專利名稱：高清晰度b-mac電視信號傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電視信號傳輸系統(tǒng)，特別是關于這樣一種電視信號傳輸系統(tǒng)，它用于傳輸一種信號，與按國家電視制式委員會(NTSC)或歐洲制式的標準分辨率的傳輸信號相比，該信號能提供較高的圖象分辨率。
在水平和垂直方向上都能增加圖象清晰度的傳輸?shù)碾娨曅盘柸找媸艿街匾?。在垂直方向上，這種信號比現(xiàn)行標準的行數(shù)能增加一倍，同時，在水平方向上每行的象素也增加。由于使用一般的水平和垂直分辨率的結(jié)果，對傳輸信號寬屏幕顯示具有相反的效應。如果從一個相對很近的距離觀看，觀眾看普通信號會抱怨圖象質(zhì)量模糊或不清楚。這些不利的效果可由一個較高分辨率的圖象來克服，但是現(xiàn)行的傳輸系統(tǒng)不適合傳輸高分辨率圖象。
在美國專利申請系列號為092305，申請日為1987年9月2日的專利申請中描述了一種不需要增加信號傳輸帶寬而提供高分辨率圖象的解決方案。根據(jù)數(shù)字抽樣技術把一個高分辨率信號對角濾波，并在隔行上交替地丟樣，留下一個5點形或梅花形圖樣。把奇數(shù)行抽樣加到偶數(shù)行抽樣上，形成一個行累加信號。利用斜對稱濾波技術，把高分辨率水平信息折疊到通常攜帶邊界值對角信息的信號區(qū)域內(nèi)。傳輸信號中對角信息的損失對發(fā)射機上初始的高分辨率輸入不會造成看得出的差異。在發(fā)射機中信存儲視頻行，不需要場存儲。此外，與現(xiàn)有技術的插入技術相比，接收機所需的數(shù)字濾波也相對便宜。
傳輸高分辨率圖象問題的另一種解決方案是傳送一個標準電視信號，并制造和發(fā)送一個所謂的增強通道。按照上述第一種方案，需要一種新的接收機，用來處理接收到的標準帶寬信號。按照第二種方案，用于接收和顯示標準分辨率圖象的接收機電路不必改變，然而需要一個單獨的附加電路，用于接收包含高分辨率數(shù)據(jù)的增強通道，并把高分辨率數(shù)據(jù)重組成標準分辨率圖象，以便提供一個高分辨率圖象。
在1988年8月4日提出的系列號為228274的美國專利申請中描述了一種使用增強通道來增加NTSC視頻信號的清晰度的方法和裝置。按照該申請中使用的方法，從一個高分辨率電視信號中產(chǎn)生一個行和信號和一個行差信號。通過在視頻信號帶寬的正中間行和信號翻轉(zhuǎn)交替抽樣，可以把高分辨率水平信息轉(zhuǎn)換成基帶，并把它加到從行差信號來的高分辨率垂直信息上，按要求的增強通道一起傳送。
但是，這些方案都不能解決這樣的問題，即對發(fā)送高清晰度復用模擬分量(MAC)電視信號的問題提供一個方法，與標準分辨率電視信號相比具有增加的水平和垂直分辨率，但又不需要更改現(xiàn)存的用于接收標準分辨率MAC復合信號的MAC接收/解碼裝置。
在70年代期間，本發(fā)明人和英國IndependentBroadcastAuthority的同事把亞奈奎斯特抽樣技術應用于數(shù)字電視領域。在由K.HBarratt和本發(fā)明人發(fā)表在I.B.A.TechnicalReview上第3-15頁上的，題為“奈奎斯特抽樣介紹”的文章中，描述了用于消除混淆的數(shù)字技術。在21-26頁上由J.H.Jaylor所寫的題為“數(shù)字式亞奈奎斯特濾波器”的一篇同伴文章中，描述了一種用于視頻數(shù)據(jù)下變頻和上變頻的梳狀濾波器，它可以用在PAL電視信號的場合下優(yōu)化信號抽樣。這些抗混淆數(shù)字抽樣技術為改善水平分辨率提供了試驗性的基礎;然而，在技術上仍需要一種能同時改善被傳輸?shù)膹陀媚M分量電視信號的水平和垂直分辨率的方法和裝置。
本發(fā)明涉及一種用于傳送和接收高分辨率復用模擬分量(MAC)電視信號的方法和裝置。按照復合信號傳輸?shù)腂型MAC傳輸制式，在一個有效行期間傳送視頻信號，而在一個行消隱期間或一個較長的場消隱期間包含了所有的其它信號，這些信號至少包括音頻，控制數(shù)據(jù)，應用數(shù)據(jù)及圖文電視。各自的亮度和色度信號在一條視頻行信號中各個期間被數(shù)字化抽樣，壓縮和傳輸。按照公知的B-MAC制式，為了傳輸，亮度抽樣按3∶2的比率壓縮，而色度按3∶1的比率壓縮。色度信息轉(zhuǎn)換成U和V分量，每隔一行傳輸一個分量。
為了在一般的，或根據(jù)本發(fā)明方法的復用模擬分量制式的限制下實現(xiàn)高清晰度視頻信息的傳輸，一個高水平清晰度信息被折合成抽樣視頻信號的對角分量。在低于5MHz(按模式，時軸壓縮為3∶2時為7MHz)的基帶頻率下，不改變信號的頻譜。因此，由于標準的B-MAC解碼器在其輸入端一般都裝有6.3MHz的通帶低通濾波器，折疊的高清晰度信息不會影響接收。在高頻上的附加的傳輸信息被完全阻塞并忽略不計。
特別地，按照本發(fā)明的傳輸方法，首先以28MHz(彩色副載波頻率3.85MHz的8倍速率或8FSC)對一個高清晰度模擬電視信號正交抽樣。其結(jié)果獲得一個二維抽樣頻譜，然后它通過一個對角數(shù)字濾波器，濾波器降低了對角頻率響應，但這種降低對電視觀眾幾乎是難以察覺的。
然后，利用隔行丟棄交替抽樣，去除大部分對角濾波數(shù)據(jù)，其結(jié)果留下一個5點形或梅花圖形抽樣。由于交替除去抽樣的結(jié)果，基帶頻譜保持不變，但在半抽樣頻率和抽樣頻率處存在包含水平和垂直分辨率分量的高頻分辨率重復頻譜，該重復頻譜用于把附加分辨率折疊成基帶信號。
此后可以把折疊信號的抽樣轉(zhuǎn)換成模擬形式，并通過一個低通斜對稱濾波器，中心在7兆赫或者類似的數(shù)字濾波器。于是，與水平方向相關的高分辨率信息圍繞位于7兆赫處的一個對角軸線被折疊成通過的基帶信號的5至7兆赫或高頻分量。實際上，是用高分辨信息代替了對角信息。
按照本發(fā)明的傳輸裝置，編碼器的數(shù)字對角濾波器可以包括單獨的水平和垂直濾波器。如果水平濾波器復雜到在阻帶中足以獲得一個40dB的衰減，發(fā)射機中的垂直濾波器可以做得非常簡單。例如，發(fā)射機的水平濾波器(允許0-5MHz通帶)在復雜性上可具有16個系數(shù)。除了在發(fā)射機中用于對角濾波允許很簡單的垂直濾波器之外，還可以看到這樣一種結(jié)果，那就是，由于在發(fā)射機中采用了一個復雜的水平濾波器。在接收相中可以采用一個非常廉價和簡單的對角濾波裝置。特別是，接收機中的一個5MHz低通濾波器僅需要包含8個系數(shù)。雖然本發(fā)明是通過改善亮度水平清晰度來描述的，該項技術和裝置也可以用來改善色度的水平清晰度。
一種改善色度水平清晰度的實施例應用了與改善亮度水平清晰度相類似的原理。不過，對于B-MAC信號而言，因為允許用較簡單的技術實施色度傳輸，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有意識地增加水平色度清晰度是不需要的。
一個垂直濾波器插入器在其輸入端接收一種525行，1∶1的非隔行信號，一種1050行，2∶1的隔行信號或一種1125行，2∶1的隔行信號。該信號在垂直方向上被適當?shù)貫V波，并提供一個輸出到一個4∶1的行去除電路。行去除電路的輸出經(jīng)水平方向上大約中心頻率為2.5MHz的濾波器的濾波，并將高頻信號輸出抽樣提供給一混合器。該混合器將色度，亮度及所有數(shù)據(jù)/音頻信號混合以供傳輸。不過，在傳輸之前，混合的高清晰度B-MAC信號可以通過一中心頻為10.7MHz的斜對稱濾波器部分，斜對稱濾波器結(jié)合解碼器中的互補濾波器部分消除被解碼的信號中的混淆。因而，編碼器中的同一個斜對稱濾波器部分可為亮度和色度處理共用。


圖1是用于高清晰度電視信號的垂直一水平清晰度的圖示。
圖2表示一個正交抽樣網(wǎng)格，用于在28.6兆赫(用9兆赫預濾波后的8FSO)對圖1中的信號抽樣。
圖3是水平一垂直清晰度的曲線圖，是采用了圖2中的正交抽樣網(wǎng)格的結(jié)果，在抽樣頻率中心處形成與基帶頻譜相同的一個重復頻譜。
圖4是包括對角信息的垂直一水平清晰度曲線圖，從圖3的正交抽樣頻譜中濾除了例如5至9兆赫之間的一組數(shù)據(jù)。
圖5表示通過在隔行上丟棄交替的抽樣形成的一個14MHz抽樣網(wǎng)格，而獲得一個5點形或梅花形抽樣圖形。
圖6是表示丟棄交替抽樣的結(jié)果的圖形，除了在28MHz處的重復頻譜外，在半初始抽樣速率14MHz處引起了兩個重復頻譜。
圖7a是圖示的垂直一水平分辨率圖形，用來表示在一個近似7MHz的中心頻率附近的濾波過程，該濾波器具有一個斜對稱低通響應，圖7b是振幅-頻率響應曲線。
圖8是接收機完成過程的第一步驟的圖示。通過在14MHz處使用圖5所示的5點形圖進行重新抽樣，把折疊的高分辨水平方向信息恢復成高頻。圖8a表示垂直-水平清晰度的第一圖解，圖8b表示振幅-頻率的第二圖解，它顯示出混淆怎樣被消除，以及靠近7MHz的信息是怎樣由濾波器的斜對稱特性再生的。
圖9是垂直-水平清晰度的圖示，顯示出從14兆赫至28兆赫上變頻的結(jié)果。在對角濾波時，在5-9兆赫范圍內(nèi)的高對角頻率中出現(xiàn)一個零區(qū)，留下一具有高水平分辨率的信號，但是對角信息的損失是難以察覺的。
圖10是用于對高清晰度B-MAC電視信號編碼的發(fā)射機裝置的示意圖。
圖11是用于對高清晰度B-MAC電視信號解碼的接收裝置的示意圖。
圖12是包含系數(shù)數(shù)據(jù)。圖10中所示的，一個16系數(shù)水平低通濾波器特性響應的圖示。
圖13是圖11中所示的，包含系數(shù)數(shù)據(jù)的一個8系數(shù)的水平低通濾波器特性響應的圖示。
圖14是與每個圖象高度相一致的垂直分辨率相對于與每個圖象寬度相一致的水平分辨率的圖示，它顯示出與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，但是在B-MAC中使用特有的掃描轉(zhuǎn)換行加倍技術，與一個1125行MUSE信號傳輸系統(tǒng)中使用的較昂貴的多元場存儲技術相比較的特性。
圖15是在本技術中，采用三個濾波器;對角濾波，前置濾波以及斜對稱濾波的振幅-頻率和水平-垂直分辨率的圖示，圖15a是振幅-頻率，圖15b是垂直-水平分辨率。
圖16是與圖14比較的一個傳輸信號的二維輪廓響應的圖示，按照本發(fā)明在一個系統(tǒng)中，水平分辨率被轉(zhuǎn)換成對角分辨率。
圖17是按照本發(fā)明在高分辨率B-MAC編碼器處的亮度處理電路的方框示意圖。
圖18是按照本發(fā)明在高分辨率B-MAC編碼器處的色度處理電路的方框示意圖。
圖19是按照本發(fā)明在高分辨率B-MAC解碼器處的處理方框圖。
圖20是處理圖19中高分辨率B-MAC解碼器輸出的高分辨率電視接收機的方框圖。
圖21是在高分辨率或標準分辨率電視環(huán)境中有多種應用的高分辨電視接收機的方框圖。
參見圖1，圖示出根據(jù)垂直-水平分辨率畫出的高清晰度電視信號。
按照圖1采用的本方法適用于使用525行逐行掃描的高清晰度16∶9寬高比圖象，在9兆赫處的水平分辨率至少有945行。這種類型的逐行掃描信號提供480行垂直分辨率。
以這種信號作為輸入，參照一種新型B-MAC信號為例介紹，它能在對角分辨率損失很小的范圍內(nèi)載有提高了的分辨率。然而，它也同樣可以用于其它復用模擬分量視頻信號傳輸系統(tǒng)。增加的分辨率被折疊成視頻高頻。在低于5MHz的基帶頻率處(在MAC中時軸壓縮時為7MHz)不會改變頻譜。由于熟知的B-MAC解碼器具有一個帶通限為6.3MHz的低通輸入濾波器，解碼操作不會受到附加的傳輸信息的影響。另一方面，按照本發(fā)明的B-MAC解碼器將折疊的水平細節(jié)信息恢復解碼，而產(chǎn)生由接收機顯示的高分辨率圖象。
一個標準分辨率525行2∶1隔行的電視信號由兩個各包含240個有效行的場構成。每隔一(奇數(shù))場的行相對于偶數(shù)場的行具有空間的偏移，以便把所有480個有效行整齊地配置到顯示屏幕上。
原則上說，這種行結(jié)構可以為靜止圖象提供一個480行的分辨率，然而標準的隔行顯示不能獲得這個值。理由就在于實際上每場只顯示240行，希望人的眼/腦把兩個場合起來并感覺出所有的480行，這不可能完美地做到。在第二場到達時(遲到1/60秒)，由眼/腦感覺的第一場的密度已降低到了其初始值的50%。這樣就有兩后果(ⅰ)在顯示中可以看見行結(jié)構。
(ⅱ)超過240行的幀頻在顯示中部分地被混淆了。
最終的結(jié)果是，對于一個標準分辨率為525行的隔行顯示，人所感覺到的垂直分辨率處于480行與240行之間。480行以下的垂直分辨率通常采用一個稱為“Kell系數(shù)”的概念來描述感覺到的分辨率＝480×0.66(Kell系數(shù))＝320行對于靜止圖象，Kell系數(shù)可以完全消去，并通過在每個1/60秒場周期中顯示所有480行(來自奇數(shù)和偶數(shù)場兩者)使分辨率恢復到480行。這種技術被稱為掃描轉(zhuǎn)換。該技術的應用包括使用一個存儲所有240個有效行的場存儲記憶裝置。用于在場與場之間移動信息，并且按正常行頻的兩倍顯示。然而，由于在場與場之間會發(fā)生明顯的移動，這種方法僅能用于圖象的靜止部分。因此，還需要一個移動檢測器，以便使場內(nèi)插入法能用于靜止物體，而把行插入法用于移動物體。掃描轉(zhuǎn)換技術采用自適應場存貯行加倍技術，從而使靜止圖象獲得480行垂直分辨率，并在圖象中移動的動態(tài)區(qū)域獲得近似320行垂直分辨率。
場存貯行加倍作為增加垂直分辨率的一種標準方法得到了電視機廠商的肯定。其主要優(yōu)點是能消除行結(jié)構并顯著地改善圖象質(zhì)量，而無需任何附加傳輸信息。有些電視機和放映機廠商使用獨占的行加倍技術，包括Philips，Hitachi，Sony，IRegami等，其明顯的優(yōu)點有1、該技術同樣地適用于從任何信號源，包括S-VHSVCRS接收到的分量信號(亮度，色度)或NTSC信號。
2、該技術被用在電視接收機中，因此，容許保留525隔行電視機(NTSC或?qū)拵/C)。
3、電視圖象發(fā)射裝置中的場存貯可以用于其它的用戶功能，例如圖象中成象，以及噪聲降低。
4、該技術不需要附加傳輸信息，并使任何一種高清晰度電視(HDTV)制式能集中致力于增加水平清晰度的問題。
在ChristopherBirch與本文同時相伴提出的題目為“用掃描轉(zhuǎn)換改善電視信號垂直清晰度的方法和裝置”，1988年10月11日申請，美國專利申請序號255328中，描述了一種改善電視信號的垂直分辨率的技術，使用了用于顯示的多個交替的插入值，并根據(jù)對電視信號的明暗，運動及垂直邊界變遷的測試，有選擇地決定一個特殊值。
為了解決增加水平分辨率的問題，現(xiàn)存的高清晰度MAC系統(tǒng)采用亞奈奎斯特(Sub-Nyguist)抽樣(頻譜折疊)來轉(zhuǎn)換對角分辨率，用于增加水平分辨率。該過程將結(jié)合圖2至9來描述，而發(fā)射機或接收機中的設備將結(jié)合圖10至11來描述。所引用的全部頻率(帶寬和抽樣頻率)都參照一個B-MAC信號的未壓縮的亮度信號。在時軸壓縮(MAC)區(qū)域中的等效帶寬和抽樣頻率必須增加一個1.5(3∶2)的系數(shù)。
首先用一個低通模擬濾波器將525行2∶1隔行的亮度信號限帶至9MHz。參考圖10，該濾波器被稱為8.7MHz前置濾波器。這個帶寬(BW)足夠?qū)捯垣@得每個圖象寬度(PW)的945行水平分辨率，計算如下行/PW＝BW× (有效行)/(總行數(shù)) × 2/(行頻) ＝945行/PW這一信號最初利用如圖2所示的正交抽樣網(wǎng)格在28.6MHz(8FSO)上抽樣。正交抽樣結(jié)果，根據(jù)圖3，基帶頻譜以及重復頻譜中心位于抽樣頻率結(jié)果處?；鶐ьl譜在達到9MHz或945行處包含高水平分辨率成分。如上述計算。
然后，用一個對角數(shù)字濾波器降低對角頻率響應(步驟2)。為簡便起見，如以下結(jié)合圖10和11描述的，采用分開的水平和垂直濾波器。參見圖4，可以看到基帶頻譜和重復頻譜中在5至9兆赫之間的行頻處的對角(水平-垂直)信息塊被消除了。
現(xiàn)在，除去間隔的抽樣，在近似14MHz(4FSO)上留下一個“5點形”(梅花形)抽樣圖形，而不產(chǎn)生混淆。按照圖5，隔行上的間隔抽樣被除掉了。
步驟3的結(jié)果是一個數(shù)字抽樣序列，現(xiàn)具有圖6所示的密集的二維頻譜，圖中在交替抽樣的丟棄步驟中使用的14兆赫抽樣頻率處存在重復頻譜。
在傳輸之前，水平分辨率矯正信息被折疊成傳輸信號。例如，抽樣可以被轉(zhuǎn)換成模擬形式，而且通過一個具有特殊性能的傳輸濾波器。該模擬傳輸濾波器在7MHz時具有-6dB的斜對稱低通濾波響應。其結(jié)果如圖7a所示，移動7至9兆赫的高分辨率信息去填補由對角濾波形成的空缺。然后，可以采用一個數(shù)字式非遞歸(non-recursive)濾波器來減輕數(shù)/模轉(zhuǎn)換的要求，或上變頻到28兆赫抽樣，如下文所述。
實際上，7MHz至9MHz間的水平分辨率在7MHz附近被折疊了，并取代了5MHz至7MHz之間的對角分辨率。按照圖7b所示，在7MHz處的濾波特性響應衰減6dB。我們看到用復用模擬分量(MAC)傳輸中，由于時軸壓縮系數(shù)(3∶2)的原因，傳輸濾波器在115×7MHz附近是斜對稱的。現(xiàn)在信號準備傳輸。這可認為是步驟5。
在接收該信號時，用隔行梅花(5字形)抽樣圖形以14MHz對該信號重新抽樣(步驟6)。按照圖8a，依靠14兆赫的再抽樣，把高頻信息轉(zhuǎn)移到7-9MHz處。
重新抽樣過程就這樣恢復了7MHz與9MHz之間的水平能量。參見圖8b，如果結(jié)合解碼器操作提供的傳輸濾波器具有斜對稱響應A+(A-1)＝1的話，7MHz附近在傳輸濾波器中的衰減也可以用混淆項A來準確地補償。換言之，在靠近7MHz處，無論是在實線覆蓋區(qū)域還是在虛線覆蓋區(qū)域測量振幅A，引入的混淆項需要消掉。
圖8的頻譜用來表示梅花形抽樣的14MHz頻序，剩下的工作就是上變頻到28MHz，采用一個二維濾波器除去剩余的對角能量，并把信號限帶至9MHz。
在14MHz抽樣速率下不能實現(xiàn)對角濾波，(它在5-9MHz范圍內(nèi)高的垂直頻率產(chǎn)生一個空缺)。因此，把抽樣速率上變頻到28MHz是數(shù)字濾波過程的一部分。按照圖9，上變頻和對角濾波在對角頻率處造成一個空缺，而改善了水平分辨率。
步驟7在28MHz處形成一個具有正交抽樣網(wǎng)格的抽樣序列。它們具有一個9MHz水平分辨率的無混淆的頻譜。這些抽樣可直接被轉(zhuǎn)換成模擬形式。在限帶至9MHz之后，該模擬信號可以在一個高清晰度接收機上顯示。
另一方面，上述抽樣可以直接加到一個已知的但特有的，用于行加倍的場存貯掃描轉(zhuǎn)換器上，以便增加垂直清晰度。如在由Chrislopher Birch與本申請同時提出的，題為“利用掃描轉(zhuǎn)換改善電視信號垂直清晰度的方法和裝置”的美國專利申請255328號中描述了這樣一種裝置，在此處可以引做參考。掃描轉(zhuǎn)換的結(jié)果是一個在56MHz(2×28MHz)抽樣的525行連續(xù)掃描信號，并具有高達18MHz的水平亮度分辨率。(這種行加倍工作把有效行周期減少一半、并把抽樣頻率和視頻帶寬均增加一倍)。
上述方法如同以下將分別結(jié)合框圖10和11敘述的本發(fā)明裝置中編碼器和解碼器一樣，為復用模擬分量信號傳輸系統(tǒng)提供了一種非常有效的手段。
圖10的發(fā)射機裝置執(zhí)行上述過程中除傳輸之外的所有步驟步驟1，在使用一個8.7MHz前置濾波器之后，以28MHz正交抽樣;
步驟2，數(shù)字對角濾波;
步驟3，28MHz-14MHz交替抽樣丟去;
以及步驟4，數(shù)/模轉(zhuǎn)換及斜對稱傳輸濾波。
雖然可以看到對角濾波必須以28MHz抽樣速率完成，但實際上在步驟3中要丟棄抽樣的工作可以簡化。圖10表示一個結(jié)構圖，其中數(shù)字濾波的主要環(huán)節(jié)可以在14MHz抽樣速率下完成。
對角濾波由兩個分開的(水平和垂直)濾波器完成?，F(xiàn)已得知，垂直濾波器能夠非常簡單，也就是，提供給水平濾波器103的行存貯器101和加法器102在帶阻中能完成約40dB的衰減。為了達到這樣的衰減，水平濾波器103(5MHz低通)在28MHz時采用16個系數(shù)。水平濾波器設計成一個用9位系數(shù)值優(yōu)化的對稱非遞歸濾波器。圖12示出了該濾波器的響應和系數(shù)。
按照圖10.開關100把前置濾波后的28MHz抽樣信號的交替信樣接入兩個14MHz通路。按照上通路，該抽樣被垂直和水平濾波。在加法器102處從上通路中減去下通路，同時在加法器104處把上通路加到下通路上。在濾波器103的輸入端呈現(xiàn)一個低通梳狀特性，它在零頻率處的能量為零;同時在加法器104的輸出端呈現(xiàn)一個在零頻處有能量，并一直延伸到9MHz的低頻梳狀特性(實線)，以及一個從5MHz向上延伸的高頻混淆特性(虛線)。在加法器105輸出端的結(jié)果是一個水平分辨率被折疊到5-7MHz范圍內(nèi)的可用于傳輸?shù)男盘?。對于每個a4，b4抽樣對，如圖所示用14MHz分開，從隔行上的梅花形抽樣中留下一個信號抽樣，接下來，由于交替抽樣的丟棄，在14MHz處完成了28MHz處理工作。
圖11表示解碼器，其內(nèi)也能實現(xiàn)在14MHz上的數(shù)字濾波。在這種情況下，5MHz的低通濾波器111僅含有8個系數(shù)，其特性響應和系數(shù)數(shù)據(jù)如圖13中所示。
按照圖11，根據(jù)在14MHz上所示的5點形抽樣圖形對14MHz的輸入信號抽樣。該信號解碼器的上通路還包括加法器112和行存貯器113。下通路還包括插入電路114，它包含信號成分延遲D以及均衡(一比二分頻)電路，用來恢復抽樣圖形中丟失的數(shù)據(jù)。在28MHz上，上下通路被開關轉(zhuǎn)換成上變頻，并在加法器115處相加。
圖14表示由該系統(tǒng)獲得的理想化二維頻率響應，與日本Broadcasting公司(NHK)開發(fā)的高清晰度1125行MUSE系統(tǒng)的比較。MUSE系統(tǒng)使用多個場存貯器。因此，比含有使用一個場存貯器的掃描轉(zhuǎn)換裝置的本發(fā)明昂貴得多。盡管如此，對動態(tài)或靜止圖象來說，本發(fā)明的水平分辨率均等于或明顯地優(yōu)于MUSE系統(tǒng)，并且，使用的掃描轉(zhuǎn)換在垂直分辨率方面幾乎可與MUSE系統(tǒng)相比。
圖15表示使用上述濾波器獲得的實際響應，按照圖15a，折疊能量(陰影區(qū)域)的位置表示在一個范圍內(nèi)。在圖15a和15b中，A與編碼器對角濾波有關，B與前置濾波有關，而C對應斜對稱濾波。根據(jù)上述方法，斜對稱傳輸濾波可以用模擬形式完成。根據(jù)上述裝置，可輪流使用一個對稱非遞歸濾波器以產(chǎn)生理想線性相傘特性如果用一個數(shù)字濾波器來產(chǎn)生斜對稱響應，就不必上變頻到28MHz抽樣了。所需的數(shù)字濾波器在除中心點之外所有交替系數(shù)都應具有零點，并因此導致一個14MHz的執(zhí)行過程。(如果交替的抽樣隨著交替的零系數(shù)自動地除去，就不必使用28MHz的執(zhí)行處理，對中心項可以單獨地處理)。圖15假設使用了一個16系數(shù)的非遞歸濾波器。
圖16表示用本系統(tǒng)獲得的實際的二維響應。從圖16與圖14相比可見，以對角信息為代價改善的水平分辨率達到945(950)行。按照上述實施例及方法，改善了亮度的水平分辨率，并且用掃描轉(zhuǎn)換的方法也同樣改善了垂直分辨率。考慮到隔行傳輸行中的U/V色度數(shù)據(jù)的3∶1壓縮，本發(fā)明也可以被用來改善色度的水平分辨率。為了獲得色度垂直分辨率的改善，已經(jīng)采用了掃描轉(zhuǎn)換技術。不過，對B-MAC，故意改善色度分辨率可能是不必要的。
雖然高分辨率的B-MAC發(fā)送機和接收機的詳圖參照圖10，圖11進行了分別地描述，參照圖17-19將進一步說明亮度和色度的處理。
參見圖17，示出了在編碼器位置用于亮度處理的電路方塊圖，該電路與在同一編碼器位置的用于色度處理的電路一起工作。按照圖17及圖18，各個處理通路共用一斜對稱濾波器部分1710。
按照本發(fā)明，對垂直濾波器/插入電路1701提供525行1∶1的非連續(xù)掃描，1050行2∶1的隔行掃描或1125行2∶1的隔行視頻亮度信號。從而產(chǎn)生480行的靜態(tài)垂直分辨率。象已經(jīng)被說明過的，在去除器1702處去除相間的行，形成2∶1的525行隔行信號并供給對角濾波器1703。然后把對角濾波器的28MHz的抽樣輸出供給去除電路1704的便去除交替抽樣，剩下14MHz抽樣速率的梅花狀抽樣結(jié)構。形成的抽樣被存貯在記憶器中并以不同的速率讀出，從而在時軸壓縮電路1705內(nèi)實現(xiàn)時域上的3∶2抽樣壓縮。然后，時軸壓縮抽樣在混合器1706內(nèi)與色度以及任何數(shù)據(jù)/音頻信號混合以供傳輸。處理過的亮度和色度信號共用斜對稱濾波器部分1710。
參見圖18，除去認識到每隔一行U/V分量信號被傳輸之外，色度處理類似于亮度處理，并且按照B-MAC傳輸制成，通常色度以3∶1的比率被壓縮。因而，在隔行的或者不隔行的制式中，號數(shù)相同的色度輸入，如同亮度信號一樣，被供給到垂直濾波器/插入器1801。以實現(xiàn)在圖象高度上的120行動態(tài)或180行靜態(tài)色度分辨率。在水平方向上，已達到的色度分辨率可高達畫面寬度上的300行。因為每隔一行被處理，用于U、V分量的行去除電路以4∶1的比率工作。行去除電路的輸出被送到中心頻率為2.5MHz的水平濾波器1803。然后，水平濾波器的高頻彩色抽樣信號輸出，在時軸壓縮電路1804中按照B-MAC傳輸標準以3∶1進行時軸壓縮，之后，彩色信號被混合以供傳輸，即U和分量在混合器1706中與亮度信號混合，并按B-MAC標準與送入混合器1706的音頻或數(shù)據(jù)通道一起進行隔行傳輸。不過，需要再次指出，在圖18中，同一斜對稱濾波器部分1710在傳輸前可以使用到合成信號上。
現(xiàn)在看圖19，示出了包括亮度和色度信息的這清晰度B-MAC信號處理的一個實施例。按照本發(fā)明，互補對稱濾波器部分1901以10.7MHz接收HMB-MAC信號。因而，消除了復合信號的混淆?；パa斜對稱濾波器1901的輸出以21MHz的速率被抽樣，并被送到亮度處理通路和色度處理通路。結(jié)果形成了五點式梅花形構造。亮度抽樣在時軸擴展電路1902中進行3∶2的時軸擴展。然后將輸出送到對角濾波器/插入器級1903，后者提供一具有在交替行中被替代的丟失交替抽樣的數(shù)字輸出。
按照色度通路，在時軸擴展電路1904中色度抽樣以3∶1進行時軸擴展，將7MHz的時軸擴展抽樣送到垂直濾波器/插入器1905，從而提供可用的R-Y與B-Y色度輸出。這些可在調(diào)制器1906中被調(diào)制并加到一共用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器1907，以便提供亮度和色度輸出Y與C或者分別把輸出提供給高清晰度電視接收機裝置。
一種高清晰度電視接收機的方框圖示于圖20。來自圖19譯碼器的亮度抽樣4的輸出沿著單獨的R-Y及B-Y輸入端輸入到高清晰度接收機。如方框圖所示，提供一種掃描轉(zhuǎn)換裝置2001，與場存貯裝置201一起，包含運動檢測器2003和插入算法處理器2004。意圖是盡可能迅速地在垂直方向上提供行加倍。掃描轉(zhuǎn)換裝置可以使用在1988年10月11日提交的系列號為255238的申請中披露的那種，列在此處作為參考。由于需要場存貯和相關的時延的插入處理的結(jié)果，另一個亮度信號道路含有滯后電路2005.2∶1的壓縮電路2006，它們通過壓縮電路2007在混合器2008中與掃描轉(zhuǎn)換器輸出混合以供顯示。
色度信息在垂直插入器2010中被在垂直方向上插入，在4∶1壓縮電路2011中被壓縮，并在混合器2012中與色度輸入信號混合以供顯示。
參見圖21，以圖畫形式表示出用戶端全貌。高清晰度B-MAC信號可被接收并與視頻盒式錄象機的輸出2102或敷地電纜電視輸出2103一起替換顯示。圖中示出了一種高清晰度電視接收機，響應通過選擇器2104進入的用戶選擇輸入，它應用已經(jīng)描述過的，為在掃描轉(zhuǎn)換器2105進行行加倍的自適應掃描轉(zhuǎn)換方法，因而，在接收機上顯示寬高比為16∶9的高分辨率圖象。空中廣播電視信號2108也可以在調(diào)諧器2109調(diào)諧的天線接收。如果需要，在NTSC解碼器2110進行解碼，并通過同一掃描轉(zhuǎn)換裝置2105提供顯示。如果廣播信號2108是高清晰度的，則需要陸地高清晰度解碼器2111。因而，具有高清晰度電視接收機的用戶能夠改善顯示圖象的分辨率，不管所接收的信號是高分辨的，是標準的NTSC低分辨率的，或是以高或低分辨率復用模擬分量制式編碼的。
權利要求
1.一種對高分辨率復用模擬分量電視信號進行編碼以供傳輸?shù)难b置，其特征在于借助于去除預定抽樣，處理電視亮度分量信號以供傳輸?shù)牧炼忍幚硌b置，借助去除預定抽樣處理電視色度分量信號以供傳輸?shù)纳忍幚硌b置，混合處理過的亮度和色度分量信號以供傳輸?shù)暮铣裳b置，以及響應合成裝置并與一互補濾波器部分相連的斜對稱濾波器部分，用于對合成信號濾波以供傳輸。
2.按權利要求1對高清晰度電視信號進行編碼以供傳輸?shù)难b置，其中亮度處理裝置包括一垂直濾波器插入電路，用于對進入的視頻信號進行濾波，一個響應于垂直濾波器插入電路的行去除電路，用來去除相間隔的行。一個響應行去除電路，用來提供梅花形視頻抽樣結(jié)構的對角濾波器，以及響應對角濾波器，用于壓縮視頻信號抽樣以供傳輸?shù)臅r間壓縮電路，
3.按權利要求1對高清晰度電視信號進行編碼以供傳輸?shù)难b置，其中色度處理裝置包括一個垂直濾波器插入電路，用于對進入的視頻信號進行濾波，一個響應垂直濾波插入電路的行去除電路，用于隔行去除一個U及V分量，一個響應行去除電路的水平濾波器，用來在彩色中心頻率上進行濾波，以及一個時軸壓縮電路，它響應水平濾波器，用來以3∶1的比率壓縮高頻彩色抽樣以供傳輸。
4.一種對高清晰度復用模擬分量電視信號進行編碼以供傳輸?shù)难b置，其特征在于借助于去除預定抽樣對電視亮度信號分量進行處理以供傳輸?shù)牧炼忍幚硌b置，借助于去除預定抽樣對電視色度分量信號進行處理的以供傳輸?shù)纳忍幚硌b置，以及一個斜對稱濾波器部分，它響應亮度處理裝置和色度處理裝置，并與互補斜對稱濾波器部分相連，用來對高清晰度復用模擬信號分量進行濾波，以供傳輸。
5.一種用于對接收到的高清晰度復用模擬分量電視信號，即在傳輸之前，已經(jīng)去除了預定電視信號的抽樣進行解碼的裝置，其特征在于一個斜對稱濾波部分，它與一互補斜對稱濾波部分相連，用來對接收到的電視信號進行濾波，響應斜對稱濾波部分，用來對濾過波的信號進行抽樣的抽樣裝置。用來借助插入被去除的亮度抽樣對抽樣信號進行處理的亮度處理裝置，以及借助插入丟失的色度抽樣對抽樣信號進行處理的色度處理裝置。
6.如權利要求5所述的裝置，其中亮度處理裝置包括一個時軸擴展電路，以及一個對角濾波器和一個用來恢復去除的亮度抽樣的插入器。
7.如權利要求5所述的裝置，其中色度處理裝置包括一個時軸擴展電路，以及一個垂直濾波器和插入器，用來恢復去除的色度抽樣。
8.一種與高清晰度復用模擬分量電視信號解碼器相連的，用來處理亮度和色度信號分量以便顯示的裝置，其特征在于一種包含用來在第一場和第二場之間插入由于移動而決定的亮度抽樣的移動檢測和插入電路的亮度處理道路，以及一包含一垂直插入電路，用來插入色度抽樣信號的色度處理通路。
9.如權利要求8所述的裝置，其中移動檢測和插入電路包括用來檢選第一視頻場的場存貯器，以及響應移動檢測器的插入器，用來插入來自存貯視頻場和第二視頻場的抽樣。
10.如權利要求8所述的處理裝置，還包括第一、第二壓縮電路，分別用于壓縮滯后的亮度輸入信號以及移動檢測和插入電路的輸出信號，以及一用來將第一和第二壓縮電路各自的輸出合成的合成器。
全文摘要
一種借助于去除預定抽樣對高清晰度復用模擬分量電視信號進行編碼以供傳輸?shù)难b置，包括對亮度和色信號分量分別進行處理的通路(圖17、18)，由兩個處理通道共用的斜對稱濾波器部分(1710)混合分別處理過的亮度和色度信號分量成為傳輸?shù)膹秃闲盘?。一對編碼裝置的濾波部分互補的斜對稱濾波器部分(1901)與一高清晰度電視接收機相聯(lián)的解碼器有關。預先確定的抽樣被進行對角濾波，水平分辨率信息被折疊成信號，通過接收機中的掃描轉(zhuǎn)換改善垂直分辨率。
文檔編號H04N7/26GK1045674SQ8910926
公開日1990年9月26日 申請日期1989年11月16日 優(yōu)先權日1988年11月16日
發(fā)明者基思·路卡斯 申請人:亞特蘭大科研公司