DE19717140A1 - Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formatumwandlung
von Bildern, insbesondere Videobildern und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Formatum
wandlung von Bildern nach der Gattung des unabhängigen
Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist in der Zeitschrift
Funkschau Nr. 18, 1996 auf den Seiten 37-39 beschrieben.
Als Beispiel ist die Formatwandlung von einem Quellbild mit
4 : 3-Bildseitenverhältnis in ein Videobild mit 16 : 9-Bildsei
tenverhältnis beschrieben. Die Formatumwandlung wird deshalb
durchgeführt, damit das Quellbild im 4 : 3-Format ohne schwar
ze Seitenstreifen auf einem Bildschirm mit 16 : 9-Format
dargestellt werden kann. Durch die Formatumwandlung soll
nach Möglichkeit kein Bildinhalt verloren gehen. Um dies zu
erreichen, wird die Formatumwandlung im ersten Beispiel so
durchgeführt, daß das Quellbild mit 4 : 3-Bildformat in hori
zontaler Richtung gedehnt wird, und in vertikaler Richtung
unverändert bleibt. Dies hat den Nachteil, daß das darge
stellte Bild in jedem Bildbereich horizontal verzerrt
erscheint.
Um die Verzerrung insbesondere im mittleren Bildbereich zu
verringern, wird in einem zweiten Beispiel vorgeschlagen, in
einem Kernbereich des Bildes das Bild praktisch in hori
zontaler Richtung nicht zu dehnen, jedoch in dem linken und
rechten Seitenbereich des Bildes eine stärkere horizontale
Dehnung durchzuführen. Dies hat zur Folge, daß das Bild in
dem Seitenbereich horizontal stark verzerrt wirkt. Dies
fällt insbesondere bei horizontalen Kameraschwenks
nachteilig auf.
Der Anmelderin ist weiterhin bekannt geworden, daß zur
Formatanpassung alternativ zur vorhergehend beschriebenen
Lösung ein Kernbereich aus dem Quellbild ausgewählt werden
kann, der eine horizontale Ausrichtung hat. Dieser Bereich
wird horizontal und vertikal gleichmäßig gezoomt, so daß die
Anpassung des Bildes im Hinblick auf den Bildschirm mit
16 : 9-Bildseitenverhältnis keine linken und rechten Seiten
streifen verursacht. Hier werden dann allerdings die oberen
und unteren Seitenstreifen des Bildes in horizontaler
Richtung gedehnt und gleichzeitig in vertikaler Richtung
gestaucht. Auch bei dieser Lösung entsteht kein Verlust von
Bildinhalt. Der Bildinhalt im oberen und unteren Seiten
streifen wird jedoch ebenfalls relativ stark verzerrt
dargestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Formatanpassung bei Video
bildern so zu verbessern, daß möglichst große Bereiche des
Bildes unverzerrt dargestellt werden und die Verzerrung in
den Randbereichen des Bildes wenigstens in einigen Teilen zu
verringern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in
Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Erfindungsgemäß
wird das Quellbild in mehrere verschiedene Bereiche
eingeteilt und zwar in einen Mittenbereich, vier Eckbe
reiche, einen oberen und unteren Seitenbereich und einen
linken und rechten Seitenbereich. Die Bereiche werden bei
der Formatanpassung unterschiedlich behandelt. Der Mitten
bereich wird ohne Verzerrung aufgezoomt, d. h. der Zoomfaktor
ist in horizontaler und vertikaler Richtung gleich. Als
Spezialfall kann hier der Mittenbereich auch unverändert
bleiben, was einem Zoomfaktor von 100% entspricht. Im oberen
und unteren Seitenbereich wird das Bild in horizontaler
Richtung mit dem gleichen Zoomfaktor behandelt, wie der
Mittenbereich, jedoch findet in vertikaler Richtung eine
Stauchung des Bildes statt, so daß noch der ganze Bildinhalt
dargestellt werden kann, d. h., daß in vertikaler Richtung
gestaucht wird, was einem Zoomfaktor von kleiner als 100%
entspricht. Im linken und rechten Seitenbereich wird das
Bild in vertikaler Richtung mit dem gleichen Zoomfaktor
bearbeitet, wie im Mittenbereich. In horizontaler Richtung
wird hingegen bei der betrachteten Anpassung eines Bildes
mit 4 : 3-Bildseitenverhältnis an ein Bild mit 16 : 9-Bild
seitenverhältnis das Bild stärker gedehnt als im Mitten
bereich. Der Zoomfaktor in diesen Seitenbereichen beträgt
für die horizontale Richtung daher mehr als 100%. In den
vier Eckbereichen sind die Zoomfaktoren für die horizontale
und vertikale Richtung anders als im Mittenbereich. Dort
wird das Bild in horizontaler Richtung praktisch mit dem
gleichem Zoomfaktor bearbeitet, wie in dem linken und
rechten Seitenbereich und in vertikaler Richtung praktisch
mit dem gleichen Zoomfaktor wie in dem oberen und unteren
Seitenbereich.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maß
nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. So ist es
beispielsweise sehr vorteilhaft, wenn die Formatanpassung in
den Randbereichen, d. h. in den Eckbereichen und den oberen
und unteren sowie linken und rechten Seitenbereichen mit
variablen Zoomfaktoren durchgeführt wird. Dabei sind die
Zoomfaktoren von der jeweiligen Position eines Bildpunktes
in dem zugehörigen Bereich abhängig. Zum Beispiel kann der
Zoomfaktor in dem linken und rechten Seitenbereich so
variieren, daß er für Bildpunkte nahe am Mittenbereich
kleiner ist als für Bildpunkte am äußeren Bildrand. Die
Verzerrung wird dadurch in Richtung auf den äußeren Bildrand
hin größer. Der Übergang vom Mittenbereich in den
Randbereich wird dadurch fließender.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der Mittenbereich so gewählt
wird, daß er ein Bildseitenverhältnis von 16 : 9 aufweist.
Die Erfindung besteht weiterhin in einer Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens zur Formatumwandlung von
Bildern. Dabei handelt es sich um Videobilder. Die Vor
richtung weist eine Formatwandeleinheit zur Erzeugung von
digitalen Daten für ein Videobild mit dem gewünschten
Bildseitenverhältnis auf. Diese Formatwandeleinheit besteht
im wesentlichen aus zwei hintereinander geschalteten
digitalen Filtern, wobei das eine Filter zur Anpassung der
digitalen Daten des Videobildes in vertikaler Richtung
vorgesehen ist und das andere digitale Filter zur Anpassung
der digitalen Daten des Videobildes in horizontaler Richtung
vorgesehen ist.
Sehr vorteilhaft ist, wenn vor der Formatwandeleinheit eine
Normwandeleinheit vorgesehen wird, die die nach einem
Zeilensprungverfahren verschachtelten Videosignale zunächst
in progressive Videosignale mit einer erhöhten Zeilen
frequenz umwandelt. Dadurch werden die Filteroperationen
vereinfacht.
Wenn die Vorrichtung in einem Fernsehempfangsgerät mit
Bildröhre eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn das
erste digitale Filter durch eine Modulationseinheit ersetzt
wird, die die Vertikalablenkspannung der Bildröhre
moduliert, um die gewünschte Formatanpassung des Bildes in
vertikaler Richtung durchzuführen.
In diesem Fall ist es weiterhin von Vorteil, daß weitere
Modulationsmittel vorgesehen sind, die den Überstrahlbereich
des mindestens ein Elektronenstrahls der Bildröhre so
verändern, daß er in vertikaler Richtung verkleinert und in
horizontaler Richtung vergrößert wird, wobei aber immer noch
der volle Bildschirmbereich abgedeckt wird. Der Überstrahl
bereich wird auch als Overscan-Bereich bezeichnet. Diese
Maßnahme hat den Einfluß, daß die Verzerrung im Randbereich
des Bildes etwas geringer ausfallen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Darstellung eines Videobildes mit 4 : 3-
Bildseitenverhältnis als Quellbild für eine
Formatumwandlung;
Fig. 2 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis ohne
Formatanpassung;
Fig. 3 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis, wobei
eine Formatanpassung nach einem ersten Verfahren
vorgenommen wurde;
Fig. 4 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis, wobei
eine Formatanpassung nach einem zweiten Verfahren
vorgenommen wurde;
Fig. 5 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis, wobei
eine Formatanpassung nach einem dritten Verfahren
vorgenommen wurde;
Fig. 6 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis, wobei
eine Formatanpassung nach einem vierten Verfahren
vorgenommen wurde;
Fig. 7 die Darstellung des 4 : 3-Videobildes auf einem
Bildschirm mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis, wobei
die Formatanpassung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorgenommen wurde;
Fig. 8 eine Vorrichtung zur Durchführung der
Formatanpassung mit digitalen Filtern für die
vertikale und horizontale Anpassung;
Fig. 9 die grobe Blockstruktur des vertikalen digitalen
Filters;
Fig. 10 die grobe Blockstruktur des horizontalen digitalen
Filters;
Fig. 11 ein grobes Blockschaltbild eines
Fernsehempfangsgerätes mit Modulationsmitteln für
die Ablenkspannungen der Bildröhre und
Fig. 12 eine Darstellung, die die Anpassung des
Überstrahlbereichs der Bildröhre zeigt.
Die Erfindung wird am Beispiel der Formatanpassung eines
Videobildes mit 4 : 3-Bildseitenverhältnis an ein Videobild
mit 16 : 9-Bildseitenverhältnis näher erläutert. Dabei ist die
Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
Für das Quell- und Zielbild kommen selbstverständlich auch
andere Bildformate in Betracht.
In Fig. 1 ist das Quellbild mit Bildseitenverhältnis 4 : 3
dargestellt. Die dargestellten Kreise stellen ein Modellbild
dar, an dem die Auswirkungen der Formatanpassung besonders
leicht erkennbar sind.
In Fig. 2 ist die Darstellung des Quellbildes mit 4 : 3-
Bildformat auf einem Bildschirm mit Bildseitenverhältnis
16 : 9 ohne Formatanpassung wiedergegeben. Deutlich erkennbar
sind die bekannten schwarzen Streifen am linken und rechten
Bildrand. Der Vorteil dieser Darstellung besteht darin, daß
keine Verzerrung im Bild vorhanden ist.
In Fig. 3 ist eine erste Möglichkeit der Formatanpassung des
4 : 3-Quellbildes an den Bildschirm mit 16 : 9-Bildformat
wiedergegeben. Dabei wird das Quellbild in horizontaler und
vertikaler Richtung gleichmäßig aufgezoomt, so daß ebenfalls
keine Bildverzerrung entsteht. Der Zoomfaktor bestimmt sich
praktisch dadurch, daß das Bild gerade soweit aufgezoomt
wird, daß keine schwarzen Streifen am Bildrand mehr erkenn
bar sind. Der Nachteil dieser Formatanpassung besteht darin,
daß relativ große Bereiche des Quellbildes am oberen und
unteren Bildrand verloren gehen und nicht dargestellt
werden.
Eine andere Möglichkeit der Formatanpassung ist in Fig. 4
wiedergegeben. Bei der dargestellten Abbildung wurde die
Formatanpassung so durchgeführt, daß das gesamte 4 : 3-
Quellbild in horizontaler Richtung aufgezoomt wurde. Der
Zoomfaktor bestimmt sich wiederum dadurch, daß gerade soweit
aufgezoomt wird, daß keine schwarze Streifen am linken und
rechten Bildrand erkennbar werden. In vertikaler Richtung
bleibt das Quellbild praktisch unverändert. Deutlich ist in
Fig. 4 die horizontale Verzerrung des gesamten Quellbildes
erkennbar.
Eine weitere Möglichkeit der Formatanpassung zeigt Fig. 5.
Bei dieser Formatanpassung wird das Quellbild in ein
Kernbereich in vertikaler Ausrichtung und einen linken und
rechten Seitenbereich eingeteilt. Im Kernbereich findet
keine Formatanpassung statt, das Bild bleibt in diesem
Bereich unverzerrt. Im linken und rechten Seitenbereich wird
das Bild in horizontaler Richtung stark aufgezoomt, so daß
wiederum eine formatfüllende Wiedergabe auf dem 16 : 9-
Bildschirm gegeben ist. Bei dieser Lösung besteht der Nach
teil, daß im linken und rechten Seitenbereich eine sehr
starke horizontale Verzerrung erkennbar wird. Im Kernbereich
wird das Bild allerdings korrekt wiedergegeben.
Fig. 6 zeigt eine fünfte Möglichkeit zur Darstellung des
4 : 3-Quellbildes auf einen 16 : 9-Bildschirm. Auch bei dieser
Lösung wird das Bild in einen Kernbereich und zwei Seiten
bereiche eingeteilt. Im Unterschied zur vorhergehenden
Lösung hat der Kernbereich in diesem Fall eine horizontale
Ausrichtung und die Seitenbereiche betreffen den oberen und
unteren Bildrand des Bildes. Hier findet auch im Kernbereich
ein Zoomvorgang statt. Der Kernbereich wird dabei vorzugs
weise in horizontaler und vertikaler Richtung mit dem
gleichen Zoomfaktor bearbeitet. Der Zoomfaktor bestimmt sich
wiederum aus der Bedingung, daß am linken und rechten
Bildrand keine Seitenstreifen mehr erkennbar sein sollen. Im
oberen und unteren Seitenbereich ist eine starke Verzerrung
des Bildinhalts erkennbar. Diese resultiert daher, daß in
horizontaler Richtung mit dem gleichen Zoomfaktor aufgezoomt
wird wie im Kernbereich, jedoch in vertikaler Richtung mit
einem wesentlich kleineren Zoomfaktor angepaßt wird, so daß
der vollständige Bildinhalt noch gerade darstellbar ist.
Dadurch entsteht in vertikaler Richtung praktisch eine
Stauchung des Bildinhalts.
Die erfindungsgemäße Lösung des Formatanpassung zeigt Fig.
7. Dabei wird das Quellbild in einen Mittenbereich (10),
vier Eckbereiche (11), einen linken und rechten Seiten
bereich (12) und einen oberen und unteren Seitenbereich (13)
eingeteilt. Im Mittenbereich (10) wird der Bildinhalt in
vertikaler und horizontaler Richtung mit dem gleichen
Zoomfaktor aufgezoomt. Dadurch entsteht in diesem Bereich
keine Verzerrung. Wird der Zoomfaktor als 100% festgesetzt,
so bedeutet das, daß der Mittenbereich praktisch unverändert
dargestellt würde. Um jedoch den Mittenbereich bei der
Darstellung auf dem 16 : 9-Bildschirm stärker zu betonen,
kommt insbesondere ein Zoomfaktor in Betracht, der größer
als 100% ist. Andererseits darf wiederum nicht zu stark
aufgezoomt werden, damit der obere und untere Seitenbereich
nicht zu schmal wird.
Die Formatanpassung im oberen und unteren Seitenbereich (13)
findet dann so statt, daß in horizontaler Richtung mit dem
gleichen Zoomfaktor aufgezoomt wird wie im Mittenbereich
(10). In vertikaler Richtung hingegen wird mit einem kleine
ren Zoomfaktor gearbeitet, dieser wird auch kleiner als 100%
sein, damit der Bildinhalt dieses Bereiches überhaupt noch
in dem verbleibenden kleineren Seitenbereich dargestellt
werden kann. Es erscheint also hier auch eine Verzerrung des
Bildes, jedoch fällt diese kleiner aus als bei dem vorher
gehend beschriebenen Beispiel gemäß Fig. 6. Entsprechendes
gilt für den linken und rechten Seitenbereich (12). In
diesen Bereichen wird in vertikaler Richtung mit dem
gleichen Zoomfaktor aufgezoomt wie im Mittenbereich (10). In
horizontaler Richtung wird jedoch ein Zoomfaktor verwendet,
der größer ist als der Zoomfaktor des Mittenbereiches (10).
Der Zoomfaktor in horizontaler Richtung bestimmt sich
wiederum dadurch, daß das Bild formatfüllend auf dem 16 : 9-
Bildschirm dargestellt werden soll, ohne schwarze Streifen.
Im Vergleich mit Fig. 5 ist aber deutlich erkennbar, daß
die Verzerrung in diesen Seitenbereichen (12) geringer
ausfällt als bei der dortigen Darstellung.
In den Eckbereichen 11 findet die Formatanpassung mit großen
Zoomfaktoren statt. Hier wird in horizontaler Richtung mit
dem gleich großen Zoomfaktor aufgezoomt, wie auch in dem
linken und rechten Seitenbereich (12). In vertikaler
Richtung wird mit dem gleichen Zoomfaktor des oberen und
unteren Seitenbereichs (13) gearbeitet. Dadurch wird der
Bildinhalt in diesen Eckbereichen in horizontaler Richtung
stark gedehnt und in vertikaler Richtung gestaucht, wodurch
eine große Verzerrung entsteht. Da die Verzerrung aber nur
in diesen Eckbereichen sehr groß ist, wirkt sie sich auf den
Gesamteindruck des Bildes in den allermeisten Fällen nicht
sehr stark aus. Um den Übergang von dem Mittenbereich (10)
zu den Randbereichen (11, 12, 13) quasi fließend zu gestalten,
kann die Lösung auch so abgewandelt werden, daß beispiels
weise bei dem oberen und unteren Seitenbereich der Zoom
faktor für die vertikale Richtung mit zunehmenden Abstand
eines Bildpunktes vom Mittenbereich sich verändert.
Insbesondere kann er mit zunehmenden Abstand eines Bild
punktes vom Mittenbereich immer stärker verkleinert werden.
Dem entsprechend kann der Zoomfaktor für die horizontale
Richtung im linken und rechten Seitenbereich (12) ebenfalls
so variiert werden, daß er mit zunehmenden Abstand eines
Bildpunktes vom Mittenbereich vergrößert wird. In den
Eckbereichen würden dann die Zoomfaktoren sowohl in
horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung
entsprechend verändert werden.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Formatumwandlung. Mit der
Bezugszahl (20) ist ein Videoeingang bezeichnet, an dem ein
Videosignal z. B. in FBAS-Form anliegt. Das Videosignal wird
einer Verarbeitungsstufe (21) zugeführt, in der das Video
signal in bekannter Weise in ein Luminanzsignal YA und ein
Farbdifferenzsignal CA umgewandelt wird. Hier können auch
entsprechende horizontale und vertikale Synchronisations
signale abgenommen werden, die dann zu einer nicht mehr
näher dargestellten Bildröhre weitergeleitet werden. Das
analoge Luminanzsignal YA und das analoge Farbartsignal
(Chrominanzsignal) CA wird einer Analog/Digital-Wand
lungseinheit (22) zugeleitet. In dieser A/D-Wandlungseinheit
(22) werden aus den analogen Eingangssignalen digitale
Ausgangssignale YD und CD gebildet. Das digitale Luminanz- und
Farbartsignal wird dann einer Normwandlungseinheit (23)
zugeführt. In der Normwandlungseinheit (23) werden die noch
nach dem Zeilensprungverfahren verschachtelten Luminanz- und
Farbartsignale in progressive Luminanz- und Farbartsignale
umgewandelt. Gleichzeitig findet in der Normwandlungseinheit
(23) eine Verdoppelung der Zeilenfrequenz statt. Darin wird
die bekannte Umwandlung der Bildfolge von 50 Halbbildern pro
Sekunde in 100 Halbbilder pro Sekunde durchgeführt. Die
diesbezüglichen Verfahren sind aber aus dem Stand der
Technik bekannt und brauchen deshalb hier nicht näher er
läutert zu werden. Am Ausgang der Normwandlungseinheit (23)
stehen Videozeilen für die Luminanz- und Farbartsignale an.
In Fig. 8 sind jeweils zwei parallele Ausgänge für die
Luminanzsignale und die Farbartsignale dargestellt. Die
Daten für die Videozeilen werden dann nachfolgend in einer
Formatwandlungseinheit (27) weiterverarbeitet. Die erste
Stufe der Formatwandlungseinheit (27) betrifft ein digitales
Filter (24) für die vertikale Formatanpassung. Am Ausgang
dieser Stufe erscheinen die Daten für die Videozeilen des
Bildes getrennt nach Luminanz- und Farbartsignalen jedoch
mit den zugehörigen Werten für die vertikale Format
anpassung. Diese Daten durchlaufen dann weiterhin die
nächste digitale Filterstufe (25) in der noch die hori
zontale Formatanpassung für die verschiedenen Bereiche des
Videobildes durchgeführt wird. Am Ausgang dieser Stufe
erscheinen dann die digitalen Daten für die einzelnen
Videozeilen nach Luminanzsignalen YVHFC und Farbartsignalen
CVHFC getrennt. Diese Daten können dann im Fall von
Plasmabildschirmen und LCD-Bildschirmen in digitaler Form
weiterverwendet werden, im Fall von Farbbildröhren müssen
diese Signale noch entsprechend in analoge Signale
zurückgewandelt werden bevor sie zur Ansteuerung der
Bildröhre verwendet werden können. Mit der Bezugszahl (26)
ist eine Steuerleitung bezeichnet, mit der die Ausgabe von
Daten für folgenden Videozeilen von Seiten der Norm
wandlungseinheit (23) verzögert werden kann. Dies ist
insbesondere dann erforderlich, wenn die vertikale Anpassung
z. B. im Mittenbereich des Bildes vorgenommen wird, da dort
ja in vertikaler Richtung eine Dehnung stattfindet und
deshalb der Nettoverbrauch an Videozeilen am Eingang
geringer wird.
Die Implementierung der Filterstufe 24 für die vertikale
Formatanpassung vor der Filterstufe 25 für die horizontale
Formatanpassung ist von Vorteil um Aliaseffekte zu
vermeiden. Die horizontale Formatanpassung erzeugt nämlich
eine größere Anzahl von Bildelementen am Ausgang als über
den Eingang zugeführt werden. Auch aus diesem Grund ist es
sinnvoll, die vertikale Formatanpassung mit den kürzeren
Videozeilen durchzuführen, und somit vor der horizontalen
Formatanpassung anzuordnen. Am Ausgang der Normwandlungs
einheit (23) stehen zwei aufeinanderfolgende Videozeilen
parallel an. Im Fall einer vertikalen Komprimierung, wie sie
in den oberen und unteren Randbereichen gemäß Fig. 7
durchgeführt werden muß, werden die Videozeilen in der
ersten Filterstufe (24) schneller verbraucht als neue
Videozeilen von der Normwandlungseinheit (23) geliefert
werden. Aus diesem Grund werden der ersten Filterstufe (24)
jeweils zwei Videozeilen parallel angeboten. Damit ist dann
eine Komprimierung bis zu einem Faktor 2 möglich.
Die Funktionsweise der ersten Filterstufe (24) für die
vertikale Formatanpassung wird nachfolgend anhand der Fig.
9 näher erläutert. Es handelt sich um eine Polyphasen
filteranordnung. Polyphasenfilter sind dem Fachmann aus dem
Stand der Technik hinreichend bekannt. Die Filteranordnung
ist nur für die Verarbeitung der Luminanzsignale ausgelegt.
Eine dementsprechende Anordnung für die Chrominanzsignale
muß dann ebenfalls noch vorhanden sein. Über die beiden
Eingänge YPRO1 und YPRO2 werden jeweils die Daten von
aufeinanderfolgenden Videozeilen geliefert. Die Daten einer
Videozeile werden jeweils im entsprechenden Zeilenspeichern
(30, 31) zwischengespeichert. Es handelt sich um sogenannte
FIFO-Zeilenspeicher, was bedeutet, daß die Daten für die
jeweilige Videozeile in der gleichen Reihenfolge am Ausgang
des Speichers erscheinen, wie sie am Eingang des Speichers
eingelesen werden. Der Ausgang des ersten Zeilenspeichers
(30) steht mit dem Eingang eines dritten Zeilenspeichers
(32) in Verbindung. Der zweite Eingang YPRO2 steht mit einer
ersten Multiplexereinheit (33) in Verbindung. Der Ausgang des
ersten Zeilenspeichers (30) steht ebenfalls mit einem
Eingang der Multiplexereinheit (33) in Verbindung. Dieser
Ausgang des ersten Zeilenspeichers ist auch noch an einen
ersten Eingang einer zweiten Multiplexereinheit (34)
angeschlossen. Zu dieser zweiten Multiplexereinheit (34)
führt ebenfalls auch der Ausgang des zweiten Zeilenspeichers
(31). Der Ausgang des zweiten Zeilenspeichers (31) ist auch
mit einer dritten Multiplexereinheit (35) verbunden. Zu
einem zweiten Eingang der dritten Multiplexereinheit (35)
ist noch der Ausgang des dritten Zeilenspeichers (32)
geführt. Jeder Ausgang der Multiplexereinheiten (33 bis 35)
steht mit einer ihm zugeordneten Multiplizierstelle (36 bis
38) in Verbindung. Die Ausgänge der Multiplizierstellen (36
bis 38) werden einer Addierstufe (39) zugeführt. Am Ausgang
YVFC der Addierstufe (39) stehen die Daten für in vertikaler
Richtung angepaßte Videozeile an. In der Filtereinheit 24
ist noch eine Steuereinheit (40) vorgesehen, die
insbesondere die Umschaltsignale für die Multiplexer
einheiten (33 bis 35) erzeugt und die Multiplizierstufen (36
bis 38) für jede zu erzeugende Videozeile mit den
entsprechenden Koeffizienten C0 bis C2 versorgt. In der
Steuereinheit (40) kann dazu ein nichtflüchtiger Speicher
bereich (ROM, EPROM, etc.) vorgesehen sein. Die Steuer
einheit (40) gibt auch das Verzögerungssignal über die
Steuerleitung (26) ab. Das dargestellte dreistufige
Polyphasenfilter arbeitet jeweils mit einem Satz von drei
aufeinanderfolgenden Videozeilen. Durch die Anordnung mit
den Multiplexereinheiten (33 bis 35) werden zwei Sätze von
drei aufeinanderfolgenden Videozeilen zur Verfügung
gestellt. Es sind insgesamt fünf Videozeilen in der
Anordnung verfügbar, die mit den Bezugszeichen YPRO1 bis
YPRO5 bezeichnet sind. Da die Videozeilen der Reihe nach von
oben nach unten bezogen auf den Bildschirm verarbeitet
werden, repräsentiert Y pro 5 die älteste Videozeile und
YPRO1 die aktuellste Videozeile. Wenn die Multiplexer
einheiten (33 bis 35) alle zusammen auf den oberen Eingang
geschaltet sind, so steht die älteste Videozeile YPRO5 an
der Multipliziereinheit (38) an, die zweitälteste Videozeile
YPRO4 an der Multipliziereinheit (37) und die drittälteste
Videozeile YPRO3 an der Multipliziereinheit (36). Aus den
drei aufeinander folgenden älteren Videozeilen wird dann
eine resultierende Ausgangsvideozeile errechnet. Soll z. B.
bei einer Kompression (Stauchung) im oberen Bildrand die
2,25te Videozeile auf die zweite Videozeile als
Ausgangsvideozeile abgebildet werden, dann müssen die
Koeffizienten C0, C1, C2 für diese entsprechende
Abbildungsvorschrift eingestellt sein. Dies ist aber im
Bereich der Polyphasenfilter eine gängige Methode und dem
Fachmann hinreichend bekannt. Entsprechendes gilt für die
beliebigen anderen Abbildungsvorschriften. Bei Umschaltung
der Multiplexereinheiten (33 bis 35) arbeitet die
Filteranordnung mit den Videozeilen YPRO2, YPRO3, und YPRO4.
Dies sind ebenfalls wieder drei aufeinanderfolgende Video
zeilen. So kann je nach Abbildungsvorschrift schnell auf den
geeigneten Satz von Videozeilen umgeschaltet werden.
Die Arbeitsweise und der Aufbau der zweiten Filterstufe (25)
ist in Fig. 10 näher dargestellt. Mit der Bezugszahl (50)
ist ebenfalls ein Zeilenspeicher bezeichnet. Es handelt sich
ebenfalls wieder um einen FIFO-Speicher. Am Eingang des
Zeilenspeichers (50) steht eine in vertikaler Richtung
angepaßte Videozeile an. Der Ausgang des Zeilenspeichers
(50) ist auf eine erste Multipliziereinheit (51) geschaltet.
Weiterhin steht der Ausgang mit einer ersten Verzögerungs
stufe (52) in Verbindung. Der Ausgang der Verzögerungsstufe
(52) steht wiederum mit einer nachfolgenden Multiplizier
einheit (53) und einer nachfolgenden zweiten Verzögerungs
stufe (54) in Verbindung. Auf die gleiche Art und Weise sind
noch weitere Multiplizierstufen und Verzögerungsstufen (55
bis 65) angeordnet. Jeder Multiplizierstufe wird jeweils
wiederum ein zugehöriger Koeffizient CY0 bis CY7 zugeführt.
Die Ausgänge der Multiplizierstufen (51, 53, 55, 57, 59, 61,
63, 65) sind einer Addierstufe (66) zugeführt. Am Ausgang
der Addierstufe (66) stehen die errechneten Pixelwerte für
die formatkonvertierten Videozeilen an. Der Zeilenspeicher
(50) dient hauptsächlich dem Zweck der Entkopplung zwischen
Eingang und Ausgang der Filterstufe (25). Bei dem
betrachteten Beispiel wird in horizontaler Richtung
hauptsächlich eine Expansion (Dehnung) durchgeführt. Dabei
ist der Verbrauch an Daten nicht so hoch, so daß der
Lesevorgang aus dem Zeilenspeicher (50) häufiger
unterbrochen werden kann. Mit der Anordnung ist aber auch
eine Kompression in horizontaler Richtung realisierbar.
Dafür muß dann das Taktsignal zum Lesen der Daten aus dem
Zeilenspeicher größer sein als das Taktsignal zum Schreiben
der Daten in den Zeilenspeicher.
In Fig. 11 ist eine abgewandelte Ausführungsform der
Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen die
gleichen Komponenten wie in Fig. 8. In der Verarbeitungs
stufe (21) werden zusätzlich noch die Synchronisiersignale
VSYNC und HSYNC für die vertikale Ablenkung und horizontale
Ablenkung der Elektronenstrahlen der Bildröhre (29) erzeugt.
Im Unterschied zu Fig. 8 weist die Formatwandeleinheit (27)
nur die horizontale Filterstufe (25) auf. Die vertikale
Filterstufe (24) entfällt. Sie ist nämlich bei dieser
Ausführungsform durch eine Modulationseinheit (41) ersetzt,
die in einer Ablenkeinheit 43 zusätzlich vorgesehen wird.
Die Modulationseinheit (41) führt die vertikale Bildformat
anpassung durch entsprechende Ablenkung der Elektronen
strahlen in den verschiedenen Bereichen des Bildes durch.
Das heißt, daß bei der Komprimierung des Bildinhalts im
oberen und unteren Bildrand die Videozeilen auf dem
Bildschirm dichter zusammengedrückt geschrieben werden,
hingegen im Mittenbereich mit etwas größerem Abstand
geschrieben werden, so daß eine zugehörige Expansion
(Dehnung) erkennbar wird. Das dichtere Schreiben der
Videozeilen im oberen und unteren Bildbereich wirkt sich
nicht nachteilig auf die Bildqualität aus, weil in dem
oberen und unteren Bildbereich das Bild sowieso schon von
vornherein etwas dunkler dargestellt wird als im mittleren
Bereich. Auch für die Horizontalablenkung ist eine
Modulationseinheit (42) vorgesehen, die den gesamten
Ablenkbereich etwas vergrößert. Dies hat den Zweck, daß der
Überstrahlbereich der Elektronenstrahlen der Bildröhre
(Overscan-Bereich) in horizontaler Richtung etwas vergrößert
wird. Demgegenüber wird er durch die Modulationseinheit (41)
in vertikaler Richtung etwas kleiner eingestellt. Dies kommt
der Formatanpassung von 4 : 3-Bildformat auf 16 : 9-Bildformat
entgegen. Bei konventionellen Fernsehempfangsgeräten mit
Bildröhre beträgt der Überstrahlbereich sowohl in vertikaler
Richtung als auch in horizontaler Richtung jeweils 7% mehr
als der eigentliche Bildbereich, und sich zu gleichen Teilen
nach oben und unten sowie nach rechts und links ausdehnt.
Bei formatangepaßten Bildern wird der Überstrahlbereich
erfindungsgemäß so gewählt, daß er in horizontaler Richtung
nur noch 4% mehr als der Bildbereich beträgt und in
vertikaler Richtung hingegen 10% mehr. Jeweils wieder
gleichmäßig verteilt. Dadurch wird bewirkt, daß der
Zoomfaktor insbesondere in horizontaler Richtung in den
Seitenbereichen etwas geringer gewählt werden kann.
In Fig. 12 ist diese Anpassung dargestellt. Mit der
Bezugszahl (70) ist der Bildschirmbereich der Bildröhre
bezeichnet, mit der Bezugszahl (71) ist der Überstrahl
bereich bei einem konventionellen Bildschirmgerät
bezeichnet. Und mit der Bezugszahl (72) ist der angepaßte
Überstrahlbereich gemäß der Erfindung bezeichnet. Dieser
Bereich ist auch gestrichelt dargestellt.
Claims (10)
1. Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern, insbesondere
Videobildern, wobei die Bilder von einem definiertem
erstem Bildseitenverhältnis in ein definiertes zweites
Bildseitenverhältnis umgewandelt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß das Originalbild in einen Mitten
bereich (10), einen oberen und unteren Seitenbereich
(13), einen linken und rechten Seitenbereich (12) und
vier Eckbereiche (11) eingeteilt wird, wobei der Mitten
bereich (10) mit einem erstem bestimmtem Zoomfaktor in
horizontaler und vertikaler Richtung gezoomt wird, wobei
im oberem und unterem Seitenbereich (13) in horizontaler
Richtung mit dem selben ersten bestimmten Zoomfaktor
gezoomt wird und in vertikaler Richtung mit einem zweitem
bestimmtem Zoomfaktor gezoomt wird, wobei im linken und
rechten Seitenbereich (12) in vertikaler Richtung mit dem
selben ersten bestimmten Zoomfaktor gezoomt wird, in
horizontaler Richtung jedoch mit einem drittem bestimmtem
Zoomfaktor gezoomt wird und wobei in den Eckbereichen
(11) in vertikaler Richtung mit dem zweitem bestimmtem
Zoomfaktor gezoomt wird und in horizontaler Richtung mit
dem drittem bestimmtem Zoomfaktor gezoomt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite und dritte
bestimmte Zoomfaktor so gewählt wird, daß die Format
anpassungen im Mittenbereich (10) und in den oberen und
unteren Seitenbereichen (13), und in den linken und
rechten Seitenbereichen (12) sowie in den vier Eckberei
chen (11) sich so ergänzen, daß ein formatfüllendes Bild
mit dem zweitem Bildseitenverhältnis entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite und
dritte bestimmte Zoomfaktor in Abhängigkeit von der
Position eines Bildelementes im jeweiligen Bereich
variiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zweite bestimmte
Zoomfaktor und/oder der dritte bestimmte Zoomfaktor so
variiert wird, daß die entstehende Verzerrung des Bildes
mit kleiner werdendem Abstand zum äußeren Bildrand hin
größer wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
4, wobei das erste Bildseitenverhältnis dem Verhältnis
4 : 3 und das zweite Bildseitenverhältnis dem Verhältnis
16 : 9 entspricht.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche mit einer Verarbeitungsstufe
(21) zur Digitalisierung von analogen Videosignalen eines
Videobildes aufweisend ein erstes Bildseitenverhältnis,
mit einer Formatwandlungseinheit (27) zur Erzeugung von
digitalen Daten für ein Videobild mit einem zweitem
Bildseitenverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formatwandlungseinheit (27) aus zwei hintereinander
geschalteten digitalen Filterstufen (24, 25) besteht,
wobei die erste digitale Filterstufe (24) zur Anpassung
der digitalen Daten des Videobildes in vertikaler
Richtung vorgesehen ist und die zweite digitale Filter
stufe (25) zur Anpassung der digitalen Daten des
Videobildes in horizontaler Richtung vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei vor der Format
wandlungseinheit (27) eine Normwandlungseinheit (23)
vorgesehen ist, um die nach einem Zeilensprungverfahren
verschachtelten Videosignale in progressive Videosignale
mit einer erhöhten Zeilenfrequenz umzuwandeln.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste und
zweite digitale Filterstufe (24, 25) als digitales
Polyphasenfilter ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Filterstufe
(24) durch eine Modulationseinheit (41) für die Vertikal
ablenkspannung einer Bildröhre (29) ersetzt ist und die
Modulationseinheit (41) die Formatanpassung des Bildes in
vertikaler Richtung durchführt, indem sie die
Elektronenstrahlen der Bildröhre entsprechend angepaßt
ablenkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Ablenkeinheit
(43) vorgesehen ist, die Überstrahlbereichs-Anpaßmittel
(41, 42) aufweist, die den Überstrahlbereich des
mindestens einen Elektronenstrahls der Bildröhre (29) so
beeinflussen, daß er in vertikaler Richtung vergrößert
und in horizontaler Richtung verkleinert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997117140 DE19717140A1 (de) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997117140 DE19717140A1 (de) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19717140A1 true DE19717140A1 (de) | 1998-10-29 |
Family
ID=7827495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997117140 Withdrawn DE19717140A1 (de) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
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