利用傳統(tǒng)設(shè)備的寬屏幕電視接收和錄制系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：利用傳統(tǒng)設(shè)備的寬屏幕電視接收和錄制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的設(shè)備可把代表具有寬高比例如為5∶3的電視圖象信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)錄象設(shè)備可錄制的信號(hào)，并且此信號(hào)可在傳統(tǒng)4∶3寬高比接收機(jī)上顯示或在寬屏幕電視接收機(jī)上顯示。
最近，注意力大量地集中在那些提供例如2∶1，16∶9或5∶3圖象寬高比的電視系統(tǒng)上(圖象寬高比是指圖象寬度與高度的比值)，這些圖象寬高比大于遵從傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，例如NTSC電視系統(tǒng)的4∶3圖象寬高比。寬高比大的圖象比傳統(tǒng)的4∶3寬高比圖象更符合人的視覺感受，所以今天電影膠片提供的圖象寬高比為5∶3或更大一些。
這就需要有一個(gè)新的傳輸系統(tǒng)，它可以產(chǎn)生寬屏幕電視圖象信號(hào)，并且與現(xiàn)有傳輸標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)有傳統(tǒng)電視接收機(jī)兼容。這意味著寬屏幕電視信號(hào)應(yīng)該能夠通過傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通道傳輸，并且接收的寬屏幕信號(hào)應(yīng)該能夠利用傳統(tǒng)接收機(jī)處理，以產(chǎn)生傳統(tǒng)寬高比(4∶3)的圖象而不會(huì)有明顯的失真。
在序號(hào)為078150、題目是“兼容寬屏幕電視系統(tǒng)”、1987年7月27日提交，申請(qǐng)人為C.H.Strolle、T.RSmith、B.JRoeder和M.A.Isnard的美國專利申請(qǐng)書中，描述了一個(gè)這樣的兼容寬屏幕電視傳輸系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)用能夠掃描一幅圖象的寬屏幕攝象機(jī)，以便產(chǎn)生相應(yīng)于具有寬高比大于傳統(tǒng)電視信號(hào)4∶3寬高比(例如5∶3的寬高比)圖象的寬屏幕電視信號(hào)。寬屏幕電視信號(hào)具有包含圖象信息的一個(gè)水平行的正程行周期，這與傳統(tǒng)寬高比電視信號(hào)的正程行周期一樣(例如，對(duì)NTSC制，約為52.5μs)。
如果寬屏幕電視信號(hào)所表示的圖象直接重現(xiàn)在傳統(tǒng)電視接收機(jī)上，則圖象看起來在水平方向被壓縮了。物體看起來比正常的瘦。而且，要使重現(xiàn)圖象具有與傳統(tǒng)電視一樣的水平分辨率，則寬屏幕信號(hào)要有更大的帶寬，所以，如果寬屏幕信號(hào)通過傳統(tǒng)電視通道傳輸，則水平分辨率要有損失。
為解決這些問題，在Strolle等人專利申請(qǐng)書中所描述的寬寬幕電視系統(tǒng)采用了一個(gè)編碼器，此編碼器把寬屏幕電視信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種編碼電視信號(hào)，它包含真實(shí)地重現(xiàn)寬屏幕圖象足夠的信息，并且與傳統(tǒng)的NTSC傳輸系統(tǒng)兼容。如Strolle等人的申請(qǐng)書中所述，寬屏幕電視接收機(jī)接收、處理這種已編碼信號(hào)時(shí)，能產(chǎn)生寬屏幕圖象。當(dāng)傳統(tǒng)電視接收機(jī)處理此已編碼信號(hào)時(shí)，可產(chǎn)生具有傳統(tǒng)寬高比的圖象，并且不產(chǎn)生明顯圖象質(zhì)量下降或人工產(chǎn)物。
從原理上講，編碼器對(duì)于寬屏幕電視信號(hào)中對(duì)應(yīng)于圖象的4∶3中心部分(中心視頻信息組)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，對(duì)于寬屏幕電視信號(hào)中緊挨著中心視頻信息組部分的左側(cè)和右側(cè)部分(兩側(cè)視頻信息組)進(jìn)行時(shí)間壓縮。這些已壓縮的兩側(cè)視頻信息組信號(hào)占據(jù)傳統(tǒng)電視圖象的過掃描區(qū)域。所以在傳統(tǒng)電視接收機(jī)上看不到。已時(shí)間擴(kuò)展的中心視頻信息組信號(hào)的帶寬與NTSC標(biāo)準(zhǔn)兼容。但已壓縮的兩側(cè)視頻信息組信號(hào)與NTSC標(biāo)準(zhǔn)不兼容。為了容納兩側(cè)視頻信息組信號(hào)已增大的帶寬，編碼器把兩側(cè)視頻信息組信號(hào)分成低頻分量和高頻分量。對(duì)于低頻分量進(jìn)行壓縮并且與已擴(kuò)展的中心視頻信息組信號(hào)組合在一起形成已編碼信號(hào)的第一分量。對(duì)于兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的高頻分量進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，形成已編碼信號(hào)的第二分量。
在序號(hào)為139340、題目是“擴(kuò)展清晰度寬屏幕電視信號(hào)處理系統(tǒng)”、1987年12月27日提交給美國專利及商標(biāo)局、申請(qǐng)人為M.A.Isnardi的美國專利申請(qǐng)書中，描述了一個(gè)改進(jìn)的“反向兼容”寬屏幕電視系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)也提供具有比傳統(tǒng)圖象更多水平及垂直圖象細(xì)節(jié)的增強(qiáng)或擴(kuò)展清晰度圖象。
在Isnardi申請(qǐng)中所描述的系統(tǒng)包括第一和第二信號(hào)分量，它們與Strolle等人系統(tǒng)中所描述的系統(tǒng)第一和第二分量基本相同。另外，Isnardi系統(tǒng)包括分別提供提高了重現(xiàn)寬屏幕圖象中水平及垂直分辨率的第三和第四分量信號(hào)。已組合的編碼信號(hào)是這樣產(chǎn)生的，把第二、第三分量信號(hào)正交調(diào)制到被包括在第一分量所占據(jù)頻帶內(nèi)的某個(gè)抑制載波信號(hào)上，把已組合的第一、第二、第三分量作為同相調(diào)制信號(hào)、并且把第四分量作為正交相位調(diào)制信號(hào)、對(duì)于某個(gè)視頻載波信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制。
上述每一個(gè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的視頻信號(hào)用傳統(tǒng)電視接收機(jī)接收或用傳統(tǒng)家用盒式錄象機(jī)(VCR)錄制時(shí)，是作為標(biāo)準(zhǔn)分辨率和標(biāo)準(zhǔn)寬高比的電視信號(hào)來處理的。即使傳統(tǒng)接收機(jī)包括能顯示高分辨率信號(hào)的視頻監(jiān)示器或VCR能錄制高分辨率視頻信號(hào)，例如，高級(jí)VHS(S-VHS)或擴(kuò)展清晰度β(ED-Beta)機(jī)，也是如此。
如果能夠開發(fā)出容許利用現(xiàn)有設(shè)備來錄制或顯示由增強(qiáng)視頻信號(hào)中產(chǎn)生的寬屏幕高分辨率圖象的系統(tǒng)，那是合乎理想的。
在處理代表寬屏幕圖象的已增強(qiáng)編碼視頻信號(hào)來產(chǎn)生代表寬屏幕圖象的已解碼視頻信號(hào)的系統(tǒng)中，實(shí)施了本發(fā)明。該系統(tǒng)包括把已編碼視頻信號(hào)中選定的分量解碼成為寬屏幕亮度信號(hào)和第一、第二寬屏幕色差信號(hào)的電路，解碼器產(chǎn)生的每一個(gè)信號(hào)具有與由預(yù)定電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的對(duì)應(yīng)信號(hào)分量基本相同的帶寬。該系統(tǒng)包括對(duì)于與第一和第二色差信號(hào)分量正交的被抑制的色副載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，來產(chǎn)生寬屏幕色度信號(hào)的電路。作為本系統(tǒng)的輸出，來提供寬屏幕亮度和色度信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，把寬屏幕亮度信號(hào)和色度信號(hào)加到家用盒式錄象機(jī)的亮度和色度信號(hào)輸入端上，錄制這個(gè)寬屏幕信號(hào)，然后，通過接收機(jī)上的亮度和色度監(jiān)視輸入端重放出來。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括對(duì)于寬屏幕亮度和色度信號(hào)進(jìn)行垂直壓縮的電路，以形成在具有傳統(tǒng)寬高比的電視屏幕上顯示時(shí)，產(chǎn)生比例正確的寬屏幕亮度和色度信號(hào)。
在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中，視頻信號(hào)解碼器包括產(chǎn)生具有大大寬于預(yù)定電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)亮度信號(hào)分量帶寬的寬屏幕亮度信號(hào)的電路。這個(gè)寬帶寬屏幕亮度信號(hào)作為本系統(tǒng)的亮度信號(hào)輸出。
在本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括把解碼器產(chǎn)生的亮度和色度信號(hào)組合起來以產(chǎn)生寬屏幕復(fù)合電視信號(hào)的電路，通過家用盒式錄象機(jī)的復(fù)合電視信號(hào)輸入端可以把該寬屏幕復(fù)合電視信號(hào)錄制下來，或者可以把該寬屏幕復(fù)合電視信號(hào)作為射頻視頻信號(hào)用盒式錄象機(jī)調(diào)制和錄制。


圖1說明兼容寬屏幕增強(qiáng)清晰度電視(EDTV)編碼器系統(tǒng)的概況;
圖1a、1b、1c、圖2和圖2a包括幫助理解編碼器工作以及所產(chǎn)生信號(hào)格式的圖;
圖3是包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的解碼系統(tǒng)的框圖;
圖4和圖5是適用于圖3所示解碼系統(tǒng)中幀內(nèi)平均器一差分器的框圖;
圖6是適用于圖3所示解碼系統(tǒng)中正交解調(diào)器和幅度擴(kuò)展器的框圖;
圖7是適用于圖3所示解碼系統(tǒng)另一個(gè)實(shí)施例中亮度高頻信號(hào)解碼器的框圖;
圖8是適用于圖3所示解碼系統(tǒng)中亮度色度信號(hào)分離器和色度信號(hào)解調(diào)器的框圖;
圖9是適用于圖3所示解碼系統(tǒng)中YIQ格式編碼器的框圖;
圖10、10a和10b是適用于圖3、圖7和圖9所示時(shí)間擴(kuò)展和壓縮電路的框圖;
圖10c是示出可用于解釋圖10、10a和10b所示電路工作的兩個(gè)信號(hào)相對(duì)幅度的圖;
圖11是適用于圖9所示電路中拼接器電路的框圖和波形圖;
圖12是示出適用于圖3所示解碼系統(tǒng)中正交調(diào)制器的框圖;
圖13是可用于解釋圖3所示垂直內(nèi)插電路工作的圖;
圖14是示出適用為圖3垂直內(nèi)插電路的電路框圖;
圖15是EDTV接收機(jī)的部分框圖，該部分包括解碼系統(tǒng)和用來顯示外加寬帶寬屏幕亮度和色度信號(hào)的電路;
圖16是適用于圖15所示EDTV接收機(jī)一部分中色度信號(hào)隔行到逐行掃描轉(zhuǎn)換器的框圖;
圖17是適用于圖15所示EDTV接收機(jī)一部分中亮度信號(hào)隔行到逐行掃描轉(zhuǎn)換器的框圖。
例如在上面提到的Isnardi專利中所描述的、打算通過標(biāo)準(zhǔn)廣播通道(例如，NTSC制)來傳輸較大寬高比圖象的系統(tǒng)，應(yīng)能在寬屏幕接收機(jī)上產(chǎn)生高質(zhì)量的圖象顯示，同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)寬高比顯示器上避免可觀察到的圖象質(zhì)量下降。如上所述，Isnardi文獻(xiàn)中描述的系統(tǒng)通過把寬屏幕寬帶電視信號(hào)分裂成四個(gè)分量實(shí)現(xiàn)了上述效果，其中一個(gè)分量產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)寬高比顯示，另三個(gè)分量代表標(biāo)準(zhǔn)顯示的增強(qiáng)，把這三個(gè)增強(qiáng)信號(hào)與那一個(gè)信號(hào)組合起來，使得在標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)所產(chǎn)生的顯示中，把這三個(gè)信號(hào)在實(shí)際上或視覺上隱藏起來。
第一分量信號(hào)是具有標(biāo)準(zhǔn)4∶3寬高比的主2∶1隔行信號(hào)。這個(gè)分量包括已時(shí)間上擴(kuò)展以占據(jù)近于整個(gè)行正程時(shí)間的、寬屏幕信號(hào)的中心視頻信息組。第一分量信號(hào)還包括已時(shí)間壓縮到左側(cè)和右側(cè)水平圖象過掃描區(qū)域中的、兩側(cè)視頻信息組水平低頻信息。因?yàn)榈皖l兩側(cè)視頻信息組信息在標(biāo)準(zhǔn)電視顯示中占據(jù)水平過掃描區(qū)域，所以兩側(cè)視頻信息組信息實(shí)際上被隱藏起來，看不見。
第二分量是輔助的2∶1隔行信號(hào)，其中，左側(cè)和右側(cè)視頻信息組高頻信息中每一側(cè)信息均已擴(kuò)展以占據(jù)行正程時(shí)間的一半。所以已擴(kuò)展的兩側(cè)視頻信息組信息實(shí)際上占據(jù)了整個(gè)行正程時(shí)間。
第三分量是從寬屏幕信號(hào)源得出的、輔助的2∶1隔行信號(hào)，它包括已頻率下移以占據(jù)0-1.2MHz之間頻帶的、在近似于5.0-6.2MHz之間的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息。
對(duì)于第三和第四分量進(jìn)行幅度壓縮，然后，用來調(diào)制正交相位關(guān)系的被抑制交替副載波信號(hào)，該交替副載波信號(hào)的頻率為半行頻的奇數(shù)倍并且在NTSC信號(hào)頻譜的色度頻帶內(nèi)。另外，這些交替副載波信號(hào)從一場(chǎng)到下一場(chǎng)(即，每262行)相位變化180°。所以，第三和第四分量在傳統(tǒng)NTSC接收機(jī)中所產(chǎn)生的圖象中表現(xiàn)為場(chǎng)頻互補(bǔ)色的變化。因?yàn)槿搜蹖?duì)于彩色的快速互補(bǔ)變化并不敏感，所以這種失真一般看不出來。
第四分量是輔助的、2∶1隔行的“輔助者”信號(hào)，它包含從逐行掃描到隔行掃描的轉(zhuǎn)換中以其他方式就會(huì)丟失的垂直一時(shí)間(V-T)亮度的細(xì)節(jié)信息。這個(gè)信號(hào)幫助EDTV接收機(jī)重新構(gòu)成在運(yùn)動(dòng)圖象中丟失的信息，并且減少或消除逐行掃描寬屏幕圖象中非所需的閃爍和運(yùn)動(dòng)的人工產(chǎn)物。
對(duì)于第四分量進(jìn)行帶寬限制，使最高頻率為750KHz，變換到傳統(tǒng)的4∶3寬高比，并且用來調(diào)制與圖象載波信號(hào)(也稱為視頻載波信號(hào))為正交相位關(guān)系的載波信號(hào)。這個(gè)信號(hào)在傳統(tǒng)的NTSC顯示器上被隱藏起來，因?yàn)檫@一變換過程使之與第一分量信號(hào)在空間上相關(guān)了。
對(duì)于第一、第二和第三分量進(jìn)行幀內(nèi)平均，以基本消除第一、第二與第三分量之間的V-T串?dāng)_。只對(duì)1.5MHz以上的第一分量進(jìn)行幀內(nèi)平均。已調(diào)制的第二和第三分量占據(jù)2MHz-4.2MHz之間的頻帶。信號(hào)的幀內(nèi)平均包括對(duì)于給定幀內(nèi)相隔一場(chǎng)時(shí)間(262行)的對(duì)應(yīng)象素值進(jìn)行平均。用平均值來代替每一個(gè)原始的象素值。由于幀內(nèi)平均運(yùn)算，在一幀內(nèi)，在已調(diào)制的第二和第三分量所占據(jù)頻帶內(nèi)的那一部分第一分量信號(hào)，從一場(chǎng)到另一場(chǎng)是相同的，并且基帶第二和第三分量從一場(chǎng)到另一場(chǎng)是相同的。在一幀的兩場(chǎng)之間只是交替副載波的相位發(fā)生變化。接收機(jī)可以利用這種關(guān)系;把第一分量與第二和第三分量顯著地分開。在一幀中，相隔一場(chǎng)時(shí)間對(duì)應(yīng)取樣的平均值是第一分量信號(hào)的取樣，對(duì)應(yīng)的取樣之間差值的一半是已調(diào)制的第二和第三分量的取樣。
圖1是說明上述編碼過程的框圖。圖1a說明標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)頻譜與上面提到的Isnardi專利中所述EDTV信號(hào)頻譜的比較。圖1c說明上述幀內(nèi)平均的過程。提供這些圖，用于理解編碼過程。
圖2說明EDTV信號(hào)中第一分量的產(chǎn)生過程，它把5∶3寬高比信號(hào)的每一行時(shí)間變換成EDTV信號(hào)的行時(shí)間。如圖2所示，對(duì)于寬屏幕的中心視頻信息組區(qū)域進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，使得原始時(shí)在時(shí)間間隔TC中傳送的信息變換到時(shí)間間隔TD內(nèi)。并且把原始時(shí)占據(jù)的時(shí)間間隔TS的兩側(cè)視頻信息組區(qū)域中的每一個(gè)變換成EDTV信號(hào)以占據(jù)時(shí)間間隔TO。在本實(shí)例中，TD與TC之比是1.19，TO與TS之比是0.16。
圖2a說明第四分量即“輔助者”信號(hào)是如何產(chǎn)生的。圖2a中，由例如寬屏幕攝象機(jī)產(chǎn)生的逐行掃描的V-T圖包括實(shí)心點(diǎn)和空心圈。點(diǎn)代表為了利用產(chǎn)生EDTV信號(hào)中第一、第二和第三分量的電路進(jìn)行處理所保留的隔行掃描信號(hào)的一些行。圈代表逐行掃描信號(hào)中被除掉的一些行時(shí)間。在接收機(jī)中，假定為了從隔行掃描信號(hào)產(chǎn)生逐行掃描顯示所需要的丟失取樣，通過對(duì)于相隔一場(chǎng)時(shí)間的取樣(例如，A和B)進(jìn)行平均來產(chǎn)生。正如從逐行掃描V-T圖看出的那樣，理想的取樣值是X。為了補(bǔ)償接收機(jī)中將要產(chǎn)生的預(yù)測(cè)取樣值的誤差，編碼器確定每場(chǎng)中每個(gè)象素的信號(hào)YT值為YT＝X-(A+B)/2(1)這里，YT即“輔助者”信號(hào)。在接收機(jī)中，當(dāng)把已解碼的隔行掃描視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成逐行掃描信號(hào)時(shí)，把信號(hào)YT加到預(yù)測(cè)的丟失象素值上，以獲得已校正的象素值。
圖3是包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例電路的框圖。圖3所示電路對(duì)上述已編碼EDTV信號(hào)進(jìn)行部分解碼，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生寬屏幕但不是寬帶的電視信號(hào);在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生寬屏幕寬帶的電視信號(hào)。這個(gè)電路產(chǎn)生的信號(hào)可在寬屏幕監(jiān)視器上顯示，或通過附加可選的垂直內(nèi)插電路350，在具有標(biāo)準(zhǔn)寬高比的監(jiān)視器上顯示。另外，這個(gè)信號(hào)可以錄制在傳統(tǒng)家用盒式錄象機(jī)358或364上。雖然圖3的解碼電路示為與VCR分開的，但是可以預(yù)料可以把這個(gè)電路作為傳統(tǒng)NTSC信號(hào)處理電路包括在家用VCR中。
圖3中，廣播兼容的EDTV信號(hào)被天線310接收，并且加到輸入單元322上。輸入單元322包括射頻調(diào)諧器和放大器電路、提取接收的視頻信號(hào)中同相調(diào)制分量的同步解調(diào)器，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。由輸入單元322中ADC提供的信號(hào)NTSCF代表接收的EDTV信號(hào)中同相的調(diào)制分量，相對(duì)地沒有任何正交相位的調(diào)制分量。(即EDTV信號(hào)中的第一、第二和第三分量，相對(duì)地沒有第四分量)。
信號(hào)NTSCF加到同步信號(hào)分離和時(shí)鐘發(fā)生電路332上，電路332包括從信號(hào)NTSCF分別分離出行場(chǎng)同步信號(hào)HS和VS，并且把信號(hào)HS和VS組合起來產(chǎn)生復(fù)合同步信號(hào)CS的傳統(tǒng)電路。電路332還包括傳統(tǒng)的鎖相環(huán)(PLL)，PLL產(chǎn)生頻率基本上等于4fsc(頻率為4倍頻率fsc，fsc是NTSCF信號(hào)的色同步信號(hào)分量的頻率)的時(shí)鐘信號(hào)CK4。電路332從信號(hào)CK4中產(chǎn)生頻率等于2fsc并且負(fù)跳變沿與被抑制彩色副載波信號(hào)I同相位的信號(hào)ICK。這個(gè)電路還從信號(hào)CK4中產(chǎn)生頻率基本上等于半行頻395倍的、具有正交相位關(guān)系的交替副載波信號(hào)ASC和ASC′，以及頻率基本上等于5MHz的可選信號(hào)fc。信號(hào)ASC、ASC′和fc可以這樣來產(chǎn)生以信號(hào)CK4使計(jì)數(shù)器(未示出)的計(jì)數(shù)值遞增并把計(jì)數(shù)值加到只讀存貯器(ROM)(未示出)上，為了提供代表這三個(gè)信號(hào)的取樣值，對(duì)于該ROM編了程。
信號(hào)NTSCF還加到幀內(nèi)平均器一差分器電路324上。電路324對(duì)構(gòu)成一幀的兩場(chǎng)中的相應(yīng)象素值產(chǎn)生平均象素值和象素差值。輸出信號(hào)N對(duì)應(yīng)于EDTV信號(hào)的第一分量。輸出信號(hào)M對(duì)應(yīng)于EDTV信號(hào)已調(diào)制的第二和第三分量，圖4和圖5是示出適用為幀內(nèi)平均器-差分器324電路的框圖。
在圖4中，NTSCF信號(hào)由1.7MHz低通濾波器1510和減法器1512分成低頻分量(“低頻”)和高頻分量(“高頻”)。“高頻”加到平均器-差分器電路1513上，1513對(duì)于來自單一幀時(shí)間內(nèi)相隔一場(chǎng)時(shí)間的信號(hào)“高頻”進(jìn)行平均，以產(chǎn)生信號(hào)NH。電路1513還產(chǎn)生信號(hào)M，M代表在單一幀時(shí)間內(nèi)相隔一場(chǎng)時(shí)間的、信號(hào)“高頻”的兩個(gè)取樣值之間的半差。適用為平均器-差分器1513的電路示于圖5。由電路1513提供的信號(hào)NH，利用加法器1514加到經(jīng)過補(bǔ)償延遲電路1511延時(shí)一場(chǎng)時(shí)間(262H)的信號(hào)“低頻”上。加法器1514的輸出信號(hào)是信號(hào)N。
參考圖3，由電路324提供的信號(hào)M加到正交解調(diào)和幅度擴(kuò)展電路326上。圖6是電路326的框圖。
在圖6中，信號(hào)M在相應(yīng)的乘法器610和612中乘以信號(hào)ASC和ASC′。乘法器610和612的輸出信號(hào)經(jīng)過低通濾波器濾到1.2MHz，然后，加到相應(yīng)的可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)614和616上。以幅度擴(kuò)展函數(shù)對(duì)于PROM614和616進(jìn)行編程，該擴(kuò)展函數(shù)是為了把兼容復(fù)合信號(hào)中的第二和第三分量信號(hào)心理物理上隱藏起來而用于編碼器中的幅度壓縮函數(shù)的倒數(shù)。PROM614的輸出信號(hào)X是已解碼的第二分量信號(hào)，即兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的已擴(kuò)展高頻分量。PROM616的輸出信號(hào)Z是已解碼的第三分量信號(hào)，即寬頻帶寬屏幕EDTV信號(hào)的已頻率移動(dòng)的高頻亮度信號(hào)分量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以按如下所述對(duì)于信號(hào)Z作進(jìn)一步處理。
參考圖3，信號(hào)X加到兩側(cè)視頻信息組壓縮器328上，328有效地反演編碼器電路所執(zhí)行的兩側(cè)視頻信息組數(shù)據(jù)的擴(kuò)展。這一運(yùn)算產(chǎn)生信號(hào)NTSCH，NTSCH代表兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的高頻分量，該高頻分量對(duì)于下面參考圖9所描述Y-I-Q格式編碼器344所產(chǎn)生的、已時(shí)間壓縮的中心視頻信息組信號(hào)已恢復(fù)了正確的時(shí)間關(guān)系。壓縮器電路328是圖10、10a、10b和10c所示取樣內(nèi)插器的一種應(yīng)用。
在圖10中，以S表示的視頻輸入信號(hào)的取樣值。例如，S可能是信號(hào)X加到三個(gè)串聯(lián)連接的延時(shí)單元1214a至1214c上，每個(gè)延時(shí)單元把加到其輸入端口上的取樣信號(hào)延時(shí)時(shí)鐘信號(hào)CK4的一個(gè)周期。延時(shí)單元1214a至1214c的每個(gè)輸入視頻信號(hào)和輸出信號(hào)加到相應(yīng)的雙端口存貯器1216a到1216d上。當(dāng)利用象素計(jì)數(shù)器1210所提供的地址值來接受這些取樣值時(shí)，把這些取樣值寫入每個(gè)存儲(chǔ)器。計(jì)數(shù)器1210由行同步信號(hào)HS復(fù)位，由信號(hào)CK4遞增。計(jì)數(shù)器1210提供的信號(hào)加到PROM1212上，1212產(chǎn)生存儲(chǔ)器1216的讀地址和內(nèi)插系數(shù)DX。存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)器1216中的數(shù)值并行地提供給兩個(gè)峰化濾波器1220和1222。濾波器1220和1222把存儲(chǔ)器1216提供取樣數(shù)據(jù)信號(hào)的高頻分量相對(duì)于低頻分量放大PX倍，PX是根據(jù)PROM1225中存儲(chǔ)的函數(shù)關(guān)系從內(nèi)插系數(shù)DX得出的。把已峰化的取樣數(shù)據(jù)信號(hào)S′(N)和S′(N+1)加到兩點(diǎn)線性內(nèi)插器1230上。內(nèi)插器1230分別用系數(shù)DX和1-DX對(duì)于信號(hào)S′(N+1)和S′(N)進(jìn)行加權(quán)，并把已加權(quán)的取樣值加起來以產(chǎn)生已內(nèi)插的輸出信號(hào)。峰化濾波器1220和1222補(bǔ)償內(nèi)插器1230中的高頻滾降。
圖10a示出峰化濾波器1220和1222，以及內(nèi)插器1230更多的細(xì)節(jié)。圖10b示出有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器1240結(jié)構(gòu)的框圖，1240是峰化濾波器1220的一部分。圖10c是PROM1225中存儲(chǔ)的函數(shù)的圖形表示，圖10c根據(jù)內(nèi)插系數(shù)DX產(chǎn)生峰化系數(shù)PX。
如上所述，圖10至圖10c所示電路可用于各種取樣值的內(nèi)插運(yùn)算?？梢杂盟鼇韷嚎s信號(hào)X，使兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的高頻分量與格式編碼器344產(chǎn)生的兩側(cè)視頻信息組象素值相一致。如下參考格式編碼器344所述，還可以利用它來處理EDTV信號(hào)的第一分量，以擴(kuò)展兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的低頻分量。內(nèi)插電路所執(zhí)行的功能類型由PROM1212中的編程來確定。如果PROM1212提供的讀地址值比加到地址輸入端口上的寫地址值增加得更快，則內(nèi)插器電路將執(zhí)行壓縮功能。反之，如果讀地址值比寫地址值增加得更慢，則內(nèi)插器執(zhí)行擴(kuò)展功能。無論內(nèi)插器執(zhí)行擴(kuò)展功能還是執(zhí)行壓縮功能，所用擴(kuò)展或壓縮系數(shù)之值由PROM1212來確定。熟悉數(shù)字信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)技巧的人，能夠?qū)τ谔囟ǖ臄U(kuò)展或壓縮功能對(duì)PROM1212進(jìn)行編程。
參考圖3，信號(hào)NTSCH根據(jù)EDTV信號(hào)中第二分量信號(hào)X的已擴(kuò)展兩側(cè)視頻信息組數(shù)據(jù)，利用壓縮系數(shù)4.49來產(chǎn)生。信號(hào)NTSCH加到亮色分離電路340上，340分離出亮度(YH)和色度分量，并解調(diào)色度信號(hào)分量以獲得兩個(gè)色差信號(hào)分量(IH和QH)。信號(hào)YH、IH和QH與信號(hào)YN、IN和QN一起加到Y(jié)IQ格式編碼器344上，信號(hào)YN，IN和QN是從第一分量信號(hào)N利用亮色分離電路342產(chǎn)生的。用為亮色分離器340和342的電路可以相同，其典型電路示于圖8。
在圖8中，信號(hào)N或信號(hào)NTSCH加到帶通濾波器1810及延時(shí)單元1812上，1812對(duì)通過濾波器1810的處理延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。用于本發(fā)明本實(shí)施例的濾波器1810是水平-垂直-時(shí)間(H-V-T)帶通濾波器，例如，上面提到的Isnardi申請(qǐng)書中所描述的濾波器。這個(gè)濾波器包括延時(shí)單元(這種延時(shí)單元把加到其輸入端口上的信號(hào)延時(shí)幾個(gè)取樣時(shí)間、幾個(gè)行周期和幾個(gè)場(chǎng)周期)，以及加權(quán)和組合已延時(shí)的取樣，以產(chǎn)生已濾波色度信號(hào)的電路的組合。換句話說，這個(gè)濾波器可以通過把傳統(tǒng)的色度信號(hào)帶通濾波器，傳統(tǒng)的行梳狀濾波器和傳統(tǒng)的幀梳狀濾波器以級(jí)聯(lián)方式組合起來實(shí)現(xiàn)。濾波器1810的輸出信號(hào)是已分離的色度信號(hào)。這個(gè)信號(hào)加到減法器1813的減數(shù)輸入端口上，連接1813的被減數(shù)輸入端口以接受補(bǔ)償延時(shí)單元1812所提供的信號(hào)。減法器1813的輸出信號(hào)是亮度分量信號(hào)YN或YH。
濾波器1810產(chǎn)生的色度信號(hào)可以表示為一序列取樣值，I、Q、-I、-Q、I、Q、等等，這里I、Q表示色差信號(hào)I、Q的取樣。取樣的符號(hào)表示取樣相位，不一定是取樣極性。色度信號(hào)加到第一和第二鎖存器1814和1816上，鎖存器1814響應(yīng)于圖3中時(shí)鐘產(chǎn)生電路332提供的I相位時(shí)鐘信號(hào)ICK，以保持代表色度信號(hào)I色差信號(hào)分量的色度信號(hào)取樣值。鎖存器1816響應(yīng)于反相器1822所提供信號(hào)ICK的反相形式，以保持代表色度信號(hào)中Q色差信號(hào)分量的取樣值。鎖存器1814和1816提供的輸出信號(hào)加到相應(yīng)的二進(jìn)制求補(bǔ)電路1818和1820上。電路1818和1820由分頻器1824提供的信號(hào)來控制，對(duì)于I和Q色差信號(hào)的已取樣數(shù)據(jù)求出它們的補(bǔ)碼。電路1818和1820提供的信號(hào)分別是已解調(diào)信號(hào)IN或IH，以及QN或QH。
如上所述，信號(hào)YH、YN、IH、IN、QH和QN加到Y(jié).I.Q格式編碼器344上，在344中把它們組合起來以產(chǎn)生寬屏幕信號(hào)YF0′、IF′和QF′?？捎脼閅IQ格式編碼器344的典型電路示于圖9。在圖9中，第一分量的亮度和色差信號(hào)YN、IN和QN加到兩側(cè)視頻信息組一中心視頻信息組分離器電路1940上。例如可以包括分離器(未示出)和象素計(jì)數(shù)器(未示出)的電路1940，把每行中代表兩側(cè)視頻信息組信號(hào)低頻分量的象素值與代表中心視頻信息組信號(hào)的取樣分離開來。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，每行中取樣1-14和741-754代表兩側(cè)視頻信息組信號(hào)，同時(shí)，每行中取樣15-740代表中心，視頻信息組信號(hào)。
電路1440提供代表已壓縮兩側(cè)視頻信息組的、已取樣的數(shù)據(jù)信號(hào)YO、IO和QO。這些取樣加到時(shí)間擴(kuò)展器1942上，1942以系數(shù)6對(duì)于信號(hào)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，以產(chǎn)生信號(hào)YL、IL和QL。這些信號(hào)代表已恢復(fù)原始寬屏幕信號(hào)時(shí)間關(guān)系的、兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的低頻分量。信號(hào)YL、IL和QL在組合電路1946中加到來自分離器340的信號(hào)YH、IH和QH上，以產(chǎn)生已恢復(fù)的寬屏幕兩側(cè)視頻信息組信號(hào)YS、IS和QS。
電路1940還提供已取樣的數(shù)據(jù)信號(hào)YE、IE和QE，YE、IE和QE代表EDTV信號(hào)中第一分量已時(shí)間擴(kuò)展的中心視頻信息組部分。把這些信號(hào)加到時(shí)間壓縮器1944上，1944以系數(shù)0.81對(duì)于已取樣的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮，以產(chǎn)生已恢復(fù)的寬屏幕中心視頻信息組信號(hào)YC、IC和QC。
利用拼接器1960把已恢復(fù)的兩側(cè)和中心視頻信息組信號(hào)重新組合起來，以產(chǎn)生整個(gè)寬屏幕的亮度和色差信號(hào)。適用為拼接器1960的電路示于圖11。在圖11中，所示拼接器包括網(wǎng)絡(luò)1410，用來把亮度中心視頻信息組信號(hào)Yc分別與兩側(cè)視頻信息組信號(hào)YS拼接起來，以產(chǎn)生寬屏幕亮度信號(hào)YF0′。另外，圖11示出I信號(hào)拼接器1420和Q信號(hào)拼接器1430，1420和1430與已說明的Y信號(hào)拼接器具有相同的結(jié)構(gòu)和工作。
在編碼過程中，中心視頻信息組與兩側(cè)視頻信息組信號(hào)故意重疊例如10個(gè)取樣，以補(bǔ)償兩側(cè)和中心視頻信息組區(qū)域的邊界上不可靠的取樣值。這種不可靠的取樣值可能出現(xiàn)在擴(kuò)展和壓縮過程中。如果視頻信息組無重疊區(qū)域的話，潛在的不可靠的取樣將彼此連接起來，在重現(xiàn)圖象中將看到一條接縫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，十個(gè)取樣的重疊區(qū)域?qū)τ谘a(bǔ)償多達(dá)五個(gè)不可靠的取樣值來說，是足夠的。
在圖11中，在信號(hào)YS加到加法器1415上之前，乘法器1411在重疊區(qū)域中把兩側(cè)視頻信息組信號(hào)YS乘以加權(quán)函數(shù)W，如有關(guān)波形所示。類似地，在信號(hào)YC加到加法器1415上之前，乘法器1412在重疊區(qū)域中把中心視頻信息組信號(hào)YC乘以互補(bǔ)加權(quán)函數(shù)1-W。這些加權(quán)函數(shù)在重疊區(qū)域中呈現(xiàn)為線性斜坡型特性并具有0-1之間的數(shù)值，這些函數(shù)可以用例如計(jì)數(shù)器(未示出)的組合來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)數(shù)器對(duì)于包括代表加權(quán)函數(shù)的取樣值的ROM進(jìn)行尋址。加法器1415的輸出信號(hào)是已拼接的寬屏幕亮度信號(hào)YF0′。
參考圖3，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，假定信號(hào)YF0′直接加到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)354上，354響應(yīng)于時(shí)鐘CK4，在輸出端355上產(chǎn)生寬屏幕亮度信號(hào)YO、并且加到傳統(tǒng)多路盒式錄象機(jī)的亮度輸入端上。亮度信號(hào)YO的帶寬是5MHz，這與NTSC亮度信號(hào)的帶寬4.2MHz近似一致。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，寬屏幕信號(hào)IF′和QF′加到傳統(tǒng)正交調(diào)制器348上，348產(chǎn)生已取樣的數(shù)據(jù)寬屏幕色度信號(hào)CF′。
適用為調(diào)制器348的電路示于圖12。在圖12中，鎖存器910和912的時(shí)鐘信號(hào)輸入端上的圓圈表示這些鎖存器響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)1CK的反碼。倒相鎖存器916在其輸出電路中包括一個(gè)二進(jìn)制補(bǔ)碼器，以提供其鎖存值的補(bǔ)碼形式作為其輸出值。圖12所示電路的工作與上面參考圖8所描述的解調(diào)器相反。
假定調(diào)制器348所提供的信號(hào)CF直接加到DAC356上，356以與DAC354相同的方式工作，以便在輸出端357上產(chǎn)生模擬寬帶色度信號(hào)CO，并且加到傳統(tǒng)多路盒式錄象機(jī)358的色度信號(hào)輸入端上。當(dāng)用于本申請(qǐng)書時(shí)，多路盒式錄象機(jī)這個(gè)術(shù)語是指接受分量信號(hào)進(jìn)行錄制，并在重放期間提供分量信號(hào)作為輸出信號(hào)的盒式錄象機(jī)?，F(xiàn)在可以買到的S-VHS和ED-Beta盒式錄象機(jī)是多路盒式錄象機(jī)的實(shí)例。
信號(hào)YO和CO可以直接在寬屏幕監(jiān)視器上顯示，或者利用盒式錄機(jī)錄制、并且在寬屏幕監(jiān)視器上重放。在寬屏幕監(jiān)視器上產(chǎn)生的圖象可能比例如在圖15中所示的EDTV接收機(jī)上所產(chǎn)生的圖象質(zhì)量稍差，因?yàn)閳D3所示電路忽略了EDTV信號(hào)的第三和第四分量，而第三和第四分量分別包括高頻亮度信息和幫助EDTV接收機(jī)產(chǎn)生高質(zhì)量逐行掃描圖象的信息。圖3所示電路并未利用第三和第四分量，因?yàn)檫@些分量所傳送的信息目前還不能錄制在目前可以買到的S-VHS和ED-Beta盒式錄象機(jī)上。
然而第三分量信號(hào)所傳送的信息(高頻亮度細(xì)節(jié))可以在寬屏幕監(jiān)視器上顯示。所以，所描述的、圖3所示電路的第一另外的實(shí)施例是這樣的一個(gè)實(shí)施例，其中包括了電路元件330，334和336，以便對(duì)于第三分量進(jìn)行解碼，并且把它加到亮度信號(hào)YE0′上，以產(chǎn)生寬帶寬屏幕亮度信號(hào)YF′。
電路單元330是解碼器，330從信號(hào)Z中恢復(fù)已頻率移動(dòng)的亮度信號(hào)高頻分量，信號(hào)Z由正交解調(diào)器和幅度擴(kuò)展器電路326提供。用為解碼器330的典型電路示于圖7。在圖7中，信號(hào)Z加到兩側(cè)視頻信息組-中心視頻信息組分離器1710上，1710可以與上面參考圖9所描述的分離器1940同樣的方式來工作。分離器1710把代表兩側(cè)視頻信息組信號(hào)高頻分量的取樣YHO與代表中心視頻信息組信號(hào)的取樣YHE分離開來。取樣信號(hào)YHO和YHC分別加到時(shí)間擴(kuò)展器電路1712和時(shí)間壓縮器電路1714上，1712和1714可以與上面參考圖9所描述的相應(yīng)電路1942和1944以相同的方式來工作。擴(kuò)展器和壓縮器電路1712和1714所產(chǎn)生的信號(hào)YHS和YHC分別加到拼接器1716上，1716可以與上面參考圖9所描述的拼接器1960相同。
參考圖3，解碼器330提供的信號(hào)加到調(diào)幅器334上。調(diào)幅器334把330產(chǎn)生的信號(hào)乘以時(shí)鐘發(fā)生電路332的5MHz信號(hào)fc，以便把高頻亮度信號(hào)恢復(fù)到原始的頻帶上。調(diào)幅器334提供的高頻亮度信號(hào)加到截止頻率低于5MHz的高通濾波器336上。濾波器336把調(diào)制器334所提供信號(hào)的截止頻率低于5MHz的高通濾波器336上。濾波器336把調(diào)制器334所提供信號(hào)的基帶分量去掉。高通濾波器336的輸出信號(hào)加到加法器346的一個(gè)輸入端上，連接加法器346的另一個(gè)輸入端以接受信號(hào)YF0′。加法器346把亮度信號(hào)的高頻分量(5.0～6.2MHz之間)與寬屏幕亮度信號(hào)YF0′相加，以產(chǎn)生寬帶寬屏幕亮度信號(hào)YF′。
在本發(fā)明的這另一個(gè)實(shí)施例中，寬帶寬屏幕亮度信號(hào)YF′加到DAC354上，以產(chǎn)生寬帶寬屏幕模擬亮度信號(hào)YO。這個(gè)信號(hào)可以與信號(hào)CO一起用來在寬帶寬屏幕監(jiān)視器上產(chǎn)生高清晰度寬屏幕圖象。雖然現(xiàn)在沒有具有足夠帶寬以錄制這種寬帶信號(hào)的家用盒式錄象機(jī)，但是可以設(shè)想，如果開發(fā)出這種錄象機(jī)，寬帶信號(hào)就可以以Y和C或R、G和B的分量形式錄制下來。
本發(fā)明的第二另外的實(shí)施例包括垂直內(nèi)插電路350，350壓縮寬屏幕亮度和色度信號(hào)以便在具有傳統(tǒng)4∶3寬高比的監(jiān)視器上產(chǎn)生正常比例的圖象。沒有垂直內(nèi)插器的系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號(hào)也可以在4∶3寬高比的監(jiān)視器上顯示，但所產(chǎn)生的圖象看起來在垂直方向上拉長了。
圖13說明垂直內(nèi)插器350執(zhí)行的垂直壓縮工作。圖13左邊的圖表示加到場(chǎng)內(nèi)插器350上的信號(hào)之一的一場(chǎng)，右邊的圖表示由內(nèi)插器350處理后的同一場(chǎng)。正如圖13所說明的那樣，內(nèi)插器把在標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器上顯示的、垂直方向上拉長了的寬屏幕圖象信息，變換成正常比例的圖象。已垂直壓縮的圖象包括在有效圖象區(qū)域上方和下方消隱了的區(qū)域。
圖14是適用為垂直內(nèi)插器350的電路框圖。在圖14中，亮度信號(hào)YF′加到一行周期(1H)延時(shí)單元1450的輸入端口及減法器1454上。減法器1454從信號(hào)YF′的取樣中減去一行延時(shí)單元提供的取樣，并把取樣的差值加到乘法器1456上。連接乘法器1456，以接受來自累加寄存器1464中8個(gè)最低有效位(LSB)的內(nèi)插系數(shù)。由乘法器1456提供的已定標(biāo)取樣值加到一行延時(shí)單元1450提供的取樣值上，以產(chǎn)生已內(nèi)插的取樣值。
寄存器1464與加法器1462組成一個(gè)累加器，它確定對(duì)于輸入行中的哪些行進(jìn)行平均以產(chǎn)生內(nèi)插的輸出取樣行，并確定采用哪個(gè)內(nèi)插系數(shù)。寄存器1404給加法器1462的一個(gè)輸入端口提供一個(gè)16位值。加法器1462的另一個(gè)輸入端口耦合到數(shù)字值源1460上。寄存器1464的裝入與裝入信號(hào)同步，裝入信號(hào)是使能信號(hào)EN和行同步信號(hào)HS的邏輯與。寄存器1464由場(chǎng)同步信號(hào)VS復(fù)位。對(duì)于裝入信號(hào)的每一個(gè)脈沖，加法器1462把數(shù)值321加到累加寄存器1464中保持的數(shù)值上，然后，把結(jié)果存在寄存器1464中。累加器中保持的8個(gè)最高有效位(MSB)的數(shù)值是相對(duì)于垂直同步脈沖的、內(nèi)插器將要利用的下一行的行數(shù)NL。累加器值的8個(gè)最低有效位是定標(biāo)系數(shù)K，K將要用來根據(jù)當(dāng)前加到內(nèi)插器上的取樣行和存儲(chǔ)在一行延時(shí)單元1450中的取樣行來產(chǎn)生內(nèi)插行。在此結(jié)構(gòu)中，內(nèi)插器以系數(shù)256/321或0.8對(duì)于加到其輸入端口上的取樣行進(jìn)行壓縮。
由寄存器1464提供的行數(shù)信號(hào)NL加到比較器1490的一個(gè)輸入端口上，連接1490的另一輸入端口以接受計(jì)數(shù)器1488提供的數(shù)值。計(jì)數(shù)器1488由信號(hào)VS復(fù)位，由信號(hào)HS遞增，所以，計(jì)數(shù)器1488保持著相對(duì)于當(dāng)前加到內(nèi)插器電路350上的取樣行垂直同步脈沖的行數(shù)。構(gòu)成比較器1490，當(dāng)信號(hào)NL計(jì)數(shù)器1488所提供的數(shù)值相等時(shí)，1490提供邏輯1信號(hào)，反之提供邏輯0。比較器1490的輸出信號(hào)是信號(hào)EN。
響應(yīng)于信號(hào)EN和CK4，一行延時(shí)單元1450裝入新的一個(gè)取樣行。響應(yīng)于信號(hào)EN和HS，累加器1464的數(shù)值增加321，以指示將要把下一行輸入取樣裝入一行延時(shí)單元1450中，并指示用來內(nèi)插下一行輸出取樣的系數(shù)。
由加法器1458提供的內(nèi)插取樣值加到先入先出(FIFO)存儲(chǔ)器1466的輸入端口上。FIFO1466理想地具有數(shù)量足夠的存儲(chǔ)單元以保持相應(yīng)于40行內(nèi)插信號(hào)的取樣，這40行內(nèi)插行信號(hào)相應(yīng)于在每場(chǎng)輸入信號(hào)中前、后24個(gè)行正程時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的40行取樣。在這48行時(shí)間內(nèi)，把輸出信號(hào)消隱掉。利用信號(hào)EN和CK4來調(diào)整FIFO1466，以便寫入由加法器1458提供的取樣。調(diào)整FIFO1466，以便響應(yīng)于信號(hào)CK4和DO在1466輸出端口上提供所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
信號(hào)DO由包括數(shù)字值源1494和1498、比較器1492和1496、與非門1481和24行延時(shí)單元1491的電路來產(chǎn)生。當(dāng)計(jì)數(shù)器1488提供的行數(shù)在44-238之間時(shí)，信號(hào)DO為邏輯1狀態(tài);反之，為邏輯0狀態(tài)。這樣，調(diào)整FIFO1466以便只在已垂直壓縮信號(hào)的不消隱場(chǎng)正程時(shí)間內(nèi)提供取樣行。信號(hào)DO由延時(shí)單元1491延時(shí)24個(gè)行周期以容許一場(chǎng)結(jié)束時(shí)的幾行在其作為輸出信號(hào)提供出去以前，進(jìn)行內(nèi)插。
FIFO1466提供的取樣值加到多路轉(zhuǎn)換器1468的一個(gè)輸入端口上，連接1468的另一個(gè)輸入端口以通過24行延時(shí)單元1469接受圖3中電路332提供的復(fù)合同步信號(hào)CS。多路轉(zhuǎn)換器1468受信號(hào)DO控制，在每場(chǎng)時(shí)間的第44-238行期間內(nèi)從FIFO1466提供取樣的內(nèi)插行，在其它期間內(nèi)提供復(fù)合同步信號(hào)。這有效地消隱了每一場(chǎng)中第20-43和第238-262行。
色度信號(hào)CF′的內(nèi)插電路與上述亮度信號(hào)YF′的內(nèi)插電路相似。所不同的只是色度信號(hào)內(nèi)插電路在連續(xù)兩行內(nèi)插信號(hào)之間要考慮180°相移。因?yàn)閮?nèi)插器并不使用輸入取樣的每一行來產(chǎn)生輸出取樣行，所以內(nèi)插中使用的兩行可能是同相或反相的。為保證內(nèi)插電路總是產(chǎn)生相位正確的色度信號(hào)，色度內(nèi)插電路包括相應(yīng)于減法器1454的加法器1474，以及耦合到相應(yīng)于加法器1458的加法器1482輸入端口上的、可選擇的二進(jìn)制求補(bǔ)電路1478和1480。電路1478和1480響應(yīng)于相應(yīng)控制信號(hào)A和B，有選擇地改變加到其輸入端口上取樣的極性。
控制信號(hào)A、B由包括兩個(gè)數(shù)據(jù)型(D型)觸發(fā)器1483和1487，一個(gè)異或門1485、一個(gè)反相器1489的電路產(chǎn)生。這兩個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成一個(gè)兩位移位寄存器，信號(hào)EN為其時(shí)鐘，信號(hào)NL的最低有效位為其輸入信號(hào)。觸發(fā)器1483和1487的輸出信號(hào)指示一行延時(shí)線1470中保持的取樣行與當(dāng)前接受的取樣行相對(duì)的色度信號(hào)相位。如果色度相位不同，則信號(hào)B為邏輯1，信號(hào)A為邏輯O。如果色度相位相同，則信號(hào)A為邏輯1，信號(hào)B為邏輯O。當(dāng)控制信號(hào)A或B為邏輯1時(shí)，相應(yīng)的二進(jìn)制求補(bǔ)電路1483或1487對(duì)于加到其輸入端口上的值求補(bǔ)，否則，就不加改變地使輸入值通過。色度內(nèi)插器中電路其余部分的工作與亮度內(nèi)插器中的相應(yīng)電路相同。
參考圖3，垂直內(nèi)插電路350提供的信號(hào)YI和CI代表已垂直壓縮，使得在傳統(tǒng)4∶3顯示設(shè)備上產(chǎn)生比例正確的5∶3圖象的寬屏幕圖象。如上所述，信號(hào)YI和CI通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器354和356變換成模擬信號(hào)YO和CO。信號(hào)YO和CO可以加到傳統(tǒng)的4∶3監(jiān)視器上或錄制在傳統(tǒng)的多路盒式錄象機(jī)上。信號(hào)YO和CO還可以由加法網(wǎng)絡(luò)360組合起來以產(chǎn)生復(fù)合電視信號(hào)?？梢园堰@個(gè)復(fù)合視頻信號(hào)加到傳統(tǒng)單路盒式錄象機(jī)的復(fù)合視頻輸入端上，或利用調(diào)制器362進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生加到單路盒式錄象機(jī)的射頻輸入端上的射頻電視信號(hào)。當(dāng)在這里使用時(shí)，單路盒式錄象機(jī)這個(gè)術(shù)語是指只接受一個(gè)復(fù)合視頻輸入信號(hào)的盒式錄象機(jī)，例如傳統(tǒng)的VHS或Beta機(jī)。
上述電路提供幾種方法來處理已編碼寬帶寬屏幕電視信號(hào)，以產(chǎn)生寬屏幕信號(hào)，在某種情況下，這種寬屏幕信號(hào)還是與現(xiàn)有錄制和顯示設(shè)備兼容的寬帶信號(hào)。但是上述某些信號(hào)在寬屏幕監(jiān)視器上只產(chǎn)生比例正確的顯示。
圖15是上面提到的Isnardi申請(qǐng)書中所描述EDTV接收機(jī)電路的變型框圖。這種變型容許EDTV接收機(jī)用為寬帶寬屏幕監(jiān)視器，用來顯示從分量亮度和色度信號(hào)產(chǎn)生的圖象。圖15所示電路包括類似于上面參考圖3所描述的EDTV解碼器的EDTV解碼器。圖15的解碼器與圖3所示解碼器所不同的是，輸入單元1322包括用來恢復(fù)射頻視頻信號(hào)中正交相位調(diào)制分量(即EDTV信號(hào)的第四分量YTN)的同步檢波器和ADC，還包括用來反演為了在心理物理上把兼容復(fù)合信號(hào)中第四分量信號(hào)隱藏起來所采用的變換操作的解碼器1360。圖15所示電路還包括對(duì)于YIQ格式編碼器1344所提供亮度和色差信號(hào)的隔行掃描到逐行掃描的轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354;還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC1362;信號(hào)處理電路1364和顯示設(shè)備1370。
利用開關(guān)1388、1390和1392以及開關(guān)1380，把EDTV接收機(jī)轉(zhuǎn)變成EDTV監(jiān)視器，開關(guān)1388、1390和1392插在從格式編碼器1344到相應(yīng)的隔行到逐行掃描的轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354之間的相應(yīng)亮度和I、Q色差信號(hào)通路中;開關(guān)1380插在對(duì)于第四分量V-T“輔助者”信號(hào)YT的格式解碼器1360與隔行到逐行掃描的轉(zhuǎn)換器1350之間的信號(hào)通路中。除了上述之外，當(dāng)EDTV接收機(jī)用作監(jiān)視器時(shí)，轉(zhuǎn)換器1350要變型，以補(bǔ)償不存在“輔助者”信號(hào)。
開關(guān)1388、1390和1392受通過接收機(jī)外部狀態(tài)開關(guān)(未示出)提供的信號(hào)O/R控制，以便通過由格式編碼器1344提供的亮度和色度信號(hào);或者通過由輸入端YR經(jīng)ADC1396提供的亮度信號(hào)、以及由輸入端CR經(jīng)ADC1398和傳統(tǒng)色度信號(hào)解調(diào)器1394提供的I和Q色差信號(hào)。開關(guān)1380受信號(hào)O/R控制，以便提供已解碼的第四分量信號(hào)YT或來自數(shù)字值源1382的零值。
無論相應(yīng)的開關(guān)1390和1392所提供的信號(hào)IF′和QF′是來源于解碼器還是來源于外部源，IF′和QF′都以相同方式由隔行到逐行掃描的轉(zhuǎn)換器1352和1354來處理。圖16是適用為隔行到逐行掃描轉(zhuǎn)換器1352或1354的轉(zhuǎn)換器框圖。在圖16中，隔行信號(hào)IF′(或QF′)在加到雙端口存儲(chǔ)器2020的一個(gè)輸入端口上之前由延時(shí)單元2010延時(shí)263行。在加法器2014中與輸入信號(hào)相加之前，對(duì)于這個(gè)已延時(shí)的信號(hào)利用延時(shí)單元2012進(jìn)行附加延時(shí)262行。來自加法器2014的輸出信號(hào)耦合到二分網(wǎng)絡(luò)2016上。網(wǎng)絡(luò)2016的輸出信號(hào)加到雙端口存儲(chǔ)器2018的一個(gè)輸入端口上。存儲(chǔ)器2020和2018以4fsc的速率寫入數(shù)據(jù)，以8fsc的速率讀出數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器2018和2020提供的輸出信號(hào)加到多路轉(zhuǎn)換器2022上，2022產(chǎn)生輸出逐行掃描信號(hào)IF(或QF)。圖16還示出了說明隔行掃描輸入信號(hào)(兩行，具有用C和X表示的象素取樣)和包括取樣C和X的逐行掃描輸出信號(hào)的波形。
圖17是適用為亮度信號(hào)隔行到逐行掃描的轉(zhuǎn)換器1350的電路框圖。圖17所示電路以兩種狀態(tài)工作。當(dāng)信號(hào)O/R指示由解碼器來提供亮度輸入信號(hào)YF′時(shí)，除了把第四分量V-T“輔助者”信號(hào)加到除法器2116提供的已幀平均的信號(hào)上以便提供雙端口存儲(chǔ)器2122的輸入信號(hào)之外，圖17所示電路以與圖16所示電路相同的方式工作。但是，當(dāng)控制信號(hào)O/R指示由外部輸入端YR提供信號(hào)YF′時(shí)，圖17所示電路的工作在兩種狀態(tài)下切換當(dāng)顯示靜止圖象時(shí)，圖17所示電路的工作與圖16所示電路相同;當(dāng)顯示運(yùn)動(dòng)圖象時(shí)，圖17所示電路作為行重復(fù)型的隔行到逐行掃描轉(zhuǎn)換器而工作。通過附加一個(gè)傳統(tǒng)的幀間運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器2126和開關(guān)2128，來實(shí)現(xiàn)這種工作狀態(tài)的改變。
只有當(dāng)亮度信號(hào)YF′是來自輸入端YR時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器2126才響應(yīng)O/R信號(hào)開始工作。檢測(cè)器2126比較相隔一幀時(shí)間的相應(yīng)象素值，如果象素值基本相等，則在這個(gè)象素位置上的圖象無運(yùn)動(dòng)，所以，對(duì)開關(guān)2128進(jìn)行調(diào)整，把除法器2116的輸出信號(hào)通到存儲(chǔ)器2122的輸入端口上。如果檢測(cè)器2126發(fā)現(xiàn)在這種象素值之間有明顯的差別，則2126調(diào)整開關(guān)2128把與加到存儲(chǔ)器2120上相同的信號(hào)加到存儲(chǔ)器2122上。對(duì)于圖象的靜止部分，亮度信號(hào)隔行到逐行轉(zhuǎn)換器中輸出多路轉(zhuǎn)換器2124所提供的取樣是已幀平均的信號(hào);對(duì)于圖象的運(yùn)動(dòng)部分，是垂直重復(fù)的信號(hào)。
參考圖15，由隔行到逐行掃描轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354產(chǎn)生的信號(hào)由DAC1362變換成相應(yīng)的模擬信號(hào)Y、I和Q。這些信號(hào)加到視頻信號(hào)處理器和矩陣放大器單元1364上。單元1364的視頻信號(hào)處理器部分包括信號(hào)放大、直流電平移動(dòng)、峰化、亮度控制、對(duì)比度控制和其它傳統(tǒng)視頻信號(hào)處理電路。單元1364的矩陣放大器部分把亮度信號(hào)Y與色差信號(hào)I和Q組合起來，以產(chǎn)生基色信號(hào)R、G和B，這些基色信號(hào)經(jīng)單元1364中的驅(qū)動(dòng)放大器放大后，用來驅(qū)動(dòng)寬屏幕彩色圖象顯示設(shè)備1370，1370可以是寬屏幕顯象管。
盡管上面參考圖3和圖15描述的本發(fā)明許多實(shí)施例是分開描述的，但是，可以預(yù)期，實(shí)際上它們可用于任何組合以提供許多方法來顯示和錄制寬帶寬屏幕信號(hào)。
權(quán)利要求
1.用來處理已編碼電視信號(hào)的一個(gè)系統(tǒng)，該信號(hào)代表具有比傳統(tǒng)電視圖象寬高比大的寬屏幕寬高比的圖象。所述信號(hào)包括代表所述寬屏幕圖象中心部分的第一分量，所述中心部分具有傳統(tǒng)的寬高比；代表在所述中心部分兩側(cè)上、所述寬屏幕圖象部分的第二分量，以及代表所述寬屏幕圖象中提高了垂直細(xì)節(jié)的輔助分量，這個(gè)系統(tǒng)包括用來加入所述已編碼電視信號(hào)的設(shè)備；用來對(duì)于所述已編碼電視信號(hào)進(jìn)行解碼的設(shè)備，包括用來產(chǎn)生代表所述已編碼電視信號(hào)中所述第一分量的第一信號(hào)的裝置；用來產(chǎn)生代表所述已編碼電視信號(hào)中所述第二分量的第二信號(hào)的裝置；以及用來把所述第一和第二信號(hào)組合起來，不包括代表所述輔助分量的任何信號(hào)的裝置，以產(chǎn)生第三信號(hào)的裝置，該第三信號(hào)代表所述寬屏幕圖象，并具有與傳統(tǒng)電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)近似一致的信號(hào)格式；以及用來把所述第三信號(hào)作為本系統(tǒng)的輸出信號(hào)提供出去的輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一個(gè)系統(tǒng)還包括耦合到所述輸出裝置上，用來錄制代表所述寬屏幕電視圖象的所述輸出信號(hào)的錄制設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一個(gè)系統(tǒng)還包括連接起來，以接受所述錄制設(shè)備錄制的信號(hào)，用來顯示所述寬屏幕電視圖象的寬屏幕顯示設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一個(gè)系統(tǒng)，其中，所述輸出裝置包括連接起來，以接受所述第三信號(hào)的垂直內(nèi)插手段，用來對(duì)于所述第三信號(hào)進(jìn)行垂直內(nèi)插，以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)，當(dāng)把該輸出信號(hào)加到傳統(tǒng)電視顯示設(shè)備上時(shí)，產(chǎn)生具有所述寬屏幕寬高比的圖象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種電路，其中所述垂直內(nèi)插手段包括用來加入代表所述第三信號(hào)的連續(xù)行時(shí)間間隔的行同步信號(hào)的部件;用來響應(yīng)于第一控制信號(hào)，存儲(chǔ)代表所述第三信號(hào)中選定行時(shí)間間隔的取樣的存儲(chǔ)部件;用來把所述第三信號(hào)的取樣與所述存儲(chǔ)部件提供的取樣以第二控制信號(hào)所確定的比例組合起來，以產(chǎn)生內(nèi)插輸出取樣的取樣處理部件;以及控制部件，包括;數(shù)字為N的源，N是正整數(shù);耦合到所述數(shù)字N的源上并且響應(yīng)于行同步信號(hào)的數(shù)字值累加單元，用來把數(shù)字值N加到存儲(chǔ)值上，并且用來把相加結(jié)果作為所述已存儲(chǔ)的數(shù)字值存儲(chǔ)起來;連接起來以便接受所述行同步信號(hào)的計(jì)數(shù)器單元，用來產(chǎn)生代表所述第三信號(hào)的、已經(jīng)加到所述內(nèi)插手段上的行周期數(shù)的計(jì)數(shù)值;耦合到所述數(shù)字值累加單元和所述計(jì)數(shù)器單元上的單元，用來在所述存儲(chǔ)值的L最高有效位等于所述計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生所述第一控制信號(hào);以及用來提供所述存儲(chǔ)值的M最低有效位作為所述第二控制信號(hào)的單元;這里所述存儲(chǔ)值包括M+L位，此外，L和M是正整數(shù)，所述垂直內(nèi)插手段產(chǎn)生代表已以系數(shù)2M/N垂直壓縮了的視頻圖象的取樣行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的一個(gè)系統(tǒng)，還包括連接起來以接受所述輸出信號(hào)的錄制手段，用來錄制代表所述寬屏幕電視圖象的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的一個(gè)系統(tǒng)，還包括連接起來以接受所述錄制手段所錄制信號(hào)的傳統(tǒng)顯示手段，用來顯示寬屏幕電視圖象。
8.用來處理已編碼寬帶電視信號(hào)的一個(gè)系統(tǒng)，該信號(hào)代表具有比相應(yīng)于傳統(tǒng)電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)電視信號(hào)所代表傳統(tǒng)電視圖象的寬高比、水平細(xì)節(jié)和垂直細(xì)節(jié)都高的寬屏幕圖象，所述已編碼信號(hào)包括代表所述寬屏幕圖象中心部分(所述中心部分具有傳統(tǒng)寬高比)的第一分量;代表在所述中心部分兩側(cè)上、所述寬屏幕圖象部分的第二分量;代表所述寬屏幕圖象較多水平細(xì)節(jié)的第三分量，代表所述寬屏幕圖象較多垂直細(xì)節(jié)的第四分量;這個(gè)系統(tǒng)包括用來加入所述已編碼寬帶電視信號(hào)的設(shè)備;用來對(duì)于所述已編碼寬帶電視信號(hào)進(jìn)行部分解碼的設(shè)備，包括用來產(chǎn)生至少代表所述寬屏幕圖象中心部分的第一信號(hào)的裝置;用來產(chǎn)生代表在所述中心部分兩側(cè)上、所述寬屏幕圖象部分的第二信號(hào)的裝置;以及用來把所述第一和第二信號(hào)組合起來，以便產(chǎn)生代表電視圖象的第二信號(hào)裝置。該電視圖象具有基本上等于所述傳統(tǒng)圖象的垂直細(xì)節(jié)等級(jí)和大于傳統(tǒng)圖象的寬高比;用來把所述第三信號(hào)作為所述系統(tǒng)的輸出信號(hào)提供出去的輸出裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的一種設(shè)備，還包括用來錄制所述輸出信號(hào)的傳統(tǒng)家用錄象機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種設(shè)備還包括，耦合到所述錄象機(jī)上的寬屏幕顯示裝置，用來顯示從錄制在其上的輸出信號(hào)得出的寬屏幕圖象。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的一種設(shè)備，其中，所述輸出裝置包括用來產(chǎn)生代表所述已編碼信號(hào)第三分量的第四信號(hào)的手段;用來把所述第三和第四信號(hào)組合起來以產(chǎn)生具有比所述傳統(tǒng)電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)所容許的水平細(xì)節(jié)等級(jí)高的所述輸出信號(hào)的手段;所述輸出信號(hào)代表具有基本上等于所述傳統(tǒng)圖象的垂直細(xì)節(jié)等級(jí)，并且具有大于傳統(tǒng)圖象的寬高比的電視圖象;所述傳統(tǒng)家用錄象機(jī)包括用來錄制具有大于傳統(tǒng)電視信號(hào)帶寬的視頻信號(hào)的手段;以及所述寬屏幕顯示裝置包括用來處理加到該顯示裝置上的信號(hào)，以產(chǎn)生具有高于所述傳統(tǒng)圖象視在垂直分辨率的圖象的手段。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的一種設(shè)備，其中所述輸出裝置包括連接起來以便接受所述第三信號(hào)的垂直內(nèi)插手段，用來對(duì)于所述第三信號(hào)進(jìn)行垂直壓縮以便產(chǎn)生所述輸出信號(hào);并且，還包括耦合到所述傳統(tǒng)家用錄象機(jī)上的傳統(tǒng)顯示手段，用來以正確的比例產(chǎn)生來自錄制在所述傳統(tǒng)家用錄象機(jī)上的輸出信號(hào)寬屏幕圖象。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的一種電路，其中所述垂直內(nèi)插手段包括用來加入代表所述第三信號(hào)的連續(xù)行時(shí)間間隔的行同步信號(hào)的部件;用來響應(yīng)于第一控制信號(hào)，存儲(chǔ)代表所述第三信號(hào)中選定行時(shí)間間隔的取樣的存儲(chǔ)部件;用來把所述第三信號(hào)的取樣與所述存儲(chǔ)部件提供的取樣以第二控制信號(hào)所確定的比例組合起來以產(chǎn)生內(nèi)插輸出取樣的取樣處理部件;以及控制部件，包括數(shù)字值為N的源，N是正整數(shù)。耦合到所述數(shù)字值N的源上并且響應(yīng)于行同步信號(hào)的數(shù)字值累加單元，用來把數(shù)字值N加到存儲(chǔ)值上，并且用來把相加結(jié)果作為所述已存儲(chǔ)的數(shù)值存儲(chǔ)起來;連接起來以便接受所述行同步信號(hào)的計(jì)數(shù)器單元，用來產(chǎn)生代表所述第三信號(hào)的、已經(jīng)加到所述內(nèi)插手段上的行周期數(shù)的計(jì)數(shù)值;耦合到所述數(shù)字值累加單元和所述計(jì)數(shù)器單元上的單元，用來在所述存儲(chǔ)值的L最高有效位等于所述計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生所述第一控制信號(hào);以及用來提供所述存儲(chǔ)值的M最低有效位作為所述第二控制信號(hào)的單元;這里所述存儲(chǔ)值包括M+L位，此處，L和M是正整數(shù)，所述垂直內(nèi)插手段產(chǎn)生代表已以系數(shù)2M/N垂直壓縮了的視頻圖象的取樣行。
全文摘要
一種把已編碼的WEDTV信號(hào)部分地解碼為與現(xiàn)有家用盒式錄象機(jī)(VCR)和視頻監(jiān)視器兼容的系統(tǒng)。已編碼信號(hào)與現(xiàn)有電視標(biāo)準(zhǔn)兼容，以產(chǎn)生4∶3寬高比的視頻圖象。在這個(gè)信號(hào)中，對(duì)于代表兩側(cè)視頻信息組信息、要附加到4∶3中心視頻信息組每一側(cè)上的信號(hào)進(jìn)行編碼，但在傳統(tǒng)接收機(jī)上不顯示該系統(tǒng)包括恢復(fù)兩側(cè)視頻信息組信號(hào)的解碼電路把它們附加到中心視頻信息組信號(hào)上、并且改變整個(gè)信號(hào)的時(shí)間系統(tǒng)，使之代表具有5∶3寬高比的圖象、已解碼視頻信號(hào)的亮度的色度分量作為解碼器的輸出信號(hào)提供給傳統(tǒng)盒式錄象機(jī)的輸入端。
文檔編號(hào)H04N11/24GK1038913SQ8910381
公開日1990年1月17日 申請(qǐng)日期1989年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月10日
發(fā)明者喬舒亞·勞倫斯·科斯洛夫, 邁克爾·安東尼·伊斯那迪, 羅伯特·厄爾·弗洛里, 愛德華·理查德·坎貝爾 申請(qǐng)人:Rca許可公司