DE19717140A1 - Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formatumwandlung von Bildern, insbesondere Videobildern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

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.

Erfindung

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.

Zeichnungen

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.

Beschreibung der Erfindung

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.