專利名稱：傳輸高清晰度時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的電視廣播系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳輸時(shí)分多路電視信號(hào)的電視廣播系統(tǒng)，在該信號(hào)的各行中，依次包括第一、第二和第三部分，這第一、第二和第三部分分別包含比特率為10.125Mb/S的數(shù)字式聲音/數(shù)據(jù)分量、時(shí)軸壓縮色度編碼分量和時(shí)軸壓縮亮度編碼分量，該時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)還包括數(shù)字式圖像編碼信號(hào)。本發(fā)明還涉及這種電視廣播系統(tǒng)中所用的電視發(fā)射機(jī)和電視接收機(jī)。
上述類型的電視廣播系統(tǒng)，以及適用于這種系統(tǒng)的電視發(fā)射機(jī)和電視接收機(jī)是已知的，例如，從《菲利普技術(shù)評(píng)論》1987年第43卷第8期所載安內(nèi)加爾等人所寫論文“高清晰度復(fù)用模擬分量-邁向電視技術(shù)發(fā)展的一步”(“HD-MACaStepforwardintheerolutionoftelevisiontechnologg”byM.J.J.C.AnnegarnetaL，PublishedinPhilipsTechnicalReview，Vol.43，no.8，1987)中可知。
已知的電視廣播系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為HD-MAC電視系統(tǒng))，發(fā)射比以前的D2-MAC制電視系統(tǒng)具有更高的圖象清晰度的電視圖象信號(hào)，D2-MAC制電視系統(tǒng)已由法國(guó)“1”于1985年9月出版的“2”文獻(xiàn)予以詳細(xì)說(shuō)明，其寬高比(幅型)與普通的4∶3不同，例如為16∶9?！?1)總理通信技術(shù)秘書(shū)處-“PremierMinistreSecretariat”，(2)D2-MAC-數(shù)據(jù)包系統(tǒng)的規(guī)范-“Speci-ficationdesSystemesD2-MAC/Packet”〕。在HD-MAC電視系統(tǒng)中，選擇實(shí)現(xiàn)這種傳輸高清晰度電視圖像的圖像編碼技術(shù)和隔行方法時(shí)，所根據(jù)的條件是必須能夠把HD-MAC電視系統(tǒng)發(fā)展地引入到D2-MAC系統(tǒng)中去，同時(shí)，必須使現(xiàn)有的D2-MAC設(shè)備能夠繼續(xù)使用并能保持其原設(shè)計(jì)質(zhì)量。由于有這種兼容性的限制，所以，HD-MAC電視信號(hào)的帶寬和信號(hào)格式至少應(yīng)該相應(yīng)于D2-MAC電視信號(hào)。為了傳輸關(guān)于圖像編碼、隔行方法和所用的寬高比的信息(以下簡(jiǎn)稱為圖像編碼信息)，最先提到的那篇論文建議，在已知的HD-MAC系統(tǒng)中，在場(chǎng)逆程期間傳輸這一信息。但是，實(shí)際上，場(chǎng)逆程期間主要用于傳輸圖文廣播信息，而且，場(chǎng)逆程期間也提供不了足以傳輸這種圖像編碼信息所需的容量。
本發(fā)明的目的是，在本文開(kāi)始的第一段所描述那種類型的HD-MAC電視系統(tǒng)中提供簡(jiǎn)單地傳輸數(shù)字式圖像編碼信息，同時(shí)，保持與D2-MAC電視系統(tǒng)相兼容的可能性。
因此，根據(jù)本發(fā)明，這樣的電視廣播系統(tǒng)，其特征在于，把數(shù)字式圖像編碼信號(hào)和聲音/數(shù)據(jù)分量一道包含在上述頻分多路復(fù)用的第一部分，該數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的比特率對(duì)聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率為一個(gè)固定的比值，并且最多等于聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率。
與已知的HD-MAC電視信號(hào)相比，當(dāng)利用本發(fā)明的方法時(shí)，每單位時(shí)間能夠傳輸多得多的圖像編碼信息，結(jié)果獲得更高的清晰度。把圖像編碼信號(hào)的比特率(因而，也就是圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率)與聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率結(jié)合起來(lái)，提供了對(duì)于圖像編碼信號(hào)可靠地進(jìn)行編碼和解碼的可能性，同時(shí)，能夠簡(jiǎn)單地防止圖像編碼信號(hào)的頻譜與聲音/數(shù)據(jù)分量的頻譜重疊起來(lái)。
根據(jù)本發(fā)明用于這種電視廣播系統(tǒng)的、包括時(shí)分多路分離裝置的電視接收機(jī)，是以耦合到時(shí)分多路分離裝置的輸出端上的頻分多路分離電路為特征的，該頻分多路分離電路把以頻分多路復(fù)用方式包含在第一部分中的聲音/數(shù)據(jù)分量和圖像編碼信號(hào)分離開(kāi)來(lái);通過(guò)時(shí)間擴(kuò)展電路把頻分多路分離電路耦合到圖像編碼信號(hào)處理裝置上，頻分多路分離電路包括時(shí)鐘頻率電路，利用時(shí)鐘頻率電路從耦合到時(shí)軸擴(kuò)展電路上的聲音/數(shù)據(jù)分量的時(shí)鐘頻率中得到數(shù)字圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率。
這樣的電視廣播系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其特征在于數(shù)字式聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率是圖像編碼信號(hào)比特率的整數(shù)倍;還在于把數(shù)字式圖像編碼信號(hào)調(diào)制到副載頻上，該副載頻是數(shù)字式圖像編碼信號(hào)時(shí)鐘頻率之半的整數(shù)倍。
這種方法提供了在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中使用內(nèi)插濾波器的可能性。這種內(nèi)插濾波器本身是已知的，例如，從《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)議事錄》1981年3月第69卷第3期第300-331頁(yè)所載R.E.克羅希爾和L.R.拉維納所寫論文“數(shù)字信號(hào)的內(nèi)插和十中抽-導(dǎo)論”(“InterpolationandDecimationofDigifalSignals-ATutorialReview”byR.E.CrochiereandL.R.Rabiner，publishedinProceedingsoftheIEEE，VoL.69，no.3，March1981，PP.300-331)中可知，內(nèi)插濾波器降低了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中用來(lái)選擇基帶聲音/數(shù)據(jù)和/或調(diào)制有圖像編碼信號(hào)的副載頻對(duì)濾波器所提出的選擇性要求。
因此，用于這樣系統(tǒng)中的電視發(fā)射機(jī)是以內(nèi)插濾波器為特征的，該濾波器的取樣頻率為數(shù)字式圖像編碼信號(hào)時(shí)鐘頻率整數(shù)倍，用于選擇中心頻率為時(shí)軸壓縮的圖像和亮度分量取樣頻率之半的數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的頻譜。
發(fā)射機(jī)的副載頻最好選為時(shí)軸壓縮的亮度分量取樣頻率之半。因此，由第一部分構(gòu)成的時(shí)分多路復(fù)用信道的容量被應(yīng)用到最佳程度。
與剛提到的電視廣播系統(tǒng)中這樣的電視發(fā)射機(jī)配用的、具有用來(lái)再生時(shí)鐘頻率為20.25MHZ的時(shí)鐘再生的電視接收機(jī)，其特征在于頻分多路分離電路包括第一和第二取樣電路，把第一和第二取樣電路共同連接到頻分多路分離電路的輸入端上，剛提到的時(shí)鐘頻率加到該頻分多路分離電路上、用來(lái)在第一和第二取樣電路中對(duì)于包含在第一部分中的頻分多路復(fù)用信號(hào)進(jìn)行交替取樣，把第一和第二取樣電路的輸出分別耦合到加法器和減法器上進(jìn)行相互加減，該加法器經(jīng)過(guò)截止頻率為聲音/數(shù)據(jù)分量時(shí)鐘頻率之半的低通濾波器耦合到聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)的處理裝置上，該減法器經(jīng)過(guò)截止頻率為數(shù)字圖像編碼信號(hào)時(shí)鐘頻率之半的低通濾波器耦合到圖像編碼處理裝置上。
這種方法提供了以簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)頻分多路分離電路的可能性。
最后提到的電視接收機(jī)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征為，在頻分多路分離電路之前為具有奈奎斯特邊界的低通濾波器，該邊界處在時(shí)軸壓縮的亮度分量的取樣頻率之半處。
當(dāng)采用本方法時(shí)，低通濾波器不但用于圖像編碼信號(hào)，而且用于頻分多路復(fù)用聲音/數(shù)據(jù)分量，同時(shí)，防止了折疊。
如果數(shù)字式圖像編碼信號(hào)是雙二進(jìn)制編碼的，則根據(jù)本發(fā)明的電視接收機(jī)最好是以維特比(Viterbi)解碼為特征，該維特比解碼被耦合到頻分多路分離裝置的輸出端上，并且適應(yīng)于雙二進(jìn)制編碼、用來(lái)校正至少是在數(shù)字圖像編碼信號(hào)中的錯(cuò)誤。
當(dāng)采用本方法時(shí)，借助于雙二進(jìn)制編碼把發(fā)射機(jī)端所提供的冗余度用于接收機(jī)，供校正錯(cuò)誤用。
用來(lái)對(duì)于圖像編碼信號(hào)進(jìn)行這樣的雙二進(jìn)制編碼的發(fā)射機(jī)，最好是以雙二進(jìn)制編碼電路為特征，利用雙二進(jìn)制編碼電路對(duì)數(shù)字式圖像編碼信號(hào)進(jìn)行雙二進(jìn)制編碼，該電路包括具有第一輸入端、第二輸入端和一個(gè)輸出端的異或門，第一輸入端構(gòu)成了數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的輸入端，輸出端通過(guò)第一延時(shí)電路連接到第二輸入端上，所述輸出端耦合到減法器的第一輸入端上，并且通過(guò)第二延時(shí)電路耦合到減法器的第二輸入端上，所述減法器提供二進(jìn)制編碼的圖像編碼信號(hào)，所述第一和第二延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互相相等的比特延時(shí)，比特延時(shí)的數(shù)值最多等于數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘周期。
下面將參考附圖，通過(guò)實(shí)例，較為詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電視廣播系統(tǒng)中，時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)行周期的時(shí)間圖;
圖2示出占據(jù)時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)中第一部分持續(xù)時(shí)間的頻分多路復(fù)用信號(hào)的頻譜;
圖3示出在圖4發(fā)射機(jī)中內(nèi)插濾波器輸出端上得到的、已調(diào)數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的頻譜;
圖4示出適合于發(fā)射所述時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的電視發(fā)射機(jī);
圖5示出用來(lái)接收所述時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的電視接收機(jī)。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)行周期的時(shí)間圖，該時(shí)間圖依次包括第一部分為11微秒，箝位期C為1微秒，第二部分為17微秒和第三部分為34微秒;這些部分依次包含數(shù)字式聲音/數(shù)據(jù)分量S/D3箝位期C，時(shí)軸壓縮色度編碼(彩色)分量U/V和時(shí)軸壓縮亮度編碼分量Y。時(shí)軸壓縮的色度和亮度分量(以下稱為圖像分量)的取樣頻率為20.25MHZ，以此頻率壓縮以后壓縮系數(shù)為 3/2 (對(duì)于Y信號(hào))和3(對(duì)于U/V信號(hào))，因?yàn)樵谒厩闆r下，在壓縮以前的取樣頻率為13.5MHz(對(duì)于Y信號(hào))和6.75MHz(對(duì)于U和V信號(hào))。如果信道的基帶帶寬定義為通過(guò)相關(guān)信道所能傳輸?shù)幕鶐盘?hào)的最大帶寬，并且從信道的基帶帶寬分別為8.4和10.125MHz出發(fā)，則Y信號(hào)取樣的最大帶寬分別為 2/3 ×8.4＝5.6MHz和 2/3 ×10.125＝6.75MHz，U/V信號(hào)取樣的最大帶寬分別為 1/3 ×8.4＝2.8MHz和 1/3 ×10.125＝3.4MHZ。實(shí)際上，選定的有效信道帶寬要稍寬一些，例如，信道基帶寬度為10.125MHz時(shí)，要選為12MHz，這是為了在接收機(jī)中能夠以足夠的選擇性把信號(hào)濾出來(lái)。
在較寬帶寬的同一信道寬度(例如，8.4MHz)時(shí)，通過(guò)對(duì)于Y信息利用較低的壓縮值(例如， 5/4 )，以及對(duì)于U/V信息(未示出)利用較高的壓縮值(例如，5)，對(duì)于Y信息就可以得到較大的帶寬(即6.75MHz)，但是，這是以對(duì)于U/Y信息得到較小帶寬(即1.7MHz)為代價(jià)的。這一實(shí)例中的第二部分(未示出)為10.4微秒，第三部分為41.6微秒。
因?yàn)槌送ㄓ糜贒2-MAC電視系統(tǒng)中的4∶3寬高比以外，16∶9的寬高比一定可用，所以，已經(jīng)出現(xiàn)了四種與不同壓縮值相結(jié)合的不同類型的圖像編碼。為了改善垂直和水平方向上的分辨率，能夠以不同的方法來(lái)執(zhí)行依賴于運(yùn)動(dòng)的圖像編碼操作。有關(guān)這一問(wèn)題本身的描述，可從最先提到的那篇論文中得知。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明以頻分多路復(fù)用方式包含在時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)第一部分中的聲音/數(shù)據(jù)分量fD2以及數(shù)字式圖像編碼信號(hào)fHD和f′HD的頻譜。正如從最先提到的那篇論文中可知的那樣，fD2從O延伸到時(shí)鐘頻率之半( (fcl)/2 )，即5MHz左右。數(shù)字式圖像編碼信號(hào)是調(diào)制到副載頻fsc上的、壓縮載波的雙邊帶調(diào)幅(DSBAMSC)，fsc的選擇應(yīng)使得fHD在fD2的頻譜之外，并使fHD全部或至少有一半處于 (fcl)/2 與傳輸信道的基帶截止頻率之間。fsc對(duì)于能夠簡(jiǎn)單地恢復(fù)出來(lái)的時(shí)鐘頻率最好為固定的比值，例如，fsc具有聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率fcl(fcl＝10.125MHz)，并且fsc等于或接近信道基帶的截止頻率。于是，在第一部分中傳輸?shù)念l分多路復(fù)用信號(hào)包括殘留邊帶形式(即頻譜的下邊帶和部分上邊帶)的、調(diào)制到fsc上的圖像編碼信號(hào)。而且，可以建議，使數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率與上述能夠簡(jiǎn)單地恢復(fù)出來(lái)的時(shí)鐘頻率有固定的關(guān)系。數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率或比特率最好是聲音/數(shù)據(jù)分量的 1/(N) 倍，此處，N＝1，2，……這樣就可以利用內(nèi)插濾波技術(shù)了，正如下面將要詳細(xì)地描述的那樣。在圖2中fHD所示情況下，數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的比特率選定為聲音/數(shù)據(jù)分量比特率的 1/3 ，即3 3/8 Mb/S，而fsc在 5/6 fcl＝8.4MHz處。在借助于圖2中f′HD所示情況下，把數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的比特率選定為等于聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率，而fsc在fcl＝10.125MHz處。為了防止折疊，由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)構(gòu)成的傳輸信道在各相應(yīng)的fsc值處，應(yīng)該具有低通的奈奎斯特邊界。
圖3示出內(nèi)插技術(shù)得到的數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的頻譜，內(nèi)插技術(shù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖2中以fHD標(biāo)出的頻譜，這種內(nèi)插技術(shù)下面將要加以描述。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的電視發(fā)射機(jī)，該電視發(fā)射機(jī)包括圖像信號(hào)變換器1，來(lái)自視頻信號(hào)源(未示出)的電視圖像信號(hào)的基色信號(hào)R、G、B通過(guò)三個(gè)輸入端加到1上。這三個(gè)基色信號(hào)被變換成數(shù)字形式的兩個(gè)色度分量U和V以及一個(gè)亮度分量Y。正如最先提到的那篇論文中所描述的那樣，這種圖像信號(hào)變換還可以依次包括掃描變換(即從隔行圖像過(guò)渡到逐行圖像)、垂直濾波、十中抽一和隔行(未示出)。色度分量U和V被加到色度濾波器2上，經(jīng)過(guò)選擇以后，色度濾波器2把U和V信號(hào)逐行交替地加到圖像編碼電路C上。亮度分量Y也被加到圖像編碼電路C上，對(duì)于該亮度分量Y、以及U/V進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幋a，例如，借助于從安內(nèi)加爾等人所寫論文本身中就能得知的、與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的圖像編碼，在該編碼方法中形成了所謂的運(yùn)動(dòng)矢量。把圖像編碼電路C耦合到壓縮電路3上，在3中，已編碼的圖像分量被時(shí)軸壓縮到如上所述的第二和第三部分的數(shù)值。壓縮電路3耦合到時(shí)分多路復(fù)用裝置4上，通過(guò)發(fā)射機(jī)的調(diào)制和輸出級(jí)5，把4耦合到發(fā)射機(jī)天線TA上。
所示發(fā)射機(jī)還包括聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)處理部分7，7具有8個(gè)音頻輸入端Ia1-Ia8和數(shù)據(jù)輸入端Id1-Idm，模擬式單聲或立體聲音頻信號(hào)加到Ia1-Ia8上，m個(gè)數(shù)字式信息信號(hào)加到Id1-Idm上。該聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)處理部分7把音頻信號(hào)數(shù)字化，并將其與數(shù)字式信息信號(hào)一道形成數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)S/D，再將其耦合到時(shí)鐘控制的壓縮電路8上，在8中，對(duì)聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)S/D進(jìn)行時(shí)軸壓縮，壓縮到第一部分的上述值。于是S/D的比特率為10.125Mb/S。通過(guò)雙二進(jìn)制編碼電路9、內(nèi)插濾波器10(以下將要描述)、加法器11和低通濾波器16，把壓縮電路8耦合到時(shí)分多路復(fù)用裝置4上，在4中，S/D與Y和U/V一道形成時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)，正如從最先提到的安內(nèi)加爾等人所寫論文本身中就能得知的那樣。
內(nèi)插濾波器10是基于，例如，從以上提到R.E.克羅希爾和L.R.拉維納所寫論文中得知的內(nèi)插技術(shù)。在由時(shí)鐘頻率fcl＝10.125MHz確定的取樣瞬間，以比特值dn加到內(nèi)插濾波器10上的S/D比特序列，通過(guò)時(shí)鐘控制的延時(shí)電路C1，以不變的形式到達(dá)開(kāi)關(guān)S的端子a上。在變換電路C2中，根據(jù)該S/D比特序列，把內(nèi)插比特序列計(jì)算出來(lái)，其比特值滿足下列表達(dá)式Σj = - kkdn + jS i n π2 j + 12π ( 2 j + 1 )2]]>，其中，K-∞為了防止計(jì)算時(shí)間拖長(zhǎng)，實(shí)際上K是3-4。把這些比特值和比特值dn一起，以等于fcl＝10.125MHz的時(shí)鐘頻率從最后提到的延時(shí)電路C1中同時(shí)讀出。通過(guò)把開(kāi)關(guān)S切換到頻率2fcl上，就得到了新的比特序列，當(dāng)m＝2n時(shí)，其比特值dm等于dn，當(dāng)m＝2n+1時(shí)，其比特值滿足上述表達(dá)式。在 (π)/(Ta) 與 (3π)/(Ta) (此處，Ta＝ 1/(fcl) )之間的范圍內(nèi)，以頻率2fcl這樣得到的新比特序列dm的頻譜中并不包括信號(hào)分量或頻率瓣，所以，與不采用內(nèi)插濾波器10相比，降低了對(duì)于低通濾波器16選擇性的要求。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)還包括圖像編碼信號(hào)的整形器CI，CI耦合到圖像信號(hào)變換器1、圖像編碼電路C和壓縮電路3上，以便形成數(shù)字式圖像編碼信號(hào)式HD信號(hào)，該信號(hào)包括加到圖像信號(hào)上的有關(guān)圖像編碼的信息，特別是包括運(yùn)動(dòng)信息、壓縮、寬高比，等等。圖像編碼信號(hào)整形器CI通過(guò)壓縮電路12、雙二進(jìn)制編碼電路13、以及用作調(diào)制器和濾波器的內(nèi)插濾波器14耦合到加法器11上。
壓縮電路12將HD信號(hào)壓縮到所述第一部分的期間內(nèi)，所選HD信號(hào)的比特率選為，例如是S/D信號(hào)比特率的 1/3 或等于S/D信號(hào)的比特率，時(shí)鐘頻率是 (fcl)/3 或fcl。
雙二進(jìn)制編碼電路13具有一個(gè)異式門OF，OF具有第一輸入端、第二輸入端和一個(gè)輸出端，壓縮電路12的HD信號(hào)加到第一輸入端上，它的輸出通過(guò)第一延時(shí)電路D1，反饋到剛提到的第二輸入端上。該輸出信號(hào)還耦合到減法器S1的第一輸入端上，并通過(guò)第二延時(shí)電路D2耦合到減法器S1的第二輸入端上。延時(shí)電路D1和D2的延遲時(shí)間互相相等，其大小等于HD信號(hào)時(shí)鐘頻率的一個(gè)周期。雙二進(jìn)制編碼電路9和13互不相同之點(diǎn)在于電路(9)在電路(13)具有減法器的位置上包括一個(gè)加法器(未示出);還在于在票嗦氳緶 中，加法器之后為電平移動(dòng)(未示出)，同時(shí)，與第一延時(shí)電路D1和第二延時(shí)電路D2相對(duì)應(yīng)的電路的延遲時(shí)間當(dāng)然適應(yīng)于S/D分量的時(shí)鐘頻率fcl。
雙二進(jìn)制編碼電路13提供在 (2k+1)/(T) π(此處，k＝0，±1，±2……)的附近對(duì)稱分布的頻率瓣，其中 1/(T) 等于相關(guān)信號(hào)的時(shí)鐘頻率，即 (fcl)/3 ，如圖3中虛線曲線和實(shí)線曲線所示。因?yàn)榫哂须娐?結(jié)構(gòu)的雙二進(jìn)制編碼電路在 (2kπ)/(T) (此處，K＝0，±1，±2，等)的附近提供對(duì)稱分布的頻率瓣，所以，雙二進(jìn)制編碼電路13的工作可以與電路9相比較，電路9之后為頻率等于時(shí)鐘頻率之半( 1/(2T) )的調(diào)制。
在原理上，內(nèi)插濾波器14的工作與內(nèi)插濾波器10相同，但內(nèi)插濾波器10是選擇基帶頻率瓣而內(nèi)插濾波器14是選擇 (5π)/(T) 周圍的頻率瓣。所以，在變換電路C1′-C′6中，根據(jù)雙二進(jìn)制編碼電路13里原始HD信號(hào)的比特值Dn，把6個(gè)新的比特序列D′6n+0-D′6n+5計(jì)算出來(lái)，其比特值滿足D′6 n + i=Σj = - kkDn + j3π ( 6 j + 1)S i nπ ( 6 j + 1)3]]>此處，i＝1，2，……5，同時(shí)，K→∞正如以上關(guān)于dm所述，為了防止計(jì)算時(shí)間拖長(zhǎng)，實(shí)際上K等于3或4，并且，D′6n＝Dn，即D′6n等于原始的HD比特序列Dn延遲了C2′-C6′的計(jì)算時(shí)間。
以數(shù)字式圖像編碼信號(hào)HD的脈沖頻率把新的比特序列D′6n+1-D′6n+5讀出。在倒相電路INV1-INV3中，分別把D′6n+1、D′6n+3和D′6n+5倒相，以最后提到的HD信號(hào)的時(shí)鐘頻率把這樣得到的比特序列D′6n+0-D′6n+5加到移位寄存器SR中6個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元上，以等于HD信號(hào)時(shí)鐘頻率6倍的時(shí)鐘頻率相繼讀出。
在移位寄存器SR輸出信號(hào)的頻譜中，不存在圖3中虛線曲線所示在 (π)/(T) 和 (3π)/(T) 周圍的第一和第二頻率瓣，存在著實(shí)線曲線f1、f2、f3和f4所示在 (5π)/(T) 等周圍的頻率瓣。在加法器11中，把HD信號(hào)的這些頻率瓣f1-f4和前述基帶S/D信號(hào)相加，形成如圖2所示S/D、HD的頻分多路復(fù)用信號(hào)(以后稱為S/D、HD FMX)，借助于低通濾波器16，能夠很簡(jiǎn)單地從該頻分多路復(fù)用信號(hào)中濾除較高頻率瓣f1、f2、f3等的部分上邊帶，并能把該頻分多路復(fù)用信號(hào)的帶寬限制為8.4MHz左右的基帶寬度。頻分多路復(fù)用信號(hào)加到時(shí)分多路復(fù)用電路4上以后，它就包含在根據(jù)本發(fā)明的時(shí)分多路電視信號(hào)的第一部分中了。對(duì)于給定的時(shí)鐘頻率值，HD頻譜的中心頻率fsc為8.4MHz，這近似等于壓縮以前圖像分量取樣頻率之半。壓縮電路、編碼電路和內(nèi)插濾波器所需的時(shí)鐘頻率，都能夠以簡(jiǎn)單的方法在分頻器15中通過(guò)分頻從單一的時(shí)鐘信號(hào)里引出。
信道基帶寬度為10.125MHz時(shí)，借助于圖2中曲線f′HD所示的方法，來(lái)改變已調(diào)HD信號(hào)的頻譜是可能的。
所以，HD信號(hào)的比特率、因而HD信號(hào)的時(shí)鐘頻率都應(yīng)該選為等于聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率，二進(jìn)制編碼電路13應(yīng)該用與電路9相同的二進(jìn)制編碼電路來(lái)取代，內(nèi)插濾波器14應(yīng)該對(duì)應(yīng)于內(nèi)插濾波器10，條件是通過(guò)倒相電路(未示出)，把與變換電路C2相對(duì)應(yīng)的變換電路的輸出連接到與b相對(duì)應(yīng)的端子上。
圖5示出適合于與圖4電視發(fā)射機(jī)配用的根據(jù)本發(fā)明的電視接收機(jī)。所示電視接收機(jī)包括接收機(jī)部分17，在17中，把欲收的射頻時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)選擇出來(lái)，把它解調(diào)并且變換成基帶信號(hào)。接收機(jī)部分17通過(guò)低通濾波器18耦合到時(shí)分多路分離裝置19上，18在已調(diào)HD信號(hào)的中心頻率fsc周圍具有奈奎斯特邊界。奈奎斯特邊界防止在進(jìn)一步處理時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的分量時(shí)可能出現(xiàn)的折疊，并限制由發(fā)浠徒郵棧鉤傻拇湫諾賴拇涮匭裕繚諭 中斜線所表明的那樣。裝置19把時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)分離成各個(gè)原始分量Y、U/V、以及S/D、HDFMX信號(hào)。圖像信號(hào)分量加到與分離裝置19耦合的模/數(shù)變換器AD上，在該模/數(shù)變換器中，把Y和U/V數(shù)字化，接著，在擴(kuò)展電路TE中進(jìn)行時(shí)軸擴(kuò)展。在其后的圖像解碼電路PD中，借助于在S/D、HDFMX信號(hào)中傳輸?shù)腍D信息，對(duì)Y和U/V進(jìn)行解碼，在數(shù)/模交換器DA中，把已解碼的Y和U/V信號(hào)變換成模擬形式，并且借助于圖像信號(hào)變換器20，把它變換成基色信號(hào)R、G、B。
S/D、HDFMX信號(hào)通過(guò)多路分離電路19的一個(gè)端子21加到頻分多路分離電路22上。該電路22包括分別耦合到端子21上的奇、偶取樣裝置OS和ES，還包括用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘發(fā)生電路29，時(shí)鐘頻率為聲音/數(shù)據(jù)分量S/D頻率的兩倍，即2fcl＝20.25MHz，也就是亮度信號(hào)的取樣頻率，該時(shí)鐘頻率被加到所述奇、偶取樣裝置OS和ES上。奇、偶取樣裝置OS和ES交替地對(duì)S/D、HDFMX信號(hào)進(jìn)行取樣，形成了以時(shí)鐘頻率fcl分別出現(xiàn)在OS和ES輸出端上的所謂奇、偶信號(hào)樣本。這些輸出被耦合到加法器A和減法器S2的輸入端上，在A和S2中，對(duì)這些奇、偶信號(hào)的樣值分別地相互加減。
這樣，加法器A提供數(shù)字基帶聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)S/D，經(jīng)耦合到加法器A的低通濾波器23進(jìn)行選擇以后，可在S/D端子24上得到S/D信號(hào)。低通濾波器23的截止頻率選為5MHz，它近似等于聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)原始基帶的最高頻率。S/D端子24耦合到聲音/數(shù)據(jù)分離電路25上，在25中，聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)S/D被分離成互相獨(dú)立的聲音和數(shù)據(jù)信號(hào)，然后分別耦合到聲音信號(hào)處理裝置26和數(shù)據(jù)信號(hào)處理裝置27上，以便對(duì)這兩種信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理和顯示。
減法器S2提供數(shù)字基帶HD信號(hào)，經(jīng)耦合到減法器S2上的低通濾波器30進(jìn)行選擇后，可在HD端子31上得到HD信號(hào)。低通濾波器30的截止頻率選為3.4或5MHz，當(dāng)時(shí)鐘頻率為 (fcl)/3 或 (fcl)/2 時(shí)，它近似等于原始基帶HD信號(hào)的最高頻率。HD端子31耦合到圖像編碼信號(hào)處理裝置32上，對(duì)圖像編碼信號(hào)進(jìn)行處理，并把壓縮信息加到擴(kuò)展電路TE上以及把圖像編碼信息加到圖像解碼裝置PD上。
頻率多路分離電路22的工作是基于從最先提到的R.E.克羅希爾等人所寫論文中得知的十中抽一技術(shù)。
顯然，除掉所示的這種應(yīng)用以外，本發(fā)明的概念還可用于調(diào)制一解調(diào)方法。例如，在圖4電視發(fā)射機(jī)中，數(shù)字圖像編碼信號(hào)可以直接在作為調(diào)制器的乘法器中調(diào)制到頻率fsc上，或者通過(guò)與雙二進(jìn)制編碼電路9相對(duì)應(yīng)的、傳統(tǒng)的雙二進(jìn)制編碼電路在乘法器中調(diào)制到fsc上。當(dāng)比特率和fsc的值選得適當(dāng)時(shí)，由此得到的信號(hào)可以被圖5所示的電視接收機(jī)接收，在圖5所示電視接收機(jī)中，頻分多路分離電路22可以被更加傳統(tǒng)的類型(例如，用于聲音/數(shù)據(jù)分量的第一低通濾波器和一個(gè)解調(diào)器，在解調(diào)器之后為用于圖像編碼信號(hào)的第二低通濾波器)所取代，或者22根本不被取代。而且，所述fsc和HD信號(hào)比特率的數(shù)值，只是為了解釋的目的才提到的，也可以采用經(jīng)過(guò)適當(dāng)選擇的其它數(shù)值。
在電視接收機(jī)中，利用適應(yīng)于HD信號(hào)的雙二進(jìn)制編碼和/或聲音/數(shù)據(jù)分量的雙二進(jìn)制編碼的雙二進(jìn)制維特比解碼是可能的，正如在以申請(qǐng)人的名義申請(qǐng)的第8703085號(hào)法國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的那樣。用這樣的解碼方法，對(duì)于所接收的雙二進(jìn)制HD和/或聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)中的傳輸錯(cuò)誤，能夠校正到一定程度。這樣的雙二進(jìn)制維特比解碼最好是在信號(hào)處理裝置32和/或25、26或27中進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用來(lái)傳輸時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的一種電視廣播系統(tǒng)，在該信號(hào)的各行中，依次包括第一、第二和第三部分，這第一、第二和第三部分分別包含比特率為10.125Mb/S的數(shù)字式聲音/數(shù)據(jù)分量、時(shí)軸壓縮色度編碼分量和時(shí)軸壓縮亮度編碼分量，所述時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)還包括數(shù)字式圖像編碼信號(hào)；所述系統(tǒng)的特征在于，把數(shù)字式圖像編碼信號(hào)和聲音/數(shù)據(jù)分量-道以頻分多路復(fù)用方式包含在所述第一部分中，所述數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的比特率對(duì)聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率有固定的比值，并且最多等于聲音/數(shù)據(jù)分量的比特率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電視廣播系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)字式聲音/數(shù)據(jù)分量的比特適峭枷癖嗦胄藕瘧忍羋實(shí)惱 還在于把數(shù)字式圖像編碼信號(hào)調(diào)制到副載頻上，該副載頻是數(shù)字式圖像編碼信號(hào)時(shí)鐘頻率之半的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種電視廣播系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的副載頻是時(shí)軸壓縮的亮度分量取樣頻率之半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電視廣播系統(tǒng)，其特征在于圖像編碼信號(hào)包括運(yùn)動(dòng)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的電視廣播系統(tǒng)所用的電視發(fā)射機(jī)其特征在于，具有對(duì)數(shù)字式圖像編碼信號(hào)進(jìn)行雙二進(jìn)制編碼的雙二進(jìn)制編碼電路，該電路包括一個(gè)具有第一、第二輸入端和一個(gè)輸出端的異或門，第一輸入端構(gòu)成了數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的輸入端，輸出端通過(guò)第一延時(shí)電路連接到第二輸入端上，所述輸出端耦合到減法器的第一輸入端上，并且通過(guò)第二延時(shí)電路把該輸出端還耦合到減法器的第二輸入端上，所述減法器提供二進(jìn)制編碼的圖像編碼信號(hào)，所述第一和第二延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互相相等的比特延時(shí)，比特延時(shí)的數(shù)值最多等于數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電視發(fā)射機(jī)，其特征在于，內(nèi)插濾波器被耦合到雙二進(jìn)制編碼電路的輸出端上，并具有數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率整數(shù)倍的取樣頻率，用來(lái)選擇數(shù)字式圖像編碼信號(hào)的頻譜，該頻譜的中心頻率為時(shí)軸壓縮的圖像和亮度分量取樣頻率之半。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的電視廣播系統(tǒng)中用的包括時(shí)分多路分離裝置的電視接收機(jī)，其特征在于，把頻分多路分離電路耦合到所述時(shí)分多路分離裝置的輸出端上，利用頻分分離電路把以頻分多路復(fù)用方式包含在第一部分中的聲音/數(shù)據(jù)分量與圖像編碼信號(hào)分離開(kāi)來(lái);通過(guò)時(shí)軸擴(kuò)展電路把該多路分離電路耦合到圖像解碼信號(hào)的處理裝置上，頻分多路分離電路還包括時(shí)鐘頻率電路，時(shí)鐘頻率電路用來(lái)從耦合到時(shí)軸擴(kuò)展電路上的聲音/數(shù)據(jù)分量的時(shí)鐘頻率中獲得數(shù)字圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電視接收機(jī)，其特征在于，頻分多路分離電路之前為具有奈奎斯特邊界的低通濾波器，該邊界處在時(shí)軸壓縮的亮度分量取樣頻率之半處。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的電視接收機(jī)，其特征在于，維持比解碼被耦合到頻分多路分離裝置的輸出端上，并且適應(yīng)于雙二進(jìn)制編碼、用來(lái)校正至少是在數(shù)字式圖像編碼信號(hào)中的錯(cuò)誤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電視廣播系統(tǒng)中用的如權(quán)利要求7和8的包括用來(lái)再生時(shí)鐘頻率為20.25MHz的時(shí)鐘再生電路的電視接收機(jī)，其特征在于，頻分多路分離電路包括第一和第二取樣電路，把第一和第二取樣電路共同連接到頻分多路分離電路的輸入端上，把最后提到的時(shí)鐘頻率加到頻分多路分解電路上，用來(lái)在第一和第二取樣電路中對(duì)于包含在第一部分中的頻分多路復(fù)用信號(hào)進(jìn)行交替取樣，把第一和第二取樣電路的輸出分別耦合到加法器和減法器上，以便對(duì)第一和第二取樣電路的輸出樣本進(jìn)行相互加減，所述加法器通過(guò)截止頻率為聲音/數(shù)據(jù)分量時(shí)鐘頻率之半的低通濾波器耦合到聲音/數(shù)據(jù)信號(hào)的處理裝置上，所述減法器通過(guò)截止頻率為數(shù)字式圖像編碼信號(hào)時(shí)鐘頻率之半的低通濾波器耦合到圖像編碼處理裝置上。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的電視廣播系統(tǒng)中用的電視接收機(jī)，其特征在于有用來(lái)處理包括在圖像編碼信號(hào)中的運(yùn)動(dòng)信息的裝置。
全文摘要
用來(lái)傳輸時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)的電視廣播系統(tǒng)，在該信號(hào)的各行中，依次包括第一、第二和第三部分，它們分別包含比特率為10.125Mb/s的數(shù)字聲音/數(shù)據(jù)分量、時(shí)軸壓縮色度編碼分量和時(shí)軸壓縮亮度編碼分量，上述時(shí)分多路復(fù)用電視信號(hào)還包括數(shù)字圖像編碼信號(hào)。數(shù)字圖像編碼信號(hào)和聲音/數(shù)據(jù)分量一道，以頻分多路復(fù)用方式包含在上述第一部分中，該數(shù)字圖像編碼信號(hào)的時(shí)鐘頻率與聲音/數(shù)據(jù)分量的時(shí)鐘頻率有固定的比值。
文檔編號(hào)H04N11/24GK1034457SQ8810818
公開(kāi)日1989年8月2日 申請(qǐng)日期1988年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月3日
發(fā)明者倫納德斯·約瑟夫·邁克爾·魯伊滕堡 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司