[发明专利]用于高清晰度电视系统的扫描转换器

说明书

本申请是申请日为1988年11月16日，申请号为272064的美国专利申请的延续申请。

本发明涉及高清晰度电视信号传输领域，特别涉及高清晰度电视信号传输前的转换和预处理。

已经公认，日本广播公司（NHK）首创的具有实用价值的广播设备，用它的高清晰度的1125行MUSE信号格式将高清晰度电视信号图象传输给订户。日本工厂已开发并生产出适合销售的符合MUSE标准的演播室摄象机，记录装置和电视接收机。另一方面，高清晰度1125行60赫兹场频格式在远距离内不易传输，例如用卫星传播，不用价格昂贵的复杂的传输站和接收装置或大大增加信号带宽。

在美国或其他国家没有决定选择高清晰度电视信号格式作为最终的国家标准。但是，很清楚，即使不要求，至少也希望传输频带宽度的保留及以后的工作同现有的国家电视委员会（NTSC）的标准兼容。而且，即使不考虑选择作为广播制式的格式，也需要使其他传输格式本身能用卫星或其他长距离传输设备有效地传输。

由本发明人在美国的在先专利申请公开了一种标准的高清晰度B型多路模拟分量（B-MAC）传输格式。按照一种高清晰度的B-MAC传输格式，信号使用的传输频谱范围是0至10.7MHz。然而，除六路音频输出，电视文字广播任意选择的数据传输，荧光屏上任意选择显示的信息和其他特性外，还有525行隔行扫描的高清晰度电视（HDTV）信号输出。问题在于如何确定按1125行60Hz场频格式工作的演播室摄象机和广播设备可能与高清晰度的B-MAC电视信号编码器适当地接口。使演播室里制作的高清晰度信号在高清晰度信息没有明显损失的情况下能在长距离内传输。此外，没有具体说明所公开的高清晰度B-MAC电视系统与除MUSE以外的其他已知的可以允许的输入信号格式，例如在59.94Hz场频，525行1∶1逐行扫描或在59.94Hz场频1050行2∶1隔行扫描是如何接口的。

因此，要求用于转换和处理的设备和方法将演播室制作的高清晰度电视信号变成通过高清晰度B-MAC编码技术编码的信号是使其在无信号损失和衰减的情况下高效地传输。

用本发明的原理克服了现有的高清晰度电视传输系统的问题和缺陷。高清晰度B-MAC电视信号编码器同广播演播室设备之间的典型连接是通过本发明的扫描转换器和预处理器。

现有的扫描转换器在每帧1125行或每帧1050行下工作，每帧包含两个连续的“奇数”或“偶数”隔行扫描场，或每帧包含一个顺序扫描系统中的高清晰度场。为了减少在制作1125行2∶1隔行扫描的60Hz场频格式的大量演播室制作设备所存在的困难，用1125-525行扫描转换器，将演播室制作的1125行高清晰度信号或1050行信号转换成525行隔行扫描的（或带一附加电路）顺序扫描信号。并进一步将60Hz场频转换成59.94Hz。扫描转换器实际上包含一个取样电路，一个有动态调整系数的多抽头垂直内插器/滤波器，和多个并联连接的存储场数据用的场存储器。滤波之前，用一对场存储器实现由垂直到水平的扫描转换。在滤波和写过程中，由1125行信号的数字式视频图象顶部和底部来的总数为75行的取样不起作用，而边缘图象被剪去。这就减小了有效行的长度。从1050行输入没有取样丢失。按此方法，用两种信号，其帧的宽高比保持为16∶9。滤波之后，用三个场存储器进行由垂直到水平的转换并改变场频。而一场存储器被写入，而另一场存储器用作读出。然而，因为场频由60Hz变成59.94Hz，最终写顺序超过读出顺序，写入工作进入三个后置滤波场存储器暂停一场工作。与此同时，垂直内插器/滤波器系数被颠倒或改变符号。

用一图象预处理器接收扫描转换器输出的数字隔行扫描的525行信号或模拟的525行1∶2隔行扫描信号，预处理器准备一个相应的输入信号输入高清晰度B-MAC编码器。或者是，预处理器可以产生它自己的测试图形。例如，其结果是不供给输入信号。结果是输入信号不是数字的。例如，由宽频带525行1∶2模拟RGB源来的信号，预处理器将输入信号数字化，并将信号分成亮度信号分量和色度信号分量。

相应的数字亮度信号在高频下梳状滤波，然后在2∶1的条件下抽取10分之1以降低取样率。相应的数字色度信号仅仅被延迟处理，而不做其他处理，以便与梳状滤波并十中取一的亮度信号所产生的延迟相匹配。经过处理的亮度和色度信号然后提供给高清晰度B-MAC编码器。在接收位置，梳状滤波也适用于按本发明的在B-MAC下的解码器。