DD290985A5

DD290985A5 - Mit herkoemmlichen normen kompatibles fernsehuebertragungssystem

Info

Publication number: DD290985A5
Application number: DD89335370A
Authority: DD
Inventors: Werner Habermann; Siegfried Dinsel
Original assignee: Telefunken Fernseh Und Rundfunk Gmbh,De
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-06-13
Also published as: DE3841173C1; US5208668A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mit herkoemmlichen Normen kompatibles Fernsehuebertragungssystem. Bildquellenseitig wird mit einem Raster entsprechend einem vergroeszerten Bild-Seiten-Verhaeltnis von 16:9 abgetastet und senderseitig zunaechst jede vierte Zeile des Bildsignals abgesondert und eine Kompression der verbleibenden Zeilen durchgefuehrt. Ein 4:3-Standard-Empfaenger gibt ein entsprechendes Bild im ,letter box'-Format wieder. Im 16:9-Empfaenger soll das urspruengliche Bildsignal wieder rekonstruiert werden. Erste Loesung: Die abgesonderten Zeilen werden auf die Dauer eines Vollbilds expandiert, am oberen Ende des UEbertragungskanals auszerhalb der normalen ZF-Durchlaszkurve einem zweiten Bildtraeger aufmoduliert und im 16:9-Empfaenger entsprechend demoduliert, expandiert und wieder eingesetzt. Zweite Loesung: In den freiwerdenden spatialen Raeumen werden am oberen und unteren Bildrand analog codierte Zeilendifferenzsignale im Pegelbereich zwischen Schwarz und Synchronimpuls uebertragen, die im 16:9-Empfaenger entsprechend decodiert und wieder eingesetzt werden. Dritte Loesung: In den freiwerdenden spatialen Raeumen wird am oberen und unteren Bildrand digitale Stuetzinformation, z. B. Bewegungsvektoren, uebertragen, mit deren Hilfe der 16:9-Empfaenger die fehlenden Zeilen wieder interpoliert. Die Anwendung der Erfindung kann in Fernseh-Empfangsgeraeten mit 4:3- und 16:9-Bildformat erfolgen. Fig. 6{Fernsehuebertragungssystem; Raster; Bild-Seitenverhaeltnis; Bildsignal; Kompression; 4:3-Standard-Empfaenger; 16:9-Empfaenger; Vollbild; UEbertragungskanal; Bildtraeger; Bildrand; Zeilendifferenzsignal; Synchronimpuls; spatiale Raeume; Bewegungsvektor}

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit herkömmlichen Fernsehnormen kompatibles Fernsehübertragungssystem. Ein derartiges Übertragungssystem ist in P 3840054 beschrieben.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für verbesserte Fernsehübertragungssysteme erweist es sich schon aus Gründen der Akzeptanz durch die Öffentlichkeit als erforderlich, das Bild-Seiten-Verhältnis der Fernsehempfänger von bisher 4:3 auf 16:9 (= empfohlenes Bild-Seiten-Verhältnis künftiger HDTV-Standards) oder 5:3 zu erhöhen, ohne die Kompatibilität zu existierenden Fernsehnormen (PAL, NTSC, SECAM) zu verlieren. Hierzu wird in der älteren Patentanmeldung P 3840054 vorgeschlagen, senderseitig zunächst jede vierte Zeile des Bildsignals abzusondern und die verbleibenden Zeilen spatial zu komprimieren oder in richtiger spalialer Lage zu interpolieren. In den frei werdenden spatialen Räumen werden am oberen und unteren Bildrand die abgesonderten vierten Zeilen direkt oder in verwürfelter Form zugesetzt. Das resultierende Bildsignal wird dann codiert übertragen. Aus dem empfangenen, decodierten Bildsignal wird das ursprüngliche Bildsignal mit dem Bild-Seiten-Verhältnis von 16:9 bzw. 5:3 dadurch rekonstruiert, daß die am oberen und unteren Bildrand zugesetzten vierten Zeilen nach erfolgter Entwürfelung in richtiger Zeilenreihenfolge in die übrigen spatial dekomprimierten Zeilen eingefügt werden. Bei der Wiedergabe des Empfangssignals auf einem herkömmlichen 4^-Fernsehempfänger werden die am oberen und unteren Bildrand zugesetzten, verwürfelten Zeilen als Quasi-Rauschbalken wiedergegeben, was jedoch als störend empfunden werden kann.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, Nachteile bekannter Systeme zu vermeiden. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit herkömmlichen Fernsehnormen kompatibles Fernsehübertragungssystem dahingehend weiterzubilden, daß bei der Wiedergabe auf einem herkömmlichen ^-Fernsehempfänger die oberen und unteren Bildränder als im wesentlichen gleichmäßige Bildflächen erscheinen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß :ur Übertragung des codierten Bildsignals folgende senderseitige Verfahrensschritte durchgeführt werden:

e) Die aktiven Teile der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen werden zeitlich auf die Dauer eines Vollbildes expandiert und auf einem am oberen Ende des Fernsehkanals liegenden zweiten Bildträger aufmoduliert, derart, daß das resultierende zweite Teilband im wesentlichen außerhalb der ZF-Durchlaßkurve eines herkömmlichen 4:3-Empfängers liegt;

f) die nicht aktiven Teile (Austastbereich) der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen sowie die verbleibenden Zeilen in ihrer Gesamtheit werden ggf. nach einer Verzögerung auf einen ersten, dem normierten Bildträger entsprechenden Bildträger aufmoduliert, derart, daß das resultierende erste Teilband im wesentlichen innerhalb der ZF-Durchlaßkurve eines herkömmlichen 4:3-Empfängers liegt und für diesen Empfänger das Standardsignal enthält;

g) beide modulierten Bildträger werden zusammen mit dem bzw. den Tonträger(n) zum Sendesignal kombiniert, und daß zur Rekonstruktion des ursprünglichen Bildsignals aus dem empfangenen decodierten Bildsignal folgende empfängerseitige Verfahrensschritte durchgeführt werden:

h) der am oberen Kanalende liegende zweite Bildträger wird demoduliert und das aus dem zweiten Teilband demodulierte

Bildsignal wird zeitlich in den Ausgangszustand gemäß e) komprimiert;

i) der erste Bildträger wird demoduliert und das aus dem ersten Teilband demodulierte Bildsignal wird dem aus Schritt h)enthaltenen Bildsignal zeitrichtig zugesetzt, wobei das daraus resultierende Gesamtsignal decodiert und mit dem Bild-Seiten-

Vverhältnis 16:9 gemäß Schritt d) wiedergegeben wird. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß zur Durchführung des Schrittes e) folgende Teilschritte durchgeführt

werden:

Aus dem ankommenden Signal werden die aktiven Teile der abgesonderten Zeilen abgetrennt und mit einer ausreichenden Abtastfrequenz in einen ersten Zwischenspeicher eingelesen, und

die im ersten Zwischenspeicher gespeicherten Abtastwerte werden mit einer um das Verhältnis

Zahl der abgesonderten Zeilen χ Dauer der aktiven Zeile Gesamtzahl der Zeilen χ Zeilendauer

kleineren Abtastfrequenz ausgelesen.

Nach einer anderen Ausführungsform ist das Fernsehübertragungssystem dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes h) folgende Teilschritte durchgeführt werden: Das aus dem zweiten Teilband demodulierte Bildsignal wird mit einer ausreichenden Abtastfrequenz in einem zweiten Zwischenspeicher eingelesen, und

die im zweiten Zwischenspeicher gespeicherten Abtastwerte werden mit einer um das Verhältnis

Gesamtzahl der Zeilen χ Zeilendauer Zahl der abgesonderten Zeilen χ Dauer der aktiven Zeile

größeren Abtastfrequenz ausgelesen.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die aktiven Teile der abgesonderten Zeilen nicht im sichtbaren Pegelbereich,

sondern etwa im Pegelbereich zwischen Schwarzpegel und Synchronimpulspegel am oberen und unteren Bildrand mitreduziertem Modulationsgrad analog codiert, z. B. als Differenzsignal zwischen der abgesonderten Zeile und einer räumlich oderzeitlich benachbarten Zeile, übertragen werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß zusätzlich die hintere Schwarzschulter in Richtung Weißpegel verschoben werden kann,

und daß in den Zeilen am oberen und unteren Bildrand der modulierte Farbträger weggelassen werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird in den freien spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand ausschließlich

digitale Stützinformation zur Rekonstruktion der abgesonderten Zeilen aus den sichtbar übertragenen Zeilen des gleichenund/oder des benachbarten Vollbildes übertragen.

Dabei ist es vorteilhaft, daß als digitale Stützfunktion eine begrenzte Zahl von Bewegungsvektoren pro abgesonderter Zeile

übertragen wird.

Ein anderes Merkmal U steht darin, daß die Bewegungsvektoren digital übertragen werden und daß die digitale Codierung, z. B. Duobinär-Code, so gewählt wird, daß die wesentlichen Energieanteile in der Mitte des Videospektrums liegen. Bei diesem System wird der Takt der digitalen Stützinformation mit der Zeilenfrequenz verkoppelt. Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Taktfrequenz so verschoben, daß die Spektralkomponenten der digitalen Stützinformation im günstigen Zeilen- oder Präzisionsoffset liegen. Aus jeder Gruppe von vier oder fünf aufeinanderfolgenden Zeilen wird eine Zeile abgesondert. Ausführungsb lispiele

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen näher erläutert. Für das erste Al jführungsbeispiel zeigen

Fig. 1: ein Blockschaltbild einer ersten senderseitigen Anordnung bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Fernsahübertragungssystems; Fig. 2: ein Blockschaltbild einer ersten empfängerseitigen Anordnung bei dem Fernsehübertragungssystem nach Fig. 1;

-4- 290S85

Fig. 3: die Belegung eines herkömmlichen 8-MHz-Fernsehkanals mit den vom Fernsehübertragungssystem nach Fig. 1 und 2

übertragenen zwei Bildsignalbändern und den dazwischenliegenden Tonträgern; Fig. 4: eine schematische Darstellung der senderseltigen Expansion und der empfängerseitigen Kompression der im rechten

Bildsignal-Teilband von Fig.3 übertragenen aktiven Bereiche der abgesonderten Fernsehzeilen.

In dem senderseitigen Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist mit 10 eine Fernsehbildquelle bezeichnet, welche mit einem Raster entsprechend einem vergrößertem Bild-Seiten-Verhältnis von 16:9 (oder 5:3) abtastet. Im dargestellten Beispiel entsprechen die von der Fernsehbildquelle 10 erzeugten Bildsignale einem herkömmlichen Standard, mit Ausnahme des geänderten Bild-Seiten-Verhältnisses. Entsprechend dem PAL-Standard umfaßt jedes Fernsehbild 575 aktive Zeilen.

Das Ausgangssignaf der Fernsehbildquelle 10, das entweder ein RGB-Signal oder ein YUV-Signal ist (durch eine Dreifach-Leitung) angedeutet), wird einer Bildsignalverarbeitungsstufe 151 zugeführt, welche aus jeder Gruppe von vier (oder fünf) aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals eine Zeile absondert und die verbleibenden Zeilen spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert. In den freiwerdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden dia abgesonderten vierten Zeilen zugesetzt. Die Einzelheiten dieser Bildsignalverarbeitung sind in P 3840054 angegeben. Das Ausgangssignal der Bildsignalverarbeitungsstufe 151 wird in einem nachgeschalteten Coder 152 entsprechend der gewünschten Fernsehnorm, z. B. PAL-Norm, codiert. Anstelle einerPAL-Codierung kann in vorteilhafter Weise auch entsprechend dem sogenannten I-PAL-Verfahren (DE-PS 3338192) codiert werden, um Übersprech-Effekte zwischen Leuchtdicke und Farbsignalkomponenten zu vermeiden.

Die aktiven Teile der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen werden zeitlich auf die Dauer eines Vollbildes expandiert, um dadurch deren Bandbreite zu verringern. Das hieraus resultierende Signal wird, wie Fig. 3 zeigt, innerhalb des üblichen 8-MHz-Fernsehkanals in der freien Lücke zwischem dem zweiten Tonträger 56 und dem oberen Ende des 8-MHz-Kanals übertragen (Fig. 3, zweites Teilband 32). Die nichtaktiven Teile (Austastbereiche) der abgesonderten Zeilen sowie die verbleibenden Zeilen in ihrer Gesamtheit werden in normaler Trägerlage mit unveränderter Bandbreite unterhalb des ersten Tonträgers 35 im 8-MHz-Fernsehkanal übertragen (Fig.3, erstes Teilband 31). In einem herkömmlichen 4:3-Fernsehempfänger liegt das erste Teilband 31 innerhalb der ZF-Durchlaßkurve, während das zweite Teilband 32 außerhalb der ZF-Durchlaßkurve liegt und somit von einem herkömmlichen 4 ^-Fernsehempfänger unterdrückt wird. Boi der Wiedergabe des ersten Teilbandes 31 in einem herkömmlichen 4:3-Fernsehempfänger dienen die nichtaktiven Teile der abgesonderten Zeilen am oberen und unteren Bildrand nur zur Synchronisation, wobei die fehlenden aktiven Zeilenbereiche am oberen und unteren Bildrand als Balken mit durchgehende - Einfärbung, z. B., z. B. schwarz und grau, wiedergegeben werden. Das Ausgangssignal des Coders 152 wird einer Signalweiche 140 zugeführt, welche an ihrem Steuereingang 143 vom Synchronsignal des Studios (welches auch die Fernsehbildquelle 10 steuert) getaktet wird. Die abwechselnde Umschaltung der Signalweiche 140 auf die beiden Ausgänge 141 und 142 erfolgt in der Weise, daß dem ersten Ausgang 141 die aktiven Teile der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen übertragen werden. Gemäß P 3840054 handelt es sich um 2 χ 72 abgesonderte Zeilen pro Vollbild bzw. 4 χ 36 Zeilen pro zwei Halbbilder. Dem zweiten Ausgang 142derSignalweiche 140 werden die nichtaktiven Teile bzw. Austastbereiche der abgesonderten 2 χ 72 Zeilen sowie die verbleibenden Zeilen in ihrer Gesamtheit zugeführt. Dieser Signalanteil wird in einer ersten Verzögerungsstufe 172 um eine noch zu erläuternde Verzögerungszeit t verzögert und anschließend in einem Bildmodulator 174 einem ersten Bildträger 33 aufmoduliert, welcher dem genormten Bildträger entspricht. Das obere Seitenband dieses Modulationssignals besitzt eine Bandbreite von 5MHz, während das untere Seitenband normgemäß 0,75MHz umfaßt (Fig.3, erstes Teilband 31).

Das Signal am ersten Ausgang 141 der Signalweiche 140 wird in einer ersten Abtaststufe 161 mit einer ersten Abtastfrequenz f, abgetastet und in einen Zwischenspeicher 162 eingeschrieben. Bei PAL-Signalen wird als Abtastfrequenz f, üblicherweise der vierfache Wert der Färbt ι ägerfrequenz gewählt. Der Zwischenspeicher 162 wird mit einer zweiten Abtastfrequenz ausgelesen, welche um das Verhältnis

Zahl der abgesonderten Zeilen χ Dauer der aktiven Zeile Gesamtzahl der Zeilen x Zeilendauer

kleiner ist als die erste Abtastfrequenz der Abtaststufe 161. Im betrachteten Beispielsfall beträgt die von einer zweiten

Abtaststufe 163 erzeugte zweite Abtastfrequenz zum Auslesen des Zwischenspeichers 162

(144/625) x (52/64) x f,.

Entsprechend dem Verhältnis der ersten Abtastfrequenz zur zweiten Abtastfrequenz hat der Expansionsfaktor den Wert 5,34. Los

expandierte Signal am Ausgang der zweiten Abtaststufe 163 hat dementsprechend nur noch eine Bandbreite von0 MHz/ü.34-936 kHz. Das expandierte Signal wird in einem zweiten Bildmodulator 164 einem zweiten Bildträger 34 aufmoduliert,welcher von dem ersten Bildträger 33 einen Frequenzabstand von etwa 6,7 MHz besitzt. Das so erzeugte Modulationssignal liegtinnerhalb des 8-MHz-Fernsehkanals gemäß Fig.3 mit seinem unteren Seitenband oberhalb des zweiten Tonträgers 36 undgrenzt mit seinem Restseitenband an die Kanalgrenzen an (Fig.3, zweites Teilband 32). Wie schon erwähnt, liegt das zweite

Teilband 32 außerhalb dar ZF-Durchlaßkurve von herkömmlichen 4:3-Fernsehempfängern, welche nur das erste Teilband 31

durchlassen.

Der Fernsehton wird in einerzweiten Verzögerungsstufe 11 ebenfalls um die Verzogeruhgszeit t verzögert und in einem Tonmodulator 12 mit seinen stereophonen Anteilen den beiden Tonträgern 35 und 36 gemäß Fig. 3 aufmoduliert. Sämtliche Modulationssignale werden zum Sendesignal kombiniert, wie in Fig. 1 durch die Sendeantenne 13 angedeutet ist. Das Blockschaltbild nach Fig. 2 zeigt die empfangsseitige Signalverarbeitung sowohl für einen herkömmlichen

4 ^-Fernsehempfänger (erster Bilddemodulator 211, erster PAL-Decoder 241 und erste Wiedergabeeinheit 251) als auch füreinen Breitbildempfänger mit einem Bild-Seiten-Verhältnis von 16:9 (oder 5:3). Das an der Empfangsantenne 20 empfangene

Sendesignal wird parallel dem ersten Bilddemodulator 211 und dem zeiten Bilddemodulator 212 zugeführt, wobei der erste Bilddemodulator 211 den ersten Bildträger 33 mit dem ersten Teilband 31 und der zweite Bilddemodulator 212 den zweiten Bildträger 34 mit dem zweiten Teilband 32 demoduliert. Das Signal am Ausgang des zweiten Bilddemodulators 212 muß

entsprechend der senderseitigen Expansion wieder komprimiert werden, was durch Verwendung einer ersten Abtaststufe 221

zum Einschreiben in einen Zwischenspeicher 22 und einer zweiten Abtaststufe 222 zum Auslesen des Lwischenspeichers 22 erfolgt. Die Abtastfrnquenz der zweiten Abtaststufe 222 ist dabei um das Verhältnis

Gesamtzahl der Zeilen χ Zeilendauer Zahl der abgesonderten Zeilen x Dauer der aktiven Zelle

größer als die Abtastfrequenz der ersten Abtaststufe 221. Die Abtastfrequenz der zweiten Abtaststufe 222 entspricht vorzugsweise der Abtastfrequenz der senderseitigen ersten Abtaststufe 161, d.h., sie entspricht dem Wert f,. Das modulierte Signal am Ausgang des zweiten Bilddemodulators 212 wird damit um den Faktor 5,34 komprimiert und entspricht dem Signal am ersten Ausgang 141 der senderseitigen Signalweiche 140. Die Bandbreite des komprimierten Signals beträgt dementsprechend wieder 936kHz χ 5,34 = 5MHz. Dioses Signal wird in der Addierstufe 23 dem Demodulationssignal (erstes Oand 31) am Ausgang des ersten Bilddemodulators 211 in zeitlich richtiger Lage ausgesetzt, so daß das resultiei ende, einem zweiten PAL-Decoder 242 zugeführte Signal dem Ausgangssignal des senderseitigen PAL-Coders 152 entspricht. Dem zweiten PAL-Decoder 242 ist eine Bildsignalverarbeitungsstufe 25 nachgeschaltet, welche die in der senderseitigen Bildsignalverarbeitungsstufe 151 erfolgte Umordnung der Zeilen (1 aus 4 bzw. 1 aus 5) rückgängig macht. Die zweite Wiedergabeeinheit 252 liefert aus dem resultierenden Bildsignal ein Fernsehbild mit vergrößertem Bild-Seiten-Verhältnis von 16:9 (oder 5:3). Wesentlich ist, daß für diese Bildübertragung der herkömmliche 8-MHz-Kanal sowohl im Studio als auch auf der Übertragungsstrecke ausreicht.

Der Fernsehton wird Kt einem Tondemodulator 213 gewonnen und einem oder mehreren Lautsprechern 26 des 16:9-Broitbildempf^; us bzw. des herkömmlichen 4:3-Empfängers zugeführt. Dieser herkömmliche Fernsehempfänger gibt, wie bereits dargelegt wurde, das Ausgangssignal des Bilddemodulators 211 mit Balken am oberen und unteren Bildrand wieder, welche eine gleichbleibende Färbung, z. B. schwarz oder grau, aufweisen. Die Störwirkung solcher gleichbleibend eingefärbter Balken ist vergleichsweise gering und entspricht der bekannten Wiedergabe von Breitwandfilmen im Fernsehen. Die Expansion und Kompression gemäß Fig. 1 und 2 wird nachstehend anhand von Fig. 4 näher erläutert. Es ist für zwei aufeinanderfolgende Fernsehhalbbilder die zeitliche Lage der abgesonderten 4 x 36Zeilen schematisch aufgetragen, wobei die Pakete zu je 36 Zeilen mit dan laufenden Zeilennummern am Anfang und Ende des Zeilenpaketes wiedergegeben sind, und zwar:

Zeilen 587 bis 622, Zeilen 24 bis 59, Zeilen 275 bis 310 und Zeilen 336 bis 371.

Entsprechend der Folge der Ve rf a.,. ensschritte ist in Fig. 4 oben die zeitliche Lage der Zeilenpakete am ersten Ausgang 141 der senderseitigen Signalweiche 140, in Fig. 4 Mitte die zeitliche Lage der expandierten Zeilenpakete am Ausgang der sendersaitigen zweiten Abtaststufe 163 bzw. am Eingang der empfängerseitigen ersten Abtaststufe 221 und in Fig. 4 unten d>e zeitliche Lage der Zeilenpakete am Ausgang der empfängerseitigen zweiten Abtaststufe 222 bzw. das dazu zeitlich durch die Verzögerung um die Zeit t (erste Verzögerungsstufe 172) angepaßte, verbleibende Signal am Ausgang des ersten Bilddemodulators 211 dargestellt. Wie man insbesondere durch den Vergleich der oberen mit der mittleren Darstellung erkennt, wird das Zeilenpaket der Zeilen 587 bis 622 um das 5,34fache zeitlirS gedehnt, wobei unmittelbar an das Ende des gedehnten Zeilenpaketes das darauffolgende, gedehnte Zeilenpaket der Zoiien 24 bis 59 lückenlos anschließt. Gleiches gilt für den lückenlosen Anschluß der gedehnten Zeilenpakete 275 bis 310 und 336 bis 371.

Bei der empfängerseitigen Kompression werden die Zeilenpakete auf ihre ursprüngliche zeitliche Länge zurückgeführt, jedoch mit einem zeitlichen Versatz, der in Fig. 4 mit der Verzögerungszeit t kenntlich gemacht ist. Dieser zeitliche Versatz t rührt von der Arbeitsweise der Zwischenspeicher 162 und 22 her. Und zwar kann der Zwischenspeicher 162 gleichzeitig mit dem Beginn der Zeile 587 (Zeitpunkt ti) mit dem Einschreiben beginnen (senkrechter Pfeil von der oberen Darstellung in Fig.4 zur mittleren Darstellung), während der empfängerseitige Zwischenspeicher 22 frühestens dann innerhalb eines Halbbildes mit dem Auslesen geendet haoen kann, wenn der letzte gedehnte Abtastwert des zweiten Zeilenpaketes der Zeilen 24 bis 59 zum Zeitpunkt t₂ übertragen worden ist (senkrechter Pfeil von der mittleren Darstellung zur unteren Darstellung). Die Verzögerungszeit t errechnet sich somit aus der Differenz zwischen der Gesamtzahl der aktiven Zeilen eines Halbbildes und der Anzahl der abgesonderten Zeilen eines Halbbildes, im betrachteten Beispiel (288 - 72) Zeilen = 216 Zeilen, entsprechend ca. 13,8ms. Das Signal am zweiten Ausgang 142 der Signalweiche 140 (entspricht dem ersten Teilband 31) wird um diese Verzögerungszeit t in der ersten Verzögerungstufe 172 verzögert. Gleiches gilt für den Ton in der zweiten Verzögerungsstufe 11. Infolge der Verzögerung in der ersten Verzögerungsstufe 172 liegt das Signal am Ausgang des ersten Bilddemodulators 211 (unterste Darstellung von Fig.4) zeitlich exakt richtig zu dorr. Ausgangssignal des Zwischenspeichers 22, d. h. daß die Informationen beider Signale zeitlich exakt richtig verkämmt sind und kombiniert werden können.

Die vorstehend erläuterte Verzögerung um die Verzögerungszeit t läßt sich anschaulich ferner damit erklären, daß der senderseitige Zwischenspeicher 162 diskontinuierlich einschreibt, aber kontinuierlich ausliest, und daß der empfängerseitige Zwischenspeicher 22 kontinuierlich einschreibt, aber diskontinuierlich ausliest.

Irri VHF-Bereich, in Kabelnetzen oder in anderen Fernsehstandards kann die Kanal bandbreite auf 7 MHz begrenzt sein. Um auch dort die Aufgabe der Erfindung zu lösen, wird ein weiteres Ausführur.gsbeispiel aufgezeigt.

D.jzu werden in den genannten, z. B. 2 χ 72, Zeilen am oberen und unteren Bildrand geänderte Informationen untergebrcht. Um diese Informationen für den Betrachter eines 4:3-Standard-Fernsehempfängers möglichst unsichtbar zu machen, ist nur ein begrenzter Modulationsgrad des Videosignals und damit auch nur eine begrenzte Störabstandsverminderung zulässig. Darum werden nicht analoge Teile der abgesonderten Zeilen selbst, sondern analoge Differenzsignale von Zeilen oder digitale Stützinformationen zum Empfänger übertragen. Mit Hilfe dieser analogen Differenzsignale oder dieser digitalen Stützinformationen werden im Empfänger aus den sichtbar (jeweils drei von vier bzw. jeweils vier von fünf) übertragenen Zeilen die abgesonderten (jeweils eine von vier bzw. eine von fünf) wieder im wesentlichen rekonstruiert.

Das zweite Ausführungsbeispiel wird anhand der folgenden Zeichnungen erläutert: Diese zeigen in

Fig. 5: ein Blockschaltbild einer zweiten senderseitigen Anordnung für ein zweites erfindungsgemäßes Fernsehübertragungssystem;

Fig. 6: ein Blockschaltbild einer zweiten empfängerseitigen Anordnung für das Fernsehübertragungssystem nach Fig. 2; Fig. 7: ein schematisches Zeitdiagramm für eine sichtbare und eine unsichtbare Zeile bei dem Fernsehübertragungssystem nach Fig. 5.

In dem senderseitigen Blockschaltbild gemäß Fig. 5 ist mit 50 eine Fernsehbildquelle bezeichnet, welche mit einem Raster entsprechend einem vergrößerten Bild-Seiten-verhältnis von 16:9 (oder 5:3) abtastet. Im dargestellten Beispiel entsprechen die von der Fernsehbildquelle 50 erzeugten Bildsignale einem herkömmlichen Standard, mit Ausnahme des geänderten Bild-Seitenverhältnisses. Entsprechend dem PAL-Standard umfaßt jedes Fernsehbild 575 aktive Zeilen.

Das Ausgangssignal der Fernsehbildquelle 50 wird einer Bildsignalverarbeitungsstufe 551 zugeführt, welche aus jeder Gruppe von vier (oder fünf) aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals eine Zeile absondert und die verbleibenden Zeilen spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert. In den freiwerdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden aus den abgesonderten vierten (oder fünften) Zeilen gewonnene Signale zugesetzt, wie bereits oben beschrieben. Die Einzelheiten dieser Bildsignalverarbeitung sind in P 3840054 angegeben. Im Gegensatz zu P 3840054 werden aber nicht die abgesonderten Zeilen direkt, sondern, wie das Beispiel in Tabelle 1 zeigt, analog codierte Differenzsignale, z. B. als Differenzwert zu räumlich oder zeitlich benachbarten Zeilen und zusätzlich ohne Farbträger übertragen. Durch diese Codierung wird das durch eine verringerte Modulation bedingte stärkere Rauschen in den abgesonderten Zeilen bei der Decodierung im Empfänger auf drei Zeilen verteilt, wie Tabelle Il zeigt. Wegen der Korrelation benachbarter Zeilen wird durch die Differenzbildung automatisch der mittlere Modulationsgrad reduziert. Die abgesonderten codierten Zeilen werden unterhalb des Schwarzpegels des Videosignals im Bereich superschwarz und damit unsichtbar am oberen und unteren Bildrand des normalen PAL-Empfängers übertragen gemäß Fig. 7. Bei der Codierung mit analogen Differenzsignalen entfallen die Schaltungen 58 und 59 im Blockschaltbild. Das Ausgangssignal der Bildsignalverarbeitungsstufe 551 wird in u;nem nachgeschalteten Coder 552 entsprechend der gewünschten Fernsehnorm, z. B. PAL-Norm, codiert. Anstelle einer PAL-Codierung kann in vorteilhafter Weise auch entsprechend dem sogenannten I-PAL-Verfahren (DE-PS 3338192) codiert we^rden, um Übersprech-Effektezwischen Leuchtdichte und Farbsignalkomponenten zu vermeiden.

Tabelle I

Zeilen-Nr. Zeilenkennung interpolierte separierte

431 Zeilen 144 Zeilen

1 A A = A¹

2 B

2 1

-B + -C Β'

3 3

12 11

-C + -D = C* -D - -C « X¹

3 3 2 2

4 D

5 A

Der kompatible 4:3-Fernsehempfänger wertet nur die 431 interpolierten Zeilon im 16:9-Format aus. Im verbesserten Breitbild-Empfänger werden alle 575 aktiven Zeilen entsprechend der folgenden Tabelle Il rekonstruiert.

Tabelle II

Beispiel einer Zeilen-Rekonstruktion im 16:9-Breitbild-Empfänger

Zeilen-Nr. Rekonstruktion aus den Zeilenkennung 431 Zeilen und den 144 Zeilen

IA A

3 12

2 -B¹ - -C¹ + -X' B 2 2 3

3 C - -X' ^r

4 C¹ + -X¹ D

Codiertes Bildsignal und Tonsignal werden jeweils um ca. 14 ms verzögert. Diese Verzögerungszeit entspricht der der ersten 11 und zweiten 172 Verzögerungsstufe aus Fig. 1. Anschließend erfolgt die FM-Modulation des Tones im Tonmudulator 52 und die bekannte Restseitenband-AM-Modulation des Bildsignals im Bildmodulator 574.

Es wird das Breitbild mit den bekannten schwarzen Rändern am oberen und unteren Bildrand auf dem 625-Zeilen-Bildschirm 651 wiedergegeben. Im 16:9- (oder 5:3-)Breitbildempfänger wird das Bildsignal in einem Bilddemodulator 612 demoduliert und in einem Zwischenspeicher 62 zwischengespeichert. Dh Schaltungen 69 und 68 entfallen, wenn analoge Differenzsignale codiert und übertragen werden. Die zwischennespeicherten Bildsignale werden im PAL-Decoder 642 decodiert. In der Bildsignalverarbeitungsstufe 65 werden wieder die ursprünglichen 575 Zeilen regeneriert und dem 16:9- (oder 5:3-)Bildschirm 652 zugeführt. Der Fernsehton wird in einem Tondemodulator 613 demoduliert und in einem oder mehreren Lautsprechern 66 wiedergegeben.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Breitbild-Übertragung worden nicht analog codierte Differenzsignale, sondern digitale Stützinformationen übertragen, mit denen im 16:9- (oder 5:3-)Breitbildempfänger aus den jeweils drei (oder vier) Zeilen des kompatiblen Eingangs jeweils die ursprünglichen vier (oder fünf) Zeilen rekonstruiert werden können. Das Senderblockschaltbild in Fig. 5 enthält dann zusätzlich einen Stützwert-Prozessor 58, der z. B. Bewegungsvektoren zur empfängerseitigen Rekonstruktion der jeweils fehlenden Zeile berechnet. Die entsprechenden Ausgangssignale werden in einem digitalen Stützwert-Coder 59 codiert, z. B. im Duobinär-Code, und in den Zeilen am oberen und unteren Bildschirmrand, z. B. unterhalb des Schwarzwertes überragen. Zur Verminderung der Sichtbarkeit dieser Digital-Modulation wird die Taktfrequenz mit der Zeilenfrequenz verkoppelt, außerdem wird das digitale Spektrum in eine wenig störende Zeilen- und Bildoffsetposition gelegt.

Im entsprechenden Empfänger erfolgt in einem digitalen Stützwert Decoder 69 die Decodierung der übertragenen Stützwerte und in einer Bildsignalverarbeitungsschaltung 68 die Regeneration der im Sender jeweils abgetrennten vierten (oder fünften) Zeilen des Breitbildes.

Für ein 16:9-Bildformat wird eine von jeweils vier Zeilen speziell behandelt und für ein 5:3-Bildformat eine von jeweils fünf. Für Fernsehsysteme mit anderen Zeilenzahlen ändern sich die Zahlen entsprechend. Für ein Fernsehsystem mit 525 Zeilen bzw. 481 aktiven Zeilen können z. B. die Randstreifen jeweils 60 Zeilen enthalten und der aktive Bereich 361 Zeilen.

Claims

1. Mit herkömmlichen Fernsehnormen kompatibles Fernsehübertragungssystem, bei dem bildquellenseitig mit einem Raster entsprechend einem vergrößerten Bild-Seiten-Verhältnis von 16:9 abgetastet wird, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Aus jeder Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals wird eine Zeile abgesondert und die verbleibenden Zeilen weden spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert;

b) in den freiwerdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden die abgesonderten vierten Zeilen zugesetzt;

c) das resultierende Bildsignal wird codiert übertragen, und

d) aus dem empfangenen, decodierten Bildsignal wird das ursprüngliche Bildsignal mit dem Bild-Seiten-Verhälnis von 16:9 dadurch rekonstruiert, daß die abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen in richtige·* Zeilenreihenfolge in die übrigen spatial dekomprimierten Zeilen eingefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung rles codierten Bildsignals folgende senderseitige Verfahrensschritte durchgeführt werden:

e) Die aktiven Teile der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen werden zeitlich auf die Dauereines Vollbildes expandiert (161 bis 163) und auf einem am oberen Ende des Fernsehkanals liegenden zweiten Bildträger (34) aufmoduliert (164), derart, daß das resultierende zweite Teilband (32) im wesentlichen außerhalb der ZF-Durchlaßkurve eines herkömmlichen 4:3-Empfängers (211,241,251,213,26) liegt;

f) die nichtaktiven Teile (Austastbereich) der abgesonderten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen sowie die verbleibenden Zeilen in ihrer Gesamtheit werden ggf. nach einer Verzögerung (172) auf einen ersten, dem normierten Bildträger entsprechenden Bildträger (33) aufmoduliert, derart, daß das resultierende erste Teilband (31) im wesentlichen innerhalb der ZF-Durchlaßkurve eines herkömmlichen 4:3-Empfängers (211,241, 251, 213,26) liegt und für diesen Empfänger das Standardsignal enthält;

g) beide modulierten Bildträger (33,34) werden zusammen mit dem bzw. den Tonträger(n) (35, 36) zum Sendesignal (an 13) kombiniert,

und daß zur Rekonstruktion des ursprünglichen Bildsignals aus dem empfangenen decodierten Bildsignal folgende empfängerseitige Verfahrensschritte durchgeführt werden:

h) Der am oberen Kanalende liegende zweite Bildträger (34) wird demoduliert und das aus dem zweiten Teilband (32) demodulierte Bildsignal wird zeitlich in den Ausgangszustand gemäß e) komprimiert;

i) der erste Bildträger (33) wird demoduliert und das aus dem ersten Teilband (31) demodulierte Bildsignal wird dem aus Schritt h) enthaltenen Bildsignal zeitrichtig zugesetzt (23,242,25), wobei das daraus resultierende Gesamtsignal decodiert und mit dem Bild-Seiten-Verhältnis 16:9 gemäß Schritt d) wiedergegeben (252) wird.

2. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes e) folgende Teilschritte durchgeführt werden:

- Aus dem ankommenden Signal werden die aktiven Teile der abgesonderten Zeilen abgetrennt und mit einer ausreichenden Abtastfrequenz (161) in einen ersten Zwischenspeicher (162) eingelesen, und

- die im ersten Zwischenspeicher (162) gespeicherten Abtastwerte werden mit einer um das Verhältnis

Zahl der abgesonderten Zeilen χ Dauer deraktiven Zeile Gesamtzahl c!ui teilen x Zeilendauer

kleineren Abtastfrequenz (163) ausgelesen.

3. Fernsehübertragungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes h) folgende Teilschritte durchgeführt werden:

- Das aus dem zweiten Teilband (32) demodulierte Bildsignal wird mit einer ausreichenden Abtastfrequenz (221) in einem zweiten Zwischenspeicher (22) eingelesen, und

- die im zweiten Zwischenspeicher (22) gespeicherten Abtastwerte werden mit einer um das

Verhältnis

Gesamtzahl der Zeilen x Zeilendauer

Zahl der abgesonderten Zeilen x Dauer deraktiven Zeile

größeren Abtastfrequenz (222) ausgelesen.

4. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Teile der abgesonderten Zeilen nicht im sichtbaren Regelbereich, sondern etwa im Pegelbereich zwischen Schwarzpegel (71) und Synchronimpulspegel (73) am oberen und unteren Bildrand mit reduziertem Modulationsgrad analog codiert, ζ. B. als Differenzsignal zwischen der abgesonderten Zeile und einer räumlich oder zeitlich benachbarten Zeile, übertragen werden.

5. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die hintere Schwarzschulter (71) in Richtung Weißpegel (72) verschoben werden kann.

6. Fernsehübertragungssystem nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zeilen am oberen und unteren Bildrand der modulierte Farbträger weggalassen werden kann.

7. Fernsehübertragungssysteme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den fre'en spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand ausschließlich digitale Stützinformation zur Rekonstruktion der abgesonderten Zeilen aus den sichtbar übertragenen Zeilen des gleichen und/oder des benachbarten Vollbildes übertragen wird.

8. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als digitale Stützfunktion eine begrenzte Zahl von Bewegungsvektoren pro abgesonderter Zeile übertragen wird.

9. Fernsehübertragungssystem nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvektoren digital übertragen werden, und daß die digitale Codierung (59), z. B. Duobinär-Code, so gewählt wird, daß die wesentlichen Energieanteile in der Mitte des Videospektrums liegen.

10. Fernsehübertragungssystem nach den Ansprüchen 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt der digitalen Stützinformation mit der Zeilenfrequenz verkoppelt wird.

11. Fernsehübertragungssystem nach den Ansprüchen 7,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz so verschoben wird, daß die Spektralkomponenten der digitalen Stützinformation im günstigen Zeilen- oder Präzisionsoffset liegen.

12. Fernsehübertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus jeder Gruppe von vier oder fünf aufeinanderfolgenden Zeilen eine Zeile abgesondert wird.