專利名稱：發(fā)送和接收高分辨率電視信號的方法和系統(tǒng)的制作方法
總的說來，本發(fā)明涉及電視信號的傳輸系統(tǒng)以及方法;具體地說，本發(fā)明涉及一種新穎的具有改進了的噪聲性能的電視傳輸系統(tǒng)。如用調(diào)幅(AM)方式來實施本發(fā)明，則這種經(jīng)改進的傳輸信號信噪比可以全部或部分地轉(zhuǎn)化為傳輸功率的顯著減少而不使信號保真度產(chǎn)生明顯下降。如用調(diào)頻(FM)方式實施本發(fā)明，則壓縮了的傳輸信號能產(chǎn)生大大改善了的信噪比，以后還可看出本發(fā)明在解決NTSC制及其他制式的電視信號發(fā)送接收制式中普遍存在的鄰頻道干擾和同頻道干擾的問題方面具有特別的優(yōu)點。這種經(jīng)改的傳輸系統(tǒng)還能在位于或鄰近NTSC電視信號發(fā)送地區(qū)內(nèi)工作而不對NTSC頻道產(chǎn)生也不受NTSC頻道的有害的鄰頻道或同頻道干擾。本發(fā)明的調(diào)頻實施方案可直接應(yīng)用于直接廣播衛(wèi)星(DBS)傳輸系統(tǒng)中。這種使用能使碟狀接收天線的直徑大大減小，從而能引起衛(wèi)星電視接收機的數(shù)量增長的飛躍。
NTSC制電視信號占據(jù)6MHz帶寬并要求很大的發(fā)送功率。這種功率要求與信號發(fā)射機的工作成本直接相關(guān)，因此，發(fā)送功率的減少能節(jié)省非常大的成本。這個事實對那些電纜電視臺(特別是那些工作壽命較長、能處理的頻道數(shù)由它們的放大器的信號功率處理能力所限定的電纜電視臺)具有重要意義。能減少發(fā)送電視信號所需的信號功率總量是求之不得的，因為這樣就能減少發(fā)射機的工作成本，功率處理能力固定的那些電纜電視臺就能處理數(shù)量更多的電視頻道信號。本發(fā)明的系統(tǒng)能使發(fā)射一個AM(調(diào)幅)電視信號所需的功率顯著下降而不使信號的保真度發(fā)生明顯下降，從而能給先有技術(shù)提出的要求提供一個解決方案。
以調(diào)頻方式工作時，本發(fā)明的系統(tǒng)能在顯著減少的帶寬中實現(xiàn)發(fā)射，這是因為FM信號的頻偏已被減至最小。帶寬窄能直接改善系統(tǒng)的信噪比性能，這種改善又能轉(zhuǎn)化為接收天線的小型化。因此，下面可以看出本發(fā)明的系統(tǒng)能解決DBS發(fā)射系統(tǒng)中的一個長期存在的難題。
本發(fā)明有幾個重要方面。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，電視信號以這樣的方式形成，即被發(fā)送的信號是一個被編碼的數(shù)字部分和一個模擬部分的“混合物(hybrid)”。被編碼的數(shù)字部分表示低頻圖象細節(jié)的信號分量(要求較高的發(fā)送功率)，可以用較低的功率使用方式加以發(fā)送。模擬部分表示高頻信號細節(jié)的信號分量(及較低的發(fā)送功率要求)。模擬部分和數(shù)字部分之間的分界部分地是發(fā)送數(shù)字信號的裝置的工作效率的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，這些數(shù)據(jù)在發(fā)送信號的無效視頻部分中被送出。
混合系統(tǒng)又分成“基本混合”和“擴展混合”。在“基本混合”中，頻率低于15KHz的信號被取出并被數(shù)字化。在“擴展混合”中，頻率低于200KHz的信號被取出并被數(shù)字化。正象下面將要詳細解釋的那樣，在本發(fā)明的基本混合形式中，數(shù)字部分中包括低于行偏轉(zhuǎn)頻率的視頻分量，這些視頻分量被進行數(shù)字編碼，并在電視信號的無效視頻信號期間作為數(shù)據(jù)送出。在本發(fā)明的擴展混合方式中，數(shù)字部分中包括低于200KHz的頻率分量，這些頻率分量被進行數(shù)字編碼，并在電視信號的無效視頻部分期間作為數(shù)據(jù)送出。由于本發(fā)明可用于許多不同的電視信號制式，因此，上述的信號的無效視頻部分可以包括行消隱期間和場消隱期間的任一個或者二個。
我們還發(fā)現(xiàn)下面的做法還能帶來進一步的優(yōu)點即順序地進行基本混合處理和擴展混合處理(稱之為兩步處理法)，對每一水平行的有效視頻信號這樣進行基本混合處理，即從模擬信號中取出每一水平行低頻平均值，然后再順序地取出剩下的低于200KHz的分量。
本發(fā)明系統(tǒng)的另一個重要方面是位于6MHz頻道中心的2.8MHz雙邊帶AM壓縮載波的應(yīng)用。這種安排能使對NTSC制電視信號和受NTSC制電視信號的鄰近頻道干擾減至最小，并使本發(fā)明能工作在通常禁止的其他電視信號的毗鄰區(qū)域。
本發(fā)明的另一個重要方面與“瞬時預(yù)加重”有關(guān)，瞬時預(yù)加重也被稱為瞬時濾波、場處理或幀合并。通過這種方法，靜止圖象的發(fā)射功率下降，而活動圖象的發(fā)射功率增加。由于一般的電視圖象相對來說是靜止的，因此采用瞬時預(yù)加重是有好處的，因為與活動圖象相對應(yīng)的信號的干擾趨勢由于下列事實而顯得不那么重要了即活動圖象中的噪聲比靜止圖象中的噪聲要難注意到多。在接收機中進行瞬時去加重。本發(fā)明的這一特征在獨立于信號混合處理的任何“視頻”傳輸系統(tǒng)使用均有好處。因為通常在相鄰的視頻幀之間只有少量變動，對這些變動相對于靜止部分進行加重能使傳輸效率提高。
本發(fā)明系統(tǒng)的另一個重要特征是壓縮“混合”視頻信號，從而在噪聲容易察覺的平坦、寬闊的視頻區(qū)域達到一個較大的信噪比，而對噪聲不容易察覺的窄視頻分量(表示邊緣和視頻細節(jié))則取得一個低的信噪比。接收機中再對信號進行擴展以補償發(fā)射機中進行的壓縮。這里把壓縮與擴展的結(jié)合稱之為“壓展”。
本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個重要特征是使用了分散濾波，通過把能量分散在復(fù)合視頻信號產(chǎn)生的空隙中的方法減少峰值視頻分量的幅度。下面將看出，這些空隙是對視頻信號進行混合處理(即取出低頻模擬分量，進行編碼及作為數(shù)據(jù)并入剩下的模擬高頻分量的無效視頻部分中)的直接結(jié)果。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員馬上就會意識到傳輸信號的平均功率的降低是極其有益的，特別在考慮鄰近頻道干擾和共同頻道干擾時更是如此。發(fā)生上述的功率降低是因為對視頻信號進行了混合處理，這種處理有效地用“復(fù)制品(doublets)”取代了低頻視頻信號，這種復(fù)制品通過瞬時濾波后將確定視頻圖象的邊緣，它們是活動視頻邊緣所產(chǎn)生的最大的信號，能被進一步壓縮。壓展處理增加了在視頻圖象的相對靜止邊緣的信噪比，但這種增加是以活動圖象邊緣的更不易觀察到的噪聲為代價的。分散濾波首先降低了高于混合處理頻率范圍的信號的幅度。
本發(fā)明能提高信噪比，特別是能提高在鄰近NTSC信號或與NTSC信號同頻道工作的能力。應(yīng)用本發(fā)明的其他方面還能帶來一些好處。這些其他方面包括相對于同頻道NTSC信號的精確載頻偏置技術(shù)，這一技術(shù)能中斷(breakup)干擾信號的產(chǎn)生，從而減小它們在視頻顯示中的可視性;還包括同位置或者說把本發(fā)明的混合信號發(fā)射機置于鄰近頻道NTSC發(fā)射機附近，從而保證兩個接收區(qū)域中的接收機能收到強度大約相等的信號而使它們各自的AGC系統(tǒng)正常工作。此外，把混合信號相對于NTSC信號進行幀鎖定以及把所有數(shù)據(jù)結(jié)合在混合信號的場消隱期間這二個方面也對同頻道環(huán)境下的工作能力起著重要作用。當然，下面可看出，本發(fā)明的系統(tǒng)的許多方面都有獨立于其他方面的好處。把一個或幾個方面結(jié)合起來使用能產(chǎn)生更多的好處。
本發(fā)明的一個主要目的是提供一種新穎的電視信號傳輸系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的另一目的是提供具有經(jīng)提高的噪聲性能的電視信號傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一個需要顯著減少的發(fā)送功率的新穎的AM電視信號傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一個需要顯著減小的帶寬的新穎的PM電視信號發(fā)送系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種將鄰頻道和同頻道干擾減至最小的電視發(fā)送系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一個具有較好的噪聲性能最佳電視信號發(fā)送系統(tǒng)。
結(jié)合附圖閱讀下面的本發(fā)明描述時，本發(fā)明的這些目的及其他一些目的將會變得更清楚。
附圖中，

圖1.是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的基本混合電視信號發(fā)射機的方框圖。
圖2.是一系列用于解釋圖1所示發(fā)明的波形圖。
圖3和圖4.是一個典型的調(diào)幅電視信號的功率分布圖。
圖5.是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的、工作在RF(射頻)頻段的基本混合電視接收機的方框圖。
圖6.是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的、工作于基帶頻段中的基本混合電視接收機的方框圖。
圖7.是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的基本混合發(fā)射機的數(shù)字實施方案。
圖8.是一系杏糜誚饈捅痙⒚韉幕旌戲矯嫠玫男掠鋇男藕諾縉講鉤テ韉牟ㄐ甕肌 圖9.示出了本發(fā)明的混合部分所用的識別信號的一種形式。
圖10.是用于處理混合FM調(diào)制后的發(fā)射信號的接收機方框圖。
圖11.是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的擴展混合電視信號發(fā)射機的方框圖。
圖12.是一套用于表示本發(fā)明的混合處理的波形圖。
圖13.是一系列表示不同類型的信號處理的FM帶寬的波形圖。
圖14.示出了根據(jù)本發(fā)明進行二步混合處理的發(fā)射機的方框圖。
圖15.是使用經(jīng)二步混合處理過的信號的接收機框圖。
圖16.是使用本發(fā)明原理的最佳電視信號發(fā)送接收系統(tǒng)的簡化框圖。
圖17.示出了一個瞬時預(yù)加重濾波器以及在圖16所示的發(fā)射機中使用它的響應(yīng)。
圖18.示出了一個瞬時去加重電路以及在圖16中的接收機中使用時它的響應(yīng)。
圖19.是圖16中的發(fā)射機中的壓縮電路的響應(yīng)特性。
圖20.是圖16中的接收機中的擴展電路的響應(yīng)特性。
本發(fā)明的混合處理的機器是通過下面的方法來降低發(fā)送一個電視信號所要求的功率從中取出低頻率視頻模擬分量(它們要求有較高的發(fā)射功率)，把這些分量以一種經(jīng)編碼的低功耗形式和剩下的以通常方式發(fā)送的高頻分量一些發(fā)送。正象下面要討論的那樣這將引起所需發(fā)射功率的顯著下降，這又將轉(zhuǎn)化成較好的低頻噪聲性能，因為低頻分量的發(fā)送功率需求是最大的。在調(diào)頻制方式中，這一優(yōu)點以降低了的帶寬的形式被體現(xiàn)出來，降低了的帶寬也能改善噪聲性能。因此，本發(fā)明的混合電視信號發(fā)送系統(tǒng)與先有技術(shù)的電視系統(tǒng)相比其噪聲性能已得到改善。
更具體地說，在本發(fā)明的基本混合形式中，發(fā)射機中對基帶復(fù)合視頻信號進行“行積分”以確定每一水平行的有效視頻信號的行平均值。在模擬式發(fā)射機中，這個行平均值通過一個模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)化成一個數(shù)字值，這個數(shù)字值被編碼，并和視頻信號中的高頻分量一起被發(fā)送出去。這些高頻分量是取出一個相對于每一水平行的有效視頻部分的行平均數(shù)字值的模擬信號得到的。為了保證取出的模擬信號對應(yīng)于基帶視頻信號中的正確部分，基帶復(fù)合視頻信號將進行一行延遲。行積分器的輸出可以直接從基帶視頻信號中取出從而可得到高頻分量。這種方法可能會引起差錯，這是因為在接收機用來重建低頻分量的該信號的編碼表示可能有分辨率造成的限制。表示行平均視頻信號的數(shù)字值最好再送入一個數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器，從而產(chǎn)生一個要從基帶視頻信號中減掉的模擬信號(低頻分量)。這將消除因分辨率限制造成的差錯?，F(xiàn)在接收機中可實現(xiàn)低頻分量的精確重現(xiàn)了，這是因為每個編碼表示精確地表示了從每一視頻行中取出的低頻分量。在數(shù)字式發(fā)射機中，模擬視頻信號被轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并得到每一水平行的有效視頻部分的數(shù)字平均值。
下面參照本發(fā)明的擴展混合形式可看出，為了得到更大的功率減小的優(yōu)點，取出頻率低于200KHz的信號并作為編碼數(shù)據(jù)送出;從對經(jīng)瞬時預(yù)加重后的信號進行壓縮和分散可產(chǎn)生有關(guān)同頻道干擾的優(yōu)點。
詳細參考附圖1?；鶐?fù)合視頻信號源12根據(jù)常規(guī)技術(shù)向視頻鉗位電路14提供信號以建立一個基準行參考，通常是消隱電平(即對應(yīng)于同步信號后肩的電平)。視頻鉗位電路14的輸出送至1行(1H)延遲電路16、行積分器24及常規(guī)的同步分離電路28。同步分離電路28的輸出端向定時和控制電路30提供同步脈沖。數(shù)據(jù)源38以將被包括在發(fā)送電視信號中的數(shù)據(jù)形式向定時和控制電路提供信息。延時電路16輸出的經(jīng)延時的基帶復(fù)合視頻信號經(jīng)過一個由定時和控制電路所控制的開關(guān)18，開關(guān)18的輸出被送到一個加法網(wǎng)絡(luò)20，這個網(wǎng)絡(luò)反過來又向乘法電路22提供信號。行積分器24也與定時與控制電路30相連，并在它的控制之下只對基帶復(fù)合視頻信號的每一水平行的有效視頻部分進行積分，其輸口送至A/D轉(zhuǎn)換器26。A/D轉(zhuǎn)換器26通過通信點線27與定時與控制電路30相連。通信總線27還與D/A轉(zhuǎn)換器32相連?？刂凭€29把A/D轉(zhuǎn)換器26與定時與控制電路30相連。ROM31接在定時與控制電路30和D/A轉(zhuǎn)換器32之間。正象下面要解釋的那樣，ROM31向D/A轉(zhuǎn)換器32提供一些固定的參考信號和識別信號。
乘法器22的輸出端與一個低通濾波器(LPF)23相連使數(shù)據(jù)脈沖和頻道帶寬限制相一致。LPF23向調(diào)制器34提供信號。調(diào)制器34和乘法器22一樣，都是在定時和控制電路的控制之下。調(diào)制器34上還加有一個RF(射頻)載波，反過來，它又向加法網(wǎng)絡(luò)36提供輸出。加法網(wǎng)絡(luò)36把來自調(diào)制聲音信號源40的一個聲音信號與本發(fā)明的經(jīng)調(diào)制的視頻信號加以結(jié)合以發(fā)送至適當?shù)慕邮諜C。調(diào)制器34可以是調(diào)幅也可以是調(diào)頻調(diào)制器，圖1中的實施方案是調(diào)幅型的。實行調(diào)頻制時，聲音源只需插在LPF23和調(diào)制器34之間。
工作時，定時與控制電路30在來自同步分離電路30的控制下向視頻鉗位電路14，行積分器24，開關(guān)18，乘法器22，調(diào)制器34，A/D轉(zhuǎn)換器26，D/A轉(zhuǎn)換器32及ROM引送出適當?shù)亩〞r信號。視頻鉗位電路14把基帶復(fù)合視頻信號的同步信號后沿維持在一定的電平上。行積分器24工作時只對每行的有效視頻部分進行積分。開關(guān)18在定時和控制電路30的控制之下使有效視頻分量及色同步信號送至加法電路20但不使行同步信號通過。由行積分器產(chǎn)生的每一特定視頻行的行平均視頻值由A/D轉(zhuǎn)換器26加以數(shù)字化，并分別送至定時與控制電路30和D/A轉(zhuǎn)換器32。D/A轉(zhuǎn)換器32把A/D26的輸出轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的模擬信號，這一模擬信號將在加法電路20中從有效視頻信號中減去。在復(fù)合視頻信號的行同步期間，ROM31對定時與控制電路作出響應(yīng)，向D/A32送出一個數(shù)字消隱脈沖信號。這個數(shù)字消隱脈沖信號被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的模擬消隱脈沖信號，并插入加法網(wǎng)絡(luò)20中建立起來的信號上。下面可以看出，一些格式的視頻信號在相鄰的水平行之間沒有行同步或行消隱期間。
定時與控制電路30產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)信號，該信號包括來自A/D26的、表示經(jīng)數(shù)字化的行平均信號的正的和負的電壓數(shù)據(jù)脈沖;定時與控制電路30在行消除期間把這些數(shù)據(jù)脈沖提供給乘法器22。乘法器22把這些數(shù)據(jù)脈沖與先前在行消隱期間插入的模擬消隱脈沖信號相乘，以在信號的行消隱期間產(chǎn)生正的或負的數(shù)據(jù)脈沖。正象下面需討論的那樣，得到的行平均信號的編碼表示將在接收機中被用來重建信號。
由于在行消隱期間可插入的數(shù)據(jù)脈沖數(shù)取決于數(shù)據(jù)頻率，因此如果需要的話，本發(fā)明的系統(tǒng)能允許其他編碼數(shù)據(jù)(特別是來自數(shù)據(jù)源38的數(shù)據(jù))在行消隱期間被插入。對于每一視頻行A/D轉(zhuǎn)換器26的數(shù)據(jù)輸出的編碼表示最好包括3或4個比特，根據(jù)所需的分辨物可使用更多的比特。為保證在接收機中精確重建信號，這個逐行變化的、表示高(傳送)能量的低頻視頻信號分量的3/4比特數(shù)據(jù)信號通過D/A轉(zhuǎn)換器32，形成一個要從復(fù)合基帶視頻信號中減去的模擬信號。由于3/4比特信號的分辨率的限制，少量的低頻分量還可能留在由加法網(wǎng)絡(luò)20送至乘法器22的模擬實用信號之中。然而，由于加在高頻視頻分量上的低頻視頻分量是從同樣的3/4比特信號中得到的，因此，它將與在接收機中被減掉的信號完全匹配。
圖2中是一系列理想化了的不按比例的波形圖，圖中標的A、B、C、D、E分別對應(yīng)于出現(xiàn)在圖1中相應(yīng)地標有記號的各部分上的波形。波形A表示一個基帶復(fù)合視頻信號，68為反向的15.75KHz的行脈沖，70為3.58MHz的彩色色同步信號，72為行消隱期間，波形B是水平方向的虛直線，表示了對應(yīng)于相鄰的行消隱期間72之間的有效視頻信號平均電平的行積分器24的輸出。波形C表示了復(fù)合視頻信號減去行平均視頻后的結(jié)果，其中心位于0V。它也包括在加法網(wǎng)絡(luò)20中所加入的消隱脈沖數(shù)據(jù)。波形D表示把數(shù)據(jù)和消隱脈沖數(shù)據(jù)相乘以便在行消隱期間建立正的或負的數(shù)據(jù)脈沖的乘法器22的運算結(jié)果。為簡單起見，圖中只畫了二個這樣的脈沖，實際上有大量的脈沖。調(diào)制電路34為了進行發(fā)送用帶寬被限制的包含數(shù)據(jù)脈沖的視頻信號對一個RF電視頻率載波進行調(diào)制，如波形E所示。該信號約以零載波為中心，每次其包絡(luò)穿過零載波電平就倒相一次。這樣，舉個例子來說，每過半周色同步信號及數(shù)據(jù)脈沖，相位就倒相一次。波形中的部分74和76表示了視頻信號RF載波的相位翻轉(zhuǎn)。
參照圖3。這是一個理想化的NTSC制信號表示性功率分布圖，圖中可看出在載波附近對發(fā)射機有很高的功率要求。圖4中示出了經(jīng)高倍放大的圖3中的曲線位于視頻載頻附近的那一部分，并特別示出了視頻載頻和15KHz之間的功率譜部分。由波形和虛線所包圍的陰影區(qū)域圖示地表示出了由于在發(fā)射信號中減去低頻(低于15KHz)信號分量而由本發(fā)明的基本混閑問剿謔〉墓β?。諒T┑推搗至孔隕廈嫠倒木趼氳牡凸男問降氖荼環(huán)⑸涑鋈?。据固m?，这个阴影区域大约表示一庚_湫偷牡縭有藕諾拇笤 9%的功率，而發(fā)送功率的20dB的下降將肯定滿足本發(fā)明的期望的。當然，這個下降規(guī)中的一部分可能作為改善發(fā)送信號信噪比的交換條件而犧牲掉。有一點必須清楚，就是該曲線的功率坐標是對數(shù)值，因此并不圖示地正確反映本發(fā)明所獲得的功率下降的實際幅度。
圖3中0-200KHz間的限影區(qū)域?qū)⒃谝院蠼Y(jié)合本發(fā)明的伸展混合形式(即取出最高達200KHz的模擬分量)加以討論。通過取出低于200KHz的分量而產(chǎn)生的附加發(fā)送功率節(jié)省與基本混合所取得的幅度不一樣，壓縮和分縮峰值視頻信號所產(chǎn)生的效益相當巨大。應(yīng)該指出的是編碼數(shù)據(jù)不一定非得置于被傳輸信號的行消隱期間，而是可以更方便地被傳輸電視信號場消隱期間傳送。事實上，正象上面的未決申請中清楚地描述的那樣，被發(fā)送信號不必有行消隱期間，甚至不必有行同步。概括地說，這些數(shù)據(jù)為了達到最佳噪聲效果而設(shè)置在電視信號的任何無效視頻部分上。
在圖5所示的接收機中，具有基本混合形式的發(fā)送信號由調(diào)諧器41接收，并送至緩沖放大器42。放大器42的輸出送至聲音載波帶通濾波器44和視頻載波帶通濾波器46。該接收機工作在RF頻率，雖然也期望工作在IF(中頻)和基帶頻率。聲音載波濾波器44的輸出端與加法網(wǎng)絡(luò)66的一個輸入端相連。視頻帶寬濾波器46的輸出送至緩沖放大器48。緩沖放大器48向乘法器50和雙相位穩(wěn)定的鎖相環(huán)電路(BPLL)52提供輸出。乘法器50的輸出通過一個開關(guān)54送至加法電路58。BPLL52的數(shù)據(jù)輸出送入控制器56中，控制器56反過來控制乘法器50和開關(guān)54的操作?？刂破?6也向D/A轉(zhuǎn)換器60提供包括行平均視頻信號的編碼表示在內(nèi)的數(shù)據(jù)。在最佳實施例中，BPLL52是雙相位穩(wěn)定的，它向控制器56提供包括行平均視頻的縮碼表示在內(nèi)的恢復(fù)數(shù)據(jù)，并向乘法器62提供一個固定幅度的、與接收到的信號要么同相要么相位相差180°的載波F0。BPLL52可以以已知的任何方式(如78年2月7日公告的第4，072，909號美國專利及78年5月23日公告的第4，091，410號美國專利中披露的雙相位穩(wěn)定環(huán)路)來構(gòu)成。
放大器48的輸出端上的接收信號與P0要么同相、要么相差180°。由ROM31(見圖1)在編碼器插入電視信號場期間的一個特別的識別信號(這將在以后加以詳細討論)也作數(shù)據(jù)的一部分被接收到，控制器對它進行解釋并判定接收信號是否需要倒相以建立正確的相位關(guān)系。乘法器50在控制器56的控制下把放大器48的輸出端上的信號乘入“+1”或者“-1”，以保證它與F0有正確的相位關(guān)系。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員馬上可認識到也可以通過適當?shù)南喑丝刂艶0的相位而不是象上面所說的那樣控制收到的信號的相位。不管是哪種情況，經(jīng)過任何必需的校正之后F0和接收到的信號將具有相同的相位。當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員還可以設(shè)想出其它的公知技術(shù)，用于代替上面說過的用于判定F0的正確相應(yīng)的技術(shù)中相應(yīng)的技術(shù)。
控制器56從收到的色同步信號以眾知的方式產(chǎn)生幾個時鐘或叫定時信號。我們記得編碼信號中的色同步信號每半個周期就改變RF載波相位以提供一個用常規(guī)手段能檢測出的定時基準。這些信號包括一個與色同步信號鎖定的高頻時鐘和一個通過向下計數(shù)得到的一個行速率時鐘。低頻時鐘是從識別信號中建立起來的(下面將要描述)。數(shù)據(jù)是通過在對應(yīng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時間周期中打開開關(guān)54而取出的。同步信號(即同步脈沖和平頂)是在控制中重新生成，然而通過D/A60和乘法器62而送至加法網(wǎng)絡(luò)58中的。
乘法器62把F0與D/A轉(zhuǎn)換器60的輸出相乘，從而產(chǎn)生一個載波信號(其幅度由行平均低頻視頻的編碼表達式來確定)，這個載波與加給加法電路58的接收到的視頻信號相加。這樣，加法電路58的輸出即是電視信號的重新視頻部分。這個信號被送之特殊的AGC電路61及加法網(wǎng)絡(luò)66。這里它與經(jīng)聲音調(diào)制的載波并通過通常的電視信號處理電路(未畫出)。AGC電路的輸出控制了放大器4的增益，從而保證接收機中的行平均視頻的數(shù)字表示與發(fā)射機中的相符。由于作為信號的模擬部分數(shù)字數(shù)據(jù)并沒有受傳送損耗而受影響。
特殊的AGC電路61包括一個RF檢測器、一對取樣保持(S/H)電路63和65，及一個比較器67。正象下面要解釋的那樣，發(fā)送基準信號，在接收機中對其信號部分進行取樣以判定對信號的模擬部分的衰減的大小，再相應(yīng)地補償接收機的增益。
雖然圖5中的接收工作于RF頻率，但在許多場合下要求它能工作在基帶頻率上，圖6就示出了這樣一個接收機。一個調(diào)諧器/中頻41′接收發(fā)出的信號，并通過一個放大器42向視頻IF(中頻)帶通濾波器46′和聲音IF帶通濾波器44′提供一個IF信號。濾波器46′反過來向BPLL52′和乘法器50提供一個IF信號。數(shù)據(jù)由BPLL51′取出，并送入控制器56′。BPLL52′還恢復(fù)出一對相互正交的中頻載波F0′和F0′90°，F(xiàn)0′送至乘法器58′，而F0′90°則送至乘法器59′?？刂破?6′根據(jù)收到的基準信號判斷收到的信號與F0′的相位是否一樣，并且如果有必要的話通過乘“+1”或“-1”的方法使信號倒相。乘法器58′和59′的作用是同步檢測器，它們響應(yīng)于F0′和F0′90°分別用于建立輸出基帶視頻和4.5MHz的聲音信號。4.5MHz的聲音信號加至4.5MHz聲音BPF44′，復(fù)合視頻信號加至開關(guān)54′。由控制器56′控制的開關(guān)54′在接收信號的數(shù)據(jù)和行同步部分期間打開。D/A60′也可被控制器56所控制，向加法網(wǎng)絡(luò)47′的一個輸入端提供信息，加法網(wǎng)絡(luò)47′的另一個輸入端與開關(guān)54′相連。D/A60′把同步及同步平坦電平和相對于BPLL52′中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)中的低頻分量的編碼表示的一個模擬信號(該信號在開關(guān)54′的輸出端上與基帶視頻信號相加)送入加法電路47′。這樣，在加法電路47′的輸出端上將出現(xiàn)重建的基帶視頻信號，該信號被直接送至一對S/H電路63′和64′中;S/H電路63′和64′在控制器56′的控制下對用來判斷發(fā)射信號的模擬部分的衰減影響基準信號進行取樣。比較器67′將提供調(diào)整放大器42′的增益從而使模擬信號部分與數(shù)字表示相符所需的任何校正。重建的視頻信號還在加法網(wǎng)絡(luò)66中與4.5MHz的聲音信號組合，從而得到一個可加在電視監(jiān)視器或類似設(shè)備上觀看的輸入基帶電視信號。
參照圖7，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的基本混合形式構(gòu)成的一臺發(fā)射機的數(shù)字組成方案。一個基帶復(fù)合視頻信號源12與視頻鉗位電路14相連，其輸出供給A/D轉(zhuǎn)換器78和同步分離電路28。定時和控制電路84與A/D轉(zhuǎn)換器78互連并饋有同步分離電路28的輸出。視頻鉗位電路14在定時與控制電路84的控制下工作，把輸入的視頻信號鉗位在后沿電平上。數(shù)據(jù)源也與定時和控制電路84相連。A/D轉(zhuǎn)換器78的輸出供給數(shù)字平均電路79和一個RAM存貯器80。數(shù)字平均電路79在定時和控制電路84的控制下在信號的有效視頻部分期間對A/D轉(zhuǎn)換器78的輸出進行取樣，并為每一個水平行建立一個平均數(shù)字值。這個值還送回定時和控制電路84并送至加法網(wǎng)絡(luò)81，加法網(wǎng)絡(luò)81上還接有RAM存貯器80的輸出。RAM存貯器80包括一個二行視頻行存貯器，其中一個舊的視頻行讀出后寫入一個視頻行。這種安排能引起一行延遲，從而確保從適當?shù)乃叫械囊曨l取樣中減去數(shù)字平均值。加法網(wǎng)絡(luò)81的輸出被送至多路轉(zhuǎn)換電路82，電路82還與ROM31的輸出端相連。ROM31象下面將要描述的那樣提供基準和識別信號。來自數(shù)據(jù)源38和定時與控制電路84的數(shù)據(jù)在信號的行消隱期間送至多路轉(zhuǎn)換電路82的第三個輸入端。上面說到的數(shù)據(jù)包括由行平均電路79所建立起來的行平均值的編碼表示。多路轉(zhuǎn)換器82的輸出送至D/A轉(zhuǎn)換器86，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出送至一個低通頻道濾波器23及一個調(diào)制器34。加法網(wǎng)絡(luò)81，多路轉(zhuǎn)換器82，D/A轉(zhuǎn)換器86和調(diào)制器34均在定時與控制電路的控制下工作。調(diào)制器34還接有一個RF信號，它的輸出再被經(jīng)過如圖1所示的處理。
再看一下圖2，可以看出波形C是在每一水平行的有效視頻部分期間，亦即除了行消隱期間從波形A中減去波形B得到的。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員將會聯(lián)想到把波形B只與行消隱期間相加并對其進行校正使之在零電平上發(fā)生變化亦能得到相似的結(jié)果?？紤]編碼器的數(shù)字化實施時，后一方案能帶來顯著的簡便，因而是實現(xiàn)本發(fā)明的這一形式的最佳方法。
圖7中，A/D轉(zhuǎn)換器78的輸出中最好每一水平行包括大約910個取樣，其中約有752個取樣表示這一行的有效視頻部分。每個取樣根據(jù)輸出分辨率的要求由8比特或10比特來表示。舉個例子來說，對一般的商業(yè)電視信號而言，8比特分辨率已足夠;而對于演播室質(zhì)量和發(fā)送場合而言，最好采用10比特的分辨率。為有效視頻部分而選定的比特數(shù)最好能被2除盡，因為這將大大地簡化硬件。正象前面參照圖2時所提到的那樣，最好是把行平均值(波形B)加至信號行消隱電平上而不是從有效視頻部分中減掉行平均值。這將需要60次加法(與另一方法的752次減法相比較)，從而可以大大地簡化操作和硬件。但是，校正零電平和采用特殊技術(shù)能使結(jié)果不變這一點不能視為限制了本發(fā)明。然后，來自加法網(wǎng)絡(luò)81的經(jīng)數(shù)字處理的信號、來自定時及控制電路84的數(shù)據(jù)以及來自ROM31的固定識別和基準信號一起送入多路轉(zhuǎn)換器82。通過D/A轉(zhuǎn)換器86之后，對信號的處理絞揭圓握脹 描述方式相同。
由于被傳輸?shù)碾娨曅盘柕谋举|(zhì)(即模擬和數(shù)字編碼信息的混合)的緣故，這里還提供了一個用于補償模擬信號所經(jīng)歷的傳輸衰減(數(shù)字信號設(shè)有改變)的系統(tǒng)。為了正確重建接收到的信號，就需要對模擬視頻信號加以調(diào)整以保證它和數(shù)字信號之間的在發(fā)射機側(cè)的關(guān)系。本發(fā)明提出了以已知的模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)的關(guān)系發(fā)送一個基準信號，在解碼器中檢測該信號，比較檢測電平從而判定所需調(diào)整的量和極性。
參照圖8，圖8中示出了三個波形A、B、C，分別表示傳輸信號的兩個水平行。波形A構(gòu)成了一個參考信號，它包括一個下降至零或黑電平(標有數(shù)字電平0)白行(標有數(shù)字電平255)，后面接一個沒有視頻信號的第二行。波形(B)表示了基準信號(A)的編碼產(chǎn)物，其中由于減去了假定的平均電平200，白線的數(shù)字電平已降至55。視頻行中的黑電平部分現(xiàn)有的電平為-200，反映出其中已減掉了平均電平200。而第二行的有效視頻部分沒變化，因為它的平均電平為零。波形C表示經(jīng)解碼了的(即重建的)信號，其中還標出了標為取樣＃1和取樣＃2的二個取樣區(qū)域。對這些區(qū)域的電平進行取樣并存貯在接收機的取樣保持電路中。在模擬信號沒有衰減的情況下，取樣＃1將與取樣2匹配，反映出信號電平精確地回到了零電平。假如編碼后的(重建)信號高了，如虛線部分H所示，則取樣1將大于取樣2，比較器(圖5中的67和圖6中的67′)將產(chǎn)生一個供放大器42或42′使用的校正電壓。反過來，如果解碼后的信號正于低電平L，取樣＃1便會小于取樣＃2，比較器就會向放大器提供一種相反類型的校正。這種包括具有意義的模擬視頻部分后接一行具有零模擬視頻部分的基準信號的設(shè)置為判明模擬信號在傳輸和處理中的情況提供了一種內(nèi)藏式標準。
圖9中示出了能想到為計時目標提供起始信號以及識別視頻載波信號和F0之間的正確相位關(guān)系雙重目的的識別信號的一種形式。正常的編碼后的行(設(shè)有按比例畫)包括數(shù)據(jù)，行脈沖90，色同步信號91和有效視頻部分92，因此保證一定量的過零點。檢測是以一行中沒有過零點為基礎(chǔ)的，去除數(shù)據(jù)脈沖和色同步信點就能建立起沒有過零點的識別行。視頻信號93的極性可用來指示視頻載波和被恢復(fù)的F0信號間的一種特定的相位關(guān)系。而下一行，假定處于場消隱期內(nèi)，因此沒有色同步信號，卻有數(shù)據(jù)脈沖。這樣，它也有過零點。應(yīng)該注意的是這種信號安排是可用作識別信號的許多安排中的一個。
圖10中示出了用于接收經(jīng)基本混合處理過的FM電視信號的接收機。IF13所接收到的信號送至普通的FM解調(diào)器15，F(xiàn)M解調(diào)器15反過來與開關(guān)17、定時與控制電路25及聲帶通濾波器35相連。定時與控制電路25從解調(diào)器15接收數(shù)據(jù)、控制開關(guān)17的操作以及向D/A轉(zhuǎn)換器33提供經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)信息。同步信號信息被用來建立定時信號，定時信號將送至D/A331。開關(guān)17和D/A轉(zhuǎn)換器33都向加法電路19提供輸出。加法電路19的輸出送至另一個加法電路19′，D/A33′向加法電路還提供定時信號。
標為LPF2的虛線方框39在基本混合型FM接收機中沒有使用，但在下面將要描述的用于接收經(jīng)擴展混合處理過的信號的擴展混合型接收機中卻得到了利用。
上面講述的基本混合處理電路通過從模擬行中減掉低頻(低于行頻)模擬信號分量的行平均值以后從而去掉低頻模擬視頻信號的。這可是認為是一種更一般的電視信號的混合處理方程中的一個特例，即視頻信號分成低頻和高頻分量。應(yīng)該注意的是低于15KHz的低頻視頻分量占據(jù)了所需發(fā)射功率中的極大部分;進一步去除低頻(200KHz以下)不會引起傳輸功率節(jié)省的大量增加。但是，擴展混合處理確實在產(chǎn)生噪聲性能經(jīng)提高的電視信號方面、對NTSC制信量具有最小的同頻道和鄰頻道干擾趨勢方面產(chǎn)生了極大的效益。因此，本發(fā)明的擴展混合處理系統(tǒng)中，低于200KHz的視頻信號分量被取出、轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式，被取出分量的編碼數(shù)據(jù)表示在模擬信號無效視頻期間被送出。
在圖11所示的擴展混合型接收機中，視頻鉗位電路14的輸出送至一個延遲補償網(wǎng)絡(luò)49，該補償網(wǎng)絡(luò)49又與加法電路20相連。視頻信號還送至同步分離電路28及低通濾波器37(LPF1)。濾波器37上標有通頻帶10-200KHz)。濾波器37的輸出送至A/D轉(zhuǎn)換器26，A/D轉(zhuǎn)換器26的輸出接至D/A轉(zhuǎn)換器32，D/A轉(zhuǎn)換器32的輸出送至濾波器39LPF2)及定時和控制電路51。從加法電路20的全模擬視頻信號中減去濾波器39的輸出。數(shù)據(jù)組合電路55接收加法電路的輸出以及從定時和控制電路51接收數(shù)據(jù)和定時信號。電路的其余部分與圖1基本相同，其工作也與圖1相似。如果使用的是全分辨率數(shù)據(jù)編碼表示，那么，濾波器33就不需要。然而在大多數(shù)情況下，來自A/D轉(zhuǎn)換器26比特數(shù)目一定，這樣就限定了分辨率，此時，濾波器39應(yīng)包括而發(fā)射信號與接收機中建立的信號一致。
圖12中示出了基本混合和擴展混合這兩個混合在處理一個由一個脈沖和一個方波組成的理想化視頻信號時的效果。曲線A表示視頻信號，有相當尖的脈沖，又有相當平坦的方波。從圖中可以看出，平均信號電平肯定超過“零”。曲線示出了經(jīng)過本發(fā)明的基本混合信號處理后的脈沖57和方波訊號。可以看出平均信息電平已被減掉，因而信號的總幅度下降。曲線C是經(jīng)過本發(fā)明的擴展混合處理后信號。從這里可以看出由于去掉了最高達200KHz以下的低頻分量，因此，只有高頻信號如對應(yīng)于圖象邊緣和圖象細節(jié)的尖峰43、45和脈沖57才留了下來。特別要指出的是擴展混合處理方法在被發(fā)送的模擬信號中產(chǎn)生大量的空隙，如47表示。
圖13示出了對調(diào)頻傳輸帶寬上的方波視頻信號進行混合處理的效果。曲線A是一半白屏一半黑屏的一個水平行經(jīng)基本混合處理后的情況。波形B示出了該信號的以載波頻率F0為中心的傳輸帶寬。在曲線C表示的經(jīng)擴展處理過的波形中，只有以復(fù)制品形式出現(xiàn)的信號尖脈沖才保留，因此，曲線D所示的帶寬窄多了，并使由黑電平信號與白電平信號引起的頻率偏移以頻率F0為中心互相折疊，這是因為它們分別相當于零伏特信號?？梢钥闯?，經(jīng)擴展混合處理后的信號的FM傳輸帶寬要比經(jīng)基本混合處理過的信號的帶寬要窄得多。這種FM傳輸帶寬的減少可以FM訊道上顯著提高的噪聲性能，是本發(fā)明的擴展混合處理的一個突出優(yōu)點。應(yīng)該指出的是，信噪比顯著提高的同時信息不會丟失(取出的低頻分量在接收機中被恢復(fù))，因此不會增加失真。
上述所述，尖峰信號的幅度在鄰頻道和同頻道干擾問題上是個關(guān)鍵因素。這些以復(fù)制品和脈沖形式出現(xiàn)的尖峰是在進行擴展混合處理時對視頻邊緣和視頻細節(jié)(即視頻電平迅速變化的時間)作出響應(yīng)時產(chǎn)生的。我們在上面也曾說過信號的非視頻部分(消隱期間)的信號電平在混合處理系統(tǒng)中是隨機建立的。正如上述的基本混合系統(tǒng)中所述的那樣，使用行平均視頻把水平行信號電平設(shè)置在該行的平均信號電平上。因此，消隱期間結(jié)束時視頻信號電平更有可能接通該行的視頻信號電平而不是處于建立起來的一個隨機電平上。因此，把一行設(shè)置在該行的平均視頻電平上可以把視頻電平的改變幅度(和擴展混合處理所產(chǎn)生的復(fù)制品的幅度)減至最小。正如上面結(jié)合本申請的共同未決申請描述時談?wù)摰哪菢?，被傳輸信號不一定必須有行消隱期間，也不一定必須有行同步，當然會有行結(jié)構(gòu)，會有行與行之間的轉(zhuǎn)換。進行混合處理時，這些行間轉(zhuǎn)換將以復(fù)制品的形式出現(xiàn)，能減小它們的幅度，好處不少。因此，本發(fā)明采用了二步處理即在執(zhí)行擴展混合處理之前用基本混合處理取出該行的行平均。這樣，二步混合處理法正是人們所期望的，因為有了它，行與行之間(即行消隱期內(nèi))的視頻信號電平可被設(shè)在平均視頻信號電平上，從而降低了所產(chǎn)生的復(fù)制品的幅度，還可期望使用鄰近視頻行間的平均值來降低復(fù)制品的幅度。
圖14示出了一個結(jié)合了二步處理(即先基本混合后擴展混合處理)的發(fā)送系統(tǒng)?；净旌咸幚硪揽啃蟹e分器24，A/D轉(zhuǎn)換器26，D/A轉(zhuǎn)換器32，一行延遲電路16，開關(guān)18和加法電路20來完成;而擴展混合處理則依靠濾波器37，A/D轉(zhuǎn)換器26′，D/A轉(zhuǎn)換器32′，濾波器38，延遲補償電路49和加法電路20′來完成。先進行基本混合處理，然后進行擴展混合處理。定時和控制電路53向數(shù)據(jù)組合電路55提供合適的定時和數(shù)據(jù)信號。正如上面所述的那樣，這些數(shù)據(jù)被置于信號中通常只包括行消隱周期或者既包括行消隱周期又包括場消隱周期的無效視頻范圍內(nèi)。
圖15示出了經(jīng)改進的能接收經(jīng)二步混合處理過的信號(如圖14中的發(fā)送器所產(chǎn)生的信號)的圖6中的基本混合接收機。該接收機包括一個D/A32和一個濾波器39，由控制器56″向它們提供經(jīng)擴展混合的數(shù)據(jù)。BPLL52′檢測之后，取出的基本低頻信息被加入加法網(wǎng)絡(luò)47′，低頻信息中剩下的部分被加至加法網(wǎng)絡(luò)69。LPP2濾波器39的頻響特性當然與發(fā)射機中的LPF239相同，它們各自所用的參考數(shù)字亦相同。
本發(fā)明的基本混合和擴展混合處理結(jié)合本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一些公知技術(shù)如瞬時預(yù)加重、濾波信號壓縮(也稱為幀合并或場處理)，時間分散、預(yù)加重等等將能構(gòu)成具有最佳的信號和噪聲特性的電視系統(tǒng)。
圖16中示出了這樣一個具有最小的鄰、同頻道干擾最佳電視系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個具有一個用來取出低頻視頻分量并對其進行編碼的混合處理(可能是兩步處理)級的數(shù)字式發(fā)射機。含有數(shù)字化了的高頻分量的余下的信號進行瞬時預(yù)加重以加重連續(xù)視頻幀之間的變化，然后進行壓縮和時間分散。被分散的信號在對以6MHz為中心的雙邊帶抑制載波進行調(diào)制前進行預(yù)加重和頻道濾波。上面的預(yù)加重和頻道濾波可以這樣進行，即把經(jīng)時間分散的(數(shù)字形式的)信號加至一個數(shù)字濾波器，然后對其進行D/A變換，再把它送到一個同時還接收表示性數(shù)字和進行適當?shù)牟ㄐ翁幚砗蟮钠渌麛?shù)據(jù)的模擬濾波器。該接收機中把一個真實的同步檢測電路以及后面的信號去加重級和A/D轉(zhuǎn)換級結(jié)合了起來。數(shù)字信號在這里進行相反的時間擴散，擴展和瞬時去加重以得到數(shù)字化的高頻分量。去掉的低頻從數(shù)據(jù)中重建起來，把去掉的分量加回去即可恢復(fù)出原始信號。本系統(tǒng)在減輕鄰近頻道和同頻道干擾方面具有令人注目的優(yōu)點。此外，載波頻率可以被安排成和同頻道的NTSC(混合)信號具有一個“精確偏置”的頻率關(guān)系。這個精確偏置頻率是在先有技術(shù)中已知的，應(yīng)該是1/3或1/2倍的行掃描頻率加上1/3信的場掃描頻率。這一精確偏置的效果是對應(yīng)于DC的視頻區(qū)域“打碎”成間隙為10KHz而在電視屏幕上不易察覺的許多視頻線條。因此，同頻道視頻顯示被顯著抑制，從而使得變得不易察覺得多?；旌闲盘栠€應(yīng)與NTSC(的相同頻道實現(xiàn)幀鎖定，從而使經(jīng)混合處理過的信號的數(shù)據(jù)部分(數(shù)據(jù)是在場消隱期間發(fā)送的)不會出現(xiàn)在NTSC同頻道信號的視頻部分期間。在上面談到共同未決申請中，被發(fā)送的信號沒有同步信息，這樣可進一步降低峰值信號的幅度，改善同頻道性能。
圖17示出了發(fā)射機中的瞬時預(yù)加重電路。視頻輸入信號先被延遲時間T(1場延遲)，乘上一個因數(shù)(小于1)，再從未延遲的信號中減去該信號。圖中示出了它的沖擊響應(yīng)和頻率相應(yīng)。在接收機中進行如圖17所示的與上面相反的處理這里輸入信號被延遲時間T，乘上相同的放大因數(shù)“a”，并饋回信號中。
幀組合在先有技術(shù)中被用來分離彩色信號。幀組合或者瞬時濾波在實現(xiàn)視頻信號編碼，降低傳輸功能方面具有還未被人們所認識到的優(yōu)點。在混合電視信號系統(tǒng)中使用它可以減少靜止圖象發(fā)送功率，從而降低了混合信號對NTSC同頻道的干擾，也減少了來自NTSC頻道的對混合信號接收機的同頻道干擾。瞬時預(yù)加重濾波器對靜止圖象(瞬時頻率為零)的響應(yīng)最小，而對等本2/T的頻率響應(yīng)最大。如圖所示，對靜止圖象的響應(yīng)下降至1-a，而在場頻的一半處響應(yīng)開始增加。這些數(shù)字當然是實際濾波器的設(shè)計數(shù)據(jù)的函數(shù)。這樣，對應(yīng)于靜止圖象的視頻信號明顯降低。因為大多數(shù)電視圖象相對來說是靜止的，因此對NTSC的同頻道造成的總干擾將被減小。對于視頻活動部分而言，對NTSC同頻道造成的干擾不會減小，但會變得更不易察覺，這是因為人眼很難分辨清快速運動的視頻圖象(寬度非常小的移動邊緣)。
圖18中示出了與上面相補的起相反作用的瞬時去加重電路，它是一個在發(fā)射機的相應(yīng)濾波器中消除零點的有沖擊響應(yīng)單極點濾波器。發(fā)射機的瞬時濾波器與接收機的瞬時濾波器的綜合頻率相應(yīng)是平坦的;接收機的瞬時濾波器在零瞬時頻率(靜止圖象)時響應(yīng)最大，而對運動圖象的響應(yīng)最小。結(jié)合上面提高的精確偏置，可以使NTSC同頻道干擾的靜態(tài)部分以半場頻瞬時頻率分量出現(xiàn)，使之落入濾波器的凹點中而減少其影響程度。
對信號進行預(yù)加重和去加重可用來提高混合信號的噪聲性能。其工作電路沒有畫出，因為它涉及的是非常普通的技術(shù)在發(fā)送期間提升高頻，而在接收機中降低或軋去被提升的高頻。接收機濾波器的頻響形狀可以是草垛型的，從而可以大量地抑制鄰頻道頻率。
圖19示出了壓展壓縮電路，而圖20示出了壓展擴展電路。壓展(即壓縮后擴展)可以提高來自和對NTSC公共頻道的干擾性能。造成這樣的結(jié)果是因為有了混合處理之后，高信號電平只是在轉(zhuǎn)變處(如一個視頻邊緣或視頻細節(jié))才出現(xiàn)。加了瞬時預(yù)加重之后，信號的高幅度只發(fā)生的活動邊緣處。從圖19中可看出，壓縮電路具有一個非線性轉(zhuǎn)移特性，它將提升高幅度信號的電平，降低高幅度信號的電平。通過減少最高幅度信號的信號，會引起公用頻道干擾的信號峰值也被消小。低幅度信號被增加，他們不是造成公共頻道干擾的峰值信號。接收機中，擴展器的轉(zhuǎn)移特性與此相補(見圖20)，這樣，對信號的總效果是平坦的。下面可看出，伸展電路還起到減輕NTSC同頻道對混合信號頻道的干擾。NTSC制共同頻道在最壞的情況下將是一個低幅度信號，而混合信號只在視頻活動和視頻細節(jié)處才展現(xiàn)出高幅度。混合接收機將收到一個低幅度公用頻道和混合信號之和的信號。在公共頻道干擾最易察覺的低細節(jié)區(qū)域內(nèi)，公用頻道和混合信號的組合信號電平依然很低，擴展器通過對壓縮器的放大因數(shù)起倒數(shù)而進一步降低該電平。這樣，最容易被察覺到的干擾信號被降低了。在公共頻道最不容易被看到的運動視頻和視頻細節(jié)期間，公共通道和混合信號的組合電平較高，并由于擴展器的特性而進一步升高。這個結(jié)果是公共頻道干擾已從(平坦、靜止的)低視頻細節(jié)區(qū)域移至它不易被察覺的高細節(jié)或活動區(qū)域。對噪聲也能進行象同頻道干擾那樣的處理，因此對噪聲性能也能獲得同樣的改善。壓縮處辦可能會在視頻信號中產(chǎn)生失真產(chǎn)物，但可通過適當?shù)匿J化(Peaking)加以補償。
權(quán)利要求
1.發(fā)送一個經(jīng)編碼的信息信號的裝置，包括·產(chǎn)生一個經(jīng)編碼的信息信號的裝置，上述的經(jīng)編碼的信息信號包括一個模擬信號和一個數(shù)字信號，上述的模擬信號包括上述的信息信號中第一頻帶的頻率分量，而上述的數(shù)字信號表示了上述信息信號中的第二個頻帶的頻率分量，·發(fā)送上述的經(jīng)編碼的信息信號的裝置。
2.以降低了的功率要求和給定的視頻信噪比發(fā)送一個經(jīng)編碼的視頻信號的裝置，包括·產(chǎn)生一個包含一個模擬信號和一個數(shù)字信號的編碼信號的裝置，上述的模擬信號包括了一個視頻信號中相對低功率的高頻分量，上述的數(shù)字信號表示了上述的視頻信號中相對高功率的低頻分量，·用于發(fā)送上述的編碼視頻信號的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，包括·通過對上述視頻信號的每一水平行的有效視頻部分取行平均值來得出上述數(shù)字信號的第一裝置，·通過把上述視頻信號與上述的數(shù)字信號進行代數(shù)組合而得出上述模擬信號的第二裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述的編碼視頻信息包括無效和有效視頻期間，該裝置包括對上述的模擬和數(shù)字信號實行時分多路而使上述的數(shù)字信號發(fā)生于選定的無效視頻期間內(nèi)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，包括通過把上述的視頻信號和上述的數(shù)字信號加以代數(shù)組合而得出上述模擬信號的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中所述的視頻信號是模擬形式的，其中上述的得出信號的裝置包括把上述的數(shù)字信號在進行代數(shù)組合之前轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的模擬值的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的裝置，其中所述的數(shù)字信號有一個這樣預(yù)先限定的分辨率，就是使得上述模擬信號的特征是具有上述低頻分量的相當小的剩余物。
8.一種用于接收一個經(jīng)編碼的信息信號的接收器，包括·接收和建立包括第一頻帶的頻率分量的模擬信號和表示第二頻帶的頻率分量的數(shù)字信號的裝置，·用于從上述的模擬信號中分離出上述的數(shù)字信號的裝置，·用于把上述的數(shù)字信號和模擬信號加以組合的裝置。
9.一種用于接收一個經(jīng)編碼的視頻信號的接收機，包括·用來接收和建立包括一個視頻信號中的相對高的頻率分量的一個模擬信號和表示上述視頻信號中相對低的頻率分量的數(shù)字信號的裝置，·用于從上述的模擬信號分離出上述的數(shù)字信號的裝置，以及·用于把上述的數(shù)字信號與模擬信號加以組合而重建上述的視頻信號的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的接收機，其中所述的視頻信號為模擬形式，上述的數(shù)字信號具有有限的分辨率，該接收機包括把上述經(jīng)分離數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€分辨率有限的模擬信號的裝置，以及，把上述的第二模擬信號與上述的模擬信號加以組合而重建上述的視頻信號的裝置。
11.權(quán)利要求9中所述的接收機(其中的所述的視頻信號包括一個基準信號)還包括用于檢測上述的基準信號而且作為一個函數(shù)控制上述接收機的增益的裝置。
12.一種用于接收一個經(jīng)編碼的視頻信號的接收機，包括·接收和重建一個包括一個視頻信號中的較高頻率分量的模擬信號和一個表示上述視頻信號中的較低頻率分量的數(shù)字信號的裝置，上述的低頻分量表示上述視頻信號的每一水平行中的有效視頻部分的行平均值，上述的高頻分量表示了上述低頻分量與上述視頻信號之間的差異，把上述數(shù)字信號從上述模擬信號中分離出來的裝置，把上述的分離開來的數(shù)字信號與上述的模擬信號加以組合以重建上述視頻信號的裝置。
13.一個用以發(fā)送和接收一個信息信號的系統(tǒng)，包括·用于產(chǎn)生一個包括一個模擬信號和一個數(shù)字信號的編碼信號的裝置，上述的模擬信號包括上述信息信號的第一頻帶的頻率分量，上述的數(shù)字信號表示上述信息信號的第二頻帶的頻率分量，·發(fā)送上述編碼信號的裝置，·接收上述的被發(fā)送的編碼信號并將模擬信號與數(shù)字信號分離的裝置，·將上述的被分離的模擬和數(shù)字信號加以組合的裝置。
14.一種能在給定的視頻信噪地以降低了的發(fā)送功率要求發(fā)送和接收一個編碼信號的系統(tǒng)，包括·產(chǎn)生一個包含一個模擬信號和一個數(shù)字信號的編碼視頻信號的裝置，上述的模擬信號包括上述視頻信號中的相對低功率的高頻分量，上述的數(shù)據(jù)信號上述的視頻信號中的相對高功率的低頻分量，·發(fā)送這個編碼視頻信號的裝置，·接收這個編碼視頻位置的裝置，·從接收到的上述編碼視頻信號分離出上述的模擬信號和數(shù)字信號的裝置，·把上面的分離出來的模擬和數(shù)字信號加以組合以重建上述視頻信號的裝置。
15.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中上述用于產(chǎn)生信號的裝置包括·通過對上述視頻信號的每一水平行的有效視頻部分取行平均值而得出上述的數(shù)字信號的裝置，·通過把上述的模擬信號和上述的數(shù)字信號加以代數(shù)組合而得出上述的模擬信號的第二裝置。
16.一種電視信號發(fā)送系統(tǒng)，包括·用于產(chǎn)生一個具有幀結(jié)構(gòu)的視頻信號的裝置，·瞬時濾波裝置，連接成能接收上述視頻信號，用于降低上述視頻信號中表示靜止圖象的分量的幅度和增加上述視頻信號中表示活動圖象和圖象細節(jié)的分量的幅度，·用上述的經(jīng)瞬時濾波的視頻信號來調(diào)制一個載波的裝置。
17.一個用于發(fā)送一個具有幀結(jié)構(gòu)的視頻信號的系統(tǒng)，包括·用于產(chǎn)生一個包括一個模擬信號和一個數(shù)字信號的裝置，上述的模擬信號包括了上述的視頻信號中頻率較高的分量，上述的數(shù)字信號表示了上述視頻信號中相低低頻的分量，·連接成用來接收上述的編碼信號的瞬時濾波裝置，用于降低上述的編碼視頻信號中表示靜止視頻圖象的分量的幅度和提高上述的編碼視頻數(shù)據(jù)中表示活動圖象和視頻細節(jié)的分量的幅度，·用經(jīng)瞬時濾波的編碼視頻信號對一個載波進行調(diào)制的裝置。
18.一種電視接收機，包括·用于接收和解調(diào)一個視頻信號從而產(chǎn)生一個經(jīng)瞬時預(yù)加重的視頻信號的裝置，·與上述的接收和解調(diào)裝置相連的瞬時去加重裝置，用于通過降低表示活動圖象和圖象細節(jié)的分量的幅度及增加表示靜止圖象的分量的幅度來產(chǎn)生一個經(jīng)瞬時去加重的視頻信號，
19.一種能以減少了的功率要求發(fā)送和接收一個視頻信號的系統(tǒng)，包括·用于產(chǎn)生一個第一信號和一個數(shù)字信號的裝置，上述的第一信號包括上述的視頻信號中的相對低功率的高頻分離，上述的數(shù)字信號表示了上述視頻信號中相對高功率的低頻分量，·第一瞬時濾波裝置，用于接收第一信號和降低上述視頻信號中表示靜止圖象的分量的幅度，·把上述的經(jīng)瞬時濾波的第一信號和上述的數(shù)字信號加以組合而形成一個編碼信號的裝置，·發(fā)送上述編碼信號的裝置，·接收上述的編碼信號并分離出上述的第一信號和上述的數(shù)字信號的裝置，·第二瞬時濾波裝置，用于處理上述的分離出的第一信號，以及用來增加表示活動圖象的視頻分量的幅度，·用于把上述的經(jīng)處理過的第一信號與上述的經(jīng)分離數(shù)字信號加以組合而重建上述的視頻信號。
20.一種電視信號發(fā)送裝置，包括·用于產(chǎn)生一個包括一個視頻信號中具有較高頻率的分量的第一信號的裝置，·用于產(chǎn)生一個表示上述的視頻信號中較低頻率分量的一個數(shù)字信號的裝置，·分散濾波裝置，用于把上述的第一信號中的峰值幅度分量的能量在時間軸上散布開來，·把上述的數(shù)字信號作為數(shù)據(jù)加入上述的經(jīng)散布的第一信號中的裝置，·用經(jīng)組合的上述第一和數(shù)字信號對一個載波進行調(diào)制的裝置。
21.一種電視接收機，包括·對一個視頻信漚薪郵蘸徒獾饕越⒁桓鍪奔瀋⒉嫉牡諞恍藕諾淖爸?，甚r齙諞恍藕胖邪松鮮鍪悠敵藕諾母咂德史至浚被共桓霰硎舊鮮鍪悠敵藕胖械牡推搗至康氖葑饔茫 ·與上述的接收和解調(diào)裝置相連的反分散濾波裝置，用于相補地處理經(jīng)時間散布的第一信號，·把上述的經(jīng)濾波的第一信號與上述數(shù)字信號相結(jié)合的裝置。
22.一種在給定的視頻信噪比下能以降低了的傳輸功率要求發(fā)送和接收視頻信號的系統(tǒng)，包括·建立一個包括一個視頻信號中的相對低功率的高頻分量的第一信號的裝置，·建立一個表示上述的視頻信號中相對高功率的低頻分量的一個數(shù)字信號的裝置，·分散濾波裝置，用于把上述的第一信號中的峰值分量的能量沿時間軸分開，·把上述的經(jīng)時間散布的第一信號和上述的數(shù)字信號組合成一個編碼信號的裝置，·用于發(fā)送上述編碼信號的裝置，·用于接收和解調(diào)上述編碼信號并從中分離出上述的經(jīng)時間分散的第一信號和數(shù)字信號的裝置，·與上述的接收和解調(diào)裝置相連的反分散濾波裝置，用于對上述的經(jīng)時間散布的第一信號進行互補處理，·把上述經(jīng)處理的第一信號與上述數(shù)字信號加以組合的裝置。
23.對特定的一個視頻信噪比能以降低了的發(fā)送功率要求發(fā)射一個經(jīng)編碼的視頻信號的裝置，包括·用于得出一個表示視頻信號的相對高能量的低頻分量的數(shù)字信號的裝置，·通過使上述的視頻信號和上述的數(shù)字信號實現(xiàn)代數(shù)組合而得一個經(jīng)改進的包括上述視頻信號中相對低功率的高頻分量的視頻信號的裝置，上述的數(shù)字信號有這樣一個預(yù)定限定的分辨率，即上述的經(jīng)改進的視頻信號的一個特征就是它有非常少的一部分上述的低頻分量，·把上述的經(jīng)改進的編碼信號與上述的數(shù)字信號加予組合以形成一個編碼信號的裝置，·用以發(fā)射上述編碼信號的裝置。
24.一種能在給定的視頻信噪比發(fā)送和接收一個經(jīng)編碼的視頻信號的系統(tǒng)，包括·產(chǎn)生一個包含一個模擬信號一個數(shù)字信號和一個增益均衡基準信號的編碼視頻信號的裝置，其中的模擬信號包括一個視頻信號中功率相對小些的高頻分量，上述的數(shù)字信號表示上述視頻信號中功率相對大些的低頻分量，·用于發(fā)送上述編碼信號的裝置，·用于接收上述的編碼視頻信號的裝置，該裝置還包括檢測上述基準信號以均衡上述模擬信號相對于上述數(shù)字信號所經(jīng)歷的增益，·從接收到的上述編碼視頻信號中分離出上述的模擬信號和數(shù)字信號的裝置，·把上面分離出來模擬信號和視頻信號組合以重建視頻信號的裝置。
25.一個用于發(fā)送和接收電視信息的系統(tǒng)，包括·產(chǎn)生場重復(fù)速率為T的基帶電視信號的裝置，·根據(jù)一個周期性的瞬時響應(yīng)特性對上述的基帶電視信號進行瞬沖濾波淖爸?，甚r齙乃彩畢煊μ匭園ǎ涸謁彩逼德蔔/T處有最小響應(yīng)(1-a)，而在瞬時頻率(M/2T)處有最大響應(yīng)(1+a)，這里a是小于1的常數(shù)，M＝0，1，2，3，4……，M＝1，3，5，7，……;·在選定的一個電視頻道上發(fā)送上述的經(jīng)瞬時濾波的信號，·用于接收上述的發(fā)送信號的裝置，·根據(jù)一個周期性的瞬時響應(yīng)特性對上面收到的信號進行噪聲濾波的裝置，上述的瞬時響應(yīng)特性在瞬時頻率MT處有最小響應(yīng)(1/(1+a))，而在瞬時頻率NT處有最大響應(yīng)(1/(1-a))。
全文摘要
需要較少的發(fā)送功率、具有較好的信噪比性能的混合式電視信號是這樣形成的從視頻信號中取出低頻模擬分量，進行數(shù)字化并在傳輸信號的無效視頻部分中作為數(shù)據(jù)送出。本發(fā)明中還描述了二步混合處理，即第一步取出視頻信號的視頻分量的行平均值，第二步取出剩下的視頻分量中低于200KHz的分量。本發(fā)明披露了采用瞬時濾波，信號預(yù)加重、壓縮、分散及對一個中心載波進行雙邊帶抑制載波調(diào)制來降低峰值信號幅度以及減少來自和指向NTSC信號的公共頻道干擾。
文檔編號H04N7/08GK1037628SQ89102080
公開日1989年11月29日 申請日期1989年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月4日
發(fā)明者理查德·W·西特, 羅納德·B·李 申請人:環(huán)宇電子公司