第一信號的裝置(1326)包括一個正交解調(diào)器。
62.一種根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中，寬屏幕電視信號是通過一個單信號傳送通道接收的。
全文摘要
一種NTSC兼容的、單廣播通道寬屏幕EDTV系統(tǒng)對電視信號進(jìn)行編碼和解碼，該電視信號包括(1)主要的、標(biāo)準(zhǔn)格式的NTSC信號(N)，(2)已時間擴(kuò)展的高頻兩側(cè)視頻信息組圖象信息(X)；(3)已擴(kuò)展的高頻水平亮度圖象信息(Z)；(4)垂直-時間亮度圖象信息(YTN)。分量(2)(X)與分量(3)(Z)被幀內(nèi)平均(64、76)并正交調(diào)制(80)另一個副載波(ASC)。(圖1)
文檔編號H04N11/20GK1034456SQ8810665
公開日1989年8月2日 申請日期1988年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月14日
發(fā)明者邁克爾·安東尼·伊斯那迪 申請人:通用電氣公司