DE19517357C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Videobildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten eines ersten Videobildes mit Bildpunkten in m₁ Zeilen, dessen Bildpunkte jeweils in der l₁-ten Zeile eine Intensität I₁(t, l₁) in Abhängigkeit von einem Parameter t, insbesondere der Zeit, aufweisen, zum Erzeugen eines zweiten Videobildes mit m₂ Zeilen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines ersten Videobildes mit Bildpunkten in m₁ Zeilen, dessen Bildpunkte jeweils in der l₁-ten Zeile in Abhängigkeit von einem Parameter t, insbesondere der Zeit, eine Intensität I₁(t, l₁) aufweisen, zum Erzeugen der Bildpunkte eines zweiten Videobilds mit m₂ Zeilen.

Unterschiedliche Videonormen bezüglich Zeilenzahl und Zahl der Bildpunkte pro Zeile erfordern die Umsetzung, beispielsweise ein gesendetes PAL-Bild zur Darstellung in einem HDTV-Empfänger. Am einfachsten ist eine kleinere Darstellung der PAL- Bilder auf dem HDTV-Schirm. Dies ist aber unbefriedigend, da der Kunde unter anderem wegen des erreichbaren großen Bildes den höheren Aufwand und damit höhere Kosten für HDTV in Kauf nimmt.

Um die volle Schirmgröße auszuschöpfen, könnte man beispielsweise auch daran denken, das PAL-Bild in einen Bildspeicher einzulesen, der dann gemäß der Auflösung der HDTV-Norm wieder ausgelesen wird. Dabei macht sich jedoch, insbesondere bei sehr großen HDTV-Bildschirmen die schlechtere Auflösung des PAL-Bildes dadurch bemerkbar, daß einzelne Bildpunkte vom Auge des Betrachters noch aufgelöst werden. Dies ist störend. Wünschenswert wäre eine erhöhte Bildqualität für die in einem HDTV- Empfänger dargestellten PAL-Bilder.

Die genannte Umsetzung von PAL in HDTV wurde nur als Beispiel angesprochen. Dasselbe Problem tritt immer auf, wenn die Bildpunktzahl bzw. Zeilenzahl des dargestellten Bildes größer als die des empfangenen Bildes ist.

In der Literatur sind mehrere Lösungsvorschläge zum Erhöhen der Auflösung zu finden.

Gemäß der in der DE 38 41 073 A1 gegebenen Lehre benutzt man die Farbtransformierten eines Farbsignals zur Übertragung einer Zusatzinformation für ein 16 zu 9 Bild. Der Empfang ist auch mit einem herkömmlichen Empfänger möglich, so daß auf der Konsumentenseite nur dann Investitionen nötig sind, wenn die bessere Bildqualität empfangen werden soll.

Ähnlich ist auch in der DE 39 19 253 C1 die Übertragung von Zusatzinformationen beschrieben, hier allerdings auf einem hochfrequenten Träger in Seitenbändern. In der DE 3 34 452 A1 wird das Leuchtdichtesignal mit zusätzlichem Informationsgehalt versehen.

In der US-4 670 773 wird ein Verfahren gelehrt, bei dem abhängig vom Bildinhalt, insbesondere dem Grad der Bewegung, unterschiedliche Bild- und Zeilenzahlen übertragen werden. Dieses Verfahren benötigt einen entsprechenden Prozessor zum Dekodieren. Das Verfahren ist ferner nur durchführbar, wenn im Sender ein Bewegungssensor, Filtereinrichtungen zur Bandbegrenzung, eine hochauflösende Kamera und zusätzliche Modulationseinrichtungen vorhanden sind.

Mit der Signalverarbeitung in hochauflösenden Fernsehkameras zur Übertragung in herkömmlichen Bandgrenzen befassen sich die DE 34 01 809 A1 und die DE 34 35 265 A1.

Alle diese Vorschläge benötigen eine senderseitige Aufbereitung der Signale. Dabei sind hohe Investitionen sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite nötig. Da eine praxisgerechte Einführung derartiger Systeme auch nur durch entsprechende Normungen möglich sein wird, werden derartige Lösungen sich wohl auch erst in fernerer Zukunft verwirklichen lassen.

Wünschenswert wäre es, wenn aus den schon jetzt für Videobilder verfügbaren Signalen ein höher aufgelöstes Bild zu gewinnen wäre. Dann könnte allein durch ein entsprechendes Zusatzgerät für einen Fernsehempfänger oder ein anderes Videosystem, wie einen Videorecorder, ein Bild höherer Qualität erzeugt und dargestellt bzw. aufgezeichnet werden.

In dem Artikel von M. Sakurai, "NTSC-HDTV Up-Converter" in "Signal Processing of HDTV", II, editiert von L. Chiariglione, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., 1990, Seiten 665-673, ist ein Verfahren zum Umwandeln von in NTSC-Norm empfangenen Fernsehbildern zur Darstellung in der höher aufgelösten HDTV-Norm angegeben. Im Anhang dieses Artikels sind Interpolationsmethoden beschrieben, mit denen die Information für die gemäß der HDTV-Norm zusätzlichen benötigten Zeilen generiert werden kann. Neben einer Zweipunkinterpolation ist dort auch eine Interpolation mittels einer sin(x)/x Funktion angegeben, die der Fachmann allerdings kaum in Betracht ziehen wird, da dieses Interpolationsverfahren auch zu physikalisch sinnlosen negativen Intensitäten von Bildpunkten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren derart weiter zu entwickeln, daß eine besonders hohe Bildauflösung mit guter Bildqualität erreicht wird, und eine zu seiner Durchführung besonders geeignete Vorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweilige Intensität I₂(t, l₂) eines Bildpunktes in der l₂-ten Zeile des zweiten Videobildes, aus den Intensitäten der Bildpunkte des ersten Videobildes I₁(t, l₁) interpoliert wird, wobei die I₂ gemäß der Beziehung:

I₂ (t, l₂) = Max(J(t, l₂)+Δ; 0)

gewonnen werden, in der die Größen J bezüglich der Zeile diskretisierte Werte eines durch das Abtasttheorem gegebenen Signalverlaufs darstellen und bei der ein Offset Δ zur teilweisen Kompensation negativer Intensitäten des diskretisierten Signalverlaufs J vorgesehen ist, so daß die Interpolation bezüglich der Zeilen mit A als frei wählbarer Amplitude positiven Werts gemäß der Beziehung:

erfolgt.

Das Verfahren sieht eine Interpolation zwischen den Zeilen des ersten Videobildes zum Erzeugen des zweiten Videobildes vor. Interpolationen stellen sich mathematisch ganz allgemein folgendermaßen dar:

Die zu bestimmende Intensität I₂ eines Bildpunktes des zweiten Videobildes wird also aus den Intensitäten I₁ der bildmäßig benachbarten Bildpunkte des ersten Videobildes mit Hilfe von Gewichtsgrößen g interpoliert. Die Mathematik stellt die verschiedensten Interpolationsverfahren zur Verfügung. Das bekannteste ist die lineare Interpolation, bei dem der Interpolationswert als Funktionswert auf einer Geraden durch die beiden benachbarten Werte bestimmt ist.

Die allgemeine Form der Gleichung 1.1 läßt Schlüsse über die Aufbereitung der Information zu. Eine Fouriertransformation dieser Gleichung zeigt, daß die frequenzmäßigen Information in den Intensitäten I₁ durch g bezüglich ihrer Amplituden in Abhängigkeit von den auftretenden Frequenzen unterschiedlich gewichtet werden. Die unterschiedliche Wichtung ist abhängig von der Wahl der Gewichtsgrößen g, d. h. von der Art der Interpolation. Bei Auswahl von Gewichtsgrößen g, die dagegen den Niederfrequenzanteil sehr stark anheben, entsteht ein Bild geringerer Auflösung. Bei Gewichtsgrößen g, die den Hochfrequenzanteil stark anheben, wird zwar die Auflösung verbessert, es wächst aber auch das Rauschen unverhältnismäßig stark an, da das Signal zu Rauschverhältnis bei hohen Frequenzen bei üblichen Videobildern ungünstiger ist als bei niedrigen Frequenzen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind die Gewichtsgrößen g so gewählt, daß frequenzmäßig alle Frequenzen des ersten Videobildes gleichmäßig beitragen. Die in 1.0 enthaltene Wichtung über eine sin(x)/x-Abhängigkeit beschreibt eine Rechteckverteilung in der Fourierdarstellung. Alle übertragenen Frequenzen werden daher gleichmäßig gewichtet, der Informationsgehalt wird nicht verändert. Man erreicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren also genau die maximale Auflösung, die in dem ersten Videobild als Information enthalten ist, ohne daß das Rauschen angehoben wird. Dies ist die optimale Lösung. Zum Informationsgehalt wird auf die einschlägigen Lehrbücher verwiesen. Hier sei nur beispielsweise auf das dtv-Lexikon der Physik, Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co. KG, München, Band 1, 1969, Seite 41, Stichwort "Abtasttheorem", verwiesen.

Wendet man die beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Gewichtsgrößen auf einen Sprung in der Intensität von 0 auf 1 zwischen zwei Bildpunkten an, stellt man fest, daß sich für einen Bildpunkt im zweiten Videobild zwischen den Bildpunkten ein interpolierter Wert für die Intensität von 0,45 ergibt, während eine reine lineare Interpolation den Wert 0,5 ergeben würde. Der Unterschied zwischen den Ergebnissen ist also sehr gering. Deswegen ist a priori nicht zu erwarten, daß das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber der linearen Interpolation eine wesentliche Verbesserung ergibt. Der Fachmann würde das erfindungsgemäße Verfahren vielleicht wegen der auftretenden Sinusfunktion als zu kompliziert verwerfen, und es sogar ferner als nachteilig empfinden, daß man aufgrund der Sinusfunkion negative und daher unphysikalische Intensitäten erhalten kann, die beim erfindungsgemäßen Verfahren allerdings zu Null gesetzt werden.

Unerwarteterweise hat sich jedoch gezeigt, daß sehr stark strukturierte erste Videobilder bei Aufbereitung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein wesentlich schärferes zweites Videobild ergeben als bei Anwendung linearer Interpolation. Das kann man sich jedoch erklären, wenn man sich vor Augen hält, daß sehr stark strukturierte Bilder in der Fourierdarstellung des Bildes wesentliche Frequenzanteile bei hohen Frequenzen enthalten. Da beim linearen Interpolationsverfahren gemäß einer Fourierdarstellung höhere Frequenzen gedämpft werden, ist durch dieses bei sehr stark strukturierten Videobildern keine wesentliche Verbesserung möglich. Dagegen berücksichtigt das erfindungsgemäße Verfahren alle Frequenzen gleichmäßig.

Das erfindungsgemäße Verfahren lehrt auch, wie man mit negativen Summenwerten umgehen kann, so daß diese keine größeren Probleme aufwerfen. Die negativen Werte werden teilweise oder vollständig durch Addition eines Offsets Δ beseitigt, und/oder indem dann noch verbleibende negative Werte für das zweite Videobild zu Null gesetzt werden. Bevorzugte Möglichkeiten zur Auswahl des Offsets werden weiter unten eingehender diskutiert.

Die in 1.0 auftretende Sinusfunktion bedeutet entgegen dem ersten Anschein auch nicht, daß langwierige Rechenprozesse notwendig sind. Da die Argumente im Sinus bei jedem Bildpunkt immer gleiche Werte annehmen, ist es möglich, für jede in der Praxis auftretende Kombination von Zeilenzahlen m₁ und m₂ Tabellen für die entsprechenden vorkommenden Gewichtsfunktionen sin(x)/x anzulegen, so daß das Verfahren genauso schnell durchgeführt werden kann, wie jede andere Interpolation. Bei Verwendung analoger Netzwerke zur Summation können die Gewichtsgrößen g einfach durch feste Widerstandswerte in einem Netzwerk realisiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher auch für eine Bildverarbeitung in Echtzeit verwendbar.

Vor allen Dingen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise die maximal mögliche Auflösung erreicht, da der volle Informationsgehalt des ersten Videobildes für das zweite Videobild ausgenutzt wird. Das bedeutet, es wird die bestmögliche Bildqualität erreicht. Die Bildpunkte des ersten Videobildes werden dabei jedoch nicht direkt abgebildet, wie es eingangs als störend beschrieben wurde.

Die vorhergehenden Betrachtungen betrafen nur die Zeilenzahl. Eine ähnliche Aufbereitung ist allerdings auch für die Bildpunkte innerhalb einer Zeile möglich, wenn die Bildpunktzahl pro Zeile des zweiten Videobildes größer als die Bildpunktzahl pro Zeile des ersten Videobildes ist. Falls das Signal für die Zeileninformation des ersten Videobildes allerdings bezüglich der Zeit t kontinuierlich vorliegt, erscheint dies wenig sinnvoll, da der Informationsinhalt durch das Verfahren selbst nicht geändert wird, also keine Verbesserung durch eine Diskretisierung der Bildpunkte einer Zeile des ersten Videobildes mit nachfolgender Wichtung gemäß dem Abtasttheorem zu erwarten ist.

Anders ist die Situation zu beurteilen, wenn das erste Videobild, beispielsweise aus einem Bildspeicher oder von einer Bildplatte entnommen wird, also im ersten Videobild die Zeile in n₁ Bildpunkten gemäß der Norm des ersten Videobildes vorliegt und das zweite Videobild mit n₂ Bildpunkten pro Zeile bezüglich des Parameters t diskretisiert werden soll, so daß sich die Intensitäten bzw. Farbsignale des ersten Videobildes als I₁(k₁, l₁) für den k₁-ten Bildpunkt in der l₁-ten Zeile und die Intensitäten bzw. Farbsignale des zweiten Videobildes als I₂(k₂, l₂) bzw. die gleichfalls diskretisierten Signalverläufe als J (k₂, l₂) für den k₂-ten Bildpunkt in der l₂-ten Zeile darstellen lassen. Dann soll die Interpolation von Bildpunkten gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens innerhalb einer Zeile ebenfalls nach dem Abtasttheorem erfolgen, so daß

I₂ (k₂, l₂) = Max (J(k₂, l₂) + Δ; 0)

mit

ist.

Dieses Verfahren weist die selben Vorteile bezüglich des Aufbereiten der Bildpunkte einer Zeile auf, wie vorhergehend schon in Zusammenhang mit der Aufbereitung von Zeilen von Videobildern diskutiert wurde. Die Gewichtsfunktionen unter dem Summanden zeigen nun ein Produkt von Sinusfunktionen. Das bedeutet weiter keine Erschwernis, da Gleichung 2.0 es gestattet, die Bildaufbereitung von Zeilen und die Zeilenaufbereitung von Bildpunkten als aufeinanderfolgende Schritte durchzuführen. Die Umwandlung des ersten Videobildes in das zweite kann also beispielsweise durch mehrere Prozessoren, welche die Ermittlung der Bildpunktintensität für verschiedene Bildpunkte in den Zeilen parallel für mehrere Bildpunkte ausführen, mit nachfolgender Aufbereitung der Zeilen erfolgen. Dann ist auch eine schnelle Bearbeitung in Echtzeit möglich.

Die Unterdrückung negativer Werte wird im folgenden diskutiert. Zur Kompensation der rechenmäßig auftretenden negativen Intensitäten wurde beim erfinderischen Verfahren ein Offset Δ eingeführt, der bei entsprechender Wahl des Offsets die gewonnenen Signalintensitäten in das Positive verschiebt.

Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung wird der Offset Δ für jedes Videobild auf den Maximalwert des negativen Signalverlaufs J festgesetzt.

Das ergibt den Vorteil, daß die gesamte Information im zweiten Videobild darstellbar ist. Kleine Konturen bei niedrigen Intensitäten bleiben noch erkennbar. Dieses Verfahren gemäß der Weiterbildung benötigt aber die Abfrage aller aufbereiteten Bildpunkte, bevor der Offset beaufschlagt werden kann. Das kann zeitkritisch sein.

Deshalb sieht eine andere bevorzugte Weiterbildung vor, den Offset auf Null zu setzen. Der verschwindende Offset spart in der Echtzeitverarbeitung zusätzliche Summierungen. Allerdings verzichtet man auf die richtige Darstellung von Strukturen mit geringer Helligkeit im ersten Videobild. Bei zeitkritischen Anwendungen wie beim Fernsehempfang werden vom Beschauer aber im wesentlichen die Bewegungen der bezüglich Helligkeit dominierenden Strukturen erfaßt, so daß man ohne weiteres auf den durch das Abschneiden negativer Intensitäten verursachten Informationsverlust verzichten kann. Dafür werden aber Kanten wesentlich schärfer dargestellt, wodurch der Eindruck einer wesentlich höheren Bildschärfe entsteht.

Aus Geschwindigkeitsgründen kann man gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung auch die oben eingeführte Amplitude A auf 1 festlegen. Die so erzeugte Bildqualität ist für normale Anforderungen ausreichend.

Wenn allerdings, beispielsweise bei Verwendung eines schnellen Videoprozessors, zeitliche Beschränkungen auszuschließen sind, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung die Amplitude A für jedes Videobild so festgelegt, daß im zweiten Videobild die gleiche integrale Helligkeit erreicht wird wie im ersten Videobild.

Aufgrund des Sinus in Gleichung 1.0 und dem Abschneiden negativer Signale kann bei gleicher Information, je nach Lage der Bildpunkte bei einem bewegten Videobild, eine Helligkeitsänderung von einigen Prozent durch die Aufbereitung von Bild zu Bild erfolgen. Dies könnte sich bei gleichbleibender Amplitude A für alle Bilder als leichtes Flackern des Bildes äußern. Um diesen Effekt zu vermeiden, wird die Helligkeit des zweiten Videobildes auf die des ersten normiert. Praktischerweise geht man beispielsweise zur Verringerung der Rechenzeit für einen Videoprozessor so vor, daß zur Ermittlung der Helligkeit jedes Videobildes die Gesamtsumme der Helligkeiten im ersten und zweiten Videobild gebildet wird. Aus dem Verhältnis der integralen Helligkeiten des ersten zum zweiten Videobild wird dann die Amplitude A berechnet, die nachfolgend auf die einzelnen Intensitäten, beispielsweise als Verstärkungsfaktor bei der Darstellung des Bildes, berücksichtigt wird. Bei diesem Verfahren zieht man also A vor die Summen der Gleichungen 1.0 bzw. 2.0. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Bearbeitung.

Wie vorstehend schon dargestellt wurde, sind die unter den Summenzeichen auftretenden sin (x)/x-Funktionen als konstante Gewichtsgrößen darstellbar, die bei analoger Aufbereitung des zweiten Videobildes aus dem ersten Videobild durch Widerstandswerte bzw. bei Aufbereitung durch einen Videoprozessor durch Tabellenwerte bestimmt sind. Die Anzahl der notwendigen Gewichtsgrößen hängt dabei stark von den Verhältnissen m₁/m₂ und n₁/n₂ ab, denn diese bestimmen die Periode, bei der l₂ bzw. k₂ wieder zu einem ganzzahliger Zahlenwert der Größe m₁_*l₂/m₂ bzw. n₁_*k₂/n₂ führt. Bei geeigneter Wahl von m₁ und m₂ bzw. n₁ und n₂ ergeben die Sinusfunktionen periodisch gleiche Werte im Zähler sin(x) und die notwendige Anzahl von Tabellenwerten bzw. die Größe des Netzwerks bei analoger Aufbereitung ist begrenzt.

Diesen Vorteil einer geringen Anzahl von Gewichtsgrößen kann man immer erreichen, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das erste Videobild mit m₁ Zeilen und n₁ Bildpunkten pro Zeile aus einem Ursprungsvideobild mit n₀ Bildpunkten und m₀ Bildpunkten pro Zeile erzeugt wird, wobei n₁<n₀ und m₁< m₀ gewählt wird, und die zusätzlichen Bildpunkte des ersten Videobildes gegenüber dem Ursprungsvideobild das Ursprungsvideobild als Rahmen umfassen. Die Intensitäten der Bildpunkte im Rahmen werden dann gleich einem Schwarzwert gesetzt werden.

Der gemäß dieser Weiterbildung gebildete schwarze Rand gestattet also einen neuen Freiheitsgrad, mit denen man die Verhältnisse m₂/m₁ und n₂/n₁ entsprechend den Anforderungen beliebig wählen kann. Dies bedeutet eine Vereinfachung bei einer schaltungstechnisch Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere wenn analoge Schaltkreise eingesetzt werden. Bei der Durchführung des Verfahrens mittels Digitaltechnik wird vorteilhafterweise die Anzahl abgelegter Tabellenwerte reduziert werden, was bei geeigneter Wahl des Algorithmus zur Summenbildung zu einer Reduktion der Rechenzeit führt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung der Aufgabe weist eine Addierschaltung auf, welche die Intensität I₂(t, l₂) eines Bildpunktes des zweiten Videobildes in der l₂-ten Zeile aus den Intensitäten I₁(t, l₁) der Bildpunkte des ersten Videobildes interpoliert, indem die Intensitäten I₁ der Bildpunkte des ersten Videobildes über eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gewichtet addiert werden, um für eine Zeile l₂ des zweiten Videobildes einen Signalverlauf J(t, l₂) nach der Gleichung

mit einer für das zweite Videobild festgelegten Amplitude A zu erzeugen. Die Vorrichtung weist ferner einen Unterdrückungsschaltkreis auf, der positive Werte von J im wesentlichen unverändert läßt und negative Werte von J unterdrückt, und dessen Ausgang die Intensitäten I₂(t, l₂) der Bildpunkte des zweiten Videobildes wiedergibt.

Diese Vorrichtung ist besonders einfach aufgebaut und gestattet, das vorhergehend beschriebene Verfahren in einfacher Weise durchzuführen. Die unter der Summe stehenden sin(x)/x-Funktionen sind festgelegte Gewichtsgrößen, die beispielsweise zur Summierung durch besonders angepaßte Widerstandswerte in einer analogen Addierschaltung realisierbar sind. Mit den Unterdrückungsschaltkreisen werden negativen Intensitäten zur Darstellung abgeschnitten.

Eine weitere Vereinfachung des Schaltkreises ergibt sich dann, wenn der Unterdrückungsschaltkreis aus einem Widerstand und einer gegen eine Offsetspannung geschalteten Diode besteht, wobei die Offsetspannung durch den Schwellwert der Diode bestimmt ist. Derartige Schaltkreise sind dem Fachmann bekannt.

Neben dem einfachen Aufbau ermöglichen sie auch eine Optimierung des Abschneideverhaltens. Bei entsprechend Auswahl des Widerstandswertes läßt sich der Arbeitsbereich der Kennlinie so einstellen, daß das Abschneiden bei kleinen oder negativen Intensitäten logarithmisch erfolgt. Damit bleiben auch Strukturen bei geringer Helligkeit erkennbar. Die Merkmale gemäß dieser Weiterbildung ermöglichen also nicht nur einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sondern sind auch zur Verbesserung der Bildqualität geeignet.

Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung ist die Addierschaltung zum Summieren eines Offsets Δ eingerichtet. Dadurch ist es beispielsweise auch möglich, den Schwellwert der Diode der vorhergehend beschriebenen Weiterbildung zu kompensieren.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man auf das Abschneiden über Unterdrückungsschaltkreise verzichten. Diese ist durch eine Addierschaltung gekennzeichnet, welche die Intensität I₂(t, l₂) eines Bildpunktes des zweiten Videobildes in der l₂-ten Zeile aus den Intensitäten I₁(t, l₁) der Bildpunkte des ersten Videobildes interpoliert, indem die Intensitäten I₁ der Bildpunkte des ersten Videobildes über eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gewichtet addiert werden, um für eine Zeile l₂ des zweiten Videobildes einen Signalverlauf J(t, l₂) nach der Gleichung

mit einer für das zweite Videobild festgelegten Amplitude A zu erzeugen, wobei sich die I₂(t, l₂) aus den J(t, l₂) durch Addition eines Offsets Δ ergeben, der so groß gewählt ist, daß negative Werte im Signalverlauf J gerade kompensiert werden.

Damit wird der Offset zur Vermeidung der möglicherweise auftretenden negativen Bildpunktintensitäten verwendet. Der vorher erwähnte Unterdrückungsschaltkreis kann dann entsprechend dem vorhergehend beschriebenen Verfahren entfallen, bei dem der Offset auf den maximalen negativen Wert der Signalverläufe J festgelegt wurde.

Wie eingangs angedeutet, ist das Verfahren und die Vorrichtung auf analoge kontinuierliche Eingangssignale für jede Zeile anwendbar. Wenn das erste Videobild aber aus einem Bildspeicher oder einer Bildplatte vorliegt, kann das Bild auch schon gemäß der Bildpunkte pro Zeile diskretisiert sein, was es gegebenenfalls erforderlich macht, auch eine Interpolation bezüglich der Bildpunkte innerhalb einer Zeile anzuwenden. Für diesen Fall sieht eine bevorzugte Weiterbildung, wenn n₁ die Bildpunktzahl pro Zeile des ersten Videobildes und n₂ die Bildpunktzahl pro Zeile des zweiten Videobildes ist, eine Interpolation der Intensität I₂(k₂, l₂) des k₂-ten Bildpunkts der l₂-ten Zeile für das zweite Videobild aus den Intensitäten I₁(k₁, l₁) der jeweiligen k₁-ten Bildpunkte der l₁-ten Zeile des ersten Videobildes mittels der Addierschaltung vor, indem ein für das Erzeugen des zweiten Videobildes bildpunkt- und zeilenmäßig diskretisierter Signalverlauf J gemäß

gebildet wird und die Intensitäten I₂ gleich den positiven J gesetzt sind, negative Werte von J jedoch durch den Unterdrückungsschaltkreis und/oder durch Addition eines Offsets Δ unterdrückt sind.

Bei dieser Vorrichtung werden auch die Bildpunkte/Zeile bei der Aufbereitung eine Beziehung gemäß dem Abtasttheorem behandelt, wie es vorstehend schon beim Verfahren diskutiert wurde. Dadurch wird auch in jeder Zeile eine erhöhte Auflösung bezüglich der Bildpunkte erreicht wird.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Videoprozessor auf, der die Addierschaltung und/oder den Unterdrückungsschaltkreis enthält, oder durch ein geeignetes Programm entsprechend ansteuerbar ist.

Gegenüber den vorhergehend dargestellten Beispielen mit analoger Summierung der Intensitäten bzw. Farben über benachbarte Bildpunkte, ermöglicht diese Weiterbildung eine wesentliche flexiblere Anpassung an verschiedene Normen. Derartige Videoprozessoren sind handelsüblich und zu geringem Preis erhältlich. Weiter ist der schaltungstechnische Aufwand durch den Videoprozessor bei den meisten Anwendungen für das erfindungsgemäße Verfahren geringer als bei konventionellen schaltungstechnischen Lösungen. Der Aufwand für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist also durch Einsatz eines Videoprozessors in vorteilhafter Weise verringert.

Der Videoprozessor kann bei entsprechender Programmierung auch die Funktion des Unterdrückungsschaltkreises übernehmen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Flexibilität eines Videoprozessors, welche die Anwendung verschiedenster Algorithmen erlaubt:
Wie vorstehend schon erörtert wurde, ist beispielsweise durch die logarithmische Kennlinie einer Diode eine nur teilweise Unterdrückung des Informationsgehaltes bei negativen Intensitäten möglich. Der Einsatz eines Videoprozessors gestattet aber auch andere als die vorhergenannte logarithmische Kennlinie zur Unterdrückung. Bei Einsatz eines Videoprozessors kann also eine weitere Erhöhung der Bildqualität ohne zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand herbeigeführt werden.

Da Videoprozessoren weitgehend frei programmierbar sind, ist es auch möglich, die obengenannte Weiterbildung des Verfahrens, bei der die Helligkeit des zweiten Videobildes auf die des ersten Videobildes normiert ist, in einfacher Weise zu verwirklichen. Dazu ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, daß der Videoprozessor so durch ein Programm ansteuerbar ist, daß die Amplitude A in Echtzeit ermittelt und bei der Erzeugung des Signalverlaufs J so beaufschlagt werden kann, daß die integrale Helligkeit des zweiten Videobildes gleich der integralen Helligkeit des ersten Videobildes ist.

Gemäß einer anderen vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist eine Darstellungseinrichtung zur Darstellung des zweiten Videobild vorgesehen, die es erlaubt, unterschiedliche Bildpunkte normunabhängig auf einem Bildschirm auszuleuchten.

Als Darstellungseinrichtung kann beispielsweise ein Monitor verwendet werden. Sie kann aber auch ein Videogerät sein, in dem schon alle Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens integriert sind.

Das Merkmal, daß die einzelnen Bildpunkte normunabhängig ausleuchtbar sind, ist bei einer handelsüblichen Farbfernsehröhre nicht gegeben, die nur die durch eine Lochmaske gegebenen Bildpunkte beleuchten kann. Dagegen sind beispielsweise Schwarzweißbildröhren geeignet, deren Elektronenstrahl durch geeignete Ansteuerung der Ablenkspulen oder Ablenkplatten kontinuierlich auf jeden beliebigen Bildpunkt der Bildröhre gerichtet werden kann.

Die Weiterbildung ermöglicht nicht nur unterschiedliche Bildgrößen, sondern sie erlaubt es auch, in einer anderen als die eingangs beschriebene Art und Weise, die in den Gleichungen 1.0 und 2.0 vorkommenden Gewichtsfunktionen zu optimieren, denn durch die aufgrund der Weiterbildung frei wählbaren Zeilenzahlen und Bildpunktzahlen pro Zeile in der Darstellungseinrichtung lassen sich die Quotienten n₁/n₂ und m₁/m₂ immer in geeigneter Art vorgeben, um die Anzahl der Gewichtsgrößen durch Ausnutzung der Periodizität der Sinusfunktion in den angegebenen Gleichungen zu verringern. Wie diese Quotienten gewählt werden müssen, wurde weiter oben in Verbindung mit dem Rahmen um das Ursprungsvideobild näher beschrieben.

Zur Erzeugung von Schwarzweißbildern ist dies unproblematisch, da Schwarzweißbildröhren keine Lochmaske benötigen. Jedoch läßt sich auch ein Farbfernsehbild mit je einer Schwarzweißbildröhren pro Farbe erzeugen, wenn die mit diesen abgebildeten Einzelfarbbilder durch eine speziell angepaßten Optik aufeinander projiziert werden.

Gemäß einer weiterführenden bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist gegenüber dieser Lösung mit Bildröhren ein kontinuierlichen Scanner zur Reflexion eines mit der Intensität I₂ gesteuerten Lichtstrahl in der Darstellungseinrichtung vorgesehen, bei dem je nach Scanbedingungen unterschiedliche Bildnormen bezüglich der Bildpunktzahl und der Zeilenzahl des abgebildeten Bildes verwirklichbar sind. Bei einer derartigen Vorrichtung wird das zweite Videobild durch einen Lichtstrahl erzeugt. Dies ist deshalb vorteilhaft, da für große Bildschirme wesentlich höhere Lichtintensitäten im Bildpunkt erzielt werden können. Weiter ist die Bildgröße durch Wahl des Abstands des Schirmes praktisch beliebig einstellbar. Bei nahezu parallelen Lichtstrahlen, wie sie beispielsweise von Lasern bekannt sind, wird sich bei Änderung des Abstandes auch die Schärfe nicht verändern.

Die Bildqualität wird also auch aufgrund der Merkmale dieser Weiterbildung in vorteilhafter Weise erhöht.

Der Lichtstrahl kann beispielsweise durch akustooptische Bauelemente abgelenkt werden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist jedoch vorgesehen, daß der Scanner einen rotierenden Polygonspiegel und einen Schwenkspiegel enthält. Aufgrund dieses Merkmals können wesentlich höhere Ablenkwinkel als bei akustooptischer Modulation erzielt werden. Weiter ergibt sich aufgrund der Trägheit des Polygonspiegels ein besonders guter, von der Betriebsspannung unabhängiger Gleichlauf. Dadurch wird die Bildqualität weiter erhöht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Videobild, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Demonstration für doppelte Zeilen und Bildpunkt/Zeilen-Zahl aufbereitet wurde;

Fig. 2 einen Bildausschnitt des mit doppelter Zeilen- und Bildpunkt/Zeilen- Zahl erzeugten Videobildes gemäß Fig. 1 zur Demonstration des Verfahrens: a) unbehandeltes Bild, b) nach Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, c) nach Behandlung mit linearer Interpolation;

Fig. 3 Intensitätsverteilungen entlang des Schnitts A-A der Fig. 2b bzw. des Schnitts B-B der Fig. 2c;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens mit Hilfe analoger Schaltungen;

Fig. 5 eine Addierschaltung, die in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 eingesetzt ist;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel zur Verdopplung der Bildpunktzahl/Zeile des zweiten Videobildes bezüglich des ersten Videobildes unter Verwendung der Addierschaltung von Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens mit einem Videoprozessor;

Fig. 8 eine Darstellungseinrichtung zum Bilderzeugen bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 4 bis Fig. 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren hebt hohe Frequenzen besser an als übliche Interpolationsverfahren, deswegen zeigt es seine Vorteile am besten bei seiner Anwendung an hoch strukturierten Videobildern. Außerdem wird der Informationsgehalt nicht geändert, so daß trotz Anhebung hoher Frequenzen Rauschsignale durch das Verfahren nicht erhöht werden.

Zur Demonstration des Verfahrens bei hochstrukturierten Bildern wird in den Fig. 1 bis 3 die Änderung eines Bildes mit Streifenmustern bei Darstellung mit höherer Bildpunktdichte gezeigt. Fig. 1 zeigt das unbehandelte Videobild mit zehn dünnen, von rechts oben nach links unten verlaufenden Streifen 1. Diese werden von vier sich senkrecht zu diesen erstreckenden dickeren Streifen 2 durchkreuzt.

In Fig. 1 ist weiter ein Bildausschnitt 3 eingezeichnet, der in der Fig. 2 vergrößert und mit doppelter Zeilen- und Bildpunkt/Zeilenzahl dargestellt ist. In der ohne Interpolation dargestellten Fig. 2a ist deutlich zu erkennen, daß die einzelnen Bildpunkte 4 als rechteckige Stufen wahrgenommen werden. Dieser Effekt ist bei PAL-Bildern, die auf einem Großbildschirm dargestellt werden, für den Betrachter äußerst störend. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch geeignet, derartige störende Strukturen durch eine gewichtete Summierung benachbarter Bildpunkte zu verringern.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde auf das im folgenden als erstes Videobild bezeichnete Videobild gemäß Fig. 1 angewendet. Dabei wurde für diese Demonstration des Verfahrens die Gleichung 2.0 unter Berücksichtigung doppelter Zeilen- und Bildpunktzahl eines zweiten Videobildes gegenüber dem ersten benutzt. Das Ergebnis ist in Fig. 2b gezeigt. In dieser Figur treten die störenden, in Fig. 2a zu sehenden Stufen der Bildpunkte 4 nicht mehr auf. Es sind aber neue stufige Strukturen 5 zu erkennen. Diese sind durch die Bildpunkte des zweiten Videobildes bedingt und können nur bei einer weiteren Erhöhung der Bildpunkt/Zeile - und Zeilenzahl verringert werden.

In Bild 2b ist weiter ein schraffierter Bereich 6 zu erkennen, der durch das verwendete Verfahren erzeugt wird und bei realen Videobildern grau erscheint. Dieser Graubereich hilft dem Auge bei Betrachtung des Videobildes in einiger Entfernung, die rechteckigen stufigen Strukturen 5 des zweiten Videobildes auszugleichen, so daß im wesentlichen die schräg verlaufenden Streifen 1 und 2 ohne die stufigen Strukturen 5 wahrgenommen werden.

Zum Vergleich des durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnenen Ergebnisses nach Fig. 2b mit einer anderen Interpolation ist in Fig. 2c auch ein sich bei Anwendung linearer Interpolation auf das in Fig 2a gezeigte erste Videobild ergebendes zweites Videobild gezeigt. Ein Vergleich zwischen Fig. 2b mit Fig. 2c läßt folgendes erkennen:

• - Die Stufen 5 sind bei der linearen Interpolation wesentlich ausgeprägter.
• - Der Graubereich ist bei dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Bild wesentlich kleiner.

Die geringere Graubereichs ist auch aus Fig. 3 zu erkennen. In dieser Figur ist die Intensität als Ordinate gegenüber dem Verlauf des in Fig. 2b gekennzeichnete Schnitts A-A als Kurvenzug 7 und des in Fig. 2c gezeigten Schnitts B-B als Kurvenzug 8 dargestellt. Hohe Intensität bedeutet dabei schwarz und niedrige Intensität ist in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Videobildern als weiß abgebildet.

Die dargestellten Kurvenzüge 7 und 8 verdeutlichen einerseits, daß der Übergangsbereich von schwarz auf weiß beim erfindungsgemäßen Verfahren verglichen mit der linearen Interpolation geringer ist, andererseits ist auch erkennbar, daß die Flanken beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich steiler sind.

Sowohl das erfindungsgemäße Verfahren, als auch andere Interpolationsmethoden beruhen darauf, daß die Helligkeit für einen Bildpunkt in einer im zweiten Videobild gebildeten Zeile l₂ aus den Helligkeiten der örtlich benachbarten Zeilen l_1-n des ersten Bildes durch gewichtete Summation gebildet werden. Diese Wichtung kann auch analog gemäß Bildpunkten einer Zeile durchgeführt werden.

Die Gewichtsgrößen sind beim erfindungsgemäßen Verfahren durch eine sin(x)/x Funktion darstellbar. Sie können als Tabellenwerte zur Berechnung vorgegeben werden. Dadurch entfällt eine jeweils erneute Berechnung der Gewichtsgrößen für jeden Bildpunkt, wodurch die Durchführung des Verfahrens beschleunigt wird, so daß es bei Videobildern sogar mit heute verfügbaren Prozessoren in Echtzeit durchgeführt werden kann.

Die Anzahl der benötigten Gewichtsgrößen reduziert sich, wenn das Verhältnis m₁/m₂ der Zeilenzahlen des ersten Videobildes zur Zeilenzahl des zweiten Videobildes bzw. das Verhältnis n₁/n₂ bezüglich der Bildpunktzahl der Zeile so geeignet gewählt ist, daß die in den Gewichtsgrößen auftretende Sinusfunktion periodische Funktionswerte ergibt. Dies kann man immer erreichen, wenn man nicht die durch die jeweilige Fernsehnorm vorgegebenen Zeilenzahlen m₁, m₂ und Bildpunktzahlen n₁, n₂ verwendet, sondern größere als durch die Norm vorgegebene Werte m₁, n₁. Das erste Videobild wird also vergrößert, indem man dieses vor Transformation um einen schwarzer Rand ergänzt.

Bei der in Fig. 1 bis Fig. 3 verwendeten Verdopplung der Zeilenzahl und Bildpunktzahl ist die Periodizität des Sinus gegeben. Für die Wichtung sind dann zwei Fälle zu unterscheiden:

• 1. Die Zeile des zweiten Videobildes, deren Bildpunkthelligkeiten berechnet werden sollen, ist bildmäßig identisch mit einer Zeile des ersten Videobildes.
• 2. Die Zeile des zweiten Videobildes, deren Bildpunkthelligkeiten berechnet werden sollen, liegt bildmäßig zwischen zwei Zeilen des ersten Videobildes.

Die Gewichtsgrößen werden in beiden Fällen durch

berechnet. Man erkennt daraus, daß bei der Verdopplung der Zahl der Zeilen die Argumente im Sinus halbzahlig fortschreiten. Ist l₂ eine gerade Zahl, gibt es immer eine Zeile l₁ bei der das Argument verschwindet. Dies wird im folgenden als Fall 1 bezeichnet. Im zweiten Fall ist l₂ eine ungerade Zahl.

Wird mit h der Ausdruck (0,5 l₂+l₁) bezeichnet, errechnen sich die in der folgenden Tabelle angegebenen Gewichtsgrößen:

Tabelle

Die Tabelle macht deutlich, daß die Gewichtsgrößen stark mit h abfallen. Wenn man beispielsweise das Verfahren nur mit Genauigkeiten bis zu 10% durchführen will, hat das zur Folge, daß man nur Tabellenwerte bis h = 4 berücksichtigen muß.

Mit den gleichfalls zu berücksichtigenden negativen Werten von h, deren Gewichte gleich denen der positiven h ist, müssen dann zur Gewinnung der Bildpunkthelligkeiten einer Zeile des zweiten Videobildes nur 8 Zeilen des ersten Videobildes berücksichtigt werden. Der durch das Vernachlässigen von Gewichtsgrößen bei größeren h entstehende Fehler betrifft, wie man sich in der Fourierdarstellung der sin(x)/x- Funktion deutlich machen kann, nur kleine Frequenzen. Die Vernachlässigung entspricht daher im wesentlichen einer Helligkeitsänderung des Gesamtbildes, die aber durch Berücksichtigung des vorhergehend angesprochenen Faktors A in Gleichung 1.0 und 2.0 teilweise kompensiert werden kann.

Analog gelten diese Überlegungen auch für die Anwendung des Verfahrens bei Erhöhung der Bildpunktzahl einer Zeile des zweiten Videobildes bezüglich des ersten Videobildes. Es sind dann die gleichen angegebenen Gewichtsgrößen zu berücksichtigen, jedoch beziehen sich die Größen h auf die Bildpunktabstände (h = 0,5 k₂-k₁) innerhalb einer Zeile.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung in der ein analoges Videosignal, wie es beispielsweise am Ausgang eines Tuners anliegt, eines ersten Videobildes mit den oben angegebenen Gewichtsgrößen zeilenmäßig zur Gewinnung eines zweiten Videobildes mit doppelter Zeilenzahl abgelegt wird. Die Videoinformation wird zuerst in einem analogen oder digitalen Bildspeicher 10 abgelegt. Die Speicherung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mit der Zahl der Bildpunkte/Zeile des zweiten Videobildes. Eine Transformation gemäß Gleichung 2.0 zur Aufbereitung des Videobildes bezüglich der Bildpunkte einer Zeile kann dann entfallen, da eine derartige gewichtete Summierung innerhalb einer Zeile den Informationsgehalt gemäß Abtasttheorem nicht ändert.

Der Bildspeicher 10 in Fig. 4 dient zur Synchronisation der Zeilen des ersten Videobildes zur Verarbeitung durch ein analoges Netzwerk. Man könnte aber statt des Bildspeichers 10 zur Synchronisation auch verschiedene Verzögerungsleitungen vorsehen. Ein Bildspeicher 10 ist jedoch bei einem von einem Sender empfangenen Videobild auch schon deswegen zweckmäßig, da die Videobilder gemäß der Fernsehnorm in Halbbildern geliefert werden, was bei Verwendung von Verzögerungsleitungen zur Synchronisation zu einem hohen Aufwand führt. Dagegen wird das erste Videobild in dem Bildspeicher 10 zeilen- und spaltenmäßig abgelegt, so daß die Information zur Erzeugung des zweiten Videobildes beliebig abrufbar ist.

Die zur Aufbereitung einer Zeile des zweiten Fernsehbildes benötigte Zeileninformation wird mittels eines über Steuerleitungen 12 angelegten digitalen Wortes im Bildspeicher 10 adressiert und vom Bildspeicher 10 ausgegeben. Von dessen Ausgängen aus wird diese Zeileninformation über mehrere Leitungen 14 synchron an die Eingänge einer Addierschaltung 16 angelegt, welche die Summenbildung gemäß dem Verfahren vornimmt. Bei der Addierschaltung 16 ist auch ein weiterer Analogeingang 18 vorgesehen, über den ein frei wählbarer Offset Δ zur bearbeiteten Zeileninformation hinzugefügt werden kann. Dieser Offset Δ wurde eingangs schon eingehender erläutert.

Wie vorhergehend beschrieben, lassen sich für mehrere Zeilen des zweiten Videobildes mehrere Zeilen des ersten Videobildes durch die Summenbildung nach Gleichung 1.0 bilden, wobei je nachdem, ob die zu erzeugende Zeile geradzahlig oder ungeradzahlig ist, unterschiedliche Gewichtsgrößen auftreten.

Die bezugnehmend auf Fig. 5 nachfolgend noch eingehender beschriebene Addierschaltung 16 ist so ausgelegt, daß sie zwei Ausgänge 20 und 22 hat, an denen unabhängig voneinander die gewichteten Summen für Fall 2 und Fall 1 gemäß der Tabelle ausgegeben werden. Zur Umschaltung der Signale an den Ausgängen 20 und 22 ist ein Analogschalter 24 vorgesehen. Dieser ist wegen der bei Videobildern in Echtzeit benötigten hohen Schaltfrequenzen mit zwei MOS-FETs verwirklicht, deren Source-Drain-Strecken die Schalterfunktion übernehmen. Zum Weiterverarbeiten der Information des zweiten Videobildes gelangt das geschaltete Signal auf den Eingang eines Verstärkers 26, dessen Verstärkung A durch eine analoge Spannung am Eingang 27 eingestellt werden kann.

Der Verstärker 26 kann ein handelsüblicher multiplizierender Verstärker sein. Er dient dazu, den Eingangs diskutierten Faktor A zu berücksichtigen. Insbesondere ist die durch den Verstärker 26 über den Eingang 27 änderbare Verstärkung geeignet, die Verstärkung geringfügig auf die gleiche Bildhelligkeit im zweiten Videobild wie im ersten Videobild anzupassen. Dies wurde eingangs schon diskutiert und trägt zur Erhöhung der Bildqualität bei.

In einem nicht dargestellten anderen Ausführungsbeispiel wird ein gleichbleibender Faktor A verwendet. Bei diesem entfällt der Verstärker 26, und die gewünschte Verstärkung A wird schaltungsmäßig in der Addierschaltung 16 berücksichtigt.

Der Ausgang des Verstärkers 26 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 mit einem Spannungsteiler aus einem Widerstand 28 und einer Diode 30 zusammengeschaltet. Die Diode 30 liegt bei diesem Spannungsteiler parallel zu einem Ausgang 32 gegen ein festes Potential an, welches der Schwellspannung der Diode 30 entspricht. Da im Ausführungsbeispiel eine Siliziumdiode verwendet wurde, beträgt das feste Potential -0,7 V. Bei Germaniumdioden würde man beispielsweise ein Potential von ungefähr 0,2 V vorsehen.

Die Diode 30 und der Widerstand 28 dienen als Unterdrückungsschaltkreis für negative Signale. Durch den Unterdrückungsschaltkreis wird sichergestellt, daß durch die Addierschaltung 16 erzeugte, physikalisch nicht sinnvolle, negative Intensitäten für Bildpunkte, die durch die teilweisen negativen Gewichtsgrößen beim erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden können, auf kleine positive, physikalisch sinnvolle Intensitäten gesetzt werden.

Das Abschneideverhalten des Unterdrückungsschaltkreises ist nicht nur durch die Wahl des Faktors A und des Offsets Δ bestimmt, sondern kann auch durch die Auswahl des Widerstands 28 bezüglich der Kennlinie der Diode 28 gewählt werden.

Ein sehr niederohmiger Widerstand 28 führt zu einem nahezu abrupten Abschneiden negativer Signale durch die Diode 30. Bei entsprechender hochohmiger Wahl des Widerstands 28 kann jedoch der wesentlich exponentielle Teil der Diodenkennlinie als Arbeitspunkt eingestellt werden, so daß das Ausgangssignal des Spannungsteilers aus Widerstand 28 und Diode 30 bei kleinen und negativen Intensitäten asymptotisch logarithmisch zu Null geht. Mit dieser Dimensionierung des Widerstands 28 im Ausführungsbeispiel wird erreicht, daß selbst die Information, die bei niederohmiger Auslegung des Widerstands 28 abgeschnitten würde, im zweiten Videobild noch gut sichtbar bleibt. Der Informationsinhalt wird durch diese Schaltung trotz Abschneidens negativer Information nicht wesentlich verringert.

Der so erzeugte, am Ausgang 32 anliegende Spannungsverlauf ist den sequentiellen Intensitäten der Bildpunkte des zweiten Videobildes proportional. Diese können in einer später beschriebenen Darstellungseinrichtung sequentiell als Bild dargestellt werden oder in anderer Weise, zum Beispiel zum Speichern in einem weiteren Bildspeicher, verwendet werden. Je nach der Art der Weiterbehandlung des zweiten Videobildes werden der Bildspeicher 10 und der Analogsehalter 24 durch eine in Fig. 4 nicht dargestellte Steuereinrichtung angesteuert.

Für die Ansteuerung sind zwei Punkte wesentlich. Zur Erzeugung des k-ten Bildpunktes der Zeile l₂ wird erstens der Bildspeicher 10 veranlaßt, die als analoge Spannung vorliegenden Bildpunktintensitäten von bildmäßig untereinander liegenden Bildpunkte k mehrere Zeilen l₁ an die Leitungen 14 anzulegen. Zweitens wird der Analogschalter 24 je nachdem, ob die am Ausgang 32 erforderliche Bildpunktintensität für eine gerade oder ungerade Zeile erzeugt werden soll, geschaltet.

Bei einer sequentiellen Bearbeitung der Bildpunkte aus dem Bildspeicher 10, wie sie beispielsweise bei dem Rastern eines Fernsehbildes zur Darstellung eines Bildes zeilen- und bildmäßig erfolgt, nicht aber auch bei der Übertragung eines Videobildes in einen Bildspeicher zur Aufnahme des zweiten Fernsehbildes angewendet werden kann, gestaltet sich die Ansteuerung besonders einfach:
Über die Steuerleitungen 12 werden auch digitale Signale zugeführt, mit denen die zur Bearbeitung benötigten Bildpunkte k_i adressiert werden. Diese Signale werden im Ausführungsbeispiel durch einen zyklischen Zähler digital erzeugt. Bei Rückschaltung des Zählers auf Null wird weiter ein digitaler Zeilenzähler geschaltet. Das niedrigste Bit dieses Zeilenzahlers dient zur Umschaltung des Analogschalters 24. Die höheren Bits werden dagegen dem Bildspeicher 10 über die Steuerleitungen 12 zugeführt, damit er alle Intensitäten der Bildpunkte der zur Erzeugung eines Bildpunktes des zweiten Videobildes notwendigen Zeilen an seine Ausgänge legt.

Die aus dem Bildspeicher 10 zur Erzeugung einer Zeile des zweiten Videobildes erforderlichen Intensitäten, also die adressierten Zeilen des ersten Videobildes, werden bei der Diskussion der in Fig. 5 gezeigten Addierschaltung 16 verdeutlicht:
In der linken oberen Ecke der Fig. 5 sind 8 Eingänge 34 eingezeichnet. Je nachdem, ob bei der Erzeugung des zweiten Videobildes gemäß der Tabelle I der erste oder zweite Fall vorliegt, wird von links nach rechts auf die Eingänge 34 die Zeileninformation der sich durch h = (0,5 l₂+l₁) ergebenden Zeilen l₁ angelegt. Für den Fall 1 sind diese Zeilen durch fortlaufende h = -3; -2; -; 0; 1; 2; 3; 4 und für den Fall 2 durch h = -3,5; -2,5; -1; 5, -0,5; 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 gegeben.

Die für die Zeileninformation an den Eingängen 34 benötigten Zeilen lassen sich nun einfach aus der Beziehung l₁ = h- 0.5 l₂ berechnen. Beispielsweise werden zur Erzeugung der Zeile 20 des zweiten Videobildes die Bildpunktintensitäten der Zeilen 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14 an die Eingänge 34 angelegt. Die gleichen Zeilen werden in der Addierschaltung 16 aber auch für die Zeile 21, also für den Fall 2, verwendet. Man erkennt daraus, daß wie vorstehend erwähnt, das niedrigste Bit des Zeilenzählers nur zur Umschaltung des Analogschalters 24 verwendet werden muß, während die vom Bildspeicher auszulesenden Bildpunkte bezüglich der Zeile des ersten Videobildes nur von den höheren Bits des Zeilenzählers angesteuert werden.

Weiter ist erkennbar, daß durch die negativen Werte von h auch negative Werte für die l₁ auftreten können. Der Bildspeicher im Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß die Bildpunktinformation derartiger Zeilen gleich dem Schwarzwert der betreffenden Fernsehnorm gesetzt wird. Man fügt damit dem ersten Videobild also fiktiv einen schwarzen Rand hinzu. In gleicher Weise werden auch die Zeilen L₁ des Videobildes behandelt, die sich rein rechnerisch als Zeilenzahlen l₁ ergeben, die größer als die beim Fernsehbild maximale Zeilenzahl m₁ gemäß des ersten Videobildes sind.

Im Verfahren zur Erzeugung einer Zeile des zweiten Videobildes werden für dieses Ausführungsbeispiel nur 8 Zeilen des ersten Videobildes verwendet. Wie vorstehend schon erläutert, wird wegen der stark mit h abfallenden Gewichtsgrößen entsteht durch diese Beschränkung nur ein kleiner tolerierbarer Fehler. Bei höheren Anforderungen kann aber das gleiche, in diesem Ausführungsbeispiel erkennbare Prinzip auch für mehr Eingangsleitungen verwendet werden, wobei in der nachfolgenden Beschreibung der Addierschaltung nur durch zusätzliche Widerstände Rechnung getragen werden muß.

Aus Fig. 5 ist erkennbar, daß die Addierschaltung 16 im wesentlichen aus zwei Teilen besteht, einer zur Erzeugung eines Ausgangssignals am Ausgang 20 und einer anderen zur Erzeugung eines Ausgangssignals am Ausgang 22.

Herzstück eines jeden Teils ist ein als Summierverstärker beschalteter Operationsverstärker 36 bzw. 38, der jeweils über einen Widerstand 40 bzw. 42 gegengekoppelt ist. Die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 36 und 38 sind nicht nur über Widerstände an die Eingänge 34 zur gewichteten Summierung der Eingangsspannungen angeschlossen, sondern auch jeweils über einen weiteren Widerstand 44 bzw. 46 mit dem Ausgang eines weiteren als Summierverstärker geschalteten Operationsverstärker 48 bzw. 50 verbunden. Zur Beschaltung der Operationsverstärker 48 und 50 als Summierverstärker ist jeweils wieder ein Gegenkopplungswiderstand 52 und 54 vorgesehen.

Die Operationsverstärker 48 und 50 invertieren das Eingangssignal und tragen den beim Verfahren negativen aufgrund der sin(x)/x Funktion auftretenden negativen Gewichtsgrößen Rechnung. Die Zeileninformation, die gemäß der Summe in Beziehung 1.0 mit negativen Gewichtsgrößen multipliziert werden muß, wird erst über die Operationsverstärker 52 und 54 addiert, bevor sie mit umgekehrten Vorzeichen über die Operationsverstärker 36 und 38 der Ausgangssumme zugeschlagen wird.

Im Ausführungsbeispiel haben die Widerstände 40, 42, 44, 46, 52 und 54 jeweils einen Wert von 1 kΩ, so daß die Widerstandswerte der zwischen den Eingangsleitung 34 und den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 36, 38, 48 und 50 befindlichen Werte berechnet werden als 1 kΩ geteilt durch den Absolutbetrag des in der Tabelle angegebenen Gewichts für den jeweiligen Wert h, der jeweils zur Wichtung der am jeweiligen Eingang 34 anliegenden Spannung bezüglich der aus dem Bildspeicher 10 ausgelesenen Zeile zum tragen kommt. Dabei bezieht sich der Fall 1 der Tabelle auf den oberen Teil der Summierschaltung und der Fall 2 auf den unteren Teil der Summierschaltung von Fig. 5.

Außerdem sind an den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 36 und 38 Widerstände 60 bzw. 62 vorgesehen, mit denen der vorhergehend schon diskutierte Offset als Spannung berücksichtigt wird. Ferner ist zwischen die Ausgänge der Operationsverstärker 36 und 38 und den Ausgängen 20 und 22 der Addierschaltung 16 jeweils noch ein invertierender Verstärker 64 bzw. 66 geschaltet, um mit der Addierschaltung positive Ausgangsspannungen bei positiven Eingangsschaltungen zu erzeugen. Werden bei der Weiterbearbeitung negative Spannungen benötigt, können diese auch an Ausgängen 68 und 70 abgegriffen werden.

Die gesamte Addierschaltung 16 ist für das Ausführungsbeispiel auf eine Summenbildung gemäß der Gleichung 1.0 mit Faktor A = 1 ausgelegt, da dieser, wie in Fig. 4 diskutiert, nachträglich über den Verstärker 26 berücksichtigt wird. Ein zusätzlicher Verstärker 26 kann bei konstant gewähltem A eingespart werden, wenn man die Schaltung, beispielsweise durch Änderung der Gegenkopplungswiderstände 40 und 42 in einer dem Fachmann bekannten Weise für Verstärkungen verschieden von 1 auslegt.

Bei dem bezugnehmend auf Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde ausschließlich die Erhöhung der Zeilenzahl im zweiten Videobild gegenüber der im ersten Videobild beispielhaft erläutert. Die Erhöhung der Anzahl der Bildpunkte pro Zeile wurde dabei nicht angesprochen. Dies war nicht nötig, da die Zeileninformation analog vorlag und die Bildpunkte jeder Zeile zum Abspeichern im Bildspeicher 10 schon mit erhöhter Taktrate gewandelt und abgelegt wurden.

Bei anderen Anwendungsfällen, beispielsweise wenn die Bildinformation von einer Video-CD stammt, liegen die Bildpunktintensitäten als Digitalwerte in der durch die Videonorm des ersten Videobildes gegebenen Bildpunktzahl pro Zeile vor, so daß eine Erhöhung der Bildpunkte innerhalb einer Zeile über eine Interpolation ebenfalls sinnvoll ist. Man kann das erste Videobild dann im Bildspeicher 10 ablegen und zur Aufbereitung der Zeilen auch weitere Addierschaltungen 16 zur Aufbereitung der Bildpunkte einer Zeile vornehmen.

Eine solche Schaltung ist in Fig. 6 dargestellt. Sie erzeugt aus den Bildpunkten einer Zeile eine höhere Anzahl von Bildpunkten in der Ausgangszeile. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist für eine Verdopplung der Bildpunktzahl ausgelegt, so daß wieder die in der Tabelle angegebenen Gewichtsgrößen verwendet werden können.

Bei dem Beispiel von Fig. 6 liegt die Zeileninformation am Eingang 72 digital an und wird sequentiell durch Takt 2 genannte Impulse aus einem Bildspeicher oder einer Bildplatte, eventuell auch aus einem Einzeilenpuffer, abgerufen. Diese digitale Information wird dann in eine ebenfalls durch den Takt 2 gesteuerte, mehrstufige Verzögerungsschaltung 74 eingegeben. An den Ausgängen der einzelnen Stufen der Verzögerungsschaltung 74 liegen die jeweiligen Intensitäten einzelner aufeinanderfolgender Bildpunkte in der zu verarbeitenden Zeile parallel als analoge Spannungswerte an, die in die Eingänge 34 der Addierschaltung 16 von Fig. 5 eingegeben werden.

Die Verzögerungsschaltung 74 kann ein Schieberegister sein, dessen Digitalausgänge der einzelnen Stufen jeweils über einen Digital/Analog-Wandler gewandelt werden. Im Ausführungsbeispiel wurde jedoch die Anzahl der Digital/Analog-Wandler dadurch verringert, daß die am Eingang 72 anliegenden digitalen Signale zuerst in analoge Spannungen gewandelt wurden und die Verzögerung durch eine Eimerkettenschaltung durch Umladung von Kondensatoren in einer dem Fachmann bekannten Weise durchgeführt wurde. Die Zeiten zwischen aufeinanderfolgenden Bildpunkten liegen im Mikrosekundenbereich, so daß eine eventuelle Entladung von Kondensatoren vernachlässigbar ist. Bei langsamerer Bildübertragung, beispielsweise beim Bildempfang von einigen Wettersatelliten, ist bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens jedoch die angesprochene, über Schieberegister arbeitende Verzögerungsschaltung 74 vorzuziehen.

Die Addierschaltung 16 ist auf 8 Eingangsleitungen ausgelegt, so daß auch für die Verzögerungsschaltung 74 nur 8 Stufen vorgesehen werden mußten. Bei höherer Genauigkeit der gewichteten Summierung, als sie durch die Schaltung nach Fig. 5 möglich ist, wird sowohl die Stufenzahl der Verzögerungsschaltung 74 als auch die Anzahl der Summierwiderstände in der Schaltung 16 erhöht.

Die Verzögerungsschaltung 74 wird vor jeder Zeile zurückgesetzt, d. h. bei der Eimerkettenschaltung werden die Kondensatoren definiert entladen, und nach Beendigung der eingegebenen Zeile des ersten Videobildes für 8 Taktsignale am Eingang 72 von einer Steuereinheit der Digitalwert Null angelegt. Dadurch wird, analog wie oben für die Zeilen beschrieben, ein schwarzer Bildrand erzeugt.

Die Bildintensität für ungerade und gerade Bildpunktzahl wird wieder über einen Analogschalter 24 gesteuert. Das Schalten erfolgt über in Fig. 6 als Takt 1 genannte Pulse, die über einen Binärteiler 78 zur Gewinnung von Takt 2 halbiert wird. Dadurch liegen für zwei Perioden des Takt 1 die Intensitäten der gleichen Bildpunkte des ersten Videobildes an der Addierschaltung 16 an, mit Takt 1 werden aber die ungeraden und die geraden Bildpunktzahlen des zweiten Videobildes durchgeschaltet. Dies ist, wie oben schon bei den Zeilen diskutiert, mit der Addierschaltung gemäß Fig. 6 möglich, da für ungerade und gerade Ausgangswerte die gleiche Eingangsinformation erforderlich ist.

Die oben ausgeführten, im wesentlichen über analoge Schaltungen beschriebenen Ausführungsbeispiele haben den Vorteil, daß sie sehr schnell arbeiten. Jedoch ist beispielsweise die Anpassung des Faktors A zur weiteren Erhöhung der Bildqualität je nach Bildinhalt nur durch einen zusätzlichen Schaltungsaufwand möglich, indem beispielsweise das zweite Bild erst aufbereitet wird und anschließend der Faktor A bestimmt wird, oder indem die Bildinformation im Bildspeicher 10 vor Behandlung mit der Addierschaltung, beispielsweise mit einem Prozessor, zur Gewinnung des anzuwendenden Faktors A ausgewertet wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird dagegen ein Videoprozessor 80 zur gewichteten Summierung verfahrensgemäß verwendet. Mit einem dem in Fig. 7 gezeigten ähnlichen Ausführungsbeispiel wurden die schon diskutierten Bilder der Fig. 1 bis 3 erzeugt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 7 werden die Gewichtsgrößen als Tabellenwerte je nach Bildnorm des ersten und des zweiten Videobildes berechnet und in einem RAM 82 abgelegt. Sowohl die Multiplikation der Werte der Bildpunktintensitäten mit den Gewichtsgrößen als auch die Summierung erfolgt über den Videoprozessor 80 auf digitale Weise. Die Steuerung der Summierung und der Berechnung der Gewichtsgröße erfolgt dabei durch ein in einem ROM 84 enthaltenen Programm, gemäß den Gleichungen 1.0 bzw. 2.0. Die Bildpunktintensitäten des ersten Videobildes werden vom Videoprozessor aus einem ersten Bildspeicher 10 über direkten Speicherzugriff(DMA) ausgelesen und die Ergebnisse der Rechnungen nach Gleichung 1.0 bzw. 2.0 in einem zweiten Bildspeicher 86 abgelegt. Der zweite Bildspeicher 86 kann direkt ausgelesen und das in diesem abgespeicherte zweite Videobild beispielsweise mit Hilfe einer Darstellungseinrichtung als Bild auf einem Schirm betrachtet werden.

Um die Geschwindigkeit zu steigern, ist in einem anderen, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, statt eines Videoprozessors 80 mehrere Prozessoren in verschiedenen Speicherbereichen arbeiten zu lassen. Wie die Schaltung nach Fig. 7 dafür zu modifizieren ist, ist dem Fachmann aus der Technik von Parallelrechnern bekannt.

Wie vorhergehend schon ausgeführt wurde, verringert sich die Anzahl der zu berücksichtigenden Gewichtsgrößen und damit der Aufwand einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor allem, wenn die Faktoren m₁/m₂ bzw. n₁/n₂ im Argument der Sinusfunktion geeignet gewählt sind. Eine freie Wahl von m₂ und n₂ ist dann möglich, wenn das zweite Videobild durch eine Darstellungseinrichtung abgebildet wird, welche eine kontinuierlich Ansteuerung jedes Bildpunktes auf dem darzustellenden Schirm erlaubt.

Eine derartige Darstellungseinrichtung 90 ist in Fig. 8 gezeigt. Zur bildmäßigen Abspeicherung der von einem Tuner erzeugten R, G, B Signale ist ein Bildspeicher 92 vorgesehen. Innerhalb des Bildspeichers wird das erste Videobild durch einen Videoprozessor gemäß dem Verfahren in das zweite Videobild transformiert. Eine Steuereinrichtung 94 steuert das Einlesen und das Auslesen des Bildes. Weiter ist eine Matrixschaltung 96 vorgesehen, um die Farbsignale im Bildspeicher 92 auf die in der Darstellungseinrichtung 90 verwendeten Farben anzupassen.

Die Darstellungseinrichtung verwendet zur Erzeugung der Bildpunkthelligkeit bzw. Farben drei verschiedenfarbige Lichtquellen 98, die im Ausführungsbeispiel Laser sind, deren Intensitäten mit Modulatoren 100 gesteuert werden. Die so modulierten Lichtbündel werden durch Spiegel 102 zusammengefaßt und auf einen mechanischen Scanner 104 gelenkt, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem rotierenden Polygonspiegel 106 und Schwenkspiegel 108 für die bildpunkt- und zeilenmäßige Ablenkung besteht. Das zweite Videobild wird dann auf einem Schirm 110 dargestellt.

Aufgrund des mechanischen Scanners 104 ist es möglich jeden Ort auf dem Schirm 110 kontinuierlich anzusteuern. Bei dieser Darstellungseinrichtung ist man somit frei in der Auswahl der Bildpunkte pro Zeile und der Zeilenzahl des zweiten Videobildes, so daß die Anzahl der Gewichtsgrößen beim erfindungsgemäßen Verfahren immer günstig gewählt werden kann. Die für verschiedene Normen unterschiedliche Ansteuerung des mechanischen Scanners erfolgt dann über eine Scannersteuerung 112, die ebenfalls von der Steuereinrichtung 94 überwacht wird.

Die Ausführungsbeispiele zeigen, wie man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Interpolationsverfahren und der entsprechenden Vorrichtung hohe Bildqualitäten von Videobildern erreichen kann. Die Ausführungsbeispiele demonstrieren weiter, daß es heute schon möglich ist die dafür nötige Bildverarbeitung entweder durch Verwendung analoger Schaltungen oder durch mehrere Videoprozessoren in Echtzeit durchzuführen. Die für die Zukunft erwartete Erhöhung der Schaltgeschwindigkeiten integrierter Schaltkreise läßt eine weitere Schaltungsvereinfachung für Echtzeitanwendungen, selbst bei veränderlichen Amplituden A, variablen Offsets Δ oder komplizierten Abschneidekennlinien, erwarten.

Claims (17)

1. Verfahren zum Aufbereiten eines ersten Videobildes mit Bildpunkten in m₁ Zeilen, dessen Bildpunkte jeweils in der l₁-ten Zeile eine Intensität I₁ (t, l₁) in Abhängigkeit von einem Parameter t, insbesondere der Zeit, aufweisen, zum Erzeugen eines zweiten Videobildes mit m₂ Zeilen, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Intensität I₂ (t, l₂) eines Bildpunktes in der l₂-ten Zeile des zweiten Videobildes, aus den Intensitäten der Bildpunkte des ersten Videobildes I₁ (t, l₁) interpoliert wird, wobei die I₂ gemäß der Beziehung: I₂ (t, l₂) = Max (J(t, l₂) + Δ; 0)gewonnen werden, in der die Größen J bezüglich der Zeile diskretisierte Werte eines durch das Abtasttheorem gegebenen Signalverlaufs darstellen und bei der ein Offset Δ zur teilweisen Kompensation negativer Intensitäten des diskretisierten Signalverlaufs J vorgesehen ist, so daß die Interpolation bezüglich der Zeilen mit A als frei wählbarer Amplitude positiven Werts gemäß der Beziehung: erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Videobild auch die Zeile bezüglich des Parameters t in n₁ Bildpunkten und das zweite Videobild mit n₂ Bildpunkten pro Zeile bezüglich des Parameters t diskretisiert wird, so daß sich die Intensitäten des ersten Videobildes als I₁ (k₁, l₁) für den k₁-ten Bildpunkt in der l₁-ten Zeile und die Intensitäten des zweiten Videobildes als I₂ (k₂, l₂) bzw. die gleichfalls diskretisierten Signalverläufe als J (k₂, l₂) für den k₂-ten Bildpunkt in der l₂-ten Zeile darstellen lassen, wobei die Interpolation von Bildpunkten innerhalb einer Zeile ebenfalls nach dem Abtasttheorem erfolgt, so daß I₂ (k₂, l₂) = Max (J(k₂, l₂) + Δ; 0)mit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset Δ für jedes Videobild auf den Maximalwert des negativen Signalverlaufs J festgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset Δ auf 0 festgelegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Amplitude A der Wert 1 gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude A so festgelegt ist, daß im zweiten Videobild die gleiche integrale Helligkeit erreicht wird wie im ersten Videobild.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Videobild mit m₁ Zeilen und n₁ Bildpunkten pro Zeile aus einem Ursprungsvideobild mit n₀ Bildpunkten und m₀ Bildpunkten pro Zeile erzeugt wird, wobei n₁<n₀ und m₁< M₀ gewählt wird, und die zusätzlichen Bildpunkte des ersten Videobildes gegenüber dem Ursprungsvideobild das Ursprungsvideobild als Rahmen umfassen und die Intensitäten der Bildpunkte im Rahmen gleich einem Schwarzwert gesetzt werden.

8. Vorrichtung zum Aufbereiten eines ersten Videobildes mit Bildpunkten in m₁ Zeilen, dessen Bildpunkte jeweils in der l₁-ten Zeile in Abhängigkeit von einem Parameter t, insbesondere der Zeit, eine Intensität I₁ (t, l₁) aufweisen, zum Erzeugen der Bildpunkte eines zweiten Videobilds mit m₂ Zeilen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Addierschaltung (16) vorgesehen ist, welche die Intensität I₂ (t, l₂) eines Bildpunktes des zweiten Videobildes in der l₂-ten Zeile aus den Intensitäten I₁ (t, l₁) der Bildpunkte des ersten Videobildes interpoliert, indem die Intensitäten I₁ der Bildpunkte des ersten Videobildes über eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gewichtet addiert werden, um für eine Zeile l₂ des zweiten Videobildes einen Signalverlauf J (t, l₂) nach der Gleichung mit einer für das zweite Videobild festgelegten Amplitude A zu erzeugen, und daß die Vorrichtung ferner einen Unterdrückungsschaltkreis aufweist, der positive Werte von J im wesentlichen unverändert läßt und negative Werte von J unterdrückt, und dessen Ausgang die Intensitäten I₂ (t, l₂) der Bildpunkte des zweiten Videobildes wiedergibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdrückungsschaltkreis aus einem Widerstand (28) und einer gegen eine Offsetspannung geschalteten Diode (30) besteht, wobei die Offsetspannung durch den Schwellwert der Diode (30) bestimmt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung (16) zum Summieren eines Offsets Δ eingerichtet ist.

11. Vorrichtung zum Aufbereiten eines ersten Videobildes mit Bildpunkten in m₁ Zeilen, dessen Bildpunkte jeweils in der 1₁-ten Zeile in Abhängigkeit von einem Parameter t, insbesondere der Zeit, eine Intensität I₁ (t, l₁) aufweisen, zum Erzeugen der Bildpunkte eines zweiten Videobilds mit m₂ Zeilen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Addierschaltung (16) vorgesehen ist, welche die Intensität I₂ (t, l₂) eines Bildpunktes des zweiten Videobildes in der l₂-ten Zeile aus den Intensitäten I₁ (t, l₁) der Bildpunkte des ersten Videobildes interpoliert, indem die Intensitäten I₁ der Bildpunkte des ersten Videobildes über eine vorgegebene Anzahl von Zeilen gewichtet addiert werden, um für eine Zeile l₂ des zweiten Videobildes einen Signalverlauf J (t, l₂) nach der Gleichung mit einer für das zweite Videobild festgelegten Amplitude A zu erzeugen, wobei sich die I₂ (t, l₂) aus den J (t, l₂) durch Addition eines Offsets Δ ergeben, der so groß gewählt ist, daß negative Werte im Signalverlauf J gerade kompensiert werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 bei der das erste Videobild mit n₁ Bildpunkten pro Zeile diskretisiert und bei der das zweite Videobild mit n₂ Bildpunkten pro Zeile darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Interpolation der Intensität I₂ (k₂, l₂) des k₂-ten Bildpunkts der l₂-ten Zeile für das zweite Videobild aus den Intensitäten I₁ (k₁, l₁) der jeweiligen k₁-ten Bildpunkte der l₁-ten Zeile des ersten Videobildes mittels der Addierschaltung (16) vorgesehen ist, indem ein für das Erzeugen des zweiten Videobilderbildpunkt - und zeilenmäßig diskretisierter Signalverlauf J gemäß gebildet wird und die Intensitäten I₂ gleich den positiven J gesetzt sind, negative Werte von J jedoch durch den Unterdrückungsschaltkreis und/oder durch Addition eines Offsets Δ unterdrückt sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen Videoprozessor (80), der die Addierschaltung (16) und/oder den Unterdrückungsschaltkreis enthält, oder durch ein geeignetes Programm entsprechend ansteuerbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoprozessor (80) so durch ein Programm ansteuerbar ist, daß die Amplitude A in Echtzeit ermittelt und bei der Erzeugung des Signalverlaufs J so beaufschlagt werden kann, daß die integrale Helligkeit des zweiten Videobildes gleich der integralen Helligkeit des ersten Videobildes ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Darstellungseinrichtung (90) zur Darstellung des zweiten Videobilds vorgesehen ist, die geeignet ist, unterschiedliche Bildpunkte normunabhängig auf einem Bildschirm (110) auszuleuchten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungseinrichtung (90) einen kontinuierlichen Scanner (104) zur Reflexion eines mit der Intensität I₂ gesteuerten Lichtstrahl vorsieht, bei dem je nach Scanbedingungen unterschiedliche Bildnormen bezüglich der Bildpunktzahl und der Zeilenzahl des abzubildenden Bildes verwirklichbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner (104) einen rotierenden Polygonspiegel (106) und einen Schwenkspiegel (108) enthält.