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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Bildsignalen im
PAL-Format aus Signalen
im NTSC-Format das insbesondere in einem Gerät verwendbar ist, das mit durch
ein elektronisches Endoskop erhaltenen Bildern arbeitet.
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Ein
Fernsehmonitor, wie er für
ein elektronisches Endoskop oder dergleichen verwendet wird, benutzt
im allgemeinen das NTSC(National Television System Committee)-System.
Wenn durch das elektronische Endoskop erhaltene Bilder auf einem gemäß dem PAL(Phase
Alternation by Line)-System arbeitenden Monitor angezeigt werden
sollen, ist ein NTSC-PAL-Umsetzer nützlich. Die Anzahl von Abrasterzeilen
beträgt
525 im NTSC-System
und 625 im PAL-System. Durch Interpolation werden die Abrasterzeilendaten
für 525
Zeilen in Abrasterzeilendaten für
625 Zeilen umgesetzt.
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5 zeigt den Prozeß der NTSC-PAL-Umsetzung
für Vollbilddaten,
wobei ein Datenwert D1 aus einer ungeradzahligen Zeile NO1 im NTSC-Format,
wie in jedem Halbbildspeicher abgespeichert, zu einem Datenwert
D2 einer geradzahligen Zeile NE1 addiert wird, der Datenwert (D1
+ D2)/2 als Datenwert für
eine ungeradzahlige Zeile PO1 im PAL-Format gelesen wird und ein
Datenwert für
eine geradzahlige Zeile PE1 entsprechend dem Datenwert einer geradzahligen
Zeile NE1 und einer ungeradzahligen Zeile NO2 gelesen wird. Auf ähnliche
Weise werden Zeilendaten PO2, PE2,... im PAL-Format der Reihe nach
gelesen. Wie es in der Figur dargestellt ist, werden z. B. zwei
Zeilendatenwerte PO3 und PE3, die aus duplizierten Daten (derselbe
Datenwert) bestehen, für
das PAL-System aufgrund von Zeilendaten NO3 und NE3 im NTSC-Format
gelesen, und auf ähnliche
Weise werden zwei Zeilendaten PO6 und PE6, die aus duplizierten
Daten bestehen, auf Grundlage der Zeilendaten NE5 und NO5 gelesen.
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Demgemäß können Daten
im PAL-System mit 625 Abrasterzeilen aus Daten im NTSC-System mit
525 Abrasterzeilen dadurch erhalten werden, daß ein Lesen und Interpolieren
derselben Daten auf doppelte Weise erfolgt. Mit dem vorstehend genannten Umsetzer
können
Bildsignale im NTSC-Format aus elektronischen Endoskopen und verschiedenen
anderen Vorrichtungen leicht in solche im PAL-Format umgesetzt werden,
wodurch es möglich
ist, die Kosten und die Anzahl von Steuerschritten mittels einer gemeinsamen
Konstruktion zu verringern.
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Jedoch
besteht beim vorstehend genannten herkömmlichen NTSC-PAL-Umsetzer die
Schwierigkeit, daß strichförmige Störungen in
horizontaler Richtung auftreten, da die Zeiten zum Erzeugen von Bilddaten
für ein
Halb- oder Vollbild für
die Systeme voneinander verschieden sind. 6 zeigt die Beziehung zwischen Bilddaten
im NTSC-Format, wie sie in einen Halbbildspeicher eingeschrieben
sind, und Vollbilddaten im PAL-Format,
die aus diesem Speicher mit transversaler Zeitbasis ausgelesen werden. D.
h., daß der
Umsetzer mit zwei Halbbildspeichern (1) und (2) versehen ist, um
Bilder im NTSC-Format zu
speichern. Daten zu einem ungeradzahligen Feld (odd = ungeradzahlig),
nämlich
ON0, ON1, ON2,..., werden in den Halbbildspeicher (1) eingeschrieben, und
Daten zu einem geradzahligen Feld (even = geradzahlig), nämlich EN0,
EN1, EN2,..., werden in den Halbbildspeicher (2) eingeschrieben,
wobei diese Daten bei der Aktualisierung abwechselnd eingeschrieben
werden. Der Schreibvorgang wird für jedes Halbbild mit einem
Zyklus von 16,6 ms (1/60 Sekunden) ausgeführt.
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Dann
werden mit der in 6 veranschaulichten
Lesesteuerung Bilddaten im PAL-Format, d. h. Daten OP1 zu einem
ungeradzahligen Vollbild, Daten EP1 zu einem geradzahligen Vollbild,
Daten OP2 zu einem ungeradzahligen Vollbild, Daten EP2 zu einem geradzahligen
Vollbild,... alle 20 ms (1/50 Sekunden) ausgebildet. Die Daten OP1
zu einem ungeradzahligen Vollbild werden auf Grundlage der Halbbilddaten ON1
und EN1 erzeugt, wie es in der Figur dargestellt ist, während die
Daten EP1 zu einem geradzahligen Vollbild auf Grundlage der Halbbilddaten
EN1 und ON2 erzeugt werden.
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Jedoch
beträgt,
wie oben angegeben, die Zeit zum Einschreiben der Daten eines Halbbilds
in die Halbbildspeicher (1) und (2) beim NTSC-System 1/60 Sekunden
= 16,66 ms, während
die Lesezeit für Bilddaten
im PAL-System 1/50 Sekunden = 20 ms beträgt. Diese Zeitdifferenz bewirkt,
daß der
obenangegebene Schreibvorgang den Lesevorgang überholt. 7 zeigt den Daten-Schreib/Lese-Status,
wobei der Überholpunkt
B in 6 angegeben ist.
Am Überholpunkt
B wird die Zeile NO4 der Daten ON3 zu einem ungeradzahligen Halbbild
aus dem Halbbildspeicher (1) zur Zeile NE4 der Daten EN3 eines ge radzahligen
Halbbilds aus dem Halbbildspeicher (2) addiert, und es wird die
Zeile PE4 für
die Vollbilddaten OP3 gelesen.
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Jedoch
werden am Punkt B die Daten für
die Zeile NO4 im Halbbildspeicher (1) aktualisiert, und der Schreibvorgang überholt
den Lesevorgang am Ende der Zeile NO4, so daß ab der Zeile NO5 die Zeile
PO5 für
die Vollbilddaten OP3 auf Grundlage überschriebener Daten zu erzeugen
wären.
Daher tritt in den Vollbilddaten OP3 am Punkt B eine Unterbrechung
(Verschiebung der Zeitbasis) auf. Die Unterbrechung der Daten muß in einem
Stehbild zu keinen ernsthaften Schwierigkeiten führen, jedoch erzeugt sie in
einem dynamischen Bild, insbesondere in einem solchen mit großer Bewegung,
eine strichförmige,
horizontale Störung.
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Die
US 4,335,395 betrifft einen
Standard-Umsetzer für
Farbfernsehsignale mit einer Vielzahl von Halbbildspeichern. Jeder
Halbbildspeicher weist dabei Zeilenausgänge auf, die mit entsprechenden
Multiplizierern zum Gewichten der einzelnen Ausgänge verbunden sind. Die Ausgänge der Multiplizierer
sind mit einer Addiereinrichtung verbunden, die als Ausgangselement
des Standard-Umsetzers dient. Bildsignaldaten werden unter Steuerung eines
Taktgenerator von einem in herkömmlicher Weise
arbeitenden Eingangskreis in den Halbbildspeichern gespeichert.
Da diese als Schieberegister ausgebildet sind, werden die Daten
vom Eingangskreis nur in den ersten Halbbildspeichern eingeschrieben,
während
bereits gespeicherte Daten zum benachbarten Speicher weitergeschoben
werden.
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Das
Auslesen der Bildaten erfolgt unter der Kontrolle eines Schaltkreises,
der von einer Ausgabezeitsteuerschaltung über einen Zeilenzähler und einen
ADD-Dekoder gesteuert wird.
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Aus
der
US 5,166,792 ist
eine weitere Fernsehsignalverarbeitungsschaltung bekannt, bei der drei
Halbbildspeicher vorgesehen sind. Bei dieser Verarbeitungsschaltung
werden Halbbilddaten jeweils nur aus einem Speicher gelesen, in
den zur Zeit keine Halbbildaten eingeschrieben werden. Eine Interpolation
erfolgt hier durch Akkulumation und Gewichtung beim Speichern der
Daten.
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Die
GB 20 98 021 A betrifft
eine digitale Fernsehvorrichtung mit einer Halbbildspeicheranordnung, einem
digitalem Videorekorder und einem Fernsehempfänger. Die Speichervorrichtung
umfasst dabei eingangsseitig eine Schreibsteuerschaltung, an die drei
Halbbildspeicher angeschlossen sind. ausgangsseitig ist eine Lasersteuerung
vorgesehen.
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Das
Einschreiben und Lesen von Bilddaten in die Halbbildspeicher erfolgt
in Abhängigkeit
vom gewünschten
Wiedergabemodus, also in Abhängigkeit
davon, ob ein aufgezeichnetes Fernsehbild im Normalmodus, in Zeitlupe
oder im Zeitraffer wiedergegeben werden soll. Eine Standardumwandlung
ist hier nicht beschrieben.
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Die
US 4,998,167 beschreibt
ein Verfahren zum Umwandeln einer Reihe von Gruppen von Video-Halbbildern
in einen neue Reihe von Gruppen von Video- Halbbildern, wobei jede Gruppe Zeilen
eines Einzelbildes eines bewegten Bildes zu einem Zeitpunkt repräsentiert.
Insbesondere zeigt diese Druckschrift eine Vorrichtung zur Umwandlung
von Filmsequenzen in NTSC- und/oder PAL-Sequenzen, die vier Halbbildspeicher
für jeweils
vier aufeinander folgende Halbbildern aufweist. Für eine Rahmeninterpolation
werden jeweils zwei Halbbildspeicher ausgewählt, um deren Daten einem Interpolator
zuzuführen.
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Die
EP 0 136 770 A1 beschreibt
eine Fernsehformatumsetzer, der drei Halbbildspeicher und vier Zeilen-Speicher
verwendet.
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Die
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein weiteres Verfahren zum
Erzeugen von Bildsignalen im PAL-Format aus Signalen im NTC-Fomat
bereit zu stellen, mit dem es insbesondere möglich ist, bei möglichst
geringem Speicheraufwand eine störungsfreie
Bildwiedergabe, insbesondere eine Bildwiedergabe ohne störende Rauschstreifen
mit hoher zeitlicher Auflösung
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird im Anspruch 2 beschrieben.
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Die
Lesesteuerschaltung erzeugt vorzugsweise die Vollbildsignale im
PAL-Format dadurch, daß Horizontalzeilendaten
eines ungeradzahligen Halbbilds zu denen eines geradzahligen Halbbilds addiert
werden, um Horizontalzeilendaten für Vollbilddaten im PAL-Format
zu erzeugen, wobei Daten nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl
von Horizontalzeilen doppelt gelesen und interpoliert werden. Außerdem kann
die Ausgangsschaltung eine Addierschaltung sein.
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Bei
einer derartigen Anordnung werden Daten für ungeradzahlige und geradzahlige
Halbbilder im NTSC-Format der Reihe nach in drei Halbbildspeicher
eingespeichert, und wenn sie zur Umsetzung ins PAL-System gelesen
werden, werden zwei Halbbildspeicher ausgewählt, in die gerade nicht eingeschrieben
wird. Wenn z. B. angenommen wird, daß drei Speicher (1), (2) und
(3) vorhanden sind, wird eine der Kombinationen (1) und (2), (2)
und (3), oder (3) und (1) ausgewählt,
und Bilddaten im PAL-Format werden aus den sich in ihnen befindlichen
Halbbilddaten erzeugt. Demgemäß überholt
das Einschreiben in den Speicher nie das Auslesen zum Erzeugen eines
PAL-Bilds, und die obenangegebene Kombination sorgt immer dafür, daß Daten
zu einem ungeradzahligen Halbbild und Daten zu einem geradzahligen Halbbild
zeitlich miteinander verbunden sind, so daß die Erzeugung strichförmiger Störungen beseitigt
ist.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 ist ein Schaltbild, das
die Anordnung einer Speichersteuerung bei einem NTSC-PAL-Umsetzers
zeigt, wie sie zur Durchführung
eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung geeignet ist.
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2 ist ein Flußdiagramm,
das den Betrieb der Schreib steuerschaltung in 1 veranschaulicht.
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3 ist ein Flußdiagramm,
das den Betrieb der Lesesteuerschaltung in 1 veranschaulicht.
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4 ist ein Diagramm, das
zeitseriell die Beziehung zwischen Bilddaten bei der Lese- und der Schreibsteuerung
beim Ausführungsbeispiel
zeigt.
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5 ist ein Diagramm, das
veranschaulicht, wie Bild(Vollbild)-Daten im PAL-Daten aus Bild(Vollbild)-Daten
im NTSC-Format erzeugt
werden.
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6 ist ein Diagramm, das
zeitseriell die Beziehung zwischen Bilddaten bei der Lese- und der Schreibsteuerung
bei einer herkömmlichen
Vorrichtung zeigt.
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7 ist ein Diagramm, das
die Beziehung zwischen Schreib- und
Lesesteuervorgängen
an einem Überholpunkt
B in 6 zeigt.
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1 zeigt die Anordnung einer
Speichersteuerung in einem NTSC-PAL-Umsetzer gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der Figur ist ein Eingangssignal an einem Anschluß 10 ein
Bildsignal, das durch eine gemäß dem NTSC-System
arbeitende Bildverarbeitungsschaltung verarbeitet ist und das z.
B. im Fall eines elektronischen Endoskops ein zusammengesetztes
Videosignal ist, das dadurch erstellt wird, daß ein durch ein CCD erhaltenes
Signal z. B. verstärkt
und einer Gammakorrektur oder einem Weißausgleich unterworfen wird.
Mit dem Anschluß 10 sind
drei Speicher verbunden, nämlich
ein Speicher (1) 11, ein Speicher (2) 12 und ein
Speicher (3) 13 zum Einspeichern von Bilddaten für drei Halbbilder,
und an diese Speicher sind eine Schreibsteuerschaltung 14 und
eine Lesesteuerschaltung 15 angeschlossen. Umschalter 16 und 17 sowie ein
Addierer 18 sind an den Ausgängen dieser Speicher 11, 12 und 13 vorhanden.
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Die
Schreibsteuerschaltung 14 speichert das am Anschluß 11 eingegebene
Bildsignal der Reihe nach in die Speicher 11, 12 und 13 ein,
sie liest die Nummer des Speichers, in dem ein Schreibvorgang erfolgt,
und sie gibt diese an die Lesesteuerschaltung 15 aus. Die
Schreibsteuerschaltung 14 führt eine Schreibsteuerung mit
dem Steuertakt gemäß dem NTSC-System
aus und verarbeitet ein Halbbild in 16,66 ms (1/60 Sek.). Die Lesesteuerschaltung 15 wählt einen
anderen Speicher aus als den, in den geschrieben wird, und sie liest
Daten mit einer Leserate, die mit dem Steuertakt gemäß dem PAL-System
synchronisiert ist. D. h., daß das
Auslesen aus jedem der Speicher 11, 12 und 13 gesteuert
erfolgt, während eine
Interpolation gemäß 5 erfolgt.
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In
den Umschaltern 16 und 17 werden der Anschluß a des
Umschalters 16 und der Anschluß b des Umschalters 17 ausgewählt, wenn
der Speicher (1) 11 und der Speicher (2) 12 auszuwählen sind;
der Anschluß b
des Umschalters 16 und der Anschluß c des Umschalters 17 werden
ausgewählt,
wenn der Speicher (2) 12 und der Speicher (3) 13 auszuwählen sind;
und der Anschluß a
des Umschalters 16 und der Anschluß c des Umschalters 17 werden
ausgewählt, wenn
der Speicher (3) 13 und der Speicher (1) 11 auszuwählen sind.
Dann werden die Bilddaten in den ausgewählten Speichern im Addierer 18 der
Addition (D1 + D2)/2 unterzogen und vom Addierer 18 als
Bilddaten für
ein Vollbild im PAL-Format ausgegeben, d. h. als Bilddaten mit 625
Abrasterzeilen innerhalb 20 ms (1/50 Sek.).
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Die
Funktion des Ausführungsbeispiels
mit der vorstehend angegebenen Anordnung wird nun unter Bezugnahme
auf die 2–4 erläutert. 2 zeigt den Steuervorgang in der Schreibsteuerschaltung 14.
Wie es in der Figur dargestellt ist, werden die Bilddaten im NTSC-Format,
wie sie von der Bildverarbeitungsschaltung geliefert werden, sequentiell
in den Speicher (1) 11 (Schritt 101), in den Speicher
(2) 12 (Schritt 102) und in den Speicher (3) 13 (Schritt 103)
eingespeichert, um die Bilddaten der drei Halbbilder abzuspeichern.
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3 zeigt den Steuervorgang
in der Lesesteuerschaltung 15. In einem Schritt 201 wird
ermittelt, ob in den Speicher (1) 11 geschrieben wird. Wenn
dies der Fall ist (JA), sind Daten aus den Speichern (2) und (3)
(Schritt 202) zu lesen, so daß der Anschluß b des
Umschalters 16 und der Anschluß c des Umschalters 17 in 1 ausgewählt werden. In einem Schritt 203 wird
ermittelt, ob in den Speicher (2) eingeschrieben wird. Falls ja,
sind die Daten aus den Speichern (3) und (1) auszulesen (Schritt 204). In
diesem Fall werden der Anschluß a
des Umschalters 16 und der Anschluß c des Umschalters 17 ausgewählt. Im
nächsten
Schritt 205 wird ermittelt, ob in den Speicher (3) eingeschrieben
wird. Falls ja, sind die Daten aus den Speichern (1) und (2) (Schritt 206) auszulesen,
so daß der
Anschluß a
des Umschalters 16 und der Anschluß b des Umschalters 17 in 1 ausgewählt werden. Dann werden diese
Daten für zwei
Halbbilder (geradzahlig und ungeradzahlig) in den Addierer 18 eingegeben,
der seinerseits Halbbilddaten im PAL-Format ausgibt.
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4 zeigt zeitseriell Bilddaten,
wie sie beim vorstehend angegebenen Vorgang geschrieben und gelesen
werden. Die Halbbildspeicher (1), (2) und (3), die im oberen Teil
der Figur dargestellt sind, speichern die Daten ON0 zu einem ungeradzahligen Halbbild,
die Daten EN0 zu einem geradzahligen Halbbild und die Daten ON1
zu einem ungeradzahligen Halbbild ein, bei denen es sich um Bilddaten
im NTSC-Format handelt. Dann werden diese Speicher alle 16,66 ms
so aktualisiert, daß sie
der Reihe nach EN1, ON2, EN2, ON3, EN3,... einspeichern. Dann wird,
wenn z. B. das Umsetzen (Lesen) in die Vollbilddaten OP1 im PAL-format
an einem Punkt A1 gestartet wird, in dem das Einschreiben der Daten
ON1 für ein
ungeradzahliges Halbbild in den Speicher (3) gestartet wird, durch
den Prozeß,
wie in 3 dargestellt,
in einem Schritt 205 ermittelt, daß in den Speicher (3) geschrieben
wird (J), und es wird zum Schritt 206 weitergegangen. Daher
werden die Daten ON0 und EN0 zu einem ungeradzahligen und einem
geradzahligen Halbbild, wie sie in den Speichern (1) und (2) abgespeichert
sind, gelesen (gleichzeitig interpoliert) und addiert, um dadurch
die Daten OP1 zum ungeradzahligen Vollbild OP1 zu erzeugen.
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Für die nächsten Vollbilddaten
EP1 im PAL-Format ermittelt der Schritt 201 an einem Punkt A2,
daß in
den Speicher (1) geschrieben wird, wodurch die Daten EP1 für ein geradzahliges
Vollbild aus den Daten EN0 und ON1 in den Speichern (2) und (3)
für ein
geradzahliges bzw. ungeradzahliges Halbbild erzeugt werden. Demgemäß werden
in das PAL-Format umgesetzte Vollbilddaten OP2, EP2, OP3, EP3,...
der Reihe nach alle 20 ms auf Grundlage der drei Halbbildspeicher
(1), (2) und (3) für
das NTSC-System erhalten. Bei dieser Anordnung tritt keine Situation
auf, bei der der Schreibvorgang von Bilddaten im NTSC-Format in
die Speicher (1), (2) und (3) den Lesevorgang für die Umsetzung in das PAL-Format überholt.
Demgemäß sind die
Vorteile geschaffen, daß die
Erzeugung strichförmiger
Störungen
verhindert werden kann und daß Bilddaten
im PAL-Format wirkungsvoll mit einer kleineren Anzahl von Speichern
erzeugt werden können.
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Anders
gesagt, könnten,
wie oben angegeben, zum Entfernen strichförmiger Störungen Halbbildspeicher für vier Halbbilder
erstellt werden, und ein Satz (ungeradzahlig und geradzahlig) von
Halbbilddaten könnte
gelesen werden, während
der andere Satz von Halbbilddaten geschrieben wird, jedoch bewältigt die
Erfindung diese Situation mit Halbbildspeichern für drei Halbbilder,
so daß Speicherkapazität eingespart
werden kann. Wenn die Erfindung mit der vier Speicher verwendenden
bekannten Technik verglichen wird, hat die Erfindung den Vorteil,
daß Bewegungen
genauer erfaßt
werden können.
D. h., daß dann,
wenn vier Speicher verwendet werden, das System zeitweilig Daten
verwendet, die um ein Vollbild älter
sind, verglichen mit dem Fall, in dem drei Speicher dazu verwendet
werden, um PAL-Bilddaten zu erzeugen, so daß die Reproduzierbarkeit bei
einem Bild mit großer
Bewegung verschlechtert ist.
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Obwohl
das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
so ausgebildet ist, daß es
zusammengesetzte Videosignale in die Speicher (1), (2) und (3) einspeichert,
können
bei einem System, das Signale für
R (Rot), G (Grün)
und B (Blau) verarbeitet, diese Speicher (1), (2) und (3) für die Signale
R, G bzw. B vorhanden sein. Außerdem
kann bei einem System, das Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale
verarbeitet, die Anordnung dergestalt sein, daß beide Signale wie im obenangegebenen
Fall verarbeitet werden oder daß nur
die Luminanzsignale in die Speicher (1), (2) und (3) eingespeichert
werden und die Farbdifferenzsignale mit geringer Auflösung zusammengefaßt in anderen
Speichern für
zwei Vollbilder eingespeichert werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist es durch die Erfindung möglich, strichförmige Störungen zu
beseitigen und Bilddaten im NTSC-Format mit weniger Speicherkapazität in solche
im PAL-Format umzusetzen.