DE3843423C1 - Compatible television transmission system - Google Patents

Compatible television transmission system

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DE3843423C1 DE3843423A DE3843423A DE3843423C1 DE 3843423 C1 DE3843423 C1 DE 3843423C1 DE 3843423 A DE3843423 A DE 3843423A DE 3843423 A DE3843423 A DE 3843423A DE 3843423 C1 DE3843423 C1 DE 3843423C1
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Abstract

In a television transmission system compatible with conventional television standards, the active parts of separated lines at the top and bottom edge of the picture are transmitted with analogue coding and with reduced modulation percentage invisibly, for example within the level range between black level and synchronisation pulse level. As an alternative, digital support information for the reconstruction of the separated lines from the spatially or temporally adjacent lines is exclusively transmitted in the free spaces at the top and bottom edge of the picture.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompatibles Übertragungssystem gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2. Ein derartiges Übertragungssystem ist in den älteren Patentanmeldungen P 38 40 054.5 und P 38 41 173.3 beschrieben.The invention relates to a compatible transmission system according to the generic term of the sibling Claims 1 and 2. Such a transmission system is in the older patent applications P 38 40 054.5 and P 38 41 173.3.

Für verbesserte Fernsehübertragungssysteme erweist es sich schon aus Gründen der Akzeptanz durch die Öffentlichkeit als erforderlich, das Bild-Seitenverhältnis der Fernsehempfänger von bisher 4 : 3 auf 16 : 9 (= empfohlenes Bild-Seitenverhältnis künftiger HDTV-Standards) oder 5 : 3 zu erhöhen, ohne die Kompatibilität zu existierenden Fernsehnormen (PAL, NTSC, SECAM) zu verlieren.Proved for improved television broadcasting systems for reasons of acceptance by the Public as required, the aspect ratio the television receiver from previously 4: 3 16: 9 (= recommended future aspect ratio HDTV standards) or 5: 3 increase without compatibility to existing television standards (PAL, NTSC, SECAM) to lose.

Hierzu wird in der älteren Patentanmeldung P 38 40 054.5 vorgeschlagen, senderseitig zunächst jede vierte Zeile des Bildsignals abzusondern und die verbleibenden Zeilen spatial zu komprimieren oder in richtiger spatialer Lage zu interpolieren. In den frei werdenden spatialen Räumen werden am oberen und unteren Bildrand die abgesonderten vierten Zeilen direkt oder in verwürfelter Form zugesetzt. Aus dem empfangenen, decodierten Bildsignal wird das ursprüngliche Bildsignal mit dem Bild-Seitenverhältnis von 16 : 9 bzw. 5 : 3 dadurch rekonstruiert, daß die am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen nach erfolgter Decodierung in richtiger Zeilenreihenfolge in die übrigen spatial dekomprimierten Zeilen eingefügt werden. Bei der Wiedergabe des Empfangssignals auf einem herkömmlichen 4 : 3-Fernsehempfänger sind die am oberen und unteren Bildrand zugesetzten, codierten Zeilen oder Zeileninformationen bei richtig abgestimmten Empfänger unsichtbar.This is explained in the older patent application P 38 40 054.5 proposed, on the transmitter side First separate every fourth line of the image signal and spatially compress the remaining lines or to interpolate in the correct spatial position. In The spatial spaces that become free become at the top and lower margin of the picture the separated fourth lines added directly or in a cubed form. From the received, decoded picture signal becomes the original Image signal with the aspect ratio of  16: 9 or 5: 3 reconstructed by the fact that the lines added at the top and bottom of the screen decoding in the correct row order inserted into the other spatially decompressed lines will. When playing the received signal on a conventional 4: 3 television receiver encoded at the top and bottom of the picture Lines or line information when properly matched Receiver invisible.

Im übrigen ist aus der DE-OS 34 15 725 ein Fernsehübertragungssystem bekannt, bei dem die Farbinformation am oberen Bildrand übertragen wird.For the rest, from DE-OS 34 15 725 is a television transmission system known, in which the color information is transmitted at the top of the image becomes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß die herkömmlichen Fernsehkanalbandbreite von 7 MHz für die Signalübertragung nicht überschritten wird.The object of the invention is a method of the type mentioned at the outset, that the conventional television channel bandwidth of 7 MHz for signal transmission is not exceeded.

Um die Zeilen am oberen und unteren Bildrand unsichtbar zu machen, ist nur ein begrenzter Modulationsgrad und damit nur begrenzter Störabstand zulässig. Geringere Sichtbarkeit und besserer Störabstand sind mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erreichbar, dabei werden nicht analoge Teile der abgesonderten Zeilen selbst, sondern lediglich Stützinformationen zum Empfänger übertragen. Aus diesen digitalen Stützinformationen werden aus den sichtbar übertragenen drei oder vier Zeilen, die abgesonderten mehr oder weniger genau rekonstruiert.Invisible around the lines at the top and bottom of the image doing is only a limited degree of modulation and therefore only a limited signal-to-noise ratio is permissible. Lesser Visibility and better signal-to-noise ratio are included the features of claim 4 attainable are not analog parts of the separate lines itself, but only supporting information about the recipient transfer. From this digital support information are transferred from the visible three or four lines, the more or less separated ones reconstructed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 oder 4 alternativ gelöst. This object is achieved by the characterizing Features of claims 1 or 4 alternatively solved.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fernsehübertragungssystems ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the television transmission system according to the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on an embodiment explained in more detail in the drawings. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild der senderseitigen Anordnung bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernsehübertragungssystems; Fig. 1 is a block diagram of the transmitter-side arrangement in an embodiment of the television transmission system according to the invention;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der empfängerseitigen Anordnung bei dem Fernsehübertragungssystem nach Fig. 1 und Fig. 2 is a block diagram of the receiver side arrangement in the television transmission system of Fig. 1 and

Fig. 3 ein schematisches Zeitdiagramm für eine sichtbare und eine unsichtbare Zeile bei dem Fernsehübertragungssystem nach Fig. 1. FIG. 3 shows a schematic time diagram for a visible and an invisible line in the television transmission system according to FIG. 1.

In dem senderseitigen Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist mit 10 eine Fernsehbildquelle bezeichnet, welche mit einem Raster entsprechend einem vergrößerten Bild-Seitenverhältnis von 16 : 9 bzw. 5 : 3 abtastet. Im dargestellten Beispielsfalle entsprechen die von der Bildquelle 10 erzeugten Bildsignale einem herkömmlichen Standard, mit Ausnahme des geänderten Bild-Seitenverhältnisses. Entsprechend dem PAL-Standard umfaßt jedes Fernsehbild 575 aktive Zeilen. In the block diagram on the transmitter side according to FIG. 1, 10 denotes a television image source which scans with a raster corresponding to an enlarged aspect ratio of 16: 9 or 5: 3. In the example shown, the image signals generated by the image source 10 correspond to a conventional standard, with the exception of the changed image aspect ratio. According to the PAL standard, each television picture has 575 active lines.

Das Ausgangssignal der Bildquelle 10 wird einer Bildsignalverarbeitungsstufe 20 zugeführt, welche aus jeder Gruppe von vier bzw. fünf aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals eine Zeile absondert und die verbleibenden Zeilen spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert. In den frei werdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden die abgesonderten vierten bzw. fünften Zeilen zugesetzt. Die Einzelheiten dieser Bildsignalverarbeitung sind in der Patentanmeldung P 38 40 054.5 angegeben, so daß hierauf verwiesen werden darf. Im Gegensatz zur Patentanmeldung P 38 40 054.5, werden entsprechend Patentanspruch 1 nicht die abgesonderten Zeilen direkt, sondern, wie das Beispiel in Tabelle 1 zeigt, analog codiert, z. B. als Differenzprodukt zu räumlich oder zeitlich benachbarten Zeilen und zusätzlich ohne Farbträger übertragen. Durch diese Codierung wird das stärkere Rauschen der abgesonderten Zeilen bei der Decodierung im Empfänger auf drei Zeilen verteilt, wie Tabelle II zeigt, außerdem wird durch die Differenzbildung der Modulationsgrad reduziert. Die abgesonderten codierten Zeilen werde oberhalb des Schwarzwertes im Bereich Superschwarz und damit unsichtbar am oberen und unteren Bildschirmrand des normalen PAL-Empfängers übertragen gemäß Fig. 3. Bei der einfachen analogen Codierung nach Anspruch 1 entfallen die Teile 40 und 50 im Blockschaltbild. Das verarbeitete Bildsignal am Ausgang der Stufe 20 wird in einem nachgeschalteten Coder 30 entsprechend der gewünschten Fernsehnorm, z. B. PAL-Norm, codiert. Anstelle einer PAL-Codierung kann in vorteilhafter Weise auch entsprechend dem sogenannten I-PAL-Verfahren (DE-PS 33 38 192) codiert werden, um Übersprech-Effekte zwischen Leuchtdichte und Farbsignalkomponenten zu vermeiden.The output signal of the image source 10 is fed to an image signal processing stage 20 which separates one line from each group of four or five successive lines of the image signal and compresses the remaining lines spatially or interpolates them in the correct spatial position. The separated fourth and fifth lines are added in the free spaces at the top and bottom of the picture. The details of this image signal processing are given in patent application P 38 40 054.5, so that reference may be made to this. In contrast to patent application P 38 40 054.5, according to claim 1 not the separate lines are directly, but, as the example in Table 1 shows, coded analogously, e.g. B. as a difference product to spatially or temporally adjacent lines and additionally transmitted without a color carrier. By means of this coding, the stronger noise of the separated lines when decoding in the receiver is distributed over three lines, as shown in Table II, and the degree of modulation is also reduced by forming the difference. The separated coded lines are transmitted above the black level in the super black area and thus invisibly at the top and bottom of the screen of the normal PAL receiver as shown in FIG. 3. In the simple analog coding according to claim 1, parts 40 and 50 are omitted in the block diagram. The processed image signal at the output of stage 20 is in a downstream encoder 30 according to the desired television standard, for. B. PAL standard, coded. Instead of PAL coding, coding can also advantageously be carried out in accordance with the so-called I-PAL method (DE-PS 33 38 192) in order to avoid crosstalk effects between luminance and color signal components.

Tabelle I Table I

Beispiel einer Zeilen-Interpolation auf der Senderseite für das 16 : 9 Format Example of line interpolation on the transmitter side for the 16: 9 format

Der kompatible 4 : 3-Fernsehempfänger wertet nur die 431 interpolierten Zeilen als 16 : 9 Format aus. Im verbesserten Breitbild-Empfänger werden alle 575 aktiven Zeilen entsprechend der folgenden Tabelle II rekonstruiert. The compatible 4: 3 television receiver only evaluates that 431 interpolated lines as 16: 9 format. in the improved widescreen receivers are all 575 active rows according to the following Table II reconstructed.  

Tabelle II Table II

Beispiel einer Zeilen-Rekonstruktion im "16 : 9"-Breitbild-Empfänger Example of a line reconstruction in the "16: 9" widescreen receiver

Das Tonsignal 60 und das Bildsignal 90 werden bei der Erfindung entsprechend Anspruch 1 um jeweils ca. 14 ms verzögert. Die genaue Berechnung der Verzögerungszeit ist in der Patentanmeldung P 38 41 173.3 angegeben. Anschließend erfolgt die FM-Modulation des Tones 70 und die bekannte Restseitenband-AM-Modulation des Bildsignals 100.The sound signal 60 and the image signal 90 are delayed in the invention according to claim 1 by about 14 ms each. The exact calculation of the delay time is given in patent application P 38 41 173.3. This is followed by the FM modulation of the sound 70 and the known residual sideband AM modulation of the image signal 100 .

Auf der Empfangsseite Fig. 2 werden bei normalem PAL-Empfang mit dem üblichen Bilddemodulator 120, PAL-Decoder 130 das Breitbild mit den bekannten schwarzen Rändern am oberen und unteren Bildrand auf dem 625-Zeilen-Bildschirm 140 wiedergegeben. Für den Breitbildempfänger wird das demodulierte Signal nach dem Bilddemodulator 150 in 160 zwischengespeichert. Die Stufen 170 und 180 entfallen bei analoger Übertragung. Gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 werden nach der PAL-Decodierung 210 in Stufe 220 die Zeilen regeneriert und zurückgeordnet und dem 16 : 9-Bildschirm 230 zugeführt.In normal PAL reception with the usual image demodulator 120 , PAL decoder 130, the widescreen with the known black edges at the top and bottom of the image on the 625-line screen 140 are reproduced on the reception side of FIG. 2. For the widescreen receiver, the demodulated signal is buffered in 160 after the image demodulator 150 . Levels 170 and 180 are not required for analog transmission. According to the characterizing part of claim 1, the lines are regenerated and rearranged after the PAL decoding 210 in stage 220 and fed to the 16: 9 screen 230 .

Bei einer alternativen Ausführungsform der Breitbild- Übertragung wird nicht die abgesonderte Zeile selbst, bzw. eine analog codierte breitbandige Version übertragen, sondern lediglich begrenzte digitale Stützinformationen, die aus den drei oder vier Zeilen des kompatiblen Empfangs die ursprünglich vier bzw. fünf Zeilen rekonstruieren. Zusätzlich zu den geschilderten Teilen enthält für diese Version das Senderblockschaltbild einen Stützwert-Prozessor 40, der z. B. Bewegungsvektoren zur Rekonstruktion der fehlenden Zeile berechnet. Diese Bewegungsvektoren werden in 50 digital codiert, z. B. im Duobinär-Code und in den Zeilen am oberen und unteren Bildschirmrand oberhalb des Schwarzwertes übertragen. Zur Verminderung der Sichtbarkeit dieser Digital-Modulation wird die Taktfrequenz mit der Zeilenfrequenz verkoppelt, außerdem wird das digitale Spektrum in eine wenig störende Zeilen- und Bildoffsetposition gelegt.In an alternative embodiment of the widescreen transmission, it is not the separate line itself or an analog-coded broadband version that is transmitted, but rather only limited digital support information which reconstructs the originally four or five lines from the three or four lines of compatible reception. In addition to the parts described for this version, the transmitter block diagram contains a base value processor 40 which , for. B. Motion vectors for the reconstruction of the missing line are calculated. These motion vectors are digitally encoded in 50 , e.g. B. in the duobinary code and in the lines at the top and bottom of the screen above the black level. To reduce the visibility of this digital modulation, the clock frequency is coupled to the line frequency, and the digital spectrum is also placed in a line and image offset position that is not very distracting.

Im Empfänger erfolgt in 170 die digitale Decodierung der übertragenen Stützwerte und in 180 die Berechnung des Algorithmus zur Regeneration aller Zeilen des Breitbildes.The digital decoding takes place in 170 in the receiver the transferred base values and in 180 the calculation of the algorithm for the regeneration of all lines of the Widescreen.

Claims (11)

1. Mit herkömmlichen Fernsehnormen kompatibles Fernsehübertragungssystem, bei dem bildquellenseitig mit einem Raster entsprechend einem vergrößerten Bild-Seitenverhältnis von z. B. 16 : 9 oder 5 : 3 abgetastet wird, mit folgenden Verfahrensschritten:
  • a) Aus jeder Gruppe von aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals wird eine Zeile abgesondert und die verbleibenden Zeilen werden spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert;
  • b) in den frei werdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden die abgesonderten Zeilen zugesetzt;
  • c) das resultierende Bildsignal wird codiert übertragen, und
  • d) aus dem empfangenen, decodierten Bildsignal wird das ursprüngliche Bildsignal mit dem Bild-Seitenverhältnis von z. B. 16 : 9 bzw. 5 : 3 dadurch rekonstruiert, daß die abgesonderten und ebenfalls decodierten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen in richtiger Zeilenreihenfolge in die übrigen spatial dekomprimierten Zeilen eingefügt werden,
1. TV transmission system compatible with conventional television standards, in which the image source side with a grid corresponding to an enlarged aspect ratio of z. B. 16: 9 or 5: 3 is scanned with the following method steps:
  • a) One line is separated from each group of successive lines of the image signal and the remaining lines are spatially compressed or interpolated in the correct spatial position;
  • b) the separate lines are added in the spatial spaces that become free at the top and bottom of the picture;
  • c) the resulting image signal is transmitted coded, and
  • d) from the received, decoded picture signal, the original picture signal with the picture aspect ratio of z. B. 16: 9 or 5: 3 reconstructed by inserting the separated and likewise decoded lines added at the top and bottom edge of the image in the correct line sequence into the other spatially decompressed lines,
dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Teile der abgesonderten Zeilen nicht im sichtbaren Pegelbereich, sondern etwa im Pegelbereich zwischen Schwarzpegel und Synchronimpulspegel am oberen und unteren Bildrand mit reduziertem Modulationsgrad analog codiert, z. B. als Differenzsignal zwischen der abgesonderten Zeile und einer räumlich oder zeitlich benachbarten Zeile übertragen werden. characterized in that the active parts of the separated lines are not coded in the visible level range, but rather in the level range between black level and sync pulse level at the upper and lower edge of the image with a reduced degree of modulation, e.g. B. transmitted as a difference signal between the separated line and a spatially or temporally adjacent line. 2. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die hintere Schwarzschulter in Richtung Weißpegel verschoben werden kann.2. TV transmission system according to claim 1, characterized in that in addition the rear Black shoulder shifted towards white level can be. 3. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zeilen am oberen und unteren Bildrand der modulierten Farbträger weggelassen werden kann.3. TV transmission system according to claim 1 or 2, characterized in that in the rows at the top and the lower edge of the picture of the modulated ink carriers are omitted can be. 4. Mit herkömmlichen Fernsehnormen kompatibles Fernsehübertragungssystem, bei dem bildquellenseitig mit einem Raster entsprechend einem vergrößerten Bild- Seitenverhältnis von z. B. 16 : 9 oder 5 : 3 abgetastet wird, mit folgenden Verfahrensschritten:
  • a) Aus jeder Gruppe von aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildsignals wird eine Zeile abgesondert und die verbleibenden Zeilen werden spatial komprimiert oder in richtiger spatialer Lage interpoliert;
  • b) in den frei werdenden spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand werden die abgesonderten Zeilen zugesetzt;
  • c) das resultierende Bildsignal wird codiert übertragen, und
  • d) aus dem empfangenen, decodierten Bildsignal wird das ursprüngliche Bildsignal mit dem Bild-Seitenverhältnis von z. B. 16 : 9 bzw. 5 : 3 dadurch rekonstruiert, daß die abgesonderten und ebenfalls decodierten, am oberen und unteren Bildrand zugesetzten Zeilen in richtiger Zeilenreihenfolge in die übrigen spatial dekomprimierten Zeilen eingefügt werden,
4. TV transmission system compatible with conventional television standards, in which the image source side with a raster corresponding to an enlarged aspect ratio of z. B. 16: 9 or 5: 3 is scanned with the following method steps:
  • a) One line is separated from each group of successive lines of the image signal and the remaining lines are spatially compressed or interpolated in the correct spatial position;
  • b) the separate lines are added in the spatial spaces that become free at the top and bottom of the picture;
  • c) the resulting image signal is transmitted coded, and
  • d) from the received, decoded picture signal, the original picture signal with the picture aspect ratio of z. B. 16: 9 or 5: 3 reconstructed by inserting the separated and likewise decoded lines added at the top and bottom edge of the image in the correct line sequence into the other spatially decompressed lines,
dadurch gekennzeichnet, daß in den freien spatialen Räumen am oberen und unteren Bildrand ausschließlich digitale Stützinformationen zur Rekonstruktion der abgesonderten Zeilen aus den sichtbar übertragenen Zeilen des gleichen und/oder des benachbarten Vollbildes übertragen wird. characterized, that in the free spatial spaces on the upper and bottom digital image only digital support information for the reconstruction of the separate Lines from the visible transferred lines of the same and / or the neighboring frame is transmitted.   5. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als digitale Stützinformation eine begrenzte Zahl von Bewegungsvektoren pro abgesonderter Zeile übertragen wird.5. TV transmission system according to claim 4, characterized characterized that as digital support information a limited number of motion vectors is transmitted per separate line. 6. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvektoren digital übertragen werden, und daß die digitale Codierung, z. B. Dubinär-Code so gewählt wird, daß die wesentliche Energieanteile in der Mitte des Videospektrums liegen.6. TV transmission system according to claim 4 or 5, characterized in that the motion vectors digitally transmitted, and that the digital Coding, e.g. B. Dubinary code is chosen so that the essential energy in the middle of the video spectrum. 7. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt der digitalen Stützinformation mit der Zeilenfrequenz verkoppelt wird.7. television transmission system according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the clock of the digital Support information coupled to the line frequency becomes. 8. Fernsehübertragungssystem nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz so verschoben wird, daß die digitalen Spektralkomponenten im günstigen Zeilen- oder Präzisionsoffset liegen.8. television transmission system according to claim 4 or 7, characterized in that the clock frequency so is shifted that the digital spectral components in cheap line or precision offset lie. 9. Fernsehübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus jeder Gruppe von vier oder fünf aufeinanderfolgenden Zeilen eine Zeile abgesondert wird.9. TV transmission system according to one of the claims 1 to 8, characterized in that from each Group of four or five consecutive Lines one line is separated.
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