DE69229082T2

DE69229082T2 - Schaltungsanordnung zum Spalten eines digitalen Zeilensprung-Fernsehsignals in Signalkomponenten

Info

Publication number: DE69229082T2
Application number: DE69229082T
Authority: DE
Inventors: Rob Anne Beuker; Imran Ali Shah
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: DE69229082D1; US5239377A; AU1845892A; KR100273075B1; EP0520546A1; EP0520546B1; KR930001741A; JPH05199501A; NL9101080A; AU659459B2; ATE179855T1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Spalten eines digitalen Zeilensprung-Fernsehsignals in Komponenten. Eine derartige Schaltungsanordnung wird beispielsweise zum Reduzieren der Auflösung eines Fernsehsignals, zum Erzeugen eines Signals mit mehrfacher Auflösung oder zur Datenkompression verwendet. Die Erfindung lässt sich insbesondere anwenden zum Herleiten eines Zeilensprung-Fernsehsignals mit geringer Auflösung aus einem zeilenversprungenen Hochauflösungs-Fernsehsignal (HDTV) und zur kompatiblen Übertragung von HDTV-Signalen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Um Fernsehsignale auf effiziente Art und Weise zu überragen oder zu speichern, wird das Signal oft digitalisiert und codiert. Bei Digitalisierung wird das Fernsehsignal abgetastet, wodurch diskrete Bildelemente erhalten werden, die je duch eine Anzahl Bits dargestellt werden. Bei Codierung werden die Bildelemente zur Übertragung oder Speicherung in Codewörter umgewandelt. Die Codierung bewirkt, dass die Anzahl Bits, erforderlich zur Übertragung oder Speicherung der Codewörter, wesentlich geringer ist als die Anzahl Bits, erforderlich zur Übertragung der ursprünglichen Bildelemente. Aus den Codewörtern wird das Fernsehsignal danach möglichst einwandfrei rekonstruiert. Damit bei einer bestimmten Bitrate eine möglichst einwandfreie Bildqualität zu ermöglichen, erfolgt vor der Codierung eine Verarbeitung des digitalen Fernsehsignals. Ein Beispiel der Verarbeitung bei Fernsehsignalen ist Tiefpassfilterung, die angewandt wird um die Auflösung des Fernsehbildes zu reduzieren.
Eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von Zeilensprung- Fernsehsignalen ist aus dem Bezugsmaterial [1] bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird durch Verarbeitung aus einem Fernsehsignal ein Signal mit reduzierter Auflösung hergeleitet. Insbesondere wird ein kompatibles Normalau flösungsfernsehsignal (SDTV) aus dem Hochauflösungsfernsehsignal (HDTV) hergeleitet. Das Normalauflösungsfernsehsignal (SDTV) wird dabei dadurch erhalten, dass das HDTV-Signal einem Vertikal-Tiefpassfilter zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Vertikal-Tiefpassfilters umfasst auf diese Weise einen NF-Teil des Eingangssignals in vertikael Richtung und wird nachstehend auch als Basisbandsignal oder Raumsignal bezeichnet. Dies kann, nachdem es auch einer Horizontal-Tiefpassfilterung ausgesetzt worden ist, durch Normalfernsehempfänger wiedergegeben werden. Wie in dem Bezugsmaterial beschrieben, könnte das SDTV-Signal durch sog. Intraframe- Verarbeitung des Videosignals erhalten werden, wobei die Vertikal-Filterung an jedem HDTV-Bild angewandt wird. Dabei treten jedoch unakzeptierbare Bewegungsartefakte auf. Wie noch näher erläutert wird, sind diese Bewegungsartefakte eine inhärente Folge der Vertikal-Filterung. Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird deswegen Teilbildverarbeitung angewandt. Das heisst, dass die zwei zeilenversprungenen Teilbilder, aus denen ein Fernsehbild aufgebaut ist, einzeln gefilter werden. Wie in dem bezugsmaterial angegeben, steigert aber Teilbildverarbeitung die Bitrate. Außerdem stellt es sich heraus, dass für die zwei Teilbilder verschiedene Filter erforderlich sind, was den Aufwand eines derartigen kompatiblen Übertragungssystems steigern lässt.
FR-A-2 654 887 bezieht sich ebenfalls auf Unterbandcodierung von Fernsehsignalen. Dieses Dokument beschreibt, dass horizontale und vertikale Unterbandspaltung bei Zeilensprung-Signalen Komplikationen verursachen in Bezug auf die Berechnung der Filter zur einwandfreien Rekonstruktion der Signale und auch in Bezug auf Beibehaltung der Kompatibilität. Das Dokument ignoriert aber diese Komplikationen und betrachtet Zeilensprung-Bilder als progressive Bilder mit nahezu derselben Auflösung. Das Signal wird in zusammehängende Unterbänder aufgeteilt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Spalten eines Zeilensprung-Fernsehsignals in Komponenten zu schaffen, was die Rekonstruktion des Signals ermöglicht, ohne wesentliche Bewegungsartefakte.
Dazu schafft die Erfindung eine Schaltungsanordnung, ein Verfahren und ein Signal, wie dies in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist.
Werden das Raumsignal und das Bewegungshilfssignal nun wieder kombiniert, stellt es sich heraus, dass bei Wiedergabe des kombinierten Signals keine spürbaren Bewegungsartefakte mehr auftreten. Die Bandbreite des Bewegungssignals kann dabei gering sein. Die Zwischenbildverarbeitung bietet weiterhin den Vorteil, dass das Zeilensprung-Bild nun wirtschaftlicher codiert werden kann als zwei Teilbilder. Namentlich stellt es sich heraus, dass das Bewegungssignal auf wirtschaftliche Art und Weise codiert werden kann. Das Fernsehsignal kann daher mit einer niedrigeren Bitrate gesendet werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das zweidimensionale Frequenzspektrum eines Zeilensprung-Fernsehbildes bei Bewegung in zwei Teile auseinander fällt. Der erste Teil, Basisbandkomponente oder Raumsignal genannt, umfasst die niedrigen räumlichen Frequenzen und wird zum großen Teil durch den räumlichen Inhalt des Fernsehbildes bestimmt. Sollte nur dieses räumliche Signal wiedergegeben werden, so würden Bewegungsartefakte entstehen. Der zweite Teil ist eine Alias-Komponente mit hohen vertikalen Frequenzen und entsteht durch Bewegung in dem zeilenversprungenen Bild. Die beiden Teile sind bewegungsabhängig. Beim Fehlen von Bewegung ist die Alias-Komponente nicht vorhanden. Die beiden Signale werden nun einer Codierung und Übertragung oder Speicherung ausgesetzt. Nach Decodierung und Zusammenfügung beider Signale stellt es sich heraus, dass unerwünschte Bewegungsartefakte nahezu nicht auftreten.
Es sei bemerkt, dass Vertikal-Filterung eines Fernsehsignals mit einem Spalt zwischen dem Tiefpass- und dem Hochpass-Signal an sich aus dem US-Patent US-A-4.979.041 bekannt ist. Diese Veröffentlichung bezieht sich aber auf das Spalten progressiv abgetasteter Bilder, die überhaupt keine Bewegungsinformation enthalten und bei denen das Hochpassfrequenzsignal nur räumliche Information darstellt. Weiterhin empfangen das vertikale Tiefpassfilter und das vertikale Hochpassfilter nicht beide dasselbe Signal.
Eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung weist das Kennzeichen auf, dass das Vertikal-Tiefpassfilter und das Vertikal-Hochpassfilter an Vertikal- Unterabtaststufen gekoppelt sind und weiterhin an Horizontal-Tiefpassfiltermittel, Horizontal-Hochpassfiltermittel und Horizontal-Unterabtastmittel gekoppelt sind. Damit werden vier Signale erzeugt, und zwar ein Tiefpass-Raumsignal, ein Hochpass- Raumsignal, ein Tiefpass-Bewegungshilfssignal und ein Hochpass-Bewegungshilfssignal. Diese Ausführungsform hat gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung wesentliche Vorteile. Die Schaltungsanordnung ist weniger aufwendig, da keine verschiedenen Filter für verschiedene Teilbilder erforderlich sind. Weiterhin kann die Vertikal-Filterfrequenz frei gewählt werden. Außerdem brauchen die genannten vier Signale zusammen nicht das ganze HDTV-Frequenzspektrum zu decken, was eine effiziente Codierung des Fernsehsignal ermöglicht. Das SDTV-Signal wird nun aus dem Tieftrnss-Raumsignal und dem Tiefpass-Bewegungshilfssignal rekonstruiert. Dabei treten keine spürbaren Bewegungsartefakte auf Das HDTV-Signal wird aus allen vier Signalen rekonstruiert, wobei auch keine spürbaren Bewegungsartefakte auftreten.

BEZUGSMATERIAL

[1] M. Breewer und P. H. N. de With
Source Coding of HDTV with Compatibility to TV, SPIE Visual Communications and Image Processing Heft 1360, 1990, Seiten 765-776.
[2] William K. Pratt, Digital Image Processing, John Wiley & Sons, 1978
[3] Ronald E. Crochiere, Lawrence R. Rabiner, Multirate Digital Signal Processing, Printice-Hall, Inc., 1983

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Frequenzspektrums eines Zeilensprung- Fernsehbildes ohne Bewegung.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Frequenzspektrums eines Zeilensprung- Fernsehbildes mit Bewegung.
Fig. 3 zeigt den Effekt vertikaler Filterung bei einem bewegenden Bild.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Fig. 5 zeigt das Frequenzspektrum des Ausgangssignals der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung.
Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Herleiten eines digitalen SDTV-Signals aus einem digitalen HDTV-Signal.
Fig. 7 zeigt einige Frequenzspektren zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Teil der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kompatiblen Übertragungssystems.
Fig. 10 zeigt ein HDTV-Frequenzspektrum zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 9 dargestellten kompatiblen Übertragungssystems.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur kompatiblen Übertragung.
Fig. 12 zeigt ein HDTV-Frequenzspektrum zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 10 dragestellten Schaltungsanordnung.
Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Rückgewinnung von HDTV-Hilfssignalen aus einem SDTV-Signal.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

1. Kurze Zusammenfassung der digitalen Signalverarbeitung Ein digitales Signal f(n) wird durch Abtastung eines analogen Signals f(x) an diskreten Positionen nΔx erhalten. Darin ist n = 0, ± 1, ± 2, usw. und Δx ist eine Periode der räumlichen Abtastfrequenz 1 = 1/Δx. Das Frequenzspektrum F(ω) des Signals f(n) wird durch die nachfolgende Beziehung bestimmt:
In dieser Beziehung wird die räumliche Frequenz ω in Radialen gegenüber der Abtastfrequenz fs ausgedrückt. F(ω) ist ein periodisches Spektrum mit einer Periode entsprechend der Abtastfrequenz ω = 2 π.
Einzelheiten über digitale Signalverarbeitung lassen sich in dem Bezugsmaterial [2] und [3] finden. Bequemlichkeitshalber sind nachstehend die Eigenschaften einiger elementarer Signalverarbeitungen zusammengefasst.
Verschiebung um k Abtastwert:
y(n) = f(n - k) Y(ω) = F(ω)e-jwk (1.1)
Unterabtastung um einen Faktor M:
y(n) = f(Mn)
Insbesondere, Unterabtasung um einen Faktor 2:
Y(n) = f(2n) Y(ω) = 1/2 F(ω/2) + 1/2 F(ω/2 - π) (1.3)
Aufwärtsabtasten um einen Faktor L:
y(n) = f(n/L)fuer n = 0, ±L, ±2L, .... Y(ω) = F(ωL) (1.4)
y(n) = 0 für einen anderen Wert von n
Modulation:
Y(n) = (-1)n. f(n) Y(ω) = F(ω-π) (1.5)

2. Analyse eines Zeilensprung-Fernsehbildes ohne Bewegung

Bei x(u, v) die zweidimensionale digitale Darstellung eines Fersehbildes. Jedes Bildelement an einer diskreten horizontalen Position uΔx und einer diskreten vertikaln Position vΔy hat einen Pixelwert x(u, v). Das zweidimensionale Frequenzspektrum des Bildes wird dann gegeben durch:
In der Gleichung (2.1) bezeichnen ωx und ωy räumliche Frequenzen in der horizontalen bzw. vertikalen Richtung. Die Beiden Frequenzen werden in Radialen gegenüber den betreffenden Abtastfrequenzen ausgedrückt. ωx = 2% entspricht auf diese Weise einer Horizontal-Abtastfrequenz fsx = 1/Δx und ωy = 2π entspricht einer Vertikal- Abtastfrequenz fsy 1/Δy. Das Frequenzspektrum X(ωx, ωy) wie durch (2.1) gegeben, ist ein periodisches Spektrum, das sich bei Vielfachen der Frequenzen (ωx = ±2π.ωy = ±2π) wiederholt. In den nachfolgenden Figuren werden Frequenzspektren nur für den Bereich (-π< ωx,ωy< π) gezeichnet werden.
Ein Zeilensprung-Fernsehbild umfasst ein geradzahliges und ein ungeradzahliges Teilbild. Es ist sinnvoll, das Spektrum eines solchen Zeilensprung-Bildes zu analysieren und in Termen des obengenannten Spektrums X(ωx, ωy) auszudrücken. Dieses Spektrum X(ωx, ωy) wird auch als das Spektrum des sequentiellen Bildes x(u, v) bezeichnet.
Das geradzahlige Teilbild kann betrachtet werden als dadurch erhalten, dass die geradzahligen Zeilen des sequentiellen Bildes x(u, v) genommen werden (was ein Unterabtastprozess ist) und dass die ungeradzahligen Zeilen zu Null gemacht werden (was ein Aufwärtsabtastprozess ist). Der Unterabtastprozess liefert ein Spektrum X(ωx, ωy), das entsprechend der Gleichung (1,3) gegeben wird durch:
XS (ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy/2) + 1/2 X(ωx, ωy/2 + π)
Der Aufwärtsabtastprozess liefert das Spektrum Xe(ωx, ωy) des geradzahligen Teilbildes. Entsprechend der Gleichung (1.4) wird dieses Spektrum gegeben durch:
Xe(ωx, ωy) = XS(ωx, 2ωy)
= 1/2X(ωx, ωy)+ 1/2X(ωx, ωy + π) (2.2)
Das ungeradzahlige Teilbild kann betrachtet werden als erhalten aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Schritte:
a) Zunächst wird das sequentielle Bild x(u, v) um nur eine Zeile vertikal verschoben. Entsprechend der Gleichung (1.1) liefert dies am Schirm das Spektrum:
X(ωx, ωy)ejωy
b) Danach wird der oben beschriebene Unter- und Aufwärtsabtastprozess durchgeführt, was Folgendes ergibt:
1/2 X(ωx, ωy)jωy + 1/2 X(ωx, ωy + π)ej(ωy+π)
c) Zum Schluss wird das resultierende Signal vertikal um nur eine Zeile zurückgeschoben. Dies ergibt das Spektrum Xo(ωX,wy) des ungeradzahligen Teilbildes
X&sub0;(ωx, ωy) = 1/2X(ωx, ωy) - 1/2 X(ωx, ωy + π) (2.3)
Das Zeilensprung-Fernsehbild umfasst die Summe des geradzahligen und des ungeradzahligen Teilbildes. Das Spektrum Xi(ωx, ωy) dieses Zeilensprung- Bildes wird durch Addierung der jeweiligen Spektren, wie diese durch die Gleichungen (2.2) und (2.3) gegeben sind, erhalten. Das Ergebnis dieser Addierung lässt sich wie folgt schreiben:
Xi(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + 1] + 1/2 X(ωx, ωy + π)[1 - 1] (2.4)
oder Xi(ωx, ωy) = X (ωx, ωy)
Wenn keine Bewegung vorliegt ist das Spektrum des Zeilensprung-Bildes genau gleich dem Spektrum des sequentiellen Bildes. Dies ist nicht überraschend, denn es ist nicht relevant, in welcher Reihenfolge von u und v die Summierung in dem rechten Glied der Gleichung (2.1) durchgeführt wird. Das Schreiben des Spektrums in Form der Gleichung (2.4) bezeichnet, dass das Spektrum als die Summe zweier Komponenten betrachtet werden kann. Die erste Komponente ¹/&sub2; X (ωt, ωy)(1 + 1] stellt das ursprüngliche Basisbandsignal dar, die zweite Komponente ¹/&sub2; X (ωx, ωy + π)[1 - 1] stellt eine Alias-Komponente dar, und zwar infolge des Zeilensprungprozesses. Wenn keine Bewegung vorliegt, ist die Alias-Komponente Null.

3. Analyse eines Zeilensprung-Fernsehbildes mit Bewegung

Wenn das Zeilensprung-Fernsehbild einer Bewegung ausgesetzt ist, entsprechen das geradzahlige und das ungeradzahlige Teilbild verschiedenen Bewegungsphasen, weil die beiden Teilbilder zu verschiedenen Zeitpunkten erhalten worden sind. Das geradzahlige Teilbild wird durch die geradzahligen Zeilen von x(u, v) gebildet, das ungeradzahlige Teilbild wird durch die ungeradzahligen Zeilen von x(u + n, v + m) gebildet. Darin entsprechen n und m der Anzahl Pixel, um die das Bild in horizontaler bzw. vertikaler Richtung wegen der Bewegung verschoben ist.
Das geradzahlige Teilbild wird wieder durch Unter- und Aufwärtsabtastung von x(u, v) erhalten. Mit anderen Worten, das Spektrum des geradzahligen Teilbildes wird durch dieselbe Gleichung (2.2) beschrieben wie vorher:
Xe(ωx, ωy) = 2X(ωx, ωy) + 1/2 X(ωx, ωy + π) (3.1)
Um das Spektrum des ungeradzahligen Teilbildes zu beschreiben werden die jeweiligen Schritte, die obenstehend bei x(u, v) durchgeführt wurden, nun bei x(u + n, v + m) durchgeführt. Das Spektrum von x(u + n, v + m) wird entsprechend der Gleichung (1.1) gegeben durch:
X(ωx, ωy)ej(ωxn + ωym)ejωy
a) Die vertikale Verschiebung des Signals um nur eine Zeile aufwärts ergibt:
X(ωx, ωy)ej(ωxn + ωym)ejωy
b) Der Schritt der Unter- und Aufwärtsabtastung ergibt:
1/2 X(ωx, ωy)ej(ωxn + ωym)ejwy + 1/2 X(ωx, ωy + π)ej(ωxn + (ωy + π)m) ej(ωy + π)
was sich in der untenstehenden Form neu schreiben lässt:
1/2 X(ωx,y)ej(ωxn +ωym)ejωy - 1/2 X(ωx,y + π)ej(ωxn + (ωv + π)m)ejωy
c) Die vertikale Verschiebung um nur eine Zeile nach unten ergibt:
X&sub0;(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)ej(ωxn + ωym) - 1/2 X(ωx, ωy + π) j(ωxn, ωym + π)m (3.2)
Das Spektrum des Zeilensprung-Fernsehbildes mit Bewegung wird abermals erhalten durch Addierung der Spektren nach den Gleichungen (3.1) und (3.2):
Xi(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + ej(ωxn + ωym)] + 1/2 X(ωx, ωy + π)[1 - ej(ωxn + ωym)
Unter Anwendung der Gleichheit ejπm = (-1)m lässt sich die wie folgt neu schreiben:
Xi(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + ej(ωxn + ωym)] +
1/2 X(ωx, ωy + π)[1-(-1)mej(ωxn + ωym)] (3.4)
Ebenso wie die Gleichung (2.4) des Spektrums eines Zeilensprung-Bildes ohne Bewegung, kann die Gleichung (3.4) als die Summe einer Basisbandkomponente und einer Alias-Komponente betrachtet werden. Das ursprüngliche Basisbandsignal wird multipliziert (oder gefiltert) mit dem Term [1+..]. Beide Komponenten werden auf also verschiedenartig durch Bewegung beeinflusst.

4. Interpretation

Es schafft Erkenntnis, wenn die Gleichung (3.4) für einige typische Fälle interpretiert wird. Für eine derartige Interpreation wird als ursprüngliches, sequentielles Bild x(u, v) eine zweidimensionale Gaußsche Funfktion vorausgesetzt. Fall keine Bewegung vorliegt (n = 0, m = 0), reduziert die Gleichung (3.4) sich zu:
Xi(ωx, ωy) = X(ωx, ωy).
Diese Beziehung zeigt die völlige Abwesenheit von Aliasing. Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines derartigen Frequenzspektrums. Es ist dasselbe Spektrum wie das des sequentiellen Bildes x(u, v) und weist keine Artefakte auf.
Nun wird eine diagonale Bewegung über vier Pixel (n = 4, m = 4) eingeführt. In dem Fall wird die Gleichung (3.4):
Xi(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + ej(4ωx + 4ωy) + 1/2 X(ωx, ωy + π)[1 - (-1)&sup4;ej(4ωx + 4ωy)]
Unter Verwendung der Gleichungen 1 + ei2α = 2ejαcosα und 1 -ei2α = -2jejαsinα kann dieses Spektrum wie folgt neu geschrieben werden:
Xi(ωx, ωy) = e²j(ωx + ωy)[X(ωx + ωy)cos2(ωx +ωy)- jX(ωx,ωy + π)sin2(ωx +ωy)]
Dieses Spektrum ist in Fig. 2 dargestellt. Die Multiplikation (Filterung) des Basisbandsignals mit dem Cosinusterm zeigt sich in Nullinien längs der Diagonalen, wofür ωx + ωy = kπ/4 ist. Die Multiplikation (Filterung) des Alias-Terms mit dem Sinusterm zeigt sich in Nullinien längs Diagonalen, wofür ωX + ωY = kπ/2 ist. Die Nullinien liegen weiter auseinander bei geringer Bewegung und näher beisammen bei viel Bewegung.

5. Vertikale Tiefpassfilterung eines Zeilensprung Bildes

Viese Anwendungsbereiche digitaler Videoprozesse umfassen Tiefpassfilterung. So kann beispielsweise ein Videosignal mit reduzierter Auflösung einfacher codiert werden in einem Datenkompressionssystem, als das ursprüngliche Signal. Die genannte Auflösungsreduktion wird dadurch erreicht, dass das Signal vor der Codierung tiefpassgefiltert wird. Auf entsprechende Art und Weise ist zur Rekonstruktion eines kompatiblen SDTV-Signals aus einem HDTV-Signal Tiefpassfilterung erforderlich. Im Allgemeinen erfolgt Tieftassfilterung in horizontaler sowie in vertikaler Richtung. In diesem Abschnitt wird nur vertikale Tiefpassfilterung näher betrachtet. Es wird dargelegt, dass die genannten Vertikal-Tiefpassprobleme verursacht werden, wenn die Filterung unmittelbar an Zeilensprung-Fernsehteilbildern mit Bewegung durchgeführt werden.
Fig. 3 zeigt den Effekt des Filters auf einen bewegenden Gegenstand.
Fig. 3a zeigt das ursprüngliche Bildmuster x(u, v). Das Spektrum wird durch X(ωx, ωy) angegeben. Der Gegenstand bewegt sich horizontal über 4 Pixel zwischen zwei Teilbildern (n = 4, m = 0). Das Zeilensprung-Fernsehbild ist in Fig. 3b dargestellt. Der Unterschied zwischen den geradzahligen und den ungeradzahligen Zeilen ist deutlich sichtbar. Wird nun durch ein Vertikal-Tiefpassfilter nur ein Teil der Vertikal- Bandbreite durchgelassen, so werden die hohen Vertikal-Frequenzen um ωy -±π herum von dem Frequenzspektrum entfernt. Das Spektrum Y(ωx, ωy) des Ausgangssignals y(u, v) wird nun gegeben durch:
Y(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + ej(ωxn + ωym)]
was für n = 4, m = 4 wird:
Y(ωx, ωy) = 1/2 X(ωx, ωy)[1 + ej4ωx]
Das durch die letzte Gleichung gegebene Spektrum ist das Spektrum von:
y(u, v) = 1/2 x(u, v) + 1/2 x(u + 4, v)
Fig. 3c zeigt den auf diese Weise erhaltenen Gegenstand mit reduzierter Auflösung. Die Differenz zwischen den beiden Teilbildern ist verschwunden. Bei Wiedergabe einer Folge derartiger Bilder an einem Zeilensprung-Monitor treten Bewegungsartefakte auf. Die Bewegung verläuft nicht gleichmäßig, sondern stoßartig.

6. Ausführungsbeispiel der Auflösungsreduktion

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Insbesondere ist die dargestellte Schaltungsanordnung zum Reduzieren der vertikalen Auflösung eines Zeilensprung-Videosignals eingerichtet, damit eine effiziente Codierung desselben möglich gemacht wird. Wie in der Figur angegeben, wird ein Zeilensprung-Fernsehteilbild xi(u, v) einem Vertikal-Tiefpassfilter 1 und einem Vertikal-Hochpassfilter 2 zugeführt. Das Tiefpassfilter 1 liefert ein Signal ys(u, v), das Hochpassfilter 2 liefert ein Signal ym(u, v). Nach Codierung, Übertragung oder Speicherung, und Decodierung (nicht dargestellt) dieser Signale werden sie wieder zusammengefügt in einer Kombinierschaltung 3. Das Zeilensprung-Ausgangssignal yi(u, v) der Schaltungsanordnung wird einer (nicht dargestellten) Wiedergabeanordnung zugeführt.
Das Tiefpassfllter 1 bewirkt, dass ein vorbestimmter Teil des Basisbandsignals aus dem Videosignal herausgefilter wird. Das Ausgangssignal ys(u, v) des Filters enthält gleichsam die räumliche Information des Bildes und wird weiterhin als Raumsignal bezeichnet. Die Bandbreite des Filters bestimmt dabei, in welchen Ausmaß die Auflösung reduziert wird. Für eine Reduktion der Auflösung um einen Faktor 2 ist die Bandbreite die Hälfte der ursprünglichen Bandbreite, oder ein Viertel der Vertikal-Abtastfrequenz. Wie bereits erwähnt, werden die Frequenzen ω hier in radialen gegenüber der Abtastfrequenz ausgedrückt. Die Bandbreite des Tiefpassfilters beträgt dann 1/2π.
Das Hochpassfilter 2 bewirkt, dass ein vorbestimmter Teil der Alias- Komponente aus dem Videosignal herausgefilter wird. Das Ausgangssignal ym(u, v) des Filters enthält gleichsam einen Teil der Bewegungsinformation und wird deswegen auch als Bewegungshilfssignal oder "motion-helper" bezeichnet. Die Bandbreite des Filters bestimmt, bis zu welchen Frequenzen die Bewegungsinformation in dem Bewegungshilfssignal ym(u, v) vorhanden ist.
Wie obenstehend beschrieben, ist das räumliche Signal ys(u, v) des Tiefpassfilters 1 an sich bei Wiedergabe an einem Monitor bei Bewegung Bewegungsartefakten ausgesetzt. Dadurch, dass das Bewegungshilfssignal ym(u, v) zu dem Basisbandsignal addiert wird, werden die Bewegungsartefakte zum großen Teil ausgeglichen. Das Ausmaß, in dem noch Bewegungsartefakte auftreten, ist abhängig von dem räumlichen Frequenzinhalt des Bildes, von der Bandbreite des Hochpassfilters und, in geringerem Maße, von der Menge anBewegung. Man soll aber bedenken, dass das Spektrum der Alias-Komponente eine Replik des Spektrums des Basisbandsignals ist, multipliziert mit einem bewegungsabhängigen Term. Dort, wo für das Basisbandsignal die Frequenzen um ωy = 0 die wichtigsten Frequenzen sind, sind für das Bewegungshilfssignal die Frequenzen um ωy = ±π die relevantesten. Das Vertikal-Hochpassfilter kann dann auch in der Praxis schmalbandig sein. Aus praktischen Versuchen hat es sich herausgestellt, dass eine Bandbreite von 1/8 itausreicht um Bewegungsartefakte völlig oder nahezu völlig unsichtbar zu machen. In Fig. 5 ist das Frequenzspektrum Yi(ωx, ωy) des Ausgangssignals yi(u, v) der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung dargestellt.
Es ist ein großer Vorteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, dass die jeweiligen Filterfrequenzen unabhängig voneinander gewählt werden können. Dies ist wichtig, weil zwei Komponenten dann zur weiteren Codierung optimal gewählt werden können.

7. Ausführungsbeispiele für HDTV- zu SDTV-Umwandlung.

Das Bild eines digitalen HDTV-Signals besteht aus zwei Zeilensprung- Teilbildern zu je 576 Zeilen zu je 1440 Pixeln. Das Bild eines SDTV-Signals besteht aus zwei Zeilensprung-Teilbildern zu je 288 Zeilen zu je 730 Pixeln und umfasst also einViertel eines HDTV-Signals. Damit Kompatibilität zwischen dem neuen HDTV- System und dem existierenden SDTV-System möglich gemacht wird, soll das SDTV- Signal aus einem HDTV-Signal hergeleitet werden können.
Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln eines digitalen HDTV-Signals in ein digitales SDTV-Signal. Das Zeilensprung-HDTV-Bild, bezeichnet durch hi(u, v), wird einem Horizontal-Tiefpassfilter 4 und danach einer Horizontal- Unterabtaststufe 5 zugeführt. Das Ausgangssignal der Unterabtaststufe 5 wird einem Vertikal-Tiefpassflter 6 und einer Vertikal-Unterabtaststife 7 zugeführt zum Konstruieren eines räumlichen Signals ss(u, v). Zugleich wird das Ausgangssignal der Unterabtaststufe 5 einem Vertikal-Hochpassfilter 8 und einer Vertikal-Unterabtaststufe 9 zugeführt zum Konstruieren eines Bewegungshilfssignals s'm(u, v). Nach etwaiger Codierung, Übertragung oder Speicherung, und Decodierung (nicht dargestellt), wird das Bewegungshilfssignal s'm(u, v) einem Modulator 10 zugeführt. Das modulierte Bewegungshilfssignal sm(u, v) und das räumliche Signal ss(u, v) werden einer Kombinier schaltung 11 zugeführt. Diese Schaltungsanordnung liefert an dem Ausgang das Zeilensprung-SDTV-Signal si(u, v).
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 wird anhand der Frequenzspektren mehrerer Signale erläutert, die in der Figur auftreten. Diese Spektren sind in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7A zeigt schematisch ein Beispiel des Frequenzspektrums des Zeilensprung-Fernsehbildes xi(u, v). Die Basisband-Komponente und die Alias-Komponente des Zeilensprungbildes sind in dieser Figur verschiedenartig schraffiert angegeben. Vollständigkeitshalber sei bemerkt, dass die periodischen Wiederholungen des Spektrums um Vielfache der Frequenzen (ωx = ±2π, ωy = ±2π) herum nicht dargestellt sind.
Die Aufgabe des Tiefpassfilters 4 ist das HDTV-Signal von Horizontal- Frequenzen ωx > 1/2π zu befreien, so dass nach Unterabtastung unerwünschte Alias- Komponenten nicht auftreten. Fig. 7B zeigt das Frequenzspektrum des Ausgangssignal der Unterabtaststufe 5. In dieser Figur wird die horizontale räumliche Frequenz durch ω'x angegeben. Diese Wird in Radialen gegenüber der Horizontal-SDTV-Abtastfrequenz ausgedrückt, welche die Hälfte der HDTV-Abtastfrequenz beträgt. So entspricht beispielsweise die räumliche Frequenz, die in Fig. 7A dem Wert ωx = 1/2π entspricht, nun dem Wert ωx = ±2π.
Das Ausgangssignal ss(u, v) der Unterabtaststufe 7 hat das Frequenzspektrum, das in Fig. 7C angegeben ist. Längs der vertikalen Achse wird die Frequenz nun angegeben durch ω'y, die in Radialen gegenüber der Vertikal-SDTV-Abtastfrequenz ausgedrückt wird. Damit Aliasing vermieden wird, hat das Vertikal-Tiefpassfilter 6 eine Bandbreite von maximal 1/2π. In diesem Ausführungsbeispiel ist für eine Bandbreite von 3/8π gewählt worden. Gegenüber der SDTV-Abtastfrequenz ist das eine Bandbreite von 3/4π. Das Signal ss(u, v) enthält die räumliche Information des Bildes und bildet das räumliche SDTV-Signal.
Das Vertikal-Hochpassfilter 8 filtert auf die beschriebene Art und Weise das Bewegungshilfssignal aus dem Bild und bewirkt damit die Beibehaltung der Bewegungsinformation. Wie in Fig. 7D angegeben, ist in diesem Ausführungsbeispiel für eine Vertikal-Filterbandbreite von 1/8 π gewählt worden. Die Vertikal-Abtastrate die ses "Bewegungshelfers" wird um einen Faktor 2 in der Unterabtaststufe 9 reduziert. Bekanntlich (siehe beispielsweise Abschnitt 2.4.2 des Bezugsmaterials [3]) wird das Frequenzspektrum eines Bandpasssignals bei Unterabtastung zu dem Basisband hin verschoben in Fig. 7E ist dieses Frequenzspektrum dargestellt. Gegenüber der SDTV- Abtastfrequenz hat es eine Bandbreite von ¼ 7t. In dem Modulator 10 wird das Frequenzband durch Modulation zu ω'y = π verschoben, wodurch das Bewegungshilfssignal sm(u, v) gebildet wird. Das Frequenzspektrum davon ist in Fig. 7F dargestellt.
Fig. 7G zeigt das Frequenzspektrum des SDTV-Signals si(u, v), das nach Kombination mit dem Raumsignal ss(u, v) und des "Bewegungshelfers" sm(u, v) in der Kombinationsschaltung 11 erhalten wird. Durch entsprechende Schraffierungen wie in Fig. 7A ist versucht worden, anzugeben, dass das Frequenzspektrum einen Teil der ursprünglichen Basisbandkomponente und einen Teil der ursprünglichen Alias- Komponente aufweist. In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass bei Zeilensprung- Wiedergabe des SDTV-Signals si(u, v) Bewegungsartefakte nahezu fehlen.
In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das SDTV- Bewegungshilfssignal unmittelbar aus dem HDTV-Bild hergeleitet. Es ist aber auch möglich, aus dem HDTV-Signal zunächst ein HDTV-Bewegungshilfssignal zu extrahieren und daraus dann das SDTV-Bewegungshilfssignal herzuleiten. In dem Fall wird derselbe vertikale Teil der Bewegungsinformation für HDTV sowie für SDTV verwendet. Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung dazu. Deutlichkeitshalber ist in dieser Figur nur die Verarbeitung in vertikaler Richtung dargestellt. Das Zeilensprung- HDTV-Bild hi(u, v) durchläuft nun nacheinander ein Vertikal-Hochpassfilter 12, eine Unterabtaststufe 13, eine Aufwärtsabtaststufe 14 und ein Vertikal-Hochpassfilter 15. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist für Vertikal-Frequenzen dieselbe wie die Wikrungsweise des in Fig. 6 dargestellten Signalzweiges, der dort durch das Vertikal-Hochpassfilter 8, die Unterabtaststufe 9 und den Modulator 10 gebildet wird. Das Hochpassfilter 12 filtert die relevante Bewegungsinformation aus dem HDTV- Signal heraus. Die Bandbreite des Filters kann dabei wieder 1/8 π betragen. Die Unterabtaststufe 13 transportiert diese Bewegungsinformation zu ωy = 0, die Aufwärtsabtaststufe 14 wiederholt die Bewegungsinformation auch bei ω'y = π und das Hochpassfilter 15 filtert unerwünschte Wiederholungsfrequenzen aus. Auf den in Fig. 6 angegebenen Modulator 10 kann dadurch verzichtet werden. An dem Ausgang des Vertikal-Hochpassfilters ist das SDTV-Bewegungshilfssignal sm(u, v) vorhanden.
Die in Fig. 8 dargestellte Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass dieselbe Bewegungsinformation an dem Ausgang der Unterabtaststufe 13 auch nach ωy = π verschoben werden kann, damit sie als HDTV-Bewegungshilfssignal hm(u, v) wirksam sein kann. Entsprechend der Aufwärtsabtaststufe 14 und dem Filter 15 wird dazu eine Aufwärtsabtaststufe 16 und ein Hochpassfilter 17 verwendet. Diese sind in Fig. 8 gestrichelt angegeben.
Ein wichtiger Vorteil der in Fig. 6 und Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiele ist, dass die Vertikal-Filterfrequenzen unabhängig voneinander gewählt werden können. Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist von dieser Entwurfsfreiheit nicht die Rede. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass Filterfrequenzen, sollte dies eine effektivere Codierung ermöglichen, derart bemessen sind, dass das Frequenzspektrum nach Kombination der Basisbandkomponente und der Alias-Komponente eine "Lücke" aufweist, beispielsweise in einer Art und Weise, wie bereits in Fig. 5 angegeben ist. Auch können die Filter derart bemessen sein, dass die Basisbandkomponente und die Alias-Komponente einander überlappen, wenn es sich herausstellt, dass die dadurch verursachten Störungen nicht sichtbar sind. Weiterhin ist es nicht unbedingt notwendig, daß das Spektrum des räumlichen Signals sich auf
-1/2π < ωx, ωy < ωx, ωy < 1/2 π

8. Ausführungsbeispiel einer kompatiblen Übertragung

Zur kompatiblen Übertragung sollen aus dem Zeilensprung-HDTV- Signal Signale hergeleitet werden, aus denen das SDTV-Signal sowie das HDTV- Signal konstruiert werden kann. Ein Übertragungssystem dazu kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung (zur Übertragung des HDTV-Signals) sowie die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung (zur Übertragung des SDTV-Signals) verwendet wird.
Vorzugsweise ist jedoch bei einer kompatiblen Übertragung die Gesamtsumme der Anzahl übertragener Abtastwerte je Bild nicht größer als die ursprün gliche Anzahl Abtstwerte des HDTV-Bildes. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen kompatiblen Übertragungssystems.
Das Zeilensprung-HDTV-Eingangssignal hi(u, v) wird einem Vertikal- Tiefpassfilter 101 zugeführt zum Abspalten eines räumlichen Signals hs(u, v). Dieses räumliche Signal wird nach vertikaler Unterabtastung (102) einem Horizontal-Tiefpassfilter 111 und einem Horizontal-Hochpassfilter 121 zugeführt. Den beiden Horizontal-Filtern folgen betreffende Horizontal-Unterabtaststufen 112 und 122. Auf diese Weise werden zwei räumliche Teilsignale gebildet, die in der Figur durch x&sub1;(u, v) bzw. x&sub2;(u, v) bezeichnet sind. In Fig. 10 ist durch X&sub1; bzw. X&sub2; angegeben, welchem Teil des HDTV-Frequenzspektrums diese zwei räumliche Teilsignale zugeordnet sind.
Zugleich wird das Eingangssignal einem Vertikal-Hochpassfilter 131 zugeführt, zum Abspalten eines Bewegungshilfssignals hm(u, v). Dieses Bewegungssignal wird nach vertikaler Unterabtastung (132) einem Horizontal-Tiefpassfilter 141 und einem Horizontal-Hochpassfilter 151 zugeführt. Den beiden Horizontal-Filtern folgen betreffende Horizontal-Unterabtaststufen 152 und 153. Auf diese Weise werden zwei Teilbewegungssignale gebildet, die in der Figur durch x&sub3;(u, v) bzw. x&sub4;(u, v) bezeichnet sind. In Fig. 10 ist durch X&sub3; bzw. X&sub4; angegeben, welchem Teil des HDTV- Frequenzspektrums diese zwei räumliche Teilsignale zugeordnet sind.
Wie oben beschrieben, haben die Vertikal-Filter 101 und 131 vorzugsweise eine verschiedene Bandbreite. Das Tiefpassfilter 101 hat beispielsweise eine Bandbreite von 1/2 π und das Hochpassfilter 131 eine Bandbreite von 1/8 π. Die vier Teilsignale x&sub1;(u, v)-x&sub4;(u, v) umfassen insgesamt denn auch weniger Abtastwerte je Bild als das HDTV-Eingangssignal. Es sich diese vier Teilsignale, die ggb. nach Codierung, übertragen oder gespeichert werden. In der Figur ist dies weiterhin nicht dargestellt. Empfangsseitig erfolgt die Rekunstruktion des Zeilensprung-HDTV-Signals sowie des Zeilensprung-SDTV-Signals.
Das Teilsignal x&sub1;(u, v) stellt das räumliche SDTV-Signal dar. Entsprechend den vorher angewandten Notierungen wird dieses Signal auch durch ss(u, v) bezeichnet. Das Teilsignal x&sub3;(u, v) wird einer Vertikal-Aufwärtsabtaststufe 161 und einem Vertikal-Hochpassfilter 162 zugeführt. Wie bereits beschrieben (siehe Fig. 8) findet dadurch modulation statt und wird das Bewegungshilfssignal sm(u, v) von dem SDTV-Signal erhalten. Das räumliche SDTV-Signal ss(u, v) und das Bewegungshilfssignal sm(u, v) werden in einer Kombinierschaltung 25 zusammengefügt. Das auf diese Weise erhaltene Ausgangssignal ist das gewünschte Zeilensprung-SDTV-Signal si(u, v).
Die Teilsignale x&sub1;(u, v) und x&sub2;(u, v) werden einer Schaltungsanordnung 18 zugeführt zum Rückgewinnen des räumlichen HDTV-Signals hs(u, v). Die Schaltungsanordnung 18 umfasst eine Horizontal-Aufwärtsabtaststufe 191 und ein Horizontal-Tiefpassfilter 192, damit durch Interpolation diejenigen Abtastwerte rückgewonnen werden, die in der Unterabtaststufe 112 verloren gegangen sind. Auf entsprechende Weise umfasst die Schaltungsanordnung eine Horizontal-Aufwärtsabtaststufe 201 und ein Horizontal-Hochpassfilter 202 zum Rückgewinnen der Abtastwerte, die in der Unterabtaststufe 122 verloren gegangen sind. Nach Kombination in der Kombinierschaltung 21 wird Interpolation in vertikaler Richtung durchgeführt um die Abtastwerte zurückzugewinnen, die in der Unterabtaststufe 102 verloren gegangen sind. Dazu ist die Aufwärtsabtaststufe 221 und das Vertikal-Tiefpassfilter 222 in der Schaltungsanordnung vorgesehen. Die Schaltungsanordnung 18 liefert an dem Ausgang eine Replik h's(u, v) des räumlichen HDTV-Signals hs(u, v).
Die Teilsignale x&sub3;(u, v) und x&sub4;(u, v) werden einer Schaltungsanordnung 23 zugeführt zum Rückgewinnen des Bewegungshilfssignals hm(u, v). Die Schaltungsanordnung 23 arbeitet entsprechend der Schaltungsanordnung 18 und auf eine Beschreibung der Wirkung kann daher verzichtet werden. An dem Ausgang erscheint eine Replik h'm(u, v) des HDTV-Bewegungshilfssignals hm(u, v).
Das auf diese Weise erhaltene räumliche Signal h's(u, v) und das Bewegungshilfssignal h'm(u, v) bilden nach Zusammenfügung in einer Kombinierschaltung 24 das gewünschte Zeilensprung-HDTV-Signal.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur kompatiblen Übertragung von HDTV- und SDTV-Signalen. Darin wird das SDTV-Signal zunächst in ein HDTV-Raumsignal und ein HDTV-Bewegungssignal aufgeteilt mit Hilfe von Vertikal-Filtern 201 und 211, denen Vertikal-Unterabtaststufen 201 und 212 folgen. Als Beispiel ist in dieser Schaltungsanordnung vorausgesetzt, dass das Raumsignal eine Bandbreite von ³/&sub4; π und das Raumsignal eine Band breite von ¹/&sub4; π hat. Die beiden Signale werden danach weiter aufgeteilt mit Hilfe von Vertikalfiltern 221-251 und Unterabtaststufen 222-252. Die Ausgangssignale der Unterabtaststufen 222 und 252 werden in horizontaler Richtung durch Horizontal-Filter 261-291 und Horizontal-Unterabtaststufen 262-292 aufgeteilt. Auf diese Weise werden 6 Signals x&sub1;(u, v)-x&sub6;(u, v) erzeugt, die zusammen das vollständige HDTV-Signal darstellen und wovon x&sub1;(u, v) zusammen mit x&sub3;(u, v) das SDTV-Signal darstellen. In Fig. 12 ist angegeben, welchen Teilen des HDTV-Spektrums diese Signale entsprechen. Es sei bemerkt, dass die in den Fig. 9 und 11 dargestellten Schaltungsanordnungen derart modifiziert werden können, dass die Rekonstruktion des SDTV- Signals bereits sendeseitig stattfindet. In dem Fall werden die Signale x&sub1;(u, v) und x&sub2;(u, v) kombiniert und als SDTV-Signal si(u, v) übertragen. Empfangsseitig ist das SDTV-Signal dann ohne weitere Verarbeitung verfügbar. In der Praxis kann dies nützlich sein, wenn auf dem Markt bereits digitale Normempfänger mit einem Eingang für das si(u, v)-Signal vorhanden wäreen.
Fig. 13 zeigt schematisch ein Beispiel der Maßnahmen, die in diesem Fall empfangsseitig getroffen werden sollen um aus dem empfangenen Signal si(u, v) die Teilsignale x&sub1;(u, v) und x&sub3;(u, v) zurückzugewinnen, die notwendig sind für die Rekonstruktion des HDTV-Signals.

9. Allgemeine Bemerkungen

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind bereits 1-dimensionale Filter dargestellt. Derartige Filter haben nur eine Filterwirkung für Horizontal- oder Vertikal-Frequenzen. In Kombination haben sie eine 2-dimensionale Filterwirkung auf einen Filterbereich, der gleichsam ein Rechteck bildet. In der Literatur sind jedoch auch 2-dimensionale Filter bekannt, die gleichzeitig in horizontaler und in vertikaler Richtung wirken. Derartige Filter können ebenfalls verwendet werden. Insbesondere sind sog. "rautenförmige" geeignet zum Gebrauch in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Spalten eines digitalen Zeilensprung- Fernsehsignals in Komponenten, wobei diese Schaltungsanordnung die nachfolgenden Elemente aufweist:

- ein Vertikal-Tiefpassfilter (1; 6; 101) zum Erzeugen eines Raumsignal mit einem ersten Frequenzspektrum,

- ein Vertikal-Hochpassfilter (2; 8; 131) zum Erzeugen eines Hilfssignals mit einem zweiten Frequenzspektrum,

wobei die Schaltungsanordnung das genannte Fernsehsignal dem Vertikal- Tiefpassfilter sowie dem Vertikal-Hochpassfilter zuführt, und zwar in Form von Bildern, zusammengesetzt aus Zeilensprung-Teilbildern,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das genannte Vertikal-Hochpassfilter derart vorgesehen ist, dass das genannte Hilfssignal ein Bewegungshilfssignal ist, das eine Bewegungskomponente des genannten Fernsehsignals darstellt,

- das genannte Vertikal-Tiefpassfilter und das genannte Vertikal-Hochpassfilter derart bemessen sind, dass die betreffenden Frequenzspektren eine zwischenliegende Lücke aufweisen,

- das genannte Vertikal-Hochpassfilter die Vertikal-Bandbreite des genannten Bewegungshilfssignals auf im Wesentlichen weniger als die Vertikal- Bandbreite des genannten Raumsignals beschränkt, und

- die spektrale Breite der genannten Lücke wenigstens der Bandbreite des zweiten Frequenzspektrums entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Vertikal-Hochpassfilter die Vertikal-Bandbreite des ge nannten Bewegungshilfssignals auf im Wesentlichen weniger als ein Viertel der Abtastfrequenz des genannten Fernsehsignals beschränkt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Aufteilen eines Hochauflösungsfernsehsignals als das genannte Fernsehsignal, weiterhin dadruch gekennzeichnet, dass diese Anordnung die nachfolgenden Elemente aufweist:

- Horizontal-Tiefpassfiltermittel (4) und Horizontal-Unterabtastmittel (5) zum Filtern bzw. nachfolgenden Unterabtasten des genannten Hochauflösungsfernsehsignals vor der Zuführung zu dem genannten Vertikal-Tiefpassfilter (6) und dem Vertikal-Hochpassfilter (8), und

- erste (7) und zweite (9) Vertikal-Unterabtastmittel zum Unterabtasten der Ausgangssignale des genannten Vertikal-Tiefpassfilters (6) und des Vertikal- Hochpassfilters (8) zum Erzeugen eines Tiefpass-Raumsignals und eines Tiefpass-Bewegungshilfssignals, welche die Komponenten eines Zeilensprung- Niederauflösungsfernsehsignals bilden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Aufteilen eines Hochauflösungsfernsehsignals als das genannte Fernsehsignal, wobei diese Anordnung weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass sie die nachfolgenden Elemente aufweist:

- erste (102) und zweite (132) Vertikal-Unterabtastmittel zum Unterabtasten der Ausgangssignale des genannten Vertikal-Tiefpassfilters (101) und des genannten Vertikal-Hochpassfilters (131);

- erste Horizontal-Tiefpassfiltermittel (111), die mit dem Ausgang der genannten ersten Vertikal-Unterabtastmittel (102) mit nachfolgenden ersten Horizontal- Unterabtastmitteln (112) zum Erzeugen eines Tiefpass-Raumsignals (x&sub1;);

- erste Horizontal-Hochpassfiltermittel (121), die mit dem Ausgang der genannten ersten Vertikal-Unterabtastmittel (102) mit nachfolgenden zweiten Horizontal-Unterabtastmitteln (122) gekoppelt sind zum Erzeugen eines Hochpass- Raumsignals (x&sub2;);

- zweite Horizontal-Tiefpassfiltermittel (141), die mit dem Ausgang der genannten zweiten Vertikal-Unterabtastmittel (132) mit nachfolgenden dritten Horizontal-Unterabtastmitteln (142) gekoppelt sind zum Erzeugen eines Tiefpass-Bewegungshilfssignals (x&sub3;);

- zweite Horizontal-Hochpassfiltermittel (151), die mit dem Ausgang der genannten zweiten Vertikal-Unterabtastmitteln (132) mit nachfolgenden vierten Horizontal-Unterabtastmitteln (152) gekoppelt sind zum Erzeugen eines Hochpass-Bewegungshilfssignals (x&sub4;);

wobei das genannte Tiefpass-Raumsignal (x&sub1;) und das Bewegungshilfssignal (x&sub3;) die komponenten eines Niederauflösungsfernsehsignals bilden, und wobei das genannte Tiefpass- und Hochpass-Raumsignal (x&sub1;, x&sub2;) und Bewegungshilfssignal (x&sub3;, x4) die Komponenten des Hochauflösungsfernsehsignals bilden.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass diese Anordnung ein 2-dimensionales Filter aufweist, das eine Horizontal- und Vertikal-Filterung durchführt, was sonst von Horizontal-Filtermitteln und Vertikal-Filtermitteln, wie oben erwähnt, hätte durchgeführt werden müssen.

6. Verfahren zum Spalten eines digitalen Fernsehsignals in Komponenten, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:

- Vertikal-Tiefpassfilterung (1) des Signals zum Erzeugen eines Raumsignals mit einem ersten Frequenzspektrum,

- Vertikal-Hochpassfilterung (2) des Signals zum Erzeugen eines Hilfssignals mit einem zweiten Frequenzspektrum, dadurch gekennzeichnet, dass

- das genannte Fernsehsignal dem Vertikal-Tiefpassfilter sowie dem Vertikal- Hochpassfilter in Form von Bildern, zusammengesetzt aus Zeilensprung- Teilbildern zugeführt wird,

- die genannte Vertikal-Tiefpass- und Hochpassfilterung derart bemessen sind, dass die betreffenden Frequenzspektren zwischen denselben eine Lücke aufweisen, und

- die genannte Vertikal-Hochpassfilterung derart durchgeführt wird, dass das genannte Hilfssignal ein Bewegungshilfssignal ist, das eine Bewegungskomponente des genannten Fernsehsignals darstellt,

- die genannte Vertikal-Hochpassfilterung die Vertikal-Bandbreite des genannten Bewegungshilfssignal auf im Wesentlichen weniger als die Vertikal-Bandbreite des genannten Raumsignals beschränkt, und

- die Spektralbreite der genannten Lücke wenigstens der Bandbreite des zweiten Frequenzspektrums entspricht.

7. Zeilensprung-Fernsehsignal mit einem Tiefpass-Raumsignal mit einem ersten Frequenzspektrum und einem Hochpass-Bewegungshilfssignal mit einem zweiten zweiten Frequenzspektrum, wobei sich zwischen den Spektren eine Lücke befindet, wobei die Vertikal-Bandbreite des genannten Bewegungshilfssignals im Wesentlichen kleiner ist als die Vertikal-Bandbreite des genannten Raumsignals, und die Spektralbreite der genannten Lücke wenigstens der Bandbreite des zweiten Frequenzspektrums entspricht.