DE3233882C2 - - Google Patents
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- DE3233882C2 DE3233882C2 DE3233882A DE3233882A DE3233882C2 DE 3233882 C2 DE3233882 C2 DE 3233882C2 DE 3233882 A DE3233882 A DE 3233882A DE 3233882 A DE3233882 A DE 3233882A DE 3233882 C2 DE3233882 C2 DE 3233882C2
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/015—High-definition television systems
- H04N7/0152—High-definition television systems using spatial or temporal subsampling
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N11/00—Colour television systems
- H04N11/24—High-definition television systems
- H04N11/28—High-definition television systems involving bandwidth reduction, e.g. subsampling
Description
Die Erfindung geht aus von einem System nach der Gattung
des Hauptanspruchs.
Aus "Fernseh- und Kinotechnik", 1980,
Nr. 2, S. 41-48 sind bereits verschiedene Fernsehsysteme
bekanntgeworden, bei welchen die Auflösung und andere
Qualitätsparameter des wiedergegebenen Bildes gegenüber
den herkömmlichen Systemen verbessert wurden. Sollen diese
Systeme Eingang in den Fernsehrundfunk finden, so ist es
erforderlich, daß die neuen Systeme mit dem bestehenden
kompatibel sind. Das heißt, daß nach den neuen Verfahren aus
gestrahlte Sendungen mit den bestehenden Empfangsgeräten ohne
Qualitätseinbußen empfangen werden können. Hierzu sind in der
o. g. Veröffentlichung mehrere Verfahren angegeben, die je
doch noch keine Anwendung auf breiter Basis gefunden haben.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Fernsehsystem erhöhter
Bildqualität vorzuschlagen, welches bei angemessenem techni
schem Aufwand eine Kompatibilität mit bestehenden Systemen
gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkma
len des Hauptanspruchs hat insbesondere den Vorteil, daß
sogar bei der Verwendung der bestehenden Empfangsgeräte eine
Verbesserung eintritt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen,
daß bei der Verwendung von an das neue System angepaßten Emp
fangsgeräten der aufgrund der herkömmlichen Systeme zur Ver
fügung stehende Übertragungskanal in besonders günstiger Weise
ausgenutzt wird, um ein hochauflösendes Fernsehbild zu übertragen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Systems möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgen
den Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch als Blockschaltbild eines ersten Aus
führungsbeispiels eine Aufnahmeeinrichtung nach dem
erfindungsgemäßen System,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Signalverar
beitung bei der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1 in etwas
detaillierterer Darstellung,
Fig. 4 weitere Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 5 das Blockschaltbild einer Empfangs- bzw. Wieder
gabeeinrichtung nach dem erfindungsgemäßen System,
Fig. 6 und Fig. 7 Diagramme zur Veranschaulichung der Signalver
arbeitung bei der Anordnung nach Fig. 5, und
Fig. 8 ein weiteres Beispiel für eine Aufnahmeeinrichtung
nach dem erfindungsgemäßen System.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf
erfindungsgemäße Systeme, welche an das 625-Zeilen-System
angepaßt sind. Die angegebenen Zeilenzahlen sowie Bild-
und Zeilenfrequenzen gelten daher nicht für eine Anpassung
des erfindungsgemäßen Systems an andere Systeme, beispiels
weise an das amerikanische 525-Zeilen-System.
Die Kamera 1 nimmt das zu übertragende Bild mit einer Zei
lenzahl von 1250 auf. Diese Zeilenzahl wird innerhalb von
20 ms, also der Zeit eines Halbbildes nach der 625-Zeilen
norm, abgetastet. Hierzu werden der Kamera ein Impuls V
sowie Impulse H′ zugeführt. Die Frequenz des Impulses H′
entspricht dem Vierfachen der Frequenz f H des 625-Zeilen-
Systems. Durch die Vervierfachung der Zeilenfrequenz ergibt
es sich, daß diese neue Zeilenfrequenz in einem ganzzahligen
Vielfachen zur Vertikalfrequenz f V = 50 Hz steht, womit eine
Abtastung ohne Zwischenzeile erreicht wird.
Das Ausgangssignal der Kamera 1 wird nun zwei planaren Tief
pässen 2 und 3 zugeführt. Diese Tiefpässe bewirken, daß die Videosignale so
wohl in Zeilenrichtung, als auch in vertikaler und in diagonaler Richtung,
tiefpaßge
filtert werden. Betrachtet man einmal ein zu übertragendes
Bild als sich in vertikaler Richtung verändernden Hellig
keitswert, so erfolgt durch die Abtastung des Bildes mit
diskreten Zeilen nur dann eine einwandfreie Übertragung
dieses Helligkeitsverlaufes, wenn auch diese Art Abtastung
dem Abtast- oder Nyquisttheorem genügt, das heißt, die
Abtastfrequenz hat größer zu sein als die höchste im zu
übertragenden Signal enthaltene Frequenz. Bei der Abtastung
von beliebigen optischen Vorlagen, also beliebigen Bildern
und Szenen, kann naturgemäß nicht verhindert werden, daß
in vertikaler Richtung scharfe Helligkeitssprünge oder
periodische Strukturen auftreten, welche höhere Frequenzen
umfassen, als die Hälfte der durch die zeilenmäßige Ab
tastung vorgegebene.
Im Zusammenhang mit der später zu erläuternden Umsetzung
der 1250-Zeilensignale in die normgemäßen 625-Zeilensignale
kann jedoch eine wesentliche Verbesserung dieses Nachteils
der herkömmlichen Aufnahmesysteme dadurch erreicht werden,
daß die durch Abtastung mit erhöhter Zeilenzahl gewonnenen
Fernsehsignale so weit tiefpaßgefiltert werden, daß für das
anschließende 625-Zeilensystem das Abtasttheorem gewahrt
bleibt. Damit werden sogenannte Aliasstörungen weitgehend
vermieden.
Bevor auf die Signalverarbeitung im einzelnen in den
folgenden Schaltungen eingegangen wird, folgen zunächst
einige allgemeinere Ausführungen. Gemäß der Erfindung wird
bei der Übertragung der Fernsehsignale unterschieden, ob
eine Bewegung im Bild vorliegt oder ob es sich um im we
sentlichen ruhende Szenen handelt. Wie im einzelnen später
ausgeführt wird, werden die von der Kamera 1 erzeugten
Signale in unterschiedlicher Weise verarbeitet. In Ab
hängigkeit vom Vorliegen von Bewegung wird ein Überblender 9
gesteuert, dessen Eingang 10 ein für ruhende Bildvorlagen
vorgesehenes Signal zugeführt wird, während am Eingang 11
ein für bewegte Szenen zu übertragendes Signal ansteht.
Der Ausgang des Überblenders ist dann an den Übertragungs
kanal 13 angeschlossen, welcher all das umfaßt, was zur
eigentlichen Übertragung der Fernsehsignale nach dem bestehenden
System erforderlich ist. Dieses können im einzelnen sein:
Bildmischeinrichtungen, Aufzeichnungs- und Wiedergabege räte, Kabelübertragungsstrecken, Fernsehsender, Antennen anlagen, Gemeinschaftantennenanlagen und schließlich der Hochfrequenz- und Demodulationsteil eines Fernsehempfängers. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Übertragungskanal 13 im wesentlichen durch die bestehenden genormten Parameter wie Zeilenzahl, Bildfrequenz, Bandbreite u. dgl. gekennzeichnet. Mit 14 ist in Fig. 1 der Ausgang des Übertragungskanals 13 gekennzeichnet, der dann den Eingang einer Anordnung gem. Fig. 5 darstellt.
Bildmischeinrichtungen, Aufzeichnungs- und Wiedergabege räte, Kabelübertragungsstrecken, Fernsehsender, Antennen anlagen, Gemeinschaftantennenanlagen und schließlich der Hochfrequenz- und Demodulationsteil eines Fernsehempfängers. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Übertragungskanal 13 im wesentlichen durch die bestehenden genormten Parameter wie Zeilenzahl, Bildfrequenz, Bandbreite u. dgl. gekennzeichnet. Mit 14 ist in Fig. 1 der Ausgang des Übertragungskanals 13 gekennzeichnet, der dann den Eingang einer Anordnung gem. Fig. 5 darstellt.
Im folgenden wird nun die Signalverarbeitung für den Fall
einer ruhenden Bildvorlage beschrieben. Die Ausgangs
signale des planaren Tiefpasses 2 weisen nach wie vor eine
Bildperiode von 20 ms und eine Zeilenzahl von 1250 auf,
wobei jedoch die vertikale Auflösung auf 625 Zeilen begrenzt
ist. In dem folgenden Serie/Parallel-Wandler (genauer be
schrieben in Fig. 4) wird nun für ein erstes zu übertragendes
Halbbild aus den Ausgangssignalen des planaren Tiefpasses
jede vierte Zeile entnommen und um den Faktor 4 gedehnt.
Die zeitlichen Vorgänge hierbei sind in Fig. 2 schematisch
dargestellt; und zwar ist im mittleren Teil der Fig. 2 das
Abtastraster der Kamera 1 gezeigt, wobei in horizontaler
Richtung die Zeilenablenkung und in vertikaler Richtung die
Bildablenkung wie auf dem Bildschirm dargestellt ist. Es sind
jedoch keine Bildrückläufe berücksichtigt, so daß in senk
rechter Richtung fortlaufend hintereinander die einzelnen
Raster dargestellt sind, in senkrechter Richtung also eine
Zeitachse vorliegt.
Im rechten Teil der Fig. 2 sind die für den Fall einer ru
henden Bildvorlage zu übertragenden Signale, im linken Teil
die für den Fall einer bewegten Vorlage zu übertragenden
Signale dargestellt. Von den 1250 Zeilen des im Mittelteil
nur auszugsweise dargestellten Rasters wird nun - wie ein
gangs erwähnt - jede vierte Zeile zeitlich um den Faktor 4
gedehnt zur Übertragung eines ersten Halbbildes nach dem
herkömmlichen System benutzt. Zur Übertragung des zweiten
Halbbildes (rechts unten in Fig. 2 gestrichelt dargestellt)
werden nun aus dem gleichen von der Kamera 1 aufgenommenen
Vollbild die jeweils in der Mitte von zwei bereits ausge
werteten Zeilen liegenden Zeilen herangezogen.
Die Gewinnung der in Fig. 2 rechts dargestellten Signale
erfolgt bei der Anordnung nach Fig. 1 mit den Baugruppen
4, 6, 7 und 8. Mit dem Serie/Parallel-Wandler 4, welcher
zugleich eine Schaltung zur Expansion umfaßt, werden die
jeweils nur 16 µs langen Zeilen des Kamerasignals um den
Faktor 4 gedehnt, nachdem zuvor jede zweite Zeile ausge
tastet wurde. Schließlich weist die Schaltung 4 zwei Aus
gänge auf, so daß gleichzeitig die für das erste Halbbild
und die für das zweite Halbbild vorgesehenen Zeilen zur
Verfügung stehen. Die für das zweite Halbbild vorgesehenen
Zeilen werden mit Hilfe eines digitalen Halbbildspeichers
um 20 ms verzögert und zum oberen Eingang eines Umschalters
8 geführt, während die für das erste Halbbild vorgesehenen
Zeilen direkt von der Schaltung 4 zum anderen Eingang des
Umschalters 8 gelangen. Der Ausgang des Umschalters 8 ist
mit dem Eingang 10 der Überblendschaltung 9 verbunden. Der
Schalter 8 wird mit einer mäanderförmigen Spannung derart
gesteuert, daß er jeweils ein Halbbild lang in einer der
Positionen verharrt. Die Frequenz der mäanderförmigen
Spannung beträgt bei dem 625-Zeilensystem 25 Hz. Einzel
heiten der Schaltungen 2 und 4 werden im Zusammenhang mit
den Fig. 3 und 4 später erläutert. Der Halbbildspeicher
6 ist an sich bekannt und braucht im Zusammenhang mit der
vorliegenden Anmeldung nicht näher erläutert werden.
Zur Feststellung, ob eine Bewegung vorliegt, wird in einem
sogenannten Bewegungsdetektor 7 aus zwei aufeinanderfolgenden
von der Kamera aufgenommenen Bildern ein Bewegungssignal ab
geleitet. Bewegungsdetektoren sind an sich hinreichend be
kannt und brauchen im Zusammenhang mit dieser Anmeldung nicht
genauer beschrieben zu werden. Der einfachste Fall eines Be
wegungsdetektors ist eine Subtraktionsschaltung, damit die
Differenz zweier aufeinanderfolgender Bilder gebildet werden
kann, mit einer anschließenden Tiefpaßanordnung, um von einem
Videosignal zu einer Steuerspannung zu gelangen. Schließlich
wird noch eine Schaltung zur Bildung eines vorzeichenunabhängi
gen Betrages benötigt, denn bei der vorliegenden Verwendung
eines Bewegungsdetektors spielt es keine Rolle, in welcher
Richtung eine Bildänderung erfolgt.
Bei Vorliegen von Bewegungen wird nun der Überblender 9 vom
Eingang 10 auf den Eingang 11 überblendet, wobei der Grad
der Überblendung von der Geschwindigkeit der Bewegung im
Bild abhängt. Während sehr geringer Bewegung kann
durchaus das Bild noch als stehendes Bild betrachtet werden.
Bei einer Übertragung der Signale, wie sie durch den oberen
Zweig der Anordnung nach Fig. 1 gegeben ist, würde sich je
doch eine ruckartige Wiedergabe bei schnellen Bewegungen er
geben. Es wird deshalb das von der Kamera 1 abgegebene Video
signal nach Durchlaufen des Tiefpasses 3 einer Expansions
schaltung 5 zugeführt. Diese Expansionsschaltung dehnt den
Inhalt jeder vierten Zeile des von der Kamera 1 kommenden
Signals um den Faktor 4, wobei die drei dazwischenliegenden
Zeilen unterdrückt werden. Durch das Verhältnis der gewähl
ten Zeilenzahl ergibt es sich, daß die Zeilen des ersten
Halbbildes des zur Übertragung vorgesehenen Signals aus dem
ersten Raster der Kamera abgeleitet werden, während die Zei
len des zweiten Halbbildes aus dem zweiten Raster gewonnen
werden. Da bei einer schnellen Bewegung das zweite Raster
bereits eine deutlich andere Bewegungsphase beinhaltet, ist
bei den zu übertragenden Signalen das zweite Halbbild bezüg
lich der Bewegung so zu betrachten, als wenn es direkt in
einer zweiten Abtastung in der Kamera gewonnen wäre. Die
sogenannte Bewegungsauflösung ist also bei der Übertragung
der Signale über den unteren Zweig der Anordnung nach Fig. 1
doppelt so groß wie bei der Übertragung über den oberen Zweig.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind die somit entstandenen
Signale voll mit denen des bisherigen Systems kompatibel,
d. h. sie können mit den vorhandenen Geräten übertragen und
empfangen werden. Bei dem Empfang bzw. bei der Wiedergabe
mit herkömmlichen Fernsehempfangsgeräten ergibt sich der Vor
teil, daß Helligkeitsänderungen in vertikaler Richtung, wel
che eine höhere Ortsfrequenz aufweisen als die Hälfte der
Zeilenstruktur des herkömmlichen Fernsehsystems, keine
Aliasstörungen hervorrufen.
Zur weiteren Erläuterung der Anordnung gem. Fig. 1 wird im
folgenden auf Fig. 3 Bezug genommen, welche in etwas detail
lierterer Darstellung die Funktionsgruppen 3 und 5 der An
ordnung nach Fig. 1 zeigt. Das planare Tiefpaßfilter 3 ist
zweistufig, wobei beide Stufen jeweils aus einer Reihe von
Verzögerungsschaltungen, mehreren Bewertungsschaltungen und
einer Summationsschaltung bestehen. An dieser Stelle sei noch
vermerkt, daß die für das erfindungsgemäße System verwendeten
Schaltungen zum größten Teil sowohl in analoger als auch in
digitaler Technik möglich sind. Es ist jedoch im Hinblick
auf die Speicherung in erster Linie an digitale Schaltungen
gedacht. Das von der Kamera 1 kommende Signal wird nun dem
Eingang 21 des planaren Tiefpaßfilters 3 zugeführt. Es wird
viermal um eine Laufzeit τ 1 in den Verzögerungsstufen 22, 23,
24 und 25 verzögert. Diese Laufzeit beträgt beispielsweise
eine Zeilenperiode plus einer Bildpunktdauer. Das unverzögerte
Eingangssignal sowie die um τ 1 bzw. entsprechende Vielfache
von λ 1 verzögerten Signale werden mit den Koeffizienten a 1
bis a n bewertet. Hierzu sind Schaltungen mit unterschied
lichem Übertragungsfaktor 26, 27, 28, 29, 30 vorgesehen. Die
Bewertungsfaktoren bestimmen den Verlauf der Kennlinie des
Tiefpaßfilters. Die somit bewerteten Signale werden in einer
Summier- bzw. Addierschaltung 31 miteinander addiert.
Diese erste Stufe des planaren Filters 3 hat eine Filterung
der Bildsignale in einer Richtung - in diesem Falle einer
diagonalen - zur Folge. Ein gleichartiges aus den Verzögerungs
schaltungen 32, 33, 34, 35, den Schaltungen mit unterschiedlichem
Übertragungsfaktor 36, 37, 38, 39, 40 sowie der Summierschaltung
41 besorgt die Filterung in der anderen Richtung, wozu die
Verzögerungsschaltungen 32 bis 35 mit Verzögerungszeiten von
τ 2 versehen sind, welche einer Zeilenperiode abzüglich einer
Bildpunktdauer entspricht. Da die Videosignale nunmehr soweit
tiefpaßgefiltert sind, daß der hohe Abtasttakt - in senkrech
ter Richtung also die hohe Zeilenzahl - nicht mehr benötigt
wird, erfolgt eine Reduzierung des Taktes in Zeilenrichtung
sowie eine Reduzierung der Zeilenzahl mit einem Schalter 42,
dessen Steuerspannung mit Hilfe einer Und-Schaltung aus dem
Abtasttakt T e und einem Mäander doppelter Zeilenfrequenz H/2
gebildet wird. Damit wird jede zweite Zeile unterdrückt sowie
jeder zweite Bildpunkt.
Die derart gefilterten Signale gelangen nun zum Schalter 44
und werden zeilenweise abwechselnd in die Schieberegister 45
und 46 eingeschrieben. Dieses erfolgt mit einem schnellen
Takt T e . Das Auslesen aus den Schieberegistern 45 und 46
erfolgt mit einem Takt T a , welcher um das Vierfache lang
samer ist als der Takt T e , so daß die Zeilen um das Vier
fache gedehnt werden. Die Anordnung von zwei Schieberegistern
dient lediglich dazu, daß in ein Schieberegister eingeschrie
ben, während aus dem anderen ausgelesen werden kann. Mit Hilfe
des Schalters 47 wird dann der Ausgang desjenigen Schiebere
gisters, welches gerade im Lesebetrieb arbeitet, mit dem Aus
gang 48 der Expansionsschaltung 5 verbunden. Der Schalter 44
wird mit einer mäanderförmigen zeilenfrequenten Spannung an
gesteuert. Die Steuerung des Schalters 47 erfolgt ebenfalls
mit einer mäanderförmigen Spannung, deren Frequenz jedoch der
halben Zeilenfrequenz entspricht.
Im Zusammenhang mit den Angaben über die Steuerung der Schal
ter 44 und 47 sei noch erwähnt, daß in der Fernsehtechnik die
Bezeichnung H nicht nur die H-Impulse selbst sondern auch die
entsprechende Periodendauer von beispielsweise 64 µs bezeich
net. Wenn in diesem Zusammenhang von Frequenzen die Rede ist,
so wird demnach ein Signal mit 2H bezeichnet, welches die
halbe Zeilenfrequenz aufweist, während ein Signal H/2 die
doppelte Zeilenfrequenz aufweist.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Schaltung 4 der Anord
nung nach Fig. 1, welche eine Serie/Parallel-Wandlung und
eine Signalexpansion durchführt. Die planar gefilterten Si
gnale werden bei 50 der Anordnung nach Fig. 4 zugeführt. Ein
Schalter 51, welcher mit einer mäanderförmigen Spannung von
doppelter Zeilenfrequenz angesteuert wird, unterdrückt jede
zweite Zeile des ankommenden 1250-Zeilensignals. Dies Si
gnal wird über die Schalter 52 und 53 den Eingängen der Schie
beregister 54, 55, 56 und 57 zugeführt. Die Schalter 52 und
53 werden mit einer mäanderförmigen Spannung wie sie in der
entsprechend gezeichneten Zeile der Fig. 4a dargestellt ist,
angesteuert.
Von den durch den Schalter 51 hindurchgelassenen Zeilen gelangt
also jede zweite in die Schieberegister 54 und 56 und die
anderen in die Schieberegister 55 und 57. Eingelesen wird
in die Schieberegister mit einem schnellen Takt T e . Eine
Periodendauer dieses Takts entspricht der Bildpunktdauer
des Aufnahmerasters. Ausgelesen wird aus den Schieberegistern
mit einem vierfach langsameren Takt T a , so daß die in die
Schieberegister eingeschriebenen Zeilen vierfach gedehnt
über die Schalter 58 und 59 zu den Ausgängen 60 und 61 ge
langen. Die Schalter 58 und 59 werden mit einem Takt halber
Zeilenfrequenz angesteuert, so daß jeweils eine Zeilenperiode
lang die Schalter 58 und 59 in der oberen und eine Zeilen
periode in der unteren Stellung verharren mit dem Ergebnis,
daß die für das erste Halbbild vorgesehenen Zeilen am Aus
gang 61 und die für das zweite Halbbild vorgesehenen Zeilen
gleichzeitig am Ausgang 60 anstehen.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Wiedergabe der nach dem
erfindungsgemäßen System übertragenen Signale, während in
Fig. 6 schematisch die bei der Anordnung nach Fig. 5 auf
tretenden Raster dargestellt sind. Das 625-Zeilensignal
wird über den bereits in Fig. 1 dargestellten Übertragungs
kanal 13 dem Eingang 14 der Anordnung nach Fig. 5 zugeführt.
Die Schaltungen 65 und 66 sind jeweils ein Bildspeicher,
welcher als Verzögerungseinrichtung verwendet wird. Die
Verzögerungsdauer beträgt eine Halbbildperiode, also 20 ms.
Das unverzögerte, das um eine Halbbildperiode und das um
zwei Halbbildperioden verzögerte Signal werden einem Bewe
gungsdetektor 67 zugeführt, welcher die Überblendschaltung
68 steuert. Diese bewirkt, daß je nach Größe der dem Steuer
eingang 69 zugeführten Steuerspannung die dem Eingang 70
oder die dem Eingang 71 zugeführten Signale zum Ausgang
geleitet werden - bzw. eine dazwischenliegende bewertete
Summe. An den Ausgang der Überblendschaltung 68 ist dann
ein Bildwiedergabegerät 72 angeschlossen, welches neben
der Bildröhre die zur Ansteuerung und zum Betrieb der Bild
röhre erforderlichen Schaltungen enthält. Diese entsprechen
grundsätzlich denjenigen von herkömmlichen Bildwiedergabe
geräten, sind jedoch in bezug auf das höherwertige Fernseh
system angepaßt, u. a. durch höhere Ablenkgeschwindigkeiten
und eine höhere Bandbreite des Videokanals. Das Raster der
Bildwiedergabeeinrichtung 72 umfaßt 625 Zeilen innerhalb
von 20 ms. Wie bei den bekannten Fernsehsystemen ist die
auf dem Bildschirm sichtbare Zeilenzahl geringer, da ein
Teil der Zeilen für den vertikalfrequenten Rücklauf be
nötigt wird.
Bei ruhenden Bildvorlagen bzw. bei kleinen Bewegungsgeschwin
digkeiten wird der Überblender 68 von dem Bewegungsdetektor 67
derart gesteuert, daß die Signale vom Eingang 70 zum Ausgang
gelangen. Der obere Zweig der Anordnung nach Fig. 5 ist also
für die Übertragung bei kleinen Bewegungsgeschwindigkeiten
vorgesehen. Hierzu werden die um ein Halbbild verzögerten
Signale vom Schaltungspunkt 73 einem ersten Eingang 74 einer
Schaltung 75 zur Parallel/Serie-Wandlung und zur Kompression
zugeführt. Der zweite Eingang 76 der Schaltung 75 wird halb
bildweise abwechselnd mit den unverzögerten und mit den um
zwei Halbbilder verzögerten Signalen beaufschlagt. Dazu wird
einem Umschalter 77 eine mäanderförmige Steuerspannung 2 V mit
halber Vertikalfrequenz zugeführt. Die Schaltung 75 stellt
eine Umkehrung der Schaltung 4 in Fig. 1 dar und braucht des
halb im einzelnen nicht noch einmal beschrieben zu werden.
Die Funktion der Schaltung wird nun anhand der in Fig. 6
dargestellten Diagramme erläutert. Das mittlere Diagramm
der Fig. 6 stellt die Folge der übertragenen 625-Zeilen-
Signale dar. Der Übersichtlichkeit halber wurde wie in
Fig. 1 eine senkrecht zur Zeilenrichtung liegende Zeit
achse gewählt. Ferner wurden nur wenige Zeilen dargestellt.
Die rechte Spalte der Fig. 6 stellt das Vollbildraster dar,
wie es bei Vorliegen kleiner Bewegungsgeschwindigkeiten so
wie bei ruhenden Bildvorlagen entsteht, während die linke
Spalte ein raster bei größeren Bewegungsgeschwindigkeiten
darstellt.
Zur Erläuterung der Funktion der Schaltung 75 wird nunmehr
auf die rechte Spalte der Fig. 6 Bezug genommen. Die erste
Zeile des wiedergegebenen Rasters wird wie durch den Pfeil 83
angedeutet durch Kompression aus der ersten Zeile des über
tragenen, um 20 ms verzögerten (in 65) Rasters abgeleitet. Die zweite Zeile wird durch Kom
pression aus der ersten Zeile des zweiten übertragenen Halb
bildes abgeleitet (s. Pfeil 84). Letztere wurde jedoch bei
der Übertragung von ruhenden Bildern - wie im Zusammenhang
mit Fig. 1 erläutert wurde - aus dem ersten Vollbildraster
der von der Kamera 1 (Fig. 1) abgegebenen Signale durch
Verzögerung um eine Halbbildperiode abgeleitet. Durch die
Anordnung nach Fig. 5 wurde sie also lediglich wieder an
ihren richtigen Platz gebracht. Da diese Zeile aus einem
Halbbild der übertragenen Signale abgeleitet wird, welches
später folgt, nimmt innerhalb des ersten Halbbildes der
Schalter 77 (Fig. 5) die obere Position ein. Ähnliches
wiederholt sich nun für die folgenden Zeilen des ersten
wiederzugebenden Teilbildes; und zwar wird die dritte Zeile
aus der zweiten Zeile des ersten übertragenen Halbbildes
gewonnen (Pfeil 85), während die vierte Zeile aus der zwei
ten Zeile des zweiten Halbbildes abgeleitet wird (Pfeil 86).
Das zweite Halbbild der wiederzugebenden Signale wird nun
derart abgeleitet, daß die ungradzahligen, in Fig. 6 mit
durchgezogenen Linien dargestellten Zeilen, durch Kompression
und Verzögerung um eine Halbbildperiode aus dem ersten Halb
bild der übertragenen Signale gewonnen werden (s. Pfeile
87 und 88), während die geradzahligen, gestrichelt darge
stellten Zeilen lediglich durch Kompression aus dem gleich
zeitig anstehenden zweiten Halbbild der übertragenen Signale
gewonnen werden (s. Pfeile 89, 90). Während des zweiten Halb
bildes steht deshalb der Schalter 77 (Fig. 5) in der unteren
Position. Im dritten Halbbild wiederholen sich die Vorgänge
entsprechend dem ersten Halbbild.
Bei Vorliegen von Bewegung werden - wie aus Fig. 6 ersicht
lich ist - die wiederzugebenden Signale durch zeilenweise
Kompression um den Faktor 2 aus den jeweils vorliegenden
Zeilen der übertragenen Signale gewonnen. Dieses ist in
Fig. 6 mit Hilfe der Pfeile 91, 92, 93, 94 dargestellt. Die
geradzahligen Zeilen werden beim Vorliegen von Bewegung je
doch durch Interpolation der jeweils benachbarten ungeradzah
ligen Zeilen gewonnen. Damit wird beim Vorliegen von schneller
Bewegung zwar die Auflösung reduziert, es erfolgt jedoch kei
ne ruckweise Wiedergabe von Bewegungsvorgängen.
Der planare Interpolator 78 (Fig. 5) dient zur Ableitung wei
terer Zeilen, wie später im Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert
wird. Bei der in Fig. 6 dargestellten Erzeugung der Signale
bei Vorliegen von Bewegung dient der planare Interpolator 80
zur Erzeugung der in Fig. 6 als Reihe von Kreisen dargestell
ten Zeilen. Derartige Interpolatoren sind bekannt und brau
chen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht
näher erläutert zu werden.
Bei der Beschreibung der Fig. 6 wurde vorausgesetzt, daß auf
der Bildwiedergabeeinrichtung 72 fortlaufend Raster mit 625
Zeilen innerhalb von jeweils 20 ms geschrieben werden. Damit
ist bereits eine Verbesserung der Bildqualität erreicht.
Je nach Schärfe der Wiedergaberöhre und je nach Betrachtungs
abstand ist jedoch noch eine Zeilenstruktur zu erkennen.
An horizontalen Kanten der Bildvorlage
tritt kein Kantenflackern auf, da durch die hochzeilige
Abtastung und entsprechende Filterung das Abtasttheorem
beachtet wurde. Auch das Zeilenflimmern und Zeilenwandern
wird durch die große Zeilenzahl in Verbindung mit der
vertikalen Modulationsübertragungsfunktion des Monitors
weitgehend unterdrückt. Die Zeilenperiode ist halb so groß
wie bei dem herkömmlichen 625-Zeilensystem, während bei
der Kamera 1 (Fig. 1) die Zeilenperiode ein Viertel der
üblichen Zeilenperiode beträgt. Die Bandbreite des analo
gen Videosignals ist gegenüber der bei der Aufnahme vorge
schlagenen Abtastung halb so groß. Es ist jedoch auch möglich,
bei der Wiedergabe der erfindungsgemäß übertragenen Signale
das gleiche Raster wie in der Kamera 1 (Fig. 1) zu schrei
ben. Dabei werden Erscheinungen wie Zeilenflimmern und Zei
lenwandern in noch stärkerem Maße vermieden. Beide Möglich
keiten sind in Fig. 7 gegenübergestellt, wobei in der mittleren
Spalte die Ausgangssignale der Kompressionsschaltung 79 (Fig. 5),
in der linken Spalte die Wiedergabe im Zeilensprungverfahren
und in der rechten Spalte die hochzeilige Vollbildwiedergabe
dargestellt sind. Bei der Wiedergabe im Zeilenspung werden
die gem. Fig. 6 gewonnenen in der Mitte dargestellten Signale
während des ersten Teilbildes unverändert übernommen, während
in einem zweiten Teilbild jeweils zwei aufeinanderfolgende
Zeilen interpoliert werden. Werden dagegen mit Hilfe der Bild
wiedergabeeinrichtung innerhalb eines Halbbildes bereits
sämtliche 1250 Zeilen geschrieben, was in der rechten Spalte
der Fig. 7 dargestellt ist, so ist es erforderlich, jede
zweite Zeile (strichpunktierte Linien) durch Interpolation
zu gewinnen. Hierzu dient der planare Interpolator 78
(Fig. 5).
Fig. 8 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anord
nung auf der Aufnahmeseite dar, bei welcher eine Kamera 101
derart betrieben wird, daß 1250 Zeilen hintereinander in
einer Vollbildperiode von 40 ms abgetastet werden. Hierzu
werden der Kamera Horizontalimpulse doppelter Zeilenfrequenz
und Vertikalimpulse halber V-Frequenz zugeführt. Die Angabe
1 : 1 bedeutet hier, daß kein Zeilensprung vorliegt. An
stelle der Kamera kann beispielsweise auch ein Filmabtaster
102 in gleicher Weise betrieben werden, denn die
Anordnung nach Fig. 8 eignet sich insbesondere dazu,
bei einem Filmabtaster die Bewegungsauflösung zu verbes
sern. Wie in der Anordnung nach Fig. 1 ist ein planares
Tiefpaßfilter 103 vorgesehen. In einer anschließenden Expan
sionsschaltung 104 wird jeweils jede 2. Zeile unterdrückt und
die verbliebenen Zeilen auf die doppelte Dauer expandiert.
Es entsteht ein Raster, bei welchem 625 Zeilen inner
halb von 40 ms ohne Zeilensprung geschrieben werden. Diese
Signale werden in einem Bildspeicher 105 um 40 ms verzö
gert. Der Eingang und der Ausgang des Bildspeichers 105 werden
in einem Bewegungsdetektor 106 miteinander verglichen, wel
cher den Überblender 107 steuert.
Liegt keine Bewegung vor, so werden die Ausgangssignale des
Bildspeichers 105 zum Normwandler 108 geleitet. Dieser Norm
wandler umfaßt einen Bildspeicher. Das Einschreiben und
Auslesen erfolgt derart, daß die ungeradzahligen Zeilen
der Eingangssignale aufeinanderfolgend als erstes Halb
bild und anschließend die geradzahligen Zeilen der Ein
gangssignale als zweites Halbbild ausgelesen werden. Der
artige Normwandler werden bereits in Filmabtastern ange
wandt. Ein derartiger Normwandler ist beispielsweise in der DE-OS
26 32 378 beschrieben. An den Normwandler 108 schließt
sich dann ein Übertragungskanal 13 an.
Bei Vorliegen von Bewegung wird aus den unverzögerten und
den verzögerten Signalen mit Hilfe der planaren Tiefpässe
109 und 110 sowie einer Interpolationsschaltung 111 ein
weiteres Halbbild errechnet. Ein mit halber Zeilenfrequenz
gesteuerter Schalter 112 leitet dann jeweils eine Zeile des
ursprünglichen Halbbildes und eine Zeile des durch Inter
polation gewonnenen Halbbildes weiter.
Die Erfindung wurde der Übersichtlichkeit halber ohne Be
rücksichtigung von Farbfernsehübertragungssystemen beschrie
ben. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Farb
fernsehsystemen angewandt werden. Schließlich sei noch ein
mal darauf hingewiesen, daß die Anwendung der Erfindung
nicht auf das 625-Zeilensystem beschränkt ist. Eine An
passung der in den Ausführungsbeispielen angegebenen Werte
an andere Systeme ist leicht möglich.
Claims (9)
1. System zur fernsehmäßigen Übertragung, dadurch
gekennzeichnet, daß die zu übertragenen optischen Bilder
(Filme, Szenen) mit einer Zeilenzahl, welche größer als die
durch das jeweils zur Signalübertragung angewandte
Übertragungssystem gegebene Zeilenzahl ist, ohne Zeilensprung
innerhalb einer Halbbildperiode des Übertragungssystems
abgetastet werden, daß mittels eines Bewegungsdetektors
(7 bzw. 106) festgestellt wird, ob Bewegung in den Bildern
vorliegt, daß bei Vorhandensein von Bewegung für die zu
übertragenden Fernsehsignale die jeweils zu einem Halbbild des
Übertragungssystems gehörenden Zeilen aus dem jeweils dann
abgetasteten Bild gewonnen werden und daß bei Abwesenheit von
Bewegung das erste und das zweite Halbbild des
Übertragungssystems aus jeweils einem einzigen abgetasteten
Bild gewonnen werden.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach
einer für die optische Abtastung vorgesehenen Einrichtung (1)
ein planares Tiefpaßfilter (2 bzw. 3) vorgesehen ist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Berechnung mindestens eines Halbbildes des Übertragungssystems
zwei aufeinanderfolgende abgetastete Bilder (Raster)
herangezogen werden (109, 110, 111 in Fig. 8).
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils eine Signalverarbeitungsschaltung (5) für bewegte
Bilder und eine Signalverarbeitungsschaltung (4, 6, 8) für Bilder
ohne bzw. mit geringer Bewegung vorgesehen ist, daß die
Ausgänge der Signalverarbeitungsschaltungen mit den Ein
gängen (10, 11) einer Überblendschaltung (9) verbunden sind, daß die
Überblendschaltung (9) einen Steuereingang (12) aufweist, welcher
mit dem Ausgang eines Bewegungsdetektors (7) verbunden ist
und daß der Ausgang der Überblendschaltung (9) an den Über
tragungskanal (13) angeschlossen ist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Signalverarbeitungseinrichtung für ruhende Bilder aus einer
Schaltung (4) zur Serie/Parallel-Wandlung und zur Expansion
aus einer Halbbildverzögerungseinrichtung (6) und aus einem
Umschalter (8) besteht.
6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übertragungskanal für bewegte Bilder von einer Expansions
schaltung (5) gebildet ist.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Empfang der Signale eine Bildwiedergabeeinrichtung (72) mit
erhöhter Zeilenzahl vorgesehen ist, daß an den Eingang der
Bildwiedergabeeinrichtung ein Überblender (68) angeschlossen ist,
dessen beiden Eingängen (70, 71) über je eine Signalverarbeitungs
schaltung die über den Übertragungskanal geleiteten Si
gnale zuführbar sind, daß zwischen en Übertragungskanal
und den Signalverarbeitungsschaltungen zwei um jeweils eine Halbbildperiode verzögernde Verzögerungs
einrichtungen (65, 66) geschaltet
sind, daß eine Signalverarbeitungseinrichtung für ruhende
Bildvorlagen eine Schaltung (75) zur Parallel/Serie-Wandlung und
zur Kompression sowie einen planaren Tiefpaß (78) und daß eine
Signalverarbeitungsschaltung für bewegte Bildvorlagen
eine Schaltung (79) zur Kompression und einen planaren Halb
bildinterpolator (80) umfaßt.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb eines Fernsehstudios die Erzeugung und Verteilung
der Bildsignale ohne das Zwischenzeilenverfahren erfolgt und
daß am Studioausgang eine Wandlung zur Anpassung an das je
weilig angewandte Übertragungssystem erfolgt.
9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Wandlung der Signale des Übertragungssystems in Si
gnale, welche für eine mit erhöhter Zeilenzahl arbeitenden
Bildwiedergabevorrichtung geeignet sind, innerhalb von Ge
meinschaftsantennenanlagen und/oder Kabelverteilernetzen vorge
sehen ist.
Priority Applications (4)
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