專利名稱：具有輔助載波的高級(jí)兼容電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用輔助基帶信息調(diào)制輔助載波信號(hào)的寬屏幕擴(kuò)展清晰度電視(EDTV)系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的電視接收機(jī)，例如以美國及其它地方所采用的NTSC廣播標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的接收機(jī)，有4∶3的寬高比(顯示圖象的寬度對(duì)高度之比)。近來，對(duì)使用具有較大寬高比的電視接收機(jī)系統(tǒng)感興趣，例如2∶1，16∶9或5∶3，因?yàn)?，這種寬高比較傳統(tǒng)電視接收機(jī)的4∶3寬高比更近似或等于人眼的寬高比。具有5∶3寬高比的視頻信號(hào)受到特別的注意，因?yàn)樵摫戎蹬c電影片的寬高比近似，因此，這樣的信號(hào)可不用剪切圖象信息而直接發(fā)射及接收。但是，簡單地發(fā)射增大了寬高比的信號(hào)的寬屏幕電視系統(tǒng)與具有傳統(tǒng)寬高比接收機(jī)的傳統(tǒng)系統(tǒng)不相容。這使廣泛使用寬屏幕系統(tǒng)發(fā)生了困難。
為此，希望有一種與傳統(tǒng)電視接收機(jī)兼容的寬屏幕系統(tǒng)，更希望有一種能提供增強(qiáng)或擴(kuò)展顯示圖象清晰度的兼容寬屏幕系統(tǒng)，以提供特佳的圖象細(xì)節(jié)。例如，這樣的EDTV(擴(kuò)展清晰度電視)寬屏幕系統(tǒng)可以含有提供逐行掃描圖象的裝置。這樣一個(gè)寬屏幕EDTV系統(tǒng)的實(shí)例由M.A.Isnardi等人在題為“ACTV(高級(jí)兼容電視)系統(tǒng)中兼容性及可恢復(fù)性的編碼”的論文中公開了。該文發(fā)表在《IEEETransactionsonBroadcasting》，1987年12月Vol.BC-33，No.4。在這個(gè)系統(tǒng)中，形成了包括第一、第二、第三和第四分量的電視信號(hào)。第二分量(高頻邊條信息)和第三分量(附加高頻亮度細(xì)節(jié)信息)正交調(diào)制在輔助副載波上。利用正交解調(diào)，在接收機(jī)中恢復(fù)第二和第三分量。
在傳統(tǒng)正交調(diào)制的情況下，正交載波周圍的上邊帶及下邊帶中，每一個(gè)都是既含有第一也含有第二正交調(diào)制信號(hào)分量。正交調(diào)制分量的正常分離需要基準(zhǔn)振蕩器(例如，接收機(jī)中正交解調(diào)器部分的本機(jī)振蕩器)呈現(xiàn)出精確的相位特性，以保持這兩個(gè)正交調(diào)制信號(hào)分量互不干擾。本機(jī)基準(zhǔn)振蕩器的相位誤差將產(chǎn)生兩個(gè)調(diào)制分量之間的串?dāng)_，如果相位誤差足夠大，則串?dāng)_是顯著的。如果相位誤差足夠大，例如是90°，則這兩個(gè)分量的信息成分因解調(diào)而互換位置，引起嚴(yán)重的圖象失真。由于信號(hào)“重影”的結(jié)果，也可能產(chǎn)生不期望的串?dāng)_效應(yīng)。在這種情況下，正交載波將以任意相位而出現(xiàn)，足以使調(diào)制分量中所含的信息產(chǎn)生顯著的失真。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，避免了因正交調(diào)制/解調(diào)方案中存在著相位誤差而潛在的困難。
依據(jù)本發(fā)明原理，信號(hào)相位不依賴于輔助載波信號(hào)的分離的第一和第二調(diào)制分量。特別是在所公開本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二輔助寬屏幕EDTV信號(hào)分量每一個(gè)都是作為抑制載波的單邊帶信號(hào)而發(fā)射的。第一調(diào)制分量占據(jù)抑制載波的下邊帶頻帶，不含有第二調(diào)制分量;第二調(diào)制分量占據(jù)抑制載波的上邊帶頻帶，不含有第一分量。此方案以下稱為雙單邊帶(DSSB)編碼器系統(tǒng)。
在所公開的應(yīng)用本發(fā)明原理的兼容寬屏幕EDTV電視系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)原始高分辨率的逐行掃描寬屏幕信號(hào)進(jìn)行編碼，以包括由復(fù)合信號(hào)得出的四個(gè)分量，對(duì)這四個(gè)分量在單一信號(hào)傳送通道中重新組合起來之前，分別進(jìn)行了處理。
第一分量是具有標(biāo)準(zhǔn)4∶3寬高比的主要2∶1隔行信號(hào)。該分量包括已時(shí)間擴(kuò)展到幾乎占據(jù)4∶3寬高比的有效行時(shí)間的寬屏幕信號(hào)的中心部分;和已時(shí)間壓縮到左、右水平圖象過掃描區(qū)的兩邊條水平低頻信息，在標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示中，過掃描區(qū)的這種信息是看不見的。
第二分量是輔助的2∶1隔行信號(hào)，它包括每一邊條已時(shí)間擴(kuò)展到有效行時(shí)間一半的左、右邊條高頻信息，因此，已擴(kuò)展的邊條信息實(shí)際上占據(jù)了整個(gè)有效行時(shí)間。此分量是DSSB調(diào)制系統(tǒng)的一個(gè)邊帶調(diào)制分量。
第三分量是輔助的、由寬屏幕信號(hào)源得出的2∶1隔行信號(hào)，它包括約5.0MHz和6.2MHz之間的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息。此分量在下頻率平移以后，代表DSSB調(diào)制系統(tǒng)的第二邊帶調(diào)制分量。
第四分量是輔助的、2∶1隔行的“輔助者”(helper)信號(hào)，它包括垂直-時(shí)間(V-T)亮度細(xì)節(jié)信息，換言之，是在從逐行掃描轉(zhuǎn)換到隔行掃描格式時(shí)會(huì)丟失的信息。此信號(hào)分量有助于重新構(gòu)成丟失的圖象信息，并有助于減少或消除在寬屏幕EDTV接收機(jī)中不期望的閃爍及運(yùn)動(dòng)的人工產(chǎn)物。
在寬屏幕EDTV接收機(jī)中，把含有所述四個(gè)分量的復(fù)合信號(hào)解碼為構(gòu)成該復(fù)合信號(hào)的四種分量。對(duì)已解碼的分量分別進(jìn)行處理，并用來產(chǎn)生具有增強(qiáng)分辨率的、代表圖像的寬屏幕信號(hào)。
圖中

圖1是依據(jù)本發(fā)明的使用輔助調(diào)制器裝置的兼容寬屏幕EDTV編碼系統(tǒng)的總圖;
圖1a是所公開的寬屏幕EDTV系統(tǒng)的編碼器詳細(xì)方框圖;
圖1b-1e包括有助于理解所公開的寬屏幕EDTV系統(tǒng)工作的圖;
圖2-5是有助于理解所公開系統(tǒng)工作的信號(hào)波形和圖;
圖13表示包括依據(jù)本發(fā)明的輔助解調(diào)器裝置的寬屏幕EDTV接收機(jī)的部分框圖;
圖6-12和圖14-23更詳細(xì)地說明所公開系統(tǒng)的各個(gè)方面;以及圖24a和24b分別表示了依據(jù)本發(fā)明的DSSB調(diào)制器和解調(diào)器的細(xì)節(jié)。
打算通過標(biāo)準(zhǔn)的，例如NTSC廣播通道發(fā)射大寬高比(例如5∶3)圖象的系統(tǒng)應(yīng)利用寬屏幕接收機(jī)獲得高質(zhì)量的圖象顯示，同時(shí)大大減少或消除在標(biāo)準(zhǔn)4∶3寬高比顯示中能觀察到的劣化。對(duì)圖象的兩個(gè)邊條利用信號(hào)壓縮技術(shù)，有利于標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視接收機(jī)顯示的水平過掃描區(qū)，但是，在重新構(gòu)成寬屏幕圖象的兩個(gè)邊條區(qū)域內(nèi)，可能使圖象分辨率受到損失。因?yàn)闀r(shí)間壓縮引起了頻域擴(kuò)展，只有低頻分量經(jīng)受得住在標(biāo)準(zhǔn)電視通道中的處理，此通道所呈現(xiàn)的帶寬比寬屏幕信號(hào)所需要的帶寬要窄。因此，當(dāng)兼容寬屏幕信號(hào)的已壓縮兩個(gè)邊條在寬屏幕接收機(jī)中擴(kuò)展時(shí)，在所顯示的寬屏幕圖象中心部分和兩個(gè)邊條的分辨率或高頻分量之間產(chǎn)生了顯著的差異，除非采取了措施以避免這種影響。這種顯著的差異是由于低頻邊條的信息被恢復(fù)了，但高頻信息由于視頻通道帶寬的限制而被失掉了。
在圖1系統(tǒng)中，與圖1a較詳細(xì)系統(tǒng)的公共元件用同一參考號(hào)標(biāo)定。如圖1所示，對(duì)具有左、右邊條及中心信息的原始寬屏幕逐行掃描信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得四個(gè)分開的編碼分量。這四個(gè)分量上面已經(jīng)描述過了，在圖1中，從圖象顯示的角度做了一般說明。對(duì)第一分量進(jìn)行處理(包括對(duì)中心部分信息進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展和對(duì)兩邊條部分的低頻信息進(jìn)行時(shí)間壓縮)，使得所產(chǎn)生的亮度帶寬不超過NTSC的亮度帶寬(在本實(shí)施例中，為4.2MHz)。對(duì)此信號(hào)以標(biāo)準(zhǔn)的NTSC格式進(jìn)行彩色編碼，對(duì)此信號(hào)的亮度及色度分量進(jìn)行適當(dāng)?shù)那爸脼V波(例如，利用場(chǎng)梳狀濾波器)，以便在標(biāo)準(zhǔn)的NTSC及寬屏幕接收機(jī)中提供已改善的亮-色分離度。
第二分量(邊條高頻信息)的時(shí)間擴(kuò)展使其水平帶寬減小到大約1.1MHz。此分量與主信號(hào)(第一分量)是空間不相關(guān)的，而且采取了特殊的予防措施在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)上遮掩其可見性，正如下面將要討論的那樣。
第三分量5.0MHz到6.2MHz的已擴(kuò)展高頻亮度信息，在進(jìn)一步處理之前首先頻率下移至0到1.2MHz的范圍內(nèi)。將此分量變換成標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式，使之與主信號(hào)(第一分量)在空間上相關(guān)，以遮掩其在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)上的可見性。第三分量已壓縮的兩個(gè)邊條信息所呈現(xiàn)的帶寬為中心部分信息的六分之一(0-1.2MHz)。
第四分量(垂直-時(shí)間“輔助者”)變換成標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式，使之與主信號(hào)分量相關(guān)，從而遮掩其在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)上的可見性，并將其水平帶寬限制到750KHz。
第一、第二和第三分量由各自的幀內(nèi)平均器38、64和76(一種垂直-時(shí)間(V-T)濾波器)進(jìn)行處理，以消除在寬屏幕接收機(jī)中主信號(hào)和輔助信號(hào)分量之間的V-T串?dāng)_。第一分量只在約1.5MHz以上進(jìn)行幀內(nèi)平均。在DSSB調(diào)制器框80中，第二和第三幀內(nèi)平均分量(標(biāo)志為X及Z)在先于調(diào)制3.108MHz輔助副載波ASC之前，進(jìn)行了非線性幅度壓縮，ASC不象色度副載波，ASC具有場(chǎng)交替相位。在加法器40中，把來自方框80的已調(diào)制信號(hào)(M)加到幀內(nèi)平均第一分量(N)上。所形成的輸出信號(hào)是4.2MHz帶寬的基帶信號(hào)(NTSSCF)，它與來自濾波器79的、經(jīng)過750KHz低通濾波的第四分量(YTN)一起，在方框57中正交調(diào)制射頻圖象載波，以產(chǎn)生NTSC兼容的射頻信號(hào)，該信號(hào)能夠經(jīng)過單一的、標(biāo)準(zhǔn)帶寬的廣播通道傳送到標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)或?qū)捚聊恢鹦袙呙杞邮諜C(jī)上。
正如從圖1a中編碼器將要看到的那樣，對(duì)第一分量進(jìn)行的時(shí)間壓縮容許把兩個(gè)邊條的低頻信息全部壓縮到標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)的水平過掃描區(qū)域中。利用即將討論的包括方框80的輔助副載波調(diào)制技術(shù)，以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)透明的方式，在通過視頻傳送通道時(shí)，兩個(gè)邊條的高頻信息與標(biāo)準(zhǔn)的NTSC信號(hào)共享頻譜。當(dāng)由標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)接收時(shí)，只能看到主信號(hào)(第一分量)的中心信息部分。第二和第三分量可能產(chǎn)生小幅度的干擾圖案，在正常觀看距離及正常圖象控制調(diào)節(jié)位置上覺察不到。第四分量在帶有同步視頻檢波器的接收機(jī)中被全部消除。在帶有包絡(luò)檢波器的接收機(jī)中，第四分量被處理了，但由于它與主信號(hào)相關(guān)而不被覺察。
圖1b表示所公開EDTV寬屏幕系統(tǒng)的射頻頻譜，它包括輔助信息，與標(biāo)準(zhǔn)NTSC系統(tǒng)的射頻頻譜相比較。在所公開系統(tǒng)的頻譜中，兩個(gè)邊條的高頻(分量2)和附加高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息(分量3)分別在輔助副載波(ASC)頻率3.108MHz的一側(cè)占據(jù)帶寬近似為1.1MHz的上、下邊帶。V-T“輔助者”信號(hào)信息(分量4)在主信號(hào)圖象載波頻率的每一側(cè)各延伸750KHz。
寬屏幕逐行掃描接收機(jī)包括重新構(gòu)成原始寬屏幕逐行掃描信號(hào)的裝置。與標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)相比較，重新構(gòu)成的寬屏幕信號(hào)具有帶有標(biāo)準(zhǔn)NTSC分辨率的左、右兩個(gè)邊條，并且具有特別是在圖象的靜止部分上，帶有優(yōu)異的水平和垂直亮度細(xì)節(jié)的4∶3寬高比的中心信息。
兩項(xiàng)基本考慮控制了與形成和處理第一、第二、第三和第四分量有關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)。這些考慮就是與現(xiàn)有接收機(jī)的兼容性和在接收機(jī)中的可恢復(fù)性。
完全兼容性指的是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的一致性，使得現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)能接收寬屏幕EDTV信號(hào)，而且不用專門的附加器就能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的顯示。這種意義上的兼容性要求例如，發(fā)射機(jī)的圖象掃描格式基本上與接收機(jī)的圖象掃描格式一樣，或者是在接收機(jī)圖象掃描格式的容差范圍之內(nèi)。兼容性還意味著，在標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)上顯示時(shí)，必須把附加的非標(biāo)準(zhǔn)分量在實(shí)際上或在感覺上隱藏在主信號(hào)中。為獲得后一種意義上的兼容性，所公開的系統(tǒng)利用下面的技術(shù)來隱藏輔助分量。
如上討論，兩個(gè)邊條的低頻信息實(shí)際上被隱藏在標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)的正常水平過掃描區(qū)域內(nèi)。對(duì)于與兩個(gè)邊條的低頻信息相比是低能信號(hào)的分量2，以及正常為低能高頻細(xì)節(jié)信號(hào)的分量3進(jìn)行幅度壓縮，并將其調(diào)制到頻率為3.108MHz的輔助副載波上。3.108MHz是間置頻率(半行頻的奇數(shù)倍)。選擇輔助副載波的頻率、幅度和相位，使得已調(diào)制的輔助副載波信號(hào)的可見性盡可能地減小，例如，通過從一場(chǎng)到另一場(chǎng)來控制輔助副載波的相位，使得從一場(chǎng)到下一場(chǎng)的相位改變180°，而不象色副載波從一場(chǎng)到下一場(chǎng)的相位那樣。盡管已調(diào)制的輔助副載波分量完全在色通帶之內(nèi)(2.0-4.2MHz)，但是因?yàn)樗鼈冿@示為場(chǎng)頻互補(bǔ)彩色閃爍，而這種閃爍在正常色飽和電平上不被人們所覺察，所以，已調(diào)制的輔助副載波分量在感覺上被隱藏起來了。此外，在幅度調(diào)制之前，對(duì)調(diào)制分量進(jìn)行的非線性幅度壓縮有助于把瞬時(shí)幅度過沖減小到可以接受的較低電平。通過把中心信息時(shí)間擴(kuò)展到匹配于標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式來隱藏分量3，因此，分量3與分量1空間相關(guān)(并且時(shí)間相關(guān))了。這是利用將要討論的格式編碼器來完成的。這樣的空間相關(guān)性在把分量3與分量2一起調(diào)制到輔助副載波上并與分量1組合起來之后，有助于防止分量3的信息與分量1的信息互相干擾。
通過把中心信息時(shí)間擴(kuò)展到匹配于4∶3格式，把分量4-“輔助者”信號(hào)也隱藏起來，因此使分量4與主信號(hào)空間相關(guān)了。分量4在帶有同步檢波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中被消除;在帶有包絡(luò)檢波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中，因其與主信號(hào)是空間相關(guān)的也在感覺上被隱藏起來。
在寬屏幕逐行掃描接收機(jī)中恢復(fù)分量1、分量2和分量3，是通過在發(fā)射和接收機(jī)中進(jìn)行幀內(nèi)平均處理來完成的。這種處理與圖1和圖1a發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的元件38、64和76有關(guān)，還與將要討論的接收機(jī)中的有關(guān)元件有關(guān)。幀內(nèi)平均是一種信號(hào)調(diào)整技術(shù)，這種技術(shù)為相互組合制備出兩種視覺高度相關(guān)的信號(hào)，使得利用例如場(chǎng)存儲(chǔ)裝置就能夠把它們有效并精確地恢復(fù)出來，以后甚至是在代表圖像的信號(hào)存在著運(yùn)動(dòng)的情況下，也沒有V-T(垂直-時(shí)間)串?dāng)_。為此目的而采用的這類信號(hào)調(diào)整實(shí)質(zhì)上包括使兩個(gè)信號(hào)在場(chǎng)基礎(chǔ)上一致，即隔開一場(chǎng)取兩個(gè)具有相同值的取樣。幀內(nèi)平均是達(dá)此目的的簡便技術(shù)，但是也可以利用其它技術(shù)。幀內(nèi)平均基本上是線性的、時(shí)間變化的數(shù)字前置濾波和后置濾波處理，以保證把兩個(gè)視覺高度相關(guān)的已組合信號(hào)精確地恢復(fù)出來。利用發(fā)射機(jī)編碼器的水平前置濾波器和接收機(jī)解碼器的后置濾波器之間的保護(hù)帶，來消除水平串?dāng)_。
在時(shí)域內(nèi)的幀內(nèi)平均處理，通過圖1c作了一般說明，其中，通過對(duì)相隔262H的象素(A、B和C、D)進(jìn)行平均，使對(duì)偶場(chǎng)一樣。在每一對(duì)中，用平均值來替換原始值。圖1d以圖1系統(tǒng)的角度說明幀內(nèi)平均處理。從分量2和分量3開始，在一幀內(nèi)對(duì)相隔262H的對(duì)偶象素(圖象元素)進(jìn)行平均，并且用平均值(例如X1、X3和Z1、Z3)來替換原始象素值。在一幀之內(nèi)產(chǎn)生了V-T平均，并且不超過幀的邊界。在分量1的情況下，幀內(nèi)平均僅對(duì)約1.5MHz以上的信息執(zhí)行，因而不影響較低頻率的垂直細(xì)節(jié)信息。在分量1和分量2的情況下，幀內(nèi)平均對(duì)包括亮度分量(Y)和包括整個(gè)色頻帶內(nèi)的色度分量(C)的復(fù)合信號(hào)執(zhí)行。由于相隔262H的象素對(duì)色副載波是“同相”的，所以復(fù)合信號(hào)的色度分量經(jīng)受得住幀內(nèi)平均?？刂菩碌妮o助副載波的相位，使之對(duì)相隔262H的象素是精確反相的，因此與色副載波的相位不一樣。因此，在裝置40中，當(dāng)把分量2和分量3(調(diào)制以后)加到分量1上時(shí)，相隔262H的象素有(M+A)和(M-A)的形式，其中M是主復(fù)合信號(hào)中1.5MHz以上的一個(gè)取樣，A是輔助的已調(diào)制信號(hào)的一個(gè)取樣。
利用幀內(nèi)平均，實(shí)際上消除了V-T串?dāng)_，甚至在存在著運(yùn)動(dòng)的情況下。關(guān)于這一點(diǎn)，幀內(nèi)平均處理產(chǎn)生了相隔262H同樣的取樣。在接收機(jī)中，精確地(即沒有串?dāng)_)恢復(fù)這些取樣的信息內(nèi)容是一件簡單的事，那就是通過在一幀之內(nèi)平均并差分相隔262H的象素取樣，從而恢復(fù)主信號(hào)和輔助信號(hào)信息。在接收機(jī)解碼器中，通過幀內(nèi)平均和差分處理，基本上能夠完整地恢復(fù)已幀內(nèi)平均的原始信息，因?yàn)橐呀?jīng)使原始的視覺高度相關(guān)的信息從一場(chǎng)到一場(chǎng)基本上相同了。
還是在接收機(jī)中，利用同步射頻檢波器，對(duì)射頻通道進(jìn)行正交解調(diào)。由此，把分量4與其它三個(gè)分量分離開來。利用幀內(nèi)平均及差分把分量1與已調(diào)制的分量2和分量3分離開來，并且利用解調(diào)把分量2和分量3分離開來，正如將參照?qǐng)D13討論的那樣。
在恢復(fù)了四個(gè)分量之后，對(duì)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行NTSC解碼并分離成為亮度和色度分量。對(duì)全部分量執(zhí)行相反的變換以恢復(fù)寬屏幕的寬高比，并把兩個(gè)邊條的高頻與低頻組合起來以恢復(fù)全部邊條的分辨率。把已擴(kuò)展的高頻亮度細(xì)節(jié)信息平移到其原始頻率范圍內(nèi)，并且加到利用時(shí)間內(nèi)插和“輔助者”信號(hào)轉(zhuǎn)變成逐行掃描格式的亮度信號(hào)上。色度信號(hào)利用無助的時(shí)間內(nèi)插轉(zhuǎn)換成逐行掃描格式。最后，亮度和色度的逐行掃描信號(hào)都轉(zhuǎn)換成模擬形式，并經(jīng)矩陣變換以產(chǎn)生RGB彩色圖象信號(hào)通過寬屏幕逐行掃描顯示器顯示出來。
在討論圖1a的兼容寬屏幕編碼系統(tǒng)之前，參考圖2的信號(hào)波形A和B。信號(hào)A是5∶3寬高比的寬屏幕信號(hào)，要把它轉(zhuǎn)換成如信號(hào)B所描繪的具有4∶3寬高比的標(biāo)準(zhǔn)NTSC兼容信號(hào)，寬屏幕信號(hào)A包括與主圖象信息有關(guān)、占據(jù)時(shí)間間隔TC的中心部分信息，以及與輔助圖象信息有關(guān)、占據(jù)時(shí)間間隔TS的左、右邊條部分。在此實(shí)例中，左、右邊條呈現(xiàn)出基本上相等的寬高比，它小于位于左、右邊條中央的中心信息的寬高比。
通過把一定的邊條信息完全壓縮到與時(shí)間間隔TO有關(guān)的水平過掃描區(qū)域中，把寬屏幕信號(hào)A轉(zhuǎn)換成NTSC信號(hào)B。標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)具有有效行時(shí)間間隔TA(持續(xù)時(shí)間約為52.5微秒)，TA中包括過掃描時(shí)間間隔TO、包括著要顯示的視頻信息的顯示時(shí)間間隔TD，整個(gè)水平行時(shí)間間隔TH的持續(xù)時(shí)間約為63.556微秒。對(duì)寬屏幕及標(biāo)準(zhǔn)NTSC信號(hào)，時(shí)間間隔TA和TH是一樣的。已發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的用戶電視接收機(jī)都有占整個(gè)有效行時(shí)間間隔TA至少4%的過掃描時(shí)間間隔，即，在左、右兩邊各有2%的過掃描。隔行取樣頻率為4×fsc(這里，fsc是彩色副載波的頻率)時(shí)，每一水平行時(shí)間間隔含有910個(gè)象素，其中754個(gè)象素組成要顯示的有效水平行圖象信息。
寬屏幕EDTV系統(tǒng)較詳細(xì)地示于圖1a。參看圖1a，525行、60場(chǎng)/秒的寬屏幕逐行掃描攝象機(jī)10，在本例中提供具有R.G.B分量和大的寬高比5∶3的寬屏幕彩色信號(hào)。也可以使用隔行信號(hào)源，但逐行掃描信號(hào)源產(chǎn)生優(yōu)異的結(jié)果。寬屏幕攝象機(jī)具有比標(biāo)準(zhǔn)NTSC攝像機(jī)更大的寬高比及較寬的視頻帶寬，寬屏幕攝像機(jī)的視頻帶寬尤其正比于其寬高比和每幀總行數(shù)的乘積。假設(shè)寬屏幕攝像機(jī)以恒定速度掃描，其寬高比的增大會(huì)引起其視頻帶寬相應(yīng)增大，而且當(dāng)信號(hào)由寬高比為4∶3的標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)顯示時(shí)，還會(huì)引起圖象信息水平壓縮的增大?；谶@些原因，要實(shí)現(xiàn)完全的NTSC兼容性，則需改進(jìn)寬屏幕信號(hào)。
由圖1編碼器系統(tǒng)處理的彩色視頻信號(hào)，既含有亮度信號(hào)分量也含有色度信號(hào)分量。亮度和色度信號(hào)都含有低頻及高頻信息，在下面的討論中將分別稱為“低頻”(lows)和“高頻”(highs)。
來自攝像機(jī)10的寬帶寬屏幕逐行掃描彩色視頻信號(hào)在裝置12中進(jìn)行矩陣變換，以便從R.G、B彩色信號(hào)中得出亮度分量Y及色差信號(hào)分量I和Q。寬帶逐行掃描信號(hào)Y.I.Q以8倍色副載波頻率(8×fsc)取樣，并且由在模數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置14中各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)分別從模擬形式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字(二進(jìn)制)形式，之后分別由濾波器裝置16中各自的垂直-時(shí)間(V-T)低通濾波器濾波，以產(chǎn)生已濾波的信號(hào)YF，IF和QF。這些信號(hào)中每一個(gè)都是圖2中波形A所示的形式。各自的濾波器是圖10d中所示3×3線性、時(shí)間不變的濾波器，正如要討論的那樣。這些濾波器稍微降低了垂直-時(shí)間分辨率，特別是對(duì)角線的V-T分辨率;但是，這些濾波器防止了在逐行掃描變?yōu)楦粜袙呙枰院?，在主信?hào)(圖1中的分量1)中不期望的隔行人工產(chǎn)物(例如閃爍、鋸齒邊及其它與混淆相關(guān)的效應(yīng))。在圖象的靜止部分，濾波器幾乎保持了全部垂直分辨率。
中心信息擴(kuò)展因數(shù)(CEF)是寬屏幕接收機(jī)顯示的圖象寬度和標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)顯示的圖象寬度之差的函數(shù)。寬高比為5∶3的寬屏幕顯示器的圖象寬度，是寬高比為4∶3的標(biāo)準(zhǔn)顯示器的圖象寬度的1.25倍。1.25這個(gè)因數(shù)是初始的中心信息擴(kuò)展因數(shù)，它必須調(diào)整，以考慮標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)的過掃描區(qū)域并考慮在中心和兩個(gè)邊條之間邊界區(qū)域中有意的輕微重疊，正如下面將要說明的那樣。這些考慮確定了CEF為1.19。
來自濾波網(wǎng)絡(luò)16的逐行掃描信號(hào)呈現(xiàn)為0-14.32MHz的帶寬，并且通過逐行掃描(P)-隔行掃描(I)轉(zhuǎn)換器17a、17b和17c分別轉(zhuǎn)換為2∶1隔行掃描信號(hào)，P-I轉(zhuǎn)換器的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖22和23加以討論。從轉(zhuǎn)換器17a-17c輸出的信號(hào)IF′、QF′及YF′的帶寬呈現(xiàn)為0-7.16MHz，因?yàn)楦粜袙呙栊盘?hào)的水平掃描頻率是逐行掃描信號(hào)水平掃描率的一半。在此轉(zhuǎn)換過程中，對(duì)逐行掃描信號(hào)進(jìn)行二次取樣，用有效象素取樣的一半來產(chǎn)生2∶1隔行的主信號(hào)。特別是，每一逐行掃描信號(hào)變成2∶1隔行掃描格式是利用保留每一場(chǎng)中的奇數(shù)行或偶數(shù)行并以4×fsc的速率(14.32MHz)讀出所保留的象素來進(jìn)行的。隔行信號(hào)的所有后續(xù)數(shù)字處理，以4×fsc的速率來進(jìn)行。
網(wǎng)絡(luò)17c還包括誤差予測(cè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)17c的一個(gè)輸出YF′是已前置濾波的逐行掃描分量的隔行二次取樣亮度形式。網(wǎng)絡(luò)17c的另一輸出(亮度)信號(hào)YT含有從圖象幀差分信息中得出的垂直-時(shí)間信息，并且代表接收機(jī)中“丟失”的亮度取樣實(shí)際值與予測(cè)值之間時(shí)間予測(cè)或時(shí)間內(nèi)插的誤差，正如以后將要說明的那樣。予測(cè)是以接收機(jī)中可以獲得的“前”、“后”象素幅度的時(shí)間平均值為基礎(chǔ)進(jìn)行的。信號(hào)YT是在接收機(jī)中幫助重新組成逐行掃描信號(hào)的亮度“輔助者”信號(hào)，YT基本上是接收機(jī)對(duì)非靜止圖象信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)所預(yù)計(jì)的誤差原因，YT簡化了接收機(jī)中消除這樣的誤差。在圖象的靜止部分中，這項(xiàng)誤差是零，這時(shí)在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)了理想的重新組成。已發(fā)現(xiàn)，色度“輔助者”信號(hào)實(shí)際上并不需要，亮度“輔助者”信號(hào)足以產(chǎn)生良好的結(jié)果，因?yàn)槿搜蹖?duì)缺少色度的垂直或時(shí)間細(xì)節(jié)不太敏感。圖2a說明產(chǎn)生“輔助者”信號(hào)YT的算法。
參看圖2a，在逐行掃描信號(hào)中，象素A、X和B占據(jù)圖象的同一空間位置。黑色象素例如A和B作為主信號(hào)傳送，并且在接收機(jī)中是有用的。白色象素例如X不被傳送，而是預(yù)測(cè)為時(shí)間平均值(A+B)/2。即，在編碼器中，通過平均“前”和“后”象素A和B的幅度來予測(cè)“丟失”的象素X。從實(shí)際值X中減去予測(cè)值(A+B)/2，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于“輔助者”信號(hào)的予測(cè)誤差信號(hào)，該預(yù)測(cè)誤差信號(hào)具有依據(jù)表示式X-(A+B)/2的幅度。此表示式除確定了時(shí)間幀平均信息之外，還確定了時(shí)間場(chǎng)差分信息?！拜o助者”信號(hào)通過750KHz低通濾波器進(jìn)行水平低通濾波，并作為“輔助者”信號(hào)YT傳送出去。對(duì)“輔助者”信號(hào)的帶寬必須限制到750KHz，以防止把該信號(hào)調(diào)制到射頻圖象載波上以后，與下一個(gè)較低的射頻通道相互干擾。在接收機(jī)中，通過利用A及B取樣的平均值對(duì)丟失的象素X進(jìn)行了同樣的預(yù)測(cè)，并把予測(cè)誤差加在予測(cè)值上。即，通過把予測(cè)誤差X-(A+B)/2加到時(shí)間平均值(A+B)/2上來恢復(fù)X。因此，V-T“輔助者”信號(hào)簡化了從隔行掃描到逐行掃描的轉(zhuǎn)換。
利用所公開的時(shí)間予測(cè)算法有利地獲得了比利用某些其它算法得到的予測(cè)信號(hào)能量要低的“輔助者”信號(hào)，其它算法有例如，由M.Tsinberg在題為“擴(kuò)展NTSC兩通道兼容高清晰度電視系統(tǒng)”的論文中(ENTSCTwo-ChannelCompatibleHDTVSystem)〔發(fā)表在《美國電氣及電子工程師學(xué)會(huì)消費(fèi)者電子學(xué)學(xué)報(bào)》，1987年8月，第CE-33卷第3期，第146-153頁上〕所描述獲得行差分信號(hào)的算法。在圖象的靜止區(qū)域內(nèi)，因?yàn)橛铚y(cè)是理想的，所以，誤差能量是零。靜止和基本上靜止的圖象表現(xiàn)為低能量情況(例如，以對(duì)著靜止背景的播音員為特征的新聞廣播)。已發(fā)現(xiàn)，所公開的算法在接收機(jī)中圖象重新組成以后產(chǎn)生最少的有害人工產(chǎn)物，而且由所公開算法產(chǎn)生的“輔助者”信號(hào)在把帶寬限制(濾波)到約750KHz以后還保持其有效性。當(dāng)存在著靜止圖象信息時(shí)，利用所公開算法產(chǎn)生的“輔助者”信號(hào)有利地呈現(xiàn)為零能量，因此，與靜止圖象有關(guān)的“輔助者”信號(hào)不受濾波的影響。即使不傳送“輔助者”信號(hào)也能得到大大改善了的重新構(gòu)成的寬屏幕圖象。在這種情況下，圖象的靜止部分將比標(biāo)準(zhǔn)NTSC圖象清晰得多，但是，運(yùn)動(dòng)部分將有些“模糊”，而且可能出現(xiàn)“拍頻”人工產(chǎn)物。因此，最初廣播電臺(tái)不必傳送“輔助者”信號(hào)，但在滯后一會(huì)時(shí)間就可以選擇把射頻傳送升級(jí)。
對(duì)于逐行掃描系統(tǒng)以及對(duì)于具有比標(biāo)準(zhǔn)行頻高的隔行掃描系統(tǒng)，所公開的時(shí)間予測(cè)系統(tǒng)都是有用的，但是，以使用具有在圖象中占據(jù)同樣空間位置的象素A、X和B的逐行掃描源為最好，這種逐行掃描源對(duì)靜止圖象產(chǎn)生最好的予測(cè)。如果原始寬屏幕圖象來自隔行掃描信號(hào)源，則即使是在圖象的靜止部分，時(shí)間予測(cè)也不會(huì)理想。在這種情況下，“輔助者”信號(hào)將有較大的能量，并將在重新構(gòu)成的圖象靜止部分中產(chǎn)生輕微的人工產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)表明，采用隔行信號(hào)源得到了僅在嚴(yán)格檢查時(shí)才看得到人工產(chǎn)物的可以接受的結(jié)果，然而，逐行掃描信號(hào)源幾乎不引入人工產(chǎn)物并能產(chǎn)生更好的結(jié)果。
回到圖1a，來自轉(zhuǎn)換器17a-17c的隔行掃描寬屏幕信號(hào)IF′、QF′及YF′分別由水平低通濾波器19a、19b和19c濾波，以產(chǎn)生具有0-600KHz帶寬的信號(hào)IF″、具有0-600KHz帶寬的信號(hào)QF″以及具有0-5MHz帶寬的信號(hào)YF″。然后，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行格式編碼處理，即，利用與邊條一中心信號(hào)分離器及處理器裝置18有關(guān)的格式編碼設(shè)備，把這些信號(hào)的每一個(gè)編碼成4∶3格式。簡言之，即對(duì)每個(gè)寬屏幕行的中心部分進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，將其變換成以4∶3寬高比有效行時(shí)間來顯示的部分。時(shí)間擴(kuò)展使帶寬減小，因此，使原始寬屏幕隔行掃描的頻率分量與標(biāo)準(zhǔn)NTSC帶寬兼容。把兩個(gè)邊條信號(hào)分裂成水平頻帶，這樣I和Q彩色高頻分量呈現(xiàn)為83KHz-600KHz(如圖7中IH信號(hào)所示)的帶寬，Y亮度高頻分量呈現(xiàn)為700KHz-5.0MHz(如圖6中YH信號(hào)所示)的帶寬。邊條低頻信號(hào)(即信號(hào)YO、IO及QO，如圖6及圖7所產(chǎn)生的)包括直流分量，對(duì)邊條低頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮，將其變換到每行左、右水平圖象的過掃描區(qū)域中。兩側(cè)的高頻分開處理。這種格式編碼處理的細(xì)節(jié)下面隨即說明。
在考慮下列編碼細(xì)節(jié)的過程中，同時(shí)考慮圖1e是有幫助的，圖1e以顯示中心及邊條信息的角度畫出了對(duì)于分量1、2、3和4進(jìn)行編碼的過程。對(duì)于已濾波的隔行信號(hào)IF″、QF″和YF″通過邊條一中心信號(hào)分離器及處理器18進(jìn)行處理，產(chǎn)生三組輸出信號(hào)YE、IE和QE;YO、IO和QO;以及YH、IH和QH。處理前兩組信號(hào)(YE、IE、QE和YO、IO、QO)，以產(chǎn)生包括全帶寬中心分量的信號(hào)，以及已壓縮到水平過掃描區(qū)域中的兩個(gè)邊條亮度低頻信號(hào)的信號(hào)。處理第三組信號(hào)(YH、IH、QH)，以產(chǎn)生包括兩個(gè)邊條高頻信號(hào)的信號(hào)。當(dāng)把這些信號(hào)組合起來時(shí)，就產(chǎn)生了具有4∶3顯示寬高比的NTSC兼容寬屏幕信號(hào)。包括裝置18的電路細(xì)節(jié)將結(jié)合圖6、7和8示出并討論。
信號(hào)YE、IE和QE包括全部中心信息并呈現(xiàn)為圖3中信號(hào)YE所示的同一格式。簡言之，信號(hào)YE從信號(hào)YF″中如下所述而得出。寬屏幕信號(hào)YF″包括在寬屏幕信號(hào)的有效行間隔內(nèi)出現(xiàn)的象素1-754，該寬屏幕信號(hào)包括兩個(gè)邊條及中心信息。中心信息(象素75-680)通過時(shí)間分離處理作為中心亮度信號(hào)YC提取出來。信號(hào)YC通過中心信息擴(kuò)展因數(shù)1.19(即5.0MHz÷4.2MHz)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，產(chǎn)生NTSC兼容的中心信息信號(hào)YE。由于進(jìn)行了擴(kuò)展因數(shù)為1.19的時(shí)間擴(kuò)展，所以信號(hào)YE呈現(xiàn)為NTSC兼容的帶寬(0-4.2MHz)。信號(hào)YE占據(jù)在過掃描區(qū)域TO之間的圖象顯示時(shí)間間隔TD(圖2)。信號(hào)IE和QE分別從信號(hào)IF″及QF″產(chǎn)生，其處理方式與信號(hào)YE類似。
信號(hào)YO、IO和QO提供插入到左、右水平過掃描區(qū)域中的低頻邊條信息。信號(hào)YO、IO和QO呈現(xiàn)為圖3中信號(hào)YO所示的同一格式。簡言之，信號(hào)YO從信號(hào)YF″中得出，如下。寬屏幕信號(hào)YF″包括與象素1-84有關(guān)的左邊條信息和與象素671-754有關(guān)的右邊條信息。正如將要討論的那樣，對(duì)信號(hào)YF″進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生具有0-700KHz帶寬的亮度低頻信號(hào)，通過時(shí)間分離處理，從這個(gè)信號(hào)中提取左、右邊條低頻信號(hào)(圖3中的信號(hào)YL′)。對(duì)亮度低頻信號(hào)YL′進(jìn)行時(shí)間壓縮，以產(chǎn)生在與象素1-14和741-754有關(guān)的過掃描區(qū)域中具有已壓縮低頻信息的邊條低頻信號(hào)YO。此已壓縮的邊條低頻信號(hào)呈現(xiàn)為正比于時(shí)間壓縮量的、增大了的帶寬。信號(hào)IO和QO分別從信號(hào)IF″和QF″產(chǎn)生，其處理方式與信號(hào)YO類似。
利用邊條一中心信號(hào)組合器28，例如時(shí)間多路轉(zhuǎn)換器，把信號(hào)YE、IE、QE及YO、IO、QO組合起來，以產(chǎn)生具有NTSC兼容帶寬和4∶3寬高比的信號(hào)YN、IN及QN。這些信號(hào)是圖3所示信號(hào)YN的形式。組合器28還包括用來均衡被組合信號(hào)過渡時(shí)間的適當(dāng)?shù)男盘?hào)延時(shí)。這樣的均衡信號(hào)延時(shí)還包括在本系統(tǒng)中其它需要均衡信號(hào)過渡時(shí)間的地方。
調(diào)制器30，帶通濾波器32、H-V-T帶阻濾波器34和組合器36構(gòu)成改進(jìn)了的NTSC信號(hào)編碼器31。色度信號(hào)IN和QN通過調(diào)制器30正交調(diào)制到頻率為NTSC色副載頻(一般為3.58MHz)的副載波SC上，產(chǎn)生已調(diào)制的信號(hào)CN。調(diào)制器30是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的，并將結(jié)合圖9加以說明。借助于二維(V-T)濾波器32，對(duì)已調(diào)制信號(hào)CN在垂直(V)方向和時(shí)間(T)方向上進(jìn)行帶通濾波，濾波器32在把隔行掃描色度信號(hào)作為信號(hào)CP加到組合器36的色度信號(hào)輸入端上以前，去掉了該隔行掃描色度信號(hào)中的串?dāng)_人工產(chǎn)物。借助于三維H-V-T帶阻濾波器34，在亮度信號(hào)YN作為信號(hào)YP加到組合器36的亮度輸入端上以前，在水平(H)、垂直(V)和時(shí)間(T)方向上對(duì)YN進(jìn)行了帶阻濾波。對(duì)亮度信號(hào)YN和色度信號(hào)IN及QN進(jìn)行濾波，用來保證在后續(xù)的NTSC編碼之后顯著降低亮-色串?dāng)_。多維空間-時(shí)間濾波器例如圖1中的H-V-T濾波器34和V-T濾波器32，包括接著將要討論的圖10所示的結(jié)構(gòu)。
圖1a中的H-V-T帶阻濾波器34呈現(xiàn)為圖10b的結(jié)構(gòu)，并濾掉來自亮度信號(hào)YN的向上移動(dòng)對(duì)角線頻率分量。這種頻率分量看上去類似于色副載波分量，濾掉這種頻率分量，在頻譜中形成一個(gè)無信號(hào)頻段以插入已調(diào)制的色度信號(hào)。由于已確定人眼對(duì)于對(duì)角線頻率分量基本上并不敏感，所以從亮度信號(hào)YN中把向上移動(dòng)的對(duì)角線頻率分量濾掉不會(huì)顯著劣化所顯示的圖象。濾波器34呈現(xiàn)為近似1.5MHz的截止頻率，因此不損傷亮度的垂直細(xì)節(jié)信息。
V-T帶通濾波器32減小色度帶寬，因此，已調(diào)制的色度邊條信息可以插入到由濾波器34在亮度頻譜中所形成的無信號(hào)頻段內(nèi)。濾波器32降低了色度信息的垂直和時(shí)間分辨率，使得靜止和運(yùn)動(dòng)的邊緣有輕微的模糊，但由于人眼對(duì)此影響并不敏感，所以這種影響無足輕重或沒有意義。
來自組合器36的輸出中心/邊條低頻信號(hào)C/SL包括從寬屏幕信號(hào)的中心信息得出的要顯示的NTSC兼容信息，以及從寬屏幕信號(hào)的邊條中得出的、已壓縮的邊條低頻信號(hào)(亮度和色度)，這種低頻信號(hào)位于NTSC接收機(jī)顯示器上人看不到的左、右水平過掃描區(qū)域中。在過掃描區(qū)域中已壓縮的邊條低頻信號(hào)代表用于寬屏幕顯示的邊條信息的一個(gè)組成部分。另一個(gè)組成部分一邊條高頻信號(hào)由處理器18產(chǎn)生，這將在下面討論。邊條高頻信號(hào)YH(亮度高頻信號(hào))、IH(I高頻信號(hào))和QH(Q高頻信號(hào))示于圖4中。圖6、7和8示出用來產(chǎn)生這些信號(hào)的裝置，這將要加以討論。在圖4中，信號(hào)YH、IH及QH包括與左邊條象素1-84有關(guān)的左邊條高頻信息，以及與右邊條象素671-754有關(guān)的右邊條高頻信息。
幀內(nèi)平均器38對(duì)信號(hào)C/SL進(jìn)行處理，以產(chǎn)生信號(hào)N，將其加到加法器40的輸入端上。由于信號(hào)C/SL的幀內(nèi)圖象信息的高視覺相關(guān)性，已幀內(nèi)平均的信號(hào)N基本上與信號(hào)C/SL相同。平均器38平均約1.5MHz以上的信號(hào)C/SL，并協(xié)助減少或消除在主信號(hào)和輔助信號(hào)之間的垂直-時(shí)間串?dāng)_。幀內(nèi)平均器38的工作選擇在高通頻率范圍1.5MHz及其以上，以保證對(duì)2MHz和2MHz以上的信息進(jìn)行完全的幀內(nèi)平均，防止由于幀內(nèi)平均處理使亮度垂直細(xì)節(jié)信息劣化。借助于在編碼器31中與幀內(nèi)平均器38有關(guān)的濾波器和圖13解碼器中與幀內(nèi)平均一差分裝置有關(guān)的濾波器之間的200KHz保護(hù)帶來消除水平串?dāng)_。圖11a和11b示出高頻幀內(nèi)平均器38的細(xì)節(jié)。圖11a，11b和13將相繼加以討論。
利用與編碼器31類似的NTSC編碼器60，把信號(hào)IH、QH及YH排成NTSC格式。特別是，編碼器60包括圖9所示類型的裝置及用來把邊條色度高頻信息正交調(diào)制到3.58MHz的邊條亮度高頻信息上的裝置，以產(chǎn)生信號(hào)NTSCH-NTSC格式的邊條高頻信息。此信號(hào)示于圖5。
在NTSC編碼器31和60中使用多維帶通濾波器，當(dāng)接收機(jī)包括用來分離亮度和色度信息的互補(bǔ)多維濾波時(shí)，有利地允許在接收機(jī)中實(shí)際上無串?dāng)_地把亮度和色度分量分離開來。利用互補(bǔ)濾波器做亮/色編碼和解碼稱為合作處理，在C、H、Strolle所寫題為“用來改善亮/色分離的合作處理”的論文中作了詳細(xì)討論。該文發(fā)表在《美國電影和電視工程師協(xié)會(huì)期刊》(SMPTEJournal)，1986年8月，第95卷第8期，第782-789頁上。即使是使用傳統(tǒng)陷波濾波器和行-梳狀濾波器的標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)，也會(huì)從在編碼器中使用這樣的多維前置濾波器，減小了亮/色串?dāng)_中得到好處。
裝置62對(duì)信號(hào)NTSCH進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，以產(chǎn)生已擴(kuò)展的邊條信號(hào)ESH。特別是，如圖5所示，這種擴(kuò)展通過變換處理來完成，即，把信號(hào)NTSCH的左邊條象素1-84變換到信號(hào)ESH象素位置1-377上，即把信號(hào)NTSCH的左邊條高頻信號(hào)擴(kuò)展到占據(jù)信號(hào)ESH的行時(shí)間的一半。對(duì)信號(hào)NTSCH的右邊條部分(象素671-754)進(jìn)行類似的處理。這種時(shí)間擴(kuò)展處理以因數(shù)377/84減小了包括信號(hào)ESH的信息的水平帶寬(與信號(hào)NTSCH的帶寬相比較)。完成時(shí)間擴(kuò)展的變換處理由圖12-12d所示類型的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，將要結(jié)合該圖加以討論。圖11b所示類型的網(wǎng)絡(luò)64對(duì)信號(hào)ESH進(jìn)行幀內(nèi)平均，產(chǎn)生圖5所示的信號(hào)X。由于信號(hào)ESH的幀內(nèi)圖象信息的高視覺相關(guān)性，已幀內(nèi)平均的信號(hào)X基本上與信號(hào)ESH相同。把信號(hào)X加到DSSB調(diào)制器80的信號(hào)輸入端上。調(diào)制器80的細(xì)節(jié)示于圖24a，將要結(jié)合該圖加以討論。
具有通帶5MHz-6.2MHz的水平帶通濾波器70對(duì)信號(hào)YF′進(jìn)行濾波。把濾波器70的輸出信號(hào)-水平亮度高頻信號(hào)加到幅度調(diào)制器72上，在這里它對(duì)5MHz的載波信號(hào)fc進(jìn)行調(diào)幅。調(diào)制器72包括截止頻率近似為1.2MHz的輸出低通濾波器，以便在調(diào)制器72的輸出端上獲得具有0-1.2MHz通帶的信號(hào)。由調(diào)制處理產(chǎn)生的上邊帶(混淆的)(5.0-6.2MHz)被1.2MHz低通濾波器去除。事實(shí)上，作為幅調(diào)處理及其后低通濾波的結(jié)果，已把5.0MHz-6.2MHz范圍內(nèi)的水平亮度高頻分量平移到0-1.2MHz范圍內(nèi)。載波幅度應(yīng)足夠大，以使在通過1.2MHz低通濾波器濾波以后仍保留原始信號(hào)的幅度。即，產(chǎn)生不影響幅度的頻率平移。
來自裝置72的己頻率移動(dòng)的水平亮度高頻信號(hào)，借助格式編碼器74進(jìn)行編碼，使此信號(hào)與主信號(hào)C/SL空間相關(guān)。編碼器74類似于用來擴(kuò)展中心信息并把邊條低頻信息壓縮到水平過掃描區(qū)域中的、與裝置18和28有關(guān)的格式編碼網(wǎng)絡(luò)。即，利用將要結(jié)合圖6-8加以討論的技術(shù)，編碼器74把己頻率平移的水平亮度高頻信號(hào)編碼成標(biāo)準(zhǔn)的4∶3格式。當(dāng)對(duì)到編碼器74的輸入信號(hào)的中心部分進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展時(shí)，它的帶寬從1.2MHz下降到約1.0MHz，并且編碼器74的輸出信號(hào)變成與主信號(hào)空間相關(guān)的了。在利用編碼器74進(jìn)行時(shí)間壓縮之前，在裝置72內(nèi)對(duì)邊條信息進(jìn)行低通濾波，濾到170KHz。利用類似于圖11b所示裝置的裝置76，在做為Z信號(hào)加到DSSB調(diào)制裝置80上以前，對(duì)來自編碼器74的信號(hào)進(jìn)行幀內(nèi)平均。由于來自編碼器74的信號(hào)的幀內(nèi)圖象信息的高視覺相關(guān)性，己幀內(nèi)平均的信號(hào)Z基本上與來自編碼器74的信號(hào)相同。調(diào)制信號(hào)X、(包括亮度和色度信息的復(fù)合信號(hào))和調(diào)制信號(hào)Z基本上具有相同的帶寬，約為0-1.1MHz。
正如將要結(jié)合圖24a加以討論的那樣，在調(diào)制之前，裝置80對(duì)兩個(gè)輔助信號(hào)X和Z的大幅度偏移進(jìn)行非線性γ函數(shù)的幅度壓縮。γ值采用0.7，借此，每個(gè)取樣的絕對(duì)值自乘到0.7次冪并乘以原始取樣的符號(hào)。γ壓縮降低了在現(xiàn)有接收機(jī)中已調(diào)制信號(hào)的大幅度偏移潛在干擾的可見性，而且允許在寬屏幕接收機(jī)中進(jìn)行可予測(cè)的恢復(fù)，因?yàn)樵诰幋a器中采用的γ函數(shù)的倒數(shù)是可予測(cè)的，而且在接收機(jī)的解碼器中容易實(shí)現(xiàn)。
然后，已幅度壓縮的信號(hào)去調(diào)制頻率為3.1075MHz的相控輔助副載波ASC，該頻率是半行頻的奇數(shù)倍(395×H/Z)。輔助副載波的相位從一場(chǎng)到下一場(chǎng)產(chǎn)生180°的交替，而不象色度副載波相位那樣。輔助副載波的場(chǎng)交替相位允許信號(hào)X和Z的輔助調(diào)制信息重疊到色度信息上并且簡化了在接收機(jī)中使用相對(duì)不復(fù)雜的場(chǎng)存儲(chǔ)裝置把輔助信息分離開來。在加法器40中，把已調(diào)制的信號(hào)M加到信號(hào)N上。所形成的信號(hào)NTSCF，是4.2MHzNTSC兼容信號(hào)。
為了大的幅度壓縮目的而在編碼器中采用的上述非線性γ函數(shù)是非線性壓擴(kuò)(壓縮-擴(kuò)展)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，此系統(tǒng)還包括用來幅度擴(kuò)展的、在寬屏幕接收機(jī)的解碼器中互補(bǔ)的γ函數(shù)，下面將要加以討論。已發(fā)現(xiàn)，所公開的非線性壓擴(kuò)系統(tǒng)大大降低了輔助的非標(biāo)準(zhǔn)信息對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信息的影響，并不因噪聲效應(yīng)使圖象產(chǎn)生可見的劣化。此壓擴(kuò)系統(tǒng)利用非線性γ函數(shù)，在編碼器中瞬時(shí)壓縮輔助的、非標(biāo)準(zhǔn)寬屏幕高頻信息的大幅度偏移;并且在解碼器中，利用互補(bǔ)的非線性γ函數(shù)相應(yīng)地?cái)U(kuò)展這樣的高頻信息。其結(jié)果是，適當(dāng)?shù)亟档土舜蠓容o助高頻信息引起的對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)視頻信息的干擾，在所公開的兼容寬屏幕系統(tǒng)中，把非標(biāo)準(zhǔn)輔助寬屏幕信息分裂成低頻和高頻部分進(jìn)行壓擴(kuò)。在解碼器中，對(duì)已壓縮的高頻信息進(jìn)行非線性幅度擴(kuò)展不會(huì)引起過大的可察覺的雜波，因?yàn)榇蠓雀哳l信息一般與高對(duì)比度的圖象邊緣有關(guān)，而且人眼對(duì)這種邊緣上的雜波并不敏感。上述壓擴(kuò)處理還有利地減少了輔助副載波和色副載波之間的交叉調(diào)制產(chǎn)物，隨之還減小了可見拍頻產(chǎn)物。
亮度“輔助者”信號(hào)YT呈現(xiàn)為7.16MHz的帶寬，并借助于格式編碼器78進(jìn)行編碼，編成4∶3格式(其編碼方式與編碼器74所實(shí)現(xiàn)的一樣，例如，是圖6所示的類型)，還利用濾波器79進(jìn)行水平低通濾波，濾到750KHz，以產(chǎn)生信號(hào)YTN。在借助于格式編碼器78的輸入低通濾波器進(jìn)行時(shí)間壓縮之前，對(duì)邊條部分進(jìn)行低通濾波，濾到125KHz，該低通濾波器除了具有125KHz的截止頻率以外，對(duì)應(yīng)于圖6所示裝置的輸入濾波器610，把邊條部分的高頻信號(hào)除去。因此，信號(hào)YTN與主信號(hào)C/SL空間相關(guān)了。
信號(hào)YTN和NTSCF在加到射頻正交調(diào)制器57上調(diào)制電視射頻載波信號(hào)之前，分別借助于數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置53和54，從數(shù)字(二進(jìn)制)形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。然后，把射頻已調(diào)制的信號(hào)加到發(fā)射機(jī)55上，經(jīng)天線56廣播出去。
與調(diào)制器80有關(guān)的輔助副載波ASC是與行同步的、并具有選定的頻率，以保證邊條和中心信息之間有足夠的分離度(例如20-30db)，并且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)所顯示的圖象沒有顯著的影響。ASC頻率最好是半行頻的奇數(shù)倍的間置頻率，以便不致產(chǎn)生損害所顯示圖象質(zhì)量的干擾。
例如由裝置80提供的DSSB調(diào)制，除了提供在接收機(jī)中有關(guān)解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)以外，還有利地允許同時(shí)傳送兩個(gè)窄帶信號(hào)，下面將要加以討論。對(duì)調(diào)制高頻信號(hào)進(jìn)行的時(shí)間擴(kuò)展使帶寬減小了，這與窄頻帶調(diào)制的要求一致。帶寬減小得越多，載波和調(diào)制信號(hào)之間產(chǎn)生的干擾可能就越小。而且，把邊條信息的典型高能直流分量壓縮到過掃描區(qū)域中，而不是用作調(diào)制信號(hào)。因此，大大減小了調(diào)制信號(hào)的能量，因而也大大減小了調(diào)制信號(hào)的潛在干擾。
通過天線56廣播的已編碼NTSC兼容的寬屏幕信號(hào)，打算被NTSC接收機(jī)和寬屏幕接收機(jī)接收，如圖13所示。
在圖13中，通過天線1310接收廣播的兼容寬屏幕EDTV隔行掃描電視信號(hào)，將此信號(hào)加到NTSC接收機(jī)1312的天線輸入端上。接收機(jī)1312以正常方式來處理此兼容寬屏幕信號(hào)，以產(chǎn)生具有4∶3寬高比的圖象顯示，把寬屏幕邊條信息部分地(即低頻信號(hào))壓縮到觀眾看不到的水平過掃描區(qū)域中，部分地(即高頻信號(hào))包括在不干擾標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)工作的已調(diào)制的輔助副載波信號(hào)中。
把通過天線1310接收的兼容寬屏幕EDTV信號(hào)還送到能夠顯示具有大的寬高比(例如5∶3)視頻圖象的寬屏幕逐行掃描接收機(jī)1320上。通過輸入裝置1322處理接收到的寬屏幕信號(hào)，1322包括射頻調(diào)諧器和放大器電路、產(chǎn)生基帶視頻信號(hào)的同步視頻解調(diào)器和用來以二進(jìn)制形式產(chǎn)生基帶視頻信號(hào)(NTSCF)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路。ADC電路以四倍色副載波頻率(4×fsc)的取樣速率工作。
把NTSCF信號(hào)加到幀內(nèi)平均器-差分器裝置1324上，1324對(duì)幀內(nèi)相隔262H的圖象行中1.7MHz以上的信息進(jìn)行平均(加法組合)和差分(減法組合)，以恢復(fù)主信號(hào)N及基本上無V-T串?dāng)_的、已正交調(diào)制的信號(hào)M。在裝置1324的1.7MHz的下限工作頻率和在圖1a的編碼器中裝置38的1.5MHz下限工作頻率之間提供了200KHz的水平串?dāng)_保護(hù)帶。由于在圖1a的編碼器中進(jìn)行幀內(nèi)平均時(shí)，原始主信號(hào)C/SL具有高視覺幀內(nèi)圖象相關(guān)性，因此，已恢復(fù)的信號(hào)N包括在視覺上與主信號(hào)C/SL的圖象信息基本上相同的信息。
把信號(hào)M耦合到DSSB解調(diào)器和幅度擴(kuò)展裝置1326上，1326響應(yīng)于具有場(chǎng)交替相位的、類似于結(jié)合圖1a討論過的信號(hào)ASC的輔助副載波ASC，用來解調(diào)輔助信號(hào)X和Z。由于利用圖1a編碼器進(jìn)行幀內(nèi)平均時(shí)，信號(hào)ESH和圖1a中裝置74的輸出信號(hào)具有高視覺幀內(nèi)圖象相關(guān)性，因此，已解調(diào)的信號(hào)X和Z包括與信號(hào)ESH和圖1a中裝置74的輸出信號(hào)的圖象信息在視覺上基本相同的信息。裝置1326還包括1.5MHz的低通濾波器，用來把頻率為輔助副載波頻率二倍的不期望的高頻解調(diào)產(chǎn)物濾掉;還包括幅度擴(kuò)展器，該擴(kuò)展器利用γ函數(shù)的倒數(shù)(其γ＝1/0.7＝1.429)，即，圖1a中裝置80所執(zhí)行非線性壓縮函數(shù)的倒數(shù)，來擴(kuò)展(以前壓縮過的)已解調(diào)信號(hào)。裝置1326的DSSB解調(diào)器部分的其它細(xì)節(jié)示于圖24b，將要結(jié)合該圖加以討論。
與正交調(diào)制/解調(diào)器系統(tǒng)相比較，當(dāng)存在著解調(diào)相位誤差時(shí)，相對(duì)于輔助寬屏幕信息采用DSSB系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。與解調(diào)器基準(zhǔn)信號(hào)的相位無關(guān)，不出現(xiàn)調(diào)制分量之間的串?dāng)_。在解調(diào)器基準(zhǔn)信號(hào)振蕩器中的相位誤差的影響是，使已解調(diào)的信號(hào)中的全部頻率分量都移動(dòng)與振蕩器信號(hào)相同度數(shù)，借此，下邊帶相位在一個(gè)方向上移動(dòng)，上邊帶相位以同樣的大小在相反方向上移動(dòng)。還有，與解調(diào)器的相位無關(guān)，每個(gè)調(diào)制分量以整個(gè)幅度恢復(fù)出來;“重影”只是簡單地作為重影而出現(xiàn)，并不進(jìn)一步劣化所顯示的圖象。DSSB系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，它不適于傳送直流信息(直流信息隨解調(diào)方法而有區(qū)別)，因?yàn)閬碜悦總€(gè)調(diào)制分量的直流信息在調(diào)制頻譜中位于載波頻率上。但是，此潛在缺點(diǎn)并不影響所公開的DSSB調(diào)制結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛欣氖牵{(diào)制分量(分量2和分量3)沒有直流信息。
裝置1328對(duì)已彩色編碼的邊條高頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮，使它們占據(jù)其原始的時(shí)槽，因此恢復(fù)了信號(hào)NTSCH。裝置1328以與圖1a裝置62中已時(shí)間擴(kuò)展的信號(hào)NTSCH相同的量，對(duì)信號(hào)NTSCH進(jìn)行時(shí)間壓縮。
亮度(Y)高頻解碼器1330把亮度水平高頻信號(hào)Z解碼成為寬屏幕格式。對(duì)邊條進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展(以與圖1a的編碼器中對(duì)邊條進(jìn)行時(shí)間壓縮相同的量)，并對(duì)中心信息進(jìn)行時(shí)間壓縮(以與圖1a的編碼器中對(duì)邊條進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展相同的量)。在十個(gè)象素的重疊區(qū)域內(nèi)把各信息拼接到一起，下面將要結(jié)合圖14加以說明。裝置1330的配置如圖17所示。
調(diào)制器1332把來自解碼器1330的信號(hào)幅度調(diào)制到5.0MHz載波fc上。之后，利用截止頻率為5.0MHz的濾波器1334對(duì)已幅調(diào)的信號(hào)進(jìn)行高通濾波，去掉下邊帶。在濾波器1334的輸出信號(hào)中，恢復(fù)了5.0-6.2MHz的中心信息頻率分量，也恢復(fù)了5.0-5.2MHz的邊條頻率分量。把來自濾波器1334的信號(hào)加到加法器1336上。
把來自壓縮器1328的信號(hào)NTSCH加到裝置1340上，1340用來把亮度高頻與色度高頻分離開來，以產(chǎn)生信號(hào)YH、IH和QH。這可以利用圖18的配置來完成。
利用亮-色分離器1342(1342可以與分離器1340類似也可以采用圖18所示類型的裝置)，把來自裝置1324的信號(hào)N分離成為其亮度組成分量和色度組成分量YN、IN和QN。
把信號(hào)YH、IH、QH和YN、IN、QN作為輸入信號(hào)提供給Y-I-Q格式解碼器1344，1344把亮度和色度分量解碼成為寬屏幕格式。對(duì)邊條低頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，對(duì)中心信息進(jìn)行時(shí)間壓縮，把邊條高頻信號(hào)加到邊條低頻信號(hào)上，并利用圖14的原理，把兩個(gè)邊條信號(hào)在10個(gè)象素的重疊區(qū)域內(nèi)拼接到中心信息上。解碼器1344的細(xì)節(jié)示于圖19。
把信號(hào)YF′耦合到加法器1336上，在這里，YF′與來自濾波器1334的信號(hào)相加。通過這種處理，把已恢復(fù)的擴(kuò)展了的高頻水平亮度細(xì)節(jié)信息加到已解碼的亮度信號(hào)YF′上。
利用轉(zhuǎn)換器1350、1352和1354分別把信號(hào)YF′、IF′和QF′從隔行掃描轉(zhuǎn)換為逐行掃描格式。亮度逐行掃描轉(zhuǎn)換器1350還響應(yīng)于來自格式解碼器1360的“輔助者”亮度信號(hào)YT，1360對(duì)已編碼的“輔助者”信號(hào)YTN進(jìn)行解碼。解碼器1360把信號(hào)YTN解碼成為寬屏幕格式，并呈現(xiàn)為類似于圖17那樣的結(jié)構(gòu)。
通過對(duì)相隔1幀的行進(jìn)行時(shí)間平均，I和Q轉(zhuǎn)換器1352和1354把隔行掃描轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號(hào)，以產(chǎn)生丟失的逐行掃描行信息。這可以利用圖20所示類型的設(shè)備來完成。
亮度逐行掃描轉(zhuǎn)換器裝置1350，除了如圖21的配置中所示附加了信號(hào)YT以外，類似于圖20所示。在此裝置中，把“輔助者”信號(hào)取樣，YT加到時(shí)間平均上，以協(xié)助重新構(gòu)成丟失的逐行掃描像素的取樣。在包括已編碼行差分信號(hào)(編碼后為750KHz)的行頻分量的頻帶內(nèi)，恢復(fù)了全部時(shí)間細(xì)節(jié)。在行頻分量的這一頻帶以上，信號(hào)YF是零，因此，通過時(shí)間平均重新構(gòu)成了丟失的取樣。
借助于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器1362，在加到視頻信號(hào)處理器和矩陣放大器裝置1364上之前，把寬屏幕逐行掃描信號(hào)YF、IF和QF轉(zhuǎn)換成模擬形式。裝置1364的視頻信號(hào)處理器部件包括信號(hào)放大、直流電平移動(dòng)、脈沖峰化、亮度控制、對(duì)比度控制和其它傳統(tǒng)的視頻信號(hào)處理電路。矩陣放大器1364把亮度信號(hào)YF和色差信號(hào)IF和QF組合起來，以產(chǎn)生代表彩色圖象的視頻信號(hào)R、G和B。由裝置1364中的顯示驅(qū)動(dòng)放大器把這些彩色信號(hào)放大到適于直接驅(qū)動(dòng)寬屏幕彩色圖象顯示裝置1370(例如寬屏幕顯象管)的電平。
圖6表示在圖1a的處理器18中所包括的從寬帶寬屏幕信號(hào)YF″產(chǎn)生YE、YO和YH的裝置。利用具有截止頻率700KHz的輸入濾波器610，對(duì)信號(hào)YF″進(jìn)行水平低通濾波，以產(chǎn)生低頻亮度信號(hào)YL并把YL加到減法組合器612的一個(gè)輸入端上。把信號(hào)YF″加到組合器612的另一個(gè)輸入端上，把信號(hào)YF″在通過裝置614延遲(以補(bǔ)償濾波器610的信號(hào)處理延時(shí))之后加到時(shí)間分離裝置616上。把已延遲的信號(hào)YF″和已濾波的信號(hào)YL組合起來，在組合器612的輸出端產(chǎn)生高頻亮度信號(hào)YH。
把已延遲信號(hào)YF″和信號(hào)YH、YL加到分離裝置616分開的輸入端上，616包括用來分別處理信號(hào)YF″、YH和YL的分離裝置(DEMUX)618、620和621。分離裝置616的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖8加以討論。分離裝置618、620和621分別得出如圖3和圖4所示的整個(gè)帶寬的中心信號(hào)YC，邊條高頻信號(hào)YH和邊條低頻信號(hào)YL′。
利用時(shí)間擴(kuò)展器622對(duì)信號(hào)YC進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，以產(chǎn)生信號(hào)YE。對(duì)信號(hào)YC以足以為左、右水平過掃描區(qū)域留出余地的中心擴(kuò)展因數(shù)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展。中心擴(kuò)展因數(shù)(1.19)是信號(hào)YE的預(yù)定寬度(象素15-740)與信號(hào)YC的寬度(象素75-680)之比，如圖3所示。
利用時(shí)間壓縮器628，以一側(cè)壓縮因數(shù)對(duì)信號(hào)YL′進(jìn)行壓縮，以產(chǎn)生信號(hào)YO。一側(cè)壓縮因數(shù)(6.0)是信號(hào)YL′相應(yīng)部分的寬度(例如左側(cè)象素1-84)與信號(hào)YO的預(yù)定寬度(例如左側(cè)象素1-14)之比，如圖3所示。時(shí)間擴(kuò)展器622、624和626及時(shí)間壓縮器628可以是圖12所示的類型，將要加以討論。
用類似于利用圖6設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)YE、YH和YO的方法，從信號(hào)IF″和QF″分別產(chǎn)生信號(hào)IE、IH、IO和QE、QH、QO。關(guān)于這一點(diǎn)，可參看圖7，圖7示出用來由信號(hào)IF″產(chǎn)生信號(hào)IE、IH和IO的裝置。用類似的方法，從信號(hào)IF″產(chǎn)生信號(hào)QE、QH和QO。
在圖7中，把寬帶寬屏幕信號(hào)IF″在通過裝置714延遲之后，耦合到分離裝置716上，并在減法組合器712中與來自低通濾波器710的低頻信號(hào)IL進(jìn)行減法組合，以產(chǎn)生高頻信號(hào)IH。延遲信號(hào)IF″及信號(hào)IH和IL分別由與分離裝置716有關(guān)的分離器718，720和721進(jìn)行分離，以產(chǎn)生信號(hào)IC、IH和IL′。利用擴(kuò)展器722對(duì)信號(hào)IC進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，以產(chǎn)生信號(hào)IE;利用壓縮器728對(duì)信號(hào)IL′進(jìn)行時(shí)間壓縮，以產(chǎn)生信號(hào)IO。以類似于信號(hào)YC所采用的、已討論過的中心擴(kuò)展因數(shù)對(duì)信號(hào)IC進(jìn)行擴(kuò)展，而且，以類似于信號(hào)YL′所采用的、已討論過的一側(cè)壓縮因數(shù)對(duì)信號(hào)IL′進(jìn)行壓縮。
圖8示出分離裝置816，例如，它可以用作圖6的裝置616和圖7的裝置716。圖8的這種裝置以圖6分離器616的角度加以說明。輸入信號(hào)YF″包括確定圖象信息的754個(gè)象素。象素1-84確定左邊條，象素671-754確定右邊條，象素75-680確定中心信息，而中心信息對(duì)左、右邊條稍有重疊。信號(hào)IF″和QF″呈現(xiàn)為類似的重疊。正如將要討論的那樣，已發(fā)現(xiàn)，這樣的重疊簡化了接收機(jī)把中心和兩個(gè)邊條組合(拼接)起來，從而基本上消除了邊界人工產(chǎn)物。
分離裝置816包括分別與左邊條、中心、右邊條信息有關(guān)的第一、第二和第三分離器(DEMUX)810、812和814。每個(gè)分離器都有一輸入端“A”，把信號(hào)YH、YF″和YL分別加到A端上;和一輸入端“B”，把消隱信號(hào)(BLK)加到B端上。消隱信號(hào)，例如可以是邏輯O電平或地電平。只要810的信號(hào)選擇輸入端(SEL)接到來自計(jì)數(shù)比較器817的、表明左邊條象素1-84和右邊條象素671-754存在的第一控制信號(hào)，810就從輸入信號(hào)YH中提取包括左、右高頻信號(hào)的輸出信號(hào)YH。平時(shí)，來自計(jì)數(shù)比較器817的第二控制信號(hào)把輸入端B上的BLK(消隱信號(hào)耦合到裝置810的輸出端上，而不是把輸入端A上的信號(hào)YH耦合到810的輸出端上。
裝置814和計(jì)數(shù)比較器820以類似的方式工作，用來從信號(hào)YL中得出邊條低頻信號(hào)YL′。只有當(dāng)來自計(jì)數(shù)比較器818的控制信號(hào)表明中心信息象素75-680存在時(shí)，裝置812才把來自其輸入端A上的信號(hào)YF″耦合到其輸出端上，以產(chǎn)生中心信息信號(hào)YC。
利用來自計(jì)數(shù)器822的脈沖輸出信號(hào)，使計(jì)數(shù)比較器817、818和820與視頻信號(hào)YF″同步。計(jì)數(shù)器822響應(yīng)于4倍色副載波頻率(4×fsc)的時(shí)鐘信號(hào)，還響應(yīng)于從視頻信號(hào)YF″得出的水平掃描同步信號(hào)H。來自計(jì)數(shù)器822的每一個(gè)輸出脈沖對(duì)應(yīng)于沿著水平行的一個(gè)象素位置。計(jì)數(shù)器822呈現(xiàn)出計(jì)數(shù)值為-100的初始偏置，這個(gè)計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)于從瞬間THS從水平同步脈沖的下降沿開始到水平消隱期間結(jié)束的100個(gè)象素，水平消隱期間結(jié)束時(shí)，象素1出現(xiàn)在水平行顯示期間的起點(diǎn)上。因此，在行顯示期間的起點(diǎn)上，計(jì)數(shù)器822呈現(xiàn)出計(jì)數(shù)值“1”。也可利用其它的計(jì)數(shù)器配置。分離裝置816采用的原理也可用于執(zhí)行相反信號(hào)組合操作的多路轉(zhuǎn)換裝置上，例如，由圖1a中邊條-中心信息組合器28所執(zhí)行的那種操作。
圖9示出圖1a中編碼器31和60的調(diào)制器30的細(xì)節(jié)。在圖9中，信號(hào)IN和QN以四倍色副載波的速率(4×fsc)出現(xiàn)，把信號(hào)IN和QN分別加到鎖存器910和912的信號(hào)輸入端上。鎖存器910和912還接受4×fsc時(shí)鐘信號(hào)，以送入信號(hào)IN和QN中，也接受2×fsc開關(guān)信號(hào)，將此開關(guān)信號(hào)加到鎖存器910的倒相開關(guān)信號(hào)輸入端及鎖存器912的不倒相開關(guān)信號(hào)輸入端上。把鎖存器910和912的信號(hào)輸出端組合成單一的輸出線，在此線上，信號(hào)I和Q交替出現(xiàn)，把信號(hào)I和Q加到不倒相鎖存器914和倒相鎖存器916的信號(hào)輸入端上。對(duì)這些鎖存器以4×fsc速率進(jìn)行鐘控，并分別在倒相和不倒相輸入端上接受速率為色副載波頻率fsc的開關(guān)信號(hào)。不倒相鎖存器914產(chǎn)生正極性信號(hào)I和Q的輸出交替序列，倒相鎖存器916產(chǎn)生負(fù)極性信號(hào)I和Q的輸出交替序列，即，-I、-Q。把鎖存器914和916的輸出端組合成單一輸出線，在此線上出現(xiàn)成對(duì)的、極性相反的I和Q信號(hào)的交替序列，即，I、Q、-I、-Q……等等，構(gòu)成了信號(hào)CN。在將此信號(hào)在裝置36中與已濾波的亮度信號(hào)YN組合，以產(chǎn)生形式為Y+I、Y+Q、Y-I、Y-Q、Y+Q……等NTSC編碼的信號(hào)C/SL之前，利用濾波器32對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波。
圖10示出垂直-時(shí)間(V-T)濾波器，通過調(diào)整加權(quán)系數(shù)a1-a9，這種濾波器能夠呈現(xiàn)V-T帶通、V-T帶阻或V-T低通的結(jié)構(gòu)。圖10a的表說明在所公開系統(tǒng)中采用的與V-T帶通和帶阻濾波器結(jié)構(gòu)有關(guān)的加權(quán)系統(tǒng)。H-V-T帶阻濾波器(例如，圖1a的濾波器34)和H-V-T帶通濾波器(例如，圖13解碼器系統(tǒng)中所包括的濾波器)，分別包括水平低通濾波器1020和V-T帶阻濾波器1021的組合(如圖10b所示)，以及水平帶通濾波器1030和V-T帶通濾波器1031的組合(如圖10C所示)。
在圖10b的H-V-T帶阻濾波器中，水平低通濾波器1020呈現(xiàn)為給定的截止頻率，并提供已濾波的低頻信號(hào)分量。此信號(hào)在組合器1023中與來自延遲裝置1022的輸入信號(hào)的延時(shí)型式相減組合，以產(chǎn)生高頻信號(hào)分量。在把這個(gè)低頻分量加到用來提供H-V-T帶阻濾波的輸出信號(hào)加法組合器1025上之前，借助于網(wǎng)絡(luò)1024使該低頻分量受到一幀延時(shí)。V-T濾波器1021呈現(xiàn)圖10a所示V-T帶阻濾波系數(shù)。H-V-T帶通濾波器(例如，圖13的解碼器中所包括的濾波器)示于圖10c，構(gòu)成這種H-V-T帶通濾波器包括具有給定截止頻率的水平帶通濾波器1030，1030與具有V-T帶通濾波器系數(shù)(如圖10a的表所示)的V-T帶通濾波器1031串聯(lián)。
圖10的濾波器含有多個(gè)串聯(lián)的存儲(chǔ)器裝置(M)1010a-1010h，用來在其各自的抽頭t1-t9上提供連續(xù)的信號(hào)延時(shí)并提供整個(gè)濾波器的延時(shí)。把通過抽頭傳送的信號(hào)分別加到乘法器1012a-1012i的一個(gè)輸入端上。每一個(gè)乘法器的另一端分別接受規(guī)定的加權(quán)值a1-a9，這些加權(quán)值依賴于要執(zhí)行的濾波處理的性質(zhì)。濾波處理的性質(zhì)也指定了存儲(chǔ)器裝置1010a-1010h給予的延時(shí)。水平方向?yàn)V波器采用存儲(chǔ)象素的存儲(chǔ)單元，因此，整個(gè)濾波器的延時(shí)小于一個(gè)水平圖象行(1H)的時(shí)間間隔。垂直方向?yàn)V波器只采用存儲(chǔ)行的存儲(chǔ)單元，時(shí)間方向?yàn)V波器只采用存儲(chǔ)幀的存儲(chǔ)單元。因此，H-V-T三維(3-D)濾波器包括象素(＜1H)、行(1H)和幀(＞1H)的存儲(chǔ)單元的組合，而V-T濾波器只包括后兩種類型的存儲(chǔ)單元。把來自元件1012a-1012i的已加權(quán)抽頭信號(hào)(相互已延時(shí))在加法器1015中組合起來，產(chǎn)生已濾波的輸出信號(hào)。
這樣的濾波器是非遞歸型有限脈沖響應(yīng)(FIR)的濾波器。在本實(shí)例中，存儲(chǔ)單元所提供延時(shí)的性質(zhì)依賴于要濾波信號(hào)的類型，和亮度、色度和邊條高頻信號(hào)之間所能容許的串?dāng)_量。濾波器截止特性的陡度通過增加串聯(lián)存儲(chǔ)單元的數(shù)目來增強(qiáng)。
圖10d示出圖1a的網(wǎng)絡(luò)16中獨(dú)立濾波器中的一個(gè)，它包括串聯(lián)的存儲(chǔ)(延時(shí))裝置1040a-1040d、有關(guān)的乘法器1042a-1042e和信號(hào)組合器1045。乘法器具有指定的各自加權(quán)系數(shù)a1-a5，用來從信號(hào)端子t1-t5接受信號(hào)。組合器把來自乘法器a1-a5的已加權(quán)輸出信號(hào)相加，以產(chǎn)生輸出信號(hào)。
圖11a和11b示出圖1a的高頻幀內(nèi)平均器38的細(xì)節(jié)。高頻幀內(nèi)平均器38包括具有截止頻率近似為1.5MHZ、接受信號(hào)C/SL的水平低通濾波器1110。在濾波器1110的輸出端，產(chǎn)生輸入信號(hào)C/SL的低頻分量，在所示配置的減法組合器1112的輸出端，產(chǎn)生輸入信號(hào)C/SL的高頻分量。在把低頻分量加到加法器1120上以前，利用裝置1114將此低頻分量延時(shí)262H。在把信號(hào)C/SL的高頻分量加到用來產(chǎn)生信號(hào)N的加法器1120上以前，利用V-T濾波器1116處理此高頻分量。
濾波器1116示于圖11b，1116包括一對(duì)262H延時(shí)單元1122和1124，還包括具有有關(guān)加權(quán)系數(shù)a1、a2和a3的有關(guān)乘法器1125、1126和1127。把乘法器的輸出加到用來產(chǎn)生C/SL高頻已時(shí)間平均的信號(hào)的加法器1130上。加權(quán)系數(shù)a2保持不變，而系數(shù)a1和a3從一場(chǎng)到下一場(chǎng)在 1/2 和0之間交替。當(dāng)系統(tǒng)a3呈現(xiàn)0和 1/2 時(shí)，系數(shù)a1呈現(xiàn)的值為 1/2 和0。
圖12示出光柵變換裝置，它能用于圖6和圖7的時(shí)間擴(kuò)張器和壓縮器。關(guān)于這一點(diǎn)，可參看說明變換過程的圖12a的波形。圖12a表示具有在象素84至670之間的中心部分的輸入信號(hào)波形S，打算借助于時(shí)間擴(kuò)展處理，把該中心部分變換到輸出波形W的象素位置1-754上。波形S的端點(diǎn)象素84和670，直接變換成波形W的端點(diǎn)象素1和754。由于時(shí)間擴(kuò)展了，中間的象素不直接按1∶1算法變換，許多情況下不按整數(shù)算法來變換。說明后一種情況，例如，輸入波形S的象素位置85、33對(duì)應(yīng)于輸出波形W的整數(shù)象素位置3。因此，信號(hào)S的象素位置85、33中包括整數(shù)部分(85)和小數(shù)部分DX(、33)，而波形W的象素位置3包括整數(shù)部分(3)和小數(shù)部分(0)。
在圖12中，工作在4×fsc速率的象素計(jì)數(shù)器1210提供代表輸出光柵上象素位置(1……754)的輸出寫地址(WRITEADDRESS)信號(hào)M。把信號(hào)M加到包括查尋表的可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)1212上，查尋表包括取決于要執(zhí)行的光柵變換性質(zhì)(例如，壓縮或擴(kuò)展)的編程值。響應(yīng)于信號(hào)M，PROM1212提供代表整數(shù)的輸出讀地址(READ ADDRESS)信號(hào)N，及代表等于或大于零而小于1的小數(shù)的輸出信號(hào)DX。在6位(26＝64)信號(hào)DX情況下，信號(hào)DX呈現(xiàn)為小數(shù)部分0、1/64、2/64、3/64……63/64。
PROM1212允許對(duì)視頻輸入信號(hào)S作為信號(hào)N存儲(chǔ)值的函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮。這樣，響應(yīng)于象素位置信號(hào)M的整數(shù)值，提供了讀地址信號(hào)N的編程值和小數(shù)信號(hào)DX的編程值。例如，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)擴(kuò)展，就調(diào)整PROM1212，使之以低于信號(hào)M的速率來產(chǎn)生信號(hào)N。相反，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)壓縮，PROM1212以高于信號(hào)M的速率來提供信號(hào)N。
利用串聯(lián)象素延遲單元1214a、1214b和1214c來延遲視頻輸入信號(hào)S，以產(chǎn)生視頻輸入信號(hào)互相延遲型式的視頻信號(hào)S(N+2)、S(N+1)和S(N)。把這些信號(hào)加到各個(gè)眾所周知的雙端口存儲(chǔ)器1216a-1216d的視頻信號(hào)輸入端上。把信號(hào)M加到每一個(gè)存儲(chǔ)器1216a-1216d的寫地址輸入端上，把信號(hào)N加到每個(gè)存儲(chǔ)器1216a-1216d的讀地址輸入端上。信號(hào)M確定輸入的視頻信號(hào)信息將寫入存儲(chǔ)器的什么地方，信號(hào)N確定從存儲(chǔ)器讀出哪一個(gè)值。存儲(chǔ)器能寫入一個(gè)地址，而同時(shí)讀出另一個(gè)地址。來自存儲(chǔ)器1216a-1216d的信號(hào)S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)，依賴于存儲(chǔ)器1216a-1216d的讀/寫操作而呈現(xiàn)出已時(shí)間擴(kuò)展或時(shí)間壓縮的格式，存儲(chǔ)器的讀/寫操作是PROM1212如何編程的函數(shù)。
來自存儲(chǔ)器1216a-1216d的信號(hào)S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)利用四點(diǎn)線性內(nèi)插器進(jìn)行處理，四點(diǎn)線性內(nèi)插器包括峰化濾波器1220和1222、PROM1225和一個(gè)兩點(diǎn)線性內(nèi)插器1230，這些裝置的細(xì)節(jié)示于圖12b和12c。
峰化濾波器1220和1222從包括信號(hào)S(N-1)、S(N)、S(N+1)和S(N+2)的信號(hào)組接受三個(gè)信號(hào)，如圖所示，還接受峰化信號(hào)PX。峰化信號(hào)PX的值做為信號(hào)DX值的函數(shù)從零變到1，如圖12d所示，PX由PROM1225響應(yīng)于信號(hào)DX來提供。PROM1225包括查尋表并且編了程序，以產(chǎn)生響應(yīng)于給定DX值的給定PX值。
峰化濾波器1220和1222分別把已峰化的、相互延時(shí)的視頻信號(hào)S′(N)和S′(N+1)提供給兩點(diǎn)線性內(nèi)插器1230，1230還接受信號(hào)DX。內(nèi)插器1230提供(已壓縮或已擴(kuò)展的)視頻輸出信號(hào)W，此處，輸出信號(hào)W由下列表達(dá)式確定W＝S′(N)+DX〔S′(N+1)-S′(N)〕所述四點(diǎn)內(nèi)插器和峰化函數(shù)有利地近似于具有良好的高頻細(xì)節(jié)分辨率的內(nèi)插函數(shù)(Sinx)/X。
圖12b示出峰化濾波器1220、1222和內(nèi)插器1230的細(xì)節(jié)。在圖12b中，把信號(hào)S(N-1)、S(N)和S(N+1)加到峰化濾波器1220中的加權(quán)電路1240上，這些信號(hào)在1240中分別以峰化系數(shù)- 1/4 、 1/2 和- 1/4 加權(quán)。如圖12c所示，加權(quán)電路1240包括用來把信號(hào)S(N-1)、S(N)和S(N+1)分別乘以峰化系數(shù)- 1/4 、 1/2 和- 1/4 的乘法器1241a-1241c。把來自乘法器1241a-1241c的輸出信號(hào)在加法器1242中相加，以產(chǎn)生了峰化的信號(hào)P(N)，在乘法器1243中，P(N)與信號(hào)PX相乘，以產(chǎn)生已峰化的信號(hào)，此信號(hào)與信號(hào)S(N)在加法器1244中相加，以產(chǎn)生已峰化的信號(hào)S′(N)。峰化濾波器1222呈現(xiàn)為類似的結(jié)構(gòu)及工作。
在兩點(diǎn)內(nèi)插器1230中，在減法器1232內(nèi)，從信號(hào)S′(N+1)中減去信號(hào)S′(N)，以產(chǎn)生差信號(hào)，此差信號(hào)在乘法器1234中乘以信號(hào)DX。來自乘法器1234的輸出信號(hào)在加法器1236中與信號(hào)S′(N)相加，以產(chǎn)生輸出信號(hào)W。
平均器-差分器裝置1324的細(xì)節(jié)示于圖15。利用裝置1510對(duì)信號(hào)NTSCF進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生“低頻”分量，此“低頻”分量與信號(hào)NTSCF在裝置1512中進(jìn)行相減組合，以產(chǎn)生信號(hào)NTSCF的“高頻”分量。利用裝置1513對(duì)此“高頻”分量進(jìn)行平均(相加組合)和差分(相減組合)，以便在裝置1513的平均輸出端(+)上產(chǎn)生已平均的高頻分量NH，在其差分輸出端(-)上產(chǎn)生信號(hào)M。把分量NH與來自濾波器1510的、延時(shí)262H的輸出信號(hào)在加法器1514中相加，以產(chǎn)生信號(hào)N。
圖16示出圖15裝置1513的細(xì)節(jié)。除了附加了如圖所示的倒相器1610和1612、以及加法器1614外，圖16類似于以前討論過的圖11b的配置。
在示出圖13中裝置1330細(xì)節(jié)的圖17中，把信號(hào)Z加到邊條-中心分離器1710(多路轉(zhuǎn)換器)上，1710分別提供分開的亮度高頻邊條和中心信號(hào)YHO和YHE，在圖1a的編碼器中，對(duì)YHO和YHE進(jìn)行壓縮和擴(kuò)展。利用已經(jīng)討論過的變換技術(shù)，利用裝置1712和1714對(duì)信號(hào)YHO和YHE進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展和時(shí)間壓縮，以產(chǎn)生亮度高頻邊條和中心信號(hào)YHS及YHC，在把YHS和YHC加到幅度調(diào)制器1332上以前利用裝置1716(例如，可以利用圖14的系統(tǒng)來完成)把YHS和YHC拼接起來。
在圖18中，具有圖10c結(jié)構(gòu)及3.58±0.5MHz通帶的H-V-T帶通濾波器1810，使信號(hào)NTSCH通到減法組合器1814上，組合器1814還接受通過過渡時(shí)間均衡延時(shí)器1812以后的信號(hào)NTSCH。已分離的亮度高頻信號(hào)YH出現(xiàn)在組合器1814的輸出端上。利用解調(diào)器1816，響應(yīng)于色副載波信號(hào)SC，對(duì)來自濾波器1810的已濾波NTSCH信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)，用來產(chǎn)生色度高頻信號(hào)IH和QH。
在圖19中，借助于邊條-中心信號(hào)分離器(時(shí)間分離器)1940，把信號(hào)YN、IN和QN分離成已壓縮的邊條低頻信號(hào)YO、IO、QO和已擴(kuò)展的中心信號(hào)YE、IE、QE。分離器1940可以采用以前討論過的圖8分離器816的原理。
借助于時(shí)間擴(kuò)展器1942以邊條擴(kuò)展因數(shù)(對(duì)應(yīng)于圖1a中編碼器的邊條壓縮因數(shù))，對(duì)信號(hào)YO、IO和QO進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，以恢復(fù)在寬屏幕信號(hào)中邊條低頻信號(hào)的原始空間關(guān)系，正如用已恢復(fù)的邊條低頻信號(hào)YL、IL和QL所表示的那樣。類似地，為了給邊條信號(hào)留出空間，借助于時(shí)間壓縮器1944以中心壓縮因數(shù)(對(duì)應(yīng)于圖1a中編碼器的中心擴(kuò)展因數(shù))對(duì)中心信號(hào)YE、IE和QE進(jìn)行時(shí)間壓縮，以恢復(fù)在寬屏幕信號(hào)中中心信號(hào)的原始空間關(guān)系，正如用已恢復(fù)的中心信號(hào)YC、IC和QC所表示的那樣。壓縮器1944和擴(kuò)展器1942可以是以前討論過的圖12所示的類型。
利用組合器1946把空間上已恢復(fù)的邊條高頻信號(hào)YH、IH和QH與空間上已恢復(fù)的邊條低頻信號(hào)YL、IL和QL組合起來，以產(chǎn)生重新構(gòu)成的邊條信號(hào)YS、IS和QS。借助于拼接器1960，把信號(hào)YS、IS和QS拼接到重新構(gòu)成的中心信號(hào)YC、IC和QC上，以形成全部重新構(gòu)成的寬屏幕亮度信號(hào)YF′以及全部重新構(gòu)成的寬屏幕色差信號(hào)IF′和QF′。邊條與中心信號(hào)分量的拼接，以在中心和邊條信號(hào)之間的邊界處實(shí)質(zhì)上消除了可見接縫的方法來完成，正如從對(duì)圖14所示拼接器1960下面將要進(jìn)行的討論中可以看到的那樣。
在圖20中，在把隔行掃描信號(hào)IF′(或QF′)加到雙端口存儲(chǔ)器2020的一個(gè)輸入端上之前，利用單元2010將IF′延時(shí)263H。在把此已延時(shí)的信號(hào)在加法器2014與隔行掃描輸入信號(hào)相加之前，利用單元2012把該已延時(shí)的信號(hào)附加延時(shí)262H。在把來自加法器2014的輸出信號(hào)加到雙端口存儲(chǔ)器2018的輸入端上之前，把該輸出信號(hào)耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2016上。存儲(chǔ)器2020和2018以8×fsc的速率讀出數(shù)據(jù)，以4×fsc的速率寫入數(shù)據(jù)。把來自存儲(chǔ)器2018和2020的輸出加到用來產(chǎn)生逐行掃描輸出信號(hào)IF(QF)的多路轉(zhuǎn)換器(MUX)2022上。圖20還示出了表示隔行掃描輸入信號(hào)的波形(兩行，具有標(biāo)出的象素取樣C和X)以及包括象素取樣C和X的逐行掃描輸出信號(hào)的波形。
圖21示出適合于用作圖13中信號(hào)YF′的轉(zhuǎn)換器1350的裝置。在所示的加法器2114中，把隔行掃描信號(hào)YF′組合起來之前，利用單元2110和2112把YF′延遲。把來自單元2110的已延時(shí)信號(hào)加到雙端口存儲(chǔ)器2120上。把來自加法器2114的信號(hào)耦合到除二網(wǎng)絡(luò)2116上，2116的輸出信號(hào)在加法器2118中與信號(hào)YT相加。把來自加法器2118的輸出加到雙端口存儲(chǔ)器2122上。存儲(chǔ)器2120和2122以4×fsc的速率寫入，以8×fsc的速率讀出，并把輸出信號(hào)提供給多路轉(zhuǎn)換器2124，2124產(chǎn)生逐行掃描信號(hào)YF。
圖14繪出適合于用作例如圖19中拼接器1960的邊條-中心的拼接裝置。在圖14中，所示拼接器包括用來從邊條亮度信號(hào)分量YS和中心亮度信號(hào)分量YC中產(chǎn)生全部帶寬的亮度信號(hào)YF′的網(wǎng)絡(luò)1410，還包括I信號(hào)拼接器1420及Q信號(hào)拼接器1430，1420和1430在結(jié)構(gòu)及工作上類似于網(wǎng)絡(luò)1410。中心信息與兩個(gè)邊條信息有意地重疊幾個(gè)象素，例如10個(gè)象素。這樣，在拼接之前的信號(hào)編碼及傳送過程中，中心及邊條信號(hào)共享幾個(gè)冗余的象素。
在寬屏幕接收機(jī)中，中心和邊條信息從它們各自的信號(hào)中重新構(gòu)成，但是，由于對(duì)這些信號(hào)執(zhí)行了時(shí)間擴(kuò)展、時(shí)間壓縮及濾波，因此在邊條與中心信息的邊界處有幾個(gè)象素不可靠或失真了。在圖14中，用與信號(hào)YS和YC有關(guān)的波形來表示重疊區(qū)域(OL)及不可靠的象素(CP，為了清楚起見，稍作夸大)。如果信息沒有重疊區(qū)域，則不可靠的象素將互相靠著，并會(huì)看到一條接縫。已發(fā)現(xiàn)，10個(gè)象素寬的重疊區(qū)域足以補(bǔ)償3-5個(gè)不可靠的邊界象素。
冗余象素有利地容許邊條和中心信息在重疊區(qū)中混合。在把邊條信號(hào)YS加到信號(hào)組合器1415上之前，在重疊區(qū)域中，乘法器1411把YS乘以加權(quán)函數(shù)W，如有關(guān)波形所示。類似地，在把中心信號(hào)YC加到組合器1415上之前，在重疊區(qū)域內(nèi)，乘法器1412把YC乘以加權(quán)函數(shù)的補(bǔ)數(shù)(1-W)，如有關(guān)波形所示。這些加權(quán)函數(shù)在重疊區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出線性斜坡型特性，并包括0與1之間的值。加權(quán)以后，利用組合器1415把邊條和中心的象素相加，使得每一個(gè)重新構(gòu)成的象素是邊條與中心象素的線性組合。
在重疊區(qū)域的最內(nèi)部邊界附近，加權(quán)函數(shù)最好應(yīng)接近于1，而在最外部邊界附近，應(yīng)接近于0。這將保證不可靠的象素對(duì)重新構(gòu)成的信息邊界具有比較小的影響。所述線性斜坡型加權(quán)函數(shù)滿足這一要求。但是，加權(quán)函數(shù)不一定是線性的，在1和0加權(quán)點(diǎn)附近具有曲線或圓拱部分的非線性加權(quán)函數(shù)也能使用。這樣的加權(quán)函數(shù)能很容易地通過對(duì)所示類型的線性斜坡加權(quán)函數(shù)進(jìn)行濾波而獲得。
利用包括響應(yīng)于代表象素位置的輸入信號(hào)的查尋表及減法組合器的網(wǎng)絡(luò)，能夠很容易地產(chǎn)生加權(quán)函數(shù)W和1-W。邊條-中心象素的重疊位置是已知的，查尋表響應(yīng)于輸入信號(hào)，對(duì)應(yīng)于加權(quán)函數(shù)W，根據(jù)提供從0到1的輸出值而編程。輸入信號(hào)可用各種方法產(chǎn)生，例如，利用由各水平行同步脈沖來同步的計(jì)數(shù)器。加權(quán)函數(shù)的補(bǔ)數(shù)1-W，能夠通過從1中減去加權(quán)函數(shù)W來產(chǎn)生。
圖22示出適合于用作圖1a中把信號(hào)YF從逐行掃描轉(zhuǎn)換成隔行掃描的轉(zhuǎn)換器17c的裝置。圖22還示出逐行掃描輸入信號(hào)YF的部分圖，YF在垂直(V)和時(shí)間(T)平面內(nèi)，具有標(biāo)出的取樣信號(hào)A、B、C和X，這些標(biāo)出的取樣信號(hào)也示于圖2a中。逐行掃描信號(hào)YF通過單元2210和2212延遲525H，用來從取樣信號(hào)B中產(chǎn)生已相對(duì)延遲的取樣X和A。在把取樣B和A加到除二網(wǎng)絡(luò)2216上之前，B和A在加法器2214中相加。在網(wǎng)絡(luò)2218中，來自網(wǎng)絡(luò)2216的輸出信號(hào)與取樣X相減組合，以產(chǎn)生信號(hào)YT。把信號(hào)YT加到雙端口存儲(chǔ)器2222的輸入端上，把來自延時(shí)單元2210輸出的信號(hào)YF加到雙端口存儲(chǔ)器2223的輸入端上。存儲(chǔ)器2222和2223均以4×fsc速率讀出，以8×fsc速率寫入，用來在各自的輸出端上產(chǎn)生隔行掃描形式的信號(hào)YF′和YT。
圖23示出適合于用作圖1a中轉(zhuǎn)換器17a和17b的裝置。在圖23中，在把逐行掃描信號(hào)IF(或QF)加到雙端口存儲(chǔ)器2312上以前，把IF(或QF)加到525H延遲單元2310上，2312以4×fsc速率讀出，以8×fsc速率寫入，用來獲得隔行掃描輸出信號(hào)IF′(或QF′)。圖23還示出表示具有與采樣信號(hào)C和X有關(guān)的第一行和第二行的逐行掃描輸入信號(hào)的波形，以及隔行掃描輸出信號(hào)(把具有取樣信號(hào)C的第一行擴(kuò)展成 (H)/2 速率)的波形。雙端口存儲(chǔ)器2312以已擴(kuò)展的形式僅輸出輸入信號(hào)的第一行取樣(C)。
圖24a示出裝置80的細(xì)節(jié)。把Sinα形式的信號(hào)X和Sinβ形式的信號(hào)Z分別加到非線性幅度壓縮器2405和2408的地址輸入端上。壓縮器2405和2408都是可編程只讀存儲(chǔ)器裝置，每一個(gè)裝置包括一個(gè)查尋表，該查尋表包括對(duì)應(yīng)于所需非線性γ壓縮函數(shù)的編程值。這個(gè)函數(shù)用所描述的瞬時(shí)輸入對(duì)輸出的壓縮器傳遞函數(shù)來表示。對(duì)于來自裝置2405和2408數(shù)據(jù)輸出的已壓縮的信號(hào)X和Z，進(jìn)行DSSB調(diào)制處理，如下。
圖24a的DSSB調(diào)制器部分主要包括兩個(gè)單邊帶發(fā)生器，一個(gè)用來產(chǎn)生上邊帶，另一個(gè)用來產(chǎn)生下邊帶。簡言之，對(duì)于每一個(gè)發(fā)生器，原始輸入信號(hào)及其希耳伯特變換分別調(diào)制到正弦和余弦相位的載波上，把調(diào)制的結(jié)果相加，增強(qiáng)一個(gè)邊帶，同時(shí)消去另一個(gè)邊帶。然后，把每個(gè)發(fā)生器的輸出組合起來，以產(chǎn)生信號(hào)(M)，把M加到主信號(hào)(N)上，正如以前所討論過的那樣。
希耳伯特變換器對(duì)給定帶內(nèi)的全部頻率提供90°相移，(例如，把正弦函數(shù)變換成余弦函數(shù)，同時(shí)在該頻帶內(nèi)保持平坦的幅度響應(yīng)。希耳伯特變換器的數(shù)字手段經(jīng)常采用有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的形式。關(guān)于希耳伯特變換器設(shè)計(jì)上的其它信息能夠在Oppenheim和Schafer所寫書名為《數(shù)字信號(hào)處理》(Prentice-Hall出版)中找到。
在圖24a中，把來自壓縮器2405輸出端的已幅度壓縮的、Sinα(為了說明起見)形式的信號(hào)X，直接加到乘法器2414的調(diào)制輸入端上，利用希耳伯特變換器2410移相90°成為cosα的形式以后，加到乘法器2412的調(diào)制輸入端上。乘法器2412和2414的基準(zhǔn)信號(hào)輸入端分別接受cosQ和SinQ形式的正交相位的有關(guān)副載波信號(hào)，這兩個(gè)副載波信號(hào)被加到調(diào)制輸入端上的信號(hào)所調(diào)制。乘法器2412和2414的輸出信號(hào)在組合器2418中組合起來，以產(chǎn)生已雙單邊帶調(diào)制的輸出信號(hào)(M)的下邊帶。在本實(shí)例中，輸入到乘法器2412和2414上的副載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交(SinQ、CosQ)的相位關(guān)系，盡管并不要求正交的相位關(guān)系。在發(fā)射機(jī)中可以選擇任何合適的副載波相位關(guān)系，而在接收機(jī)解調(diào)器中為了正確地解調(diào)，副載波的相位關(guān)系必須完全一樣。
為產(chǎn)生上邊帶，把來自壓縮器2408的已幅度壓縮的、Sinβ(為了說明起見)形式的信號(hào)Z加到調(diào)制網(wǎng)絡(luò)上，該調(diào)制網(wǎng)絡(luò)包括希耳伯特變換器2420、乘法器2422和2424、以及組合器2428，它們與形成前述下邊帶調(diào)制器的那些元件，以同樣的方式配置起來。在組合器2430中，通過把上邊帶和下邊帶信號(hào)組合起來而產(chǎn)生輸出DSSB信號(hào)M。上邊帶調(diào)制器與下邊帶調(diào)制器的不同在于，輸入到各自乘法器上的副載波的定相。例如，下邊帶調(diào)制器的乘法器2412接受CosQ形式的副載波，而上邊帶調(diào)制器的對(duì)應(yīng)乘法器2422接受SinQ形式的副載波，因此，這兩個(gè)副載波處于正交相位關(guān)系。輸入到對(duì)應(yīng)乘法器2414和2424上的副載波也呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系。上、下邊帶調(diào)制器的意義是，單元2418和2428是執(zhí)行相加功能還是執(zhí)行相減功能，以及哪一個(gè)乘法器接受經(jīng)過希耳伯特轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)。因此，通過在單元2418和單元2428中相減而不是相加、或者通過把經(jīng)過希耳伯特轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)加到乘法器2414和2424而不是加到乘法器2412和2422上(如所示)，就可以把上、下邊帶的意義倒過來。
圖24b示出了圖13中方框1326的DSSB解調(diào)器部分。把已調(diào)制的信號(hào)M加到乘法器2440和2450(正交同步檢波器)上，2440和2450分別接受Sin(Q+e)和Cos(Q+e)形式正交相位關(guān)系的解調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)。假定每個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)都呈現(xiàn)出相位誤差“e”。利用網(wǎng)絡(luò)2442和2452，對(duì)來自每一個(gè)乘法器的檢波輸出信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波，以濾掉不期望的高頻載波解調(diào)綜合產(chǎn)物。通過網(wǎng)絡(luò)2444和2454，對(duì)每一個(gè)已濾波的輸出信號(hào)進(jìn)行90°希耳伯特變換，借助于網(wǎng)絡(luò)2460和2470，對(duì)每一個(gè)經(jīng)過變換的信號(hào)與另一個(gè)未經(jīng)變換的信號(hào)進(jìn)行相減組合，如圖所示，以產(chǎn)生分量X和Z。此外，例如，借助于具有查尋表的有關(guān)PROM(未示出)，對(duì)信號(hào)X和Z進(jìn)行非線性幅度擴(kuò)展，該查尋表利用發(fā)射機(jī)中壓縮值的倒數(shù)來編程。
正如從組合器2460和2470的輸出信號(hào)表達(dá)式可以看出的那樣，與相位誤差“e”的數(shù)值無關(guān)，沒有來自輸出信號(hào)X和Z的串?dāng)_分量。相位誤差對(duì)輸出信號(hào)X為正，而對(duì)輸出信號(hào)Z為負(fù)，這一事實(shí)可用于抵消相位誤差“e”。如果相位誤差“e”沒有抵消，就會(huì)被顯示出來。然而，已經(jīng)觀察到，相位誤差對(duì)顯示的圖象不可能有顯著的影響。
權(quán)利要求
1.一種用來處理電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，包括用來提供代表寬屏幕圖象的電視類型信號(hào)的裝置，這種寬屏幕圖象具有主圖像部分，這種主圖像部分的圖像寬高比大于有關(guān)邊條圖像部分的寬高比，而且整個(gè)圖像的寬高比大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖像；響應(yīng)于所述電視信號(hào)，用來產(chǎn)生第一分量的裝置，第一分量包括代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖像的信息；響應(yīng)于所述電視信號(hào)，用來產(chǎn)生第二分量的裝置，第二分量包括第一種輔助信息；以及響應(yīng)于所述電視信號(hào)，用來產(chǎn)生第三分量的裝置，第三分量包括第二種輔助信息；以及響應(yīng)于所述第二和第三分量、并響應(yīng)于輔助副載波，用來產(chǎn)生以第二和第三分量調(diào)制的雙單邊帶載波的調(diào)制裝置，其中，所述第二分量占據(jù)所述副載波的、不包括第三分量的第一邊帶，所述第三分量占據(jù)所述載波的、不包括第二分量的第二邊帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，其中，所述第二分量包括邊條圖像信息;以及所述第三分量包括高頻圖像的細(xì)節(jié)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種系統(tǒng)，其中，所述第二分量包括高頻信息，不包括低頻信息;以及所述第三分量包括水平高頻亮度細(xì)節(jié)信息，不包括水平低頻圖像信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，其中，所述輔助副載波呈現(xiàn)出一種場(chǎng)交替相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，還包括在調(diào)制所述輔助副載波之前，用來對(duì)所述第二和第三分量進(jìn)行幀內(nèi)處理的裝置;用來把所述已調(diào)制的副載波與所述第一分量組合起來以產(chǎn)生輸出信號(hào)的裝置;以及用來以所述輸出信號(hào)調(diào)制射頻載波的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，其中，所述輔助副載呈現(xiàn)為低于色副載頻的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，還包括在調(diào)制所述輔助副載波之前，用來對(duì)第二和第三分量進(jìn)行幅度壓縮的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，其中，所述已調(diào)制的輔助副載波具有在基帶頻率范圍內(nèi)的某一頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種系統(tǒng)，其中，所述調(diào)制裝置包括一個(gè)第一調(diào)制器，包括(a).分別響應(yīng)于呈現(xiàn)為相互不同相位的第一和第二載波信號(hào)的第一和第二信號(hào)乘法器;(b).用來使所述第二分量相移一個(gè)予定量的第一裝置;(c).用來把所述已相移的第二分量耦合到所述第一乘法器的一個(gè)調(diào)制信號(hào)輸入端上的裝置;(d).用來把所述第二分量耦合到所述第二乘法器的一個(gè)調(diào)制信號(hào)輸入端上的裝置;以及(e).用來把來自所述第一和第二乘法器的已調(diào)制的載波輸出信號(hào)組合起來，以產(chǎn)生所述第一和第二邊帶中一個(gè)邊帶的第一裝置;一個(gè)第二調(diào)制器，包括(a).分別響應(yīng)于呈現(xiàn)為相互不同相位的第三和第四載波信號(hào)的第三和第四信號(hào)乘法器，(b).用來使所述第三分量相移一個(gè)予定量的第二裝置;(c).用來把所述已相移的第三分量耦合到所述第三乘法器的一個(gè)調(diào)制信號(hào)輸入端上的裝置;(d).用來把所述第三分量耦合到所述第四乘法器的一個(gè)調(diào)制信號(hào)輸入端上的裝置;以及(e).用來把來自所述第三和第四乘法器的已調(diào)制的載波輸出信號(hào)組合起來，以產(chǎn)生所述第一和第二邊帶中另一個(gè)邊帶的第二裝置;以及用來把來自所述第一和第二組合器的輸出信號(hào)組合起來，以產(chǎn)生一個(gè)雙單邊帶輸出信號(hào)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第二相移裝置分別把所述第二和第三分量相移90°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的一種系統(tǒng)，其中，所述已相移的第二和第三分量沒有直流信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第二載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系;以及所述第二和第三載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第三載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系;所述第二和第四載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系。
14.一種用來接收代表寬屏幕圖像的電視類型信號(hào)的系統(tǒng)，這種寬屏幕圖像具有主圖像部分，這種主圖像部分的圖像寬高比大于有關(guān)邊條圖像部分的寬高比，而且整個(gè)圖像的寬高比大于標(biāo)準(zhǔn)電視圖像，所述電視信號(hào)包括(a)，包括代表標(biāo)準(zhǔn)寬高比圖像的信息的第一分量;(b)包括第一種輔助信息的第二分量;以及(c)，包括第二種輔助信息的第三分量，所述第二和第三分量與輔助載波一起包括雙單邊帶已調(diào)制的載波信號(hào)，其中所述第二分量占據(jù)所述載波的、不包括所述第三分量的第一邊帶，所述第三分量占據(jù)所述副載波的、不包括所述第二分量的第二邊帶，把所述雙單邊帶已調(diào)制的載波信號(hào)與所述第一分量組合起來;所述系統(tǒng)包括用來把所述第一分量與所述雙單邊帶已調(diào)制的載波信號(hào)分離開來的裝置;用來解調(diào)所述雙單邊帶載波信號(hào)，以恢復(fù)所述第二和第三分量的裝置;以及響應(yīng)于所述已恢復(fù)的第一、第二和第三信號(hào)，用來產(chǎn)生圖像代表信號(hào)的視頻信號(hào)處理裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的一種系統(tǒng)，其中，所述第二分量包括邊條信息;以及所述第三分量包括高頻圖像細(xì)節(jié)信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的一種系統(tǒng)，其中，所述第二分量包括高頻信息，不包括低頻信息;以及所述第三分量包括水平高頻亮度細(xì)節(jié)信息，不包含水平低頻圖像信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的一種系統(tǒng)，其中，所述解調(diào)裝置響應(yīng)于具有場(chǎng)交替相位的基準(zhǔn)信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的一種系統(tǒng)，還包括用來對(duì)所述已恢復(fù)的第二和第三分量進(jìn)行幅度擴(kuò)展的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的一種系統(tǒng)，其中，所述解調(diào)裝置包括分別響應(yīng)于具有相互不同相位的第一和第二載波信號(hào)，并響應(yīng)于所述已雙單邊帶調(diào)制的載波信號(hào)，用來分別提供第一和第二輸出信號(hào)的第一和第二信號(hào)乘法器;用來分別使所述第一和第二輸出信號(hào)相移一個(gè)予定量，以產(chǎn)生已相移的第一和第二輸出信號(hào)的第一和第二裝置;用來把所述第一輸出信號(hào)與所述已相移的第二輸出信號(hào)組合起來，以產(chǎn)生所述第二和第三分量中一個(gè)分量的第一裝置;以及用來把所述第二輸出信號(hào)與所述已相移的第一信號(hào)組合起來，以產(chǎn)生所述第二和第三分量中另一個(gè)分量的第二裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第二相移裝置分別把所述第一和第二輸出信號(hào)相移90°。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第二載波信號(hào)呈現(xiàn)為相互正交的相位關(guān)系。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的一種系統(tǒng)，其中，所述第一和第二組合裝置是相減組合裝置。
全文摘要
一種NTSC兼容寬屏幕EDTV(擴(kuò)展清晰度電視)系統(tǒng)包括三個(gè)分量(1)包括中心信息和低頻邊條信息的主分量；(2)包括邊條高頻信息的輔助分量；和(3)包括附加高頻亮度細(xì)節(jié)信息的輔助分量。分量(2)和(3)做為抑制載波的雙單邊帶信號(hào)傳送，其中，分量(2)獨(dú)占上、下邊帶中的一個(gè)邊帶，分量(3)獨(dú)占另一個(gè)邊帶。
文檔編號(hào)H04N7/00GK1035929SQ89100089
公開日1989年9月27日 申請(qǐng)日期1989年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月8日
發(fā)明者小羅伯特·諾曼·赫斯特 申請(qǐng)人:通用電氣公司