本发明直接关系到复用模拟分量（MAC）彩色电视信号的编码和译码。更确切地说，本发明直接关系到用于MAC彩色电视编码和译码的频率产生。 复合彩色电视信号是这种信号，即其中色度（即彩色）信息被载到副载波上，并且与亮度（即辉度）信息一起发送，这是本技术领域普通技术人员所熟知的。在美国，彩色电视广播是根据国家电视制式委员会（NTSC）标准制定的。其它复合信号包括用于法国的SECAM，以及统治欧洲其它国家的PAL。
图1表示的是射频幅度频率关系图，其中NTSC信号幅度调制一个射频（KF）载波，并将其滤波成为残留边带幅度调制信号作为FCC标准下的地面广播。一个典型的NTSC复合彩色电视信号表示为：包括亮度信号12和色度信号14。该信号与从频率低端1.25MHZ处的图象载波一起占据一个标称的6MHZ射频带宽。亮度信息被直接幅度调制到图象载波上;色度信息调制到又用于做调制图象载波的彩色副载波18上;而音频信息调制在副载波20上。由NTSC制定的标准是彩色副载波具有3.579545MHZ频率，较低的色度边带和亮度的较低边带部分被抑制而不发射。
长期以来就认识到复合彩色电视信号存在有与它们的构成有关的问题，例如，由于亮度和色度的分离是通过滤除频分多路复用的信号来完成的，故亮度和色度在区域A的迭加就导致一些问题。在接收时，如果要求亮度和色度之间完全分离，则必要的滤波将造成这两个信号的一些损失。另一方面，如果允许信息不损失，则亮度和色度信号二者之间的一个将受到干扰。此外，因为NTSC电视信号地不同部分是在不同频率上传送，在传递过程中，幅度/频率响应的不均匀性将对它们产生不同的影响，这将引起信号的恶化，并且，所利用的彩色信息严重地受到彩色副载波的选择所允许的小的彩色带宽的限制。
复用模拟分量（MAC）彩色电视信号是为克服复合彩色电视系统固有的问题而发展起来的。现在转到图2，它表示一个MAC视频行的幅度与时间图。图中包括水平消隐间隔（HBI）22，色度信息24和亮度信息26（其中任一个或两个信息都可以被时轴压缩），后者是由协助防止两个信号之间干挠的保护间隔28予以分隔。
MAC彩色电视信号是由产生通常的亮度和色度信号来获得（如获得一个通常的NTSC或其它的复合彩色电视信号一样），然后分别取样和存贮这些信号。亮度信号以亮度取样频率取样并存贮在亮度存贮器中，而色度信号以色度取样频率取样并存贮在色度存贮器中。通过首先将它们以各自的取样频率写入存贮器，然后以较高的频率将它们从存贮器中读出的办法，将亮度和色度取样进行时轴压缩。在视频有效行期间的适当时间，一个多路复用器选择出亮度存贮或色度存贮中的一个作为读出信息，于是产生出如图2所示的MAC信号。如果需要，音频取样可以在HBI期间发送;音频取样信号可以按视频取样同样的方式复用（可以被压缩）。产生于复用的MAC信号中的所有取样信号速率被称为MAC取样频率。
已经发展起来的不同的实施例仍实行图2的MAC格式。例如，几个MAC格式已经按3∶2亮度压缩实现。用于每帧625行的欧洲C、D和D/2制式利用的是20.250MHZ的MAC取样频率。用于每帧625行和525行的B-MAC制式使用的是1365fH的MAC取样频率，fH是行扫描频率。其它的实施例使用具有4∶3亮度压缩的14.32MHZ的MAC取样频率，还有其它的实施例使用具有5∶4亮度压缩的21.447MHZ的MAC取样频率。
上面所有的MAC实施例的缺点包括使亮度和色度两者的清晰度都受限制，以及在接收机中产生不同的时钟频率的复杂性。这些缺点在下面表1所表示的实际实施例中已经消除。
表1
信号 频率 主时钟的分数
主时钟（f0） 42.95MHZ＝2730fH1
亮度取样（f1） 14.32MHZ＝910fH1/3
色度取样（f2） 7.16MHZ＝455fH1/6
音频取样（f3） 0.33MHZ＝21fH1/130
MAC取样（f4） 21.48MHZ＝1365fH1/2
图文电视发生器
（f5） 6.14MHZ＝390fH1/7
NTSC彩色副载波 3.579545MHZ＝227.5fH1/12
（频率f3也可以是0.20MHZ或13fH，是f0的1/210）
结合表1所示的实施例的制式，在1984年9月21日申请的，申请号为NO.652，926，现已被颂布给K.Lucas的美国专利4，652，903中曾详细地讨论过。Lucas的专利通常被转让给本发明的受让人，在此引为参考。
Lacus实施例将彼此相关的频率组合（用于取样频率和其它目的），这样可以使它们能简单地用整数值相除从一个主时钟频率得到。因此，当不涉及倍频时（如果选择的频率不是用一个整数划分主时钟频率时就要求如此），则仅仅需要一个锁相环路。该特征简化并降低了接收机中所需设备的成本。
能够没有折叠失真地载运的信息的较高频率限定是取样频率的一半（50%）〔即奈奎斯特（Nyquist）速率〕。对于接收机中的一个经济可实现的滤波器来说，要求将有效带宽进一步降低至取样频率的40%左右。因此，对于表1所示的频率族中，亮度频率响应被限制到约6MHZ，而色度频率响应被限制到约3MHZ。
上述的两个MAC实施例已经可以在商业上付诸实施，并且在CCIK公布的文件中已经描述了，CCIR是一个研究作为国际节目交换的电视信号标准化的国际机构。这些实施例是525行B-MAC和625行B-MAC，C和D/2MAC很快将用于欧洲作为卫星直播。接收机现在用于传送B-MAC标准的几个国家中，并且予期不久将用于其它的国家。由于在这些标准中使用了亮度取样频率，如上所述，这些传送固有地限制了清晰度。现实中对改进宽屏幕图象的清晰度的兴趣在增长，并强烈要求扩展如上讨论这些MAC制式的功能，以及对新的接收机提供改进的清晰度而又与现在的MAC接收机保持完全兼容，以有顺序地转换到改进的电视（HDTV）。这些MAC实施例已经提供了用于宽屏幕和标准屏幕两种幅形的图象传输和显示。
本发明的目的是产生带宽容量宽于现有技术的一系列频率。
本发明还有一个目的是产生增加信息载运容量而与在各自频率上的B-MAC，C-MAC，D-MAC或D/2-MAC格式保持完全兼容的一系列频率。
根据本发明的这些和其它的目的，可用下面的判断标准预测出一系列频率：
1）所有频率是通过整除从实际可实现的主时钟中产生;
2）主时钟的绝对频率，MAC取样时钟频率，亮度取样时钟和色度取样时钟频率可增加，但音频和数据取样时钟的绝对频率不应改变;
3）通过整除从主时钟中产生227.5fH;
4）通过整除从主时钟中产生接近于6MHZ的图文广播时钟;
5）色度取样频率以及亮度取样频率必须是455/4fH（最小扰频增量的倒数）的整数倍。
作为本发明部分所选择的一系列频率是与下面用于B-MAC方式互为相关的（该频率是按fH定义的，借此描述525行和625行两制式）：
f0＝3f1＝6f2＝2f4＝1365KfH
此处：f0是主时钟频率;
f1是亮度取样频率;
f2是色度取样频率;
f4是MAC取样频率;
fH是水平行频率;
K是大于2的正整数。
对于C、D和D/2-MAC制式，关系式变为：
f0＝3f1＝6f2＝2f4＝1296KfH
我已发现记于上面表中的判断标准，以及与Lucas实施例（B-MAC）和C、D以及D/2-MAC实施例的全兼容性满足于一系列频率，其中f0是以上面所示的、对于B-MAC在1365fH之上，而对C、D和D/2-MAC是1296fH的速率上增加。另外，给定一个K等于3的值，在亮度和色度二者带宽中增加50%是有用的，在带宽中的类似增加对于在K值中的连续增加也是有用的。
由于音频信息最终送入接收机的复合彩色电视信号，故音频取样包含在MAC彩色电视信号中，因此，音频取样频率（f3）也被选择为平均地分除主时钟频率。
如果要求传送图文广播，在接收机中必须产生接近于6MHZ信号，以允许使用标准的点矩阵（dot-matrix）图文广播特征发生器。再一次，图文广播取样频率（f5）应平均地分除主时钟频率。
本发明由一个中心-定位的编码器来实现，它将包含亮度和色度的彩色电视信号转换为MAC彩色电视信号，并且在每个接收机中有一个译码器，它将MAC彩色电视信号转换为复合彩色电视信号。那么信号能以更有利于MAC格式的方式在它的传送路径的更大部分来传送。
编码器接收包含分离的亮度和色度分量的电视信号。这些分量以适当的（亮度或色度）取样频率，按已知的方式被取样。亮度取样以3∶2比率压缩，以f1（亮度取样频率）将它们写进存贮器，并且以f4（MAC取样频率）将它们从存贮器中读出。色度取样以3∶1比率压缩，以f2（色度取样频率）将它们写进存贮器，并且以f4将它们从存贮器中读出。取样是由多路复用器交替地从存贮器中读出（与任何其它所需要的信号，例如音频取样相结合）以产生传送到每个接收机的MAC彩色电视信号。
在每个接收机中，译码器包括一个能从MAC信号中分离若干分量的多路分离器。亮度和色度按压缩它们的相反过程进行去压缩，音频或其它信息也得到恢复。
就B-MAC525行/每幅图象而论，色度取样用于按已知方式调制在译码器中产生的227.5fHNTSC彩色副载波。去压缩的亮度取样和已调副载波则与适当的同步和消隐信息一起组合成复合NTSC彩色电视信号。以同样方式，B-MAC625行/每幅图象能译码成PAL。
在HBI中，若干个音频信道可用时分多路传输来传送。此外，图文广播信息可以按现有技术中已知的方式，在垂直消隐间隔（VBI）中传送。在接收机中恢复出图文广播代码，并且输入到产生用于在电视屏幕上显示字如数字特征的特征发生器。
对本发明要注意的主要问题是用目前的MAC标准制造的接收机，具有信号处理电路和时钟频率，它能利用本发明的技术对以固有的较高清晰度传送已改进的MAC信号进行处理。K的不同值（一个大于2的正整数）可用于演播室对较高清晰度MAC视频信号进行编码。新制式将保留数据时钟频率的现存标准值。因此，新的MAC接收机和目前的MAC接收机都是以相同的方式对数据译码。但是，为了获得新的MAC信号传输的附加清晰度，新的MAC接收机将在A/D转换器之前有一个较宽的合适带宽滤波器，新的MAC接收机将使用一组简单合适地与标准的MAC时钟频率相关的视频处理时钟频率，即这些时钟频率的增加，或3∶2时K＝3;或4∶2时K＝4。现在的MAC接收机或者设计成现在标准的接收机，可认为是K＝2族中的一员，对此类接收机，亮度带宽大约为6MHZ。在K＝3族中的成员能实现9MHZ带宽，而对于K＝4的成员可实现12MHZ带宽。根据本发明，设计为具有任何K值的一个族中成员的任何接收机就能够接收具有任何其它的正整数K值，即2、3或4进行编码的传输信息。因此，将来更大功率的宇宙飞行转发器就变得可行了，或者作为MAC信号地面传输开始。而且，对于在K＞2，例如3或4发生的编码，用较低K值设计的接收机也将能够收到图象和声音。这样的接收机无论用K＝2，K＝3或K＝4编码，总能在接收机的MHZ＝3＊K中恢复带宽。上述商业上用的MAC系统具有一个K＝2的值并实现6MHZ的带宽。一个在接收机中具有K＝3的改进的MAC系统，如果是在K＝3或K＝4级上传送，就能产生9MHZ的带宽。相反地，根据本发明，用K＝3或K＝4设计的接收机，在用K＝2发射时，将提供6MHZ带宽，用K＝3发射时，带宽为9MHZ，在发射机和接收机都用K＝4时，带宽为12MHZ。用K＝4设计的接收机，当接收以K＝2编码的发射时提供6MHZ带宽，而接收以K＝3编码的发射时，带宽为9MHZ，在接收K＝4发射时，提供12MHZ带宽。用较宽的带宽可能（K＝3）设计的接收机，将具有较宽的带宽滤波器，它们也可装备适易于标准MAC（K＝2）的滤波器。这样的滤波器将改进信-噪比，从而改善图象质量。
这是构成本发明基础的未来的延伸。对本发明重要的是在任何新制式中都保留现在的数据取样频率。如果现在的制式确定K＝2，则它们的数据速率与K无关，并且必须保留在它们现在选择的K＝2的值。
当结合附图参考下面详细说明，从而更好地理解本发明时，将很容易获得对本发明更全面的了解和很多相伴随的优点。
图1是一个以简化的形式说明典型的NTSC彩色电视信号的振幅与频率图。
图2是一个典型的MAC彩色电视信号的一条视频行的振幅与时间图。
图3是一个用于本发明作为K＝3 B-MAC的编码器图。
图4是一个发生在B-MAC制式中的编码器和译码器都需要的各种不同频率的电路图。
图5是一个用于本发明作为525行B-MAC的译码器图。
图6是一个用于压缩或去压缩亮度或色度取样的行存贮器图。
图7是一个表示在亮度去压缩期间输入到图6的行存贮器和从其中输出的信号的B-MAC的图。
本发明的最佳实施例是用NTSC彩色副载波来说明。在此，在接收机中接收到的MAC信号被转换成NTSC信号。但是，应该注意本发明同样适合于PAL和SECAM制式，对本专业普通技术人员来说，根据包含于此文中的说明分别实现它们是显而易见的。
表2给出用作本发明的最佳实施例所选择的频率，其中K值选择3（列入表2中的频率都为fH的倍数，故525行和625行制式都被描述）。
因此，可以概括地说本发明超出了Lucas实施例（B-MAC），包括了这些欧洲MAC实施例，当然这只顺便作为例子而并不限于此。对B-MAC音频交变取样频率是13fH或主时钟的1/315。以21fH可用4个音频通道，以13fH可用6个音频通道。在最佳实施例中，在水平消隐期间，色度，MAC和图文广播的时钟每行复位一次。
如表2的频率族所示，在亮度和色度带宽中的50%的增量是在用于Lucas实施例中如表1所示的那些频率之上达到的。在带宽中的类似的增量也适用于在主时钟频率中的1365fH的连续增加。例如，参考下面表3，亮度和色度二者带宽得到相对于表1频率的100%的增量。
如上所述，交变音频取样频率是13fH，或是用于B-MAC主时钟频率的1/420。
图3是用于本发明的编码器方框图（即表2）。亮度（Y）和两个色差信号（R-Y和B-Y）这三个彩色电视信号从一个传统的彩色电视源中导出，并各自在低通滤波器100a、100b、100C中滤波。滤了波的彩色电视信号然后在A/D转换器102a、102b和102c中以适易的速率取样（例如对亮度是1365fH对K＝3的B-MAC的每个色度信号是682.5fH）。
垂直滤波器104和106分别提供色差数字信号R-Y和B-Y的垂直插入，此后这些信号分别地由多路复用器108交替地选择发送。与NTSC电视发送不同，仅仅发送两个色差信号之一作为MAC电视的每行色度信号。
如上所述的数字亮度和色度信号，被再一次压缩。亮度数据以1365fH（即亮度取样频率）写入亮度存贮器110a，并以2047.5fH（即MAC取样频率）从存贮器中读出。色度数据以682.5fH（即色度取样频率）写入色度存贮器110b，并以2047.5fH从存贮器中读出。
在彩色电视信号被处理期间，伴随的音频信息也被取样和压缩用以发射。在B-MAC情况下，1至4的四个音频信道在δ（delta）调制器112a-112d中以21fH进行取样和数字化。然后，δ调制的4个音频信道交替地进行选择用以发射，并由多路复用器114压缩到910fH。压缩之后，音频信号在重新取样电路116中以MAC取样频率重新取样。不同的音频方案对C-MAC和另外的D-和D/2-MAC是特定的。B-MAC音频方案的细节，仅仅作为例子给出。
在VBI中传送的信息，同步、定时和图文广播，在图3中用箭头标定“VBI”来表示。这些信息是以通常的方式产生并以MAC取样频率传送到多路复用器118。
多路复用器118接收的4组信号，亮度、色度、音频和同步信号、定时和图文广播，都在MAC取样频率上发生。然后，多路复用器118在适当时间有选择地将这些信号组合起来，用来包含于MAC视频行中。在多路复用之后，信号在D/A转换器120中重新转换成模拟的信号，在低通滤波器122中滤波，作为MAC彩色电视信号输出。
图4是能用于产生在编码器和译码器二者中都要求的各种频率的电路方框图。主时钟401包括一个锁相环路并产生4095fH的主时钟信号，该信号送到两个除法器。在除法器402中，主时钟被2除产生MAC取样频率，它被用于除法器404和405，以分别产生色度和图文广播取样频率。除法器402在交变的水平消隐期间被fH/2脉冲复位，因此亮度取样是正交的（垂直排列）。除法器404以1365fH频率进行钟控，与上述的对正交色度取样相同，除法器404被fH/2脉冲复位。
按fH的分数的那些时钟频率是在除法器除2之后得到的（见图4），这样的除法器必须在水平消隐期间由fH/2脉冲复位。复位函数必须加到编码器和译码器中的相同的水平消隐脉冲。这可以采用一个简单的议定书来完成。例如，在偶数有效行之前的那些水平消隐期间，复位脉冲将完成图4的二进制计数器404和407的复位功能。存在于MAC译码器中的电路识别奇数和偶数行就象在那里存在有一个用于传送R-Y、B-Y行序列的议定书一样。主时钟信号也送到产生亮度取样频率的除法器403，它用于除法器407和408（经过除法器406），以分别产生525行B-MAC的NTSC彩色副载波和音频取样频率。然而，其它的方案对本专业是普通技术人员也是显而易见的。
图5是本发明使用的译码器方框图。MAC电视信号首先进入多路分离器300，多路分离器300从MAC电视信号中分离出亮度、色度以及音频、同步、定时和图文广播信息。亮度信息传送到亮度存贮器302，在此，它被去压缩，然后送到低通滤波器304滤波，此后模拟亮度信号送到输出接口306。需要去压缩的亮度取样信号在定时发时器308中产生，并由两个时钟驱动器310加到亮度存贮器302。
从多路分离器300来的色度信号也在色度存贮器312中去压缩。分离的输出提供两个色差信号，它们在两个低通滤波器314中滤波，然后加到输出接口306。需要的取样信号从定时发生器308经过3个时钟驱动器310加到色度存贮器312。
不构成亮度和色度的信号也用分离器300从MAC电视信号中分离。这些信号包括图文广播和同步以及定时信息。音频、图文广播和同步信号经过两个低通滤波器318中的一个送到多路分离器316，而固定频率定时信息经过带通滤波器320送到多路分离器316。多路分离器316分离这些信号并将音频加到音频多路分离器322，将同步和定时信号加到时钟和同步恢复电路324和定时发生器308。从多路分离器316来的音频信息在音频多路分离器322中被分成4个信道，并由模拟音频处理器326输出。图文广播信息敝?和同步恢复电路324送到特征发生器328。译码器是在与时钟和同步恢复电路324相联系的微处理机330的控制下操作，图文广播特征发生器328和RAM332，各自在双向总线334、338和336上。
输出接口306从特征发生器328接收图文广播特征，从低通滤波器304接收亮度，从低通滤波器314接收色度并从定时发生器308接收定时信号。它的输出是标准的525行B-MAC NTSC彩色电视信号和标准的RGB（红、绿、兰）彩色电视信号。
图6是可用于压缩或去压缩亮度或色度的行存贮器图。该行存贮器代表图3中的存贮装置110a和110b以及图5中的302和312。行存贮器是作为完成亮度去压缩来描述的。图7是在亮度去压缩过程中信号输入到图6的行存贮器和从其中输出的说明图。在括弧中的数字是对C或D/2-MAC的实施例。当MAC电视信号到达时，时钟1以2047.5（1944）fH的MAC取样频率将1125（1044）亮度取样写入存贮器400。同时，时钟2以1365（1296）fH的速率产生在输出行上读出的行存贮器402的内容。在下一个视频行期间，1125（1044）亮度取样被工作在2047.5（1944）fH的时钟2写进行存贮器402，同时，存贮在行存贮器400中的亮度取样被工作在1365（1296）fH的时钟1读到被输出的行上。类似的过程用于色度取样的去压缩。在此，时钟在2047.5（1944）fH和682.5（648）fH之间交替变化。
虽然所说明的本发明实施例已经参照附图进行了详细地描述，但是应该懂得本发明将不限于这些实际实施例。对于本专业普通技术人员来说，不必脱离本发明的范围和精神就可以实施各种变形和改型。