DE3784574T2

DE3784574T2 - Verarbeitungseinrichtung fuer multiplexe signale.

Info

Publication number: DE3784574T2
Application number: DE8787306208T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Abe; Kouji Aono; Shuji Inoue; Eiji Iwasaki; Sadashi Kageyama; Mitsujiro Matsumoto; Hitoshi Takai; Kiyoshi Uchimura; Yoshio Yasumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: DE3784574D1; EP0484322A2; AU7550687A; CA1330590C; KR880002400A; KR910002634B1; EP0253623A2; EP0253623A3; EP0484322A3; AU582053B2; US4882614A; EP0253623B1; US4944032A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Multiplexen eines spezifischen Signals mit einem amplitudenmodulierten Signal, zum Übertragen und Empfangen des multiplexten Signals und zum Extrahieren des spezifischen Signals vom multiplexten Signal.
In Japan sind mehr als 25 Jahre vergangen, seitdem die Farbfernsehübertragung des gegenwärtigen NTSC (National Television System Committee)-Systems im Jahre 1960 begann. In diesem Zeitraum sind verschiedene neue Fernsehsysteme vorgeschlagen worden, um den Forderungen nach höherer Auflösung und höherem Leistungsniveau der Fernsehempfänger nachzukommen. Zur gleichen Zeit haben sich die Inhalte der dem Betrachter dargebotenen Programme von bloßen Studioprogrammen oder Außenaufnahmeprogrammen zu Programmen mit Bildern von höherer Bildqualität und mehr realistischem Eindruck, wie bei Kinoformatfilmen, verändert.
Das gegenwärtige Übertragungssystem ist spezifiziert durch 525 Abtastzeilen, einer 2:1-Zeilensprungabtastung (interlace), einer horizontalen Bandbreite des Luminanzsignals von 4,2 MHz und einem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 (siehe beispielsweise Broadcasting Technology Series, Color Television, herausgegeben durch Japan Broadcasting Corporation, Japan Broadcasting Corporation Pub., 1961). Auf diesem Hintergrund sind mehrere Fernsehsignalkompositionsverfahren im Hinblick auf Kompatibilität mit dem gegenwärtigen Übertragungssystem und im Hinblick auf eine Verbesserung der horizontalen Auflösung vorgeschlagen worden. Ein solches Beispiel ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-171387 offenbart. Bei Betrachten des NTSC-Fernsehsignals, das in einer zweidimensionalen Ebene mit Zeitfrequenz f&sub1; und vertikaler Frequenz f&sub2; dargestellt ist, sind die Chrominanzsignale C im zweiten und vierten Quadranten aufgrund der Phasenbeziehung mit dem Chrominanzunterträger fsc dargestellt. Das Beispiel verwendet den freien ersten und dritten Quadranten zum Multiplexen der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals. Das Chrominanzsignal und die Multiplex-Hochfrequenzkomponenten werden auf der Empfangsseite getrennt und reproduziert dargestellt, wobei die horizontale Auflösung erhöht wird.
Bei der gegenwärtigen Fernsehübertragung, wie sich aus dem Obigen ergibt, ist das Band der Signale durch den Standard begrenzt und es ist nicht einfach, einige neue Informationen quantitativ hinzuzufügen. Beispielsweise sind Verfahren zur Verbesserung der horizontalen Auflösung vorgeschlagenworden, aber viele Probleme sind im Hinblick auf die Kompatibilität mit dem gegenwärtigen Fernsehübertragungssystem und der Verschlechterung der Demodulationscharakteristik der Hochfrequenzkomponenten bei einem bewegten Bild ungelöst. Daneben kann das Übertragungsband als einfachste Lösung nicht vom Standpunkt der effektiven Nutzting der Radiowellenquellen verbreitert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verarbeitungseinrichtung für ein Signal in einem Fernsehsignalübertragungssystem bereit, mit:
einer Erzeugungseinrichtung eines Hauptsignals zum Erzeugen eines Fernsehsignals als Hauptsignal;
einer Erzeugungseinrichtung für ein Zusatzsignal zur Erzeugung eines zusätzlichen Signals;
einer Erzeugungseinrichtung für einen Träger zur Erzeugung eines ersten Trägers;
einer Amplitudenmodulationseinrichtung für den ersten Träger zur Amplitudenmodulierung des ersten Trägers durch das Hauptsignal, um ein erstes amplitudenmoduliertes Restseitenbandsignal zu erhalten;
einer Phasenverschiebeeinrichtung zum Verschieben einer Phase des ersten Trägers um 90º, um einen zweiten Träger zu erhalten;
einer zweiten Amplitudenmodulationseinrichtung zur Amplitudenmodulierung des zweiten Trägers durch das Zusatzinformationssignal, um ein amplitudenmoduliertes Zweiseitenbandsignal zu erhalten;
einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen eines multiplexten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung außerdem ein inverses Nyquist-Filter enthält, das mit der zweiten Amplitudenmodulationseinrichtung gekoppelt ist und zur Filterung des amplitudenmodulierten Zweiseitenbandsignals zum Erhalten eines amplitudenmodulierten zweiten Restseitenbandsignals eine Nyquist-Charakteristik aufweist, wobei das inverse Nyquist-Filter eine Frequenzcharakteristik aufweist, die im wesentlichen symmetrisch im Hinblick auf eine Frequenz des ersten Trägers zu einer Frequenzcharakteristik eines Nyquist-Filters ist, welches in einer Videoerkennungsstufe eines Fernsehempfängers vorgesehen ist, und daß eine Additionseinrichtung zum Addieren der ersten und zweiten amplitudenmodulierten Restseitenbandsignale zum Erhalt des multiplexten Signals vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Signalempfangssystem zum Empfang eines multiplexten Signals mit einem ersten Signal, welches durch Restseitenbandamplitudienmodulierung eines ersten Trägers durch ein Fernsehsignal als ein Hauptsignal in einem Restseitenband erhalten wird, und mit einem zweiten Signal, welches mit dem ersten Signal multiplext ist und durch Amplitudenmodulierung eines zweiten Trägers erhältlich ist, welcher die gleiche Frequenz und um 90º phasenverschoben im Hinblick auf den ersten Träger durch ein zusätzliches Informationssignal im Zweiseitenband ist, wobei die Vorrichtung enthält:
eine Trägerregeneriereinrichtung zum Erzeugen des ersten Trägers vom multiplexten Signal;
eine Hauptsignalerkenneinrichtung zum Erkennen des Hauptsignals vom multiplexten Signal durch synchrone Erkennung unter Verwendung des regenerierten ersten Trägers;
eine Hauptsignalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des durch die Hauptsignalerkenneinrichtung erfaßten Hauptsignals;
einer Phasenverschiebeeinrichtung zum Verschieben einer Phase des regenerierten ersten Trägers um 90º, um den zweiten Träger zu erhalten;
ein Filter zum Durchlassen des multiplexten Signals, um Quadraturverzerrung zu entfernen;
eine Zusatzinformationssignalerfassungseinrichtung zum Erkennen eines Zusatzinformationssignals von dem von Quadraturverzerrung befreiten, multiplexten Signal durch synchrone Erfassung unter Verwendung des zweiten Trägers von der Phasenverschiebeeinrichtung; und
eine Zusatzinformationssignalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des Zusatzinformationssignals, das durch die Zusatzinformationssignalerfassungseinrichtung erfaßt wurde, um ein Originalsignal für das Zusatzinformationssignal zu erhalten,
dadurch gekennzeichnet, daß
das obere Ende der Frequenzcharakteristik des Durchlaßbandes des ersten Filters so ist, daß die Frequenzcharakteristik der Hauptsignalkomponente im multiplexten Signal nach Filterung durch das erste Filter symmetrisch im Hinblick auf eine Frequenz des zweiten Trägers ist, wodurch das Hauptsignalkomponentenzweiseitenband erhältlich ist;
das zweite im empfangenen, multiplexten Signal enthaltene Signal durch weitere Filterung des amplitudenmodulierten Zweiseitenbandsignals durch ein inverses Nyquist-Filter erhältlich ist, welches eine Nyquist-Charakteristik zur Bildung eines Restseitenbandsignals aufweist;
die Vorrichtung weiterhin ein Nyquist-Filter zum Filtern des multiplexten Signals aufweist im Hinblick auf eine Frequenz des ersten Trägers; und
die Hauptsignalerkenneinrichtung das Hauptsignal von dem multiplexten Signal erkennt, welches durch das Nyquist-Filter hindurchgetreten ist, durch synchrones Erkennen unter Verwendung des regenerierten ersten Trägers.
Es ist ein Hauptvorteil der Erfindung, daß eine Verarbeitungseinrichtung für multiplexe Signale zur Multiplexübertragung einer großen Zahl von Informationen in einem bestimmten Band bereitgestellt wird.
Aufgrund der Erfindung ist es möglich, nicht nur die konventionellen Fernsehübertragungsbilder zu erhalten, sondern auch Zusatzinformationen am Empfänger zu empfangen durch Erzeugen eines Fernsehsignals, welches zur multiplexen Übertragung von weiteren Informationen innerhalb des Standardbandes der existierenden Fernsehübertragung fähig ist. Zur gleichen Zeit gibt es nahezu keine Interferenz durch das die Zusatzinformation tragende Signal, welches im folgenden als Multiplexsignal bezeichnet wird, wenn das Multiplexsignal durch einen existierenden Fernsehempfänger empfangen wird, und die Kompatibilität mit den existierenden Fernsehempfängern bleibt gewahrt. Da außerdem eine Multiplexübertragung anderer Informationen in dem durch den Standard definierten Band möglich ist, ist die Erfindung ebenfalls unter dem Gesichtspunkt der effektiven Nutzung von Radiowellenquellen von Vorteil.
Es zeigen:
Fig. 2, Fig. 5(a), Fig. 6(a), Fig. 9(a), Fig. 12(a), Fig. 18, Fig. 24, Fig. 30 Blockdiagramme eines Multiplexsignalverarbeiters auf der Übertragungsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 4(c), Fig. 5(b), Fig. 6(b), Fig. 9(b), Fig. 12(b), Fig. 25, Fig. 35 Blockdiagramme eines Multiplexsignalverarbeiters auf der Empfangsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 1, Fig. 7, Fig. 10, Fig. 23 Spektraldiagramme zur Darstellung des Verarbeitungsverfahrens des Multiplexverarbeiters auf der Übertragungsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 4(a), Fig. 8, Fig. 11 Spektraldiagramme zur Darstellung des Verarbeitungsverfahrens des Multiplexsignalverarbeiters auf der Empfangsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 4(b) ein Vektordiagramm zur Erläuterung des Prinzips des Multiplexsignalverarbeiters auf der Empfangsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 3 (a), (b), (c) entsprechend ein Blockdiagramm, ein Spektraldiagrmam und ein Vektordiagramm zur Darstellung eines bekannten Fernsehempfängers;
Fig. 13(a) eine interne Schaltungszusammensetzung eines Signalgenerators 125 aus Fig. 12(a);
Fig. 13(b) ein Beispiel eines Diskriminierungssignals;
Fig. 14 eine interne Schaltungszusammensetzung eines Signalseparators 131 aus Fig. 12(b);
Fig. 15 eine interne Schaltungszusammensetzung eines Signalselektors 137 aus Fig. 12(b);
Fig. 16 ein Beispiel eines Anzeigeschirms von existierendem Fernsehen und eine Zeitachsensdarstellung eines Farbmischsignals;
Fig. 17 ein Beispiel eines Darstellungsschirms bei einem Seitenverhältnis von 5:3 und einer Zeitachsendarstellung eines Farbmischsignals;
Fig. 19 eine Bildzusammensetzung bei einem anderen Seitenverhältnis;
Fig. 20 ein Signalwellenformdiagramm zur Darstellung des Signalverarbeitungsschritts in Fig. 18;
Fig. 21 ein Spektraldiagramm zur Darstellung eines Signalverarbeitungsschritts in Fig. 18;
Fig. 22 ein Diagramm zur Darstellung der Austastperiode des Fernsehsignals;
Fig. 26 ein Blockdiagramm der Übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 27 Wellenformen des im Referenzsignalgerator in Fig. 26 und Fig. 28 erzeugten Referenzsignals;
Fig. 28 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Geistbildreduktionseinrichtung nach Fig. 26;
Fig. 29 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel eines Transversalfilters nach Fig. 28;
Fig. 31 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Hilfssignalschaltung nach Fig. 30 für einen Videohochfrequenzbereich;
Fig. 32 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Breitaspektvideohilfsschaltung nach Fig. 30;
Fig. 33 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Operation der Breitaspektvideohilfsschaltung nach Fig. 30;
Fig. 34 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel eines Scramble-Verarbeiters nach Fig. 30;
Fig. 36 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Zusatzschaltung nach Fig. 35 für den Videohochfrequenzbereich;
Fig. 37 eine Schaltkreiszusammensetzung für ein Beispiel einer Breitaspektvideoaddierschaltung nch Fig. 35;
Fig. 38 eine Schaltkreiszusammensetzung für ein Beispiel eines Scramble-Demodulierers nach Fig. 35;
Fig. 39 eine Schaltkreiszusammesnetzung für ein Beispiel für einen Kleinbildschirmvideoaddierschaltung nach Fig. 35;
Fig. 40 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Operation der Kleinbildschirmvideoaddierschaltung nach Fig. 35;
Fig. 41 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Verarbeitungseinrichtung eines Fernsehmultiplexsignals auf der Übertragungsseite gemäß der Erfindung;
Fig. 42 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Verarbeitungsschaltung 610 in Fig. 41 für ein Multiplexsignal;
Fig. 43 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Verarbeitungseinrichtung für ein Fernsehmultiplexsignal auf der Empfangsseite gemäß der Erfindung; und
Fig. 44 eine Schaltungszusammensetzung für ein Beispiel einer Regenerierschaltung 701 aus Fig. 43 des Multiplexsignals.
Fig. 1 zeigt ein Spektraldiagramm zur Darstellung des Verarbeitungsverfahrens des Fernsehsignals auf der Übertragungsseite gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung. Insbesondere zeigt Fig. 1(a) ein Spektraldiagramm eines amplitudenmodulierten Restseitenbandfernsehsignals in dem NTSC-Fernsehsystem, in dem das untere Seitenband des Videoträgers P&sub1; das Restseitenband ist. In diesem Fall kann das Signal jedes Fernsehsignal sein, das amplitudenmoduliert in dem Restseitenband ist. Es ist nicht auf das NTSC-Fernsehsignal begrenzt. Fig. 1(b) zeigt ein Signal, das durch Amplitudenmodulation eines Restseitenbandes eines Trägers P&sub2; erhalten ist, der die gleiche Frequenz und eine um 90º unterschiedliche Phase im Vergleich zum Videoträger P&sub1; durch ein Multiplexsignal unterschiedlich vom Fernsehsignal nach Fig. 1(a) ist. Vorzugsweise wird der Träger P&sub2; in der Austastperiode entfernt. Ist das Signal in Fig. 1(b) mit dem Fernsehsignal aus Fig. 1(a) multiplext, wird das Ergebnis in Fig. 1(c)) dargestellt. Das Multiplexsignal kann sowohl ein Analogsignal als auch ein Digitalsignal sein.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Verarbeiters für Fernsehmultiplexsignale auf der Übertragungsseite als einer Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt sind ein Hauptsignalgenerator 601, ein Hauptsignaleingabeanschluß 1, ein Amplitudenmodulator 2, ein VSB-Filter 3, ein Oszillator 4, ein Phasenverschieber 5, ein Multiplexsignalerzeuger 602, ein Multiplexsignaleingabeanschluß 6, ein Amplitudenmodulator 7, ein inverses Nyquist-Filter 9, ein Addierer 9, ein Ausgabeanschluß 10 für ein Farbmischsignal, ein Transmitter 58 und eine Antenne 59. Weiterhin ist eine Überlagerungsschaltung 11 für ein Multiplexsignal dargestellt. Durch ein durch den Originalsignalerzeuger 601 erzeugtes Hauptsignal, beispielsweise ein Videobasisbandsignal, wird ein durch den Oszillator 4 erzeugter Träger P&sub1; durch den Amplitudenmodulator amplitudenmoduliert. Das erhaltene modulierte Signal ist durch den VSB-Filter 3 in seinem Band begrenzt, um ein Restseitenbandsignal zu werden, das dem Addierer 9 zugeführt wird. Das VSB-Filter 3 ist ein Filter zum Transformieren eines Zweiseitenbandsignals in ein Restseitenbandsignal. Der Träger P&sub1; vom Oszillator 4 ist durch den Phasenverschieber 5 in seiner Phase um 90º verschoben, wodurch sich ein Träger P&sub2; ergibt. Durch ein in dem Multiplexsignalgenerator 602 erzeugtes Multiplexsignal wird der Träger P&sub2; im Doppelseitenband durch den Amplitudenmodulator amplitudenmoduliert und vorzugsweise wird in der Austastperiode der Träger entfernt. Die Phasenverschieberichtung des Phasenverschiebers 5 kann entweder fest sein oder in Intervallen der horizontalen Abtastperiode (Halbbild oder Bild) variieren. Das modulierte Multiplexsignal wird durch das inverse Nyquist-Filter 8 in seinem Band begrenzt und dann dem Addierer 9 zugeführt.
Die Amplitudenfrequenzcharakteristik des inversen Nyquist-Filters 8 ist, wie später erwähnt wird, so, daß sie eine Eigenschaft symmetrisch zu der Amplitudenfrequenzcharakteristik direkt vor der Videoerkennung am Empfänger im Hinblick auf den Videoträger besitzt. Der Ausgang des Addierers 9 ist ein zusammengesetztes Signal. Das heißt, das modulierte Multiplexsignal wird durch den Addierer 9 dem modulierten Videobasisbandsignal überlagert, um das zusammengesetzte Signal zu bilden. Das zusammengesetzte Signal wird durch den Transmitter 58 über Antenne 59 ausgegeben. Allerdings ist der Übertragungsweg nicht auf das drahtlose System beschränkt. In diesem Beispiel erhält man das zusammengesetzte Signal durch Addieren der Ausgänge des VSB-Filters 3 und des inversen Nyquist-Filters 8. Allerdings ist es auch möglich, die Summe der Ausgänge des Amplitudenmodulators 2 und des inversen Nyquist-Filters 8 dem VSB-Filter 3 einzuspeisen, um das zusammengesetzte Signal zu erhalten.
Andererseits ist ein Prozessor für ein Fernsehmultiplexsignal auf der Empfangsseite bei eine Ausführungsform der Erfindung wie folgt aufgebaut. Das folgende Beispiel betrifft eine irdische Übertragung eins NTSC-Fernsehsystems, ist allerdings nicht darauf beschränkt. Fig. 3(a) zeigt ein Blockdiagramm eines existierenden Fernsehempfängers für Videosynchronerfassung mit einer Antenne 21, einem Tuner 22, einem Nyquist-Filter 23, einem Videodetektor 24, einem Trägerregenerator 25 und einem Hauptsignalausgabesnschluß 26. Das von der Ausgabeseite ausgegebene Signal wird durch die Antenne 21 empfangen. Es wird durch den Tuner 22 in ein mittleres Frequenzband frequenzgewandelt und durch das Nyquist-Filter 23 in seinem Band beschränkt. Das bandbeschränkte Signal wird dem Videodetektor 24 und dem Trägerregenerator 25 eingespeist. Im Trägerregenerator 25 wird ein Videoträger I&sub1; zur synchronen Erfassung regeneriert. Das bandbegrenzte Signal wird durch den Träger I&sub1; im Videodetektor 24 synchron erfaßt und wird das Hauptsignal, d. h. das Videobasisbandsignal. Die Frequenzcharakteristik des Nyquist-Filters 23 ist wie folgt. Gemäß Fig. 3 (b), die die Frequenzcharakteristik des Nyquist-Filters 23 zeigt, wird die Amplitude beim Videoträger I&sub1; um 6dB geschwächt und die Nyquist-Filtercharakteristik besitzt nahezu eine ungrad-symmetrische Amplitudeneigenschaft im Hinblick auf den Videoträger I&sub1;.
Andererseits, siehe Fig. 1(b), wenn das Multiplexsignal durch das Filter im Transmitter mit einer inversen Charakteristik zur Frequenzcharakteristik des Nyquist-Filters im Empfänger bandmäßig begrenzt ist, sind die Multiplexsignalkomponenten im gestrichelten Bereich der Fig. 3(b) nahezu ein Zweiseitenband. Wenn dies durch ein Vektordiagramm dargestellt wird, erhält man das in Fig. 3(c) Dargestellte, in dem I&sub1; der Videoträger des Hauptsignals ist, d.h. das Videobasisbandsignal, und I&sub2; ist der Träger des Multiplexsignals, welcher die gleiche Frequenz, aber um eine 90º verschobene Phase, wie I&sub1; aufweist. Das Videobasisbandsignal ist ein Restseitenbandsignal im Hinblick auf den Träger I&sub1;, so daß die oberen und unteren Seitenbänder Vektor aU und Vektor aL entsprechend sind, welche Vektoren a&sub1; und a&sub2; entsprechend werden, wenn sie in orthogonale Vektoren zerlegt werden. Da das Multiplexsignal nahezu ein Zweiseitenbandsignal ist, ist unter der Annahme, daß die oberen und unteren Seitenbänder entsprechend Vektoren bU und vL sind, deren zusammengesetzter Vektor b&sub2;, welcher nur die Komponente ist, die den Vektor I&sub1; orthogonal schneidet. Das heißt, wenn das Hauptsignal durch den Träger I&sub1; synchron erfaßt wird, tritt eine Quadraturverzerrung aufgrund des Vektors a&sub2; und Vektor b&sub2;-Komponenten nicht auf. Folglich tritt im Prinzip das Nichtzusammenpassen des Multiplexsignals zum Existieren Fernsehempfänger, der die Videosynchronerfassung durchführt, nicht auf.
Im folgenden wird die Erfassung eines Multiplexsignals auf der Empfangsseite dargestellt. Das Signal des Videozwischenfrequenzbandes, welches die Ausgabe des Tuners ist, wird bandgemäß durch ein Bandfilter nach Fig. 4(a) begrenzt, so daß das Hauptsignal, d.h. das Videobasisbandsignal, ein Zweiseitenband wird. Dessen Vektordarstellung ist in Fig. 4(b) dargestellt. Da das Multiplexsignal ein Restseitenband bezüglich des Trägers I&sub2; ist, sind entsprechend die oberen und unteren Seitenbänder Vektoren bU und bL, die entsprechend Vektoren b&sub1; und b&sub2; werden, wenn sie in orthogonale Vektoren zerlegt werden. Gleichzeitig, da das Videobasisbandsignal nahezu ein Zweiseitenbandsignal durch die Funktion des Bandfilters ist, unter der Annahme, daß die oberen und unteren Seitenbänder Vektoren aU und aL sind, ist deren Additionsvektor a&sub1;, der die einzige Komponente ist, die den Vektor I&sub2; orthogonal schneidet. D.h., wenn das Multiplexsignal synchron durch den Träger I&sub2; erfaßt wird, tritt eine Quadraturverzerrung aufgrund des Vektors a&sub1; und Vektor b&sub2;-Komponenten nicht auf. Folglich können nur die Multiplexsignalkomponenten demoduliert werden.
Fig. 4(c) zeigt ein Beispiel eines Prozessors für Fernsehmultiplexsignale zur Demodulierung der Multiplexsignale mit einer Antenne 31, einem Tuner 32, einem Nyquist-Filter 33, einem Videodetektor 34, einem Trägerregenerator 35, einem Originalsignalausgabeanschluß 36, einem Bandfilter 37, einem Phasenverschieber 38, einem Multiplexsignaldetektor 39, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 40, einem Hauptsignalprozessor 603 und einem Multiplexsignalprozessor 604. Weiterhin ist ein Multiplexsignalseparator 41 vorgesehen. Das von der Übertragungsseite übertragene Multiplexsignal wird durch Antenne 31 empfangen. Durch den Tuner 32 wird es hinsichtlich seiner Frequenz in ein Zwischenfrequenzband umgewandelt und durch das Nyquist-Filter 33 in seinem Band begrenzt. Das bandbegrenzte Signal wird dem Videodetektor 34 und dem Trägerregenerator 35 eingespeist. In dem Trägerregenerator 35 wird ein Videoträger I&sub1; zur synchronen Erfassung regeneriert. Das bandbegrenzte Signal wird durch den Träger I&sub1; in dem Videodetektor 34 erfaßt und wird das Hauptsignal, d.h., das Videobasisbandsignal. Das Hauptsignal wird beispielsweise in R-, G-, B-Signale durch den Hauptsignalprozessor 603 umgewandelt und auf dem Bildschirm 1000 dargestellt.
Der Ausgang des Tuners 32 wird ebenfalls gemäß Fig. 4(a) durch den Bandpaßfilter 37 bandbegrenzt. Durch einen gegenüber dem Träger I&sub1; durch den Phasenverschieber 38 um 90º phasenverschobenen Träger I&sub2; (d.h. durch den Träger I&sub2; mit gleicher Phase wie der auf der Übertragungsseite zur Multiplexsignalmodulation verwendete Träger), wird das bandbegrenzte Signal synchron durch den Multiplexsignaldetektoor 39 erfaßt und wird das Multiplexsignal. Das Multiplexsignal wird einer Umkehrverarbeitung im Hinblick auf die Verarbeitung durch den Multiplexsignalgenerator auf der Übertragungsseite unterworfen, und zwar in dem Multiplexsignalregenerator 604. Sowohl der Videodetektor 34 als auch der Multiplexsignaldetektor 39 ist ein Detektor zum synchronen Erfassen eines amplitudenmodulierten Signals.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem existierenden Empfänger, da das Multiplexsignal durch die synchrone Erfassung durch den Videoträger I&sub1; nahezu verschwindet, das Hauptsignal nicht durch das Multiplexsignal gestört. Weiterhin wird in einem für die Demodulation des Multiplexsignal geeigneten Empfänger nicht nur das Hauptsignal, d.h. das Videobasisbandsignal, wie oben erhalten, sondern auch das Multiplexsignal kann ohne Quadraturverzerrung durch Filtern und Synchronerfassung durch den Träger I&sub2; erhalten werden. Dies ist nicht auf das NTSC-Fernsehsystem beschränkt und kann für jedes solcher Systeme verwendet werden, solange das Signal im Restseitenband amplitudenmoduliert ist.
Fig. 5(a) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Übertragungsseite zum Multiplexen der Hochfrequenzkomponenten eines Luminanz- Signals bei einer Ausführungsform der Erfindung mit R, G, B-Eingabeanschlüssen 51, einer Matrixschaltung 52, einem Chrominanzmodulator 53, einem ersten Filter 54, einem zweiten Filter 55, einem Frequenzwandler 57, einem Addierer 56, einer Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11, einem Hauptsignaleingabeanschluß 1, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 6, einem Farbmischsignalausgabeanschluß 10, einem Transmitter 58 und einer Antenne 59. R, G, B-Signale von einer Videokamera od.dgl. werden der Matrixschaltung 52 eingespeist, um in ein Luminanzsignal Y und Chrominanzdifferenzsignale I und Q umgewandelt zu werden. Die Chrominanzdifferenzsignale I und Q werden durch den Chrominanzmodulator 43 moduliert, um ein Trägerchrominanzsignal zu bilden, welches dem Addierer 56 zugeführt wird. Das Luminanzsignal Y wird dem ersten Filter 54 und dem zweiten Filter 55 zugeführt. Die Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals Y werden durch das zweite Filter 55 bandbegrenzt und durch den Frequenzwandler 57 in einen Niederfrequenzbereich umgewandelt. Der Ausgang des ersten Filters 54 wird durch den Addierer 56 mit dem Trägerchrominanzsignal addiert. Der Ausgang des Addierers 56 wird durch den Hauptsignaleingabeanschluß 1 in die Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 eingespeist. Die Ausgabe des Frequenzwandlers 57 wird durch den Multiplexsignaleingabeanschluß 6 der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 zugeführt. Deren Ausgabe ist ein Farbmischfernsehsignal mit hohen Frequenzkomponenten des Luminanzsignals, die dem Videobasisbandsignal überlagert sind, das das Hauptsignal ist. Das Farbmischfernsehsignal wird durch den Farbmischsignalausgabeanschluß 10 dem Transmitter 58 zugeführt und von der Antenne 59 ausgesendet. In diesem Fall ist das erste Filter ein Tiefpaßfilter zum Durchlassen von beispielsweise 4,2 MHz oder weniger und das zweite Filter ist ein Hochpaßfilter zum Durchlassen von beispielsweise 4,2 MHz oder höher, oder ein Bandpaßfilter zum Durchlassen von beispielsweise der Frequenzen zwischen 4,2 und 5,2 MHz.
Fig. 5 (b) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Empfangsseite zum Wiederherstellen der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Multiplexsignalseparator 41, einem Hauptsignalausgabeanschluß 36, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 40, einer Luminanz- Chrominanztrennschaltung 61, einem Frequenzwandler 62, einem Addierer 63, einem Chrominanzdemodulator 64, einer Matrixschaltung 65 und R-, G-, B-Ausgabeanschlüssen 66. Wie obenstehend erwähnt, wird das Hauptsignal, d.h. das Videobasisbandsignal, von dem Multiplexsignalseparator 41 durch den Hauptsignalausgabeanschluß 36 ausgegeben und der Luminanz-Chrominanztrennschaltung 61 eingespeist. Das Multiplexsignal wird von dem Multiplexseparator 41 durch einen Multiplexsignalausgabeanschlun 40 ausgegeben und dem Freguenzwandler 62 zugeführt. Das Videobasisbandsignal wird in ein Luminanzsignal und das Trägerchrominanzsignal durch die Luminanz-Chrominanztrennschaltung 61 aufgeteilt. Das abgeteilte Trägerchrominanzsignal wird in die Chrominanzdifferenzsignale I und Q in dem Chrominanzdemodulator 64 demoduliert und diese werden der Matrixschaltung 65 zugeführt. Das von dem Separator 41 demodulierte Multiplexsignal, d.h. die Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals, werden durch den Frequenzwandler 62 in ihr Originalfrequenzband umgewandelt und im Addierer 63 mit der Niederfrequenzkomponente des Luminanzsignals, die durch die Luminanz-Chrominanztrennschaltung 61 abgeteilt wurde, addiert. Das addierte Resultat wird der Matrixschaltung 65 zugeführt. Die Ausgaben der Matrixschaltung 65 sind R, G, B-Signale, die beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre 1000 zugeführt werden. Auf diese Weise können die Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals als Multiplexsignal übertragen und demoduliert werden, so daß die horizontale Auflösung der Luminanz erhöht werden kann.
Fig. 6(a) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Übertragungsseite zum Multiplexen der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7 zeigt ein Erläuterungsdiagramm zur Darstellung der Signalwellenformen an den entsprechenden Teilen in Fig. 6(a). Fig. 6(b) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Empfangsseite zur Reproduktion der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 8 ist ein Darstellungsdiagramm der Signalwellenformen der entsprechenden Teile in Fig. 6(b).
Zuerst wird das Signalsyntheseverfahren auf der Übertragungsseite gemäß Fig. 6(a) erläutert. Ein Breitband-Luminanzsignal (beispielsweise 0 bis 6,6 MHz) wird in drei Frequenzbänder YL, YH1, YH2 durch einen Frequenzseparator 91 aufgeteilt. YL ist ein Niederfrequenz-Luminanzsignal von 0 bis 4,2 MHZ. YH1 ist ein erstes Hochfrequenz-Luminanzsignal von 4,2 bis 5,4 MHz und YH2 ist ein zweites Hochfrequenz-Luminanzsignal von 5,4 bis 6,6 MHz. Auf der anderen Seite werden die Chrominanzdifferenzsignale I und Q einer Quadraturmodulation durch einen Quadraturmodulator 92 unterworfen, um ein Trägerchrominanzsignal in gleicher Weise wie bei dem gewöhnlichen NTSC-System zu erhalten. Das folglich erhaltene Trägerchrominanzsignal wird mit dem niederfrequenten Luminanzsignal YL in einem Addierer 95 addiert. Das Spektrum des addierten Ergebnisses ist in Fig. 7(g) dargestellt, wobei dieses ähnlich zu einem gewöhnlichen NTSC-Signal ist. Das zweite Luminanzsignal YH2 (Fig. 7(d)) von 5,4 MHz bis 6,6 NHz wird durch ein Signal von 1,2 MHz multipliziert, um in ein Signal mit einer Frequenz von 4,2 MHz bis 5,4 MHz (Fig. 7(e)) durch einen Frequenzwandler 93 umgewandelt zu werden. Dieses 1,2 MHz-Signal kann als 1/3 des Unterträgers des Chrominanzsignals ausgewählt werden, wobei dessen Phaseninformation getrennt übertragen wird. Dieses in ein niedrigfrequentes Band umgewandelte Luminanzsignal wird mit dem ersten Hochfrequenzluminanzsignal YH1 in einem Addierer 94 (Fig. 7(f)) addiert und das resultierende Luminanzsignal wird durch ein Signal cos ω cc t von ungefähr 4,2 MHz in einem Frequenzwandler 96 multipliziert, um in ein weiteres niedrigfrequentes Band umgewandelt zu werden (Fig. 7(h)). Die Referenzphase des Signals cos ω cc t für Frequenzwandlung wird in multiplexer Form übertragen, beispielsweise in der vertikalen Austastlücke. Das in eine weitere niedere Frequenz umgewandelte zusammengesetzte Luminanzsignal und das Farbmischsignal von 4,2 MHz oder weniger, das kompatibel mit dem gewöhnlichen NTSC-Signal ist, werden einer Quadraturmodulation durch Amplitudenmodulatoren 7 und 2 unter Verwendung von Videoträgern sin ωvc t und cos ωvc t entsprechend unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Multiplexsignal mit Bandbreite von 1 MHz, moduliert durch den Amplitudenmodulator 7, vorläufig in der Gleichstromkomponente unterdrückt ist, wird die Trägerunterdrückungsmodulation gemäß Fig. 7(m) erzielt, die sehr bequem ist, wie später ausgeführt wird. Dieses Signal tritt durch ein inverses Nyquist-Filter 8 mit der in Fig. 7 (m) dargestellten Charakteristik hindurch. Das Videosignal, das dem Hauptsignal entspricht, tritt durch einen VSB-Filter 3 gemäß Fig. 7(1) hindurch. Die Ausgaben der Filter 8 und 3 werden in einem Synthetisierer 97 synthetisiert, um ein Signal gemäß Fig. 7 (n) zu bilden. Dieses synthetisierte Signal, im Vergleich mit einem gewöhnlichen NTSC-Videosignal, das im Restseitenband amplitudenmoduliert ist, hat ein Multiplexsignal von ungefähr 1 MHz (das Luminanzsignal von 4,2 bis 5,2 MHz und Luminanzsignal von 5,2 bis 6,2 MHz) überlagert im Restseitenband. Durch Steuerung des Synthetisierers nach Fig. 6(a) ist es auch möglich, das Multiplexsignal nur für den Bereich außer dem des Synchronisiersignals des ursprünglichen Fernsehsignals zu addieren. In diesem Fall, wie später beschrieben, gibt es bei einem Videosynchrondetektor des Systems zur Reproduktion des Videoträgers auf Grundlage des Synchronsignals keine Verzerrung der Charakteristik aufgrund der Überlagerung des Multiplexsignals und eine ausgezeichnete Empfangsdurchführung, wie bei dem bekannten Verfahren, ist erhältlich. Synchron kann die Phase des Signals cos ωcc t zur Frequenzwandlung so gesteuert werden, daß sie in Intervallen der horizontalen wenigstens Abtastperiode, Halbbild oder Vollbild invertiert wird. Dies gilt nicht nur für cos ωcc t, sondern auch für die anderen Signale zur Frequenzumwandlung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6(b) und 8 wird nun der Fernsehmultiplexsignalprozessor auf der Empfangsseite zur Reproduzierung der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals beschrieben.
Das empfangene, synthetisierte Modulationssignal ist in Fig. 8(a) dargestellt und ist gleich dem in Fig. 7(n) dargestellten. In einem gewöhnlichen Empfänger entspricht es dem Ausgang des Tuners. Das synthetische Modulationssignal wird einem Nyquist-Filter 33 und einem Filter 37 eingespeist. In Fig. 6(b) ist der Teil von diesem Nyquist-Filter 33 über einen Videodetektor 34 bis zu einem YC-Separator 102 von der gleichen Zusammensetzung wie in einem gewöhnlichen NTSC-Empfänger. Das Nyquist-Filter 33 schwächt eine Signalamplitude um 6 dB an der Position des Videoträgers I&sub1; und besitzt nahezu eine ungradsymmetrische Amplitudencharasteristik bezüglich des Videoträgers I&sub1;. Andererseits, siehe Fig. 7(m) auf der Übertragungsseite, da das Multiplexsignal bandmäßig durch das inverse Nyquist-Filter mit einer zur Frequenzcharakteristik des Nyquist-Filters inversen Charakteristik begrenzt ist, wird die Multiplexsignalkomponente in dem gestrichelten Bereich der Fig. 8 (c) nahezu ein Zweiseitenband. Daher, wie vorstehend erwähnt, interferiert das Multiplexsignal durch synchrone Erfassung nicht mit dem Hauptsignal.
Die Multiplexsignaldemodulation auf der Empfangseite wird im folgenden beschrieben. Das Signal des Videozwischenfrequenzbandes, welches die Tunerausgabe ist, wird durch das Filter 37, siehe Fig. 8(b) bandmäßig beschränkt. Das Hauptvideosignal wird durch den Videodetektor 34 einer synchronen Quadraturerkennung unterworfen und das Multiplexsignal wird in ähnlicher Weise durch einen Multiplexsignaldetektor 39 entsprechend durch reproduzierte Videoträger sin ωvc t, cos ωvc t einer synchronen Quadraturerfassung unterworfen. Das erfaßte Hauptvideosignal wird durch einen YC-Separator 102 in das Luminanzsignal und das Träger-Chrominanzsignal aufgeteilt. Das Träger-Chrominanzsignal wird durch einen Quadraturdemodulator 103 in Chrominanzdifferenzsignale I und Q demoduliert. Dies entspricht exakt dem gewöhnlichen NTSC-Empfänger. Das Luminanzsignal wird einem Addierer 106 eingespeist. Andererseits wird das erfaßte Multiplexsignal frequenzgewandelt gemäß Fig. 8(f) durch einen Frequenzwandler 101. Die Referenzphase des Signals cos ωcc t, die notwendig zur Umwandlung ist, wird getrennt übertragen, wobei diese beispielsweise in der vertikalen Austastperiode gemultiplext ist und in diesem Fall wird es vom YC-Separator 102 zugeführt. Das frequenzgewandelte Multiplexsignal wird in ein erstes hochfrequentes Luminanzsignal YH&sub1; und ein zweites hochfrequentes Luminanzsignal YH&sub2; durch einen YH&sub1;, YH&sub2;-Separator 102 aufgeteilt. Das erste wird dem Addierer 106 zugeführt, während das letztere weiter in ein höherfrequentes Band durch einen Frequenzwandler 105 gewandelt und dem Addierer 106 zugeführt wird. Dieser addiert die Luminanzsignale von dem YC-Separator 102, dem YH1, YH2-Separator 104 und dem Frequenzwandler 105, um ein Luminanzsignal Y in einem weiten Bereich zu erhalten (Fig. 8(j)). Auf diese Weise werden das Luminanzsignal Y von weitem Bereich (Fig. 8(jj)) und die Chromanzdifferenzsignale I und Q reproduziert.
Bei den meisten der existierenden Empfänger erfolgt die Videodemodulation durch ein synchrones Detektionsverfahren. Allerdings ist die Reproduktion des Videoträgers nicht perfekt. Das heißt, die Phasen werden verglichen, wo der Videoträger des synchronen Signalbereichs groß ist, aber die Phasen können aufgrund der Verzerrung des Übertragungsweges od.dgl. abweichen. Außerdem ist es von Vorteil, nicht das Multiplexsignal auf dem synchronen Signalbereich zu überlagern. In bestimmten Empfängern wird mittlerweise das Detektionsverfahren des Trägerreproduktionstyps angewendet. Aber in diesem Fall kann die Achse der Erfassung etwas durch das Multiplexsignal abweichen. In diesem Sinne, wenn die Hochfrequenzkomponente des Luminanzsignals, wie bei der Erfindung, überlagert wird, ist die Quadraturverzerrung relativ wenig vorhanden. Folglich, bei den vorhandenen Empfänger, da das Multiplexsignal nahezu vollständig durch synchrone Erfassung durch den Videoträger verschwindet, tritt Interferenz durch ein Multiplexsignal kaum auf. Bei dem Empfänger für Multiplexsignaldemodulation wird nicht nur das Hauptvideosignal in der gleichen Weise wie oben erhalten, sondern auch das hochaufgelöste Multiplexluminanzsignal kann ohne Quadraturverzerrung durch Filtern und synchrone Erfassung erhalten werden. Bei dem Verfahren der Erfindung ist weiterhin, da das Multiplexsignal gegen den Videoträger des Hauptvideosignals einer der Quadraturmodulation unterzogen wird, die Übertragung für bewegte Bilder genauso möglich wie für Standbilder.
Fig. 9(a) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Übertragungsseite zum Multiplexen der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals und des Chrominanzsignals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 10 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Signalwellenformen der entsprechenden Teile nach Fig. 9(a). Fig. 9(b) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors auf der Empfangsseite zur Reproduktion der Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals und des Chrominanzsignals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11 zeigt ein Erläuterungsdiagramm der Signalwellenformen der entsprechenden Teile nach Fig. 9(b).
Zuerst wird das Signalsyntheseverfahren auf der Übertragungsseite gemäß Fig. 9(a) beschrieben. Ein Luminanzsignal im hochfrequenten Bereich (0 bis 5,2 MHz) wird in einem Synthetisierer 76 mit einem Trägerchrominanzsignal addiert. Darauffolgend werden Chrominanzdifferenzsignale I, Q eines Hochfrequenzbereichs von 1,5 MHz entsprechend in Modulatoren 71 und 72 eingespeist. Die Modulatoren 71 und 72 führen eine Quadraturmodulation durch Träger sin ωsct und cosωsct durch, die in ihrer Phase um 90º voneinander abweichen. Die Ausgaben der Modulatoren 71 und 72 werden durch Bandfilter 73 und 74 hindurchgeführt, die voneinander abweichende Charakteristiken aufweisen, und werden durch einen Addierer 75 addiert. Das addierte Signal, das Trägerchrominanzsignal, ist gemäß Fig. 10(d), d.h. das Signal I hat Komponenten in einem Bereich von 2,1 bis 4,1 MHz und das Signal Q von 3,1 bis 5,1 MHz. Das auf diese Weise präparierte Trägerchrominanzsignal wird durch den Synthetisierer 76 mit dem Luminanzsignal kombiniert. Dessen Signalspektrum ist in Fig. 10(e) dargestellt.
Als nächstes wird das synthetisierte Signal durch einen Frequenzseparator 77 in eine Komponente von 4,2 MHz und niedriger und die Komponente oberhalb 4,2 MHz aufgeteilt. Die Komponente bis zu 4,2 NHz ist ähnlich zu der eines gewöhnlichen NTSC-Signals. Die Komponente oberhalb 4,2 MHz (Fig. 10(f)) wird durch ein Signal cos ωcct von 4,2 MHz multipliziert, um frequenzmäßig in ein Signal von 0 bis 1,0 MHz durch einen Frequenzwandler 78 umgewandelt zu werden (Fig. 10(g)). Dieses Signal cosωcct zur Frequenzumwandlung wird getrennt übertragen und wird beispielsweise in der vertikalen Austastlücke gemultiplext. Das in den niederfrequenten Bereich umgewandelte Signal wird durch einen Amplitudenmodulator 7 einer Quadraturmodulation unterworfen unter Verwendung eines Videoträgers sinωvct, während die Komponente unterhalb von 4,2 MHz, die kompatibel mit dem gewöhnlichen NTSC-Signal ist, durch einen Amplitudenmodulator 2 quadraturmoduliert wird unter Verwendung eines Videoträgers cosωvct. In diesem Fall, wenn die Gleichstromkomponente vorläufig unterdrückt ist, wird das Multiplexsignal von 1 MHz Bandbreite durch den Amplitudenmodulator 7 moduliert und wird ein trägerunterdrücktes moduliertes Signal nach Fig. 10(i), was sehr bequem ist, wie später ausgeführt wird. Dieses Signal tritt durch ein inverses Nyquist-Filter 8 mit der Charakteristik nch Fig. 10(i) hindurch. Das durch den Modulator 2 modulierte Hauptvideosignal tritt durch ein VSB-Filter 3 nach Fig. 10(h) hindurch. Die Ausgänge der Filter 8 und 3 werden durch einen Synthetisierer 79 zur Bildung eines zusammengesetzten modulierten Signals nach Fig. 10 (j) synthetisiert. Das zusammengesetzte Modulationssignal ist im Vergleich zu der Amplitudenmodulation im Restseitenband des gewöhnlichen NTSC-Videosignals in einer solchen Form, daß das Multiplexsignal von ungefähr 1 MHz (Luminanzsignal von 4,2 bis 5,2 MHz und Q-Signal von 0,5 bis 1,5 MHz) im Restseitenband überlagert ist.
Durch Steuerung des Synthetisierers 79 kann es möglich sein, das Multiplexsignal nur für den Bereich außerhalb des Synchronisationssignals des Originalfernsehsignals zu addieren. In diesem Fall, wie vorstehend erwähnt, gibt es bei dem Videosynchrondetektor das Verfahren zur Reproduzierung des Videoträgers auf Grundlage des Synchronsignals Abweichung der Charakteristik durch Überlagerung des Multiplexsignals, so daß eine ausgezeichnete Aufnahmedurchführung, wie bei dem bekannten Verfahren, erhältlich ist. Außerdem, abhängig vom Frequenzbereich des dem Synthetisierer 76 zugeführten Luminanzsignals ist es auch möglich, nur die hochfrequente Komponente des Chrominanzsignals als Multiplexsignal zu übertragen.
Der Fernsehmultiplexsignalverarbeiter auf der Empfangsseite zur Reproduktion der hochfrequenten Komponenten des Luminanzsignals und des Chrominanzsignals wird im folgenden anhand der Fig. 9(b) und 11 beschrieben.
Das empfangene zusammengesetzte Modulationssignal ist in Fig. 11(a)) dargestellt und ist das gleiche wie in Fig. 10(j). Bei einem gewöhnlichen Empfänger entspricht es dem Tunerausgang. In Fig. 9(b) wird das zusammengesetzte Modulationssignal in ein Nyquist-Filter 33 und ein Filter 37 eingespeist. Der Teil von diesem Nyquist-Filter 33 über einen Videodetektor 34 bis zu einem YC-Separator 82 ist von gleicher Zusammensetzung wie bei einem gewöhnlichen NTSC-Empfänger. Das Nyquist-Filter 33 hat die gleiche Charakteristik wie oben beschrieben. Nach Fig. 10(i) wird auf der Übertragungsseite, da das Multiplexsignal bandmäßig durch das inverse Nyquist-Filter mit der inversen Charakterstik zur Frequenzcharakteristk des Nyquist-Filters 33 beschränkt ist, die Multiplexsignalkomponente im gestrichelten Bereich nach Fig. 11(c) nahezu ein Zweiseitenband, so daß Interferenz durch das Multiplexsignal mit dem existierenden Fernsehempfänger zur Videosynchronerfassung im wesentlichen nicht auftritt.
Das Multiplexsignaldemodulationsverfahren auf der Empfangsseite wird nachfolgend beschrieben. Das zusammengesetzte Modulationssignal des Videozwischenfrequenzbandes, was die Ausgabe des Tuners ist, wird durch das Filter 37 frequenzmäßig eingeschränkt (Fig. 11(b)). In Fig. 9(b) wird das Videosignal, das das Hauptsignal ist, durch den Videodetektor 34 unter Verwendung eines Videoträgers sinωvct einer Quadratursynchronerfassung unterworfen und das Multiplexsignal wird durch den Multiplexsignaldetektor 39 unter Verwendung eines Videoträgers cosωvct einer Quadratursynchronerfassung unterworfen. Das erfaßte Hauptvideosignal wird in ein Luminanzsignal und ein Trägerchrominanzsignal durch einen YC-Separator 82 aufgeteilt. Das Trägerchrominanzsignal wird weiter in Chrominanzdifferenzsignale I und Q durch einen Quadraturdemodulator 84 demoduliert, was genau das gleiche wie bei einem gewöhnlichen NTSC-Empfänger ist. Andererseits wird das erfaßte Multiplexsignal durch einen Frequenzwandler 81 nach Fig. 11(f) frequenzgewandelt. Das für die Umwandlung notwendige Signal cosωcct wird separat übertragen und beispielsweise in der vertikalen Austastlücke gemultiplext und in diesem Fall von dem YC-Separator 82 zugeführt. Das frequenzgewandelte Multiplexsignal wird in ein Hochfrequenzluminanzsignal und Hochfrequenzchrominanzsignal C' durch einen YC-Separator 83 aufgeteilt. Das erstere wird durch einen Addierer 5 dem Luminanzsignal vom YC-Separator 82 aufaddiert, während das letztere durch einen Chrominanzdemodulator 86 in ein hochfrequentes Chrominanzdifferenzsignal demoduliert wird (Fig. 11(g)). Dieses demodulierte Chrominanzdifferenzsignal wird durch einen Addierer 87 mit den schmalbandigen Chrominanzdifferenzsignalen addiert (Fig. 11(k)). Folglich werden ein breitbandiges Luminanzsignal Y (Fig. 11(j)) und ein 1,5 MHz-Band-Chrominanzdifferenzsignal I und Q regeneriert.
Im folgenden wird als eine Ausführungsform der Erfindung ein Fernsehmultiplexsignal mit breitem Längen- und Seitenverhältnis erläutert. Fig. 16(a) zeigt ein Beispiel eines Anzeigeschirms des existierenden Fernsehens und Fig. 16(b) zeigt ein Farbmischsignal in einer Abtastzeilenperiode nahe der Mitte dieses Schirms. Da das Längen- und Seitenverhältnis 4:3 ist, wird von den drei in dem Anzeigebeispiel nach Fig. 16(a) dargestellten Kreisen ein Teil des jeweils rechten und linken Kreises abgeschnitten. Fig. 17(a) zeigt einen Anzeigeschirm mit einem größeren Längen- und Seitenverhältnis, beispielsweise 5:3. Fig. 17(b) zeigt ein Videosignal in einer Abtastzeilenperiode nahe der Mitte dieses Schirms und Fig. 17(c) zeigt ein Farbmischsignal, addiert mit einem Synchronsignal und einem Farbstoßsignal durch nochmaliges Schreiben des Videosignals nach Fig. 17(b), so daß die Zeitachse gleich der in Fig. 16(b) ist.
Wird das Längen- und Seitenverhältnis nach Fig. 17(a) vergrößert, können mehr Videoinformationen als auf dem Bildschirm nach Fig. 16(a) dargestellt werden. Bei einem existierenden Fernsehempfänger, wenn ein Videosignal mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 5:3 empfangen wird, um das Bild so gut wie bei dem bekannten Verfahren zu empfangen, d.h. um die Kompatibilität zu erhalten, wird die Zeitachse im Hinblick auf das in der Zeitperiode auf den Bildschirm des existierenden Fernsehempfängers dargestellte Fernsehsignal expandiert. Wie sich aus einem Vergleich zwischen den Fig. 16(b) und 17(c) klar ergibt, wird das von einem existierenden Fernsehempfänger empfangene Signal nach Fig. 17(c) eine Ellipse, die vertikal gestreckt ist, auch wenn das Oiginalbild ein Kreis war. Daher ist es notwendig, die Zeitachse des Signals nach Fig. 17(c) zu strecken. Das heißt, wenn das Originalbild mit einem Längen- und Seitenverhältnis m:3 (m ist eine reelle Zahl nicht kleiner als 4) lateral gestreckt, dann ist es im konventionellen Fall ausreichend, die Zeitachse um m/4-mal mehr als das aufgenommene Signal entsprechend zu dem auf dem Bildschirm des existierenden Fernsehempfängers dargestellten Bereichs aufzuweisen. Außerdem, um eine Bildschirminformation mit einem Längen- und Seitenverhältnis von m:3 zu erhalten, wird der verbleibende Signalbereich durch Frequenzmultiplexen gesendet. Falls die horizontale Austastlücke nicht wie bei einer Aufnahmeröhre erforderlich ist, wie beispielsweise im Falle einer CCD-Kamera, ist es nicht immer notwendig, die Zeitachse aufzuweiten.
Fig. 12(a) ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalverarbeiters mit einem großen Längenund Seitenverhältnis auf der Übertragungsseite bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 12(a) ist ein Eingangsanschluß 111 des Luminanzsignals y dargestellt, welches von einer Signalaufnahmeeinrichtung, wie einer Kamera, mit einem größeren Längen- und Seitenverhältnis als einer existierenden erhalten wird. Ein Eingangsanschluß 114 nimmt ein breitbandiges Chrominanzdifferenzsignal I auf, das von dem gleichen aufgenommenen Signal erhalten wird. Ein Eingabeanschluß 117 nimmt ein schmalbandiges Chrominanzdifferenzsignal Q auf, das von dem gleichen aufgenommenen Signal erhalten wird. Weiterhin sind Signalverteiler 112, 115 und 118, Zeitachsenaufweitschaltungen 113, 116, 119 und 124, Addierer 121 und 123, ausgewogene Modulatoren 120 und 122, ein Signalgenerator 125, ein Hauptsignaleingabeanschluß 1, ein Multiplexsignaleingabeanschluß 6, eine Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 und ein Farbmischsignalausgabeanschluß 10 vorgesehen. Das Luminanzsignal Y tritt in den Signalverteiler 112 ein und wird an die Zeitachsenaufweitschaltung 113 und den Addierer 123 verteilt. In ähnlicher Weise treten das breitbandige Chrominanzdifferenzsignal T und das schmalbandige Chrominanzdifferenzsignal Q in die entsprechenden Signalverteiler 115 und 118 ein und werden an die Zeitachsenaufweitschaltungen 116, 119 und den ausgewogenen Modulator 122 verteilt. Die Zeitachse kann beispielsweise aufgeweitet werden, indem die Schreib- und Lesetakte eines Speichers variiert werden. Konventionell, wenn das Originalbild mit einem Längen- und Seitenverhältnis von m:3 in ist eine reelle Zahl, nicht kleiner als 4) lateral gestreckt wird, fwird das aufgenommene Signal entsprechend zu dem auf dem Bildschirm des existierenden Fernsehempfängers dargestellten Bereichs auf der Zeitachse um m/4-mal durch die Zeitachsenaufweitschaltungen 113, 116 und 119 aufgeweitet. Als nächstes werden von den durch die Signalverteiler 115 und 118 verteilten Chrominanzdifferenzsignale die verbleibenden Chrominanzdifferenzsignalkomponenten außer den durch die Zeitachsenaufweitschaltung 116 und 119 expandierten Chrominanzdifferenzsignale durch den ausgewogenen Modulator 122 moduliert und mit der verbleibenden Luminanzkomponente außer der durch die Zeitaufweitschaltung 113 expandierten Luminanzsignale durch den Addierer 123 kombiniert. Der Ausgang des Addierers 123 wird durch die Zeitachsenaufweitschaltung 124 bandmäßig zusammengedrückt und wird der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 durch den Multiplexsignaleingabeanschluß 6 als Multiplexsignal zugeführt. Die Ausgabesignale der Zeitachsenaufweitschaltung 116, 119 werden durch den ausgewogenen Modulator 120 moduliert und dessen Ausgabe wird durch den Addierer 121 mit dem Ausgabesignal von der Zeitachsenaufweitschaltung 113 und einem Synchronsignal, einem Stoßsignal und einem Diskriminiersignal zur Unterscheidung des zusammengesetzten Fernsehsignals von diesem Prozessor von dem konventionellen Fernsehsignal, addiert, welches bei dem Signalgenerator 125 erzeugt wird. Das Diskriminiersignal kann beispielsweise in der vertikalen Austastlücke verlagert sein. Der Ausgang des Addierers 121 wird der Multiplesignalüberlagerungsschaltung 11 durch den Hauptsignaleingabeanschluß 1 als Hauptsignal zugeführt. Der Ausgang der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 ist das zusammengesetzte Signal, in dem das Multiplexsignal dem Videobasisbandhauptsignal überlagert ist. Das zusammengesetzte Signal wird durch den Transmitter 58 und die Antenne 59 übertragen.
Fig. 12(b) zeigt ein Blockdiagramm eines Fernsehmultiplexsignalverarbeiters mit einem großen Längen- und Seitenverhältnis auf der Empfangsseite gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. in Fig. 12(b) sind ein Multiplexsignalseparator 41, ein Hauptsignalausgabeanschluß 36, ein Multiplexsignalausgabeanschluß 40, YC-Separatoren 132 und 139, Zeitachsenkompressionsschaltungen 134, 135, 136 und 138, I, Q-Demodulatoren 133 und 140, ein Signalselektor 137, ein Signalseparator 131, eine Matrixschaltung 141 und R, G, B-Signalausgabeanschlüsse 142 dargestellt. Das zusammengesetzte, von der Übertragungsseite übermittelte Signal wird über die Antenne 31 und den Tuner 42 empfangen und in dem Multiplexsignalseparator 41 in das Hauptsignal und das Multiplexsignal aufgeteilt, welche entsprechend von dem Hauptsignalausgabeanschluß 36 und dem Multiplexsignalausgabeanschluß 40 geliefert werden. Das Videobasisbandsignal, welches das Hauptsignal ist, wird durch den YC-Separator 132 in das Luminanzsignal Y und das Chrominanzsignal C getrennt. Das Signal Y wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 134 in Richtung der Zeitachse zusammengedrückt, um ein Signal Y&sub1; zu werden. Das Signal C wird durch den I, Y-Demodulator 133 in die Chrominanzdifferenzsignale I und Q getrennt. Das Signal I wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 135 in Richtung der Zeitachse zusammengedrückt, um ein Signal I&sub1; zu werden. Das Signal Q wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 136 in Richtung der Zeitachse zusammengedrückt, um ein Signal Q&sub1; zu werden. Das Multiplexsignal wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 138 in Zeitachsenrichtung zusammengedrückt und dann in Signale Y&sub2;, I&sub2; und Q&sub2; durch den YC-Separator 139 und den I-, Q-Demodulator 140 getrennt. Die Signale Y&sub1;, I&sub1;, Q&sub1;, Yq, I&sub2; und Q&sub2; werden dem Signalselektor 137 zugeführt, in dem die Signale Y&sub1;, I&sub1; und Q&sub1; für den Bereich entsprechend zu dem Bildschirm des bekannten Fernsehempfängers mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 ausgewählt werden. Da diese Signale in Zeitachsenrichtung zusammengedrückt sind, wird für den verbleibenden Bereich einer horizontalen Abtastperiode das Austastsignal od.gl. generiert und innerhalb des Signalselektors 137 selektiert, zuerst für die konventionelle Übertragung, während die Signale Y&sub2;, I&sub2; und Q&sub2; selektiert werden, wenn das breite Fernsehsignal empfangen wird. Die Ausgabesignale des Signalselektros 137 werden durch die Matrixschaltung 141 in R, G, B-Signale umgewandelt. Diese werden der Kathodenstrahlröhre 1000 eingespeist.
Anfänglich sind die Zeitachsenzusammendrückschaltungen 134, 135, 136, 138 zum Empfang des bekannten Fernsehsignals ohne Schwierigkeiten vorgesehen und zur Reproduktion des Fernsehsignals durch Zusammendrücken der Zeitachsen aufgeweiteten Bereiche des breiten Fernsehsignals mit einem Längen- und Seitenverhältnis, welches lateral aufgeweitet ist. D.h., wie sich eindeutig durch Vergleich der Fig. 16(b) und 17(c) ergibt, ist ein Zusammendrücken der Zeitachse des bekannten Fernsehsignals zum Empfangen des Bildes der existierenden Übertragung ohne Änderung des Längen- und Seitenverhältnisses notwendig. Das Zusammendrückverhältnis wird durch das Längen- und Seitenverhältnis bestimmt.
Der Signalseparator 131 trennt von dem Videobasisbandsignal das Diskriminierungssignal zum Unterscheiden des Fernsehsignals der existierenden Übertragung von dem Synchronsignal, dem Farbausbruchsignal und dem breiten Fernsehsignal. Der Signalselektor 137 ist gemäß dieses Diskriminierungssignals gesteuert.
Fig. 13(a) ist ein Blockdiagramm des Signalerzeugers 125 nach Fig. 12(a) mit einem Synchronsignalerzeuger 126, einem Ausbruchsignalerzeuger 127, einem Diskriminierungssignalerzeuger 128 und einem Addierer 129. Der Synchronsignalgenerator 126 und der Ausbruchsignalgenerator 127 erzeugen die gleichen Synchron- und Ausbruchsignale, wie die im bekannten Fernsehübertragungssystem. Der Diskriminierungssignalgenerator 128 erzeugt ein Signal zum Unterscheiden, ob ein Bild mit breitem Längen- und Seitenverhältnis gesendet wird oder nicht und ob beispielsweise ein Pilotsignal od.dgl. in der Austastlücke nach Fig. 13(B) überlagert ist. Die Summe der ausgänge dieser drei Generatoren wird als Ausgabe von dem Signalgenerator 125 geliefert.
Fig. 14 ist ein Blockdiagramin des Signalseparators 131 aus Fig. 12(b), der eine Torschaltung 144 enthält. Das Videobasisbandsignal, das das Hauptsignal ist, wird dem Torschaltkreis 144 zugeführt und das Diskriminierungssignal wird von dem Videobasisbandsignal durch die Torschaltung 144 getrennt. Da das Diskriminierungssignal beispielsweise in der Austastlücke des Videobasisbandsignals überlagert ist, ist dessen Trennung einfach.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramin des Signalselektors 127 nach Fig. 12(b) mit Selektoren 146, 147 und einem Austastsignalgenerator 148. Wird das empfangene Signal nicht für ein Bild mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis durch das Diskriminierungssignal gehalten, werden Y&sub1; I&sub1;, Q&sub1;-Signale durch die Selektoren 146, 147 in der Periode entsprechend zu einem Bild mit Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 selektiert und ein Austastsignal wird von dem Austastsignalgenerator 148 in der anderen Periode selektiert. Wird das empfangene Signal als ein Bild mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis durch das Diskriminierungssignal beurteilt, werden die Y&sub2;, I&sub2;, Q&sub2;-Signale durch die Selektoren 146, 147 selektiert.
Das entlang der Zeitachse aufgeweitete Signal wird bandmäßig verbreitert, wenn die Zeitachse auf der Empfangsseite zusammengedrückt wird und daher wird die Auflösung nicht verringert, auch wenn das Längen- und Seitenverhältnis größer wird. Das Multiplexsignal, das nicht auf dem Schirm mit Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 auftaucht und beispielsweise der Information von beiden Seiten des Schirms entspricht, wird nahezu in dem bekannten Empfänger durch die Synchronerfassung unter Verwendung des Videoträgers entfernt, so daß Interferenz durch das Multiplexsignal kaum auftritt. In dem Empfänger für Multiplexsignaldemodulation wird nicht nur das Videobasisbandsignal durch Synchronerfassung reproduziert, sondern auch das Multiplexsignal, das in den Seitenbereichen eines breiten Längen- und Seitenverhältnis-Bildschirm darstellt, wird durch Filtern und Synchronerfassung unter Verwendung des phasengesteuerten Trägers ohne Quadraturverzerrung reproduziert. Wie für das Fernsehsignal mit dem bekannten Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 wird es in der Nähe der Mitte des Monitors auf den Bildschirm mit Längen- und Seitenverhältnis von 5:3 dargestellt und die beiden Seiten des Bildschirms sind beispielsweise leer.
Fig. 18 ist ein Blockdiagrainin zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, mit einem Eingabeanschluß 151 für ein Bildsignal mit einem Längen- und Seitenverhältnis größer als 4:3, einem Signalverteiler 152, einem NTSC-Systemcodierer 153, einem Tiefpaßfilter (LPF) 154, einer Zeitachsenkompressionsschaltung 155, einer Zeitachsenmultiplexschaltung 156, einem Subtrahierer 157, einer Zeitachsenexpansionsschatung 158, einem Hauptsignaleingabeanschluß 1, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 6, einer Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 und einem Farbmischsignalausgabeanschluß 10.
Gemäß der Fig. 18, 19, 20, 21 und 22 wird der Fernsehmultiplexsignalprozessor nach Fig. 18 im folgenden beschrieben. Fig. 19 zeeigt ein Bild mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 5:3. Das dem Eingabeanschluß 158 zugeführte Bildsignal wird durch den Signalverteiler 152 in ein Hauptsignal und ein Unterbildsignal getrennt. Das Hauptbildsignal stellt ein Bild in dem Bereich mit Längenund Seitenverhältnis von 4:3 gemäß (M) nach Fig. 19 dar. Das Unterbildsignal stellt ein Bild in dem Bereich verdeutlicht durch die gestrichelte Fläche (S) dar. Das durch den Signalverteiler 152 getrennte Hauptbildsignal wird durch den NTSC-Systemcodierer 153 in ein NTSC-Systemsignal codiert, welches der Zeitachsenmultiplexschaltung 156 eingespeist wird. Das durch den Signalverteiler 152 getrennte Unterbildsignal wird dem LPF 154 und dem Subtrahierer 157 zugeführt. Dieses Unterbildsignal weist eine Wellenform nach Fig. 20(a) für beispielsweise die Zeitachse und die Frequenzachse auf, während eine Charakteristik eines allgemeinen Bildsignals eine Spektralverteilung mit niedrigen Werten in der Hochfrequenzenergie nach Fig. 21(a) zeigt. Durch den LPF 154 und den Subtrahierer 157 wird das Unterbildsignal in eine niederfrequente Komponente mit hoher Energie (Wellenform in Fig. 20(b), Frequenzspektrum in Fig. 21(b)) und eine hochfrequente Komponente mit relativ niedriger Energie (Wellenform in Fig. 20(d), Frequenzspektrum 21(d)) getrennt, welche entsprechend der Zeitachsenkompressionsschaltung 155 und der Zeitachsenexpansionsschaltung 158 zugeführt werden. In der Zeitachsenkompressionsschaltung 155 wird die niederfrequente Komponente nach Fig. 20(b) und 21(b) in Zeitachsenrichtung nach Fig. 20(c) und Fig. 21(c) in ein Frequenzspektrum unterhalb des durch das NTSC-System übertragenen Bandes zusammengedrückt, und sie wird der Zeitachsenmultiplexschaltung 156 zugeführt. In der Zeitachsenmultiplexschaltung 156 wird die in Zeitachsenrichtung zusammengedrückte, niederfrequente Komponente des Unterbildsignals auf der Zeitachse im horizontalen Austastintervall und vertikalen Austastintervall nach Fig. 22 des NTSC-Systemsignals gemultiplext, welches aus dem Hauptbildsignal gebildet ist. Dieses Zeitachsenmultiplexsignal wird durch den Hauptsignaleingabeanschluß 1 der Multiplexsignalüberlagerungschaltung 11 zugeführt. In er Zeitachsenexpansionsschaltung 158 wird die in Fig. 20(d) und 21(d) gezeigte Hochfrequenzkomponente in Zeitachsenrichtung aufgeweitet, so daß das Band unterhalb von 1,25 MHz gemäß der Fig. 20(e)) und 21(e) ist und durch den Multiplexsignaleingabeanschluß 6 der Multiplexsignalüberlagerungschaltung 11 zugeführt wird. Von der Multiplexüberlagerungsschaltung 11 wird ein Farbmischsignal, wie vorstehend beschrieben, erhalten und von dem Farbmischsignalausgabeanschluß 10 ausgegeben, um über den Transmitter 58 und die Antenne 59 ausgestrahlt zu werden.
Folglich wird gemäß dieser Ausführungsform das Unterbildsignal in eine niederfrequente Komponente und eine hochfrequente Komponente getrennt und die niederfrequente Komponente auf der Zeitachse multiplext, während die hochfrequente Komponente durch Quadraturmodulation im Restseitenband des NTSC-Systemsignals multiplext wird, wodurch ein Fernsehsignal mit eine Bildinformation mit einem Längen- und Seitenverhältnis größer als 4:3 übertragen werden kann. Wird dieses Farbmischfernsehsignal von einem Fernsehempfänger des bekannten Synchronerfassungssystems empfangen, kann, da die hochfrequente Komponente des Unterbildsignals keine Gleichstromkomponente aufweist, die Erfassung des NTSC-Systemsignals mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 ohne Interferenz bewirkt werden. Wird das gleiche Signal durch einen Fernsehempfänger des Hüllkurvenerfassungssystem empfangen, ist, da die hochfrequente Komponente des Unterbildsignals relativ niedrig energetisch ist, das Niveau der Interferenz gering. Bei dieser Ausführungsform ist der LPF 154 aus Fig. 18 ein eindimensionaler Typ, aber es ist auch möglich, einen zweidimensionalen Filter zu verwenden.
Wie oben gemäß der Erfindung ausgeführt, ist ein ausreichender Service von Filmen oder Programmen mit realistischen Gefühl möglich, da das Bild mit einem Längen- und Seitenverhältnis von beispielsweise 5:3 direkt in den Empfänger reproduziert werden kann. Auch wenn dies durch einen existierenden Fernsehempfänger empfangen wird, kann das Bild mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 mit keiner oder nur geringer Interferenz reproduziert werden. Folglich ist die vorliegende Erfindung industriell sehr effektiv.
Als nächstes wird die Multiplexubertragung eines Digitalsignals betrachtet. Fig. 23 ist ein Spektraldiagramm zur Darstellung eines digitalen Multiplexsignalverarbeitungsverfahrens auf der Übertragungsseite gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 23(a) ist ein Spekatraldiagramm eines Fernsehsignals, das amplitudenmoduliert im Restseitenband im gegenwärtigen Fernsehsystem ist, bei dem das untere Seitenband des Videoträgers P&sub1; das Restseitenband ist. Fig. 23(b) ist ein Spektraldiagramm eines Multiplexsignals, das durch Phasenverschiebetasten (PSK-Modulation) eines Unterträgers P&sub3; durch ein vorher bandmäßig durch einen Ausrollfilter begrenzten digitalen Signals erhalten wird. Fig. 23(c) zeigt das bandmäßig begrenzte Multiplexsignal, in dem ein Träger P&sub2; mit gleicher Frequenz und um 90º phasenverschoben zu dem Videoträger P&sub1; im Zweiseitenband amplitudenmoduliert ist, um den Träger P&sub2; zu entfernen. Fig. 23(d) zeigt das gleiche wie die vorstehende, außer daß die Amplitudenmodulation in einem Einzelseitenband bewirkt wird, anstelle der Amplitudenmodulation in einem Zweiseitenband. Fig. 23(e) zeigt das gleiche wie die vorstehende, außer daß die Amplitudenmodulation in einem Restseitenband bewirkt wird, anstelle einer Ainplitudenmodulation in einem Zweiseitenband. Beispielsweise ist das Signal aus Fig. 23(e), das auf dem Fernsehsignal aus Fig. 23(a) multiplext ist, das Signal in Fig. 23(f) und ein Beispiel eines Fernsehsignals, wie es gemäß der Erfindung synthetisiert wird. In Fig. 23(b) ist die Phasenverschiebeeintast-(PSK)- Modulation dargestellt. Allerdings können andere Verfahren zur Modulation angewendet werden, wie Amplitudenverschiebeeintast-(ASK)-Modulation und Frequenzverschiebeeintast(FSK)-Modulation. Die Phasenverschiebeeintastmodulation kann eine Biphasenverschiebeeintast(BPSK)-Modulation oder eine Multiphasenverschiebeeintastmodulation wie eine Quadriphasen-Verschiebeeintast (QPSK)-Modulation sein. Ähnlich wie für die Amplitudenverschiebeeintastmodulation kann eine Zweipegel- oder Vierpegelmodulation möglich sein. Für die Frequenzverschiebeeintastmodulation sind zwei Frequenz- oder Multifrequenzmodulationen möglich. In Fig. 23(f) ist das zu multiplexende Signal das Signal aus Fig. 23(e), allerdings können auch die Signale der Fig. 23(c) oder 23(d) verwendet werden.
Fig. 24 ist ein Blockdiagramin zur Darstellung eines digitalen Multiplexsignalprozessors auf der Übertragungsseite bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11, einem Hauptsignaleingabeanschluß 1, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 6, einem digitalen Signaleingabeanschluß 162, einem Farbmischsignalausgabeanschluß 10, einem Oszillator 163 und einem Quadriphasenmodulator 164. Ein Videobasisbandsignal als Hauptsignal wird durch den Hauptsignaleingabeanschluß 1 der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 zugeführt. Allein durch den Digitalsignaleingabeanschluß 162 zugeführtes Digitalsignal moduliert den Unterträger P&sub3;, der durch den Oszillator 163 durch Quadriphasenverschiebeeintastmodulation durch den Quadriphasenmodulator 164 erzeugt ist, um ein Multiplexsignal zu erzeugen. Ansonsten können anstelle des Quadriphasenmodulators 164 andere Multiphasenverschiebemodulatoren, ein Frequenzmodulator oder ein Amplitudenmodulator verwendet werden. Das Ausgabemultiplexsignal des Quadriphasenmodulators 164 wird durch den Multiplexsignaleingabeanschluß 6 der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 zugeführt. Die Ausgabe der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 ist ein Farbmischsignal.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein digitaler Multiplexsignalprozessor auf der Empfangsseite im folgenden beschrieben. Fig. 25 ist ein Blockdiagramm dieses digitalen Multiplexsignalprozessors mit einem Multiplexsignalseparator 41, einem Hauptsignalausgabeanschluß 36, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 40, einem Quadriphasendemodulator 172, einem Unterträgerregenerator 171 und einem Digitalsignalausgabeanschluß 173. Das von der Übertragungsseite übermittelte Signal wird in das Hauptsignal und das Multiplexsignal durch den Multiplexsignalseparator 41 aufgeteilt. Ansonsten, wenn das Multiplexsignal ein Signal gemäß Fig. 23(c) oder (d) ist, kann es ähnlich getrennt und demoduliert werden. Das Multiplexsignal wird einer Quadriphasenverschiebeeintastdemodulation durch den Quadriphasendemodulator 172 unter Verwendung des Unterträgers I&sub3; erhalten von dem Unterträgerregenerator 171 unterworfen. In diesem Fall können auch anstelle des Quadriphasendemodulators 172 andere Multiphasendemodulatoren, ein Frequenzdemodulator oder ein Amplitudendemodulator in Abhängigkeit von der Übertragungsseite verwendet werden. Das Demodulationsergebnis ist das originale Digitalsignal und dieses wird von dem Digitalsignalausgabeanschluß 173 ausgeben. Es ist klar aufgrund der vorstehenden Erläuterung, daß eine große Menge von Digitalsignalen innerhalb des Bandes des gegenwärtigen Fernsehsystems gemultiplext werden können.
Als nächstes werden die Geisterbildreduktion und Übersprechreduktion im Übertragungskanal beschrieben. Fig. 26 zeigt eine Schaltungszusammensetzung eines Übertragungsapparates gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Hauptsignaleingabeanschluß 181, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 182, Referenzsignaleinfügern 183 und 184, einem Referenzsignalgenerator 185, einmem Modulator 186, einem Übertragungssystem 187, einem Demodulator 188, einem Geistbildverminderer 189, einem Hauptsignalausgabeanschluß 190 und einem Multiplexsignalausgabeanschluß 191. Ein Hauptsignal und ein Multiplexsignal werden durch den Hauptsignaleingabeanschluß 181 und den Multiplexsignaleingabeanschluß 182 eingespeist und mit den Referenzsignalen zur Geistbildverminderung kombiniert, die durch den Referenzsignalgenerator 185 erzeugt wurden, und schließlich in die vertikalen Austastintervalle durch den Referenzsignaleinfüger 183 und 184 eingefügt. Die Referenzsignale können eine Impulswellenform, eine Balkenwellenform, eine sin x/x-Wellenform oder als deren kombinierte Wellenform gemäß der Fig. 27(a) bis (d) sein. Allerdings müssen sie die Frequenzkomponenten in dem Übertragungsband ausreichend enthalten. In der Zwischenzeit können die Referenzsignalwellenformen, die in das Hauptsignal eingefügt sind, und das Multiplexsignal entweder identisch oder voneinander unterschiedlich sein. Das Hauptsignal und das Multiplexsignal, die mit den Referenzsignalen zur Kreisbildunterdrückung kombiniert sind, werden in dem Modulator 186 einer Quadraturmodulation unterzogen. Die interne Struktur des Modulators ist die gleiche wie in Fig. 2 und folglich muß deren Betrieb nicht hier wiederholt werden. Das Übertragungssystem 187 soll verschiedene Hochfrequenzschaltungen enthalten, die notwendig zur Signalübertragung wie ein Tuner und Verstärker sind. In dem Übertragungssystem 187 werden eine Gruppenverzögerungsverzerrung, eine Frequenzamplitudencharakteristikverzerrung und sogenannte lineare Verzerrungen durch die vielwegige Übertragung oder intervenierende Verstärker verursacht. Das empfangene Signal mit solchen Geistbildern oder Linearverzerrungen wird durch den Demodulator 188 einer Quadratursynchronerfassung unterzogen und wird in ein Hauptsignal und ein Multiplexsignal getrennt und demoduliert. Der interne Aufbau des Demodulators 188 ist der gleiche wie in Fig. 4, so daß dessen Beschreibung hier weggelassen wird.
Das Hauptsignal und das Multiplexsignal, die von dem Demodulator 188 ausgegeben werden, enthalten Geistbildkomponenten und Übersprechkomponenten der entsprechenen Signale. In dem Geistbildreduzierer 189, basierende auf den auf der Transmissionsseite eingefügten Referenzsignalen, ist ein Filter mit einer inversen Charakteristik zu der Charakteristik zu dem in dem Modulator 186 enthaltenen Teil, Übertragungssystem 187 und Demodulator 188, die als ein Filter angesehen werden, realisiert und die Geistbildkomponenten und Übersprechkomponenten werden ausgelöscht. Da eine Reihe von Signalverarbeitungen am Modulator 186, Übertragungssystem 187 und Demodulator 188 linear sind, wird ein Filter mit einer linearen Inverscharakteristik gebildet und dieser kann im wesentlichen durch einen zweidimensionalen Transversalfilter unter Verwendung zweier Systeme für Verzögerungszeilen mit Taps realisiert werden. Ein Beispiel des internen Aufbaus eines Geistbildreduzierers 189 ist in Fig. 28 dargestellt.
Fig. 28 zeigt eine Schaltungszusammensetzung des Geistbildreduzierers 189 mit einem Hauptsignalausgabeanschluß 190, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 191, einem Hauptsignaleingabeanschluß 192, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 193, einem zweidimensionalen Transversalfilter 194, einer arithmetischen Schaltung 195 zur Korrektur eines Tap-Koeffizienten, Subtrahierern 196 und 197 und einem Referenzsignalgenerator 198. Der innere Aufbau des zweidimensionalen Transversalfilters 194 ist in Fig. 29 dargestellt.
Fig. 29 zeigt eine Schaltungszusammensetzung des zweidimensionalen Transversalfilters 19 mit einem Hauptsignalausgabeanschluß 190, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 191, einem Hauptsignaleingabeanschluß 192, einem Multiplexsignaleingabeanschluß 193, Multiplizierern 401 bis 416, Polaritätinvertern 417 bis 420, Verzögerungsleitungen 421 bis 426 mit jeweils einer Verzögerungszeit T, Tapkoeffizientenhaltern 427 bis 434, einem Tapkoeffizientenschreibanschluß 435 und Addierer 436 und 437.
Gemäß der Fig. 28 und 29 wird der Betrieb des Geistbildreduzierers 189 im folgenden beschrieben.
Wie oben beschrieben, ist der Modulator 186 grundsätzlich ein Quadraturmodulator, während der Demodulator 188 ein Synchrondetektor von zwei Achsen ist, die orthogonal zueinander sind, so daß die Reihe der Signalverarbeitung durch den Modulator 186, Übertragungssystem 187 und Demodulator 188 linear ist. Das heißt, von dem Modulator 186 wird ein Signal mit einer komplexen Einhüllenden ausgesendet, von der die Eingabesignale der Realteil und der Imaginärteil sind, während von dem Demodulator 188 die komplexe Einhüllende des empfangenen Signals herausgenommen wird. Unter der Annahme z.B., daß die Beispielswertfolgen in jedem Intervall der in dem Originalsignal eingefügten Referenzsignale und das Multiplexsignal, welche Eingabesignale des Modulators 186 sind, an und entsprechend bn sind und durch Definieren einer komplexen Einhüllenden xn einer modulierten Welle als
Xn=an + j bn ...(1)
wird die Impulsantwort hn durch eine komplexe Zahl ausgedrückt, da die Charakteristik vom Modulator 186 zum Demodulator 188 linear ist. Deshalb, wenn die Ausgabesignale des Demodulators 188 entsprechend zu den Referenzsignalen an, bn, d.h. die Signale am Hauptsignaleingabeanschluß 192 und am Multiplexsignaleingabeanschluß 193 in Fig. 28 oder 29 als αn und βn angenommen werden, wird ein komplexer Signalzug yn definiert als
yn = αn + j βn ...(2) folgendermaßen ausdrückbar:
Andererseits, unter der Annahme, daß die Ausgabesignale des mit yn versorgten zweidimensionalen Transversalfilters 194, d.h. die Signale am Hauptsignalausgabeanschluß 190 und am Multiplexsignalausgabeanschluß 191 in Fig. 28 oder Fig. 29 gleich An, Bn sind, wird ein komplexer Signalzug zn definiert als
zn = An + j Bn ...(4)
und die Tap- bzw. Abzweigkoeffizienten cRi, cIi (i = -N bis N) des zweidimensionalen Transversalfilteers 194 aus Fig. 29 als komplexe Tapkoeffizienten ci ausdrückbar sind nach:
ci = cRi + jCIi ...(5)
Zn diesem Fall kann zn unter Verwendung von Yn wie folgt ausgedrückt werden:
wobei
Ct = [c-N ....co ....cN]
Yt n = [yn+N ....yn ....ynN]
wobei t die Transponierung bezeichnet.
Aus Gleichung (3) und Gleichung (6) ergibt sich, daß:
Der Impulsantwortzug sn ist eine gesamte Impulsantwort von dem durch den Modulator 186, dem Transmissionssystem 187, dem Demodulator 188 und dem zweidimensionalen Transversalfilter 194 zusammengesetzten Teil. Ist die Abgriffszahl 2N+1 unendlich groß, ist es möglich, genau zu definieren als:
so daß die Geistbilder im Übertragungssystem 187 und die lineare Verzerrung im Modulator 186 und Demodulator 188 vollständig durch das zweidimensionale Transversalfilter 194 ausgeglichen werden kann. Als Ergebnis werden Geistbilder und Übersprechen eliminiert. In Wirklichkeit ist allerdings die Tapnummer endlich und die Bedingungen der Gleichungen (9) und (10) sind nicht perfekt zu erfüllen. Allerdings durch Setzen einer Auswertefunktion zur Auswertung der Näherung dieser Bedingungen und durch den Versuch, diese zu minimieren, können die komplexen Tapkoeffizienten ci optimal ausgewählt werden.
Verfahren zur Optimierung des komplexen Tapkoeffizienten ci können grob in ein sequentielles Verfahren und ein nicht sequentielles Verfahren eingeteilt werden. Ein Beispiel für das erstere Verfahren wird im folgenden beschrieben. Insbesondere sind als sequentielle Verfahren das Nullzwangsverfahren, das mittlere quadratische Fehlerverfahren und deren Kombination bekannt. Ein Beispiel eines mittleren quadratischen Fehlerverfahrens wird im folgenden beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird die folgende Auswertefunktion E verwendet.
wobei der komplexe Signalzug rn ein Signalzug mit dem Referenzsignalzug für das Hauptsignal und dem Multiplexsignal, welches durch den Referenzsignalgenerator 198 auf der Empfangsseite erzeugt wird, entsprechend als Realteil und Imaginärteil. Der komplexe Signalzug rn fällt zwangsmäßig mit einem komplexen Signalzug Xn zusammen, der durch den Referenzsignalgenerator 185 auf der Empfangsseite erzeugt wird. Daher zeigt Gleichung (11) die Quadratsumme der Fehler &epsi;n an jedem Abtastpunkt und dieser quadratische Fehler E wird durch das Verfahren des steilsten Abfalls minimiert. Das heißt, unter der annahme, daß die Tapkoeffizienten nach der k-ten Korektur kcRi, kcIi sind und der komplexe Tapkoeffizient durch Gleichung (5) als kci definiert ist durch Korrektur des folgenden Tapkoeffizienten, um die folgenden Gleichungen zu erfüllen:
wodurch der quadratische Fehler E, der die Auswertefunktion ist, minimiert werden kann. Werden die komplex Konjugierten, durch Sternchen bezeichnet und unter Beachtung der Relation:
können die Gleichungen (12) und (13) unter Verwendung der Gleichung (11) durch einen Ausdruck wie folgt wiedergegeben werden:
Unter Verwendung der Gleichungen (6) und (10) erhält man die folgende Gleichung:
Folglich kann der Tapkoeffizient folgendermaßen korrigert werden:
In Fig. 28 sind in der arithmetischen Schaltung 195 zur Tapkoeffizientenkorrektur das Fehlersignal &epsi;n mit dem Referenzsignalzug rn subtrahiert von dem Ausgabesignalzug zn des zweidimensionalen Transversalfilters 194 und der Eingangabesignalzug yn des zweidimensionalen Transversalfilters 194 zugeführt unter Verwendung der Subtrahierer 196, 197 und des Referenzsignalgenerators 198. In der Arithmetikschaltung 195 zur Tapkoeffizientenkorrektur wird die durch Gleichung (16) dargestellte Berechnung ausgeführt und der Tapkoeffizient des zweidimensionalen Transversalfilters 194 wird korrigiert. Durch Wiederholung dieser Operation konvergieren die Tapkoeffizienten cRi, cIi zu ihren Optimalwerten, so daß Geistbilder und Übersprechen reduziert werden.
Folglich werden in em Multiplexsignalprozessor bekannte Referenzsignale in das Hauptsignal und das Multiplexsignal auf der Übertragungsseite eingefügt. Auf der Empfangsseite werden zwei demodulierte Signale, geetrennt und demoduliert und Synchronerfassung in den Erfassungsphasen von zwei zueinander senkrechten Achsen, in zwei Systeme mit Verzögerungsleitungen mit Taps eingeführt und die verzögerten Signale werden mit einem angemessen bestimmten Gewicht durch Verwendung der empfangenen Referenzsignale synthetisiert. Mit anderen Worten wird durch Verwendung des zweidimensionalen Transversalfilters ein Filter mit einer umgekehrten Charakteristik zu der Übertragungscharakteristik der vielwegigen Übertragung, d.h. einem Übertragungsweg mit Geistbild, realisiert, wobei die verzerrten zwei demodulierten Signale entzerrt werden, so daß die Originalhaupt- und Multiplexsignale mit hoher Qualität erhalten werden, auch wenn Geisterbilder vorhanden sind. Zur gleichen Zeit kann ein Übersprechen zwischen den zwei Signalen reduziert werden.
Im folgenden wird der Fall einer Multiplexübertragung durch Überwechseln verschiedener Multiplexsignale erläutert. Fig. 30 ist ein Blockdiagrainm zur Erläuterung eines Fernsehsignalübertraqungsapparates gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Kontrollsignalüberlagerungsschaltung 301, einem Kontrollsignalgenerator 302, einer Multiplexsignalauswahlschaltung 303, einer Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11, einem Modenselektionssignal 305, einer Breitbandvideoverarbeitungsschaltung 306, einer Videosignalverarbeitungsschaltung 307 für ein breites Längen- und Seitenverhältnis, einer zusätzlichen Tonsignalverarbeitungsschaltung 308, einer Verarbeitungsschaltung 309 für Kleinbildschirmvideosignale, einer Scrambleverarbeitungsschaltung 310, einer digitalen Datenverarbeitungsschaltung 311, einer Videosignalauswahlschaltung 312 und einem gewöhnlichen Videosignal 313. Außerdem mit einem Farbmischsignal 10, einem Breitbandvideosignal 343, einem Videosignal 354 mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis, einem zusätzlichen Tonsignal 361, einem kleinen Bildschirmvideosignal 362, digitalen Daten 363 zum Multiplexen und einem Bezahl-Belastvideosignal 373.
Es gibt eine Vielzahl von auswählbaren Signalübertragungsmoden zum Übertragen des gewöhnlichen Videosignals, eines Breitbandvideosignals, eines Videosignals mit breitem Längen- und Seitenverhältnis, eines zusätzlichen Tonsignals, eines Kleinbildschirmvideosignals, von digitalen Daten und Bezahl-Belastvideosignal. Das Modenauswahlsignal 395 wird als solches durch einen Modenauswahlschalter (nicht dargestellt) zur Indikation einer ausgewählten Mode erzeugt. Der Kontrollsignalgenerator 302 erzeugt entsprechend zu dem Modenauswahlsignal 395 ein Fehlererfassungs-Fehlererfassungkodierdigitalkontrollsignal mit der Mode, die durch die Kontrollsignalüberlagerungsschaltung 301 zugeführt wird und ein Selektionskontrollsignal, welches der Videosignalauswahlschaltung 312 und der Multiplexsignalauswahlschaltung 303 eingespeist wird. Die Videosignalauswahlschaltung 312 wählt gemäß dem Selektionsstseuersignal ein gewöhnliches Videosignal 313 und Videosignale aus, welche von der Breitbandvideosignalverarbeitungsschaltung 306, der Videosignalverarbeitungsschaltung 307 für breite Längen- und Seitenverhältnisse und der Scrambleverarbeitungsschaltung 310 zugeführt werden. Die Kontrollsignalüberlagerungsschaltung 301 überlagert das digitale Kontrollsignal von dem Kontrollsignalgenerator 302 auf ein Videosignal, welches ausgewählt und zugeführt wird von der Videosignalauswahlschaltung 312 in dessen vertikale Austastlücke. Die Multiplexsignalauswahlschaltung 303 wählt gemäß dem Selektionskontrollsignal ein Multiplexsignal aus, was von den Verarbeitungsschaltungen 306, 307, 308, 309, 310 oder 311 zugeführt wird. Das Videosignal von der Kontrollsignalüberlagerungsschaltung 301 wird als Hauptsignal angesehen und das Multiplexsignal wird von der Multiplexsignalauswahlschaltung 303 ausgewählt. Beide Signale werden in die Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 eingespeist, wo sie einer Quadraturmodulation, wie vorstehend beschrieben, unterzogen werden, um ein Farbmischsignal 10 zu werden, das übertragen werden kann.
Im folgenden wird jeder Block beschrieben, allerdings wird die Beschreibung der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 weggelassen, da diese in Fig. 2 angegeben ist.
Zuerst ist die Breitbandvideosignalverarbeitungsschaltung 306 nach Fig. 30 wie folgt. Fig. 31 zeigt ein Blockdiagramm der Breitbandvideosignalverarbeitungsschaltung 306 aus Fig.30 mit einem Tiefpaßfilter (LPF) 341 zum Durchlassen des gewöhnlichen Videobandes (ungefähr 4,2 MHz), einem Bandfilter (BPF) 342 (ungefähr 4,2 bis 5,2 MHz), einem Breitbandvideosignal 343, einem gewöhnlichem Videosignal 344, einem Hochfrequenzvideosignal 345 und einem Frequenzwandler 346. Das durch eine Kamera od.dgl. erzeugte Breitbandvideosignal 343 wird bandmäßig auf das gleiche Band wie das existierende Fernsehsignal durch den LPF 341 beschränkt, um ein Videosignal 344 mit einem gewöhnlichen Band zu werden, welches der Videosignalselektionsschaltung 312 in Fig. 30 zugeführt wird. Das im Band durch den BPF 342 begrenzte Signal wird durch den Frequenzwandler 346 in ein Signal mit niedrigem Frequenzband von ungefähr 1 MHz umgewandelt und dann als Hochfrequenzvideosignal 345 in die Multiplexsignalselektionsschaltung 303 in Fig. 30 eingespeist. Es ist ebenso möglich, die Frequenz des höherfrequenten Bereichs des Hochfrequenzvideosignals vor dem BPF umzuwandeln, beispielsweise von einem 5,2 bis 6,2 MHz-Band zu einem 4,2 bis 5,2 MHz-Band.
Als nächstes wird die Signalverarbeitungsschaltung 307 aus Fig. 30 mit breitem Längen- und Seitenverhältnis des Videosignals beschrieben. Fig. 32 ist ein Blockdiagramm der Videosignalverarbeitungsschaltung 307 aus Fig. 30 mit einer Zeitachsenseparationsschaltung 351, Zeitachsenexpansionsschaltungen 352 und 353, einem Videosignal mit breitem Längen- und Seitenverhältnis 354, einem gewöhnlichen Videosignal 355 und einem Hilfsvideosignal mit breitem Längen- und Seitenverhältnis 356. Das Videosignal 354 mit breitem Längen- und Seitenverhältnis ist ein Videosignal für einen Bildschirm mit einer längeren horizontalen Richtung als gewöhnlich mit einem Längen- und Seitenverhältnis von beispielsweise 5:3. Dessen horizontale Frequenz ist die gleiche wie bei dem gewöhnlichen Fernsehsignal (Fig. 33(a)). Dieses Signal wird in einen Mittelbereich mit Längen- und Seitenverhältnis 4:3 (Fig. 33(b)) und beide Seitenbereiche (Fig. 33(c)) durch die Zeitachsenseparationsschaltung 351 aufgeteilt. Der Mittelbereich wird ungefähr 5/4-mal durch die Zeitachsenexpansionsschaltung 352 aufgeweitet, um ein gewöhnliches Videosignal 355 zu werden, welches der Videosignalauswahlschaltung 312 in Fig. 30 zugeführt wird. Die beiden Seitenbereiche werden ungefähr 4-mal durch die Zeitachsenexpansionsschaltung 353 aufgeweitet, um das Hilfsvideosignal 353 mit breitem Längen- und Seitenverhältnis zu werden, welches der Multiplexsignalauswahlschaltung 303 in Fig. 30 zugeführt wird. Die Breiten der beiden Seiten des Bildschirms müssen nicht notwendigerweise einander gleich sein. Allerdings kann ein Wert zur Anzeige der Breiten in der vertikalen Austastlücke als Steuerdaten gesendet werden, falls erforderlich.
Als nächstes wird die Tonsignalverarbeitungsschaltung 308 aus Fig. 30 beschrieben, die digitalcodierte Tondaten verarbeitet. Beispielsweise kann ein Ton mit ungefähr 44 KHz abgetastet werden und linear in 16 Bits quantisiert werden, so daß ein Ton von hoher Qualität in einem Band von 1,25 MHz einschließlich eines Fehlerkorrekturcodes übertragen werden kann (siehe beispielsweise "A Digital Audio System Based on a PCM Standard Format", 64. AES, 1979). Durch Verwendung eines Datenkompressionsverfahrens, wie ADPCM kann ein Ton mit hoher Qualität mit vielen kanälen digital übertragen werden und Stereotöne oder eine mehrsprachige Übertragung ist möglich. Das heißt, die Tonsignalverarbeitungsschaltung 308 ist die Schaltung zur Umwandlung des Formats der digital codierten Tondaten, um diese in einer Videosignalperiode eines Fernsehsignals zu übertragen. Wie später beschrieben, kann auch eine Formatumwandlung gemäß dem Kleinbildschirmsignal bewirkt werden, falls erforderlich. Das Zusatztonsignal 361 aus Fig. 30 wird durch die Tonverarbeitungsschaltung 308 in ein Signal in der Videosignalperiode umgewandelt und wird der Multiplexsignalauswahlschaltung 303 zugeführt. Es ist auch möglich, ein analoges Tonsignal in einem schmalen Band auf der Zeitachse zu komprimieren und durch Frequenzmultiplex als Vielkanalsignal zu übertragen.
Die Kleinbildschirmvideosignalverarbeitungsschaltung 309 aus Fig. 30 wird im folgenden beschrieben. Das Kleinbildschirmvideosignal 362 aus Fig. 30 ist ein Videosignal mit einem Band von 1,25 MHz. Die Kleinbildschirmvideosignalverarbeitungseinrichtung 309 wandelt dieses Signal in ein mit dem gewöhnlichen Videosignal 313 synchronisiertes Signal um und das umgewandelte Signal wird als Multiplexsignal der Multiplexsignalauswahlschaltung 303 zugeführt. Da das Band dieses Multiplexsignals gleich 1,25 MHz ist, ist es möglich, wenn dessen Auflösung ähnlich zu der des gewöhnlichen Videosignals bei identischen Horizontal- und Vertikalfrequenzen ist, ein Signal für einen Kleinbildschirm mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 1:3 im Vergleich zu dem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 des Fernsehschirms zu übertragen. Wird es beispielsweise in drei Bereiche aufgeteilt, können drei Kleinbildschirme mit jeweils einem Längen- und Seitenverhältnis von 1:1 erhalten werden. Einer der drei Bereiche kann für einen Tonübertragungskanal vorgesehen sein.
Im folgenden wird die Übertragungsquantität der digitalen Daten erläutert. Das Band zur Multiplexsignalübertragung ist ungefähr 1,25 MHz. In der horizontalen Austastperiode eines Fernsehsignals ist die verwendbare Periode ungefähr 50 us, da es bevorzugt ist, ein Signal nicht zu multiplexen, damit es nicht mit dem existierenden Empfänger interferiert. Deshalb ist die Menge der zu übertragenden Daten 125 Bits pro Horizontalperiode. Unter Anbetracht der Qualität des Übertragungsweges sind Fehlererfassung und Korrektur notwendig und folglich ist die praktisch übertragbare Menge ungefähr 80 Bits. Unter der Annahme, daß die dem Multiplexsignal gemeinsamen Daten in der vertikalen Austastlücke übertragen werden, können ungefähr 1,1 Megabitdaten pro Sekunde übertragen werden. Daher ist in einem der drei oben erwähnten kleinen Bildschirmbereiche die Menge der zu übertragenden Daten pro Sekunde 80 Bits x 160 Zeilen x 30 = 384 Kilobits. D.h., ein Einkanaltonsignal kann ausreichend übertragen werden, da ein Einkanaltonsignal 352 Bits durch Verarbeitung durch 44 KHz-Abtastung, 8-Bit-ADPCM Codierung enthält. Natürlich können das Tonsignal und das Kleinbildschirmvideosignal miteinander vertauscht werden, wie durch die Multiplexsignalauswahlschaltung 303 erfordert.
Im folgenden wird die Scrambleverarbeitungsschaltung 310 in Fig. 30 beschrieben. Fig. 34 zeigt ein Blockdiagramm der Scrambleverarbeitungsschaltung 310 aus Fig. 30 mit einer Videoscramble(Verwürfelungs-) Schaltung 371, einer Erzeugungsschaltung 372 für eine Entwürfelungsinformation, einem Bezahl-Belastvideosignal 373, einem Verwürfelungscode 374, einem Entwürfelungstastcode 375, einem verwürfelten Videosignal 376 und entwürfelten Daten 377. Das Bezahl- Belastvideosignal 373 ist ein gewöhnliches Videosignal zur Bereitstellung eines Bezahl-Belastprogramms. Dieses Signal wird in die Videoverwürfelungsschaltung 371 eingespeist, in welcher die auf dem Bildschirm darzustellenden Videosignale Block für Block gemäß dem Verwürfelungscode 374 verwürfelt werden, um das verwürfelte Videosignal 376 für ein unerkennbares Bildschirmbild zu erzeugen. Die Erzeugungsschaltung 372 für die Entwürfelungsinformation erzeugt Entwürfelungsdaten 377 zum Entwürfeln der verwürfelten Videosignale gemäß dem Verwürfelungscode 374 und dem Entwürfelungstastcode 375. Der Verwürfelungstastcode 374 und der Entwürfelungstastcode 375 werden beispielsweise von einem Computer (nicht dargestellt) zugeführt. Der Entschlüsselungscode betrifft Daten eines Codes von beispielsweise einem eingetragenen Benutzer und da eine größere Informationsmenge als vorher übertragen werden kann, werden aufwendige Verschlüsselungen, die vorher konventionell nicht möglich waren, realisiert. Beispielsweise die Übertragung von unterschiedlichen Schlüsselcodes für entsprechende Benutzer oder Veränderung des Verschlüsselungsformats mit der Zeit. Wird ein Programmidentifikationscode übertragen, kann eine automatische Inrechnungstellung einfach erfolgen.
Die Digitaldatenverarbeitungsschaltung 311 nach Fig. 30 wird im folgenden beschrieben. Die Datenübertragungsquantität und -verfahren sind die gleichen wie obenstehend in Verbindung mit der Tonsignalverarbeitungsschaltung 308 beschriebene. Allerdings ist es nicht notwendig, daß das Signal mit dem Schirmbild synchronisiert ist. Die digitalen Daten 363 sind für eine Datenkommunikation wie Fernkopierdaten und sie sind formatiert, daß sie in der Videosignalperiode durch die Digitaldatenverarbeitungsschaltung 311 übertragen werden und der Multiplexsignalselektionsschaltung 303 eingespeist werden. Werden sie für Datenkommunikation verwendet, können Fernkopierdaten od.dgl. mit einer höheren Rate als zuvor übertragen werden.
Gemäß Fig. 35 wird ein Fernsehsignalempfänger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im folgenden beschrieben. Der Fernsehsignalempfänger weist auf einen Multiplexsignalseparator 41, eine Kontrollsingalabtastschaltung 482, einen Kontrollsignalgenerator 483 zur Decodierung, einen Videosignalselektor 484, eine Additionsschaltung 385 für hochfrequente Videosignale, eine Additionsschaltung 486 für ein Videosignal mit breitem Längen- und Seitenverhältnis, eine Verschlüsselgungsdecodierschaltung 487, eine Additionsschaltung 488 für ein Kleinbildschirmvideosignal, eine Decodierschaltung 489 für ein Multiplextonsignal, eine Decodierschaltung 490 für Multiplexdigitaldaten, eine Tonverarbeitungsschaltung 491, eine Darstellungseinheit 492, einen Tongenerator 493, ein demoduliertes Videosignal 494, ein demoduliertes Multiplexsignal 495 und decodierte Digitaldaten 496.
Das neue von dem Übertragungsapparat nach Fig. 30 übertragene Farbmischfernsehsignal wird über die antenne 31 und den Tuner 32 empfangen und dem Multiplexsignalseparator 41 zugeführt.
In diesem wird das Farbmischfernsehsignal getrennt und einer Quadraturerfassung unterworfen, um das demodulierte Videosignal 494 und das demodulierte Multiplexsignal 495 zu erhalten. Von dem Videosignal 494 wird durch die Kontrollsignalabtastschaltung 483 das in der vertikalen Austastlücke über lagerte Kontrollsignal extrahiert und an den Generator 483 des Decodierkontrollsignals übermittelt. Dieser erzeugt Decodierkontrollsignale zur Steuerung der Schaltungen 484 bis 490. Eines der verschiedenen Videosignale, die durch die entsprechende Schaltung 485 bis 488 decodiert werden, wird durch den Videosignalselektor 484 ausgewählt und zur Darstellungseinheit 492 übermittelt, um eine Fernsehbildschirmdarstellung zu erzeugen. Die Darstellungseinheit 492 ist beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 5:4. Das decodierte Tonsignal von der Decodierschaltung 489 des Multiplextonsignals wird durch die Tonverarbeitungsschaltung 491 verarbeitet und zu dem Tongenerator 483, beispielsweise einem lautsprecher, gesendet. Im folgenden wird jeder Block im Detail beschrieben. Allerdings wir der Multiplexsignalseparator 41, der schon in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurde, nicht mehr erwähnt.
Zuerst wird die Additionsschaltung 485 aus Fig. 35 für hochfrequente Videosignale dargestellt. Fig. 36 zeigt ein Blockdiagramm dieser Additionsschaltung 485 mit einem Frequenzwandler 550, einem Breitbandvideosignalsynthesizer 551 und einem decodierten Breitbandvideosignal 552. Das demodulierte Multiplexsignal 495 wird in sein ursprüngliches Band zurückgewandelt durch den Frequenzwandler 550, der durch das Decodierkontrollsignal 553 gesteuert wird. Dann wird das Signal mit dem demodulierten Videosignal 494 in dem Breitbandsignalsynthesizer 551 kombiniert, um ein decodiertes Breitbandsignal 552 zu erhalten. Dieses Signal wird in Fig. 35 dem Videosignalselektor 484 zugeführt.
Die Additionsschaltung 486 aus Fig. 35 für ein Videosignal mit breitem Längen- und Seitenverhältnis ist wie folgt. Fig. 37 ist ein Blockdiagramm dieser Additionsschaltung 486 mit Zeitachsenkompressionsschaltungen 561 bis 562, einem Videosignalsynthesizer 563 mit breitem Längen- und Seitenverhältnis und einem decodierten Videosignal 564 mit breitem Längen- und Seitenverhältnis. Die Decodieroperation ist die umgekehrte Operation zu der gemäß den Fig. 32 und 33 beschriebenen Operation auf der Übertragungsseite. Das decodierte Signal 564 ist das Signal, das auf einem Bildschirm mit einer größeren Breite als beim gegenwärtigen Bildschirm dargestellt werden soll. Die Breite der beiden Seiten des Bildschirms kann durch Decodierung des Kontrollsignals 565 von dem Decodierkontrollsignalgenerator 563, falls notwendig, gesteuert werden.
Die Verschlüsselungsdecodierschaltung 487 aus Fig. 35 wird im folgenden beschrieben. Fig. 38 ist ein Blockdiagramm dieser Schaltung 487 mit einem Verschlüsselungsdecodierer 571, einer Entschlüsselungssteuerschaltung 572, einem decodierten Bezahl-Belast-Videosignal 573 und einem Benutzerschlüsselcode 574. Von dem demodulierten Multiplexsignal 495, dem Decodierkontrollsignal 575 und einem Benutzerschlüsselcode 574, der beispielsweise von einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) zugeführt wird, wird ein Kontrollsignal zur Entschlüsselung generiert. Gemäß dieses Kontrollsignals decodiert die Verschlüsselungsdecodierschaltung 571 das demodulierte Videosignal 494, um ein decodiertes Bezahl-Belast-Videosignal 573 zu erhalten, durch das ein erkennbares Bildschirmbild bereitgestellt wird.
Im folgenden wird die Additionsschaltung 488 des Kleinbildschirmvideosignals aus Fig. 35 beschrieben. Fig. 39 zeigt ein Blockdiagramm dieser Additionsschaltung 488 mit Zeitachsenkompressionsschaltungen 581 und 582, einem Kleinbildschirmvideosignalsynthesizer 583 und einem Videosignal 584 mit einem decodierten Kleinbildschirmvideosignal.
Unter Bezugnahme auf Fig. 40 wird das demodulierte Videosignal 494 in Fig. 40(a) komprimiert, um durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 581 auf der linken Seite des Bildschirms positioniert zu werden. Das Kleinbildschirmsignal des demodulierten Multiplexsignals 495 aus Fig. 40(b) wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 582 komprimiert, um auf der rechten Seite des Bildschirms positioniert zu werden. Beide Signale werden nach Fig. 40(c) durch den Kleinbildsignalsynthesizer 583 synthetisiert, um ein Videosignal mit decodiertem Kleinbildschirmvideosignal 584 zu werden. Anstatt am rechten Ende des Bildschirms, wie oben beschrieben, kann ein Kleinschirm in ähnlicher Weise an jeder erwünschten Position auf dem Bildschirm gemäß dem Decodierkontrollsignal 585 positioniert werden.
Die Decodierschaltung 489 für das Multiplextonsignal und die Decodierschaltung 490 für die Multiplexdigitaldaten aus Fig. 35 können in umgekehrter Weise arbeiten, wie die auf der Übertragungsseite und folglich wird deren detaillierte Beschreibung an dieser Stelle weggelassen.
Zusätzlich zu dem Fernsehsystem mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis, wie es obenstehend beschrieben wurde, wird im weiteren eine weitere Ausführungsform eines solchen Systems beschrieben. Betreffs des Fernsehsystems mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis wird die Signalverarbeitung auf der Übertragungsseite beschrieben. Fig. 41 zeigt ein Blockdiagramm eines Fernsehmultiplexsignalprozessors mit einem breiten Längen- und Seitenverhältnis auf der Übertragungsseite gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Luminanzsignalerzeugungsschaltung 601, einer I-(Chrominanzdifferenz)-Signalerzeugungsschaltung 602 und einer Q-(Chrominanzdifferenz)-Signalerzeugungsschaltung 603. Die Signalerzeugungsschaltungen 601, 602 und 603 erzeugen ein Luminanzsignal, ein Breitband-I-Signal und ein Schmalband-Q-Signal entsprechend von einem durch eine Fernsehkamera (nicht dargestellt) aufgenommenen Signal mit einem größeren Längen- und Seitenverhältnis als dem bekannten Längen- und Seitenverhältnis von 4:3. Weiterhin sind vorgesehen Zeitachsenexpansionsschaltungen 604, 605, 606, ein NTSC-Systemcodierer 607, eine Zeitachsenmultiplexschaltung 608, ein Addierer 609, eine Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 610, ein Luminanzsignaleingabeanschluß 611, ein I-Signaleingabeanschluß 612, ein Q-Signaleingabeanschluß 613, ein Multiplexsignalausgabeanschluß 614, ein Zeitachsenmultiplexsignalausgabeanschluß 615, eine Signalerzeugungsschaltung 125, eine Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11, ein Transmitter 58, eine Antenne 59, ein Hauptsignaleingabeanschluß 1, ein Multiplexsignaleingabeanschluß 6 und ein Farbmischsignalausgabeanschluß 10. Auch wenn eine Antenne dargestellt ist, ist der Übertragungsweg nicht auf ein drahtloses System beschränkt, sondern kann auch ein verdrahtetes System sein. Die Signalverarbeitungsschaltung 125, die Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11, Transmitter 58 und Antenne 59 sind in Verbindung mit Fig. 2 und 12 beschrieben worden und an dieser Stelle wird eine weitere Beschreibung weggelassen.
Das durch die Luminanzsignalerzeugungsschaltung 601 erzeugte Luminanzsignal wird in die Zeitachsenexpansionsschaltung 604 eingespeist und durch Anschluß 611 der Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 610 zugeführt. Ähnlicherweise werden die entsprechend von der I-Signalerzeugungsschaltung 602 und der Q-Signalerzeugungsschaltung 603 erzeugten Breitband-I-Signale und Schmalband-Q-Signale der Zeitachsenexpansionsschaltung 605 und der Zeitachsenexpansionsschaltung 606 und durch Anschlüsse 612, 613 der Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 610 zugefüührt. Wird das Originalbild mit einem horizontal gestreckten Längen- und Seitenverhältnis m:3 (m ist eine reelle Zahl, nicht kleiner als 4) aufgenommen, wird das Signal entsprechend zu dem auf einem Bildschirm des existierenden Fernsehempfängers dargestellten Bereichs in Zeitachsenrichtung m/4-mal expandiert in jeder der Zeitachsenexpansionsschaltungen 604, 605 und 606. Das Luminanzsignal und die Chrominanzdifferenzsignalkomponenten im übrigen Bereich außer dem durch die Zeitachsenexpansionsschaltungen 604, 605 und 606 expandierten Bereich werden durch die Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 610 in ein Zeitachsenmultiplexsignal und ein Frequenzachsenmultiplexsignal umgewandelt, welche durch Anschluß 615 der Zeitachsenmultiplexschaltung 608 und durch Anschluß 614 entsprechend der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 zugeführt werden. Die zeitachsenexpandierten Ausgangssignale der Zeitachsenexpansionsschaltungen 604, 605 und 606 werden in bekannter Weise durch einen NTSC-Systemcodierer 607 in ein NTSC-Signal gewandelt. Dessen Ausgabe wird mit dem Zeitachsenmultiplexsignal durch die Zeitachsenmultiplexschaltung 608 kombiniert. Diese muß nur eine Additionsfunktion aufweisen. Ihr Ausgang wird durch den Addierer 609 mit einem Synchronsignal, einem Ausbruchsignal und einem Diskriminiersignal, welche von der Signalerzeugungsschaltung 125 zugeführt werden, zur Unterscheidung des breiten Fernsehsignals von dem bekannten Fernsehsignal addiert. Das Diskriminierungssignal ist beispielsweise in der vertikalen Austastlücke überlagert. Die Ausgabe des Addierers 609 und das Frequenzachsenmultiplexsignal werden in der Multiplexsignalüberlagerungsschaltung 11 synthetisiert, um ein Farbmischsignal zu bilden, welches durch den Transmitter 58 und Antenne 59 übertragen wird.
Fig. 42 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Beispiels des internen Aufbaus der Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 610 aus Fig. 41. Der Aufbau umfaßt einen Luminanzsignaleingabeanschluß 611, einen I-Signaleingabeanschluß 612, einen Q-Signaleingabeanschluß 613, einen Multiplexsignalausgabeanschluß 614, einen Zeitachsenmultiplexsignalausgabeanschluß 615, Tiefpaßfilter (LPF) 621, 624 und 625, einen Subtrahierer 622, Zeitachsenkompressionsschaltungen 626, 627 und 628, eine Zeitachsenexpansionsschaltung 623 und eine Zeitachsenjustierschaltung 629.
Unter Bezugnahme auf Fig. 20, 21 und 22 wird im folgenden der Fernsehmultiplexsignalprozessor mit dem Aufbau nach Fig. 41 und 42 beschrieben. Das Signal entsprechend zu dem auf dem Bildschirm dargestellten Bereich des existierenden Fernsehempfängers wird als Hauptsignal angenommen und das Signal entsprechend zu dem anderen Bereich, wie den beiden Seiten des Bildschirms mit breitem Längen- und Seitenverhältnis, wird als Multiplexsignal angenommen. Der Teil des Luminanzsignals für das Multiplexsignal wird durch den Luminanzsignaleingabeanschluß 611 dem LPF 621 und dem Subtrahierer 622 zugeführt. Dieses Signal hat beispielsweise eine Wellenform nach Fig. 20(a) und auf der Frequenzachse weist es ein Spektrum mit niedriger Energie bei hohen Frequenzen nach Fig. 21(a) als allgemeine Charakteristik eines solchen Signals auf. Durch das LPF 621 und den Subtrahierer 622 wird das Luminanzsignal in eine niederfrequente Komponente mit hoher Energie (Wellenform nach Fig. 20(b), Frequenzspektrum nach Fig. 21(b)) und eine hochfrequente Frequente mit relativ niedriger Energie (Wellenform nach Fig. 20(d), Frequenzspektrum nch Fig. 21(d)) aufgeteilt, die entsprechend der Zeitachsenkompressionsschaltung 626 und der Zeitachsenexpansionsschaltung 623 zugeführt werden. In der Zeitachsenkompressionsschaltung 626 wird die niederfrequente Koomponente nach Fig. 20(b) und 21(b) in Zeitachsenrichtung in ein Signal komprimiert, das ein Frequenzspektrum innerhalb des Bandes aufweist, das durch das NTSC-System nach Fig. 20(c) und 21(c) übertragen werden kann. Das komprimierte Signal Y&sub0; wird der Zeitachsensjustierschaltung 629 zugeführt. In dieser wird die in Zeitachsenrichtung komprimierte, niederfrequente Komponente des Luminanzsignals so justiert, daß das Signal wenigstens in der horizontalen Austastlücke und der vertikalen Austastlücke des aus dem Hauptsignal nach Fig. 22 zusammengesetzten NTSC-Systemsignals multiplext werden kann. Zur Justierung der Zeitachse können beispielsweise die Signale Y&sub0;, I&sub0; und Q&sub0; jede durch einen Speicher od.dgl. so verzögert werden, daß die Signale in der vertikalen Austastlücke aufeinanderfolgend in beispielsweise der Reihenfolge Y&sub0;, I&sub0; und Q&sub0; angeordnet sind. Die Ausgabe der Zeitachsenjustierschaltung 629 ist das Zeitachsenmultiplexsignal. In der Zeitachsenexpansionsschaltung 623 wird die hochfrequente Komponente nach Fig. 20(d) und 21(d) in Zeitachsenrichtung expandiert, so daß das Band unterhalb des Niveaus des Frequenzachsenmultiplex ist, um das Frequenzachsenmultiplexsignal 614 gemäß der Fig. 20(e) und 21(e) zu erhalten. Als nächstes werden das I-Signal und Q-Signal bandmäßig unter das Niveau des durch das NTSC-Systems übertragbaren Bandes durch entsprechend die LPF 624 und 625 und Zeitachsenkompressionsschaltung 627 und 628 beschränkt. Die Ausgänge 1&sub0; und Q&sub0; der Zeitachsenkompressionsschaltungen 627 und 628 werden zeitmäßig so justiert, daß sie mit dem Luminanzsignal wenigstens in der horizontalen Austastlücke und der vertikalen Austastlücke des NTSC-Systeinsignals zusammengesetzt aus dem Hauptsignal in der Zeitachsenjustierschaltung 629 nicht überlappen.
Fig. 43 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Fernsehmultiplexsignalprozessors mit einem breiten Längenund Seitenverhältnis auf der Empfangsseite gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Multiplexsignalseparator 41, einem Signalseparator 131, einem YC-Separator 132, einem I, Q-Demodulator 133, Zeitachsenkompressionsschaltungen 134, 135 und 136 entsprechend zu der Zeitachsenexpansion auf der Übertragungsseite, einem Signalselektor 137, einem Multiplexsignalregenerator 701, einer Matrixschaltung 141, R, G, B-Signalausgabeanschlüssen 142, einem Hauptsignalausgabeanschluß 36, einem Multiplexsignalausgabeanschluß 40, einem Hauptsignaleingabeanschluß 702 und einem Multiplexsignaleingabeanschluß 703. Das von der Übertragungsseite übertragene Signal ist in Fig. 41 dargestellt und wird über Antenne 31 und Tuner 32 empfangen und in Hauptsignal und Frequenzachsenmultiplexsignal durch den Multiplexsignalseparator 41 aufgeteilt. Diese Signale werden entsprechend durch den Signalausgabeanschluß 36 und den Multiplexsignalausgabeanschluß 40 bereitgestellt. Das Videobasisbandsignal, das das Hauptsignal ist, wird durch den YC-Separator 132 in das Luminanzsignal (Y) und Chrominanzträgersignal (C) aufgeteilt. Das Y-Signal wird in Zeitachsenrichtung durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 134 komprimiet, um das Y&sub1;-Signal zu werden. Das C-Signal wird durch den I, Q-Demodulator 133 in das 1-Signal und Q-Signal aufgeteilt. Das 1-Signal wird in Zeitachsenrichtung durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 135 komprimiert, um das I&sub1;-Signal zu werden. Das Q-Signal wird in Zeitachsenrichtung durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 136 komprimiert, um das Q&sub1;-Signal zu werden. Das Frequenzachsenmultiplexsignal wird durch den Multiplexsignalregnerator 701 in das Y&sub2;-Signal, I&sub2;-Signal und Q&sub2; -Signal transformiert. Die Signale Y&sub1;, I&sub1;, Q&sub1;, Q&sub2;, I&sub2;, Q&sub2; werden dem Signalselektor 137 zugeführt, indem die Y&sub1;, I&sub1;, Q&sub1;-Signale für den Bereich ausgewählt werden, der dem Bildschirm des existierenden Fernsehempfängers mit einem Längen- und Seitenverhältnis von 4:3 entspricht. Für die verbleibende periode einer horizontalen Abtastperiode wird ein Austastsignal od.dgl., welches in den Signalselektor 137 generiert wird, ausgewählt, wenn das konventionelle Fernsehsignal empfangen wird. Stattdessen werden die Y&sub2;, I&sub2;, Q&sub2;-Signale ausgewählt, wenn ein breites Fernsehsignal empfangen wird. Das Ausgabesignal des Signalselektors 137 wird durch die Matrixschaltung 141 in R-, G-, B-Signale umgewandelt. Die Zeitachsenkompressionsschaltungen 134, 135 und 136 sind zur Wiederherstellung des breiten Fernsehsignals durch Komprimieren des zeitachsenaufgeweiteten Bereichs des Fernsehsignals mit einem horizontal gestreckten Längen- und Seitenverhältnis als auch zum Empfangen des konventionellen Fernsehsignals ohne Probleme vorgesehen. Das Kompressionsverhältnis wird durch das Längen- und Seitenverhältnis bestimmt. Ist allerdings die Darstellungseinheit 1000 eine Flüssigkristallanzeige od.dgl. und wird die Austastlücke nicht wie bei einer Kathodenstrahlröhre benötigt, ist es nicht immer erforderlich, die Zeitachse zu komprimieren. Der Multiplexsignalseparator 41, der Signalseparator 131, der YC-Separator 132, der I-, Q-Demodulator 133, die Zeitachsenkompressionsschaltungen 134, 135 und 136, der Signalselektor 137 und die Matrixschaltung 141 sind in Verbindung mit Fig. 12(b) beschrieben worden, so daß an dieser Stelle auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet wird.
Fig. 44 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Beispiels des Antennenaufbaus des Multiplexsignalregenerators 701 aus Fig. 43. Dieser ist eine Signalverarbeitungsschaltung auf der Empfangsseite entsprechend z . B. der Multiplexsignalverarbeitungsschaltung 601 aus Fig. 42 auf der Übertragungsseite.
In Fig. 44 sind dargestellt: ein Multiplexsignaleingabeanschluß 703, ein Hauptsignaleingabeanschluß 702, eine Zeitbereichskompressionsschaltung 711, ein Addierer 712, eine Zeitachsenjustierschaltung 713 und Zeitachsenexpansionsschaltungen 714, 715 und 716. Das in Zeitachsenrichtung durch die Zeitachsenexpansionsschaltung 623 in Fig. 42 aufgeweitete Multiplexsignal wird durch die Zeitachsenkompressionsschaltung 711 in Zeitachsenrichtung komprimiert. Das in der Austastlücke des Hauptsignals überlagerte Signal, das durch den Hauptsignaleingabeanschluß 702 zugeführt wird, wird in eine ursprüngliche Zeitbeziehung durch die Zeitachsenjustierschaltung 713 mit Verzögerungselementen wie Speichern zurückgeführt. Signale Y&sub0;, I&sub0; und Q&sub0;, die Ausgaben der Zeitachsenjustierschaltung 713 sind und den durch die Zeitachsenkompressionsschaltungen 626, 627 und 628 aus Fig. 42 in Zeitachsenrichtung komprimierten Signalen Y&sub0;, I&sub0; und Q&sub0; entsprechen, werden durch die Zeitachsenexpansionsschaltungen 714, 715 und 716 entsprechend in Zeitachsenrichtung aufgeweitet. Ausgaben der Zeitachsenexpansionsschaltungen 715 und 716 sind die I&sub2;- und Q&sub2;-Signale. Der Ausgang der Zeitachsenexpansionsschaltung 714 wird mit dem Ausgang der Zeitachsenkompressionsschaltung 711 durch den Addierer 712 kombiniert, um ein Y&sub2;-Signal zu bilden. Dieser Addierer 712 entspricht dem eindimensionalen LPF 621 auf der Übertragungsseite nach Fig. 42, und falls der Filter zweidimensional ist, ist eine zweidimensionale Verarbeitung entsprechend zu dessen Rückwärtsberechnung notwendig.
Auf diese Weise, durch Trennen des Multiplexsignal in eine niederfrequente Komponente und eine hochfrequente Komponente und durch Multiplexen der niederfrequenten Komponente auf der Zeitachse in der Austastlücke und Multiplexen der hochfrequenten Komponente mit kleiner Energie auf der Frequenzachse interferiert das Multiplexsignal kaum mit dem existierenden Fernsehempfänger und solche Fernsehsignale, die eine Videoinformation mit einem Längen- und Seitenverhältnis größer als 4:3 aufweisen, können übertragen und wiederhergestellt werden.

Claims

1. Eine Verarbeitungseinrichtung für ein Signal eines Fernsehsignalübertragungssystems mit:

einer Hauptsignalerzeugungseinrichtung (601) zur Erzeugung eines Fernsehsignals als ein Hauptsignal;

einer Zusatzsignalerzeugungseinrichtung (602) zur Erzeugung eines zusätzlichen Signals;

einer Trägererzeugungseinrichtung (4) zur Erzeugung eines ersten Trägers;

einer ersten Amplitudenmodulationseinrichtung (2) zur Amplitudenmodulierung des ersten Trägers durch das Hauptsignal, um ein erstes Restseitenband-Amplitudenmoduliertes Signal zu erhalten;

einer Phasenverschiebungseinrichtung (5) zur Verschiebung einer Phase des ersten Trägers um 90º, um einen zweiten Träger zu erhalten;

einer zweiten Amplitudenmodulationseinrichtung (7) zur Amplitudenmodulation des zweiten Trägers durch das Zusatzinformationssignal, um ein Zweiseitenband-Amplitudenmoduliertes Signal zu erhalten;

einer Übertragungseinrichtung (58) zur Übertragung eines Multiplexsignals,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung ein inverses Nyquist-Filter (8) aufweist, welches mit der zweiten Amplitudenmodulationseinrichtung (7) verbunden ist und eine Nyquist-Charakteristik zur Filterung des Zweiseitenband-Amplitudenmodulierten Signals aufweist, um ein zweites Restseitenband-Amplitudenmoduliertes Signal zu erhalten, wobei der inverse Nyquist-Filter eine Frequenzcharakteristik aufweist, die im wesentlichen symmetrisch hinsichtlich einer Frequenz des ersten Trägers zu einer Frequenzcharakteristik eines Nyquist-Filters (33) ist, der in einer Videoerfassungsstufe eines Fernsehempfängers angeordnet ist, und

eine Additionseinrichtung (9), die erste und zweite Restseitenband-Amplitudenmodulierte Signale addiert, um das Multiplexsignal zu erhalten.

2. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Amplituden-Modulationseinrichtung eine Einrichtung zur Entfernung des zweiten Trägers von dem Zweiseitenband-Amplitudenmodulierten Signal in Perioden entsprechend zu Austastlücken des Fernsehsignals aufweist.

3. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung des Zusatzinformationssignals eine Einrichtung (57, 78) zum Herabmischen der Hochfrequenzkomponenten von wenigstens einem der Luminanzund Chrominanzsignale des Fernsehsignals zu einem niedrigfrequenten Bandsignal aufweist, welches als Zusatzinformationssignal verwendbar ist.

4. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung des Zusatzinformationssignals eine Einrichtung (91, 93, 94) zum Komprimieren eines Frequenzbandes von Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals des Fernsehsignals aufweist, sowie eine Einrichtung (96) zum Herabmischen der frequenzmäßig, bandkomprimierten Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals zu einem niedrigfrequenten Bandsignal, welches als Zusatzinformationssignal verwendbar ist.

5. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung des Zusatzinformationssignals eine Einrichtung (163) zur Erzeugung eines Hilfsträgers und eine Einrichtung (164) zur Modulation des Hilfsträgers durch ein Digitalsignal aufweist, um ein moduliertes Signal zu erhalten, welches als Zusatzinformationssignal verwendbar ist.

6. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (128) zur Erzeugung eines Diskriminierungssignals zur Diskriminierung der Art des Zusatzinformationssignals und durch eine Einrichtung (129) zur Überlagerung des Diskriminierungssignals in einer vertikalen Austastlücke des Fernsehsignals.

7. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (185) zur Erzeugung eines Referenzsignals für Geisterbildlöschung und eine Einrichtung (183, 184) zum Einsetzen des Referenzsignals in eine vertikale Austastlücke sowohl des Haupt- als auch Zusatzinformationssignals.

8. Eine Verarbeitungseinrichtung für ein Signal einer Fernsehsignalempfangseinrichtung zum Empfang eines Multiplexsignals, welches ein erstes Signal enthält, das durch Seitenband-Amplitudenmodulation eines ersten Trägers durch ein Fernsehsignals als Hauptsignal erhältlich ist, sowie ein zweites Signal enthält, welches mit dem ersten Signal multiplexbar ist und durch Amplitudenmodulation eines zweiten Trägers erhältlich ist, der die gleiche Frequenz aufweist und um 90º gegenüber dem ersten Träger durch ein Zusatzinformationssignal im Zweiseitenband phasenverschoben ist, wobei die Einrichtung aufweist:

eine Trägerregeneriereinrichtung (35) zur Regenerierung des ersten Trägers aus dem Multiplexsignal;

eine Hauptsignalerfassungseinrichtung (34) zum Erfassen des Hauptsignals aus dem Multiplexsignal durch synchrone Erfassung unter Verwendung des regenerierten ersten Trägers;

eine Hauptsignalverarbeitungseinrichtung (603) zur Verarbeitung des durch die Hauptsignalerfassungseinrichtung erfaßten Hauptsignals;

eine Phasenverschiebeeinrichtung (38) zum Verschieben einer Phase des regenerierten ersten Trägers um 90º, um den zweiten Träger zu erhalten;

ein erstes Filter (37) zum Durchlassen des Multiplexsignals, um quadratische Verzerrungen zu entfernen;

eine Erfassungseinrichtung (39) für ein Zusatzinformationssignal zum Erfassen des zusätzlichen Informationssignals von dem von der quadratischen Verzerrung befreiten Multiplexsignal durch synchrone Erfassung unter Verwendung des zweiten Trägers von der Phasenverschiebeeinrichtung; und

eine Verarbeitungseinrichtung (604) des Zusatzinformationssignals zur Verarbeitung des von der Zusatzinformationssignalerfassungseinrichtung erfaßten Zusatzinformationssignals, um ein Originalsignal für die Zusatzinformationssignalerfassungseinrichtung zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß

das obere Ende der Frequenzcharakteristik des durchgelassenen Bandes des ersten Filters (37) so ist, daß die Frequenzcharakteristik der Hauptsignalkomponente in dem Multiplexsignal nach Filterung durch das erste Filter (37) symmetrisch hinsichtlich einer Frequenz des zweiten Trägers (I&sub2;) ist, wodurch sich das Hauptsignalkomponenten-Zweiseitenband ergibt;

das zweite Signal, das in dem empfangenen Multiplexsignal enthalten ist, ist durch weitere Filterung des Zweiseitenband-Amplitudenmodulierten Signals durch ein inverses Nyquist-Filter mit einer Nyquist-Charakteristik zur Bildung eines Restseitenbandsignals erhältlich;

weiterhin ein Nyquist-Filter (33) zur Filterung des Multiplexsignals enthält, welche eine Frequenzcharakteristik aufweist, die im wesentlichen symmetrisch zu einer Frequenzcharakteristik des inversen Nyquist-Filters (8) im Hinblick auf eine Frequenz des ersten Trägers ist, und

die Hauptsignalerfassungseinrichtung (34) das Hauptsignal von dem durch das Nyquist-Filter (33) hindurchgetretenem Multiplexsignal durch Synchronerfassung unter Verwendung des regenerierten ersten Trägers erfaßt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzinformationssignal ein niedrigfrequentes Bandsignal ist, welches Hochfrequenzkomponenten von wenigstens einem der Luminanz- und Chrominanzsignale des Fernsehsignals enthält, und die Zusatzinformationssignalverarbeitungseinrichtung (604) eine Einrichtung (62, 81) zum Heraufmischen des niedrigfrequenten Bandsignals zu einem Original-Hochfrequenzband der Hochfrequenzkomponenten von wenigstens den Luminanz- oder Chrominanzsignalen aufweist.

10. Eine Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzinformationssignal ein niedrigfrequentes Bandsignal ist, welches bandkomprimierte Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals des Fernsehsignals enthält, und die Zusatzinformationssignalverarbeitungseinrichtung (604) eine Einrichtung (101) zum Heraufmischen des niedrigfrequenten Bandsignals zu einem originalen hochfrequenten Band der bandkomprimierten Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals aufweist, sowie eine Einrichtung (104, 105, 106) zur Bandaufweitung der bandkomprimierten Hochfrequenzkomponenten des Luminanzsignals.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzinformationssignal ein moduliertes Signal ist, welches durch Modulierung eines Hilfsträgers durch ein Digitalsignal erhältlich ist, und die Zusatzinformationssignalverarbeitungseinrichtung (604) eine Einrichtung (71) zur Erzeugung eines Hilfsträgers sowie eine Einrichtung (172) zur Demodulierung des modulierten Signals durch den Hilfsträger aufweist, um das Digitalsignal zu erhalten.

12. Eine Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzinformationssignal ein Diskriminierungssignal zur Diskriminierung der Art des Zusatzinformationssignals in einer vertikalen Austastlücke enthält, und eine Einrichtung (144) zum Extrahieren des Diskriminierungssignals sowie eine Einrichtung (137) zur Steuerung der Haupt- und Zusatzinformationssignalverarbeitungseinrichtung gemäß des Diskriminierungssignals.

13. Eine Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Haupt- als auch Zusatzinformationssignale ein Referenzsignal zur Geisterbildlöschung in einer vertikalen Austastlücke enthalten, und zwei Systeme von angezapften Verzögerungsleitungen (421-426) zur entsprechenden Verzögerung des Haupt- und Zusatzinformationssignals, eine Einrichtung (401-416) zur Wichtung der entsprechenden Ausgaben der Verzögerungsleitungen gemäß dem empfangenen Referenzsignal sowie eine Einrichtung (436, 437) zur Addition der gewichteten Ausgaben aufweist, um geisterbildfreie Haupt- und Zusatzinformationssignale zu erhalten.