專利名稱：兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與具有較小顯示寬高比的傳統(tǒng)電視接收機兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)。
傳統(tǒng)電視接收機，例如按照美國和其它國家所采用NTSC廣播標準的接收機，具有4∶3寬高比(所顯示的圖像寬度之比)。近來，對于采用較大寬高比的電視接收機系統(tǒng)發(fā)生了興趣，例如2∶1、16∶9或5∶3。與傳統(tǒng)電視接收機的4∶3寬高比相比，這種較大的寬高比更加近似于人眼視界寬高比，具有5∶3寬高比視頻信息的信號已受到特殊的注意，因為這一寬高比近似于電影影片的寬高比，因此，這種信號能夠不剪切圖像信息而進行發(fā)射和接收。但是，簡單地發(fā)射具有比傳統(tǒng)系統(tǒng)增大了寬高比的信號的寬屏幕電視系統(tǒng)，與傳統(tǒng)寬高比的接收機是不相兼容的。這使寬屏幕系統(tǒng)難于廣泛應用。
因此，希望有與傳統(tǒng)電視接收機兼容的寬屏幕電視系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的原理，這里公開了用來對兼容寬屏幕視頻信號進行編碼和解碼的方法和設備，這種寬屏幕視頻信號代表著具有比標準4∶3寬高比更大寬高比的圖像。
在根據(jù)本發(fā)明原理的兼容寬屏幕電視系統(tǒng)公開的優(yōu)選實施例中，把具有兩側(cè)和中心視頻信息組的寬屏幕信號變換成與標準系統(tǒng)(例如NTSC)兼容的信號，變換的方法是，把寬屏幕信號中兩側(cè)視頻信息組的低頻信息壓縮到左、右側(cè)過掃描區(qū)域中，在標準系統(tǒng)中雖然這些區(qū)域存在，但是觀眾看不到;并通過同時的時間擴張，使中心視頻信息組的信息占據(jù)觀眾能夠看到的標準顯示區(qū)域。通過把兩側(cè)視頻信息組的高頻信息調(diào)制到不是彩色副載波而是另一個副載波信號上，對這種高頻信息進行編碼。


圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明原理的兼容寬屏幕電視系統(tǒng)的編碼器方框圖;
圖2-圖5畫出有助于了解圖1系統(tǒng)工作的信號波形;
圖6-圖10、圖12和圖12a-12d更詳細地示出圖1系統(tǒng)的各個方面;
圖10a-10c示出與圖10所示濾波器網(wǎng)絡有關(guān)的濾波器結(jié)構(gòu)的各個方面;
圖11畫出與圖1系統(tǒng)中一種特性有關(guān)的幅頻響應特性;
圖13示出包括根據(jù)本發(fā)明解碼器設備的寬屏幕電視接收機的部分方框圖;以及圖14更詳細地示出圖13解碼器的一部分。
簡短地概述一下要描述的系統(tǒng)是會有幫助的。意圖通過標準的(例如，NTSC)通道來傳送大寬高比(例如，5∶3)圖像的系統(tǒng)，在寬屏幕接收機上應該實現(xiàn)高質(zhì)量圖像顯示，同時，在標準4∶3寬高比的顯示器上，應該顯著減小或消除可以觀察到的圖像質(zhì)量劣化。信號壓縮技術(shù)在圖像兩側(cè)視頻信息組上的應用，是利用了標準NTSC電視接收機顯示的行過掃描區(qū)域，但是，在重新構(gòu)成寬屏幕圖像時，可能在其兩側(cè)視頻信息組區(qū)域內(nèi)犧牲圖像分辨率。時間壓縮產(chǎn)生頻域中的擴張。因此，只有低頻分量才能經(jīng)受得起在標準電視通道中的處理，這種標準通道所表現(xiàn)的帶寬比寬屏幕電視信號所需帶寬更窄。因此，當兼容寬屏幕信號經(jīng)過壓縮的兩側(cè)視頻信息組在寬屏幕接收機中進行擴張時，于所顯示寬屏幕圖像的中心與兩側(cè)視頻信息組之間在分辨率或高頻含量方面形成了顯著區(qū)別，除非為避免這種影響而采取各種步驟。
附圖和有關(guān)描述說明了一種用來產(chǎn)生能夠通過標準通道進行處理的寬屏幕信號系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還允許寬屏幕接收機在整個顯示范圍內(nèi)以良好的圖像質(zhì)量來復現(xiàn)寬屏幕圖像。
正如從圖1編碼器可以看到的那樣，空間壓縮的應用，容許把兩側(cè)視頻信息組的低頻信息擠入標準NTSC信號的行過掃描區(qū)域中。通過采用另一個副載波調(diào)制技術(shù)，使兩側(cè)視頻信息組的高頻信息與通過視頻傳送通道的標準NTSC信號，以對于標準接收機是透明的方式來共享頻譜。
在討論圖1兼容寬屏幕編碼系統(tǒng)以前，參考圖2中的信號波形A和B。信號A是5∶3寬高比的寬屏幕信號，這個信號A已被變換成信號B所示具有4∶3寬高比的標準NTSC兼容信號。寬屏幕信號A包括左側(cè)和右側(cè)視頻信息組部分(每一部分相應于時間段TS，這兩個時間段在典型情況下是相等的)，以及與時間間隔TC相應的中心視頻信息組部分。
通過把兩側(cè)視頻信息組的某些信息完全壓縮到與時間間隔TO有關(guān)的行過掃描區(qū)域中，寬屏幕信號A就變換成了NTSC信號B。NTSC信號具有行正程時間間隔TA(近似為52.5微秒的持續(xù)時間)，TA包括過掃描時間間隔TO和包括著要顯示的視頻信息的顯示時間間隔TD，整個行時間間隔TH近似為63.556微秒的持續(xù)時間。對于寬屏幕和NTSC信號，時間間隔TA和TH都是相同的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的電視接收機具有至少占整個行正程時間TA4%的過掃描時間間隔，即左、右側(cè)各有過掃描2%。當取樣速率為4fsc(此處，fsc是彩色副載波的頻率)時，每行的時間間隔包括910個像素(圖像元素)，其中754個像素構(gòu)成要顯示的行正程圖像信息。
回到圖1，寬屏幕攝像機10提供具有R、G、B(紅、綠、蘭)分量和在本實例中為5∶3寬高比的寬屏幕彩色信號。寬屏幕攝像機除了具有較大寬高比和較寬視頻帶寬以外，基本上與標準NTSC攝像機相同。其中，寬屏幕攝像機的視頻帶寬正比于其寬高比與每幀總行數(shù)的乘積。假定寬屏幕攝像機的掃描速度是恒定的，當增大其寬高比時，將使圖像視頻帶寬和圖像信息的行壓縮比起用4∶3寬高比的標準電視接收機來顯示信號時要相應增大。由于這些原因，為了達到全部NTSC兼容性，必須對寬屏幕信號加以修改。
由圖1編碼器系統(tǒng)處理的彩色視頻信號同時包括亮度和色度信號分量。亮度和色度信號包括低頻和高頻信息，這些信息在以下的討論中將分別稱為“低頻”和“高頻”。
為了從R、G、B彩色信號得出亮度分量Y、色差信號分量I和Q，把來自攝像機10的寬帶屏幕彩色視頻信號在裝置12中進行矩陣處理。以4倍彩色副載頻(4fsc)速率對寬帶Y、I、Q信號進行取樣，并利用在模數(shù)變換(ADC)裝置14中分開的模數(shù)變換器，把它們獨立地從模擬形式變換成數(shù)字形式。然后，利用濾波器裝置16中分開的行低通濾波器(LPF)獨立對這些信號進行濾波，以便產(chǎn)生經(jīng)過濾波的信號YF、IF、QF。這些信號中的每一個信號都是圖2中波形A所示的形狀。
利用濾波器16把亮度信號YF的帶寬限制到CEF·4.2MHz，或近似為5MHz，此處，CEF是中心視頻信息組擴張系數(shù)。這是為了在隨后的時間擴張以后，正如將要討論的那樣，把中心視頻信息組信號的帶寬壓縮到NTSC視頻信號的帶寬4.2MHz所必需的。由于類似的原因，也利用濾波器16把信號IF和QF的帶寬限制到CEF·500KHz，或近似為600KHz。因此，濾波器裝置16呈現(xiàn)出近似為5.0MHz的亮度截止頻率和近似為600KHz的I、Q截止頻率。
裝置16中Y、I、Q濾波器的帶寬與中心視頻信息組擴張系數(shù)有關(guān)，這一系數(shù)本身又是利用寬屏幕接收機所顯示的圖像寬度與利用標準接收機所顯示的圖像寬度之間差值的函數(shù)。具有5∶3寬高比寬屏幕顯示器的圖像寬度，是具有4∶3寬高比標準顯示器的圖像寬度的1.25倍。正如下面將要說明的那樣，這個系數(shù)1.25是初步的中心視頻信息組擴張系數(shù);為了計及標準接收機的過掃描區(qū)域，以及為了計及在中心與兩側(cè)視頻信息組之間的邊界范圍內(nèi)有意加入的一點重迭(以后將予解釋)，必須調(diào)節(jié)中心視頻信息組擴張系數(shù)。由于這些考慮，規(guī)定CEF為1.19。
為了產(chǎn)生三組輸出信號YE、IE、QE;YO、IO、QO;LH、RH、IH、QH，利用兩側(cè)-中心視頻信息組信號分離器和處理器18，來處理來自濾波裝置16的寬帶信號。前兩組信號(YE、IE、QE;YO、IO、QO)在第一通道中進行處理，第一通道產(chǎn)生包括整個帶寬的中心視頻信息組分量的信號以及壓縮到行過掃描范圍內(nèi)的兩側(cè)視頻信息組的亮度“低頻”。第三組信號(LH、RH、IH、QH)在產(chǎn)生包括兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號的第二通道中進行處理。當把來自這兩個通道的輸出信號組合起來時，就產(chǎn)生了具有4∶3顯示寬高比的NTSC兼容寬屏幕信號。包括裝置18在內(nèi)的電路細節(jié)將示于圖6、圖7、圖8，并參考這些圖加以討論。
信號YE、IE、QE包括全部中心視頻信息組信息，呈現(xiàn)出與圖3中信號YE相同的格式。簡言之，信號YE按如下方式得自信號YF。來自裝置16的寬屏幕寬帶信號YF包括在寬屏幕信號行正程時浼涓裟誄魷值?、包括林v嗪橢行氖悠敵畔⒆樾畔⒌牡 至第754個象素。寬帶中心視頻信息組信息(第75至第680個像素)是作為中心視頻信息組亮度信號YC通過信號時間分離處理而提取出來的。
為了產(chǎn)生NTSC兼容的中心視頻信息組信號YE，對信號YC以中心視頻信息組擴張系數(shù)1.19(即5.0÷4.2MHz)進行時間擴張。由于以系數(shù)1.19進行了時間擴張，所以信號YE呈現(xiàn)出NTSC兼容的帶寬(0-4.2MHz)。信號YE占據(jù)在過掃描區(qū)域TO(第1-14和741-754個像素)之間的圖像顯示時間間隔TD(圖2)。信號IE和QE分別從信號IF和QF產(chǎn)生，并以信號YE的方式進行類似的處理。
信號YO、IO、QO產(chǎn)生插入到左、右側(cè)行過掃描區(qū)域內(nèi)的低頻兩側(cè)視頻信息組信息(“低頻”)。信號YO、IO、QO呈現(xiàn)出與圖3中信號YO所示相同的格式。簡言之，信號YO按如下方式得自信號YE。寬屏幕信號YE包括與第1至第84個像素有關(guān)的左側(cè)視頻信息組信息，以及與第671至第754個像素有關(guān)的右側(cè)視頻信息組信息。正如將要討論的那樣，為了產(chǎn)生具有帶寬0-700KHz的亮度“低頻”信號，對信號YE進行低通濾波，從該“低頻”信號，通過信號時間分離處理而提取左側(cè)和右側(cè)視頻信息組“低頻”信號(圖3中的信號YL′)。
為了在與第1至第14個像素、第741至第754個像素有關(guān)的過掃描區(qū)域中，產(chǎn)生具有壓縮了低頻信息的兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號YO，對亮度低頻信號YL′進行時間壓縮。已壓縮的兩側(cè)“低頻”信號呈現(xiàn)出與時間壓縮大小成正比的、增大了的帶寬。信號IO和QO分別從信號IF和QF產(chǎn)生，并以信號YO的方式進行類似的處理。
為了產(chǎn)生具有NTSC兼容帶寬和4∶3寬高比的信號YN、IN和QN，利用兩側(cè)-中心信號組合器28(例如，時間多路復用器)，把信號YE、IE、QE，與YO、IO、QO組合起來。這些信號具有圖3所示信號YN的形狀。組合器28還包括適當?shù)?、用來均衡被組合信號中過渡時間的信號延時電路，在系統(tǒng)的其他地方也包括這種均衡用的信號延時電路，以便根據(jù)需要來均衡信號的過渡時間。
利用調(diào)制器30，色度信號IN和QN以額定頻率為3.58MHz的NTSC彩色副載波(SC)進行正交調(diào)制。在把已調(diào)制信號加到NTSC編碼器36的色度信號輸入端上以前，利用2-D(二維)濾波器32，在場(V)和時間(T)方向上對該已調(diào)制信號進行低通濾波，這將聯(lián)系圖9予以說明。
在把亮度信號YN加到編碼器36的亮度輸入端以前，利用3-D(三維)濾波器34，在行(H)、場(V)和時間(T)方向上對該亮度信號進行帶阻濾波。通過對亮度信號YN、色差信號IN和QN進行濾波，以保證在經(jīng)隨后的NTSC編碼以后，可以顯著減小亮色交調(diào)失真。正如下面將要討論的那樣，亮度濾波器34對位于某一頻譜區(qū)域內(nèi)的亮度信號也進行帶阻濾波，在該區(qū)域中，兩側(cè)亮度視頻信息組的“高頻”信號將要受到調(diào)制。
多維空間-時間濾波器，例如3-DHVT(行-場-時間)濾波器34和2-DVT(場-時間)濾波器32、46，具有圖10所示結(jié)構(gòu)。具體地說，圖10示出一種通過調(diào)節(jié)加權(quán)系數(shù)a1-a9，能夠呈現(xiàn)出VT帶通、VT帶阻或VT低通結(jié)構(gòu)的場-時間(VT)濾波器。圖10a的表格說明與VT帶通和帶阻濾波器結(jié)構(gòu)有關(guān)的、本申請公開的系統(tǒng)中采用的加權(quán)系數(shù)。
HVT帶阻濾波器，例如圖1中的濾波器34，是圖10b中所示行低通濾波器1020和VT帶阻濾波器1021的組合。HVT帶通濾波器(例如包括在圖13解碼器系統(tǒng)中的)，是圖10c所示行帶通濾波器1030和VT帶通濾波器1031的組合。
在圖10b的HVT帶阻濾波器中，行低通濾波器1020呈現(xiàn)出給定的截止頻率并提供經(jīng)過濾波的低頻信號分量。為了產(chǎn)生高頻信號分量，在組合器1023中，把經(jīng)過低通濾波的信號與來自延時裝置1022輸入信號的延時形式以相減方式組合起來。在把低頻分量加到加法組合器1025上以前，利用網(wǎng)絡1024把它延時1幀。在把高頻分量加到加法器1025上以前，利用VT帶阻濾波器1021對它進行濾波，以提供一個經(jīng)過HVT帶阻濾波的輸出信號。VT濾波器1021呈現(xiàn)出圖10a所示VT帶阻濾波器系數(shù)。
HVT帶通濾波器(例如，包括在圖13的解碼器中的)示于圖10c，它包括具有給定截止頻率的行帶通濾波器1030，并級連接到具有圖10a表格中所示VT帶通濾波器系數(shù)的VT帶通濾波器1031。
圖10的濾波器包括用來在各個抽頭t2-t9上提供順序的信號延時的、并用來提供總的濾波器延時時間的多個級聯(lián)存儲裝置(M)1010a-1010h。把各抽頭傳送的信號分別加到各乘法器1012a-1012i的一個輸入端上。每一個乘法器的另一個輸入端分別接受前述取決于要執(zhí)行的濾波過程特點的加權(quán)系數(shù)a1-a9。濾波過程的特點也規(guī)定了由延時裝置1010a-1010h提供的延時時間。
行方向濾波器采用這樣的像素存儲元件，使得總的濾波器延時時間小于圖象一行的時間間隔(iH)。場方向濾波器單獨采用行存儲元件，時間方向濾波器單獨地采用幀存儲元件。這樣，HVT3-D(三維)濾波器包括像素(＜iH)、行(iH)、幀(＞iH)存儲元件的組合;而VT濾波器只包括后兩種存儲元件。為了產(chǎn)生經(jīng)過濾波的輸出信號，把來自元件1012a-1012i的已加權(quán)的抽頭(相互延時過的)信號在加法器1015中組合起來。
這種濾波器是非遞歸有限脈沖響應(FIR)濾波器。存儲元件所提供的延時特點取決于被濾波信號的類型，以及在本實例中在亮度、色度、兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號之間能夠容許交調(diào)失真的大小。增大級聯(lián)存儲元件的個數(shù)，可以增強濾波器截止特性的陡度。
圖1中HVT帶阻濾波器34呈現(xiàn)出圖10b結(jié)構(gòu)，并從亮度信號YN中去除掉了向上運動的對角線頻率的分量。這些頻率的分量看上去類似于彩色副載頻分量，把這些頻率的分量去掉，以便在頻譜中形成一個槽，在該槽內(nèi)把已調(diào)制的色度兩側(cè)視頻信息組的“高頻”信號和亮度兩側(cè)視頻信息組的“高頻”信號插入進去。從亮度信號YN中去掉向上運動的對角線頻率的分量并不會使所顯示的圖像產(chǎn)生能看得出的劣化，因為已經(jīng)測定，人眼對于這種頻率的分量實際上是不敏感的，濾波器34呈現(xiàn)出1.5MHz左右的截止頻率，以便不損傷場亮度的細節(jié)信息。
VT帶通濾波器32減小色度帶寬，使得已調(diào)制的色度兩側(cè)視頻信息組信息能夠插入到由濾波器34在亮度頻譜中所形成的槽內(nèi)。濾波器32減小了色度信息的場分辨率和時間分辨率，以致使靜止的和運動的邊緣稍感模糊，但是由于人眼對于這種影響并不敏感，這種影響不會有或者僅有不重要的后果。
來自編碼器36的輸出信號C/SL包括要顯示的NTSC兼容信息，這種信息是從寬頻信號的中心視頻信息組得出的。這一輸出信號還包括來自寬屏幕信號中兩側(cè)視頻信息組、置于NTSC接收機觀眾看不到的行左、右側(cè)過掃描區(qū)域內(nèi)的已壓縮的兩側(cè)視頻信息組的“低頻”(亮度和色度)信號。在過掃描區(qū)域中已壓縮的兩側(cè)視頻信息組的“低頻”，代表寬屏幕顯示用的兩側(cè)視頻信息組信息中的一個構(gòu)成部分。另一個構(gòu)成部分(兩側(cè)視頻信息組的“高頻”)的產(chǎn)生在下面敘述。
在兩側(cè)視頻信息組的“高頻”信號處理通道中，處理器18產(chǎn)生LH(左側(cè)視頻信息組的亮度“高頻”)、RH(右側(cè)視頻信息組的亮度“高頻”)、IH(I的“高頻”)和QH(Q的“高頻”)等信號。圖4和圖5示出這些信號。圖6、圖7和圖8示出用來產(chǎn)生這些信號的裝置。
圖4中，來自寬屏幕信號YE的信號YH′，包括與左側(cè)視頻信息組第1至第84個像素有關(guān)的左側(cè)視頻信息組高頻信息，以及與右側(cè)視頻信息組第671至第754個像素有關(guān)的右側(cè)視頻信息組高頻信息。在本實例中，高頻信息包括從0.7MHz至5.0MHz的帶寬。為了產(chǎn)生左側(cè)視頻信息組的一個分量LH(圖4)，對于每一行，在YH′的第1至第84個像素之間，對左側(cè)視頻信息組“高頻”分量以一側(cè)擴張系數(shù)而進行時間擴張(因而壓縮了它的帶寬)，并將其變換到由第85至第670個像素占據(jù)的中心視頻信息組位置上。
同時，為了產(chǎn)生兩側(cè)視頻信息組的另一個同時存在的分量RH(圖4)，對于每一行，在信號YH′的第671至第754個像素之間對右側(cè)視頻信息組“高頻”分量進行時間擴張，并將其變換到由第85至第670個像素占據(jù)的中心視頻信息組位置上。同時出現(xiàn)的RH和LH信號中的每一個信號，都呈現(xiàn)出由于兩側(cè)視頻信息組擴張系數(shù)(6.96)引起的壓縮過的帶寬，擴張系數(shù)等于擴張后兩側(cè)視頻信息組的寬度與原始視頻信息組寬度之比。
為了同時產(chǎn)生圖5所示兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號分量X和Z，利用亮-色多路復用器42，把信號LH、RH與信號IH、QH按時間復用。通過在色差信號IH的左、右側(cè)視頻信息組“高頻”之間插入左側(cè)“高頻”亮度分量LH(第85至第670個像素)，來產(chǎn)生信號分量X。類似地，通過在色差信號QH的左、右側(cè)視頻信息組“高頻”之間插入右側(cè)“高頻”亮度分量RH(第85至670個像素)，來同時產(chǎn)生信號分量Z。
含有兩側(cè)視頻信息組“高頻”信息的信號X和Z中的每一個信號，都呈現(xiàn)出0-700KHz的帶寬，并利用正交調(diào)制器43把它們調(diào)制到與行同步的另一個副載波信號(ASC)上。選擇另一個副載波信號(ASC)的頻率，以保證兩側(cè)和中心視頻信息組信息之間有足夠的隔離度(例如，20-30db)，并且，當利用標準NTSC接收機來顯示圖像時，沒有顯著的影響。在本實例中，信號ASC呈現(xiàn)的頻率為2.368MHz。
為另一個副載波信號ASC選定的頻率2.368MHz，是等于半行頻奇數(shù)倍的交錯頻率，即301· (fH)/2 。這一個副載波頻率產(chǎn)生細微的、實際上不可察覺的網(wǎng)狀線干擾圖形，這種干擾圖形與由非交錯的副載波頻率所產(chǎn)生的更嚴重的“運動的條形”干擾圖形相比，并不損傷所顯示圖像的質(zhì)量。有利的是，副載波頻率2.368MHz落在亮度場細節(jié)頻帶與已調(diào)制色度頻帶之間基本對稱的頻譜上，如圖11所示。結(jié)果，正如從圖11可見的那樣，已調(diào)制的兩側(cè)視頻信息組“高頻”信息占據(jù)場細節(jié)與色度頻帶之間的±700KHz的帶寬。為了簡化這一說明起見，圖11并未示出實際整個亮度的頻譜，如所周知，該頻譜伸展到4.2MHz，并與色度頻譜相間置。
有利的是，正交調(diào)制允許同時傳送兩個窄帶信號。兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號的擴張，使得其帶寬受到壓縮，這與正交調(diào)制要求窄頻帶相一致。帶寬壓縮得越厲害，在載波信號與調(diào)制信號之間形成干擾的可能就越小。還應該指出，上述對于亮度與色度兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號進行按時間復用，以便正交調(diào)制以前產(chǎn)生信號X和Z的技術(shù)，只需要一個副載波而不是兩個副載波，這是很有利的。而且，由于把兩側(cè)視頻信息組信息壓縮到過掃描區(qū)域中，所以大大減小了調(diào)制信號的功率，因而也大大減小了調(diào)制信號的潛在干擾。
為了減小正交調(diào)制信號產(chǎn)生干擾的可能性，在來自調(diào)制器43的信號由帶通濾波器46在場-時間(V-T)平面內(nèi)沿對角線軸的方向進行帶通濾波以前，利用信號增益為0.25的衰減器44，把該信號加以衰減。當在標準NTSC接收機上進行觀看時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，衰減器44可以減小因不相關(guān)調(diào)制的兩側(cè)“高頻”信號所引起某些類型干擾的可見程度。
由網(wǎng)絡44實現(xiàn)的衰減，也可以通過調(diào)節(jié)濾波器46的加權(quán)系數(shù)來產(chǎn)生。為了產(chǎn)生寬屏幕NTSC兼容信號，把包括兩側(cè)視頻信號組“高頻”的、來自濾波器46的已濾波正交調(diào)制輸出信號在組合器40中與信號C/SL組合起來。在加到射頻調(diào)制器和發(fā)射機網(wǎng)絡55，通過天線56進行廣播以前，利用數(shù)模變換器(DAC)，把NTSC信號變換成模擬形式。
如圖13所示，通過天線56來廣播的已編碼的NTSC兼容寬屏幕信號，是打算既能被NTSC接收機又能被寬屏幕接收機接收的。但是，在討論圖13以前，請參考更詳細地表示出圖1編碼器系統(tǒng)中某些部分的圖6-9和圖12。
圖6示出包括在圖1處理器18中，用來從寬帶寬屏幕信號YF產(chǎn)生YE、YO、LH、RH信號的設備。為了產(chǎn)生加到減法組合器612一個輸入端上的低頻亮度信號YL，利用具有截止頻率700KHz的濾波器610對信號YF進行行低通濾波。把信號YF加到組合器612的另一個輸入端上，并且，在把信號YF通過裝置614進行延時以補償濾波器610所產(chǎn)生的信號處理延時以后，把它加到信號時間分離處理設備616上。把已延時信號YF與已濾波信號YL組合起來，在組合器612輸出端上產(chǎn)生高頻亮度信號YH。
把已延時的信號YF、信號YH和YL加到信號時間分離處理設備616中分開的輸入端上，616包括用來分別處理信號YF、YH、YL的信號時間分離處理裝置618、620和621。分離處理裝置616的細節(jié)將參考圖8加以討論。分離處理裝置618、620和621分別得出整個帶寬的中心視頻信息組信號YC、兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號YH′和兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號YL′，如圖3和圖4所示。
利用時間擴張器622對信號YC進行時間擴張來產(chǎn)生信號YE;同時，時間擴張器624和626擴張信號ZH′，從而分別產(chǎn)生信號LH和RH。利用能為左、右側(cè)行過掃描區(qū)域留出足夠位置的中心擴張系數(shù)，對信號YC進行時間擴張。中心擴張系數(shù)(1.19)是預計的信號YE(第15至第740個像素)寬度對信號YC(第75至第680個像素)寬度之比，如圖3所示。為了產(chǎn)生信號LH，利用一側(cè)擴張系數(shù)對信號YH′進行擴張。這一側(cè)擴張系數(shù)(6.97)是預計的LH(第85至第670個像素)寬度對信號YH′(第1至第84個像素)的左側(cè)視頻信息組分量的寬度之比，如圖4所示。通過類似的過程，對信號RH進行處理。
利檬奔溲顧跗 28，以一側(cè)壓縮系數(shù)對信號YL′進行壓縮來產(chǎn)生信號YO。一側(cè)壓縮系數(shù)(0.166)是預計的信號YO寬度(例如，左側(cè)第1至第14個像素)對信號YL′的相應部分寬度(例如，左側(cè)第1至第84個像素)之比，如圖3所示。時間擴張器622、624、626和時間壓縮器628可以是圖12所示的類型，正如下面將要討論的那樣。
信號IE、IH、IO和QE、QH、QO分別從信號IF和QF以類似于利用圖6設備來產(chǎn)生信號YE、YH′、YO時所采用的方式來產(chǎn)生。在這方面，請參考示出來從信號IF產(chǎn)生信號IE、IH和IO的設備的圖7。信號QE、QH、QO以類似的方式從信號QF而產(chǎn)生。
在由裝置714延時以后，寬帶寬屏幕信號IF被耦合到分離處理設備716上，信號IF還與來自低通濾波器710的低頻信號IL在減法組合器712中進行減法組合，從而產(chǎn)生高頻信號IH′。利用與分離處理設備716有關(guān)的分離器718、720和721，分別把已延時信號IF、信號IH′和IL分離，從而產(chǎn)生信號IC、IH和IL′。利用擴張器722對信號IC進行時間擴張從而產(chǎn)生信號IE，利用壓縮器728對信號IL′進行時間壓縮從而產(chǎn)生信號IO。正如已討論過的那樣，以類似于對信號YC所采用的中心擴張系數(shù)，對信號IC進行擴張;也如所討論的那樣，以類似于對信號YL′所采用的一側(cè)壓縮系數(shù)，對信號IL′進行壓縮。
應該指出，聯(lián)系到圖6和圖7的結(jié)構(gòu)，例如在圖6中，在輸入信號加到分離器616以前而不是其后就對輸入信號進行濾波，將有利于避免在輸出信號LH、RH和YO中不希望有的信號邊緣過渡過程。具體地說，分離器616產(chǎn)生具有陡峭的、被確定好的輸出過渡過程，如果對來自分離器616的輸出信號進行濾波，則這種過渡過程就會發(fā)生畸變(例如被抹平)。
圖8說明例如可以用作圖6中設備616和圖7中設備716的一種分離處理設備816。圖8的設備在圖6分離器616的范圍中加以說明。輸入信號YF包括確定圖像信息的754個像素。第1至第84個像素確定左側(cè)視頻信息組，第671至754個像素確定右側(cè)視頻信息組，第75至第680個像素確定對左側(cè)和右側(cè)視頻信息組稍有重迭的中心視頻信息組。信號IF和QF呈現(xiàn)出類似的重迭。正如將要討論的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種視頻信息組的重迭簡化了在接收機中把中心和兩側(cè)視頻信息組組合(拼接)起來，從而基本上消除邊界結(jié)構(gòu)(boundaryartifacts)。
分離處理設備816包括分別與左側(cè)、中心和右側(cè)視頻信息組信息有關(guān)的第一、第二和第三分離器(DEMUX)裝置810、812和814。每一個分離器裝置具有一個輸入端“A”，信號YH、YF和YL分別加到“A”輸入端上;每一個分離器裝置還有一個輸入端“B”，消隱信號(BLK)就加到“B”輸入端上。消隱信號可以是例如邏輯0電平或地電平。只要裝置810的信號選擇輸入端(SEL)接受了來自計數(shù)比較器814的、表明左側(cè)視頻信息組第1至第84個像素和右側(cè)視頻信息組第671至第754個像素出現(xiàn)的第一控制信號，裝置810就從信號YH中提取包括左側(cè)和右側(cè)“高頻”的信號YH′。在其它時間，來自計數(shù)比較器817的第二控制信號使得“B”輸入端上的消隱信號而不是“A”輸入端的信號YH耦合到裝置810的輸出端上。裝置814和計數(shù)比較器820以類似的方式工作，以便從信號YL得出兩側(cè)視頻信息組的“低頻”信號YL′。僅當來自計數(shù)比較器818的控制信號表明中心視頻信息組的第75至第680個像素出現(xiàn)時，裝置812才把信號YF從其“A”輸入端耦合到其輸出端以產(chǎn)生中心視頻信息組信號YC。
借助來自計數(shù)器822的脈沖輸出信號〔該脈沖輸出信號對應于4倍彩色副載頻(4fsc)的時鐘信號，并對應于得自視頻信號YE的同步信號H〕，使計數(shù)器817、818和820同步于視頻信號YF。來自計數(shù)器822的每一個輸出脈沖對應于沿著行方向的一個像素位置。計數(shù)器822呈現(xiàn)出計數(shù)值為-100的起始偏置，這個計數(shù)值對應于從位于瞬間THS的負向行同步脈沖的起點開始到行消隱期間結(jié)束的100個像素，在行消隱期間結(jié)束的瞬間，第1個像素出現(xiàn)于行顯示期間的起點上。因此，在行顯示期間的起點上，計數(shù)器822呈現(xiàn)出計數(shù)值“1”。也可以利用其它的計數(shù)器結(jié)構(gòu)。顯然，分離處理設備816所采用的原理，也可以應用于用來執(zhí)行信號組合操作的多路復用設備上，例如用于圖1中兩側(cè)和中心視頻信息組組合器28所執(zhí)行的那種操作。
圖9示出適合于圖1編碼器36所用的NTSC編碼過程的、用來產(chǎn)生信號C/SL的設備。
圖9中，信號IN和QN以4倍彩色副載頻(4fsc)而出現(xiàn)，并分別被加到鎖存器910和912的信號輸入端上。為了使信號IN和QN被送入鎖存器910和912，鎖存器910和912還接受4fsc的時鐘信號，此外，還接受2fsc的開關(guān)信號，該開關(guān)信號加到鎖存器910的倒相開關(guān)信號輸入端和鎖存器912的不倒相開關(guān)信號輸入端上。
把鎖存器910和912的信號輸出端組合成單輸出線，其上信號I和Q交替出現(xiàn)，并將其加到不倒相鎖存器914和倒相鎖存器916的信號輸入端上。這些鎖存器在4fsc時鐘控制下工作，并分別在倒相輸入端和不倒相輸入端上接受彩色副載波頻率fsc的開關(guān)信號。
不倒相鎖存器914產(chǎn)生正極性I和Q信號的交替輸出序列，倒相鎖存器916產(chǎn)生負極性I和Q信號的交替輸出序列，即-I、-Q。把鎖存器914和916的輸出端組合成單輸出線，其上出現(xiàn)極性相反的成對I和Q信號的交替輸出序列，即I、Q、-I、-Q……等。在加法器918中，把這些信號與亮度信號YN組合起來，以產(chǎn)生形式為Y+I、Y+Q、Y-I、Y-Q、Y+I、Y+Q……等等的NTSC已編碼信號C/SL)。
圖12說明可用于圖6和圖7中時間擴張器和時間壓縮器的光柵變換設備。在這方面，請參考說明變換過程的圖12a波形。圖12a示出其中間部分是在第84至第670個像素之間的輸入信號波形S，這個部分是想要借助于時間擴張過程而把它們變換到輸出波形Y的第1至第754個像素的位置上。波形S的端點第84和第670個像素直接被變換成波形Y的端點第1和第754個像素。由于時間擴張的緣故，中間的像素并不直接根據(jù)1∶1的關(guān)系來變換，在很多情況下并不根據(jù)整數(shù)關(guān)系來變換。在這里，說明后一種情況，例如，輸入波形S的像素位置85.53對應于輸出波形Y的整數(shù)像素位置3。因此，信號S的像素位置85。33包括整數(shù)部分(85)和小數(shù)部分DX(.33)，波形Y的像素位置3包括整數(shù)部分(3)和小數(shù)部分(0)。
圖12中，工作于4fsc頻率的像素計數(shù)器提供輸出的寫地址信號M，M代表像素在輸出光柵上的位置(1……754)。信號M被加到可編程序只讀存儲器(PROM)1212上，1212包括一個查找表，查找表包括取決于要執(zhí)行的光柵變換特點(例如，是壓縮還是擴張)的已編程值。根據(jù)信號M，PROM1212提供代表整數(shù)的輸出讀地址N，以及代表小數(shù)(等于或大于零，但小于1)的輸出信號DX。在信號DX為6位(26＝64)的情況下，信號DX呈現(xiàn)出小數(shù)部分0、 1/64 、 2/64 、 3/64 、…… 63/64 。
可編程序只讀存儲器1212允許視頻輸入信號S作為信號N的已存儲值的函數(shù)進行擴張或壓縮。因此，根據(jù)像素位置信號M的整數(shù)值，提供了讀地址信號N的已編程值和小數(shù)部分信號DX的已編程值。例如，為了實現(xiàn)信號擴張，使PROM1212以低于信號M的速率來提供信號N。相反地，為了實現(xiàn)信號壓縮，使PROM1212以高于信號M的速率來提供信號N。
利用級聯(lián)連接的像素延時元件1214a、1214b和1214c，把視頻輸入信號S延時，來產(chǎn)生視頻信號S(N+2)、S(N+)和S(N)，這些信號是視頻輸入信號的相互延時的形式。如所周知，把這些信號加到各個雙端口存儲器1216a-1216d的視頻信號輸入端上。把信號M加到每一個存儲器1216a-1216d的寫地址輸入端上，把信號N加到每一個存儲器1216a-1216d的讀地址輸入端上。信號M確定把輸入視頻信號信息寫入存儲器的哪個地址內(nèi)，信號N確定從存儲器讀出哪個值。存儲器可以對一個地址寫入，而同時從另一個地址讀出。來自存儲器1216a-1216d的輸出信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)，根據(jù)存儲器1216a-1216d是讀或?qū)懖僮鞫尸F(xiàn)出時間壓縮或時間擴張格式，這種讀/寫操作是可編程序只讀存儲器采取的編程方式的函數(shù)。
利用包括峰化濾波器1220和1222、可編程序只讀存儲器1225、兩點線性內(nèi)插器1230(這些部件的細節(jié)示于圖12b和圖12c)的四點線性內(nèi)插器，對來自存儲器1216a-1216d的信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)進行處理。如圖所示，峰化濾波器1220和1222從包括信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)的一組信號中接受3個信號，并接受峰化信號PX。如圖12d所示，峰化信號PX是信號PX值的函數(shù)，其值從0變化到1，可編程序只讀存儲器1225根據(jù)信號DX來提供PX?？删幊讨蛔x存儲器1225包括一個查找表，并編了程序以便根據(jù)給定的DX值而產(chǎn)生給定的PX值。
峰化濾波器1220和1222分別向兩點線性內(nèi)插器1230提供已峰化的、互相延時的視頻信號S′(N)和S′(N+1)，1230還接受信號DX。內(nèi)插器1230提供(已壓縮或已擴張的)視頻輸出信號Y，輸出信號Y以下列表達式來定義Y＝S′(N)+DX〔S′∟+1)-S′(N)〕上述四點內(nèi)插器和峰化函數(shù)有利地提供具有良好高頻細節(jié)分辨率的內(nèi)插函數(shù) (SinX)/(X) 的近似值。
圖12b示出峰化濾波器1220、1222、內(nèi)插器1230的細節(jié)。圖12b中，把信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)加到加權(quán)電路1240上;在1240中，這些信號分別以峰化系數(shù)- 1/4 、 1/2 、- 1/4 來加權(quán)。如圖12c所示，加權(quán)電路1240包括用于分別以峰化系數(shù)- 1/4 、 1/2 、- 1/4 去乘信號S(N-1)、S(N)、S(N+1)的乘法器1241a-1241c。來自乘法器1241a-1241c的輸出信號在加法器1242中相加以產(chǎn)生峰化信號F(N)。在圖12b的乘法器1243中，信號P(N)被乘以信號PX以產(chǎn)生峰化了的信號，把這個峰化了的信號與信號S(N)相加，來產(chǎn)生峰化了的信號S′(N)。峰化濾波器1222呈現(xiàn)出類似的結(jié)構(gòu)和操作。
在兩點內(nèi)插器1230中，在減法器1232內(nèi)從S′(N+1)中把信號S′(N)減掉以產(chǎn)生差信號;在乘法器1234中，該差信號被乘以信號DX。在加法器1236中，來自乘法器1234的輸出信號與信號S(N)相加而產(chǎn)生輸出信號Y。
下面參考圖13，利用天線1310把廣播兼容寬屏幕電視信號接收下來，把它加到NTSC接收機1312的天線輸入端上。接收機1312以常規(guī)方式處理兼容寬屏幕信號，來產(chǎn)生這樣的圖像顯示其寬高比為4∶3，寬屏幕兩側(cè)視頻信息組的信息部分地(即“低頻”)壓縮到觀眾看不到的行過掃描區(qū)域中，并把寬屏幕兩側(cè)視頻信息組的信息部分地(即“高頻”)包括在已調(diào)制的另一個副載波信號中，該信號并不干擾標準接收機的工作。
把利用天線1310接收下來的兼容寬屏幕信號還加到能夠顯示具有較大寬高比(例如，5∶3)視頻圖像的寬屏幕接收機1320上。利用輸入裝置1322對接收到的寬屏幕信號進行處理，1322包括射頻(RF)調(diào)諧器和放大器電路，以及產(chǎn)生基帶視頻信號的視頻解調(diào)器。利用其采樣頻率4倍于彩色副載頻(4fsc)的模數(shù)變換器(ADC)1324，把來自裝置1322的基帶視頻信號變換成數(shù)字(二進制)形式。
把來自模數(shù)變換器1324輸出端的寬帶數(shù)字基帶信號加到行-場-時(HVT)帶通濾波器1326上，以便用來提取兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號(SH)。濾波器1326呈現(xiàn)出圖10c的結(jié)構(gòu)并具有2.368MHz±700KHz的通帶。把兩側(cè)視頻信息組的高頻信號加到減法組合器1328的一個輸入端上;另一個輸入端則接受來自ADC1324而經(jīng)過裝置1330延時過的信號，這個延時是為了補償與濾波器1326有關(guān)的信號處理的延時。
來自組合器1328的輸出端的NTSC格式信號C/SL包括具有整個帶寬的中心視頻信息組信息和已壓縮的兩側(cè)視頻信息組的“低頻”。信號C/SL對應于圖1中來自編碼器36輸出端的信號C/SL。在圖13的其余討論中，把那些具有與圖1所示信號相配對的信號以相同的標志標出。
利用解碼器裝置把信號C/SL解碼成其構(gòu)成分量YN、IN、QN，該解碼器裝置包括行-場-時間(HVT)方向的帶通濾波器1332(1332呈現(xiàn)出圖10c的結(jié)構(gòu)并具有3.58±0.5MHz的通帶);減法組合器1334;以及響應于副載波信號(SC)的同步正交解調(diào)器1336。濾波器1332從信號C/SL中把色度分量分離出來。為了把加到組合器1334上各信號的過渡時間進行均衡而利用網(wǎng)絡1333把信號C/SL延時以后，在減法組合器1334中從信號C/SL中減掉已分離出來的濾波器1332的色度輸出信號，以獲得亮度信號YN。
為了產(chǎn)生色差信號分量IN和QN，利用解調(diào)器1336對來自濾波器1332已分離的色度信號進行正交解調(diào)。利用兩側(cè)和中心視頻信息組信號分離器(時間分離器)1340，把信號YN、IN、QN分離成被壓縮的兩側(cè)視頻信息組“低頻”YO、IO、QO，以及被擴張的中心視頻信息組信號YE、IE、QE。時間分離器1340可以采用前面討論過的圖8中時間分離器816的原理。
為了恢復在寬屏幕信號中兩側(cè)視頻信息組“低頻”(該“低頻”正如由恢復出來的兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號YL、IL、QL所表示的)的原始空間關(guān)系，利用時間擴張器1342，以兩側(cè)擴張系數(shù)(對應于圖1編碼器中的兩側(cè)壓縮系數(shù))，對信號YO、IO、QO進行時間擴張。類似地，為了給兩側(cè)視頻信息組讓出位置，利用時間壓縮器1344，以中心壓縮系數(shù)(對應于圖1編碼器中的中心擴張系數(shù))，對信號YE、IE和QE進行時間壓縮，以便恢復在寬屏幕信號中中心視頻信息組信號(該信號正如由恢復出來的中心視頻信息組信號YC、IC、QC所表示的)的原始空間關(guān)系。壓縮器1344和擴張器1342可以是圖12所示的類型。在組合器1346中，把恢復出來的兩側(cè)“低頻”YL、IL、QL與恢復出來的兩側(cè)視頻信息組“高頻”YH、IH、QH組合起來，YH、IH、QH的恢復過程如下。
為了補償圖1編碼器中衰減器44所產(chǎn)生的衰減，利用增益為4的放大器1350把來自濾波器1326的兩側(cè)“高頻”信號SH放大。利用對另一個副載波信號ASC作出響應的解調(diào)器1352，對已放大的兩側(cè)“高頻”信號進行正交解調(diào)。把解調(diào)出來的兩側(cè)“高頻”信號X和Z加到如圖8所示類型的亮-色分離器1354上，以產(chǎn)生兩側(cè)“高頻”亮度分量LH、RH和色差信號分量IH、QH。具體地說，把信號X分離以產(chǎn)生信號LH和IH;把信號Z分離以產(chǎn)生信號RH和QH，如圖5所示。
利用時間壓縮器1356，以一側(cè)壓縮系數(shù)(對應于圖1編碼器中的一側(cè)擴張系數(shù))，對左側(cè)和右側(cè)視頻信息組“高頻”信號進行時間壓縮。壓縮器1356是參考圖12討論過的類型，1356還把左側(cè)已壓縮的“高頻”信號“變換”到每一掃描行中適當?shù)奈恢蒙希纱水a(chǎn)生在空間上已恢復的兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號YH。
利用組合器1346，把在空間上已恢復的兩側(cè)視頻信息組“高頻”YH、IH、QH與在空間上已恢復的兩側(cè)視頻信息組“低頻”YL、IL、QL組合起來，以產(chǎn)生重新構(gòu)成的兩側(cè)視頻信息組信號YS、IS、QS。利用拼接器1360，把上述各信號拼接到重新構(gòu)成的中心視頻信息組信號YC、IC和QC上，以形成完全重新構(gòu)成的寬屏幕亮度信號YF和完全重新構(gòu)成的寬屏幕色差信號IF和QF。把兩側(cè)和中心視頻信息組分量拼接起來是以這樣的方式實現(xiàn)的這種方式實際上消除了在中心與兩側(cè)視頻信息組之間邊界上的可見接縫，正如從下面對于圖14所示拼接器1360的討論中可以看到的那樣。
寬屏幕信號YF、IF和QF在加到視頻信號處理器和矩陣放大器裝置1364上去以前，利用數(shù)模變換器1362將它們變換成模擬形式。裝置1364的視頻信號處理器部件包括信號放大、直流電平移動、峰化、亮度控制、對比度控制和其它具有傳統(tǒng)特點的視頻信號處理電路。矩陣放大器1364把亮度信號YF與色差信號IF、QF組合起來，以產(chǎn)生表示彩色圖像的以視頻信號R、G、B。利用裝置1364中的顯示驅(qū)動放大器，把這些彩色信號放大到適合于直接驅(qū)動寬屏幕彩色圖像顯示裝置1370(例如，寬屏幕顯像管)的電平。
圖14中，拼接器1360包括一個網(wǎng)絡1410，它用來從兩側(cè)視頻信息組亮度信號分量YS和中心視頻信息組亮度信號分量YC而產(chǎn)生整個帶寬的亮度信號YF;它還包括I信號拼接器1420和Q信號拼接器1430，1420和1430在結(jié)構(gòu)和工作方面都類似于網(wǎng)絡1410。正如前面提到的那樣，中心視頻信息組和兩側(cè)視頻信息組被有目的地重迭幾個像素，例如，10個像素。因此，在拼接以前，在信號編碼和傳送過程中，中心和兩側(cè)視頻信息組信號具有共享的幾個冗余像素。
在寬屏幕接收機中，從各自的信號中重新構(gòu)成中心和兩側(cè)視頻信息組，但是由于對視頻信息組的信號執(zhí)行了時間擴張、時間壓縮和濾波，以致在兩側(cè)與中心視頻信息組邊界上的幾個像素是有毛病的或產(chǎn)生畸變的。圖14中，利用與信號YS和YC有關(guān)的波形來表明重迭區(qū)域(OL)和有毛病的像素(為了清楚起見，稍有夸大)。如果各視頻信息組沒有重迭區(qū)域，有毛病的像素就彼此連接起來并將能看到一條接縫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了補償3至5個有毛病的邊界像素，10個像素寬的重迭區(qū)域就足夠了。
冗余的像素有利地容許兩側(cè)和中心視頻信息組在重迭區(qū)域內(nèi)混合起來。正如有關(guān)波形所示的那樣，在把信號YS加到信號組合器1415上去以前，在重迭區(qū)域內(nèi)，乘法器1411把兩側(cè)視頻信息組信號YS乘以加權(quán)函數(shù)W。類似地，正如有關(guān)波形所示的那樣，在把信號YS加到組合器1415上去以前，在重迭區(qū)域內(nèi)，乘法器1412把中心視頻信息組信號YC乘以加權(quán)函數(shù)的補數(shù)(1-W)。這些加權(quán)函數(shù)在重迭區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出線性斜坡形特性并且包括0與1之間的數(shù)值。在加權(quán)以后，利用組合器1415把兩側(cè)和中心的視頻信息組像素相加，使得每一個重新構(gòu)成的像素是兩側(cè)與中心視頻信息組像素的線性組合。
加權(quán)函數(shù)在重迭區(qū)域中最靠內(nèi)部的邊界附近最好應該近于1;在最外部邊界，應該近于0。這將保證有毛病的像素對重新構(gòu)成視頻信息組邊界有較小的影響。所示線性斜坡型加權(quán)函數(shù)滿足這一要求。但是，加權(quán)函數(shù)并不一定要是線性的，也可以用左端部(即在加權(quán)點1和0附近)為曲線或圓弧形的非線性加權(quán)函數(shù)。這種加權(quán)函數(shù)通過把所示類型的線性斜坡加權(quán)函數(shù)進行濾波，即可很容易地得到。
加權(quán)函數(shù)W和1-W能夠利用一種網(wǎng)絡很容易地產(chǎn)生出來，這種網(wǎng)絡包括響應于表示像素位置的輸入信號的查找表和減法組合器。兩側(cè)-中心像素的重迭位置是已知的，查找表是這樣編程的響應于輸入信號，產(chǎn)生相應于加權(quán)函數(shù)W的從0到1的輸出值。輸入信號能夠以各種方式產(chǎn)生出來，例如，利用由每行同步脈沖進行同步的計數(shù)器。加權(quán)函數(shù)的補數(shù)1-W能夠通過從1中減掉加權(quán)函數(shù)W來產(chǎn)生。
本發(fā)明所公開的原理可應用于其它類型的標準廣播電視系統(tǒng)中，例如PAL。
權(quán)利要求
1.一種用來對寬屏幕視頻信號進行編碼的設備，這種設備包括用來提供表示寬屏幕圖像的視頻信號的裝置(10、12、14、16)，這種寬屏幕圖像具有大于標準寬高比的寬高比，還具有兩側(cè)和中心視頻信息組信號分量。用來把上述兩側(cè)信號分量分離成低頻和高頻分量的裝置(18)；用來把上述低頻分量進行時間壓縮，把它壓縮到上述視頻信號圖像顯示行的過掃描區(qū)域中的裝置(628)；用來以上述兩側(cè)視頻信息組高頻分量調(diào)制另一個副載波(所述另一個副載波的頻率不是彩色副載波的頻率)的裝置(43)；用來對上述中心視頻信息組信號分量進行時間擴張，使得寬高比基本上等于標準寬高比的裝置(622)；以及，用來在信號傳送通道中，把上述經(jīng)過壓縮的低頻兩側(cè)分量、上述經(jīng)調(diào)制的高頻兩側(cè)分量、和上述經(jīng)過擴張的中心分量組合起來的裝置(40)。
2.一種用來對于具有兩側(cè)和中心視頻信息組信號分量的已編碼寬屏幕視頻信號進行解碼的設備，所述經(jīng)過編碼的視頻信號是由信號傳送通道傳送的、并具有a)經(jīng)過時間壓縮而被壓縮到行圖像過掃描區(qū)域中的低頻兩側(cè)視頻信息組信號的信息，b)已調(diào)制到其頻率不同于彩色副載頻的另一個副載波上的高頻兩側(cè)視頻信息組信號的信息，以及，c)經(jīng)過時間擴張的中心視頻信息組信號的信息;所述設備包括用來從通過上述傳送通道傳送的上述視頻信號中，把上述經(jīng)過調(diào)制的另一個副載波信號分離出來的裝置(1326);用來從通過上述傳送通道傳送的上述視頻信號中，把上述中心和低頻兩側(cè)視頻信息組信號的信息分離出來的裝置(1328);用來對上述經(jīng)調(diào)制的另一個副載波進行解調(diào)，以產(chǎn)生高頻兩側(cè)視頻信息組信號的裝置(1352);用來對上述經(jīng)過壓縮的低頻兩側(cè)視頻信息組信息進行時間擴張，以產(chǎn)生低頻兩側(cè)視頻信息組信號的裝置(1342);用來對上述經(jīng)擴張的中心信息進行時間壓縮，以產(chǎn)生中心視頻信息組信號的裝置(1344);用來把上述高頻兩側(cè)視頻信息組信號、上述低頻兩側(cè)視頻信息組信號、和上述中心視頻信息組信號組合起來，以產(chǎn)生已解碼的寬屏幕視頻信號的裝置(1346、1360);以及，用來把上述經(jīng)過解碼的寬屏幕視頻信號傳送到寬屏幕圖像顯示裝置(1370)上的裝置(1362、1364)。
3.一種用來處理表示寬屏幕圖像的寬屏幕視頻信號的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖像具有大于標準寬高比的寬高比，所述寬屏幕視頻信號具備帶有給定寬高比的中心視頻信息組的信號分量、還具備帶有已經(jīng)過相互不同的過程進行編碼后的低頻和高頻分量的兩側(cè)視頻信息組的信號分量;所述系統(tǒng)包括用來對上述低頻兩側(cè)視頻信息組的信號分量進行解碼的裝置(1322-1342);用來對上述高頻兩側(cè)視頻信息組的信號分量進行解碼的裝置(1350-1356);用來修改上述中心視頻信息組信號分量的上述寬高比的裝置(1344);以及，用來把上述經(jīng)解碼的低頻和高頻兩側(cè)視頻信息組的信號分量與上述已修改了寬高比的中心視頻信息組的信號分量組合起來的裝置(1346、1360)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中上述中心視頻信息組信號分量的上述給定的寬高比是近于4∶3的標準寬高比;以及，上述修改裝置(1344)對上述中心視頻信息組分量的寬高比進行時間壓縮。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中通過對上述低頻分量進行時間壓縮，把它壓縮到行圖像過掃描區(qū)域中而對上述兩側(cè)視頻信息組信息分量的低頻分量(YL)進行編碼。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中通過以上述高頻兩側(cè)視頻信息組分量來調(diào)制另一個副載波(ASC)而對上述兩側(cè)視頻信息組信號分量的高頻分量(X、Z)進行編碼，所述另一個副載波的頻率不同于彩色副載波的頻率。
7.一種用來處理表示寬屏幕圖像的寬屏幕視頻信號的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括用來產(chǎn)生寬屏幕視頻信號的裝置(10-16)，這種寬屏幕視頻信號具有大于標準寬高比的寬高比，具備帶有給定寬高比的中心視頻信息組信號分量，還具備帶有低頻和高頻分量的兩側(cè)視頻信息組信號分量;用來分離上述兩側(cè)視頻信息組的低頻(YL)和高頻(YH)分量的裝置(616);用來通過第一編碼過程，對上述已分離的低頻分量(YL)進行編碼的裝置(628);用來通過與第一編碼過程不同的第二編碼過程，對上述已分離的高頻分量進行編碼的裝置(624、626、42、46);用來修改上述中心視頻信息組信號分量(YC)的上述寬高比的第一裝置(622);用來把上述已編碼的低頻(YO)和高頻(LH、RH)分量與上述修改過寬高比的中心視頻信息組分量(YE)組合起來，以形成已編碼的組合信號的裝置(36、40);用來通過信號傳送通道傳送上述已編碼的組合信號的裝置(55、56);以及，用來接收上述所傳送的已編碼組合信號的裝置，所述接收裝置包括用來把上述已編碼的組合信號解碼成低頻和高頻兩側(cè)視頻信息組信號分量，和中心視頻信息組信號分量的裝置(1322-1340);用來修改由上述解碼裝置所提供的上述中心視頻信息組信號分量的上述寬高比的裝置(1344);用來把上述已解碼的低頻和高頻兩側(cè)視頻信息組信號分量與上述經(jīng)修改的寬高比的輸入視頻信息組信號分量組合起來，以產(chǎn)生重新構(gòu)成的寬屏幕視頻信號的裝置(1346、1360-1364);以及，響應于重新構(gòu)成寬屏幕視頻信號的圖像顯示裝置(1370)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中上述中心視頻信息組信號分量(YC)的上述給定寬高比是近于4∶3的標準寬高比;上述第一修淖爸茫 22)對中心視頻信息組分量的上述給定寬高比進行時間擴張;以及，上述第二修改裝置(1344)對上述中心視頻信息組信號分量的上述寬高比進行時間壓縮。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中通過對上述低頻分量進行時間壓縮，把它壓縮到行圖像過掃描區(qū)域中從而對兩側(cè)視頻信息組信號分量的低頻分量(YL′)進行編碼。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中通過以上述高頻分量(X、Z)來調(diào)制另一個副載波(ASC)而對上述兩側(cè)視頻信息組信號分量的上述高頻分量進行編碼，所述另一個副載波的頻率不同于彩色副載波的頻率。
11.一種用來對表示寬屏幕圖像的寬屏幕視頻信號進行編碼的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括用來產(chǎn)生寬屏幕視頻信號的裝置(10-16)，這種寬屏幕視頻信號具備低頻和高頻分量以及大于標準寬高比的寬高比，具備帶有給定寬高比的中心視頻信息組信號分量，還具備兩側(cè)視頻信息組信號分量;用來從上述寬屏幕視頻信號中，把上述視頻信息組的信號分量(YC)分離出來的裝置(616);用來對上述已分離的中心視頻信息組信號分量(YC)進行時間擴張，以產(chǎn)生具有基本上等于標準寬高比的經(jīng)過分離的中心視頻信息組信號分量(YE)的裝置(622);用來把上述寬屏幕視頻信號分離成低頻(YL)和高頻(YH)分量的裝置(610，612);用來從上述已分離的高頻分量(YH)中，提取兩側(cè)視頻信息組信號信息，來產(chǎn)生兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號(YH′)的裝置(620);用來對上述兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號進行時間擴張的裝置(624，626);用來從上述已分離的低頻分量(YL)中，提取兩側(cè)視頻信息組信息，來產(chǎn)生兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號(YL′)的裝置(621);用來對上述兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號(YL′)進行時間壓縮，把它壓縮到行圖像過掃描區(qū)域中的裝置(628);用來把上述已擴張的中心視頻信息組信號分量與上述已壓縮的兩側(cè)視頻信息組“低頻”信號組合起來，以產(chǎn)生中心/兩側(cè)“低頻”信號的裝置(28-36);用來以上述已擴張的兩側(cè)視頻信息組“高頻”信號來調(diào)制另一個副載波的裝置(43)，所述另一個副載波的頻率不同于彩色副載波的頻率;以及，用來把上述中心/兩側(cè)“低頻”信號，與已調(diào)制的上述另一個副載波組合起來，以產(chǎn)生經(jīng)過編碼的寬屏幕視頻信號的裝置(40)。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11的設備，其中上述的產(chǎn)生裝置包括用來提供包括亮度和色度分量的寬屏幕彩色視頻信號的裝置(10);以及，用來從寬屏幕彩色視頻信號中得出亮度和色度分量的裝置(12)。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12的設備還包括用來對上述已分離的亮度和色度分量進行低通濾波的裝置(16)。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求12的設備，其中上述調(diào)制裝置(43)以經(jīng)過時間擴張的兩側(cè)視頻信息組的亮度高頻信息和兩側(cè)視頻信息組的色度高頻信息，來調(diào)制上述的另一個副載波。
15.一種用來對表示寬屏幕圖像的已編碼的寬屏幕視頻信號進行解碼的設備，這種寬屏幕圖像具有大于標準寬高比的寬高比，所述寬屏幕視頻信號包括具有基本上等于標準寬高比的中心視頻信息組的信號分量，該中心視頻信息組的信號分量與壓縮到行過掃描區(qū)域中的兩側(cè)視頻信息組低頻分量組合起來，以產(chǎn)生中心/兩側(cè)“低頻”信號分量，該寬屏幕視頻信號還包括其頻率不同于彩色副載波的頻率并以兩側(cè)視頻信息組高頻分量來調(diào)制的另一個副載波;所述設備包括用來從上述寬屏幕視頻信號中，提取兩側(cè)視頻信息組高頻信息的裝置(1326);用來把上述寬屏幕視頻信號與上述已提取的高頻信息組合起來，以得出上述中心/兩側(cè)“低頻”信號分量的裝置(1328);用來從上述中心/兩側(cè)“低頻”信號分量中，把上述中心視頻信息組信號分量和上述兩側(cè)視頻信息組低頻分量分離出來的裝置(1340);用來對上述分離出來的兩側(cè)視頻信息組低頻分量進行時間擴張的裝置(1342);用來對上述分離出來的中心視頻信息組信號分量進行時間壓縮的裝置(1344);用來對上述調(diào)制過的另一個副載波進行解調(diào)，來恢復上述兩側(cè)視頻信息組高頻分量的裝置(1352);用來對上述已恢復的兩側(cè)視頻信息組高頻分量進行時間壓縮的裝置(1356);用來把上述經(jīng)過時間壓縮已恢復的兩側(cè)視頻信息組高頻分量與上述經(jīng)過時間擴張的分離出來的兩側(cè)視頻信息組低頻分量組合起來，以產(chǎn)生組合的兩側(cè)視頻信息組信號的裝置(1346);用來把上述經(jīng)過時間壓縮的分離出來的中心視頻信息組信號分量與上述組合起來的兩側(cè)視頻信息組信號組合起來，以形成已解碼的寬屏幕視頻信號的裝置(1360);以及，用來把上述已解碼寬屏幕視頻信號耦合到圖像顯示裝置上的裝置(1362，1364)。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求15的設備，其中以經(jīng)過時間擴張的兩側(cè)視頻信息組高頻分量對上述另一個副載波進行調(diào)制。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求15的設備，其中上述提取裝置(1326)包括多維空間一時間濾波器。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求15的設備，其中上述已編碼的寬屏幕視頻信號是具有亮度和色度分量的彩色視頻信號;空間-時間濾波器(1332)對上述得出的中心/兩側(cè)“低頻”信號分量進行濾波，把上述的色度分量分離出來;組合器(1334)把上述已分離的色度分量與上述中心/兩側(cè)“低頻”信號分量組合起來，以產(chǎn)生分離出來的亮度分量;以及，上述分離出來的亮度和色度分量作為輸入信號而提供給上述分離裝置(1340)。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求18的設備，其中上述兩側(cè)視頻信息組的高頻亮度和色度分量對上述的一個副載波(ASC)進行調(diào)制;以及，上述經(jīng)過時間壓縮已恢復的兩側(cè)視頻信息組高頻分量是上述的兩側(cè)視頻信息組高頻亮度分量(YH)。
全文摘要
把具有左側(cè)、右側(cè)和中心視頻信息組信息的寬屏幕電視信號變換成為與標準電視系統(tǒng)(例如，NTSC)兼容的信號。在兼容的信號中，把中心視頻信息組擴張，以占據(jù)觀眾可以看到的標準顯示區(qū)域；把兩側(cè)視頻信息組的低頻信息壓縮到行過掃描區(qū)域中；而以兩側(cè)視頻信息組的高頻信息對不是彩色副載波的另一個副載波進行調(diào)制。
文檔編號H04N11/20GK1034838SQ8810468
公開日1989年8月16日 申請日期1988年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月27日
發(fā)明者克里斯托弗·休·斯特羅, 泰倫斯·雷蒙·史密夫, 巴巴拉·瓊·羅達, 邁克爾·安東尼·伊斯那迪 申請人:通用電氣公司