專利名稱：具有壓擴(kuò)輔助信號(hào)編碼信息的兼容電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來壓擴(kuò)非標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)編碼信息的裝置。本發(fā)明特別涉及這樣的裝置，該裝置在用于產(chǎn)生寬屏幕電視信號(hào)的系統(tǒng)中被采用，這種寬屏幕電視信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)接收機(jī)兼容。
傳統(tǒng)的電視接收機(jī)，例如按照在美國(guó)和其它地區(qū)采用的NTSC廣播標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)，具有4∶3的寬高比(顯示圖象的寬度對(duì)高度之比)。近來，電視接收機(jī)系統(tǒng)采用較大的寬高比(例如，2∶1，16∶9，或5∶3)已引起人們的興趣。由于這種較大的寬高比比傳統(tǒng)電視接收機(jī)4∶3的寬高比更接近于或等于人眼的視界寬高比。具有5∶3寬高比的視頻信息信號(hào)現(xiàn)受到特別的關(guān)注，這是由于這種寬高比近似于電影膠片的寬高比，這樣，這種信號(hào)可以不剪切圖象信息而發(fā)射和接收。然而，簡(jiǎn)單地發(fā)射具有比傳統(tǒng)系統(tǒng)增大了寬高比的信號(hào)的寬屏幕電視系統(tǒng)，與傳統(tǒng)寬高比的接收機(jī)不兼容。這使得寬屏幕系統(tǒng)難以廣泛應(yīng)用。
因此，希望有一種與傳統(tǒng)電視接收機(jī)兼容的寬屏幕系統(tǒng)。C.H.斯特羅勒(Strolle)等人的同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開了這樣一種系統(tǒng)，該申請(qǐng)序號(hào)為NO.078150，題目為“兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)”，申請(qǐng)日期為1987年7月27日。更希望有一種能提供增強(qiáng)或擴(kuò)展顯示圖象清晰度的兼容寬屏幕系統(tǒng)，以提供出特優(yōu)的圖象細(xì)節(jié)。例如，這種寬屏EDTV(擴(kuò)展清晰度電視)系統(tǒng)可以含有用以提供逐行掃描圖象的裝置。
在兼容寬屏幕系統(tǒng)中，需要將輔助電視信息與現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)信息一起發(fā)射，例如，以頻率間置形式發(fā)射。為了提高輔助信息的信雜比，希望通過輔助信號(hào)或具有大幅度的信號(hào)來傳送這樣的信息。但是大幅度輔助信號(hào)可能引起對(duì)于打算利用標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)處理的標(biāo)準(zhǔn)視頻信息不必要的干擾。因此，人們面臨著究竟是采用大幅度輔助信號(hào)以保持良好的信雜比，還是使用小幅度輔助信號(hào)來防止對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)的干擾的進(jìn)退兩難的境地。根據(jù)本發(fā)明原理解決了這個(gè)難題。
根據(jù)本發(fā)明原理，把某些輔助信息分成低頻和高頻部分。高頻部分對(duì)大幅度偏移須經(jīng)非線性壓擴(kuò)(壓縮/擴(kuò)張)處理。在編碼器中進(jìn)行壓縮(例如，在發(fā)射機(jī)上的編碼器中)，互補(bǔ)的擴(kuò)張?jiān)诮獯a器中進(jìn)行(例如在接收機(jī)中的解碼器中)。
根據(jù)本發(fā)明的特點(diǎn)，輔助信號(hào)的低頻信息在編碼器中被時(shí)間壓縮到圖象過掃描區(qū)內(nèi)，而在解碼器中被時(shí)間擴(kuò)張。這樣，輔助信息經(jīng)過了時(shí)間壓擴(kuò)處理和幅度壓擴(kuò)處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一特點(diǎn)，從一個(gè)單通道寬屏幕擴(kuò)展清晰度電視(EDTV)系統(tǒng)〔例如，高分辨率逐行掃描(“逐掃”，“Pro-Scan”)系統(tǒng)，它與標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)兼容〕的角度公開了高頻非線性壓擴(kuò)處理過程。
在采用按照本發(fā)明原理的兼容寬屏幕EDTV電視系統(tǒng)的一個(gè)公開了的實(shí)施例中，對(duì)原始高分辨率的逐行掃描寬屏幕信號(hào)進(jìn)行編碼，以包含從復(fù)合電視信號(hào)中得到的四個(gè)分量。在把這四個(gè)分量重新組合成單信號(hào)傳輸通道之前，進(jìn)行了單獨(dú)的處理。
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(hào)。該分量包括已時(shí)間擴(kuò)張到幾乎占據(jù)整個(gè)4∶3寬高比有效掃描行時(shí)間的寬屏幕信號(hào)的中心部分，以及已時(shí)間壓縮到左、右水平圖象過掃描區(qū)中的兩側(cè)視頻信息組(SiclePanel)水平低頻信息，在標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示中，這樣的信息看不見。
第二分量是輔助的2∶1隔行信號(hào)，它包含已時(shí)間擴(kuò)張到有效行周期時(shí)間一半的左、右兩側(cè)視頻信息組高頻信息。這樣，已擴(kuò)張的兩側(cè)視頻信息組信息實(shí)際占據(jù)了整個(gè)有效行周期時(shí)間。
第三分量是輔助的2∶1隔行信號(hào)，它來自寬屏幕信號(hào)源，且包含約5.0MHz(兆赫)和6.2MHz之間的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息。
第四分量是輔助的2∶1隔行“輔助者”(helper)信號(hào)，其中包含垂直-時(shí)間(V-T)亮度細(xì)節(jié)信息，換言之，從逐行掃描到隔行掃描格式的轉(zhuǎn)換中會(huì)丟失的信息。這個(gè)信號(hào)分量幫助重新組成丟失的圖象信息，并減少或消除在寬屏幕EDTV接收機(jī)上討厭的閃爍及運(yùn)動(dòng)附產(chǎn)物(artifacts)。
在寬屏EDTV接收機(jī)中，把包含所述四個(gè)分量的復(fù)合信號(hào)解碼為四個(gè)構(gòu)成分量。分開處理已解碼的分量，并且將它們用來產(chǎn)生具有增強(qiáng)分辨率的圖象代表寬屏幕信號(hào)。
在調(diào)制另一個(gè)付載波以前，對(duì)第二和第三分量進(jìn)行幀內(nèi)平均。這另一個(gè)付載波是輔助付載波而不是色度付載波。在與已調(diào)的另一個(gè)付載波進(jìn)行組合以產(chǎn)生組合信號(hào)以前，第一分量在給定的頻率以上進(jìn)行幀內(nèi)平均。以后，以已組合的信號(hào)調(diào)制射頻(RF)載波。
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(duì)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(dòng)點(diǎn)”，“拖尾點(diǎn)”以及彩條干擾。寬屏幕圖象在空間兩個(gè)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(dòng)部分中，運(yùn)動(dòng)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2-5示出有助于理解所公開系統(tǒng)的操作的信號(hào)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6-12和圖14-24更詳細(xì)地圖示所公開系統(tǒng)的各個(gè)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(hào)劣化程度。對(duì)圖象的兩側(cè)視頻信息組利用信號(hào)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(shí)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(hào)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(hào)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(shí)，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(hào)標(biāo)出。如圖1所示，對(duì)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(hào)進(jìn)行處理，以便獲得四個(gè)單獨(dú)的編碼分量。這四個(gè)分量如前所述，從圖象顯示的角度一般地示于圖1。對(duì)第一分量(包括已時(shí)間擴(kuò)張的中心部分信息和已時(shí)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(duì)該信號(hào)以標(biāo)準(zhǔn)NTSC格式進(jìn)行彩色編碼，對(duì)該信號(hào)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(chǎng)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(duì)第二分量(兩側(cè)視頻信息組高頻信息)進(jìn)行時(shí)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(hào)(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(hào)(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-時(shí)間輔助者信號(hào))變換成標(biāo)準(zhǔn)4∶3格式，以使其與主信號(hào)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(gè)幀內(nèi)平均器38、64和76(一種垂直-時(shí)間(V-T)濾波器)的處理，以消除在寬屏幕接收機(jī)中主信號(hào)和輔助信號(hào)分量之間的V-T串?dāng)_。第一分量?jī)H在大約1.5MHz以上進(jìn)行幀內(nèi)平均。方框80中，對(duì)于以X和Z標(biāo)識(shí)出的第二和第三幀內(nèi)平均分量，在對(duì)3.108MHz的另一個(gè)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(chǎng)倒相的。把從方框80來的已調(diào)制信號(hào)(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(hào)是4.2MHz帶寬的基帶信號(hào)(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(hào)，該信號(hào)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(duì)第一分量進(jìn)行時(shí)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(hào)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(gè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)透明的方法與NTSC信號(hào)共享頻譜。當(dāng)由標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)接收時(shí)，只能看到主信號(hào)(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(hào)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(gè)付載波(ASC)頻率的兩側(cè)延伸約為1.1MHz。V-T輔助者信號(hào)信息(第四分量)在主信號(hào)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(hào)的裝置。與標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)相比，重新構(gòu)成的寬屏幕信號(hào)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(gè)基本考慮決定了與第一、第二、第三和第四信號(hào)分量的利用和處理有關(guān)的信號(hào)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(hào)，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(shí)，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(hào)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(hào)，第三分量一般是低能量高頻細(xì)節(jié)信號(hào)，它們是被幅度壓縮的并且對(duì)3.108MHz的另一個(gè)付載波進(jìn)行了正交調(diào)制。3.108MHz是間置頻率(interlacedfreguency)(為半行頻的奇數(shù)倍)，選擇該另一個(gè)付載波的頻率、相位和幅度，使得已調(diào)制的另一個(gè)付載波信號(hào)的可見性盡可能地降低，例如，通過控制從場(chǎng)到場(chǎng)另一個(gè)付載波的相位，使得從一場(chǎng)到下一場(chǎng)時(shí)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(gè)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?chǎng)頻互補(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(gè)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(duì)調(diào)制分量進(jìn)行了非線性幅度壓縮，這有利地把瞬時(shí)幅度過沖減小到可以接受的較低電平。
通過對(duì)中心視頻信息組信息進(jìn)行時(shí)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(shí)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(duì)另一個(gè)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(duì)中心視頻信息組信息進(jìn)行時(shí)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(hào)，也隱蔽起來，因此第四分量與主信號(hào)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(hào)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(hào)處理技術(shù)，這種技術(shù)使兩個(gè)視覺高度相關(guān)信號(hào)準(zhǔn)備相互組合。以后，這兩個(gè)信號(hào)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(chǎng)存儲(chǔ)裝置來實(shí)現(xiàn)恢復(fù))，甚至在圖象表示信號(hào)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況下也是如此。
為此目的而采用的這種信號(hào)處理的類型，實(shí)質(zhì)上涉及在場(chǎng)頻基礎(chǔ)上使兩個(gè)信號(hào)一致。也就是，隔開一場(chǎng)產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)值相同的取樣。幀內(nèi)平均是達(dá)到這個(gè)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(shí)變數(shù)字前置濾波和后置濾波處理方法，確保了兩個(gè)視覺高度相關(guān)組合信號(hào)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(shí)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(duì)偶場(chǎng)相等。在各對(duì)偶場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)于第一和第二分量，幀內(nèi)平均在整個(gè)色度頻帶內(nèi)對(duì)包含亮度(Y)和色度(C)分量的復(fù)合信號(hào)進(jìn)行。因?yàn)橄喔?62H的像素對(duì)彩色付載波“同相位”，所以復(fù)合信號(hào)的色度分量經(jīng)受得住幀內(nèi)平均?？刂菩碌牧硪粋€(gè)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(chǎng)到下一場(chǎng)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(shí)，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(hào)的一個(gè)取樣，A是輔助已調(diào)制信號(hào)的一個(gè)取樣。
利用幀內(nèi)平均，甚至在出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖象時(shí)，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(jiǎn)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(hào)信息和輔助信號(hào)信息。由于原始視覺高度相關(guān)信息已經(jīng)是從一場(chǎng)到一場(chǎng)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(duì)射頻通道進(jìn)行正交解調(diào)。以此，將第四分量從其它三個(gè)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?qǐng)D13進(jìn)行討論。
在接收機(jī)中已經(jīng)恢復(fù)了四個(gè)分量以后，對(duì)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行NTSC解碼，并分離成亮度和色度分量。對(duì)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(hào)與低頻信號(hào)組合起來，以恢復(fù)全部?jī)蓚?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(dòng)到其原始的頻率范圍之內(nèi)，并加到亮度信號(hào)上，亮度信號(hào)利用瞬時(shí)內(nèi)插和輔助者信號(hào)轉(zhuǎn)換成逐行掃描的格式。色度信號(hào)利用獨(dú)立的瞬時(shí)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(hào)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(hào)波形A和B。信號(hào)A是5∶3寬高比的寬屏幕信號(hào)，要把它轉(zhuǎn)換成如信號(hào)B所示具有4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)NTSC兼容信號(hào)。寬屏幕信號(hào)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(shí)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(shí)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(shí)間間隔TO有關(guān)的水平過掃描區(qū)中，把寬屏幕信號(hào)A轉(zhuǎn)換為NTSC信號(hào)B。標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)具有包括過掃描間隔TO的有效行時(shí)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(shí)間間隔TD，并具有持續(xù)約為63.556微秒的整個(gè)水平行時(shí)間間隔TH。對(duì)于寬屏幕和標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)兩者來說，時(shí)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(shí)間間隔TA4%的過掃描時(shí)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(shí)，每一水平行時(shí)間間隔包含910個(gè)像素，其中754個(gè)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(chǎng)/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(hào)。也可以使用隔行的信號(hào)源，但是逐行掃描信號(hào)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(shí)，引起視頻帶寬相應(yīng)增大，當(dāng)信號(hào)由4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示時(shí)，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(duì)寬屏幕信號(hào)進(jìn)行改進(jìn)。
由圖1編碼器系統(tǒng)處理的彩色視頻信號(hào)包含亮度和色度信號(hào)分量。亮度和色度信號(hào)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(hào)在裝置12中進(jìn)行矩陣處理，從而從R、G、B彩色信號(hào)得出亮度分量Y，以及色差信號(hào)分量I和Q。寬帶逐行掃描信號(hào)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?cè)跒V波裝置16中由分開的垂直-瞬時(shí)(V-T)低通濾波器分別濾波，產(chǎn)生已濾波的信號(hào)YF、IF和QF。這些信號(hào)中的每一個(gè)信號(hào)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(shí)恒(Lineartimeinvariant)濾波器。這些濾波器稍微降低了垂直一瞬時(shí)(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(hào)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)(CEF)，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(duì)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)(CEF)為1.19。
從濾波網(wǎng)絡(luò)16來的逐行掃描信號(hào)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(hào)，其細(xì)節(jié)將結(jié)合圖22和23討論。由于隔行掃描信號(hào)的水平掃描頻率是逐行掃描信號(hào)水平掃描頻率的一半，從轉(zhuǎn)換器17a-17c來的輸出信號(hào)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(hào)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(hào)。特別是，通過保留在每一場(chǎng)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(hào)轉(zhuǎn)換為2∶1隔行掃描格式。隔行信號(hào)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(cè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)17c的一個(gè)輸出YF′是經(jīng)過前置濾波的逐行掃描分量的交錯(cuò)二次取樣的亮度信號(hào)形式。網(wǎng)絡(luò)17c的另一輸出亮度信號(hào)YT含有從圖象場(chǎng)差信息獲得的垂直-瞬時(shí)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(cè)值之間的瞬時(shí)預(yù)測(cè)(或瞬時(shí)內(nèi)插)誤差，這將在以后將解釋。預(yù)測(cè)是根據(jù)接收機(jī)中可以得到的“前”、“后”像素幅度的瞬時(shí)平均值而進(jìn)行的。
信號(hào)YT為在接收機(jī)中幫助重新構(gòu)成逐行掃描信號(hào)的亮度“輔助者”信號(hào)，YF主要考慮到接收機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象信號(hào)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(hào)，而且亮度輔助者信號(hào)足以產(chǎn)生良好結(jié)果，由于人眼對(duì)色度的垂直或瞬時(shí)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(hào)YT的算法。
參照?qǐng)D2a，逐行掃描信號(hào)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(hào)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(shí)幀平均(A+B)/2預(yù)測(cè)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(cè)出“丟失”的象素X。從實(shí)際值X中減去預(yù)測(cè)值(A+B)/2，得到對(duì)應(yīng)于輔助者信號(hào)的預(yù)測(cè)誤差信號(hào)，其幅度與表答式X-(A+B)/2相一致。此表答式?jīng)Q定了瞬時(shí)幀平均信息及瞬時(shí)場(chǎng)差信息。
輔助者信號(hào)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(hào)YT傳送。輔助者信號(hào)必須限帶到750KHz，以防在該信號(hào)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(hào)A和B的平均值對(duì)丟失象素X做出類似的預(yù)測(cè)，并把該預(yù)測(cè)誤差加到預(yù)測(cè)值上去，即，通過把預(yù)測(cè)誤差X-(A+B)/2與瞬時(shí)平均值(A+B)/2相加來恢復(fù)X。因此，V-T輔助信號(hào)簡(jiǎn)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(shí)預(yù)測(cè)算法產(chǎn)生的輔助者信號(hào)相比用某些其它算法產(chǎn)生的預(yù)測(cè)信號(hào)而言是低能量信號(hào)，這里所述其它算法有例如M。青伯格(Tsinberg)在《美國(guó)電氣及電子工程師學(xué)會(huì)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-annelCompatibleHLTVSystem”)的論文中所描述用來產(chǎn)生行差分信號(hào)的算法。在圖象的靜止區(qū)中，因?yàn)轭A(yù)測(cè)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(hào)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(hào)在靜止圖象信息出現(xiàn)時(shí)，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(hào)不受濾波的影響。
甚至不發(fā)射輔助者信號(hào)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(dòng)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(hào)，可以選擇在較后的時(shí)候改進(jìn)射頻發(fā)射。
本公開的瞬時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)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(duì)靜止圖象得出精確的預(yù)測(cè)。如果原始寬屏幕圖象是來自隔行掃描信號(hào)源的話，即使在圖象的靜止部分，瞬時(shí)預(yù)測(cè)也將會(huì)很不完美。在這種情況下，輔助者信號(hào)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(hào)源可以產(chǎn)生具有可接受的結(jié)果僅當(dāng)嚴(yán)格檢查時(shí)才注意得到的附產(chǎn)物。但是逐行掃描信號(hào)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(hào)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(hào)IF″，具有0-600KHz帶寬的信號(hào)QF″和具有0-5MHz帶寬的信號(hào)YF″。接著，這些信號(hào)經(jīng)過格式編碼處理，為此，利用與兩側(cè)-中心信號(hào)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(hào)中的每一個(gè)信號(hào)編碼成4∶3格式。
簡(jiǎn)言之，對(duì)每個(gè)寬屏幕行的中心部分進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張，并變換成具有4∶3寬高比的有效行時(shí)間的顯示部分。時(shí)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(hào)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(hào)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(hào)YO、IO和QO，包括直流分量，且經(jīng)時(shí)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(shí)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(duì)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(hào)IF″、QF″和YF″由兩側(cè)一中心視頻信息組信號(hào)分離器和處理器18進(jìn)行處理，以產(chǎn)生三組輸出信號(hào)YE、IE和QE;YO、IO和QO;及YH、IH和QH。對(duì)于前兩組信號(hào)(YE、IE、QE和YO、IO、QO)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一個(gè)包含整個(gè)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(hào)的信號(hào)。
對(duì)第三組信號(hào)(YH、IH、QH)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一個(gè)包含兩側(cè)視頻信息組高頻信號(hào)的信號(hào)。當(dāng)把這些信號(hào)組合起來時(shí)就產(chǎn)生具有4∶3顯示寬高比的NTSC兼容的寬屏幕信號(hào)。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(hào)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(hào)YF所示。簡(jiǎn)言之，信號(hào)YE從信號(hào)YE″中獲得，過程如下。寬屏信號(hào)YF″含有出現(xiàn)在寬屏幕信號(hào)有效行時(shí)間間隔內(nèi)的象素1-754，該寬屏幕信號(hào)包括兩側(cè)和中心視頻信息組信息。通過時(shí)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(hào)YC。利用中心視頻信息組擴(kuò)張因數(shù)1.19(即，5.0MHz÷4.2MHz)，對(duì)信號(hào)YC進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張，以產(chǎn)生NTSC兼容的中心視頻信息組信號(hào)YE。由于以因數(shù)1.19進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)張，所以信號(hào)YE呈現(xiàn)為NTSC兼容的帶寬(0-4.2MHz)。信號(hào)YE占據(jù)在過掃描區(qū)TO之間的圖象顯示時(shí)間間隔TD(圖2)。信號(hào)IE和QE分別從信號(hào)IF″和QF″中產(chǎn)生，并且用對(duì)信號(hào)YE的方法進(jìn)行類似的處理。
信號(hào)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(hào)YO、IO和QO呈現(xiàn)為相同的格式，如圖3中信號(hào)YO所示。簡(jiǎn)言之，信號(hào)YO從信號(hào)YF″中產(chǎn)生的過程如下。寬屏幕信號(hào)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(duì)信號(hào)YF″進(jìn)行低通濾波，產(chǎn)生0-700KHz帶寬的亮度低頻信號(hào)，從這一信號(hào)通過時(shí)間分離處理取得左、右兩側(cè)視頻信息組低頻信號(hào)(圖3中，信號(hào)YL′)。
對(duì)亮度低頻信號(hào)YL′進(jìn)行時(shí)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(hào)YO。已壓縮的兩側(cè)視頻信息組低頻信號(hào)呈現(xiàn)出正比于時(shí)間壓縮量而增大的帶寬。信號(hào)IO和QO分別從信號(hào)IF″和QF″中產(chǎn)生，并且用對(duì)信號(hào)YO的方法進(jìn)行類似的處理。
用兩側(cè)一中心信號(hào)組合器28，例如時(shí)間多路復(fù)用器，把信號(hào)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(hào)YN、IN和QN。這些信號(hào)具有如圖3所示信號(hào)YN的形狀。組合器28還包括適當(dāng)?shù)男盘?hào)延時(shí)，以均衡被組合信號(hào)過渡時(shí)間。這樣的均衡信號(hào)延時(shí)還被包含在本系統(tǒng)中需要均衡信號(hào)過渡時(shí)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(hào)編碼器31。色度信號(hào)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(hào)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(shí)間(T)方向上對(duì)調(diào)制信號(hào)CN進(jìn)行帶通濾波，32在把隔行掃描色度信號(hào)作為信號(hào)CP加到組合器36的色度信號(hào)輸入端之前，把該隔行掃描色度信號(hào)中的串?dāng)_附產(chǎn)物去掉。
在亮度信號(hào)YN作為信號(hào)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(shí)間(T)方向上對(duì)YN進(jìn)行帶阻濾波。正在濾波的亮度信號(hào)YN和色差信號(hào)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(shí)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(hào)YN來的向上移動(dòng)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(gè)槽，已調(diào)制色度信號(hào)將插入這個(gè)槽中。因?yàn)椋汛_定人眼對(duì)這些頻率分量基本上不敏感，所以把從亮度信號(hào)YN來的向上移動(dòng)的斜向頻率分量去掉對(duì)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(shí)間分辨率，以致于靜止和運(yùn)動(dòng)的圖象產(chǎn)生一輕微毛邊，但是，由于人眼對(duì)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(hào)C/SL含有從寬屏幕信號(hào)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(hào)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(hào)(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(hào)代表用于寬屏幕顯示兩側(cè)視頻信息組信息的一個(gè)組成部分。另一個(gè)組成部分兩側(cè)視頻信息組的高頻信號(hào)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(hào)YH(亮度高頻信號(hào))，IH(I高頻信號(hào))和QH(Q高頻信號(hào))。圖6、7和8表示產(chǎn)生這些信號(hào)的裝置，如下將討論。在圖4中，信號(hào)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(duì)信號(hào)C/SL進(jìn)行處理，以產(chǎn)生信號(hào)N，把N加到加法器40的一個(gè)輸入端上。因?yàn)樾盘?hào)C/SL的幀內(nèi)信息的視覺高度相關(guān)性，因此，幀內(nèi)平均信號(hào)N基本上與信號(hào)C/SL相同。平均器38對(duì)約為1.5MHz以上的信號(hào)C/SL進(jìn)行平均，并協(xié)助減少或消除在主信號(hào)和輔助信號(hào)之間的垂直-瞬時(shí)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(duì)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(hào)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(hào)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(hào)NTSCH，NTSCH是NTSC格式的兩側(cè)視頻信息組的高頻信息。這個(gè)信號(hào)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(shí)，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(guó)電影和電視工程師協(xié)會(huì)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(duì)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(duì)信號(hào)NTSCH進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張，產(chǎn)生已擴(kuò)張的兩側(cè)高頻信號(hào)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(hào)NTSCH的左側(cè)視頻信息組像素1-84變換到信號(hào)ESH的像素位置1-377中，即把信號(hào)NTSCH的左側(cè)高頻擴(kuò)張以占據(jù)信號(hào)ESH的半行時(shí)間。對(duì)信號(hào)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(shí)間擴(kuò)張?zhí)幚硎拱盘?hào)ESH的信息的水平帶寬按一個(gè)因數(shù)377/84而縮小(與信號(hào)NTSCH的帶寬比較)。
用來完成時(shí)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(duì)信號(hào)ESH進(jìn)行幀內(nèi)平均，以產(chǎn)生圖5所示的信號(hào)X，因?yàn)樾盘?hào)ESH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(hào)X基本上與信號(hào)ESH相同。信號(hào)X加到正交調(diào)制器80的一個(gè)信號(hào)輸入端上。
利用具有通帶5MHz-6.2MHz的水平帶通濾波器70，對(duì)信號(hào)YF′也進(jìn)行濾波。把濾波器70的輸出信號(hào)(水平亮度高頻信號(hào))加到幅度調(diào)制器72上，在此對(duì)5MHz載波信號(hào)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(hào)。
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(hào)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(hào)的幅度。即，產(chǎn)生了不影響幅度的頻率移動(dòng)。
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(hào)編碼，使此信號(hào)與主信號(hào)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(hào)編碼成為標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式。
當(dāng)編碼器74的輸入信號(hào)的中心部分被進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張時(shí)，其帶寬從1.2MHz下降至約1.0MHz，而編碼器74的輸出信號(hào)變成與主信號(hào)空間相關(guān)。在利用編碼器74對(duì)兩側(cè)視頻信息組信息進(jìn)行時(shí)間壓縮以前，在裝置72內(nèi)對(duì)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(duì)來自編碼器74的信號(hào)在把它作為信號(hào)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(hào)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(hào)Z基本上與從編碼器74來的信號(hào)相同。調(diào)制信號(hào)X、含有亮度和色度信息的復(fù)合信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)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(gè)輔助信號(hào)X和Z對(duì)另一個(gè)付載波信號(hào)ASC進(jìn)行正交調(diào)制以前，裝置80對(duì)這兩個(gè)輔助信號(hào)的大幅度移動(dòng)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(gè)取樣的絕對(duì)值自乘到0.7次方，并乘以原始取樣的符號(hào)。γ壓縮降低了現(xiàn)存接收機(jī)中已調(diào)制信號(hào)中潛在干擾大幅度移動(dòng)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(cè)的恢復(fù)，這是由于編碼器采用的γ倒函數(shù)是可預(yù)測(cè)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(hào)正交調(diào)制在3.1075MHz受相控的另一個(gè)付載波ASC上，它是半行頻的奇數(shù)倍(395×H/2)。另一個(gè)付載波的相位從一場(chǎng)到下一場(chǎng)交替180°，不象色付載波從一場(chǎng)到下一場(chǎng)相位并不發(fā)生變化。另一個(gè)付載波的場(chǎng)交替相位允許信號(hào)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(hào)的互補(bǔ)相位輔助信號(hào)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(chǎng)存儲(chǔ)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(hào)M被加到信號(hào)N上。所形成的信號(hào)NTSCF，是4.2MHz的NTSC兼容信號(hào)。
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(gè)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(duì)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(shí)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(dòng)，與此同時(shí)，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(duì)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(huì)形成過大的可察覺的噪聲。即大幅度高頻信息常常與高對(duì)比度的圖象邊緣相關(guān)聯(lián)，而人眼對(duì)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(gè)付載波和色度付載波之間的交叉調(diào)制產(chǎn)物，同時(shí)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(hào)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(hào)YTN。借助于格式編碼器78的輸入低通濾波器，在時(shí)間壓縮以前，對(duì)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(duì)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(hào)濾掉。因此，信號(hào)YTN與主信號(hào)C/SL是空間相關(guān)的。
在把信號(hào)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(hào)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(hào)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(gè)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(duì)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(shí)傳送兩個(gè)窄帶信號(hào)。對(duì)調(diào)制高頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)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(hào)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(hào)使用。因此，大大地減小了調(diào)制信號(hào)的能量和調(diào)制信號(hào)的潛在干擾。
由天線56播出的編碼NTSC兼容寬屏幕信號(hào)，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(hào)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(hào)，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(gè)付載波信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)(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(hào)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(hào)，以恢復(fù)基本沒有V-T串?dāng)_的主信號(hào)N和已正交調(diào)制的信號(hào)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(hào)N包含看起來基本上與主信號(hào)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(shí)，原始主信號(hào)C/SL具有幀內(nèi)圖象視覺高度相關(guān)性。
把信號(hào)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(chǎng)交替相位的另一個(gè)付載波ASC而解調(diào)出輔助信號(hào)X和Z，這里的ASC類似于結(jié)合圖1a討論的信號(hào)ASC。已解調(diào)的信號(hào)X和Z含有與信號(hào)ESH的和從圖1a裝置74來的輸出信號(hào)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(shí)，這些信號(hào)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(gè)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(hào)的幅度擴(kuò)張器，擴(kuò)張時(shí)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(duì)彩色已編碼兩側(cè)視頻信息組的高頻進(jìn)行時(shí)間壓縮，使得它們占據(jù)它們?cè)嫉臅r(shí)槽，從而，恢復(fù)信號(hào)NTSCH。裝置1328對(duì)信號(hào)NTSCH進(jìn)行時(shí)間壓縮，其壓縮量與圖1a中裝置62對(duì)信號(hào)NTSCH進(jìn)行時(shí)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(hào)Z解碼成為寬屏幕格式。對(duì)兩側(cè)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張(其擴(kuò)張量與圖1a中編碼器對(duì)兩側(cè)進(jìn)行時(shí)間壓縮的量相同)，對(duì)中心進(jìn)行時(shí)間壓縮(其壓縮量與圖1a中編碼器對(duì)兩側(cè)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張的量相同)。把各個(gè)視頻信息組拼接在一起時(shí)有十個(gè)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(hào)對(duì)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(duì)已調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行高通濾波，以去掉下邊帶。濾波器1334的輸出信號(hào)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(hào)加到加法器1336上。
把來自壓縮器1328的信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)YH、IH、QH和YN、IN、QN作為輸入信號(hào)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(duì)兩側(cè)視頻信息組的低頻進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張，對(duì)中心視頻信息組進(jìn)行時(shí)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(gè)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(hào)YF′耦合到加法器1336上，在此，它與濾波器1334來的信號(hào)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(hào)YF′上。
分別借助于轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354，把信號(hào)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(hào)YT，解碼器對(duì)已編碼的“輔助者”信號(hào)YTN進(jìn)行解碼。解碼器1360把信號(hào)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(duì)相隔一幀的行的瞬時(shí)平均，把隔行掃描轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號(hào)，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(duì)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(hào)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(hào)取樣YT被加到瞬時(shí)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(hào)所包括的行頻頻帶(編碼以后為750KHz)中，恢復(fù)了全部瞬時(shí)細(xì)節(jié)。在行頻信號(hào)的這一頻帶以上，YT是零，這樣，利用瞬時(shí)平均重新構(gòu)成丟失的取樣。
在加到視頻信號(hào)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(hào)YF、IF和QF轉(zhuǎn)換成模擬形式。裝置1364的視頻信號(hào)處理器部件包括信號(hào)放大、直流電平移動(dòng)、脈沖峰化、亮度控制、對(duì)比度控制和其它傳統(tǒng)的視頻信號(hào)處理電路。矩陣放大器1364把亮度信號(hào)YF和色差信號(hào)IF、QF組合起來，產(chǎn)生代表彩色圖象的視頻信號(hào)R、G和B。這些彩色信號(hào)由裝置1364中的顯示激勵(lì)放大器放大到適合于直接激勵(lì)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(hào)YF″產(chǎn)生信號(hào)YE、YO和YH。利用截止頻率為700KHz的輸入濾波器610對(duì)信號(hào)YF″進(jìn)行水平低通濾波，產(chǎn)生低頻亮度信號(hào)YL，把YL加到了減法組合器612的一個(gè)輸入端上。把信號(hào)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(hào)處理延時(shí))以后，加到時(shí)間分離裝置616上。把已延遲的信號(hào)YF″和已濾波的信號(hào)YL組合起來，在組合器612的輸出端產(chǎn)生高頻亮度信號(hào)YH。
把延遲信號(hào)YF″和信號(hào)YH、YL加到分離裝置616的各個(gè)輸入端上。616包括用于分別處理信號(hào)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(hào)YC、兩側(cè)視頻信息組高頻信號(hào)YH和兩側(cè)視頻信息組低頻信號(hào)YL′，如圖3和圖4所示。
信號(hào)YC由時(shí)間擴(kuò)張器622進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張以產(chǎn)生信號(hào)YE。信號(hào)YC以中心擴(kuò)張因數(shù)進(jìn)行時(shí)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(hào)YE的預(yù)定寬度(象素15-740)對(duì)信號(hào)YC的寬度(象素75-680)的比值，如圖3所示。
利用時(shí)間壓縮器628，以一側(cè)壓縮因數(shù)對(duì)信號(hào)YL′進(jìn)行壓縮，以產(chǎn)生信號(hào)YO。一側(cè)壓縮因數(shù)(6.0)是信號(hào)YL′相應(yīng)部分的寬度(例如，左側(cè)象素1-84)對(duì)信號(hào)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(shí)間擴(kuò)張器622，624和626，以及時(shí)間壓縮器628可以是圖12所示類型，以后將要討論。
信號(hào)IE、IH、IO和QE、QH、QO分別從信號(hào)IF″和QF″以類似于利用圖6設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)YE、YH和YO的方法來產(chǎn)生。對(duì)此，可參考示出從信號(hào)IF″得到信號(hào)IE、IH和IO的設(shè)備的圖7。用類似的方法，從信號(hào)OF″中得到信號(hào)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(hào)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(hào)IL進(jìn)行減法組合，以產(chǎn)生高頻信號(hào)IH。延遲的信號(hào)IF″和信號(hào)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(hào)IC、IH和IL′。利用擴(kuò)張器722對(duì)信號(hào)IC進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張，以產(chǎn)生信號(hào)IE。利用壓縮器728對(duì)信號(hào)IL′進(jìn)行時(shí)間壓縮，以產(chǎn)生信號(hào)IO。正如已討論過的那樣，以類似于對(duì)信號(hào)YC所采用的中心擴(kuò)張系數(shù)對(duì)信號(hào)IC進(jìn)行擴(kuò)張;也如已討論過的那樣，以類似于對(duì)信號(hào)YL′所采用的一側(cè)壓縮系數(shù)對(duì)信號(hào)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(hào)YF″包含了確定圖象信息的754個(gè)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(hào)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(gè)分離器裝置都有分別加有信號(hào)YH、YF″和YL的輸入端“A”，以及加有消隱信號(hào)(BLK)的輸入端“B”。消隱信號(hào)例如可為邏輯O電平或地電平。
只要裝置810的信號(hào)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(hào)，裝置810就從輸入信號(hào)YH中提取含有左、右側(cè)高頻的輸出信號(hào)YH。在其它時(shí)刻，從計(jì)數(shù)比較器817來的第二控制信號(hào)使得在輸入端B的BLK信號(hào)而不是在輸入端A的信號(hào)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(hào)YL中得到兩側(cè)視頻信息組低頻信號(hào)YL′。只有當(dāng)從計(jì)數(shù)比較器818來的控制信號(hào)指出中心視頻信息組像素75-680存在時(shí)，裝置812才把從其輸入端A來的信號(hào)YF″耦合到其輸出端上，以產(chǎn)生中心視頻信息組信號(hào)YC。
借助于來自計(jì)數(shù)器822的脈沖輸出信號(hào)，計(jì)數(shù)比較器817、818和820和視頻信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)以及從視頻信號(hào)YF″得到的水平掃描同步信號(hào)H。計(jì)數(shù)器822的每一輸出脈沖對(duì)應(yīng)于沿著水平行的一個(gè)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(gè)計(jì)數(shù)值對(duì)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(gè)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(hào)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(hào)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(hào)輸入端上。鎖存器910和912還接受4×fsc時(shí)鐘信號(hào)以便傳送入信號(hào)IN和QN，2×fsc開關(guān)信號(hào)加到鎖存器910倒相開關(guān)信號(hào)輸入端和加到鎖存器912的不倒相開關(guān)信號(hào)輸入端上。
把鎖存器910和912的信號(hào)輸出端組合成單輸出線，在線上，信號(hào)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(hào)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(hào)。不倒相鎖存器914產(chǎn)生正極性I和Q信號(hào)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(hào)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(duì)I和Q的交替序列，也就是，I，Q，-I，-Q…等等，從而構(gòu)成信號(hào)CN。在信號(hào)CN與已濾波的亮度信號(hào)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(hào)C/SL以前，利用濾波器32對(duì)信號(hào)CN進(jìn)行濾波。
圖10示出垂直-時(shí)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(hào)分量。這個(gè)信號(hào)在組合器1023中與從延遲裝置1022來的輸入信號(hào)的延時(shí)形式以相減方式而組合，產(chǎn)生高頻信號(hào)分量。在把這個(gè)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(hào)以前，該低頻分量經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)1024而產(chǎn)生一幀延時(shí)。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(jí)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(gè)級(jí)聯(lián)存儲(chǔ)器裝置(M)1010a-1010h，用以在各個(gè)抽頭t1-t9上提供連續(xù)的信號(hào)延時(shí)，以及提供整個(gè)濾波器延時(shí)。各抽頭傳送的信號(hào)分別加到各乘法器1012a-1012i的一個(gè)輸入端上。每一乘法器的另一個(gè)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(chǔ)裝置1010a-1010h提供的延時(shí)。
水平方向?yàn)V波器采用象素存儲(chǔ)單元，這樣，使得總的濾波器延時(shí)小于一水平圖象行(1H)的時(shí)間間隔。垂直方向?yàn)V波器專門采用了行存儲(chǔ)單元，時(shí)間方向?yàn)V波器專門采用幀存儲(chǔ)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(chǔ)單元。從元件1012a-1012i來的加權(quán)抽頭信號(hào)(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(hào)。
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(shí)特性依賴于被濾波信號(hào)的類型，以及在亮度、色度和兩側(cè)視頻信息的高頻信號(hào)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(jí)聯(lián)存儲(chǔ)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(jí)聯(lián)存儲(chǔ)器(延時(shí))裝置1040a-1040d，以及具有指定的各個(gè)加權(quán)系數(shù)a1-a5、用來接受從信號(hào)抽頭t1-t5來的信號(hào)的有關(guān)乘法器1042a-1042e。還含有信號(hào)組合器1045，1045把從乘法器a1-a5來的已加權(quán)輸出信號(hào)相加，而產(chǎn)生輸出信號(hào)。
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(hào)C/SL。在濾波器1110的輸出端，產(chǎn)生輸入信號(hào)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(hào)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(shí)262H。在把信號(hào)C/SL的高頻分量加到用以產(chǎn)生信號(hào)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(duì)262H延時(shí)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(shí)間平均信號(hào)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(chǎng)到下一場(chǎng)時(shí)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(shí)，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(shí)間擴(kuò)張器和時(shí)間壓縮器的光柵變換裝置。對(duì)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(hào)波形S，打算通過時(shí)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(shí)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(duì)應(yīng)于輸出波形W的整數(shù)象素位置3。因此，信號(hào)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(hào)M，M代表在輸出光柵上的象素位置(1…754)。把信號(hào)M加到可編程序只讀存儲(chǔ)器(PROM)1212上，1212包含一個(gè)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(hào)M，PROM1212提供代表整數(shù)的輸出讀地址(READ ADDRESS)信號(hào)N，和代表等于或者大于零、但小于1的小數(shù)的輸出信號(hào)DX。在信號(hào)DX為6位(26＝64)的情況下，信號(hào)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(hào)S作為信號(hào)N存儲(chǔ)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(hào)M的整數(shù)值，提供出讀地址(READADDRESS)信號(hào)N的編程值和小數(shù)部分信號(hào)DX的編程值。例如，為完成信號(hào)擴(kuò)張，調(diào)整PROM1212使之以低于信號(hào)M的頻率來產(chǎn)生信號(hào)N。相反，為完成信號(hào)壓縮，PROM1212以高于信號(hào)M的頻率來提供信號(hào)N。
由級(jí)聯(lián)象素延遲元件1214a、1214b和1214c延遲視頻輸入信號(hào)S，產(chǎn)生視頻信號(hào)S(N+2)、S(N+1)和S(N)，它們是視頻輸入信號(hào)互相延時(shí)的形式。如所周知，這些信號(hào)加到各自的雙端口存儲(chǔ)器1216a-1216d的視頻信號(hào)輸入端上。信號(hào)M加到每一個(gè)存儲(chǔ)器1216a-1216d的寫地址輸入端上，信號(hào)N加到每一個(gè)存儲(chǔ)器1216a-1216d的讀地址輸入端上。
信號(hào)M確定輸入視頻信號(hào)信息將被寫入存儲(chǔ)器的地方，信號(hào)N確定從存儲(chǔ)器讀出哪一個(gè)值。存儲(chǔ)器能寫入一地址，同時(shí)讀出另一地址。從存儲(chǔ)器1216a-1216d來的輸出信號(hào)S(N-1)，S(N)，S(N+1)，S(N+2)根據(jù)存儲(chǔ)器1216a-1216d是讀或?qū)懖僮鞫尸F(xiàn)為時(shí)間擴(kuò)張或者時(shí)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(duì)從存儲(chǔ)器1216a-1216d來的信號(hào)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(hào)S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)的信號(hào)組中接受三個(gè)信號(hào)，如圖所示，并接收峰化信號(hào)PX。峰化信號(hào)PX的值作為信號(hào)DX值的函數(shù)從零變到1，如圖12d所示，PROM1225響應(yīng)于信號(hào)DX而提供PX的值。PROM1225包括一個(gè)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(shí)的視頻信號(hào)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(hào)DX。內(nèi)插器1230提供(已壓縮或已擴(kuò)張的)視頻輸出信號(hào)W，輸出信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)在加法器1242中求和，以產(chǎn)生峰化信號(hào)P(N)，在乘法器1243中，P(N)被乘以信號(hào)PX以產(chǎn)生峰化了的信號(hào)，這個(gè)峰化了的信號(hào)在加法器1244中與信號(hào)S(N)相加，以產(chǎn)生峰化了的信號(hào)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(hào)S′(N+1)中減去信號(hào)S′(N)以產(chǎn)生差信號(hào)，在乘法器1234中，該差信號(hào)被乘以信號(hào)DX。從乘法器1234來的輸出信號(hào)在加法器1236中與信號(hào)S′(N)相加，以產(chǎn)生輸出信號(hào)W。
平均器-差分器裝置1324的細(xì)節(jié)示于圖15。信號(hào)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(hào)NTSCF相減而組合，以產(chǎn)生信號(hào)NTSCF的“高頻”分量。利用裝置1513對(duì)這個(gè)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(hào)M。分量NH在加法器1514中與從濾波器1510來的經(jīng)過262H延時(shí)的輸出信號(hào)相加，以產(chǎn)生信號(hào)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(hào)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(hào)YHO和YHE，在圖1a的編碼器中，對(duì)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(duì)信號(hào)YHO和YHE進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張和時(shí)間壓縮，產(chǎn)生亮度高頻兩側(cè)和中心信號(hào)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(hào)NTSCH連接到減法組合器1814上，在信號(hào)NTSCH通過過濾時(shí)間均衡延時(shí)器1812以后，組合器1814也接受該延遲信號(hào)。在組合器1814的輸出端上出現(xiàn)已分離的亮度高頻信號(hào)YH。濾波器1810輸出的已濾波的NTSCH信號(hào)被響應(yīng)于色付載波信號(hào)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(hào)分離器(時(shí)間分離器)1940，把信號(hào)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(hào)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(shí)間擴(kuò)張器1942，以一側(cè)擴(kuò)張因數(shù)(對(duì)應(yīng)于圖1a編碼器中的一側(cè)壓縮因數(shù))，對(duì)信號(hào)YO、IO和QO進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張以恢復(fù)在寬屏幕信號(hào)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(hào)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(shí)間壓縮器1944，以中心壓縮因數(shù)(對(duì)應(yīng)于在圖1a編碼器的中心擴(kuò)張因數(shù))，對(duì)中心視頻信息組信號(hào)YE、IE和QE進(jìn)行時(shí)間壓縮，以恢復(fù)在寬屏幕信號(hào)中的中心視頻信息組信號(hào)的原始空間關(guān)系，正如已恢復(fù)的中心視頻信息組信號(hào)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(hào)YS、IS和QS。借助于拼接器1960，把這些信號(hào)拼接成重新構(gòu)成的中心視頻信息組信號(hào)YC、IC和QC，以形成整個(gè)重新構(gòu)成的寬屏幕亮度信號(hào)YF′和整個(gè)重新構(gòu)成的寬屏幕色差信號(hào)IF′和QF′。兩側(cè)視頻信息組和中心視頻信息組信號(hào)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(duì)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(hào)IF′(或QF′)加到雙端口存儲(chǔ)器2020的一個(gè)輸入端上以前，把它們延時(shí)263H。利用單元2012，在把該被延時(shí)信號(hào)在加法器2014中與輸入信號(hào)相加以前，把它附加延時(shí)262H。在把加法器2014的輸出信號(hào)加到雙端口存儲(chǔ)器2018的輸入端上以前，把它耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2016上。存儲(chǔ)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(chǔ)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(hào)IF(QF)。還示出了說明隔行掃描輸入信號(hào)的波形(兩行，具有標(biāo)識(shí)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(hào)的波形。
圖21表示適用于圖13信號(hào)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(hào)YF′組合起來以前，把YF′延遲。把從單元2110來的已延時(shí)信號(hào)加到雙端口存儲(chǔ)器2120上。把加法器2114的輸出信號(hào)耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2116上，其輸出在加法器2118中與信號(hào)YT相加。加法器2118的輸出加到雙端口存儲(chǔ)器2122上。存儲(chǔ)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(hào)，2124產(chǎn)生逐行掃描信號(hào)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(hào)分量YS和中心視頻信息組亮度信號(hào)分量YC中產(chǎn)生整個(gè)帶寬的亮度信號(hào)YF′;同時(shí)，還包含I信號(hào)拼接器1420和Q信號(hào)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(gè)象素，例如，10個(gè)象素。因此，在拼接以前的信號(hào)編碼和傳送過程中，中心和兩側(cè)視頻信息組信號(hào)具有共享的幾個(gè)冗余象素。
在寬屏幕接收機(jī)中，從各自的信號(hào)中重新構(gòu)成中心和兩側(cè)視頻信息組，但是，因?yàn)閷?duì)視頻信息組的信號(hào)執(zhí)行了時(shí)間擴(kuò)張、時(shí)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(gè)象素是有毛病的或產(chǎn)生畸變的。圖14中，利用與信號(hào)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(gè)象素寬的重疊區(qū)足以補(bǔ)償3到5個(gè)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(hào)YS加到信號(hào)組合器1415上去以前，乘法器1411把兩側(cè)視頻信息組信號(hào)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(hào)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(hào)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(gè)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(gè)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(duì)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(hào)的查尋表和一個(gè)減法組合器的網(wǎng)絡(luò)很容易地來產(chǎn)生。兩側(cè)-中心的象素重疊位置是已知的，查尋表響應(yīng)于輸入信號(hào)，按照產(chǎn)生對(duì)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(hào)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(hào)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(shí)間(T)平面內(nèi)，具有取樣信號(hào)A、B、C和X的逐行掃描輸入信號(hào)部分的圖(也如圖2a所示)。把逐行掃描信號(hào)YF通過單元2210和2212中的每個(gè)單元延遲525H，以便從取樣信號(hào)B產(chǎn)生相對(duì)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(hào)在網(wǎng)絡(luò)2218中與取樣X相減組合，以產(chǎn)生信號(hào)YT。把YT加到開關(guān)2220的一個(gè)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(gè)輸入端接受從延遲器2210輸出來的已延時(shí)信號(hào)YF。把開關(guān)2220的輸出加到雙端口存儲(chǔ)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(hào)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(hào)IF(或QF)加到雙端口存儲(chǔ)器2312上以前，把IF(或QF)加到525H延時(shí)元件2310上(存儲(chǔ)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(hào)IF′(或QF′)。圖23還示出說明逐行掃描輸入信號(hào)的波形，該信號(hào)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(hào)(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(chǔ)器2312僅輸出擴(kuò)展形式的輸入信號(hào)的第一行取樣(C)。
圖24表示圖1a裝置80的細(xì)節(jié)。信號(hào)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(chǔ)器(PROM)裝置，每一裝置包括一個(gè)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(gè)函數(shù)用鄰近于裝置2412的瞬時(shí)輸入對(duì)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(hào)X和Z，分別加到信號(hào)乘法器2414和2416的信號(hào)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(gè)付載波信號(hào)ASC，即，這些信號(hào)ASC具有正弦和余弦形式。乘法器2414和2416的輸出信號(hào)在組合器2420中相加，產(chǎn)生正交調(diào)制信號(hào)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(hào)X和Z，而這些信號(hào)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(hào)的系統(tǒng)，包括用來提供含有第一類圖象信息的電視類型信號(hào)(N)的裝置(28-38)；用來提供含有第二類輔助圖象信息的輔助信號(hào)的裝置(60-64)，該第二類輔助圖像信息具有低頻(YL)和高頻(YH)圖象信息部分；用來非線性壓縮輔助信號(hào)中高頻圖象信息部分大幅度偏移的裝置(2410)，以及用來把第一類圖象信號(hào)和已壓縮的高頻信息組合起來，以產(chǎn)生已組合信號(hào)的裝置(40)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括對(duì)輔助信號(hào)中低頻信息(YL)進(jìn)行時(shí)間壓縮的裝置(628)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，壓縮裝置(2410)呈現(xiàn)γ函數(shù)特性。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第一類信息(N)是標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息;以及第二類信息(YL，YH)是非標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息。
5.一種用來接收電視類型信號(hào)(這種電視類型信號(hào)具有含有第一類圖象信息的第一分量(N)，以及含有第二類圖象信息的輔助第二分量(M)，)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用來分離第一和第二分量的裝置(1324);用來非線性幅度擴(kuò)張第二分量的高頻信息的裝置(1326);以及響應(yīng)于第一分量(N)和第二分量已擴(kuò)張高頻信息，用來產(chǎn)生應(yīng)用于圖象顯示裝置上的圖象代表視頻信號(hào)的視頻信號(hào)處理裝置(1328-1364)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，第一分量(N)包含標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息;以及第二分量(M)包含非標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，擴(kuò)張裝置(1326)呈現(xiàn)γ函數(shù)特性。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，還包括用來對(duì)輔助第二分量的低頻信息進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)張的裝置(1942)。
9.一種用來處理電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，包括用來提供代表寬屏幕圖象的電視類型信號(hào)(這種寬屏幕信號(hào)具有兩側(cè)部分圖象信息和主要部分圖象信息，以及比標(biāo)準(zhǔn)電視圖象寬高比大的圖象寬高比)的裝置，所述系統(tǒng)包括響應(yīng)于電視信號(hào)，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(28、31、38);響應(yīng)于電視信號(hào)，用來產(chǎn)生含有非標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息的輔助第二分量(X)的裝置(18、60，62、64);以及用來非線性壓縮第二分量中高頻信息的大幅度偏移的裝置(2410)。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，第二分量(X)含有兩側(cè)圖象信息。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，用來把輔助第二分量的低頻信息時(shí)間壓縮到圖象過掃描區(qū)中的裝置(628)。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，第二分量的已非線性幅度壓縮的高頻信息調(diào)制(80)另一個(gè)付載波(ASC)而不是色付載波。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，電視信號(hào)呈現(xiàn)出相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)圖象來說增強(qiáng)了的圖象分辨率;所述系統(tǒng)包括用來產(chǎn)生含有水平高頻圖象細(xì)節(jié)信息的輔助第三分量(Z)的裝置，以及所述系統(tǒng)包括用來非線性壓縮第三分量的大幅度偏移的裝置(2412)。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，壓縮裝置(2412)呈現(xiàn)γ函數(shù)特性。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，已非線性幅度壓縮的第三分量(Z)調(diào)制(80)另一個(gè)付載波(ASC)而不是色付載波。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中已非線性幅度壓縮的第二分量(X)和第三分量(Z)正交調(diào)制(80)另一個(gè)付載波(ASC)而不是色付載波，以產(chǎn)生已調(diào)制的信號(hào);所述系統(tǒng)包括用于把已調(diào)制信號(hào)和第一分量組合起來以產(chǎn)生已組合信號(hào)的裝置(40);以及所述系統(tǒng)還包括用已組合信號(hào)調(diào)制射頻載波的裝置(57)。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，已壓縮的第二分量(X)和第三分量(Z)中至少有一個(gè)分量調(diào)制另一個(gè)付載波而不是色付載波。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，第三分量(Z)包含基本上除去了水平低頻圖象信息的水平高頻圖象細(xì)節(jié)信息。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，電視信號(hào)(N)和輔助第二分量(X)是基帶信號(hào)。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)于第一分量和已壓縮的第二分量的電視信號(hào)接收裝置(1324);以及用來非線性幅度擴(kuò)張第二分量的裝置(1326)。
21.一種用來接收代表寬屏幕圖象的電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖象具有兩側(cè)部分圖象信息和主要部分圖象信息，以及比標(biāo)準(zhǔn)電視圖象寬高比大的圖象寬高比;所述電視類型信號(hào)包括含有代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比電視圖象的信息的第一分量(N)，和含有非標(biāo)準(zhǔn)電視圖象信息的輔助第二分量(M)，所述系統(tǒng)包括用來非線性擴(kuò)張第二分量中高頻幅度偏移的裝置(1326);以及響應(yīng)于第一分量和第二分量中已擴(kuò)張的高頻信息，用來產(chǎn)生應(yīng)用于圖象顯示裝置上的圖象代表視頻信號(hào)的視頻信號(hào)處理裝置(1328-1364)。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，第二分量(M)含有兩側(cè)圖象信息。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，還包括用來時(shí)間擴(kuò)張輔助第二分量中低頻信息的裝置(1942)。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，電視信號(hào)呈現(xiàn)出相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)圖象增強(qiáng)了的圖象分辨率，而且還含有具有水平高頻圖象細(xì)節(jié)信息的輔助第三分量(Z);以及所述系統(tǒng)包括用于非線性幅度擴(kuò)張第三分量高頻信息的裝置(1326)。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，擴(kuò)張裝置(1326)呈現(xiàn)γ函數(shù)特性。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，第三分量(Z)包含基本上除去了水平低頻圖象信息的水平高頻圖象信息。
27.一種用來處理電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，包含代表寬屏幕圖象的電視類型信號(hào)的信號(hào)源，這種寬屏幕圖象具有兩側(cè)部分圖象信息和主要部分圖象信息，以及比標(biāo)準(zhǔn)電視圖象寬高比大的圖象寬高比;響應(yīng)于電視信號(hào)，用來產(chǎn)生含有非標(biāo)準(zhǔn)電視格式圖象信息的輔助信信號(hào)(X)的裝置(60-64);用來非線性壓縮輔助信號(hào)中水平高頻信息的大幅度偏移的裝置(2410);用來產(chǎn)生被已壓縮輔助信號(hào)信息調(diào)制的中間第一信號(hào)(M)的裝置(2410);以及用來產(chǎn)生被主圖象信息和中間第一信號(hào)調(diào)制的輸出第二信號(hào)的裝置(57)。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，輔助信號(hào)(X)含有兩側(cè)信息。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，電視信號(hào)包含用來產(chǎn)生相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)圖象增強(qiáng)了的圖象分辨率的輔助高頻信息(Z);所述系統(tǒng)包含用來非線性壓縮附加高頻信息中大幅度偏移的裝置(2412);以及中間第一信號(hào)(M)還被已壓縮的附加高頻信息所附加地進(jìn)行調(diào)制。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中，中間第一信號(hào)(M)是被已壓縮的輔助信號(hào)(X)和已壓縮的附加高頻信息(Z)所正交調(diào)制的另一個(gè)付載波(ASC)而不是色付載波;以及輸出第二信號(hào)是射頻載波。
31.一種用來接收代表寬屏幕圖象電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖象具有兩側(cè)部分圖象信息和主要部分圖象信息，以及比標(biāo)準(zhǔn)電視圖象寬高比大的圖象寬高比;所述電視信號(hào)包含第一信號(hào)(ASC)和第二信號(hào)，第一信號(hào)被包含非標(biāo)準(zhǔn)電視格式圖象信息的輔助信號(hào)分量(X)所調(diào)制，第二信號(hào)被主要圖象信息和已調(diào)制的第一信號(hào)所調(diào)制;所述系統(tǒng)包括用來將已調(diào)制的第一和第二信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)輔助信號(hào)分量(M)和主要圖象信息(N)的裝置(1324);用來對(duì)已恢復(fù)的輔助信號(hào)分量進(jìn)行非線性幅度擴(kuò)張的裝置(1326);響應(yīng)于已恢復(fù)的主要圖象信息和已恢復(fù)、已擴(kuò)張的輔助信號(hào)分量，以產(chǎn)生圖象代表信號(hào)的視頻信號(hào)處理裝置(1328-1362);以及用來把圖象代表信號(hào)耦合到寬屏幕圖象顯示裝置上的裝置(1364)。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，輔助信號(hào)分量(X)包含兩側(cè)部分圖象信息。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求31的一種系統(tǒng)，其中，電視信號(hào)包含用來產(chǎn)生相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)圖象增強(qiáng)了圖象分辨率的附加高頻信息(Z);以及所述系統(tǒng)包括用來對(duì)附加信息進(jìn)行非線性幅度擴(kuò)張的裝置(1326)。
全文摘要
一種NTSC兼容的、單通道寬屏幕EDTV系統(tǒng)對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼，這種電視信號(hào)包括(1)主要的、標(biāo)準(zhǔn)格式的NTSC信號(hào)(N)，N具有壓縮到過掃描區(qū)內(nèi)的輔助低頻兩側(cè)視頻信息組圖象信息；(2)輔助高頻兩側(cè)視頻信息組圖象信息(X)；以及(3)輔助高頻水平亮度信息(Z)。高頻分量2和3須經(jīng)非線性幅度壓縮和幅度擴(kuò)張，在編碼器中，采用大幅度壓縮，而在解碼器中，采用相反的幅度擴(kuò)張。
文檔編號(hào)H04N11/20GK1031917SQ8810665
公開日1989年3月22日 申請(qǐng)日期1988年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月14日
發(fā)明者杰克·塞利格·富勒 申請(qǐng)人:通用電氣公司