DE3912470A1

DE3912470A1 - Colour television transmission system e.g. D2-MAC - uses transmission of auxiliary signal in vertical blanking intervals for image enhancement

Info

Publication number: DE3912470A1
Application number: DE3912470A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr Westerkamp; Dietmar Hepper
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1989-04-15
Filing date: 1989-04-15
Publication date: 1990-10-25
Also published as: CN1048295A

Abstract

The transmission system uses progressive scanning of the video camera image, to obtain a line iamge after sampling and filtering. The quality of the transmitted television image is enhanced by transmission of an auxiliary signal in the vertical blanking intervals, obtained from the difference between the original signal at the output of the filter and a prediction signal. Pref. the difference signal has a limited bandwidth and it may be subjected to a time compression prior to its transmission. ADVANTAGE - Enhanced quality of received image.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernsehübertragungssystem.The invention relates to a television transmission system.

Bekannte Farbfernsehübertragungssysteme, z.B. D2-MAC, weisen eine Bildabtastung im Zeilensprungverfahren auf. Dabei wird ein Signal von z.B. fünfzig zeilenversetzten Halbbildern pro Sekunde erzeugt. Durch das Zeilensprungverfahren im Zusammenhang mit der niedrigen Bildfolgefrequenz treten störende Effekte wie das Zwischenzeilenflimmern, Kantenflackern und eine reduzierte Vertikalauflösung auf.Known color television transmission systems, e.g. D2-MAC, have an interlaced image scan. A signal of e.g. fifty lines Fields per second. By the Interlace related to the low Frame rate occur disruptive effects like that Inter-line flicker, edge flickering and a reduced Vertical resolution on.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompatible Verbesserung der Qualität eines Bildsignals zu erzielen.The invention has for its object a compatible To achieve improvement in the quality of an image signal.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkma le gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The object is achieved by the feature specified in claim 1 le solved. Advantageous further developments are in the Sub-claims reproduced.

Für die kompatible Verbesserung eines Fernsehbildes wird die bei den üblichen Fernsehnormen vorhandene vertikale Austast lücke zur Übertragung eines Zusatzsignales verwendet. Das den heute üblichen Fernsehnormen entsprechende Bildsignal im Zeilensprungverfahren wird aus einem kameraseitig progressiv abgetasteten Signal durch Filterung und Abtastung erzeugt. Zur kompatiblen Verbesserung eines solchen Fernsehsignals wird ein Zusatzsignal erzeugt, indem für jede fehlende Zeile beider Halbbilder des Bildes mit Zeilensprung ein Prädiktionssignal ermittelt wird. Die Differenz des gefilterten Originalsignals und des Prädiktionssignals ergibt das Zusatzsignal. Dieses wird bandbegrenzt, zeitkomprimiert und amplitudenexpandiert und in der vertikalen Austastlücke übertragen und empfängerseitig nach Amplitudenkompression und Zeitenexpandierung dem dort aus den empfangenen Zeilen der Halbbilder gebildeten Prädiktionssignal aufaddiert.For the compatible improvement of a television picture, the vertical blanking available in the usual television standards gap used to transmit an additional signal. The The image signal in the television standards that are common today Interlacing is made from a camera side progressively sampled signal through filtering and sampling generated. For the compatible improvement of such TV signal, an additional signal is generated by for each missing line of both fields of the picture with interlace a prediction signal is determined. The difference of the filtered original signal and the prediction signal gives the additional signal. This is band-limited, time compressed and amplitude expanded and in the vertical blanking gaps transmitted and on the receiver side Amplitude compression and time expansion from there the received lines of the fields Prediction signal added.

Als Sender kann z.B. ein progressiver Camcorder fungieren. Die Signalverarbeitung kann analog wie digital erfolgen.As a transmitter e.g. a progressive camcorder will act. The signal processing can take place analogue as digital.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen erläu tert. Darin zeigenAn embodiment is explained with reference to the drawings tert. Show in it

Fig. 1 zweidimensionale Darstellung der zeitlichen Aufteilung eines D2-MAC-Signals. Fig. 1 two-dimensional representation of the temporal distribution of a D2 MAC signal.

Fig. 2 Wiederholspektren des progressiven Eingangssignals und des Signals mit Zeilensprung, sowie Frequenzgang des Filters vor der Zeilensprungabtastung. Fig. 2 repetition spectra of the progressive input signal and the interlaced signal, as well as frequency response of the filter before the interlaced scan.

Fig. 3 Grenzen der horizontal/vertikalen Auflösung im Standbild. Fig. 3 limits of horizontal / vertical resolution in the still image.

Fig. 4 ein Farbfernsehübertragungssystem. Fig. 4 shows a color television transmission system.

Fig. 1 zeigt eine zweidimensionale Darstellung der zeitli chen Aufteilung eines D2-MAC-Signals. In der horizontalen Austastlücke werden Audiosignale und weitere Daten (AD) übertragen. Von den 625 Zeilenperioden eines Vollbildes des D2-MAC-Signals tragen nur 575 Zeilen Bildinformation, und zwar alternierend U und Y bzw. V und Y. 46 der restlichen Zeilen entsprechen den vertikalen Austastlücken VBL. Digital betrachtet entsprechen der vorhandenen Bandbreite des Luminanzsignals Y bzw. der Farbdifferenzsignale U,V 697 bzw. 349 aktive Bildpunkte pro Zeile. Fig. 1 shows a two-dimensional representation of the temporal Chen division of a D2 MAC signal. In the horizontal blanking interval, audio signals and further data (AD) are transmitted. Of the 625 line periods of a frame of the D2-MAC signal, only 575 lines carry image information, alternately U and Y or V and Y. 46 of the remaining lines correspond to the vertical blanking intervals VBL. Viewed digitally, the available bandwidth of the luminance signal Y or the color difference signals U, V 697 or 349 correspond to active pixels per line.

Für die Übertragung des Zusatzsignals in der vertikalen Aus tastlücke VBL steht damit eine Bandbreite zur Verfügung, die etwa 1046 Bildpunkten mal 46 Zeilen/Vollbild, d.h. 48116 Bildpunkten/Vollbild entspricht. Wird für jede der durch die Umwandlung des progressiven Kamerasignals in das D2-MAC-Signal fortgelassene Zeile Zusatzinformation übertra gen, so bedeutet das 83 Bildpunkte/Zeile für das Zusatzsi gnal. Dessen Bandbreite ist somit gegenüber der Luminanzband breite um 697/83 = 8,4, also um etwa den Faktor 8 kleiner.For the transmission of the additional signal in the vertical off VBL is thus a bandwidth available that about 1046 pixels by 46 lines / frame, i.e. 48116 pixels / full screen corresponds. Will for each of the by converting the progressive camera signal into the D2 MAC signal omitted line transmit additional information conditions, this means 83 pixels / line for the additional si gnal. Its bandwidth is thus compared to the luminance band width by 697/83 = 8.4, i.e. by a factor of 8 smaller.

Die Umwandlung des progressiven Kamerasignals in das zeilenversetzte D2-MAC-Bildsignal geschieht durch vertikal-zeitliche Tiefpaßfilterung und anschließende halbbildweise versetzte vertikale Abtastung. Bei der vertikal-zeitlichen Vorfilterung zur Vermeidung der Überlappung der Wiederholspektren des Bildsignals mit Zeilensprung wird erfindungsgemäß eine rautenartige Filtercharakteristik verwendet, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Es kann z.B. ein einfach zu realisierendes FIR-Filter mit den KoeffizientenThe conversion of the progressive camera signal into the line-shifted D2-MAC image signal takes place by means of vertical-time low-pass filtering and subsequent vertical scanning shifted by fields. In the case of vertical-time pre-filtering to avoid the overlapping of the repetition spectra of the image signal with interlacing, a diamond-like filter characteristic is used according to the invention, as is shown in FIG. 2. For example, an FIR filter with the coefficients that is easy to implement can be used

verwendet werden.be used.

Zur Erzeugung des Zusatzsignals werden zunächst die Bildpunkte der dem Bild mit Zeilensprung fehlenden Zeilen aus den vorhandenen Zeilen durch vertikale Mittelung oder mittels eines vertikalen FIR-Filters höherer Ordnung interpoliert. Diese Operation führt auch ein entsprechend ausgerüsteter Empfänger durch. Die interpolierten Werte werden als Prädiktionswerte für die Bildpunkte der fehlenden Zeilen verwendet. Die Differenz zwischen den durch die vertikale Abtastung eliminierten Bildpunkten des gefilterten progressiven Signals und deren Prädiktionswerten wird als Zusatzsignal übertragen.To generate the additional signal, the Pixels of the lines missing from the interlaced image from the existing lines by vertical averaging or using a higher order vertical FIR filter interpolated. This operation also introduces one accordingly equipped receiver. The interpolated values are used as prediction values for the pixels of the missing Lines used. The difference between those by the vertical scanning eliminated pixels of the filtered progressive signal and its prediction values is called Additional signal transmitted.

Dieses Zusatzsignal wird nun einer Bandbegrenzung und Zeitkompression um den Faktor 8 oder 9 unterzogen, um die Horizontalauflösung des Zusatzsignals auf den verfügbaren Wert, ein Achtel oder ein Neuntel der Luminanzbandbreite, zu begrenzen.This additional signal is now a band limitation and Subjected to time compression by a factor of 8 or 9 to the Horizontal resolution of the additional signal on the available Value, an eighth or a ninth of the luminance bandwidth limit.

Nach der Zeitkompression ist das Zusatzsignal empfindlich gegenüber Rauschen auf dem Übertragungsweg. Als ein Differenz- bzw. Prädiktionsfehlersignal weist es aber eine sehr spitze Verteilung auf, so daß eine Amplitudenexpandierung durchgeführt werden kann, die die Rauschempfindlichkeit reduziert. Zur Durchführung der Amplitudenexpandierung werden die Signalwerte mit einem Faktor von z.B. vier multipliziert.After the time compression, the additional signal is sensitive against noise on the transmission path. As a However, it has a difference or prediction error signal very pointed distribution, so that a Amplitude expansion can be performed that the Noise sensitivity reduced. To carry out the The signal values are expanded with an amplitude Factor of e.g. multiplied by four.

Um aus dem empfangenen Bildsignal mit Zeilensprung und dem Zusatzsignal ein progressives Ausgangssignal zu erzeugen, wird im entsprechend ausgerüsteten Empfänger das Zusatzsignal zunächst amplitudenkomprimiert und um den Faktor 8 bzw. 9 auf die Zeilendauer der Luminanzkomponente zeitexpandiert.To jump from the received image signal with an interlace and the Additional signal to generate a progressive output signal will be in the appropriately equipped receiver Additional signal is first amplitude compressed and around Factor 8 or 9 on the line duration of the luminance component time expanded.

Das empfangene Bildsignal mit Zeilensprung wird wie im Sender vertikal interpoliert, um den Prädiktionswert der fehlenden Bildpunkte zu erhalten. Auf die Prädiktionswerte wird anschließend das wie oben aufbereitete Zusatzsignal aufaddiert. Das Ergebnis ist ein auf einem 625/50/1 : 1-Monitor darstellbares progressives Bildsignal mit erhöhter vertikal-zeitlicher Luminanzauflösung.The received interlaced picture signal is as in Interpolated vertically to the prediction value of the transmitter to get missing pixels. On the prediction values then the additional signal prepared as above added up. The result is one on one 625/50/1: 1 monitor displayable progressive image signal with increased vertical-temporal luminance resolution.

Erfindungsgemäß wird das Zusatzsignal aus den Luminanzsignalanteilen erzeugt.According to the additional signal from the Luminance signal components generated.

Durch Ausnutzung des Zusatzsignals wird eine höhere vertikale Auflösung im Bereich tiefer horizontaler Frequenzen erzielt, wie dies aus Bild 3 zu entnehmen ist. Dadurch wird das Zwischenzeilenflimmern, besonders an dünnen horizontalen Linien und an horizontalen Kanten, deutlich reduziert, und es werden zudem schärfere horizontale Kanten erreicht.By using the additional signal, a higher vertical resolution in the area of deeper horizontal Frequencies achieved, as can be seen in Figure 3. This will cause interline flicker, especially on thin ones horizontal lines and on horizontal edges, clearly reduced, and there are also sharper horizontal edges reached.

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Farbfernsehübertragungssystem. Eine Kamera 1 liefert ein progressiv abgetastetes Kamerasignal mit den Farbkomponenten R, G, B. Die Farbsignale R, G, B werden in einem Analog/Digital-Wandler 2 in ein digitales Signal umgewandelt. Eine Matrixschaltung 3 erzeugt das Luminanzsignal Y sowie die Farbdifferenzsignale U, V. Zur Umwandlung des progressiven Kamerasignals in das zeilenversetzte Bildsignal werden die Ausgangssignale der Matrixschaltung 3 einer Tiefpaßfilterschaltung 4 zur vertikal-zeitlichen Tiefpaßfilterung zugeführt. Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilterschaltung 4 werden einer Halbbildabtastungsschaltung 5 zugeführt. Das Ausgangssignal der Halbbildabtastungsschaltung 5 stellt ein Bildsignal mit fünfzig zeilenversetzten Halbbildern pro Sekunde dar. Die Chrominanzkomponenten U, V des Bildsignals mit Zeilensprung werden einem Chrominanzvorfilter 6 sowie anschließend einer Vertikalabtast- und Multiplexerschaltung 7 zugeführt. Das Luminanzsignal Y des Bildsignals mit Zeilensprung wird einerseits einem Interpolator 12 und andererseits einer Zeitkompressions- und Multiplexerschaltung 8 zugeführt. Das Ausgangsignal der vertikalen Abtast- und Multiplexerschaltung 7 wird ebenfalls der Zeitkompressions- und Multiplexerschaltung 8 zugeführt. Das Luminanz-Ausgangssignal Y des vertikal-zeitlichen Vorfilters 4 wird ebenso wie das Ausgangssignal des Interpolators 12 einem Subtrahierer 11 zugeführt. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 11 wird über einen Tiefpaß 10 und eine Amplitudenexpansionsschaltung 9 der Zeitkompressions- und Multiplexerschaltung 8 zugeführt. Zur Erzeugung eines vollständigen Fernsehsignals werden der Zeitkompressions- und Multiplexerschaltung 8 die Tondaten sowie Kontroll- und Synchronisationsdaten des Fernsehsignals zugeführt. Diese Schaltungselemente, die im Block 30 zusammengefaßt sind, können z.B. Bestandteile eines (progressiven) Camcorders sein. Das Ausgangssignal der Zeitkompressions- und Multiplexerschaltung 8 wird über eine Übertragungsstrecke einem Empfänger 31 zugeführt. Der Empfänger 31 enthält als Eingangsschaltung eine Demultiplexer- und Zeitexpansionsschaltung 13, die einerseits das Luminanzsignal Y auf eine Zeilen-Multiplexerschaltung 16, die Chrominanzdifferenz-Signalanteile auf einen Chrominanz-Demultiplexer und Interpolator 14, die in der vertikalen Austastlücke vorhandenen Zusatzsignale auf eine Amplitudenkompressionsschaltung 19 sowie die im Fernsehsignal enthaltenen Audiodaten, Kontroll- und Synch-Wörter an nicht gezeichnete Verarbeitungsschaltungen geben. Die im Chroma-Demultiplexer und Interpolator 14 getrennten Chrominanzdifferenz-Signalanteile U, V werden einem Konverter 15 zugeführt, der aus dem Signal mit Zeilensprung ein progressives Signal erzeugt. Am Ausgang des Konverters 15 liegen die Chrominanzsignalanteile U, V in progressiver Form vor. Das in der Amplitude komprimierte Zusatzsignal am Ausgang des Amplitudenkompressors 19 wird einem Addierer 20 zugeführt. Das Luminanzsignal Y der Demultiplexer- und Zeitexpansionsschaltung 13 wird über einen Interpolator 21 ebenfalls dem Addierer 20 zugeführt. Das Additionsergebnis des Addierers 20 wird dem Zeilenmultiplexer 16 zugeführt. Am Ausgang des Zeilenmultiplexers 16 liegt das Luminanzsignal in progressiver Form vor. Die in progressiver Form vorliegenden Signalanteile Y, U, V werden einer Dematrixschaltung 17 zugeführt, deren Ausgangsignale R, G, B einem Digital/Analog-Wandler 18 zugeführt werden, dessen Ausgangssignal auf einem Bildschirm 22 darstellbar ist. Fig. 4 shows a color television transmission system according to the invention. A camera 1 supplies a progressively scanned camera signal with the color components R , G , B. The color signals R , G , B are converted into a digital signal in an analog / digital converter 2 . A matrix circuit 3 generates the luminance signal Y and the color difference signals U , V. To convert the progressive camera signal into the line-shifted image signal, the output signals of the matrix circuit 3 are fed to a low-pass filter circuit 4 for vertical-time low-pass filtering. The output signals of the low-pass filter circuit 4 are fed to a field sampling circuit 5 . The output signal of the field scanning circuit 5 represents an image signal with fifty line-shifted fields per second. The chrominance components U , V of the interlaced image signal are fed to a chrominance pre-filter 6 and then to a vertical scanning and multiplexer circuit 7 . The luminance signal Y of the interlaced image signal is supplied on the one hand to an interpolator 12 and on the other hand to a time compression and multiplexer circuit 8 . The output signal of the vertical sampling and multiplexer circuit 7 is also supplied to the time compression and multiplexer circuit 8 . The luminance output signal Y of the vertical-time pre-filter 4 , like the output signal of the interpolator 12, is fed to a subtractor 11 . The output signal of the subtractor 11 is fed to the time compression and multiplexer circuit 8 via a low pass 10 and an amplitude expansion circuit 9 . In order to generate a complete television signal, the time compression and multiplexer circuit 8 are supplied with the audio data as well as control and synchronization data of the television signal. These circuit elements, which are summarized in block 30 , can be components of a (progressive) camcorder, for example. The output signal of the time compression and multiplexer circuit 8 is fed to a receiver 31 via a transmission link. The receiver 31 contains as input circuit a demultiplexer and time expansion circuit 13 which, on the one hand, the luminance signal Y to a line multiplexer circuit 16 , the chrominance difference signal components to a chrominance demultiplexer and interpolator 14 , the additional signals present in the vertical blanking gap to an amplitude compression circuit 19 as well give the audio data, control and synch words contained in the television signal to processing circuits (not shown). The chrominance difference signal components U , V separated in the chroma demultiplexer and interpolator 14 are fed to a converter 15 which generates a progressive signal from the interlaced signal. The chrominance signal components U , V are present in a progressive form at the output of the converter 15 . The additional signal compressed in amplitude at the output of the amplitude compressor 19 is fed to an adder 20 . The luminance signal Y of the demultiplexer and time expansion circuit 13 is also fed to the adder 20 via an interpolator 21 . The addition result of the adder 20 is fed to the line multiplexer 16 . The luminance signal is present in a progressive form at the output of the line multiplexer 16 . The signal components Y , U , V, which are in progressive form, are fed to a dematrix circuit 17 , the output signals R , G , B of which are fed to a digital / analog converter 18 , the output signal of which can be displayed on a screen 22 .

Claims

1. Color television transmission system, characterized in that a recording image is progressively scanned on the transmission side, that the recording image is converted by filtering and scanning into an interlaced image, that for the missing lines of both fields of the interlaced image, a prediction signal is determined that a Difference is formed from the filtered original signal and associated prediction signal, that the difference signal is transmitted in the vertical blanking interval, that the missing lines are predicted from the existing lines in the receiver, and that the corresponding difference signal is added to the image signal thus determined.

2. Color television transmission system according to claim 1, characterized characterized in that the difference signal is band-limited becomes.

3. color television transmission system according to claim 2, characterized in that the difference signal before the Transmission is time compressed.

4. Color television transmission system according to claim 3, characterized characterized in that the time compression by one Factor 8 or 9 is carried out.

5. color television transmission system according to claim 4, characterized in that the difference signal is expanded in amplitude.

6. Color television transmission system according to claim 1, characterized in that a difference signal is determined only for the luminance component ( Y ).

7. color television transmission system according to claim 1, characterized in that on the receiving end Difference signal is amplitude compressed.

8. color television transmission system according to claim 7, characterized in that the difference signal is being expanded.

9. color television transmission system according to claim 8, characterized in that the time expansion around the Factor 8 or 9 is carried out.