DE3650665T2

DE3650665T2 - Kompatibilität von Fernsehübertragungen mit vergrössertem und normalem Bildformat

Info

Publication number: DE3650665T2
Application number: DE3650665T
Authority: DE
Inventors: John Lowry; Charles Rhodes
Original assignee: Scientific Atlanta LLC
Current assignee: Scientific Atlanta LLC
Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2006-02-22
Also published as: WO1986005644A1; FI86240B; CN86101825A; FI86240C; DE3650435T2; JPH09327001A; FI864701A; JPH0775070A; DE3650353T2; EP0221086B1; ATE142833T1; EP0589486A1; JP3205645B2; EP0221086A4; EP0545897A1; JPS62501951A; JP2760487B2; DE3650665D1; EP0589486B1; EP0221086A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Breitwand-Fernsehsignalen zum Empfang und zur Anzeige sowohl auf Breitwand-Fernsehern als auch auf Nichtbreitwand- Fernsehern. Der Ausdruck "Breitwand-Fernseher" bezieht sich auf einen Fernseher mit einer Anzeige, deren Verhältnis von Breite zu Höhe (das Aspektverhältnis) größer als ein vorgegebener Referenzwert ist.
Ein Aspekt dieser Erfindung erlaubt, daß eine Breitwand-Übertragung entweder in ihrer Gesamtheit auf einer Breitwand-Anzeige oder in einem zusammenhängenden Bereich auf einem Nichtbreitwand-Empfänger angezeigt wird. Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf den umgekehrten Vorgang, daß eine Anzeige einer Nichtbreitwand- Übertragung auf einer Breitwand-Anzeige ermöglicht wird, wobei das Aspektverhältnis des angezeigten Bildes jenes einer Nichtbreitwand-Anzeige ist.

Hintergrundinformation

Der momentane Standard aller Fernsehübertragungen weist ein Aspektverhältnis (das Verhältnis der Anzeigebreite zur Anzeigehöhe) von 4:3 oder 1,3333 auf. Dieses Aspektverhältnis beruhte auf der Filmtechnik zum Zeitpunkt der Standardisierung.
In den Vereinigten Staaten, Kanada und Japan erfolgen Farbübertragungen gemäß den Zusammensetzungs-Standards des National Television System Committee (NTSC). Farbvideosignale, die unter dem NTSC-Standard übertragen werden, erfordern, daß die Bildinformation in zwei Komponenten getrennt wird: Luminanz oder Helligkeit sowie Chrominanz oder Farbe. Figur list eine graphische Darstellung der Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz, die in vereinfachter Form ein typisches zusammengesetztes NTSC-Farbfernsehsignal 50 illustriert, das ein Luminanzsignal 52 und ein Chrominanzsignal 54 beinhaltet (ein zusammengesetztes Fernsehsignal ist eines, in dem eine Chrominanzinformation auf einem Subträger getragen wird). Das Signal belegt eine nominelle Bandbreite von 6 MHz, wobei der Bildträger 56 um 1,25 MHz über dem unteren Ende des Bandes liegt. Luminanzinformation wird direkt auf den Bildträger 56 moduliert, während Chrominanzinformation auf einen Farb-Subträger 58 moduliert wird, der seinerseits dazu verwendet wird, den Bildträger 56 zu modulieren. Der Farb- Subträger 58 besitzt eine Frequenz von 3,579545 MHz, ein vom NTSC festgelegter Standard (Audiomformation wird auf einem weiteren Subträger 40 getragen, der nahe der oberen Kante des Bandes liegt).
Fernsehsignale werden als Ergebnis eines Zeilenabtastprozesses erzeugt und angezeigt. Die Bildinformation wird unter Verwendung einer fortlaufenden Serie von horizontalen Zeilen abgetastet, die zeitlich sequentiell übertragen werden. Das übertragene Signal ist ein fortwährendes Analogon der jedem Punkt der Zeile entsprechenden Helligkeitsintensität. Ein derartiges Signal ist in Figur 2 gezeigt, aus der ersichtlich ist, daß in einer Serie von Standardzeilen jeweils zwei benachbarte aktive Zeilenperioden (Perioden, während denen Videomformation übertragen wird) durch eine Periode getrennt sind, in der keine Videomformation übertragen wird. Diese letztere Periode ist als die Zeilenaustastlücke bekannt und wird eingeführt, um zu ermöglichen, daß die Abtastvorrichtung in dem Empfänger auf die Zeilenstartposition zurückgesetzt wird.
In dem NTSC-Standard beinhaltet die aktive Zeilenperiode ein Signal, das gleichzeitig die momentanen Werte von drei unabhängigen Farbkomponenten darstellt. Andere zusammengesetzte Signale, SECAM, was in Frankreich verwendet wird, und PAL, das im restlichen Europa vorherrscht, weisen das gleiche Grundformat auf wie der NTSC- Standard einschließlich einer Zeilenaustastlücke und einer aktiven Zeilenperiode in jedem Abtastvorgang.
Der in Figur 1 mit A bezeichnete Bereich ist von besonderer Bedeutung, da er eine Überlappung zwischen den Luminanzsignalen 52 und den Chrominanzsignalen 54 darstellt. Da eine Trennung von Luminanz und Chrominanz durch Filtern eines Frequenzteilungs-Multiplexsignals erreicht wird, führen Überlappungen wie A zwischen den zwei Signalen zu verschiedenen Problemen. Wenn beim Empfang eine vollständige Trennung zwischen Luminanz und Chrominanz gewünscht ist, verursacht die notwendige Filterung den Verlust von einiger Information in beiden Signalen. Andererseits muß man, wenn kein Verlust an Information toleriert werden kann, eine Interferenz zwischen den Luminanz- und Chrominanzsignalen akzeptieren. Außerdem beeinflussen, da die verschiedenen Teile der NTSC-Fernsehsignale mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen werden, Phasenverschiebungen, die während der Übertragung auftreten, diese unterschiedlich, was eine Verschlechterung des Signals bewirkt. Außerdem ist die zur Verfügung stehende Farbinformation durch die geringe erlaubte Farbbandbreite stark begrenzt.
Weitere Typen von analogen Videosignalen, die speziell auf eine Übertragung durch Satellit und Kabel angepaßt sind und die im Vergleich zu existierenden Standards zu einer verbesserten Bildqualität führen, werden gegenwärtig untersucht. Diese Signale beruhen auf einem Zeitmultiplex der drei unabhängigen Farbkomponenten während der aktiven Zeilenperiode der Abtastzeile. Anstelle einer Kodierung der drei Komponenten in ein Signal unter Verwendung des NTSC-, PAL- oder SECAM-Standards werden die Komponenten sequentiell unter Verwendung einer Zeitkompressionstechnik gesendet. Eine Version dieses Signaltyps ist als MAC (Multiplexed Analogue Components) bekannt. Signale, die durch eine Zeitkompressionstechnik erzeugt wurden, halten sich ebenfalls an das gleiche Grundformat wie die NTSC-, PAL- und SECAM-Standards einschließlich des Vorhandenseins einer Zeilenaustastlücke und einer aktiven Zeilenperiode in jeder Abtastzeile. Es ist zu erwähnen, daß, wenn ein MAC-Signal verwendet wird, auch digitale Daten während der Zeilenaustastlücke übertragen werden können.
Ein MAC-Farbfernsehsignal ist in Figur 3 dargestellt, die eine graphische Darstellung der Amplitude einer einzelnen Videozeile mit einer Dauer von 63,56 us in Abhängigkeit von der Zeit ist. Die ersten 10,9 jis liegen in der horizontalen Austastlücke (HBI) 62, in der keine Bildinformation übertragen wird. Auf die HBI 62 folgen ein Chrominanzsignal 64 und ein Luminanzsignal 66, von denen jedes zeitkomprimiert sein kann. Zwischen dem Chrominanzsignal 64 und dem Luminanzsignal 66 liegt ein Sicherheitsband 68 von 0,28 us, um die Verhinderung einer Interferenz zwischen den zwei Signalen zu unterstützen.
Das MAC-Farbfernsehsignal von Figur 3 wird durch Erzeugen herkömmlicher Luminanz- und Chrominanzsignale (wie es durchgeführt würde, um ein herkömmliches NTSC- oder ein anderes zusammengesetztes Farbfernsehsignal zu erhalten) und darauffolgendes getrenntes Abtasten und Speichern derselben erhalten. Luminanz wird bei einer Luminanzabtastfrequenz abgetastet und in einem Luminanzspeicher gespeichert, während Chrominanz bei einer Chrominanzabtastfrequenz abgetastet und in einem Chrominanzspeicher gespeichert wird. Die Luminanz- oder Chrominanz-Abtastungen werden dann durch Schreiben derselben in den Speicher mit ihrer individuellen Abtastfrequenz und Lesen derselben aus dem Speicher mit einer höheren Frequenz zeitlich komprimiert. Ein Multiplexer wählt zum Lesen entweder den Luminanzspeicher oder den Chrominanzspeicher zum geeigneten Zeitpunkt während der aktiven Zeilenperiode aus, womit das MAC-Signal von Figur 3 erzeugt wird. Wenn gewünscht, können Audioabtastungen während der HBI übertragen werden; diese werden auf die gleiche Weise wie die Videoabtastungen im Multiplexverfahren verarbeitet (und können komprimiert sein). Die Abtastrate, mit der alle Abtastungen in dem Multiplex-MAC-Signal auftreten, wird die MAC-Abtastfrequenz genannt.
Mit der Anwendung eines neuen Übertragungsstandards sollte ein neuer und verbesserter Fernsehdienst ein breiteres Aspektverhältnis bieten, da neben anderen Gründen Filmaufnahmen breitere Aspektverhältnisse angewandt haben. Zum Beispiel werden Filmaufnahmen üblicherweise mit Aspektverhältnissen von 1,85:1 gefilmt. Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) favorisiert für einen Fernsehproduktionsstandard ein Aspektverhältnis von 16:9, was dem Quadrat des üblichen Fernseh-Aspektverhältnisses von 4:3 entspricht. Ein weiteres, für neue Fernsehsysteme in Erwägung gezogenes Aspektverhältnis ist 5:3.
Mit der Einführung eines Breitwand-Fernsehempfängers treten mehr Abtastungen pro Zeile eines aktiven Videos auf, um das Bild auf dem breiteren Bildschirm anzuzeigen. Somit ist die Abtastrate der Bildelemente höher, wenn während der gleichen aktiven Videozeilendauer mehr Abtastungen zu übertragen sind. Entsprechend müßte die Abtastrate bei dem Breitwandempfänger höher sein.
Ein Problem bei der Einführung irgendeines neuen Fernsehsystems ist seine Kompatibilität mit den üblichen Empfängern mit einem Aspektverhältnis von 4:3, die in der Öffentlichkeit gegenwärtig in Gebrauch sind.
Eine Möglichkeit zur Erzielung von Kompatibilität besteht darin, zwei Fernsehsignale zu übertragen, wobei eines das Breitwand-Aspektverhältnis für Empfänger mit einer Breitwand aufweisen und das andere das übliche Aspektverhältnis für Empfänger mit dem üblichen Bildschirm besitzen. Das Fernsehbild mit dem üblichen Aspektverhältnis kann durch Auswählen eines Teils des Breitwandbildes erzeugt werden. Beide können zwecks gleichzeitigem Empfang an Fernsehern mit beiden Aspektverhältnissen simultan übertragen werden. Das Verfahren zum Auswählen eines Teils des Breitwandbildes ist im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel erörtern sowohl das US-Patent US-A- 4 476 493, das für Poetsch et al. erteilt wurde, als auch das US-Patent US-A-4 223 343, das für Belmares-Sarabia et al. erteilt wurde, dieses Verfahren zum Auswählen eines Teils eines Breitwandbildes zur Anzeige auf üblichen Fernsehern. Dieses Verfahren ist jedoch kostenaufwendig, da es eine doppelte Speicherung und Übertragung jedes Bildes erfordert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das gesamte Breitwand-Fernsehsignal zu übertragen und beim Fernseher mit üblichem Aspektverhältnis abwechselnd Abtastungen zu übergehen, was dem Breitwandbild eine Anpassung an die übliche Anzeige ermöglicht. Ein derartiges Verfahren ist im US-Patent US-A-4 134 128, das für Hurst et al. erteilt ist, beschrieben. Dieses Verfahren verursacht jedoch eine geometrische Verzerrung des Bildes auf der üblichen Anzeige.
Ein weiteres mögliches Verfahren besteht darin, das Breitwandbild auf der üblichen Anzeige anzuzeigen, was bewirkt, daß die Breite des Breitwandbildes in die übliche Anzeige zusammengedrückt wird und die Höhe lediglich durch einen Teil der üblichen Anzeigehöhe angezeigt wird, um so ein simuliertes Breitwand-Aspektverhältnis vorzutäuschen. Dieses Verfahren wird im US-Patent US-A-4 394 690 betrachtet, das für Kobayashi erteilt ist. Dieses Verfahren verzerrt jedoch das Bild ebenfalls geometrisch, zusätzlich dazu, daß es den Anzeigeschirm nicht voll ausnutzt.
Ein weiteres Problem bei der Einführung irgendeines neuen Fernsehsystems besteht darin, daß die Übertragungen oder daheim aufgezeichneten Versionen von Fernsehsignalen mit einem Aspektverhältnis von 4:3 mit den neuen Breitwand-Fernsehempfängern nicht kompatibel wären.
JP-A-53-40221 offenbart einen Konverter für Uochauflösungs-Übertragungen, der zwei Speicherschaltkreise besitzt, wobei bewirkt wird, daß ein Speicher ein Standardsignal schreibt, während der andere Speicher ein Signal liest, wenn es verarbeitet wird, wodurch es möglich gemacht wird, daß ein Hochauflösungs-Fernseher eine übliche Fernsehübertragung anzeigen kann.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln eines zusammengesetzten Nichtbreitwand-Farbsignals in ein Signal zur Anzeige auf einem Breitwand-Fernsehempfänger bereitzustellen, wobei das angezeigte Signal ein Nichtbreitwand-Aspektverhältnis aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Umwandeln eines zusammengesetzten zeilen- und feldabgerasterten Nichtbreitwand-Videosignals in ein Signal zur Anzeige auf einem Breitwand-Fernsehempfänger bereitgestellt, wobei das angezeigte Signal ein.Nichtbreitwand-Aspektverhältnis besitzt, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Abtasten des zusammengesetzten Videosignals mit einer ersten Taktrate, wobei digitale Abtastungen desselben erzeugt werden;
Trennen der digitalen Abtastungen in Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten;
Schreiben der digitalen Chrominanzsignalkomponenten, die eine Zeile repräsentieren, in ein erstes Speichermittel (1155, 1160) mit der ersten Taktrate;
Schreiben der digitalen Luminanzsignalkomponenten, die eine Zeile repräsentieren, in ein zweites Speichermittel (1145, 1150) mit der ersten Taktrate;
abwechselndes Lesen der digitalen Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten Speichermittel (1145 bis 1160) mit einer zweiten Taktrate nach einer vorgegebenen Verzögerung, wobei die zweite Taktrate höher als die erste Taktrate ist;
Umwandeln der Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten in analoge Komponenten; und
Bilden einer Matrix aus den analogen Komponenten, um Signale, die repräsentativ für Farbsignale sind, zur Anzeige auf dem Breitwand-Fernsehempfänger zu erzeugen.
Ein Dekoder erlaubt, daß Fernsehsignale, die das übliche Aspektverhältnis aufweisen, auf Empfängern mit Breitwand-Aspektverhältnissen ohne geometrische Verzerrung angezeigt werden.
Auf diese Weise sind sowohl Breitwand- als auch Nichtbreitwand-Fernsehsignale sowohl auf Breitwand- als auch auf Nichtbreitwand-Empfängern vollständig kompatibel.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz, die in vereinfachter Form ein typisches NTSC-Farbfernsehsignal veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit für ein typisches NTSC-Farbfernsehsignal.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit für eine einzelne Videozeile eines typischen MAC-Farbfernsehsignals.
Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Dekoders, bei dem ein MAC- Breitwandfarbfernsehsignal zur Anzeige sowohl auf Breitwand- als auch auf üblichen Bildschirmanzeigen übertragen wird;
Fig. 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Taktfrequenzgenerator-Schaltungsaufbaus, der für den Dekoder von Figur 4 erforderlich ist.
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Dekoders, bei dem ein NTSC- Breitwand-Fernsehsignal zur Anzeige sowohl auf Breitwand- als auch auf üblichen Bildschirmanzeigen übertragen wird.
Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Dekoders der vorliegenden Erfindung, wobei ein herkömmliches NTSC-Fernsehsignal auf einer Breitwandanzeige anzeigbar ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nunmehr Fig. 4 betrachtend, wird nun der Dekoder 400 zum Empfangen einer MAC- Übertragung des Breitwand-Farbfernsehsignals erörtert. Die MAC-Übertragung wird von einer Antenne (nicht gezeigt) empfangen und zu einem Schalter 410 gesendet, der von einer Steuereinheit 415 gesteuert wird. Die Steuereinheit 415 steuert den Schalter 410 derart, daß MAC-Luminanz zu einem Schalter 412, Chrominanz zu einem Schalter 414 und der Rest des empfangenen Signals zu der Steuereinheit 415 gelenkt werden. Ein benutzergesteuerter Schalter 422 informiert die Steuereinheit über die Abmessung der mit dem Dekoder 400 verbundenen Anzeige.
Das MAC-Signal wird seriell als Analogkomponenten übertragen, und daher sind ein Abtast-Halte-Schaltkreis und ein A/D-Konverter (nicht gezeigt) erforderlich, um die MAC-Übertragung zu empfangen. Die Abtastfrequenz ist die Frequenz, auf die Abtastungen ursprünglich vor einer Übertragung komprimiert wurden (im Fall, daß eine ausreichende Bandbreite zur Verfügung steht, so daß die zeitkomprimierten Komponenten digital übertragen werden können, sind der Abtast-Halte-Schaltkreis und der A/D-Konverter nicht notwendig).
Luminanzdaten werden mit der Abtastfrequenz in einen Luminanzzeilenspeicher 402 geschrieben und mit einer niedrigeren Frequenz ausgelesen, wie unten erläutert. In ähnlicher Weise werden Chrominanzdaten mit der Abtastfrequenz in einen Chrominanzzeilenspeicher 406 geschrieben und mit einer niedrigeren Frequenz ausgelesen, wie ebenfalls unten erläutert. Da die Luminanz- und Chrominanzdaten dekomprimiert werden müssen, sind zwei Zeilenspeicher für jede Komponente vorgesehen. In einen Zeilenspeicher (402 oder 406) wird geschrieben, während der andere Zeilenspeicher (404 oder 408) gelesen wird. Schalter 412 und 414 steuern das Lesen/Schreiben, während Schalter 416 beziehungsweise 418 das Schreiben/Lesen steuern und selbst durch die Steuereinheit 415 gesteuert werden, um bei jeder aktiven Zeilenperiode abzuwechseln.
Auf die Zeilenspeicher ist vorzugsweise ein wahlfreier Zugriff möglich, wie RAM, sie können jedoch auch vom First-in-flrst-out(FIFO)-Typ sein, wie Ladungsspeicherelemente (CCD).
Ein Schalter 422, der zu dem Zeitpunkt, zu dem der Dekoder zuerst an dem Fernsehempfänger installiert wird, vom Nutzer ausgewählt wird, informiert die Steuereinheit 415 über das Aspektverhältnis der Femsehanzeige. Wenn der Schalter 422 auf die BREITWAND-Position eingestellt ist, werden alle Speicherplätze in den Zeilenspeichern durch die Anzeige genutzt, um das Breitwandbild anzuzeigen. Diese zeitdekomprimierten Komponenten werden zwecks Anzeige auf einer Breitwandanzeige zu einem Konverter (nicht gezeigt) gesendet. Der Konverter ist dem Fachmann allgemein bekannt und konvertiert Luminanz und Chrominanz für einen Breitwandempfänger vom PAL-, SECAM- beziehungsweise NTSC-Typ in ein PAL-, SECAM- oder NTSC- Format oder bildet eine Matrix von Luminanz und Chrominanz mit Rot-, Grün- und Blau-Farbkomponenten für einen RGB-Breitwandempfänger.
Wenn der Schalter 422 auf die STANDARD-Position eingestellt ist, passen nicht alle Luminanz- und Chrominanzkomponenten in den Zeilenspeichern auf die Anzeige. Ein Auswahlsignal, das mit dem Breitwand-Fernsehsignal gesendet wird, informiert die Steuereinheit vorzugsweise, welche Speicherplätze für eine endgültige Anzeige zu verwenden sind.
Das Breitwand-Fernsehsignal wird vor einer Übertragung überwacht, und ein Betreiber wählt den Mittelpunkt des Interesses manuell aus und bewirkt, daß ein Signal erzeugt wird, das mit dem Bild übertragen wird. Verfahren zum Auswählen des Mittelpunkts des Interesses und zum Erzeugen des Auswahlsignals sind dem Fachmann allgemein bekannt, wie zum Beispiel durch die US-Patente US-A-4 476 493 und US- A-4 223 343 (oben erörtert) gezeigt. Das Auswahlsignal kann zum Beispiel den Versatz zwischen den Mittelpunkten der 16:9- und 4:3-Anzeigen oder der ersten oder der letzten Speicherstelle darstellen, wo der ausgewählte Bereich in einem Speicher gespeichert wird (Versatz zwischen rechten Kanten oder linken Kanten). Bei der bevorzugten Ausführungsform wird dieses Auswahlsignal während der vertikalen Austastlücke gesendet. Wenn mit dem Breitwandfernsehsignal kein Auswahlsignal übertragen wird, erzeugt der Dekoder ein Vorgabe-Auswahlsignal.
Die Steuereinheit 415 empfängt die Daten einschließlich des Auswahlsignals von dem Schalter 410, wobei er das Auswahlsignal wiedergewinnt und den Rest der Daten zu dem Fernsehempfänger (nicht gezeigt) durchläßt. Das Auswahlsignal wird durch die Steuereinheit 415 dekodiert und dazu verwendet, die Start- und Endadressen zum Auslesen der Luminanz- und Chrominanzkomponenten aus den Zeilenspeichern zu erzeugen. Die Chrominanz- und Luminanzadressensignale repräsentieren ein Anzeigefreigabesignal.
Wenngleich die obige Beschreibung die Verwendung eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff als Zeilenspeicher angenommen hat, faßt die bevorzugte Ausführungsform alternativ die Verwendung von First-in-first-out(FIFO)-Speichern ins Auge. Jeder der vier Zeilenspeicher (zwei Luminanz und zwei Chrominanz) muß ausreichend Speicherplätze aufweisen, um eine gesamte aktive Breitwand-Videozeile der jeweiligen Abtastungen (752 für Luminanz und 376 für Chrominanz) zu speichern. Das Auswahlsignal kann dann dazu verwendet werden, entweder das Schreiben von Abtastungen in die Zeilenspeicher oder das Lesen von Abtastungen aus denselben zu steuern.
Wenn das Auswahlsignal das Schreiben von Abtastungen steuert, wird es dazu verwendet, das Eingangssignal des FIFO zwischen aktuellen Abtastungen der Videozeile und einem Null-Signal umzuschalten. Wenn zum Beispiel der am weitesten links gelegene Bereich des Breitwandbildes auf einer Nichtbreitwand-Anzeige angezeigt werden soll, bewirkt das Auswahlsignal als erstes, daß aktuelle Bildsignale in den FIFO geschrieben werden. Wenn genügend Bildsignale (564) geschrieben wurden, um eine Nichtbreitwand-Zeile zu füllen, bewirkt das Auswahlsignal, daß Null-Signale den Rest des FIFO füllen. Beim Lesen werden die Null-Signale einfach übergangen.
Wenn das Auswahlsignal das Lesen von Abtastungen steuern soll, wird zuerst die gesamte Breitwandzeile in den FIFO geschrieben. Dann verbindet das Auswahlsignal entweder den Ausgang des FIFOs mit der Anzeige, oder er tut dies nicht. Wiederum bewirkt das Auswahlsignal unter der Annahme, daß der am weitesten links gelegene Bereich einer aktiven Breitwand-Videozeile auf einer Nichtbreitwand-Anzeige anzuzeigen ist, daß das FIFO während des Lesens der ersten 564 Abtastungen mit der Anzeige verbunden ist und während des Lesens des Restes (der wiederum übergangen wird) von der Anzeige getrennt ist.

BEISPIEL 2

Abtastungen eines Breitwand-Fernsehsignals mit einem Aspektverhältnis von 16:9 werden mit 6 Fs übertragen. Demgemäß betragen die Luminanz- und Chrominanz-Schreibtakte an den Empfängern ebenfalls 6 Fs. Für eine Anzeige auf Fernsehern mit einem Aspektverhältnis von 16:9 beträgt der Luminanz-Lesetakt 4 Fs, und der Chrominanz- Lesetakt beträgt 2 Fs. Für eine Anzeige auf Fernsehern mit herkömmlichem (4:3) Aspektverhältnis beträgt der Luminanz-Lesetakt
4/3/16/9 * 4 Fs = 3 Fs
und der Chrominanz-Lesetakt beträgt 1,5 Fs.
Durch die obigen zwei Beispiele ist ersichtlich, daß das Verhältnis des Aspektverhältnisses des Empfängers zu jenem des übertragenen Signals die richtigen Schreibtaktraten bestimmt. Dies gilt ungeachtet der Frequenz, mit der Abtastungen übertragen werden. Wenn zum Beispiel Abtastungen eines Signals mit einem Aspektverhältnis von 16:9 MAC-formatiert und mit 8 Fs übertragen werden, beträgt der Luminanz-Lesetakt 4 Fs, und der Chrominanz- Leset akt beträgt 2 Fs für eine Anzeige auf einem Bildschirm mit einem Aspektverhältnis von 16:9; der Luminanz-Lesetakt beträgt ((4/3)1(16/9) x 4 Fs = 3 Fs, wobei der Chrominanz-Lesetakt 1,5 Fs für eine Anzeige auf einem Bildschirm mit herkömmlichem (4:3) Aspektverhältnis beträgt.
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Taktfrequenzgenerator-Schaltungsaufbaus, der von dem Dekoder von Figur 4 verwendet wird. Wie bei herkömmlichem B-MAC arbeitet ein spannungsgesteuerter Oszillator 510 bei 12 Fs und ist auf das B-MAC-Farbsynchronsignal, das Daten folgt und der Chrominanz in jeder Zeile vorausgeht, frequenzsynchronisiert. Der Oszillator 510 treibt zwei Frequenzteiler 512 und 514, die den Schreibtakt mit 6 Fs beziehungsweise den Breitwand- Luminanzlesetakt mit 4 Fs erzeugen. Der Teiler 512 treibt einen Frequenzteiler 516, der den Nichtbreitwand-Luminanzlesetakt von 3 Fs erzeugt. Ein Frequenzteiler 518 teilt den Luminanz-Lesetakt durch zwei, wobei der Chrominanz-Lesetakt erzeugt wird. Beide Lesetaktfrequenzen werden durch einen Schalter 422 gesteuert, welcher der gleiche Schalter ist, wie in Figur 4 gezeigt.
Es ist auch möglich, ein NTSC-ähnliches Signal zu übertragen, das die gesamte Breitwand-Fernsehsignalinformation trägt. Um jedoch die gesamte Information in der selben aktiven Videozeile mit 52,5 us zu erhalten, muß das Signal zeitkomprimiert werden. Da die NTSC- und ähnliche zusammengesetzte Signale analog sind, wird eine Zeitkompression durch Modulieren der Breitwand-Farbinformation auf eine höhere Subträgerfrequenz erhalten. Die neue Subträgerfrequenz (F's) wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
BREITWAND - ASPEKTVERHALTNIS/ NICHTBREITWAND - ASPEKTVERHÄLTNIS * NICHTBREITWAND - SUBTRÄGER = F's
wobei
NICHTBREITWAND-ASPEKTVERHÄLTNIS = 4,3
NICHTBREITWAND-SUBTRÄGER = 3,579545 MHz
Daher ist, wenn das Breitwand-Aspektverhältnis mit 1,85:1 gewählt wird, der Farbsubträger des Breitwandsignals ungefähr 4,9667 MHz In ähnlicher Weise ist für ein Aspektverhältnis von 16:9 der neue Farbsubträger ungefähr 4,7727 MHz, und für ein Aspektverhältnis von 5:3 ist der modulierende Subträger ungefähr 4,4744 MHz.
Da diese Frequenzen keine Primzahlen sind, kann die Auslegung eines neuen Generators vereinfacht werden. Außerdem können weitere ungerade ganze Zahlen nahe diesen Werten mit sehr geringfügigen Änderungen im aktuellen Aspektverhältnis des übertragenen Signals verwendet werden. Es ist bekannt, daß geringe Unterschiede im Aspektverhältnis vom Beobachter nicht bemerkt werden.
Nunmehr Figur 6 betrachtend, wird nun eine Beschreibung eines Dekoders erörtert, bei dem ein zusammengesetztes Breitwandsignal für eine Anzeige sowohl auf Breitwand- als auch auf herkömmlichen (NTSC) Anzeigen übertragen wird. Das Basisbandsignal wird vom Frontende 1011 eines Fernsehempfängers empfangen, das einen Demodulator zum Demodulieren des empfangenen Signals auf das Basisband beinhaltet, und wird von einem Dekoder 1010 wie folgt verarbeitet. Ein Schalter 1012 wird durch den Nutzer so eingestellt, daß er den Dekoder 1010 über das Aspektverhältnis der Anzeige informiert, mit welcher der Dekoder verbunden ist. Wenn der Schalter 1012 auf BREITWAND eingestellt ist, läßt der Dekoder einfach das gesamte Breitwandsignal zu einem FBAS- Fernseher 1045 durch.
Wenn der Schalter 1012 auf STANDARD eingestellt ist, wird das analoge Signal durch einen Abtast-Halte-Schaltkreis 1020 und einen A/D-Wandler 1025 in ein digitales umgewandelt. Dieses digitale Signal wird mit einer ersten Taktrate in einen Speicher geschrieben und mit einer zweiten (langsameren) Taktrate ausgelesen. Ein Teil der ausgelesenen Abtastungen wird durch eine Zeitdekompressionseinheit und eine Auswahleinheit 1030 zur Anzeige ausgewählt. Die Zeitdekompressionseinheit erfordert zwei Speicher, wobei in einen geschrieben wird, während vom anderen gelesen wird. Der Teil der Abtastungen, der ausgelesen wird (im Fall von Speichern mit wahlfreiem Zugriff) oder in den geschrieben wird (im Fall von FIFO-Speicherbauelementen) wird gemäß dem Auswahlsignal ausgewählt, das zuvor unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben wurde. Wenn kein Auswahlsignal vorliegt, wird von dem Dekoder eine Vorgabeposition erzeugt. Die Steuerung der Speicher und die Auswahl sind identisch mit der Beschreibung von Figur 4. Der ausgewählte Teil des Breitwandsignals wird durch einen Digital/Analog-Wandler 1035 in analog zurückgewandelt, und der ausgewählte Teil wird dann zum FBAS-Fernseher 1045 durchgelassen. Das dekomprimierte Signal enthält einen Farbsubträger mit 3,579545 MHz, wenn der Nichtbreitwand-Fernseher dafür ausgelegt ist, NTSC-Signale zu empfangen.
Es sind Dekoder beschrieben worden, die ermöglichen, daß Breitwand-Übertragungen mit Nichtbreitwand-Empfängern kompatibel sind. In Anbetracht der ungeheuren Menge an Nichtbreitwand-Bildern, die entweder von Fernsehstationen übertragen werden oder zu Hause auf Videoband gespeichert sind, liegt eine Notwendigkeit vor, daß Breitwand-Empfänger mit diesen Nichtbreitwand-Signalen kompatibel sind. Nunmehr Figur 7 betrachtend, wird nun ein Dekoder zum Anzeigen von herkömmlichen Fernsehsignalen auf Breitwand-Anzeigen mit einem Aspektverhältnis von 16:9 erörtert.
Das zusammengesetzte NTSC-Basisband-Videosignal wird an dem Dekoder am Eingangsanschluß 1105 eingegeben, wo es optional tiefpaßgefiltert 1110 und durch einen Abtast-Halte-Schaltkreis und einen A/D-Wandler 1115 in ein digitales Signal umgewandelt wird. Die digitalen Abtastungen müssen zeitkomprimiert werden, um ohne Verzerrung auf die Breitwand-Anzeige zu passen. Um dies zu bewerkstelligen, führen Demultiplexer 1125 und 1130 zusammen mit Multiplexern 1135 und 1140 über Zeilenspeicher 1145 bis 1160 eine Zeitkompression der Abtastungen durch. Das komprimierte Bild füllt nicht die gesamte Breitwand-Anzeige. Das Nichtbreitwand-Signal, das zur Anzeige ohne Verzerrung auf einer Breitwand-Anzeige komprimiert wurde, wird von einem Zähler 1165 und einem Lesefreigabe-Gatter 1170 um eine Verzögerung verzögert, die vorzugsweise bewirkt, daß das angezeigte Bild auf der Breitwandanzeige zentriert ist. Während der Verzögerung werden von den Zeilenspeichern keine Bildelemente ausgegeben. Außerdem werden keine Bildelemente ausgegeben, nachdem die Zeilenspeicher die gesamte Nichtbreitwand-Videozeile ausgelesen haben. Das Fehlen von Bildelementen erzeugt Null-Komponenten, die dazu verwendet werden, eine Grenze zum Abgrenzen des Nichtbreitwandsignals auf der Breitwandanzeige zu erzeugen. Es sei erwähnt, daß Luminanz und Chrominanz in ihre jeweiligen Zeilenspeicher mit 3 Fs eingeschrieben und mit 4 Fs ausgelesen werden. Dieses Zeitkompressionsverhältnis (4:3) ist das Verhältnis des Breitwand-Aspektverhältnisses (16:9) zu dem Aspektverhältnis eines herkömmlichen Bildschirms (4:3). Es können andere Lese-Schreib-Raten gewählt werden, die ebenfalls von dem Breitwand-Aspektverhältnis abhängig sind.
Die komprimierten Chrominanz-Komponenten werden durch einen Demultiplexer 1175 in ihre R-Y- und B-Y-Komponenten getrennt. Die Luminanz- und R-Y- sowie B-Y- Chrominanz-Komponenten werden durch Digital-Analog-Wandler 1180, 1185 beziehungsweise 1190 nach analog umgewandelt, wonach sie durch Filter 1195a, b beziehungsweise c tiefpaßgeflltert und durch einen Konverter 1200 in anzeigbare Signale umgewandelt werden. Der Konverter 1200 wandelt entweder die Signale für NTSC, PAL oder SECAM um oder bildet mit den Signalen eine Matrix für eine Anzeige auf einem RGB-Bildschirm.

Claims

1. Verfahren zum Umwandeln eines zusammengesetzten zeilen- und feldabgerasterten Nichtbreitwand-Videosignals in ein Signal zur Anzeige auf einem Breitwand- Fernsehempfänger wobei das angezeigte Signal ein Nichtbreitwand-Aspektverhältnis besitzt, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

Abtasten des zusammengesetzten Videosignals mit einer ersten Taktrate, wobei digitale Proben desselben erzeugt werden;

Trennen der digitalen Proben in Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten;

Schreiben der digitalen Chrominanzsignalkomponenten, die eine Zeile repräsentieren, in ein erstes Speichermittel (1155, 1160) mit der ersten Taktrate;

Schreiben der digitalen Luminanzsignalkomponenten, die eine Zeile repräsentieren, in ein zweites Speichermittel (1145, 1150) mit der ersten Taktrate;

abwechselndes Lesen der digitalen Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten Speichermittel (1145 bis 1160) mit einer zweiten Taktrate nach einer vorgegebenen Verzögerung, wobei die zweite Taktrate höher als die erste Taktrate ist;

Umwandeln der Chrominanz- und Luminanzsignalkomponenten in analoge Komponenten; und

Bilden einer Matrix aus den analogen Komponenten, um Signale, die repäsentativ für Farbsignale sind, zur Anzeige auf dem Breitwand-Fernsehempfänger zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

Verzögern des abwechselnden Lesens der Signalkomponenten, um Null-Komponenten zu erzeugen;

Umwandeln der Null-Komponenten in analoge Komponenten; und bei dem der Schritt der Matrixbildung die Bildung einer Matrix aus den analogen Chrominanz- und Luminanzkomponenten, um Signale, die repräsentativ für Farbsignale sind, zur Anzeige auf dem Breitwand-Fernsehempfänger als Bildelemente zu erzeugen, sowie die Bildung einer Matrix aus den Null-Komponenten beinhaltet, um Signale, die repräsentativ für einen Rand sind, zum Begrenzen der Bildelemente zu erzeugen.

3. Vorrichtung zum Umwandeln eines zusammengesetzten Nichtbreitwand-Farbfernsehsignals in ein Signal zur Anzeige auf einem Brei twand-Fernsehempfänger, wobei das angezeigte Signal ein Nicht breitwand-Aspektverhältnis besitzt, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:

A/D-Konvertermittel (1115) zum Abtasten des Nichtbreitwand-Signals mit einer ersten Frequenz und zum Erzeugen von digitalen Proben desselben;

Filtermittel (1120) zum Trennen der digitalen Videoproben in Proben von Chrominanz- und Luminanzkomponenten;

Zeilenspeichermittel (1145 bis 1160) zum Speichern der Proben der Chrominanz- und Luminanzkomponenten mit der ersten Frequenz;

selektive Auslesemittel (1135, 1140) zum selektiven Auslesen eines Blocks von Proben von Chrominanz- und Luminanzkomponenten aus den Zeilenspeichermitteln (1145 bis 1160) mit einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist;

Verzögerungsmittel (1165) zum Verzögern des Ausgangssignals des Blocks von Komponentenproben von den Zeilenspeichermitteln um eine vorgegebene Zeitspanne;

D/A-Konvertermittel (1180 bis 1190) zum Empfangen der Proben der Chrominanz- und Luminanzkomponenten von den Zeilenspeichermitteln und zum Erzeugen von analogen Signalen derselben; und

Matrixmittel (1200) zum Umwandeln der analogen Luminanz- und Chrominanzsignale in eine Form, die für eine Anzeige auf dem Breitwand-Fernsehempfänger geeignet ist.