DE19640010A1 - Verfahren und Einrichtung zum vertikalen Zoomen eines 4:3 Fernsehbildes in einem Breitbild-Fernsehempfänger mit entsprechendem Decoder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum vertikalen Zoomen eines 4 : 3 Fernsehbildes in einem Breitbild-Fernsehempfänger, bei dem die über einen Decoder erhaltenen Luminanz- und Chrominanz­ signale über einen weiteren Decoder an eine Anzeigesteuereinheit geführt werden können.

Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum vertikalen Zoomen eines 4 : 3 Fernsehbildes in einem 16 : 9 PALplus-Fernsehempfänger.

Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch auch bei anderen Breitbild-Fern­ sehempfängern einsetzbar, z. B. bei NTSC-EDTV-II Fernsehempfängern. Wird im folgenden von PALplus gesprochen, so sind auch andere Breitbild-Fern­ sehempfänger sowie die verwendeten EDTV-Wiedergabeverfahren (EDTV = Extended Definition Television) eingeschlossen.

Ein Verfahren zur PALplus-Decodierung und ein PALplus-Decoder sind bereits in der PALplus-Systembeschreibung des PALplus Konsortiums vom Dezember 1995 angegeben.

Werden mit 16 : 9 PALplus-Fernsehempfängern normale Fernseh­ programme dargestellt, die für herkömmliche 4 : 3 Fernsehempfänger gedacht sind, so werden diese aufgrund ihres unterschiedlichen Bildsel­ tenverhältnisses in der Regel in der Vertikalen formatfüllend und in der Horizontalen mit jeweils einem schwarzen Balken links und rechts dar­ gestellt. Zur Ausblendung dieser störenden Balken ist es bekannt, das 4 : 3 Fernsehbild mittels der Anzeigesteuereinheit des 16 : 9 Fernsehempfän­ gers, die eine Einheit zur 100 Hz Bilddarstellung sein kann, horizontal soweit zu zoomen, daß das ganze 16 : 9 Format ausgefüllt ist. Weiter ist es bekannt, die Ablenkelektronik des Fernsehempfängers zum horizontalen Zoomen einzusetzen. Durch diesen horizontalen Zoom entsteht der Nach­ teil, daß ein Bild geometrisch verzerrt ist, denn hierbei wird zum Beispiel aus einem im 4 : 3 Format dargestellten Kreis eine Elypse, deren große Ach­ se horzizontal liegt.

Damit diese störende Verzerrung nicht vorhanden ist und damit die im Falle der Filmübertragung im 4 : 3 Bildformat teilweise vorhandenen schwarzen Balken am oberen und unteren Bildrand ausgeblendet werden können, sind Einrichtungen zum vertikalen Zoomen eines Bildaus­ schnitts eines 4 : 3 Fernsehsignals bekannt. Hier gibt es zum einen einen Ablenkungszoom, bei dem die Ablenkelektronik des Fernsehempfängers zum vertikalen Zoomen verwendet wird. Bei diesem Verfahren können der Zoomfaktor und der zu vergrößernde Bildausschnitt sowie dessen Position frei bestimmt werden. Als Nachteil ist hier zu sehen, daß zwar eine Vergrö­ ßerung des Bildes stattfindet, aber insgesamt nicht mehr Zeilen darge­ stellt werden können, d. h. daß bei diesem Verfahren nur einzelne Zeilen verschoben werden. Hierdurch entsteht ein groberes Bild aufgrund der sichtbaren Linienanordnung. Zum anderen ist es bekannt, anstelle des Ablenkungszooms ein digitaler Zoom einzusetzen. Dabei ist jedoch bei der Verwendung einer komplizierten Zoomelektronik nur eine geringe Anzahl von Zoomfaktoren und Zoompositionen wählbar. Der Vorteil besteht jedoch darin, daß durch Interpolation tatsächlich zusätzliche Zeilen er­ zeugt werden, wodurch das dargestellte Bild nicht grober wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum vertikalen Zoomen eines Bildausschnitts 4 : 3 Fernsehbildes in einem Breitbild-Fern­ sehempfänger mit entsprechendem Decoder anzugeben, das ein verbes­ sertes vertikales Zoomen mit einer preisgünstigen Lösung erlaubt.

Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß bei gegenwärtig bekannten Breit­ bild-Decodern eine vertikale Konvertierungsstufe vorhanden ist, die mittels einer Zeile eines Helper-Signals aus drei übertragenen Bildzeilen vier Breitbild-bildrekonstruierte Bildzeilen erzeugt, wobei auch ohne Helper-Signal mittels einer Interpolation vier Bildzeilen von der vertikalen Konvertierungsstufe erzeugt werden. Dieses Verfahren findet z. B. in PAL-plus-Standardgeräten Anwendung.

Erfindungsgemäß werden also die Daten des bei der Breitbild-Deko­ dierung zur vertikalen Expansion herangezogenen Helper-Signals zu Null gesetzt.

Weiterhin erfindungsgemäß wird der dargestellte Ausschnitt des gezoom­ ten Bildes durch Teilbildsynchronsignale bestimmt, die an den Breitbild-Decoder und an eine diesem nachfolgende Anzeigesteuerung angelegt wer­ den. Diese werden durch eine jeweils unabhängig voneinander durchge­ führte Verzögerung des von dem dem Breitbild-Decoder vorgeschalteten normalen Decoders generierten Teilbildsynchronsignals erzeugt.

Auf diese Weise kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum vertikalen Zoomen zwar lediglich ein bestimmter Zoomfaktor realisiert werden, dieser hebt jedoch gerade die durch einen vorhandenen horizon­ talen Zoom verursachte geometrische Verzerrung wieder auf. Weiter kann durch das erfindungsgemäße Verfahren jeder beliebige vertikale Ausschnitt des gezoomten Bildes dargestellt werden, wodurch der durch das vertikale Zoomen von dem sichtbaren Bild ausgeschlossene Bereich frei bestimmt werden kann.

Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist z. B. die Verwendung des in einem 16 : 9 PALplus-Fernsehempfänger schonvorhan­ denen PALplus-Decoders zur Durchführung des digitalen Zoomens durch Interpolation zu sehen. Eine solche Zoomfunktion wird nämlich nur dann benötigt, wenn in dem PALplus-Decoder keine vertikale Expansion aus­ geführt zu werden braucht. Die in diesem Fall nicht zur PALplus-Deko­ dierung benötigte vertikale Konvertierungsstufe kann nun mittels einer geeigneten Beschaltung und Ansteuerung zum vertikalen Zoomen verwen­ det werden.

Eine Einrichtung zum vertikalen Zoomen eines Bildausschnittes eines 4 : 3 Fernsehbildes in einem Fernsehempfänger, bei dem die über einen normalen Decoder erhaltenen Luminanz- und Chrominanzsignale über einen Breitbild-Decoder an eine Anzeigesteuereinheit geführt werden, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Teilbildsynchronsignal-Modi­ fikationseinrichtung, die wenigstens ein um eine bestimmte Zeitdau­ er gegenüber einem einkommenden Teilbildsynchronsignal verzögertes Tellbildsynchronsignal erzeugt, eine Signalverarbeitungseinrichtung, die zum Zoomen eines 4 : 3 Fernsehbildes die vom Decoder erhaltenen Lumi­ nanz- und Chrominanzsignale über den Breitbild-Decoder an die Anzeige­ steuereinheit führt, den Breitbild-Decoder so einstellt, daß eine vertikale Konvertierung mit zu Null gesetzten Daten des Helper-Signals durch­ geführt wird, und die an den Breitbild-Decoder und die Anzeige­ steuereinheit anzulegenden Teilbildsynchronsignale so steuert, daß ein gewünschter gezoomter Bildausschnitt dargestellt wird, wobei der Breitbild-Decoder in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein PALplus-Decoder und der normale Decoder ein PAL-Decoder ist.

Da auf diese Weise bis auf die Teilbildsynchronsignal-Modifikationsein­ richtung z. B. die bestehende PALplus-Elektronik zum vertikalen Zoomen Verwendung findet, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren in Ver­ bindung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein sehr preisgünstiger vertikaler Zoom realisiert.

Weitere vorteilhafte Aiisgestaltungen der erfindungsgemäßen Ein­ richtung sind in den dem unabhängigen Gegenstandsanspruch nach­ geordneten abhängigen Ansprüchen definiert.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild der zum vertikalen Zoomen nach der Erfindung benötigten Baugruppen;

Fig. 2 das Blockschaltbild der in der Fig. 1 gezeigten Teilbild­ synchronsignal-Modifikationseinrichtung;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Generators zum Generieren eines verzögerten Teilbildsynchronsignals, wie er als v1-Generator oder als v2-Generator, die jeweils in der Fig. 2 gezeigt sind, verwendet werden kann; und

Fig. 4 die Darstellung von Bildsignalen in verschiedenen Bild­ formaten.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der für das erfindungsgemäße Verfahren zum vertikalen Zoomen nötigen Baugruppen. Hier ist eingangs­ seitig ein PAL-Decoder 3 vorhanden, der aus dem gelieferten CVB-Signal (Composite Video Baseband Signal) die Luminanz und die Chrominanz­ signale Y, U, V und ein Teilbildsynchronsignal vsync erzeugt. Diese Signa­ le werden zur 4 : 3 Bilddarstellung herkömmlicherweise direkt an eine aus­ gangsseitig vorhandene Anzeigesteuereinheit 2 geführt, die ein RGB-Signal an die Anzeige liefert. Diese Anzeigesteuereinheit kann auch der Er­ zeugung von flimmerfreien 100 Hz Bildern sowie zum horizontalen Zoomen zur Unterdrückung der im 4 : 3 Bildwiedergabeformat auftretenden schwarzen Balken links und rechts des Bildes dienen. Zwischen dem ein­ gangsseitigen PAL-Decoder 3 und der ausgangsseitigen Anzeigesteuerein­ heit 2 kann nach dem Stand der Technik ein digitaler Zoom eingesetzt wer­ den, der jedoch einen sehr komplexen Aufbau hat.

Erfindungsgemäß werden die Luminanz- und Chrominanzsignale Y, U, V nun nicht direkt oder über einen komplizierten digitalen Zoom an die Anzeigesteuereinheit 2 geführt, sondern über einen in PALplus-Fern­ sehempfängern schon vorhandenen PALplus-Decoder 1, der so angesteuert wird, daß er eine vertikale Konvertierung der digitalen Bild­ signale in der Art durchführt, daß aus drei Bildzeilen des einkommenden Signals vier Bildzeilen eines Ausgangssignal erzeugt werden. Die hierzu nötige Ansteuerung erfolgt über einen I²C Bus von einem zentralen Steuerrechner (µC) 5. Dieser steuert auch eine Teilbildsynchronsignal-Modi­ fikationseinrichtung 4 an, die aus dem Teilbildsynchronsignal vsync, das von denk PAL-Decoder 3 erzeugt wurde, Teilbildsynchronsignale v1 und v2 generiert, die an den PALplus-Decoder 1 bzw. die Anzeigesteuerein­ heit 2 angelegt werden. Abhängig von den Teilbildsynchronsignalen v1 und v2, die von der Teilbildsynchronsignal-Modifikationseinrichtung 4 auf Grundlage des Teilbildsynchronsignals vsync und der über den I²C Bus von der Signalverarbeitungseinrichtung 5 gegebenen Information wird die Position des zu zoomenden Bildausschnitts bzw. der dargestellte Bereich des zu zoomenden Bildes bestimmt. Zur Kompensierung einer im PALplus-Decoder erzeugten Verzögerung von wenigen Zeilen werden zwei unterschiedlich verzögerte Teilbild-Synchronsignale erzeugt. Die von dem PALplus-Decoder 1 durchgeführte vertikale Konvertierung geschieht wie bei der vertikalen Expansion eines eingehenden PALplus-Signals, bei dem auf der Grundlage eines mitgelieferten Helper-Signals aus drei eingehen­ den Bildzeilen und einer Helper-Zeile vier ausgehende Bildzeilen erzeugt werden. Erfindungsgemäß werden (bei zu Null gesetzte Daten des Helper-Signals) von der vertikalen Konvertierungsstufe des PALplus-Decoders 1 aus drei eingehenden Bildzeilen vier ausgehende Bildzeilen interpoliert. Hierzu kann ein QMF-Filter eingesetzt werden, der das vom PAL-Decoder erzeugte Bildsignal verarbeitet, das 430 Zeilen pro Vollbild aufweist.

In der Fig. 2 ist das Blockschaltbild der Teilbildsynchronsignal-Modi­ fikationseinrichtung 4 gezeigt. Eingangsseitig empfängt die aus zwei Teil­ bildsynchronsignal-Generatoren 6 und 7 bestehende Schaltung das vom PAL-Decoder 3 erzeugte Teilbildsynchronsignal vsync, ein Taktsignal 2h clock und über einen Signalbus I²C Datenwörter von dem zentralen Steu­ errechner (µC) 5. Diese drei Signale werden jeweils an beide Generatoren 6, 7 angelegt. Mit Hilfe dieser Signale generieren die beiden Teilbildsyn­ chronsigal-Generatoren ein verzögertes Teilbildsynchronsignal v1 für den PALplus-Decoder 1 und ein verzögertes Teilbildsynchronsignal v2 für die Anzeigesteuereinheit 2. Diese beiden Signale werden unterschiedlich von­ einander mit einer jeweils wählbaren Verzögerung generiert. Die Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines solchen ein verzögertes Teilbildsynchron­ signal erzeugenden Generators. Dieser besteht aus einem 10 Bit Register, In das über den I²C Bus ein der Verzögerung entsprechender Wert einge­ speichert wird. Dieser Wert wird nach jeder Ausgabe eines verzögerten Teilbildsynchronsignals von einem Zähler 9 als Startwert für einen Zähl­ vorgang eingelesen. Empfängt dieser Zähler 9 das vom PAL-Decoder 3 er­ zeugte Teilbildsynchronsignal vsync, so fängt er an, im Takt des Takt­ signals 2h clock abwärts zu zählen, bis er den Wert 0 erreicht, wonach er das entsprechend verzögerte Teilbildsynchronsignal v1 oder v2 ausgibt. Da der Teilbildsynchronsignalgenerator hier allgemein dargestellt ist, steht v* für v1 oder v2.

Die Fig. 4 zeigt verschiedene Darstellungsformen eines 4 : 3 Bildes, das auf einem normalen 4 : 3 PAL-Fernsehempfänger wie in der Fig. 4a gezeigt, einen Kreis darstellt. Es handelt sich hierbei um eine Darstellung Im sogenannten Letterbox-Format, bei dem innerhalb des 4 : 3 Bildes ein kleineres 16 : 9 Bild gebildet wird, wodurch am oberen und unteren Bild­ rand die bekannten schwarzen Balken entstehen. Ein solches Bild wird normalerweise, wie in der Fig. 4b gezeigt, mit schwarzen Balken auf der linken und der rechten Seite auf einem 16 : 9 Fernsehempfänger dar­ gestellt. Dieses Bild enthält auch die bei einem 4 : 3 Fernsehempfänger vor­ handenen schwarzen Balken am oberen und unteren Bildrand, da der 16 : 9 Fernsehempfänger hier ein normales PAL-Signal empfängt, das voll­ ständig über die mögliche vertikale Auflösung dargestellt wird.

In der Fig. 4c ist vom 16 : 9 Fernsehempfänger ein ebenfalls übliches horizontales Zoomen durchgeführt worden, um die von diesem ein­ geblendeten schwarzen Balken links und rechts am Bildrand auszublen­ den. Dadurch entsteht eine geometrische Verzerrung, wodurch zum Beispiel ein Kreis als Elypse dargestellt wird, deren große Achse horizontal liegt.

Die Fig. 4d stellt das gezoomte 4 : 3 Fernsehbild in einem 16 : 9 Fernse­ hempfänger dar. Hier werden aus drei vertikalen Bildzeilen vier erzeugt, wodurch die in der Fig. 4c noch vorhandene geometrische Verzerrung aufgehoben wird. In dem hier gezeigten Fall wurden die Teilbildsynchron­ signale v1 und v2 so gewählt, daß die im originalen 4 : 3 Fernsehbild vor­ handenen oberen und unteren schwarzen Balken nicht mehr sichtbar sind. Die Fig. 4e stellt einen Fall dar, bei dem die Teilbildsynchronsignale so gewählt sind, daß der gesamte untere Bereich des 4 : 3 Originalbildes vergrößert sichtbar ist. Auf diese Weise kann insbesondere bei 4 : 3 Fern­ sehübertragungen ohne schwarze Balken am oberen und unteren Bild­ rand ein gewünschter vergrößert dargestellter Bildausschnitt gewählt werden.

Obwohl die Beschreibung der erfindungsgemäßen Lehre auf ein PALplus-Wiedergabeverfahren gerichtet ist, ist für den Fachmann erkennbar, daß der Erfindungsgegenstand auch für andere Breitbild-Wiedergabe­ verfahren einsetzbar ist, bei denen ebenfalls unterschiedliche Bildseiten­ verhältnisse zum entsprechenden normalen Wiedergabeverfahren bestehen, z. B. bei NTSC-EDTV-II in Japan.

Claims (10)

1. Verfahren zum vertikalen Zoomen eines 4 : 3 Fernsehbildes in einem Breitbild-Fernsehempfänger mit entsprechendem Decoder (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal eines zu zoomenden Bildes über eine Breitbild-Decodierung (1) vertikal konvertiert wird, wobei durch diese Konvertierung aus drei Bildzeilen des zu zoomenden Bildes vier Bildzeilen eines Ausgangssignals erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten des bei der vertikalen Konvertierung verwendeten Helper-Signals auf den Wert Null gesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dargestellte Ausschnitt des gezoomten Bildes durch Teilbild­ synchronsignale (v1, v2) bestimmt wird, die an einen Breitbild-Decoder (1) und an eine diesem nachfolgende Anzeigesteuereinheit (2) angelegt wer­ den.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den dargestellten Ausschnitt des gezoomten Bildes bestimmenden Teilbild­ synchronsignale (v1, v2) mittels eines von einem dem Breitbild-Decoder (1) vorgeschalteten normalen Decoders (3) generierten Teilbildsynchron­ signals (vsync) erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil­ bildsynchronsignale (v1, v2), die an den Breitbild-Decoder (1) und an die Anzeigesteuerung (2) angelegt werden, unabhängig voneinander gegenü­ ber dem von dem normalen Decoder (3) generierten Teilbildsynchronsignal (vsync) verzögert werden können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als normaler Decoder (3) ein PAL-Decoder und als Breitbild-Decoder (1) ein PALplus-Decoder verwendet werden.

7. Einrichtung zum vertikalen Zoomen eines Bildausschnittes eines 4 : 3 Fernsehbildes in einem Breitbild-Fernsehempfänger, bei dem die über einen normalen Decoder (3) erhaltenen Luminanz- und Chrominanz­ signale (Y, U, V) über einen Breitbild-Decoder (1) an eine Anzeigesteuerein­ heit (2) geführt werden, gekennzeichnet durch

• - eine Teilbildsynchronsignal-Modifikationseinrichtung (4), die wenigstens ein um eine bestimmte Zeitdauer gegenüber einem einkommenden Teilbildsynchronsignal (vsync) verzögertes Teilbild­ synchronsignal (v1, v2) erzeugt,
• - einen zentraler Steuerrechner (5), der zum Zoomen eines 4 : 3 Fernsehbildes die vom PAL-Decoder (3) erhaltenen Luminanz- und Chrominanzsignale (Y, U, V) über den Breitbild-Decoder (1) an die Anzeigesteuereinheit (2) führt, den Breitbild-Decoder (1) so einstellt, daß eine vertikale Konvertierung mit zu Null gesetzten Daten des Helper-Signals erfolgt wird, und der die an den Breitbild-Decoder (1) und die Anzeigesteuereinheit (2) anzulegenden Teilbild­ synchronsignale (v1, v2) so steuert, daß ein gewünschtergezoomter Bildausschnitt dargestellt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbildsynchronsignal-Modifikationseinrichtung (4) durch ein vom nor­ malen Decoder (3) erzeugtes Teilbildsynchronsignal (vsync), durch ein Taktsignal (2h clock) und durch von dem zentralen Steuerrechner (5) über einen Signalbus (I2C) gelieferte Datenwörter beaufschlagt ist, die bestimmten Verzögerungszeiten entsprechen.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellbildsynchronsignal-Modifikationseinrichtung (4) einen v1-Gene­ rator (6) zum Generieren eines Teilbildsynchronsignals (v1) für den Breit­ bild-Decoder (1) und einen v2-Generator (7) zum Generieren eines Teil­ bildsynchronsignals (v2) für die Anzeigesteuereinheit (2) aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der v1-Generator (6) und der v2-Generator (7) jeweils ein Register (8), in dem ein von dem zentralen Steuerrechner (5) erzeugtes Datenwort gespeichert wird, und einen Zähler (9) enthalten, der abhängig von dem Taktsignal (2h clock) und startend mit dem vom normalen Decoder (3) kommenden Teil­ bildsynchronsignal (vsync) von dem Datenwort abwärts zählt, das im Regis­ ter (8) gespeichert ist, um bei Erreichen des Werts Null ein verzögertes Teilbildsynchronsignal (v1, v2) auszugeben.