DE4117994A1 - Verfahren, coder und decoder zur kompatiblen uebertragung und/oder aufzeichnung und zum empfang und/oder zur wiedergabe von fernsehsignalen - Google Patents

Verfahren, coder und decoder zur kompatiblen uebertragung und/oder aufzeichnung und zum empfang und/oder zur wiedergabe von fernsehsignalen

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    • H04N7/00Television systems
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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Television Systems (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Coder und einen Decoder zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeichnung und zum Empfang und/oder zur Wiedergabe von Fernsehsignalen.
Stand der Technik
Für die Übertragung eines 16 : 9-Breitbildformats in bestehen­ den Fernsehstandards (z. B. PAL, SECAM, NTSC) mit dem Bildfor­ mat 4 : 3 ist das Letterbox-Verfahren vorgesehen. Dabei wird in kompatibler Weise auf dem 4 : 3-Empfänger die gesamte Bild­ information der 16 : 9-Aufnahme dargestellt mit nicht durch sichtbaren Bildinhalt gefüllten Randstreifen am oberen und unteren Bildrand.
Dazu werden im Studio die insgesamt 625 Zeilen, davon 576 aktiven Zeilen, des 16 : 9-Bildformats vertikal komprimiert und Zusatzinformationen in den über und unter dem aktiven Bild verbleibenden Randstreifen übertragen. Das aktive Bild im 4 : 3-Empfänger umfaßt dann 432 Zeilen und die Randstreifen jeweils 72 Zeilen. Diese Art der Darstellung von z. B. Spiel­ filmen mit 16 : 9-Format im 4 : 3-Empfänger ist auch bisher üb­ lich gewesen und erfordert vom Betrachter keine Umgewöhnung. Weil das Verhältnis der beiden Bildformate dem Verhältnis von der ursprünglichen zur verringerten Zeilenzahl ent­ spricht, entsteht für den 4 : 3-Empfänger keine Geometriever­ zerrung.
In WO 91/03 906 werden innerhalb solcher 16 : 9-Bilder vertikale Signalabschnitte im Vollbild gebildet und innerhalb dieser Signalabschnitte hochfrequente Spektralanteile in ihrer spek­ tralen Lage in Bezug zum Gesamtspektrum des jeweiligen Si­ gnalabschnitts verschoben und andere, weniger hohe Spektral­ anteile aus dem Gesamtspektrum der jeweiligen Signalabschnit­ te entfernt und aus diesen weniger hohen Spektralanteilen die Zusatzinformationen gebildet. Damit läßt sich zwar theo­ retisch für den 16 : 9-Empfänger die volle vertikale Auflösung übertragen, aber dieses Verfahren kann im Standardempfänger zu einer verminderten vertikalen Auflösung und bei dynami­ schem Bildinhalt zu Bewegungs-Artefakten führen.
Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kompatiblen Übertragung von 16 : 9-Fernsehsignalen anzugeben, welches bei verbesserten Empfängern Bilder im 16 : 9-Format und bei 4 : 3-Empfängern Bilder im Letterbox-Format mit einer möglichst hohen Vertikalauflösung liefert, wobei aber keine Bewegungsartefakte auftreten sollen. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Verfah­ ren gelöst.
Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß Fernsehsignale mit einem ersten Bildformat, insbesondere von 4 : 3, in dem der wesentliche Bildinhalt in einem zweiten For­ mat, insbesondere von 16 : 9, innerhalb des ersten angeordnet ist und mit Zusatzinformationen, die im Bereich des ersten Bildformats außerhalb des wesentlichen Bildinhalts angeord­ net sind und die von einem Empfänger für das zweite Bildfor­ mat decodierbar sind, um zusammen mit der Information aus dem wesentlichen Bildinhalt ein formatfüllendes Bild im zwei­ ten Bildformat auf diesem Empfänger darzustellen, übertragen und/oder aufgezeichnet werden, wobei die Fernsehsignale im ersten Format erzeugt werden aus einem Quellsignal im zwei­ ten Format, indem vertikale Signalabschnitte mit einem Viel­ fachen von k Bildpunkt-Abtastwerten gebildet werden und aus diesen Signalabschnitten gewonnene Spektralanteile als Zu­ satzinformationen dienen und die Signalabschnitte innerhalb von Halbbildern gebildet werden und die hochfrequenten Spek­ tralanteile vor der Übertragung und/oder Aufzeichnung vom Gesamtspektrum des jeweiligen Signalabschnitts abgetrennt werden und und als Zusatzinformationen dienen und daß beim Empfang und/oder bei einer Wiedergabe die hochfrequenten Spektralanteile wieder entsprechend ihrer ursprünglichen La­ ge zu einem Gesamtspektrum des jeweiligen Signalabschnitts kombiniert werden, wobei v das Verhältnis von erstem Bildfor­ mat zu zweitem Bildformat und k ein Vielfaches des Nenners von v ist.
Dabei kann die Bildung der verschiedenen Spektralanteile durch eine DCT und die Rücktransformation in den Ortsbereich mit einer IDCT geschehen, indem innerhalb jedes Signalab­ schnitts vor der Übertragung und/oder Aufzeichnung:
  • a) die k Bildpunkte des jeweiligen Signalabschnitts mit ei­ ner DCT der Länge k in k Koeffizienten umgeformt werden;
  • b) die k Koeffizienten mit dem Faktor 1/ multipliziert wer­ den;
  • c) die niederfrequenten Koeffizienten 1 bis k*v mit einer IDCT der Länge k*v rücktransformiert werden;
  • d) die hochfrequenten Koeffizienten k*v+1 bis k als Zusatzin­ formationen dienen,
    und indem innerhalb jedes entsprechenden Signalabschnitts beim Empfang und/oder bei der Wiedergabe im zweiten Bildfor­ mat:
  • e) die den niederfrequenten Koeffizienten 1 bis k*v entspre­ chenden Bildpunkte mit einer DCT der Länge k*v transformiert werden;
  • f) diese k*v Koeffizienten mit den zugehörigen hochfrequen­ ten Koeffizienten k*v+1 bis k aus den Zusatzinformationen kombiniert werden;
  • g) diese k Koeffizienten mit dem Faktor multipliziert wer­ den;
  • h) die k Koeffizienten mit einer IDCT der Länge k in k Bild­ punktwerte umgeformt werden, wobei v das Verhältnis von erstem Bildformat zu zweitem Bild­ format und k ein Vielfaches des Nenners von v ist. Vorteilhaft werden dabei die Schritte a) bis c) und/oder die Schritte e) bis h) jeweils durch die Multiplikation mit ei­ ner Kombinations-Matrix zusammengefaßt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Co­ der für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Auf­ gabe wird durch die in Anspruch 6 angegebene erfindungsgemä­ ße Einrichtung gelöst.
Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Coder versehen mit einem ersten Speicher, mit einer nachgeschalteten Transformations­ schaltung für vertikale Signalabschnitte, die eine DCT und eine Skalierung und eine IDCT mit Hilfe einer Matrixmultipli­ kation durchführt, mit einer nachgeschalteten Abtrennschal­ tung für hochfrequente Koeffizienten aus dem jeweiligen Si­ gnalabschnitt, die die hochfrequenten Koeffizienten über ei­ nen Kompressor mit nichtlinearer Kennlinie und die übrigen der Koeffizienten des jeweiligen Signalabschnitts direkt an einen zweiten Speicher weiterleitet, dem eine Umsetzschal­ tung zur D/A-Wandlung nachgeschaltet ist, an deren Ausgang ein Bildsignal im ersten Bildformat mit Zusatzinformationen in den Randstreifen abgreifbar ist.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Deco­ der für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Auf­ gabe wird durch die in Anspruch 7 angegebene erfindungsgemä­ ße Einrichtung gelöst.
Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Decoder versehen mit ei­ ner Umsetzschaltung zur A/D-Wandlung, der ein Bildsignal mit Zusatzinformationen in den Randstreifen im ersten Bildformat zugeführt wird, mit einem nachgeschalteten ersten Speicher, mit einer nachgeschalteten Expansionsschaltung für hochfre­ quente Koeffizienten eines jeweiligen vertikalen Signalab­ schnitts mit zur Coder-Kompressionsschaltung inverser Kennli­ nie, mit einer nachgeschalteten Transformationsschaltung für die Signalabschnitte, die eine IDCT und eine zur Coder-Ska­ lierung inverse Skalierung und eine DCT mit Hilfe einer Matrixmultiplikation durchführt, der zusätzlich die anderen der Koeffizienten des jeweiligen Signalabschnitts aus dem ersten Speicher zugeführt werden, mit einem nachgeschalteten zweiten Speicher, an dessen Ausgang ein Bildsignal im zwei­ ten Bildformat abgreifbar ist.
Zunächst wird auf der Senderseite das Fernsehsignal mit den 576 aktiven Zeilen des 16 : 9-Bildes digitalisiert und im Halb­ bild in vertikaler Richtung spaltenweise mittels einer DCT (Discrete Cosine Transform) speziell verarbeitet. Jedes Halb­ bild wird in 576/2/k Streifen aufgeteilt, die jeweils k be­ nachbarte Zeilen des Halbbildes enthalten. Die Zahl k muß ein Vielfaches von 4 sein. Vorteilhaft wird k=4 gewählt. Die Luminanzwerte der k Bildpunkte jeder Spalte in den Strei­ fen werden jeweils durch eine eindimensionale DCT der Länge k in den Frequenzbereich transformiert und anschließend mit dem Faktor F= skaliert. Die Koeffizienten 1 bis (k/4*3) werden dann invers DCT-transformiert (IDCT mit Länge k/4*3), an die entsprechende Stelle des 16 : 9-Fernsehbildes eingesetzt, anschließend für die Übertragung D/A-gewandelt und bilden dann ein kompatibles Signal. Da die obengenannten Streifen nach der Rücktransformation nur noch jeweils k/4*3 Zeilen umfassen, wurde die Gesamtzahl der Zeilen für den ak­ tiven Bildbereich auf 576/4*3=432 Zeilen reduziert. Die Koeffizienten k/4*3+1 bis k werden dagegen jeweils in den Randstreifen ober- und unterhalb des komprimierten aktiven 16 : 9-Bildbereichs übertragen. Hierfür kann z. B. eine dem Fachmann bekannte Ultraschwarz-Modulation verwendet werden. Dabei können die Zusatzinformationen dem Farbträger aufmodu­ liert werden.
Ein 4 : 3-Empfänger wertet die Koeffizienten in den beiden Randstreifen nicht aus, sondern stellt das Fernsehsignal wie im oben beschriebenen Letterbox-Format dar. Weil eine DCT-Transformation die Eigenschaft hat, die Signalenergie in den Koeffizienten niedriger Ordnung zu konzentrieren, haben der k/4*3+1_te bis k_te Koeffizient im allgemeinen nur eine klei­ ne Amplitude. Dadurch wird in einem 4 : 3-Standardempfänger von vorneherein die Sichtbarkeit der in den Randstreifen an­ geordneten Koeffizienten reduziert. Es genügt, keine oder nur eine geringe Absenkung dieser Signalanteile vorzunehmen. Vorteilhaft wird dadurch im 16 : 9-Empfänger eine deutliche Rauscherhöhung durch eine anderenfalls unvermeidbare Verstär­ kung des sich bei der Übertragung überlagernden Rauschens vermieden.
Statt einer geringfügigen linearen Absenkung können die Am­ plitudenwerte der Koeffizienten in den Randstreifen auch mit einer nichtlinearen Funktion abgesenkt und im 16 : 9-Empfänger entsprechend invers angehoben werden, um ihre Sichtbarkeit im 4 : 3-Empfänger noch weiter zu reduzieren. Durch die Nicht­ linearität der Absenkung und Anhebung (größere Amplituden werden stärker abgesenkt als kleinere) ist eine Rauscherhö­ hung im 16 : 9-Empfänger noch geringer als bei einer linearen Absenkung und Anhebung.
Ein verbesserter Empfänger mit einem Bildformat von 16 : 9 ent­ hält einen Decoder, der die Zusatzinformationen aus den bei­ den Randstreifen auswertet und ein formatfüllendes 16 : 9-Bild liefert. Nach der Digitalisierung des empfangenen Fernsehbil­ des, wird jedes Halbbild in 432/2/k Streifen aufgeteilt, die jeweils k/4*3 benachbarte Zeilen des Halbbildes enthalten. Die Luminanzwerte der k/4*3 Bildpunkte jeder Spalte in den Streifen werden durch eine eindimensionale DCT der Länge k/4*3 in den Frequenzbereich transformiert und durch die aus den Randstreifen extrahierten zugehörigen Koeffizienten je­ weils auf insgesamt k Koeffizienten ergänzt. Diese k Koeffi­ zienten werden anschließend jeweils mit dem Faktor IF= skaliert und invers DCT-transformiert (IDCT mit Länge k) und an die entsprechende Stelle des 16 : 9-Fernsehbil­ des eingesetzt. Da die Streifen nach der Rücktransformation wieder k Zeilen umfassen, wurde die Gesamtzahl der aktiven Zeilen wieder auf 576 Zeilen erhöht. Weil die DCT und die inverse DCT eine umkehrbar eindeutige Abbildung darstellen, ist das rekonstruierte 16 : 9-Bild abgesehen von Übertragungs­ fehlern identisch mit dem senderseitigen Eingangsbild.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Bild im Format 16 : 9;
Fig. 2 das Bild aus Fig. 1 mit vertikal komprimiertem aktivem Teil und Zusatzinformationen in den bei­ den Randstreifen (bekannt);
Fig. 3 Herstellung des aktiven Teils des Bildes aus Fig. 2 im 4 : 3-Empfänger (bekannt);
Fig. 4 erfindungsgemäße Bearbeitung von jeweils vier übereinanderliegenden Bildpunkten mittels DCT und IDCT;
Fig. 5 vereinfachte Bearbeitung der Bildpunkte nach Fig. 4;
Fig. 6 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Coders;
Fig. 7 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Decoders.
Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Fernsehbild im Format 16 : 9, wie es in einem 16 : 9-Studio erzeugt wird, mit einem Kreis zur Verdeutlichung der Geometrieverhältnisse.
Fig. 2 zeigt, wie das Fernsehbild aus Fig. 1 in einem bekann­ ten 16 : 9-Coder vertikal komprimiert wird. Aus den 576 akti­ ven Zeilen in Fig. 1 werden durch Kompression um den Faktor FK=4/3 432 Zeilen als aktiver Bildteil 20 für einen 4 : 3-Emp­ fänger erzeugt. Diese Kompression geschieht durch Entfernen jeder vierten Zeile aus dem Bild aus Fig. 1 oder durch eine vertikale Interpolation. Durch die Kompression hat sich die Geometrie des Kreises geändert. Die aus dem Bildteil 20 ent­ fernten Zeilen bzw. zur Decodierung im 16 : 9-Empfänger benö­ tigten Zeilen werden in den beiden Randstreifen 21 und 22 als Zusatzinformationen übertragen.
In Fig. 3 ist dargestellt, daß ein 4 : 3-Empfänger den aktiven Bildteil 20 aus Fig. 2 im Bereich 30 wiedergibt. Durch die horizontale Kompression des 16 : 9-Formats in das 4 : 3-Format um den Faktor 4/3 ist die ursprüngliche Geometrie des Krei­ ses aus Fig. 1 wiederhergestellt. Ein Betrachter hat den vol­ len Bildinhalt aus Fig. 1 zur Verfügung, allerdings mit redu­ zierter vertikaler Auflösung und mit schwarzen Randstreifen 31 und 32 am oberen und unteren Bildrand. Damit die in den Randstreifen enthaltenen Zusatzinformationen nicht störend sichtbar werden, müssen sie in ihrer Amplitude im 16 : 9-Coder entsprechend abgesenkt werden und sich im Ultraschwarzbe­ reich (zwischen Synchron- und Schwarzpegel) befinden. Eine starke Absenkung der Amplitude der Zusatzinformationen führt aber durch das überlagerte Kanalrauschen zu einem ver­ schlechterten Signal-Rausch-Abstand im 16 : 9-Empfänger. Die­ ses Zusatzrauschen ist im Bildsignal im Ortsbereich enthal­ ten.
In einem 16 : 9-Empfänger werden die Zusatzinformationen in den Randstreifen 31 und 32 entsprechend verstärkt und zusam­ men mit dem aktiven Bildteil 30 in Verbindung mit einer ent­ sprechenden Expansion zu einem Bild wie in Fig. 1 geformt.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verarbeitung beispielhaft für Streifen der Breite k=4. Die Luminanzwerte f0, f1, f2, f3 jeder Spalte dieser Streifen werden in einer ersten Trans­ formationsschaltung 41 DCT-transformiert mit Länge k=4 und in einem ersten Multiplizierer 42 mit dem Faktor F skaliert. Jeweils die ersten drei Koeffizienten werden in einer ersten Invers-Transformationsschaltung 43 wieder invers DCT-trans­ formiert und als analoge Signalwerte g0, g1, g2 übertragen. Der vierte Koeffizient g3 wird jeweils im Randstreifen ana­ log oder digital übertragen.
Nach der Übertragung werden die drei entsprechenden Zeilen g0′, g1′, g2′ in einer zweiten Transformationsschaltung 44 wieder mit Länge drei DCT-transformiert und zusammen mit dem übertragenen Koeffizient g3′ in einem zweiten Multiplizierer 45 mit dem Faktor IF entsprechend invers skaliert. Die so gewonnenen Koeffizienten werden in einer zweiten Invers-Trans­ formationsschaltung 46 invers DCT-transformiert und bil­ den dann die den senderseitigen Luminanzwerten f0, f1, f2, f3 entsprechenden empfängerseitigen Luminanzwerte f0′, f1′, f2′, f3′.
Die DCT- bzw. IDCT-Transformationen können durch Matrixopera­ tionen beschrieben werden. Beispielhaft sei hier die Matrix für die DCT4-Transformation angegeben:
Fig. 5 zeigt, wie die senderseitigen bzw. empfängerseitigen Matrix-Operationen entsprechend Fig. 4 durch jeweils eine Matrix-Operation zusammengefaßt werden können. Vorteilhaft können die erste Transformationsschaltung 41, der erste Multiplizierer 42 und die erste Invers-Transformationsschal­ tung 43 zu einer senderseitigen Transformationsschaltung 51 und die zweite Invers-Transformationsschaltung 44, der zwei­ te Multiplizierer 45 und die zweite Transformationsschaltung 46 zu einer empfängerseitigen Transformationsschaltung 56 zusammengefaßt werden. In der senderseitigen Transformations­ schaltung 51 wird folgende Matrix für die Bildung der Signal­ werte g0, g1, g2 und des vierten Koeffizienten g3 verwendet:
In der empfängerseitigen Transformationsschaltung 56 wird folgende Matrix für die Bildung der Luminanzwerte f0′, f1′, f2′, f3′ verwendet:
In Fig. 6 werden die z. B. von einer Kamera kommenden Fernseh­ signale im 16 : 9-Format in einer ersten Umsetzschaltung 61 A/D-gewandelt und in einen ersten Speicher 62 eingeschrie­ ben. Aus diesem Speicher werden jeweils die Abtastwerte von vier vertikal übereinanderliegenden Bildpunkten streifenwei­ se ausgelesen und in einer der senderseitigen Transformati­ onsschaltung 51 entsprechenden Transformationsschaltung 63 mit der zugehörigen Matrix multipliziert.
Der jeweils vierte Koeffizient g3 wird in einer Abtrennschal­ tung 64 aussortiert und in einem nachfolgenden Kompressor 65 nichtlinear komprimiert. Dies kann z. B. nach der Funktion y=x1/3 geschehen, wobei x das Eingangssignal und y das Aus­ gangssignal darstellt. Die anderen Ausgangssignale der Ab­ trennschaltung 64 und die Ausgangssignale des Kompressors 65 werden in einen zweiten Speicher 66 eingelesen und über eine zweite Umsetzschaltung 67 als kompatibles Fernsehsignal im 4 : 3-Format ausgegeben.
In Fig. 7 werden die Eingangssignale im 4 : 3-Format zunächst in einer ersten Umsetzschaltung 71 A/D-gewandelt und in ei­ nen ersten Speicher 72 eingeschrieben. Nachdem in einer Ex­ pansionsschaltung 73 die senderseitige Kompression der in den Randsteifen des 16 : 9-Bildes übertragenen Koeffizienten g3′ rückgängig gemacht worden ist (durch die Funktion y = x3), werden diese Koeffizienten mit den jeweils zugehöri­ gen drei Bildpunkten des kompatiblen Bildes in einer Trans­ formationsschaltung 74 wieder durch DCT- und IDCT-Transforma­ tion entsprechend der Matrix für die empfängerseitige Trans­ formationsschaltung 56 in die Luminanzwerte f0, f1, f2, f3 des Ausgangsbildes transformiert und in einen zweiten Spei­ cher 75 eingeschrieben. Von dort können sie über eine Zweite Umsetzschaltung 76 als D/A-gewandeltes analoges Fernsehsi­ gnal im Format 16 : 9 ausgegeben werden.
Für die Chrominanzbildpunkte braucht nur die senderseitige vertikale Kompression mit dem Faktor 4/3 und die entsprechen­ de empfängerseitige Expansion mit dem Faktor 4/3 durchge­ führt zu werden. Dabei werden keine Chrominanz-Zusatzinforma­ tionen übertragen.
Für Fernsehsysteme mit anderen Zeilenzahlen ändern sich die Zahlen entsprechend. Für ein Fernsehsystem mit 525 Zeilen bzw. 482 aktiven Zeilen können z. B. die Randstreifen 21 und 22 jeweils 60 Zeilen enthalten und der Bereich 20 362 Zeilen.
Das erfindungsgemäße Letterbox-Verfahren hat den Vorteil, daß 16 : 9-Empfänger die volle senderseitige vertikale Auflö­ sung und 4 : 3-Empfänger das kompatible Bild ohne Artefakte bei bezogen auf den Stand der Technik subjektiv nahezu unver­ minderter vertikaler Auflösung wiedergeben können. Außerdem brauchen nicht wie beim Stand der Technik Spektralwerte für den aktiven Bildbereich im Sender und im Empfänger ver­ tauscht zu werden.
Statt einer DCT/IDCT können auch andere steilflankige Filter verwendet werden. Spektralwerte, die z. B. über 3/4 der maxi­ malen Frequenz (fymax) hinausgehen, werden durch ein Tiefpaß­ filter abgeschnitten. Spektralwerte im Bereich 3/4 bis 4/4*fymax werden durch einen Hochpaß abgetrennt und als Zu­ satzinformationen übertragen.

Claims (7)

1. Verfahren zur kompatiblen Übertragung und/oder Aufzeich­ nung und zum Empfang und/oder zur Wiedergabe von Fern­ sehsignalen mit einem ersten Bildformat, insbesondere von 4 : 3, in dem der wesentliche Bildinhalt in einem zweiten Format, insbesondere von 16 : 9, innerhalb des ersten angeordnet ist und mit Zusatzinformationen (31, 32), die im Bereich des ersten Bildformats außerhalb des wesentlichen Bildinhalts (30) angeordnet sind und die von einem Empfänger für das zweite Bildformat deco­ dierbar sind, um zusammen mit der Information aus dem wesentlichen Bildinhalt (30) ein formatfüllendes Bild (Fig. 1) im zweiten Bildformat auf diesem Empfänger dar­ zustellen, wobei die Fernsehsignale im ersten Format erzeugt werden aus einem Quellsignal im zweiten Format, indem vertikale Signalabschnitte mit einem Vielfachen von vier Bildpunkt-Abtastwerten gebildet werden und aus diesen Signalabschnitten gewonnene Spektralanteile als Zusatzinformationen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabschnitte innerhalb von Halbbildern gebildet werden und die hochfrequenten Spektralanteile (g3) vor der Übertragung und/oder Aufzeichnung vom Gesamtspek­ trum des jeweiligen Signalabschnitts abgetrennt werden und als Zusatzinformationen (31, 32) dienen und daß beim Empfang und/oder bei der Wiedergabe die hochfre­ quenten Spektralanteile (g3′) wieder entsprechend ihrer ursprünglichen Lage zu einem Gesamtspektrum des jeweili­ gen Signalabschnitts kombiniert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der verschiedenen Spektralanteile durch ei­ ne DCT und die Rücktransformation in den Ortsbereich mit einer IDCT geschieht, indem innerhalb jedes Signal­ abschnitts vor der Übertragung und/oder Aufzeichnung:
  • a) die k Bildpunkte des jeweiligen Signalabschnitts mit einer DCT der Länge k in k Koeffizienten umgeformt wer­ den;
  • b) die k Koeffizienten mit dem Faktor 1/ multipli­ ziert werden;
  • c) die niederfrequenten Koeffizienten 1 bis k*v mit ei­ ner IDCT der Länge k*v rücktransformiert werden;
  • d) die hochfrequenten Koeffizienten k*v+1 bis k als Zu­ satzinformationen dienen,
    und indem innerhalb jedes entsprechenden Signalab­ schnitts beim Empfang und/oder bei der Wiedergabe im zweiten Bildformat:
  • e) die den niederfrequenten Koeffizienten 1 bis k*v ent­ sprechenden Bildpunkte mit einer DCT der Länge k*v transformiert werden;
  • f) diese k*v Koeffizienten mit den zugehörigen hochfre­ quenten Koeffizienten k*v+1 bis k aus den Zusatzinforma­ tionen kombiniert werden;
  • g) diese k Koeffizienten mit dem Faktor multipli­ ziert werden;
  • h) die k Koeffizienten mit einer IDCT der Länge k in k Bildpunktwerte umgeformt werden, wobei v das Verhältnis von erstem Bildformat zu zweitem Bildformat und k ein Vielfaches des Nenners von v ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a) bis c) und/oder die Schritte e) bis h) jeweils durch die Multiplikation mit einer Kombinati­ ons-Matrix zusammengefaßt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen (31, 32) vor der Übertragung und/oder Aufzeichnung in ihrer Amplitude insbesondere nichtlinear abgesenkt und beim Empfang und/oder bei der Wiedergabe im zweiten Bildformat wieder entsprechend angehoben werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen (31, 32) auf einen Farbträger aufmoduliert werden.
6. Coder für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, der versehen ist mit einem ersten Speicher 62, mit einer nachgeschalteten Transformations­ schaltung 63 für vertikale Signalabschnitte, die eine DCT und eine Skalierung und eine IDCT mit Hilfe einer Matrixmultiplikation durchführt, mit einer nachgeschal­ teten Abtrennschaltung 64 für hochfrequente Koeffizien­ ten aus dem jeweiligen Signalabschnitt, die die hochfre­ quenten Koeffizienten über einen Kompressor 65 mit nichtlinearer Kennlinie und die übrigen der Koeffizien­ ten des jeweiligen Signalabschnitts direkt an einen zweiten Speicher 66 weiterleitet, dem eine Umsetzschal­ tung 67 zur D/A-Wandlung nachgeschaltet ist, an deren Ausgang ein Bildsignal im ersten Bildformat abgreifbar ist.
7. Decoder für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dem am Eingang einer Umsetzschaltung 71 zur A/D-Wandlung ein Bildsignal mit Zusatzinformatio­ nen in den Randstreifen im ersten Bildformat zugeführt wird und die versehen ist mit einem nachgeschalteten ersten Speicher 72, mit einer nachgeschalteten Expansi­ onsschaltung 73 für hochfrequente Koeffizienten eines jeweiligen vertikalen Signalabschnitts mit zur Coder-Kom­ pressionsschaltung 65 inverser Kennlinie, mit einer nachgeschalteten Transformationsschaltung 74 für die Signalabschnitte, die eine IDCT und eine zur Coder-Skalierung inverse Skalierung und eine DCT mit Hilfe einer Matrixmultiplikation durchführt, der zusätz­ lich die anderen der Koeffizienten des jeweiligen Si­ gnalabschnitts aus dem ersten Speicher zugeführt wer­ den, mit einem nachgeschalteten zweiten Speicher 75, an dessen Ausgang ein Bildsignal im zweiten Bildformat ab­ greifbar ist.
DE19914117994 1991-06-01 1991-06-01 Verfahren, coder und decoder zur kompatiblen uebertragung und/oder aufzeichnung und zum empfang und/oder zur wiedergabe von fernsehsignalen Withdrawn DE4117994A1 (de)

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