專利名稱：與電視有關(guān)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色電視系統(tǒng)，特別是涉及彩色電視系統(tǒng)中使用的改進(jìn)的彩色視頻編碼器和解碼器。
更特別地，本發(fā)明涉及復(fù)合彩色電視系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中使用比全部可用有效電視線路數(shù)量少得多的電視線路傳輸主信號。這樣一個系統(tǒng)的例子是使用了一個16∶9的寬高比。16∶9寬高比信號可以在一個專用的16∶9寬高比接收機上進(jìn)行顯示，或可以在一個現(xiàn)有的普通的4∶3寬高比，帶有被稱作“信箱”(Letterbox)顯示器的接收機上進(jìn)行顯示。
在一個信箱顯示器中，如

圖1所示，所顯示的寬高比圖象在屏幕的垂直中心部分具有完全水平的寬度，并且畫面的頂部和底部被消隱成黑色。當(dāng)寬銀幕電影膠片通過廣播電視發(fā)送時，這種主觀的效果有時總會被看到。在一個625/50/2∶1標(biāo)準(zhǔn)的PAL傳送系統(tǒng)中，已經(jīng)建議用每幅畫面中間的432個有效行傳送信號，然后它們以信箱的格式在一個4∶3寬高比的接收機上顯示出來。這樣剩下了144個多余行，即畫面的頂部和底部各占72行。畫面的這些部分被稱作邊界。
所述信箱系統(tǒng)通過使黑條在寬屏幕畫面之上或之下來實現(xiàn)寬屏幕畫面的兼容廣播。然而，這種增大的寬屏幕畫面現(xiàn)在占據(jù)的傳送信道容量比原有畫面占據(jù)的少，因此，有必要在黑條或邊緣期間傳送額外的輔助信息(helperinformation)，以便在16∶9接收機上最終解碼的增大畫面具有至少與4∶3畫面所呈現(xiàn)的同樣好的清晰度。已經(jīng)提出了幾種在黑條期間使用的為亮度分量提供輔助的方法，這些方法在由申請?zhí)枮?123004.5的英國專利申請要求優(yōu)先權(quán)的國際專利申請(申請?zhí)枮镻CT/GB92/01988，在1993年以公開號WO93××公開)中作了描述。
在增大的復(fù)合地面?zhèn)魉拖到y(tǒng)內(nèi)，人們更多注意的是獲得一種良好的水平和垂直亮度響應(yīng)。然而，我們已經(jīng)意識到，特別地對于PAL系統(tǒng)B和G的傳送，對于NTSC和對于SECAM系統(tǒng)，在一個信箱系統(tǒng)中對任何在畫面質(zhì)量上作全面改進(jìn)的限制因素是色度分量的總體水平清晰度。
這一點可以從圖2中看到，圖2是在畫面的信箱部分由信號的色度分量傳送的頻率的表示圖。該圖是以每個有效畫面高度C/aph周期測量的垂直頻率相對于以MHz測量的水平頻率(正比于每個有效畫面寬度周期)。彼此相應(yīng)地選取坐標(biāo)刻度以便于基本上是各向同性的，也就是說，相同的圖象質(zhì)量通過沿水平和垂直軸的相等距離被主觀地表示出來，并且按16∶9寬高比正確地給予標(biāo)示。
這樣，圖2示出了PAL系統(tǒng)B和G與PAL系統(tǒng)I二者的二維色度帶寬，一方面PAL系統(tǒng)B和G具有一個5.0MHz的總體視頻帶寬，另一方面PAL系統(tǒng)I具有一個5.5MHz的總體視頻帶寬。在每一種情況中，能夠在一個單獨場顯示的最大垂直頻率是每個有效畫面高度54周(對于兩個隔行場的畫面等效于每個畫面高度108周)。系統(tǒng)B和G提供了每個畫面寬度大約30周的水平帶寬，而系統(tǒng)I提供了每個畫面寬度大約60周的水平帶寬。對于PAL系統(tǒng)B和G，最大水平頻率剛剛大于0.5MHz，而對于PAL系統(tǒng)I，其最大水平頻率剛剛大于1.0MHz。這些頻率邊界不能被精確地確定，因此，通過在圖中標(biāo)示的陰影的面積進(jìn)行表示。
在邊界之內(nèi)存在的額外的144行能夠被用來裝帶輔助信箱中主畫面的432行的信息。邊界內(nèi)的行數(shù)是信箱中的1/3。這樣能夠例如通過把每個邊界行與三個信箱行聯(lián)系起來使垂直清晰度得到提高。以這種方式，垂直清晰度能夠提高到72c/aph，如圖中虛線所示的。
然而，從圖2中將會看到，這是一種毫無意義的復(fù)雜化，因為垂直頻率清晰度(如在這些各向同性的坐標(biāo)上標(biāo)繪出的)已經(jīng)比水平清晰度好的多，以致于進(jìn)一步的改進(jìn)實際是不明顯的。這種情況對于已給定的眼睛對畫面中垂直行的敏感度尤其如此。因此，需要提高水平細(xì)節(jié)。對于PAL系統(tǒng)B和G，這是特殊的情況，但對于PAL系統(tǒng)I還是真實的。這樣，在邊界中復(fù)合信號頻譜的色度部分的容量在迄今為止所考慮的方案中一直保持不用。
更一般地說，本發(fā)明不僅適用于信箱型PAL或類似的信號。而且適用于任何這樣的系統(tǒng)，即在該系統(tǒng)中，視頻信號是由掃描行的場形成的，并且它包括分離的亮度和色度分量，有效畫面僅占據(jù)一些形成一主組行的每一場的掃描行，并且在該系統(tǒng)中，一個不攜帶有效畫面的輔助行被用來攜帶輔助信息。
本發(fā)明的各個方面在獨立權(quán)利要求中進(jìn)行了限定，并在本說明書中進(jìn)行了說明。本發(fā)明的優(yōu)點在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了限定。
本發(fā)明的各個最佳實施例在下面進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論，對基于具有4∶3寬高比的625/50/2∶1普通PAL信號的PAL系統(tǒng)信箱信號地來龍去脈進(jìn)行了討論。形成中心四分之三畫面的行能被用來傳送16∶9寬高比的寬寬高比的畫面。額外的輔助信息然后能夠在畫面的頂部和底部形成邊界的行上傳送。
如將在有關(guān)的實施例中所描述的，在編碼器中色度分量被垂直地再次取樣，以便從每六個輸入行中產(chǎn)生一行。上述信號也可以水平地展開，以便每個輸入行都擴展成兩行。以這種方式，從主信箱信號中提取的信息能夠填滿邊界的色度容量，并且被調(diào)制成用于通過一個通常的PAL傳送系統(tǒng)傳送的彩色副載波。
在解碼器中，實現(xiàn)在邊界中產(chǎn)生色度信號的操作通過解調(diào)被顛倒過來，把每兩個傳送的行重新定時成為一個單一的行，并且垂直過取樣或內(nèi)插以把每一信息行分布到主信號的六個行中去。然后額外的色度細(xì)節(jié)被加到主信號色度分量上，以增大水平細(xì)節(jié)。
由于那些垂直分量只占在主信號中攜帶的垂直細(xì)節(jié)很小的比例(在這種情況為1/6)，因此，這種處理能夠使以分量的色度輔助信息形式的傳送成為可能，這種輔助信息提供了基本增大的水平細(xì)節(jié)，由于增加的復(fù)雜性相對地小，這種在主觀圖象質(zhì)量上產(chǎn)生了可觀的提高。
所述色度邊界信號的偏差產(chǎn)生某種重疊。低水平頻率和低垂直頻度的分量會被承載主色度信號和邊界中的色度輔助信號。這是沒有必要的，并且為了降低色度輔助信號的信號電平，最好是使將以色度輔助信號形式被傳送的信號通過一個在編碼器中的水平高通濾波器。在解碼器中，通過對在主信號中收到的色度分量進(jìn)行如在編碼器中同樣使用的垂直再次取樣和水平高通濾波，并且在色度邊界信號已被水平壓縮之后，但在垂直過取樣之前，從該色度邊界信號減去該結(jié)果，從而消除掉任何殘留的重疊。
下面將通過實例并參考附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。其中圖1(如上所述)示出了一個在普通4∶3寬高比的屏幕上的信箱顯示;
圖2(如上所述)是個垂直頻率對水平頻率的曲線圖，它示出了在一個信箱信號的主要部分中的色度分量的帶通特性;
圖3是體現(xiàn)在本發(fā)明中的一個第一編碼器的方框圖;
圖4是體現(xiàn)在本發(fā)明中的一個第一解碼器的方框圖;
圖5是一個類似于圖2的曲線圖，它示出了對于一個PAL系統(tǒng)B或G信號，圖3的編碼器的帶通特性;
圖6是對于PAL系統(tǒng)I信號的一個類似于圖5的曲線圖;
圖7是一個示意圖，它示出了色度輔助行是如何從色度信箱行中提取的;
圖8是一個類似于圖5的曲線圖，它示出了一個最佳接收器/解碼器如何使用由圖3中作為一PAL系統(tǒng)B或G信號編碼器發(fā)送的信號;
圖9是一個類似于圖6的曲線圖，它示出了一個最佳接收器/解碼器如何使用由圖3中作為一PAL系統(tǒng)I信號編碼器發(fā)送的信號;
圖10是體現(xiàn)在本發(fā)明中的一個第二編碼器的電路方框圖，它示出了色度邊界信號通路(a)和色度信箱信號通路(b);
圖11是體現(xiàn)在本發(fā)明中的一個第二解碼器的電路方框圖;
圖12至16分別示出了在圖10和11第二實施例中使用的水平濾波器HF1、HF2、和HF3及垂直濾波器VF1和VF2的特性曲線圖;
圖17是本發(fā)明的一個第三實施例的編碼器的電路方框圖;
圖18是本發(fā)明的一個第三實施例的解碼器的電路方框圖。
如上所述，在邊界區(qū)域內(nèi)本應(yīng)被色度分量占據(jù)的帶寬從來沒有被使用。我們已經(jīng)意識到這一帶寬被用來在水平色度清晰度方面實現(xiàn)有意義的改進(jìn)。附加的色度輔助信息能夠與現(xiàn)有接收機兼容地被廣播出去，但是只是被用于增強專門裝備的接收機的顯示。
這一容量至今沒有在系統(tǒng)中使用，是因為它通常僅具有窄的水平清晰度容量，和受限的垂直清晰度。目前還不能找到能夠確保增強水平清晰度的方法。本系統(tǒng)提出了所述的增強水平清晰度的方法，但它與任何偶然額外的縮減或高頻損失或在信道帶寬的上邊界頻度的偏離無關(guān)，或者不受它們的影響，而這種情況在信號被傳送和接收時是可能發(fā)生的，并且這種損傷是完全超出系統(tǒng)設(shè)計者和制造者的控制范圍的。在黑條(兩邊界)期間使用色度帶并保持把該色度帶從任何的也可以在相同的黑條期間傳送的調(diào)制亮度信號中分離出來方面出現(xiàn)了進(jìn)一步復(fù)雜化。
基本的系統(tǒng)操作在圖3和圖4中示出。簡單地說，與通常的彩色色度信號電路并聯(lián)，彩色信號被水平地擴展和濾波，并在施加到一個緩沖存儲器之前被垂直地再次取樣，以便額外的色度彩色信息僅在黑條持續(xù)期間被傳送。在接收時，在黑條中的彩色信號從亮度信號中被分離出來，經(jīng)時間壓縮，垂直插入和時間重新定時，以變得與主信號一致。根據(jù)垂直的，垂直的/瞬時的，或垂直的/水平的/瞬時的頻率，在主信號色度和在黑條中被傳送的色度信號之間最好使用一個勻滑轉(zhuǎn)換的濾波器。
以這種方式，在具有典型地被加倍地色度帶寬的一個復(fù)合電視系統(tǒng)中，通過使用時間擴展技術(shù)和用上述信息調(diào)制復(fù)合彩色信道，以便在黑條期間發(fā)送該信息，從而能夠獲得增強的色度清晰度。
更詳細(xì)地參考圖3和圖4，圖3示出了在一個信箱PAL彩色電視系統(tǒng)中的編碼器(發(fā)射機)內(nèi)的附加電路，圖4示出了在解碼器(接收機)內(nèi)的附加電路。在編碼器10中假設(shè)在信號的邊界部分期間產(chǎn)生了一個亮度輔助信號，例如利用上面提到的申請?zhí)枮镻CT/GB92/01988的專利申請中描述的方法產(chǎn)生的。上述的亮度輔助信號在輸入端12被接收。在輸入端14接收一個色度信號。被接收的色度信號可以采用任何適當(dāng)?shù)男问?，但這里假定在交替行上包括U和V。然而在一行上它可以是U+V，而在相鄰行是U-V，或者，例如可以交替地包括I和Q。然后對這一信號進(jìn)行三個處理操作。這三個處理操作的順序是任意的。
初步考慮，這些處理操作中的第一個由一個濾波器和垂直再次取樣器16提供。它包括一個低通濾波器，該低通濾波器具有一截止頻率，它是信箱中的主色度信號的垂直頻率通帶的六分之一。這樣，對于如圖2所示的54c/aph(每有效畫面高度周)的垂直頻率來說，該濾波器具有9c/aph的截止頻率。再次取樣使每幅畫面的行數(shù)從432行減少到72行，即減少到1/6。也就是說，每六個輸入行被用來產(chǎn)生一個輸出行。這仍然是一個使用了規(guī)定的垂直孔徑的垂直濾波器的功能，因此，濾波和再次取樣的功能可以使用同一電路16來完成。
由于現(xiàn)在行數(shù)被減少到1/6，在電路18中畫面的行被水平地擴展了一倍。這就是說，如果假設(shè)信號是一個數(shù)字或取樣的模擬信號，為了解釋方便，那么每一行上的樣值數(shù)則擴大一倍。當(dāng)然，這樣并不增加構(gòu)成可用信息的信息量。然而它卻能使較多的信息隨后經(jīng)傳輸信道傳送出去。這種情況發(fā)生是因為第三操作，在重新定時存儲器16中進(jìn)行，將把信號的每一行重新安排成兩行，則總計變成144行。
在電路16，18和20中進(jìn)行的三種處理操作基本上可以以任何順序進(jìn)行，為了有助于方便，將它們按所指示的順序放置，即總先在電路18中進(jìn)行水平擴展，然后是垂直濾波16，最后是重新定時20。
這種結(jié)果信號在邊界期間被施加到一電路22，該電路22使在輸入端12處的亮度輔助信號與重新定時存儲器20的輸出合并。然后一個選擇器開關(guān)24工作，以便在信號的信箱部分期間，接收用于傳送的在端子26上接收的普通主復(fù)合信號，而在邊界中的黑條期間，接收電路22的輔助輸出。開關(guān)24提供了一個能被傳送的輸出28。另一方面，上述信號可以被記錄到記錄裝置上，并且壓縮“傳送”和類似術(shù)語用來完成這種記錄，對于本領(lǐng)域的人員這是公知的。
上述對信號處理的效果在相對于PAL系統(tǒng)B或G信號的圖5中示出。這與圖2相似。在信箱中的主信號具有如圖所示的矩形M的色度帶寬，垂直擴展到54c/aph，水平延伸至0.5MHz，由于傳輸信道的特性，其邊界部分有些失真。在邊界期間獲得的一個信號僅具有1/6的垂直帶寬。然而，由于水平的擴展，能夠提供兩倍的有效水平帶寬，即如矩形B所示的。當(dāng)組合帶寬更接近于各向同性時，很明顯，矩形M和B合并到一起將會提供很滿意的全帶通特性，不錯，除了垂直頻率或水平頻率外，斜線部分的頻率是不被傳送的，但在實踐中這一情況很少發(fā)生，并且眼睛對它們也不是很敏感。
圖6是一個類似的適于PAL系統(tǒng)I的曲線圖。在這里，通過具有低垂直頻率，較高水平頻率的矩形B內(nèi)包容的面積可以看出，整個被傳送的帶寬再一次被大大的改善。這種系統(tǒng)即使在信道寬在1MHz左右截止時，也能使達(dá)到大約2MHz的水平色度信號分量發(fā)送出去。
電路16，18，20操作所依據(jù)的方式可以從圖7中看到。該圖示出了圖3中輸入端12處的7行色度信號A至B，并且形如小點的示出了每行上的取樣，這些取樣沿行編號為1，2，3，4，5，6……351，352，353，354，355，356，357。還示出了兩個輸出行M和N，如在邊界區(qū)域期間作為色度信號分量被發(fā)送。上述的操作具有如下效果。再次取樣首先將在6個連續(xù)輸入行上的相應(yīng)取樣減少到一個單一個輸出行。上述的取樣A1……F1被合并以形成取樣M1。M2是一個由水平延伸或擴展獲得的內(nèi)插取樣。輸出取樣M3是從輸入取樣A2……F2中提取的。這樣繼續(xù)下去，具有偶數(shù)的取樣是附加或內(nèi)插取樣，即在行M上的奇數(shù)取樣是直接從行A至F中獲得的。
沿輸入行A至F進(jìn)行一半就將會達(dá)到行M的尾端。這樣，取樣A351…F351被合并以形成下一輸出行的第一個取樣，即取樣N1。取樣N2仍然是一個內(nèi)插取樣，取樣N3是從A352……F352中提取的，等等。圖7中的表示是很概括的，實際的功能可能通常比這里的表示復(fù)雜的多。但它基本上可以用來圖示說明正在進(jìn)行的操作。而且，雖然圖7的表示是根據(jù)被取樣信號給出的，但其原理可適用于包括全數(shù)字信號以及模擬信號的任何形式的信號。在圖7中使用的取樣的觀點只是為了圖示說明正在發(fā)生的過程。
由下面將會看到，所包含的重要的操作如下所述。第一，邊界或輔助行比信箱或主信號中的行少，少至1/n，在這種情況下n等于3。這些邊界行不攜帶有效畫面信息，但攜帶色度輔助信助。利用兩次操作可以將色度輔助信息行從信號的主要部分中色度分量中提取出來。其中一種操作是水平地擴展每一行，以便從信箱中的一行中得到的色度信息可以被擴展大大超過邊界的一行。這種擴展可以到其r倍，在這種情況下，這里r等于2。另一種操作是減少垂直信息，這可以通過對在信箱中的色度分量進(jìn)行再次取樣，以在邊界中產(chǎn)生一個較小數(shù)量的輸出色度行來實現(xiàn)，再次取樣使行數(shù)減至 1/(n×r) ，這里n×r為3×2等于6。上述兩種操作可以在兩個邊界中發(fā)生，在理論上，的確能夠通過一個二維濾波器同時發(fā)生。然后這樣獲得的輸出行由一個緩沖器存儲裝置定時，以便依次在邊界區(qū)域出現(xiàn)。
為了作為色度輔助信號進(jìn)行傳送的目的，一行信息擴展超過2(或者更一般的是r)行，有效地使色度分量的水平頻率減少至一相應(yīng)倍數(shù)分之一。這樣，在圖3和4的實施例中，假設(shè)對于PAL系統(tǒng)B和G，為了傳送0.45MHz的目的，要使一個比方說0.9MHz的水平頻率分量減半?，F(xiàn)在這個頻率處在由普通PAL分布系統(tǒng)傳送的帶寬內(nèi)。在接收機中，通過把兩個接收到的行合并成一個單一行使頻率加倍。原占據(jù)兩個行周期用以發(fā)送的信息再一次被縮成一個單一行周期。
倍數(shù)n和r可以取其它值。例如，r是3。這樣在九分之一的整個垂直頻帶上會產(chǎn)生三倍多的水平清晰度。原則上，值n和r可以是非整數(shù)，雖然如果它們是整數(shù)，在處理上容易些，或者至少是一個小的整數(shù)比，其分母不大于10左右。
由于使用所描述的接收機/解碼器，在質(zhì)量上獲得很大改進(jìn)，這是因為該系統(tǒng)加入了觀看者能注意到的重要頻率。對于一個PAL系統(tǒng)I信號，這樣在色度清晰度質(zhì)量方面的主觀提高可以在60～70%的范圍。取得這種顯著地改進(jìn)，其系統(tǒng)復(fù)雜性的增加是相當(dāng)小的。雖然上述描述是依據(jù)PAL系統(tǒng)進(jìn)行的，但其原理可以適合于所有其它的普通電視系統(tǒng)，包括NTSC和SECAM系統(tǒng)。尤其這種改進(jìn)可以被用于所有的信箱型方案中。
這里人們可能注意到，在每個有效畫面高度的周期中給定的垂直細(xì)節(jié)的數(shù)值是適合于正常的隔行視頻信號的數(shù)值。某種設(shè)備能夠以一種電影方式交替地操作，在這種方式中產(chǎn)生了非隔行信號。這種情況的出現(xiàn)是因為標(biāo)準(zhǔn)50Hz的場率幾乎完全是24Hz標(biāo)準(zhǔn)電影幀率的兩倍。在產(chǎn)生視頻形式的電影中，膠片以25Hz轉(zhuǎn)得稍微快一些。在圖17和18中示出的第三實施例給出了一個電影方式操作的例子，其中在信箱中的垂直細(xì)節(jié)是108c/aph，而在邊界中的增加的細(xì)節(jié)是18c/aph。所使用的非隔行信號被轉(zhuǎn)換成適于傳送的隔行信號。就本發(fā)明而言，上述原理對正常信號源完全是一樣的，這些例子可在圖3和4與圖5和6中分別示出的第一和第二實施例中看到。
圖4示出了相應(yīng)的具有16∶9寬高比的增強接收機/解碼器。所示的解碼器30具有一個輸入端32，它接收一相應(yīng)的在圖3中28處提供的信號。例如該信號可以來自一個廣播電視信道或一個視頻記錄裝置。一個通常的主亮度通路34在信號的主要或信箱部分傳送亮度分量。一個分離器38在邊界區(qū)域期間分離亮度和色度分量。亮度輔助信號按照相應(yīng)的方式被處理，例如按我們在上面提到的專利申請的方式，并在一加法器40中將其與通路34的輸出合并，以提高亮度輸出41。圖中沒有示出亮度輔助信道的細(xì)節(jié)。
由于分離器38提供的色度分量在黑條期間施加給一個重新定時和水平壓縮電路42，該電路42使在圖3中電路18，20的結(jié)果反向。電路42的輸出提供給電路44，電路44通過提供一個垂直內(nèi)插使圖3中電路16的再次取樣結(jié)果反向，這樣將使每個取樣的結(jié)果擴展至主信號的六個垂直排列好的取樣。然后這樣獲得的色度輔助信息與主色度通路36的輸出在一個勻滑轉(zhuǎn)換濾波器中合并，以提出一個增強的彩色輸出48。使用勻滑轉(zhuǎn)換濾波器的理由在后面將會變得明顯。
由圖5和6可見，色度信息部分在主信號和邊界信號中重疊。重疊的部分包括那些低于9c/aph的垂直頻率分量和水平頻率分量，在PAL系統(tǒng)B和G的情況下，低于0.5MHz。因此，接收機可以被設(shè)計成既可以從主信號中也可以從邊界信號中提取這些分量。事實上，所做的這些在圖8和圖9中示出。
按照一般的原理，如果很低的頻率信息是由主信號產(chǎn)生的，那么在實際中將會更好。很低頻率的信息被包括在緊靠座標(biāo)原點的曲線部分中。因為，由于需要把兩個輔助行重新合并，這使我們想起它涉及了一個單行水平掃描的兩半，在低頻率處存在一些問題，所以由主信號產(chǎn)生上述的低頻率信息是更好的。參考圖8可見，低于大約0.4MHz的頻率都是由主信號產(chǎn)生的，通過加入具有低于9c/aph的垂直頻率分量和在0.5MHz與1MHz之間的水平頻率分量，邊界信號被用于提高圖象的質(zhì)量。
如圖8中十字線部分所示，有一個過渡區(qū)域，在該區(qū)域，接收機從使用主信號轉(zhuǎn)換成使用邊界信號。實際上這種過渡不能立即發(fā)生，所以最好設(shè)計成一種勻滑轉(zhuǎn)換。這就是為什么在圖中的合并電路46按照勻滑轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的理由。上述的過渡或勻滑轉(zhuǎn)換區(qū)域位于圖8中陰影區(qū)域之下，在該區(qū)域，水平帶寬開始漸漸地變小，以便不受正在使用的指定傳輸信道容量的影響。
對于一個PAL系統(tǒng)I的接收機，它也可能使用來自主信道的達(dá)到大約0.9MHz，甚至具有0至9c/aph垂直頻率的信號，并且也可能使用剛好加入具有1.0至2.0MHz水平頻率和低于9c/aph垂直頻率的信號的邊界信號。然而，我們寧肯不這樣做，而寧愿使用如圖9所示的相同的0.4至0.5MHz的勻滑轉(zhuǎn)換區(qū)域。理由是很簡單的。因為一件單一的設(shè)備可以被設(shè)計成接收PAL系統(tǒng)B/G和系統(tǒng)I的信號。唯一的不同是在色度帶寬方面，在任何情況下，色度帶寬通常是由信道特性確定的。
按照圖8和9，如果接收機工作是不需要邊界信號包括那些由接收機全體從主信號或信箱信號中提取的頻率。這樣，在發(fā)射機/編碼器中，邊界信號處理電路可以包括一個高通濾波器，以濾除邊界信號相應(yīng)于小于0.4MHz的水平頻率的那些部分，因為這些頻率在接收機中從來不使用。
現(xiàn)在描述圖10中的電路。圖10更詳細(xì)地示出了本發(fā)明中的一個第二編碼器的相關(guān)電路。該圖上面部分的(a)表示的信號處理電路100用于產(chǎn)生行，以便在兩邊界中形成色度分量。在端子102接收U分量并將其連續(xù)提供給一個具有濾波器功能VF1的垂直濾波器104，一個具有再次取樣功能S1的再次取樣器106，一個具有濾波器功能HF1的水平濾波器108，一個具有過取樣功能S2的過取樣器110，和一個具有濾波器功能HF2的水平濾波器112。水平濾波器112的輸出然后被提供給一個行分離器114，該分離器把提供給它的每一行重新安排成兩個輸出行。合并的行直接和通過一個單行延遲器提供給一個選擇器開關(guān)118。
類似地對于在輸入端122接收的V信號的處理發(fā)生在電路120中。經(jīng)處理的U和V信號然后被提供給一個加法器124和一個減法器126，它們的輸出由一個選擇器開關(guān)128選擇，以提供一個輸出130。開關(guān)的工作是為了選取來自加法器124的在一行上的U+V信號，和來自減法器126的在相鄰行上的U-V信號。這些信號被稱作加(P)信號和減(M)信號。
在圖10的(b)部分示出了在信箱內(nèi)信號的主要部分期間施加給U和V信號的處理。電路150包括一個用于接收U信號的輸入端152，U信號被提供給一個具有功能S3的水平過取樣器154，并從那里提供給一個具有濾波器功能HF3的水平濾波器156。在輸入端162接收的V信號在電路160中接受類似的處理。合并電路與在(a)部分中使用的相同，并具有相同的參考數(shù)字。這樣，在170提供一個輸出。
圖10電路的功能性操作將在下面參考附圖12至15以及本說明書附加的表1至4進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
這里假設(shè)提供給附圖上面部分(a)所示的用于邊界的輔助處理和下面部分(b)所示的用于信箱的主處理的輸入是U和V信號，每個信號被以每幅畫面216行取樣，具有2∶1行間的50Hz場頻率，和每行461個取樣。上述輸入相當(dāng)于這樣一個信號，即該信號是鎖定在兩倍PAL付載波頻率處的行信號。它用一個216/50/2∶/＃461信號代表。
將在下面考慮的功能VF1，HF2、HF3和VF2均由橫向濾波器實現(xiàn)。橫向濾波器的結(jié)構(gòu)是公知的，因此沒有必要對這些現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行描述。很簡單地說，它包括帶有一系列抽頭的一系列延遲器，和多個用于把在每個抽頭處的信號與各自的一系數(shù)相乘的乘法器。上述乘法器的輸出然后被求和。上述的抽頭，從中心抽頭編號為零處被按正和負(fù)編號，并且所述的系數(shù)最好是對于中心抽頭對稱的。為了提供一個水平濾波器，上述的延遲器是一次取樣延遲器，與此相反，為了提供一個垂直濾波器，上述的延遲器是單行延遲器。例如，由表4可見，垂直濾波器VF1的輸出由下列公式組成(僅考慮小數(shù)點后四位的值)，其中In(n)是在抽頭n的輸入值out(n)＝0.1663＊In(n)+0.1580＊[In(n-1)+In(n+1)]+0.1347＊[In(n-2)+In(n+2)]+……星號表示乘，在一個垂直濾波器的情況下，標(biāo)號n，n+1等等是行的編號。
橫向濾波器的效果將會提供多種濾波器功能。在簡單的水平和垂直濾波器情況下，這些功能可以用曲線圖表示在圖12至16中。
現(xiàn)在再回到圖10，具有功能VF1的垂直濾波器104是一個具有9c/aph額定截止頻率的垂直濾波器，如可在圖15中看到的。給定這種功能的系數(shù)在下面的表4中列出。這種濾波器只是濾除不想要的分量。垂直再次取樣器106具有一功能S1，該功能S1是一個6∶1垂直再次取樣的操作。按照它的最簡單的形式，在每一場中，它將排除去行1，7，13，19等的所有行。可以期望其它功能可以證明是更好的。總之是產(chǎn)生一個剛好具有36行的36/50/2∶1＃461的信號。
這一信號被提供給具有功能HF1的水平濾波器108，如圖12所示，它是一個具有大約0.5MHz額定截止頻率的高通濾波器。該濾波器系數(shù)在下面表1中給出。0.5MHz的截止頻率恰好是4.43MHz的彩色副載波頻率與5MHz的PAL系統(tǒng)B/G上截止頻率之間的內(nèi)部差。最好降低該濾波器的截止頻率，但這樣將增加抽頭的數(shù)量和提高成本。
經(jīng)高通濾波的信號現(xiàn)在被提供給具有功能S2的水平過取樣器110，它提供一個4∶1水平過取樣操作，插入零以產(chǎn)生一個36/50/2∶1＃1844信號。這就是說，在輸出端被編號為1，2，3等等的象素。在輸入端變成了編號為1，5，9等等的象素。這樣為濾波器112提供了一個輸入。該濾波器112具有一個在圖13中所示的水平濾波器功能HF2，和在下面表2中給定的橫向濾波器系數(shù)。該濾波器為一內(nèi)插功能提供了水平向上變換，以便在過取樣器110中被插入的零值由有效的信號值取代。
在濾波器112中濾波以后，1844個取樣的行由行分離器114分離成兩個具有922個取樣的行。這樣這些取樣重被安排成一個72/50/2∶1＃922信號。
然后通過重復(fù)每一行，并在電路124，126中形成和與差，使得72/50/2∶1＃922的U和V信號的格式轉(zhuǎn)換成一個144/50/2∶1P/M信號。該信號然后被分離成36行的兩組，以便在黑條或邊界期間(信箱的上面和下面)被發(fā)送出去。
在信箱期間，需要一些隨之對主信號進(jìn)行處理，如圖10中(b)部分所示。這里，具有功能S3的過取樣器154提供一個2∶1水平過取樣或上向變換，通過在每一對取樣之間插入零取樣以產(chǎn)生一個216/50/2∶1＃922信號。然后具有功能HF3的低通濾波器156進(jìn)行內(nèi)插，以產(chǎn)生一個取樣流，在該取樣流中，零取樣被內(nèi)插取樣取代。濾波器156的系數(shù)在下面的表3中給出，該濾波器響應(yīng)在圖14中示出。這樣濾波之后，兩個216/50/2∶1U和V信號經(jīng)延遲器116和加法器124與減法器126被轉(zhuǎn)換成432/50/2∶1P/M格式，以類似的方式對邊界中的信號進(jìn)行處理。然后，合成的信號170用于在每個畫面的中心的432個有效行上，即每場的中心的216個有效行上形成信箱色度分量。
如圖10所示，在水平方向已有了一個4∶1向上取樣，而不是如本來所希望的恰好一個2∶1向上取樣。理論上這樣將使水平細(xì)節(jié)為其四倍，但實際上廣播(或記錄)信道容量是不足以傳送高頻率的那種結(jié)果。事實上，僅大約一半的頻帶能被用來傳送。經(jīng)兩行而不是一行傳播信息是提供兩部水平細(xì)節(jié)的關(guān)鍵步驟。一個2∶1向上取樣則是足夠的。
現(xiàn)在來討論圖11中的解碼器200。一個輸入端202接收分離的邊界P/M信號并通過一開關(guān)204直接地和經(jīng)一延遲器206提供給一個加法器208和一個求差器210。加法器208的輸出代表U信號并被提供給一個行合并電路212，然后依次提供給一個具有與編碼器中水平內(nèi)插濾波器112一樣功能HF2的水平濾波器214，一個水平再次取樣器216，和一個減法器218。如下所述，該減法器從信箱電路接收一個第二信號。該減法器的輸出通過一個具有功能S5的垂直過取樣器220和一個具有功能VF2的垂直濾波器222提供出去。然后濾波器222的輸出在一個加法器224中與主信號相加。
在信箱期間被傳送的主P/M信號在一個輸入端232被接收。該信號通過一個開關(guān)234直接地和經(jīng)一延遲器236提供給一個求和器238和一個求差器240。求和器238的輸出代表U信號，并被依次提供給一個具有與在編碼器中內(nèi)插濾波器156一樣功能HF2水平濾波器242和一個水平再次取樣器244。水平再次取樣器244提供一個第二輸入給加法器224，加法器224的輸出248是一個增強的U輸出信號。水平再次取樣器244的輸出通過一個具有與圖10中濾波器104一樣的濾波器功能VF1的垂直濾波器246提供給具有與圖10中再次取樣器106一樣的功能S1的垂直再次取樣器，和一個具有與圖10中濾波器108一樣的功能HF1的水平高通濾波器252。濾波器108的輸出提供給減法器218的反向或相減輸入端。
減法器210和240的輸出分別包括有用于邊界和信箱的V分量。它們被提供給類似于U信號使用的處理電路260，262，兩處理電路的輸出在一個加法器264中相加，以提供一個增強的V輸出266。電路262把一個信號提供給電路260中的減法器，該信號與提供給在U通道中減法器218的信號類似。用于V信號的電路沒有詳細(xì)的說明和描述，這是因為它們與用于U通道的電路相同。
現(xiàn)在將評論圖11中解碼器的工作。在邊界期間提供給輸入端202的信號具有144/50/2∶1格式，在信箱期間提供給輸入端232的信號具有432/50/2∶1格式。雖然傳輸鏈路可能已相當(dāng)顯著地減小了有效帶寬，但在每一種情況中，每行額定地具有922個取樣。信號在交替行上具有U+V和U-V的P/M格式。每個信號通過對相鄰行對的加和減被轉(zhuǎn)換成U和V信號。
信箱的U和V信號每一個都被提供給水平濾波器242，該水平濾波器在由再次取樣器244的一個2∶1水平再次取樣之前對上述信號前置濾波。這樣給出了一個以每行共有461個取樣的216/50/2∶1格式的信號，作為主輸入它被提供給加法器224。
在電路208，210輸出端的邊界信號每個都具有72/50/2∶1格式。行合并電路212水平地把成對的行合并在一起，以產(chǎn)生一個在每行上具有兩倍數(shù)量取樣，即每行1844個取樣的36/50/2∶1信號。濾除這些長行的水平濾波器214具有與在編碼器中使用的一樣的內(nèi)插濾波器，并且再次取樣器216提供了一個4∶1水平再次取樣，以把取樣的數(shù)量減少到每行461個取樣。
來自再次取樣器216的輔助信號包括一些也出現(xiàn)在主信箱信號中的頻率。它們主要是具有低于9c/aph垂直頻率的頻率和在大約0.4至0.5MHZ范圍內(nèi)的水平頻率，希望消除這種重疊。這種消除的實現(xiàn)是通過從主信箱通道中抽取這些信號的分量，和從由邊界中提取的輔助信號中減去這些信號的分量完成的。
為此目的，主通道信號經(jīng)垂直濾波器246，垂直再次取樣器250，和水平高通濾波器252提供給減法器218的減輸入端。電路246，250和252對該主信箱信號實施在發(fā)射機中為產(chǎn)生邊界信號而實施的相同的處理。通過從邊界信號中減去合成信號，實現(xiàn)了所需要的主信號與邊界信號之間的勻滑轉(zhuǎn)換。
減法器218的輸出經(jīng)提供一6∶1過取樣的垂直過取樣器220和垂直濾波器222被提供，以使來自行中的一行的信息覆蓋6個畫面行。過取樣器提供一個在每場的行1、7、13等等上具有有效數(shù)據(jù)的216/50/2∶1信號。濾波器222被用來內(nèi)插其它的行。濾波器222使用的系數(shù)在下面的表5中給出，并且它的頻響在圖16中示出。
對于減法器218，它被安置在過取樣器220和垂直濾波器222之后是可能的，在這種情況中，類似的一個第二過取樣器和垂直濾波器將包含在水平濾波器252和減法器218之間。此外，減法器218和加法器224可能由一個單一的合并電路所構(gòu)成。然而所示的元件安排則更經(jīng)濟些。
按照所述實施例被產(chǎn)生的色度信號適合于用分相傳送方式傳送，例如在我們的較早的申請PCT/GB92/01988中就亮度信號所建議的傳送方式。一個最佳的分相傳送系統(tǒng)是稱作WestonCleanPAL編碼系統(tǒng)，它在英國專利說明書GB-A-2044577和GB-A-2113037中給予了描述。這種系統(tǒng)的工作在1986年2月的EBU雜志中題目為“一種兼容制改進(jìn)的PAL系統(tǒng)”的文章中給予了更詳細(xì)的描述(“ACompatibleImprovedPALSystem”，EBUReview，F(xiàn)ebruary1986.)。進(jìn)一步地開發(fā)在1992年6月11日公開的國際專利申請，WO-A-92/10068中給予了描述。
在Weston系統(tǒng)中，亮度信號以2fsc(兩倍的彩色副載波頻率)被取樣，色度信號為P/M形式并以fsc被取樣。使用這種系統(tǒng)，實現(xiàn)的編碼和解碼，在亮度和色度分量之間不會存在任何交叉干擾。
因而本發(fā)明的系統(tǒng)可以開發(fā)基于WestonCleanPAL系統(tǒng)的能力，或者可以包括多個水平濾波器，以便把用于亮度增強目的的調(diào)制在彩色副載波上的任何信號從色度信號使用的頻率中分離出來。因而這種方法適合于在基于復(fù)合信號編碼方法的增強電視系統(tǒng)的一個寬的區(qū)域中擴展水平色度清晰度。此外，由于在黑條期間沒有必要保持容量，所以在黑條中使用的方法與用于主信號的方法是完全不同的，即一個類似PAL的系統(tǒng)可以在以SECAM，NTSC或MAC方式傳送主信號的黑條中使用。
本系統(tǒng)也適用于與其它傳送或記錄方法結(jié)合使用，其中所述的方法涉及到占據(jù)比信號可占據(jù)的全部有效行數(shù)量少的畫面的主要部分。例如，如果使用一個VHS或SVHS錄像機錄制一寬屏幕畫面，那么在相應(yīng)的有效畫面外側(cè)的間隔期間，即在消隱或成幀周期期間，信號的主要部分的色度清晰度可以被經(jīng)色度通道傳送的信號擴展。
這樣，如果圖10中的編碼器和圖11中的解碼器使用在一個WestonCleanPAL分相系統(tǒng)中，則圖10中的編碼器的輸出被提供給一個WestonPAL設(shè)備的色度輸入端。在接收機中，一個WestonPAL分離器提供一個色度輸出，該色度輸出被解調(diào)并由圖11的解碼器使用。
本發(fā)明的一個第三實施例將參考圖17和18進(jìn)行描述。該實施例被特別設(shè)計用于WestonCleanPAL系統(tǒng)和我們在上面提及的國際專利申請PCT/GB92/01988涉及的亮度輔助系統(tǒng)。此外，該實施例提供給彩色一個2∶1水平頻率增強比，以便超過PAL系統(tǒng)B(5MHz總帶寬)1MHz的水平色度清晰度，或系統(tǒng)I(5.5MHz的總帶寬)2MHz的清晰度。而且假設(shè)對色度信號已進(jìn)行了為實現(xiàn)良好清晰度所必須的如在上面專利申請PCT/GB92/01988中描述的理處。
在我們較早的申請中描述的基本系統(tǒng)的主要特征是對一個高清晰度的寬屏幕畫面編碼，以便亮度信號僅占據(jù)576有效行的432行，并且超過4.5MHz的信號在有效畫面的上面和下面使用達(dá)到約4.5MHz的頻帶分開傳送。對信號的主要部分的色度分量編碼，以便形成一個具有占據(jù)低于大約4.1MHz頻帶的亮度頻率的WestonCleanPAL復(fù)合信號。在大約4.1和4.7MHz之間存在一個梳狀頻帶，在該頻帶中色度和亮度重疊，并且超過該頻帶的信號被調(diào)制成色度。水平、垂直和瞬時濾波器被用于在編碼器中對亮度和色度信號進(jìn)行前置濾波，和用于在解碼器中后置濾波，以重新構(gòu)成用于顯示的良好信號。在邊界內(nèi)超過亮度頻帶的色度容量，可以用于傳送有用的信息，以改善水平色度的細(xì)節(jié)。
在圖3中所示的編碼器300具有一個輸入端302，它可接收主色度信號。這包含著432個行序彩色信號中的U和V分量。所述的U和V信號被送到相同的U和V信號處理電路，其中，圖中僅詳細(xì)示出了U通道。這些信號首先被加到具有功能F1的垂直低通濾波器304上，該濾波器在每個圖象高度18周處截止，以限制該信號的垂直清晰度。在這個例子中，可以假設(shè)非交替的或漸進(jìn)掃描的信號在輸入端302處被接收，這樣，與前面的實施例相比，垂直清晰度在數(shù)字上加倍。濾波器304的輸出信號被加到具有取樣功能S1的取樣器306上，該取樣器可以從在接收端接收的432行中產(chǎn)生36個序列的行。這就是6∶1重取樣或再取樣操作。具有濾波器功能F2的暫存濾波器308接收再取樣器的輸出信號，并將它送到具有取樣功能S2的交替取樣器310上。這就提供了一種按36行交替形式的輸出，該輸出可送到具有濾波功能F3的水平高通濾波器312上。這樣，可以從該信號中除去低的水平色度頻率，包括信號中的任何DC分量(注意功能S1等與在前的實施例不一樣)。
V分量通過相類似的處理電路314，并且電路312和314的輸出信號被送到具有功能M1的復(fù)用存儲器314。它讀取同樣處理的U和V信號并水平地加寬它們，這樣，每一電視行可占據(jù)在邊界處的色度兩行。按照這種方式，主信號的上部和下部邊界處的色度通道就適合于以如下4個順序調(diào)制的行為組的多路色度信息U行的左邊U行的右邊V行的左邊V行的右邊復(fù)用存儲器316的輸出送到色度調(diào)制器318上，在色度調(diào)制器318中，上述輸出信號可以根據(jù)彩色付載波頻率fsc的一個付載波加以調(diào)制。已調(diào)制的信號被送到濾波器320上，該濾波器是一個具有濾波功能F4的平方根反對稱高通濾波器。
亮度輔助信號在輸入端322處被接收，并施加到等效的平方根反對稱低通濾波器324上。這個亮度邊界信號在加法器326中與已調(diào)制的色度邊界信號相加，以提供一個輸出信號328，用于在消隱信號行中發(fā)送或記錄。有關(guān)平方根反對稱濾波器的更詳細(xì)的情況參見我們的國際專利申請，公開號為WO92/15151。
與圖18所示的解碼器330相對應(yīng)，亮度和色度邊界信號在輸入端332處被接收。使用一個平方根反對稱高通濾波器334，對色度分量，使用一個平方根反對稱低通濾波器306，對亮度分量，把它們分離開來。亮度輔助信號然后按照我們的申請?zhí)枮镻CT/GB92/01988專利的內(nèi)容加以處理。已分離的色度信號被送到解調(diào)器338上，在這里它可以從它的fsc付載波上解調(diào)出來并送到信號分離存儲器340上。信號分離存儲器340分別產(chǎn)生有交替的U和V細(xì)節(jié)信息的36行，并提供必要的重新定時。U分量被送到具有功能F8的交替序列濾波器342上。這是一個暫時低通濾波器，提供一個36行漸進(jìn)掃描(即非交替)信號。這個信號被送到具有濾波功能F9的垂直內(nèi)插濾波器344上，它產(chǎn)生一個與全部432行漸進(jìn)主色度信號等效的信號，垂直低通濾波器344除去假的頻率，并且在由主信號產(chǎn)生的色度信息與由邊界信號產(chǎn)生的色度細(xì)節(jié)之間提供一個垂直的勻滑轉(zhuǎn)換。
在輸入端346處接收主色度信號或者來自所接收信號的信箱部分的色度信號，然后送到具有濾波功能F3的水平高通濾波器348上，該濾波器與濾波器312具有同樣的濾波功能，可除去圖17中所示的編碼器300中的邊界處的低頻。濾波器348的輸出信號被施加到具有濾波器功能F9的垂直低通濾波器350上，該濾波器的濾波功能F9與濾波器344一致，用于邊界信號，以確定勻滑轉(zhuǎn)換。減法器352接收在輸入端346的主色度信號，并從中減去濾波器348，350的輸出。按這種方式，可以確保濾波器348、350的作用補足在色度輔助信號的路徑上等價濾波器的作用。來自主路徑的信號與來自色度輔助路徑的信號在加法器354中相加，以提供一個增強的輸出356以用于顯示。
與在前的實施例相同，利用圖17和18的第三個實施例產(chǎn)生的色度通道使得用于垂直頻率范圍的改善的水平亮度清晰度實質(zhì)上低于主信號鏈的水平亮度清晰度。在這個系統(tǒng)中，當(dāng)水平亮度清晰度被提高到2倍，并且，黑色條在活動電視行的整個數(shù)目中占有量為25%時，過個水平清晰度的提高可為在主信號期間過程中被廣播的垂直色度清淅度的1/6。如果水平清晰度提高因數(shù)為3∶1，那么，這個提高可應(yīng)用到主信號通道的整個垂直頻率范圍的高達(dá)1/9的垂直頻率上。在這個實施例中，為了這種提高，垂直頻率和水平頻率的交換來源于在黑色條期間將增加色度信號的時間擴展。在無時間擴展的情況下，黑色條只能傳輸與主信號通道相比較的信息行數(shù)目的1/3。一般來說，由現(xiàn)在這個方法取得的水平頻率清晰度最大值為正常通道的r倍，并且，它將應(yīng)用到在主通道中色度信號的正常垂直頻率范圍的 1/(3r) 倍。
利用這個系統(tǒng)，具有低的水平和垂直頻率的色度信號將在接收機上得到，它們已被轉(zhuǎn)換成主信號部分和邊界信號部分。色度信號在接收機中以這種方式復(fù)合，即在這個共享帶中有一個平滑的信號復(fù)合方式。完成這個方式的最方便的辦法是利用垂直濾波，隨著垂直頻率的增加，它能影響在兩個信號之間的勻滑轉(zhuǎn)換，這個勻滑轉(zhuǎn)換是這樣的，即所有低的垂直頻率色度信號通過黑色條被接收，這樣可獲得更大的水平清晰度，所有較高的垂直頻率不能通過黑條系統(tǒng)發(fā)送，則經(jīng)由主彩色信號通道來接收。然而，一個附加的好處是可以阻止非常低的水平色度信號在黑色條間隙中被調(diào)制，這一點在前面相關(guān)的實施例中已加以說明，這將避免了在彩色載波上調(diào)制的該信號與其它信號之間的任何可能的串音，也使得該方法能應(yīng)用到這樣的系統(tǒng)中，即彩色和亮度調(diào)制信號之間極少或無分離存在。
各種電路能按多種方式加以重新安排或調(diào)整，特別是濾波器能加以重新安排或組合。各個濾波器功能已加以簡單的解釋，各個電路表示成一個個獨立的硬件單元，但它們必須配有軟件。在這種情況下，圖示的電路圖應(yīng)看成是功能流程圖。
表1 濾波器HF1的系數(shù)系數(shù)位置(x)系數(shù)值-220.00109555-210.00141241-200.00158850-190.00153592-180.00116099-170.00037076-16-0.00091999-15-0.00278165-14-0.00526216-13-0.00838092-12-0.01212377-11-0.01644009-10-0.02124169-9-0.02640499-8-0.03177487-7-0.03717174-6-0.04240001-5-0.04725853-4-0.05155139-3-0.05509969-2-0.05775129-1-0.0593905900.939141991-0.059390592-0.057751293-0.055099694-0.051551395-0.047258536-0.042400017-0.037171748-0.031774879-0.0264049910-0.0212416911-0.0164400912-0.0121237713-0.0083809214-0.0052621615-0.0027816516-0.00091999170.00037076180.00116099190.00153592200.00158850210.00141241220.00109555230.00000000
表2 濾波器HF2的系數(shù)系數(shù)位置(x)系數(shù)值-15-0.00036693-14-0.00526178-13-0.00516391-120.00000000-110.00906980-100.01650757-90.01484835-80.00000000-7-0.02368355-6-0.04248899-5-0.03864074-40.00000000-30.07106531-20.15537941-10.2237354500.2499999410.2237354520.1553794130.0710653140.000000005-0.038640746-0.043488997-0.0236835580.0000000090.01484835100.01650757110.00906980120.0000000013-0.0051639114-0.0052617815-0.00036693
表3 濾波器HF3的系數(shù)系數(shù)位置(x)系數(shù)值-7-0.01031983-60.00000000-50.03601265-40.00000000-3-0.08735895-20.00000000-10.3116661300.5000000010.3116661320.000000003-0.0873589540.0000000050.0360126560.000000007-0.01031983
表4 濾波器VF1的系數(shù)系數(shù)位置(y)系數(shù)值-170.00110280-160.00292240-150.00481629-140.00569180-130.00434630-120.00000000-11-0.00714764-10-0.01556273-9-0.02242264-8-0.02415188-7-0.01736889-60.00000000-50.02778703-40.06316689-30.10096560-20.13468528-10.1580028200.1663330910.1580028220.1346852830.1009656040.0631668950.0277870360.000000007-0.017368898-0.024151889-0.0224226410-0.0155627311-0.00714764120.00000000130.00434630140.00569180150.00481629160.00292240170.00110280
表5 濾波器VF2的系數(shù)系數(shù)位置(y)系數(shù)值-170.00110280-160.00292240-150.00481629-140.00569180-130.00434630-120.00000000-11-0.00714764-10-0.01556273-9-0.02242264-8-0.02415188-7-0.01736889-60.00000000-50.02778703-40.06316689-30.10096560-20.13468528-10.1580028200.1663330910.1580028220.1346852830.1009656040.0631668950.0277870360.000000007-0.017368898-0.024151889-0.0224226410-0.0155627311-0.00714764120.00000000130.00434630140.00569180150.00481629160.00292240170.00110280
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)送彩色視頻信號的方法，該彩色視頻信號是屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中，活動的圖象僅僅占據(jù)形成一個掃描行主組的每一場的某些掃描行，掃描行輔助組不載帶活動的圖象，用于載帶輔助信息，輔助組中行的數(shù)目的n倍是主組中的行數(shù)，輔助組載帶作為其色度分量的色度輔助信號，所述方法包括從位于主行組中的色度分量產(chǎn)生于色度輔助信號，以利用以下步驟形成輸出行，下列步驟可依次或同時進(jìn)行a、水平擴展每一行到r倍，以使來自主組的行的色度信號被擴展到r個輸出行；和b、對主行組中的行的色度分量進(jìn)行垂直再取樣，以產(chǎn)生更小數(shù)目的輸出行，它小于輔助組中行的數(shù)目的至少 (l)/(r×n) 倍。
2.按照權(quán)利要求1的方法，包括利用一個垂直低通濾波器對信號加以低通濾波的步驟。
3.按照權(quán)利要求1的方法，包括利用一個水平高通濾波器對信號加以高通濾波的步驟。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分;而輔助行組占據(jù)圖象中主行組的上面或下面的邊界部分。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中輔助行組包括位于視頻消隱期間的行。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中，因數(shù)n是3。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其中，因數(shù)r是2。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述步驟分別應(yīng)用到兩個彩色分量信號U和V上，并且進(jìn)一步包括在交替的行上，將U和V的輸出復(fù)合成U+V和U-V的形式。
9.一種用于發(fā)送彩色視頻信號的裝置，該彩色視頻信號屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，并且它包括分離的亮度和色度分量，其中，活動的圖象僅僅占據(jù)形成一個主行組的每一場的某些掃描行，而且不載帶活動圖象的輔助行組用于載帶輔助信息，輔助行組行的數(shù)目的n倍是主行組的行數(shù)，輔助行組載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號;該裝置包括用于從主行組中的色度分量產(chǎn)生色度輔助信號，以按以下步驟形成輸出行的裝置，下列步驟可依次或同時進(jìn)行(a)水平擴展每一行至r倍，以便使來自主組中的行的色度信號擴展到r個輸出行;和(b)對主行組中行的色度分量進(jìn)行垂直再取樣，以產(chǎn)生更小數(shù)目的輸出行，它小于輔助行組中行數(shù)目的至少 1/(n×r) 倍。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，還包括垂直低通濾波器裝置，用于對色度信號進(jìn)行低通濾波。
11.按照權(quán)利要求9的裝置，還包括水平高通濾波器裝置，用于對色度信號進(jìn)行高通濾波。
12.按照權(quán)利要求9的裝置，其中，主行組占據(jù)活動圖象的中心部分，輔助行組占據(jù)圖象中主行組的上面和下面的邊界部分。
13.按照權(quán)利要求9的裝置，其中，輔助行組中包含有位于視頻消隱期間的行。
14.按照權(quán)利要求9的裝置，其中，因數(shù)n為3。
15.按照權(quán)利要求9的裝置，其中，因數(shù)r為2。
16.按照權(quán)利要求9的裝置，包括分立的發(fā)生裝置，用于分別處理兩個彩色分量信號U和V;還包括一種用于在交替行上將U和V的輸出復(fù)合成U+V和U-V的形式的裝置。
17.一種用于發(fā)送彩色視頻信號的方法，該彩色視頻信號屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中，活動的圖象僅僅占據(jù)形成主行組的每一場的某些掃描行，和輔助行組用于載帶輔助信息;和輔助行組載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號，該色度輔助信號由從主行組中色度分量產(chǎn)生出的輸出行構(gòu)成，主組中的色度分量輸出包括達(dá)到為最大水平頻率和最大垂直頻率的頻率分量;所述方法包括對于那些相對低于所述最大垂直頻率的垂直頻率來說，從主行組中產(chǎn)生的水平頻率的頻率分量應(yīng)高于所述最大的水平頻率，以形成色度輔助信號。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其中，通過減少色度分量的有效水平頻率到 1/(r) ，來從主組中產(chǎn)生出色度輔助信號，作為色度輔助信號進(jìn)行傳輸。
19.按照權(quán)利要求17的方法，其中，用于產(chǎn)生色度輔助信號的主行組中的頻率分量，不包括至少那些低水平頻率的分量。
20.按照權(quán)利要求17的方法，其中，活動圖象在畫面中的寬高為4∶3，主行組在畫面中的寬高比為16∶9。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，主行組的行占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)畫面中主行組的上面和下面的邊界區(qū)域。
22.一種用于發(fā)送彩色視頻信號的裝置，該彩色視頻信號是屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中活動的圖象僅僅占據(jù)形成一個主行組的每一場的某些行，輔助行組用于載帶輔助信息，輔助行組載帶作為其色度分量的色度輔助信號，色度輔助信號由從主行組中的色度分量產(chǎn)生的輸出行構(gòu)成，在主組中的色度分量輸出包含及至最大水平頻率和最大垂直頻率的頻率分量;所述裝置包括一種裝置，用于對于那些相對低于所述最大垂直頻率的垂直頻率來說，從主行組中產(chǎn)生出的水平頻率的頻率分量高于所述最大水平頻率，以形成色度輔助信號。
23.按照權(quán)利要求22的裝置，其中，包括一種裝置，用于從主行組中產(chǎn)生的色度輔助信號減小色度分量的有效水平頻率到 1/(r) ，作為色度輔助信號進(jìn)行傳輸。
24.按照權(quán)利要求22的裝置，其中包括一種裝置，用于使從主行組中產(chǎn)生的色度輔助信號排除至少某些低水平頻率的分量。
25.按照權(quán)利要求22的裝置，其中，活動圖象在畫面中的寬高比為4∶3，主行組在畫面中的寬高比為16∶9。
26.按照權(quán)利要求22的裝置，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)主行組的上面和下面的邊界部分。
27.一種用于接收彩色視頻信號的方法，該彩色視頻信號是屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中，活動的圖象僅僅占據(jù)形成掃描行主行組的每一場的某些掃描行，不載帶活動圖象的掃描行輔助行組，用于載帶輔助信息，主行組中行的數(shù)量是輔助行組行數(shù)的n倍，輔助掃描行載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號，所述方法包括通過以下步驟(a)和(b)，依次或同時地來處理已接收的色度輔助信號(a)水平地壓縮每一行到 1/(r) ，以便r個行上的色度信號被壓縮到一個輸出行上;和(b)在已收到的輔助信號中，對行的色度分量進(jìn)行垂直再取樣，以產(chǎn)生更大數(shù)目的輸出行，它應(yīng)大于輔助組中行數(shù)的至少n×r倍;和接著，將這樣處理過的色度輔助信號加到主行組中接收的色度分量上。
28.按照權(quán)利要求27的方法，包括對所接收的主行組中的掃描行的色度分量進(jìn)行垂直再取樣的步驟，以產(chǎn)生更小數(shù)目的行，它應(yīng)小于輔助組中行數(shù)的至少 1/(r×n) 倍，并從水平壓縮的所接收的色度輔助信號中減去上述結(jié)果。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括這樣一個步驟，即在相減之前，利用一個水平高通濾波器對垂直再取樣信號進(jìn)行濾波。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，在垂直過取樣之前，在水平壓縮的已接收的色度輔助信號上進(jìn)行相減。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)圖面中主行組的上面和下面的邊界部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，輔助行組包括在視頻消隱期間的行。
33.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，因數(shù)n為3。
34.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，因數(shù)r為2。
35.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，所接收的色度輔助信號在交替的行上是U+V和U-V的格式，而且，還包括一個初始步驟，即從U+V和U-V信號中產(chǎn)生出分離的U和V信號。
36.一種用于接收彩色視頻信號的裝置，該彩色視頻信號屬于掃描行的場所形成的那種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中活動的圖象僅僅占據(jù)形成一個主行組的每一場的某些掃描行，而且不載帶活動圖象的輔助行組用于載帶輔助信息，主行組的行數(shù)是輔助行組中行數(shù)目的n倍，輔助行組載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號，該裝置包括這樣一種裝置，即通過依次或同時地采取以下步驟(a)，(b)來處理一個所接收的色度輔助信號(a)水平地壓縮每一行到 1/(r) ，以及r個行上的色度信號被壓縮到一個輸出行上;以及(b)在已接收到的輔助信號中，對行的色度分量進(jìn)行再取樣，以產(chǎn)生更大數(shù)目的輸出行，它應(yīng)大于輔助組中行數(shù)的至少到n×倍;及一種裝置，用于連續(xù)地將這樣處理過的色度輔助信號加到在主行組中接收的色度分量上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，進(jìn)一步包括一種裝置，耦合接收主行組的色度分量，用于在所接收的主行組中對行的色度分量進(jìn)行垂直再取樣，以產(chǎn)生更小的行數(shù)，其數(shù)量應(yīng)小于輔助行數(shù)上的數(shù)量的至少 1/(r×n) ;以及一種裝置，用于從水平壓縮的色度輔助信號中減去上述結(jié)果。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的裝置，進(jìn)一步包括在垂直再取樣裝置和減法裝置之間的耦合裝置，用于通過一個水平高通濾波器功能對垂直再取樣的信號進(jìn)行濾波。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的裝置，其中，處理裝置包括水平壓縮裝置，耦合接收所接收的色度輔助信號，以及垂直過取樣裝置，它在不平壓縮裝置和加法裝置之間實現(xiàn)耦合。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中，減法裝置位于水平壓縮裝置和垂直過取樣裝置之間。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)圖面中主行組的上面和下面的邊界部分。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其中輔助行組包括在視頻空白間隔中的行。
43.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其中，因數(shù)n是3。
44.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其中，因數(shù)r是2。
45.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，進(jìn)一步包括裝置，用于在交替的行上按U+V的格式接收色度輔助信號以及用于由此產(chǎn)生分離的U和V信號，以應(yīng)用于相應(yīng)的處理裝置上。
46.一種用于接收彩色視頻信號的方法，該彩色視頻信號屬于掃描的場所形成的那樣一種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中活動的圖象僅僅占據(jù)形成一個掃描行主行組的每一場的某些掃描行，輔助行組用于載帶輔助信號，和輔助行組載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號，所述方法包括通過增加色度分量的有效水平頻率到r倍來處理所接收的色度輔助信號，并且將這樣處理過的色度輔助信號加到在主行組中接收的色度分量上，以提供一個色度輸出信號。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，加法步驟包括在由主行組接收的色度頻率分量和由色度輔助信號產(chǎn)生的色度頻率分量之間的一個勻滑轉(zhuǎn)換功能。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，低的垂直頻率和低的水平的色度頻率分量是從主行組中產(chǎn)生的。
49.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，在主行組中接收的低的垂直頻率的色度分量要從在輔助行組中接收的相應(yīng)的分量中減去。
50.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，活動圖象在畫面中寬高比為4∶3，主行組的畫面中的寬高比為16∶9。
51.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)主行組的上面和下面的邊界部分。
52.一種用于接收彩色頻信號的裝置，該彩色視頻信號是屬于掃描的場所形成的那樣一種類型的信號，它包括分離的亮度和色度分量，其中活動圖象僅僅占據(jù)形成一個掃描行主行組的每一場的某些掃描行，輔助行組用于載帶輔助信號，輔助行組載帶作為其色度分量的一個色度輔助信號，該裝置包括一種裝置，用于通過增加色度分量的有效水平頻率到r倍，來處理所接收的色度輔助信號加到在主行組中接收的色度分量上，以提供一個色度輸出信號。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中，所述加法裝置包含一個勻滑轉(zhuǎn)換器，用于在由主行組接收的色度頻率分量和由色度輔助信號產(chǎn)生的色度頻率分量之間實行勻滑轉(zhuǎn)換。
54.根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，包括一種裝置，用于從主行組中產(chǎn)生低的垂直頻率和低的水平頻率的色度分量作為輸出信號。
55.根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，還包括一種裝置，用于從在輔助行組中接收的相應(yīng)的分量減去在主行組中接收的低的垂直頻率的色度頻率分量。
56.根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中，活動圖象在畫面中寬高比為4∶3，主行組畫面中的寬高比為16∶9。
57.根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中，主行組占據(jù)活動圖象區(qū)的中心部分，輔助行組占據(jù)圖象中主行組的上面和下面的邊界部分。
58.一種色度視頻信號編碼器，包括一個輸入端，用于接收色度視頻輸入信號;一個輸出端，用于提供一個已編碼的色度視頻輸出信號;垂直再取樣裝置，它耦合在輸入端和輸出端之間，用于對色度信號進(jìn)行垂直再取樣，以從中提供更小數(shù)目的行;和水平擴展裝置，它耦合在輸入端和輸出端之間，用于使每一輸入行擴展成兩個或更多的輸出行。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的編碼器，還包括水平的高通濾波器裝置，它連接在輸入端和輸出端之間。
60.根據(jù)權(quán)利要求58的編碼器，還包括垂直低通濾波器裝置，它連接在輸入端和輸出端之間。
61.一種色度信號視頻解碼器，包括一個輸入端，用于接收一個已編碼的色度視頻輸入信號;一個輸出端，用于提供一個已解碼的色度視頻輸出信號;水平壓縮裝置，它耦合在輸入端和輸出端之間，用于使色度信號壓縮成每一輸出行是由兩個或更多的輸入行形成的;以及垂直過取樣裝置，它耦合在輸入端和輸出端之間，用于對色度信號進(jìn)行垂直地過取樣，以由此產(chǎn)生一更大數(shù)目的行。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的解碼器，其中，所述的輸入端是一個第一輸入端，用于從第一主行組接收一個已編碼的色度視頻輸入信號，并且包括一個第二輸入端，用于從第二行組接收一第二視頻輸入信號，以及加法裝置，它耦合在輸出端和第二輸入端之間，用于將已解碼的信號加到第二視頻輸入信號上。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的解碼器，其中，加法裝置包括一個勻滑轉(zhuǎn)換器。
64.根據(jù)權(quán)利要求62的解碼器，還包括一個帶有非逆轉(zhuǎn)輸入端的減法器，它耦合在水平壓縮裝置的輸出端上;以及一個垂直再取樣裝置，它耦合到第二輸入端上，以接收第二輸入信號并由此產(chǎn)生更小數(shù)量的行，減法器的逆轉(zhuǎn)輸入端被耦合到垂直再取樣裝置的輸出端上。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的解碼器，還包括與垂直再取樣裝置串聯(lián)耦合的水平高通濾波器裝置。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的解碼器，其中，水平壓縮裝置接到輸入端;和垂直過取樣裝置耦合在水平壓縮裝置和輸出裝置之間。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的解碼器，其中，減法器連接在水平壓縮裝置和垂直過取樣裝置之間。
全文摘要
在一種信箱型視頻信號中，主信號在形成3/4畫面的中心的行上傳送，其它的輔助信號在該畫面的上面和下面的邊界部分發(fā)送。這種輔助信息包括色度分量，它能使水平細(xì)節(jié)度得以提高，對于垂直頻率分量及至最小比例的垂直細(xì)節(jié)也在主信號中載帶。在編碼器上，所述色度分量被垂直地再取樣(16)，以從每6個輸入行產(chǎn)生一個行，并且被水平擴展(18)并分裂(20)以使每一輸入行擴展成兩行。在解碼器中，通過在每一行上重新定時，使上述操作反方向進(jìn)行，即水平壓縮(42)和垂直過取樣或內(nèi)插(44)。額外的色度細(xì)節(jié)能被加到(46)主信號色度分量上，以提高水平細(xì)節(jié)。
文檔編號H04N7/00GK1075587SQ9211517
公開日1993年8月25日 申請日期1992年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月10日
發(fā)明者邁克爾·喬治·克羅, 詹姆斯·愛德華·伊斯特布克 申請人:英國廣播公司