DE19909756C1 - Verfahren zur Bildeinblendung - Google Patents

Abstract

Bei Bildeinblendungen, wie beispielsweise Picture-in-Picture, äußern sich Schwankungen der Zeilendauer in Positionsverschiebungen gegenüber der gewünschten Position der eingeblendeten Bilder. DOLLAR A Um Positionsverschiebungen in horizontaler Richtung zu verhindern, wird vorgesehen, daß die Einblendposition in Abhängigkeit von einer ermittelten Zeilendauer korrigiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Bild-in-Bild-Einblendungen in Fernsehempfängern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildeinblendung in Videobilder, wie es beispielsweise bei Fernsehbildern ange­ wendet wird. Bei der Bild-in-Bild-Einblendung wird in das ge­ wöhnliche Fernsehbild ein kleineres Zweitbild eingefügt, das gleichzeitig mit dem Fernsehbild betrachtet werden kann. Zur Bildeinblendung gehören auch die Anzeige von Untertiteln, Be­ dienungsmenues und sonstigen Darstellungen, die ein Zeichen­ generator zur Anzeige im Hauptbild erzeugt.

Zur Bild-in-Bild-Einblendung bei Videosignalverarbeitungsge­ räten, insbesondere Fernsehempfängern, ist die Zwischenspei­ cherung des einzublendenden Bildes in einem Bildspeicher er­ forderlich, um das Bildsignal des einzublendenden Bildes zu verzögern, so daß es synchron zum Hauptbild an einer vorgege­ benen Stelle einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, dargestellt werden kann. Die Synchronisation mit dem Hauptbild erfolgt dabei mit Vertikal- und Horizontalsyn­ chronsignalen. Insbesondere Störungen der Horizontalimpulse machen sich in der horizontalen Bildlage durch Wackeln und Verschiebungen bemerkbar.

In der US 4,638,360 ist ein Fernsehsystem zur Bildeinblendung beschrieben, bei dem die Verzögerungen des Signals für das einzublendende Bild in Bezug auf die Phase des Systemtaktes unter Berücksichtigung des Horizontalsynchronimpulses des Haupt- oder einzublendenden Bildes geregelt werden, um Stö­ rungen im einzublenden Bild zu verringern. Ein ähnliches Ver­ fahren für einen Fernsehempfänger ist in der EP 0 406 698 A2 offenbart.

Zur Synchronisierung des Einblendkanals für das einzublenden­ de Bild mit dem Hauptkanal des Hauptbildes eignen sich Schal­ tungsanordnungen mit Phasenschiebern, bei denen ein an ein Referenzimpuls gekoppeltes Ausgangstaktsignal erzeugt wird, das eine hohe Phasenkopplung aufweist. Bei einem Phasenschie­ ber liegt die Taktfrequenz fest. Die Anzahl der Takte zwi­ schen zwei horizontalen Synchronsignalen des Hauptkanals ist von deren zeitlichen Abstand abhängig. Synchronisation ist dann hergestellt, wenn die Flanke des Horizontalsignals mit der Flanke des Taktsignals für den Einblendkanal zeitlich zu­ sammenfallen.

Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines an einen Refe­ renzimpuls gekoppelten Ausgangstaktsignals ist in der DE 195 06 543 C1 beschrieben.

Die Zeilenablenkung im Fernsehempfänger erfolgt unabhängig von den Bildsignalen. Signale des Hauptkanals mit unter­ schiedlicher Zeilendauer werden daher immer auf die gleiche Strecke des Bildschirms abgebildet. Da die Signale des Ein­ blendkanals mit denen des Hauptkanals gekoppelt sind, führen Änderungen der Zeilendauer zu Positionsverschiebungen des eingeblendeten Bildes.

Ein Beispiel soll dies verdeutlichen. Ein Signal des Hauptka­ nals von 1 µs Länge wird auf 1 cm des Bildschirms abgebildet. Verändert sich die Zeilendauer um 5%, d. h. das Signal ist nun 1,05 µs lang, sind weiterhin 1 cm zu sehen. Ein nach 10 µs eingeblendetes Signal wird aber einmal nach 10 cm und bei der veränderten Zeilendauer nach 9,5 cm eingeblendet, weil der Takt des Phasenschiebers unabhängig von der Zeilendauer des Hauptkanals ist.

Da bei schwankender Zeilendauer das einzublendende Bild mehr­ mals in der Sekunde seine Position innerhalb des Hauptbildes ändert, wird einem Betrachter der Eindruck eines zitternden einzublendenden Bildes vermittelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Einblendung eines einzublenden Bildes anzugeben, bei dem die Position des einzublenden Bildes innerhalb des Hauptbildes unabhängig von der Zeilendauer des Signals für das Hauptbild ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkma­ len des Patentanspruches 1.

Die Erfindung sieht vor, daß die aufgrund von Änderungen der Zeilendauer von Zeilen des Hauptbildes zu erwartenden Positi­ onsverschiebungen des eingeblendeten Bildes berechnet werden und die tatsächliche Einblendposition gegenüber einer zu wäh­ lenden Position bei stets konstanten Zeilendauern korrigiert wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß unerwünschte Positionsver­ schiebungen des eingeblendeten Bildes vermieden werden. Damit ist eine zitterfreie Darstellung des eingeblendeten Bildes möglich.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Erfindung mit einer digi­ talen Schaltungsanordnung durchführbar ist und vorhandene Synchronisationsschaltungen mit Phasenschieber zur Durchfüh­ rung des Verfahrens einfach zu erweitern sind.

Zur Korrektur der Einblendposition des einzublenden Bildes eignet sich eine Anpassung der Anzahl der Bildpunkte, nach denen jeweils gemessen vom Beginn einer Zeile des Hauptbildes an eine Zeile des einzublenden Bildes in das Hauptbild einge­ fügt wird, um einen Faktor. Dieser Faktor ergibt sich aus dem Verhältnis der von einer nominellen Zeilendauer abweichenden Zeilendauer einer Zeile des Hauptbildes und dieser nominellen Zeilendauer. Die nominelle Zeilendauer ist die Länge eines Signals mit dem Signalinhalt für eine Zeile des Hauptbildes bei ungestörter Übertragung und Verarbeitung des Signals.

Der Fehler in der Messung der Zeilendauer läßt sich verrin­ gern, wenn die Zeilendauer über mehrere Zeilen des Hauptbil­ des gemittelt wird. Bei der Ermittlung der Zeilendauer für eine Zeile wird die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Startimpulsen gemessen. Bei einer Mittlung wird die Zeit zwi­ schen einem ersten Startimpuls und beispielsweise dem sech­ sten auf ihn folgenden Startimpuls bestimmt. Die gemittelte Zeilendauer ist dann 1/6 dieser Zeit.

Bei einer Bildeinblendung ist das Signal für das Hauptbild mit demjenigen für das einzublendende Bild synchronisiert. Durch Abzählen von Takten ab Auftreten des Startimpulses kann bestimmt werden, wo innerhalb einer Zeile des Hauptbildes das einzublendende Bild einzufügen ist. Während eines Takts wird eine bestimmte Anzahl von Bildpunkten auf dem Bildschirm an­ gezeigt. Bei mehreren Takten wird also ein Vielfaches der Bildpunkte eines Taktes dargestellt.

Einem Ausfransen von vertikalen Kanten des einzublendenden Bildes kann entgegengewirkt werden, indem eine ermittelte Einblend-Position auch bei den nachfolgenden Zeilen des Hauptbildes unabhängig von der tatsächlichen Zeilendauer bei­ behalten wird. Beispielsweise kann vorgesehen werden, daß in­ nerhalb eines Halbbildes des Hauptbildes die Einblend- Position einheitlich ist. Erst für die Zeilen des darauffol­ genden Halbbildes wird eine neu berechnete Einblendposition herangezogen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird von einer vorliegenden Einblendposition nur dann abgewichen, wenn die Differenz der aktuellen Zeilendauer zu der davor berech­ neten Zeilendauer einen bestimmten Betrag überschreitet. Um ein Hin- und Herspringen zwischen zwei Einblendpositionen zu vermeiden, kann dieser Betrag unterschiedlich gewählt sein, je nachdem, ob die Differenz positives oder negatives Vorzeichen aufweist.

Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur nä­ her erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung der Einblendpositi­ on.

In Fig. 1a sind schematisch ein Hauptbild HB und ein Einfü­ gebild EB, das in das Hauptbild HB eingeblendet ist, darge­ stellt. Das Hauptbild HB ist aus Bildzeilen zusammengesetzt, von denen eine in der Fig. 1a als Hauptbildzeile HBZ hervor­ gehoben ist. Die Bildzeilen des Hauptbildes HB werden durch Bildpunkte gebildet. Das Hauptbild HB wird über ein Hauptvi­ deosignal HVS übertragen, das neben der eigentlichen Bildin­ formation, die auf einem Bildschirm dargestellt werden soll, auch Steuerimpulse enthält. Die Steuerimpulse dienen dazu, daß eine zu einem bestimmten Zeitpunkt übertragene Bildinfor­ mation an der dafür vorgesehenen Stelle auf dem Bildschirm angezeigt wird. Die Steuersignale weisen einen Horizontalim­ puls IP auf. Dieser signalisiert jeweils den Beginne einer neuen Hauptbildzeile.

Soll beispielsweise das Hauptbild HB auf einer Kathoden­ strahlröhre dargestellt werden, so muß das Hauptvideosignal HVS in einer Weise mit dem Elektronenstrahl, der den Bild­ schirm zeilenweise abtastet, synchronisiert werden, daß beim Auftreten des Horizontalimpulses IP im Hauptvideosignal HVS der Elektronenstrahl auf den Beginn einer neuen Hauptbildzei­ le HBZ springt.

Der zeitliche Abstand zwischen dem Beginn eines ersten Hori­ zontalimpulses und dem Beginn eines ihm unmittelbar folgenden zweiten Horizontalimpulses wird als nominelle Zeilendauer NZD der Hauptbildzeile HBZ bezeichnet. Beim PAL-Fernsehstandard beträgt die nominelle Zeilendauer NZD 64 µs. Die nominelle Zeilendauer ist ein Sollwert, der bei idealen Bedingungen gültig ist. Durch Störungen, die dem Hauptvideosignal HVS überlagert sind, oder eine ungenaue Detektion des Horizontal­ impulses IP kann eine tatsächliche Zeilendauer TZD länger oder kürzer als die nominelle Zeilendauer NZD sein. Dies ist insbesondere bei einer Wiedergabe des aufgezeichneten Haupt­ videosignals HVS über einen Videorecorder der Fall.

Bei einer Einblendung des Einfügebildes EB in das Hauptbild HB werden die Bildpunkte des Hauptbildes HB, die in einem durch das Einfügebild EB festgelegten Fenster liegen, durch ein Videosignal, das dem Einfügebild EB zugeordnet ist, be­ stimmt.

Innerhalb des Hauptbildes HB kann das Einfügebild EB ver­ schiedene vertikale und horizontale Positionen einnehmen. Die vertikale Position des Einfügebildes EB läßt sich beispiels­ weise durch die Nummer der Hauptbildzeile beschreiben, in der die erste Zeile des Einfügebildes EB liegt. Ist dies die er­ ste Hauptbildzeile, so befindet sich das Einfügebild EB am oberen Rand des Hauptbildes HB.

Die horizontale Position HP des Einfügebildes EB kann als An­ zahl der Bildpunkte zwischen dem Beginn der Hauptbildzeile HBZ und einem ersten Bildpunkt einer Zeile des Einfügebildes EB beschrieben werden.

Die Einblendung des Einfügebildes EB muß mit dem Hauptbild HB synchronisiert werden, damit ein stehendes Einfügebild auf dem Bildschirm zu sehen ist. Die Synchronisation wird mit ei­ nem Phasenschieber erreicht, der das Hauptvideosignal HVS mit dem Videosignal für das Einfügebild mit ihren Phasen verkop­ pelt.

Bezüglich einer horizontalen Richtung im Hauptbild HB wird das Einfügebild EB dann eingeblendet, wenn nach Auftreten des Horizontalimpulses IP im Hauptvideosignal HVS eine bestimmte Anzahl von Takten gezählt wurde. Während jedes Taktes werden in der gerade aufzubauenden Hauptbildzeile eine konstante An­ zahl von Bildpunkten für diese Zeile auf dem Bildschirm ange­ zeigt. Je mehr Takte seit Erkennung des Horizontalimpulses IP vergangen sind, je weiter ist die entsprechende Hauptbildzei­ le aufgebaut. Innerhalb der horizontalen Richtung wird das Einfügebild EB an der Stelle begonnen, an dem die Bildpunkte des Hauptbildes HB zu einem betrachteten Zeitpunkt darge­ stellt würden, wenn keine Einblendung vorgesehen wäre. Eine gewünschte horizontale Position WP ist also abhängig von der bestimmten Anzahl von Takten, die nach dem Horizontalimpuls IP gezählt werden.

In dem Beispiel nach Fig. 1a sind seit dem Anfang der Haupt­ bildzeile HBZ, also seit dem Auftreten des Horizontalimpulses IP bis zu einem Einblendezeitpunkt 20 µs vergangen. Es wird angenommen, daß dies 300 Takten entspricht. Innerhalb dieser 300 Takte werden die Bildpunkte des Hauptbildes HB, danach für eine von der Größe des Einfügebildes EB abhängigen Anzahl von Takten die Bildpunkte des Einfügebildes EB auf dem Bild­ schirm dargestellt.

Wird davon ausgegangen, daß die tatsächliche Zeilendauer TZD gleich der nominellen Zeilendauer NZD ist, so wird in dem Beispiel nach Fig. 1a das Einfügebild EB im Abstand von 25 cm vom linken Rand eingeblendet. Die 25 cm entsprechen der gewünschten horizontalen Position WP, die in diesem Fall auch die wirkliche horizontale Position HP ist. Dabei sei angenom­ men, daß die Länge der Hauptbildzeile ZBZ = 80 cm ist.

In Fig. 1b weicht die tatsächliche Zeilendauer TZD = 67 µs von der nominellen Zeilendauer NZD = 64 µs ab. Das Hauptvi­ deosignal HVS wird weiterhin auf den 80 cm des Bildschirms abgebildet. Wiederum wird nach 20 µs nach Detektion des Hori­ zonalimpulses IP das Einfügebild EB eingeblendet. Die Anzahl der Takte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Horizontalimpul­ sen ist bei einer längeren Zeilendauer größer als bei einer kürzeren. Um das Einfügebild EB ganz rechts im Hauptbild HB darzustellen, muß eine größere Anzahl von Takten vergehen als im Beispiel nach Fig. 1a mit der nominellen Zeilendauer NZD. Wird das Einfügebild EB wiederum nach 300 Takten, was wieder­ um 20 µs entspricht, ab Auftreten des Horizontalimpulses IP eingeblendet, so erscheint es auf dem Bildschirm mit einem geringeren Abstand zum linken Bildrand des Hauptbildes HB. Die wirkliche horizontale Position HB entspricht nicht mehr der gewünschten horizontalen Position WP. Im Beispiel nach Fig. 1b wird angenommen, daß die Einblendung bereits nach 23,9 cm gegenüber 25 cm bei dem Beispiel nach Fig. 1a er­ folgt. Der Takt des Phasenschiebers ist unabhängig von der Zeilendauer des Hauptbildes HB.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich zunutze, daß die wirkliche horizontale Position HP von der tatsächlichen Zei­ lendauer TZD beeinflußt wird.

Ist die tatsächliche Zeilendauer TZD bekannt, so kann die wirkliche horizontale Position HP berechnet werden. Wird die berechnete Position von der gewünschten horizontalen Position WP abweichen, wird eine Korrektur durchgeführt.

Zwischen der Anzahl der Takte und der Anzahl der Bildpunkte besteht ein fester Bezug, da innerhalb eines Taktes eine kon­ stante Anzahl von Bildpunkten angezeigt wird. Damit das Ein­ fügebild EB an der wirklichen horizontalen Position HP, z. B. 25 cm vom Beginn der Hauptbildzeile, auf dem Bildschirm er­ scheint, muß die Einblendung je nach tatsächlicher Zeilendau­ er TZD nach einer unterschiedlichen Anzahl von Bildpunkten in der Hauptbildzeile erfolgen. Um die Einblendung bei der ge­ wünschten horizontalen Position WP zu erreichen, muß bei ei­ ner die nominelle Zeilendauer NZD übersteigende Zeilendauer die Anzahl der Bildpunkte nach dem Horizontalimpuls IP bis zur Einblendung des Einfügebildes EB größer sein als bei der nominellen Zeilendauer NZD.

Die bestimmte Anzahl von Bildpunkten b_ist, nach dem die Ein­ blendung erfolgt, kann beschrieben werden durch:

b_soll ist dabei die Anzahl der Bildpunkte gezählt ab Beginn der Hauptbildzeile, bei der die Zeile des Einfügebildes EB bei der gewünschten horizontalen Position WP einzublenden wä­ re, wenn die tatsächliche Zeilendauer TZD gleich der nominel­ len Zeitdauer NZD wäre.

T_nom ist der Betrag der nominellen Zeilendauer NZD und T_ist ist die tatsächliche Zeilendauer TZD. Es kann günstig sein, T_nom so zu wählen, daß der Wert etwas von dem durch ei­ nen Fernsehstandard vorgegebenen Wert abweicht, also T_nom ge­ ringfügig größer oder kleiner als ein Normwert ist. Es kann vorteilhaft sein, bei unterschiedlichen Quellen für das Hauptvideosignal HVS unterschiedliche Werte von T_nom zu Grunde zu legen. Beispielsweise wird für Videorecorderbetrieb T_nom anders gewählt als bei Empfang des Hauptvideosignals HVS über Antenne.

b_soll ergibt sich direkt aus der gewünschten horizontalen Po­ sition WP. Bei der nominellen Zeilendauer NZD ist die Anzahl der Takte, die die Hauptbildzeile HBZ umfaßt, proportional zur Länge, auf der der Bildschirm mit der Hauptbildzeile HBZ beschrieben wird. Die Anzahl der Bildpunkte, nach denen die Einblendung erfolgen soll, beträgt beispielsweise die Hälfte der Anzahl der Bildpunkte der kompletten Hauptbildzeile HBZ, wenn die Einblendung in der Mitte des Bildschirms gewünscht ist.

Der Wert T_ist für die tatsächliche Zeilendauer TZD ist der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Horizon­ talimpulsen. Um den Einfluß von Meßfehlern zu verringern, ist es vorteilhaft, die tatsächliche Zeilendauer von mehreren Hauptbildzeilen zu messen und die so ermittelte Dauer durch die Anzahl der für die Messung herangezogenen Zeilen zu divi­ dieren, also eine Mittlung der Zeilendauern über mehrere Hauptbildzeilen durchzuführen.

Die bestimmte Anzahl von Bildpunkten b_ist kann für jede Haupt­ bildzeile, in die eine Zeile des Einfügebildes EB eingeblen­ det werden soll, herangezogen werden. Um einem Ausfransen von vertikalen Kanten innerhalb des Einfügebildes EB entgegenzu­ wirken, kann bei aus Halbbildern zusammengesetzten Hauptbil­ dern b_ist jeweils in dem Halbbild einheitlich gewählt werden.

Wechselt b_ist innerhalb des Einfügebildes EB häufig seinen Wert, kann sich das durch Wackeln des Einfügebildes EB be­ merkbar machen. Es kann daher vorgesehen werden, daß der be­ rechnete Wert von b_ist nur dann zur Einblendung herangezogen wird, wenn die Differenz des zuvor ermittelten Wertes von b_ist eine zuvor festgelegte Schwelle überschreitet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Einblendung eines Einfügebildes (EB) in ein aus mehreren Zeilen aufgebautes Hauptbild (HB), das mit einem Videosignal übertragen wird und bei dem mit dem Aufbau einer neuen Zeile des Hauptbildes (HB) aus Bildpunkten begonnen wird, wenn ein Startimpuls im Videosignal detektiert wird, mit den folgenden Schritten:

• - die zeitliche Dauer zwischen zwei Startimpulsen wird er­ mittelt,
• - nach einer bestimmten, von der ermittelten Dauer und einer gewünschten vertikalen Position des Einfügebildes (EB) in­ nerhalb des Hauptbildes (HB) abhängigen Anzahl von Bild­ punkten ab Beginn einer für die Einblendung vorgesehen Zeile des Hauptbildes (HB) wird eine Zeile des Einfügebil­ des (EB) innerhalb dieser vorgesehen Zeile des Hauptbildes (HB) eingeblendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Bildpunkten, nach denen die Ein­ blendung erfolgt, beschrieben wird durch:
wobei gilt:
T_ist ist die zeitliche Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgen­ den Startimpulsen,
T_nom ist die nominelle Zeilendauer einer vollständigen Zeile des Hauptbildes (HB) und
b_soll ist die Anzahl der Bildpunkte ab Beginn einer Zeile des Hauptbildes (HB), bei der die Zeile des Einfügebildes (EB) bei der gewünschten horizontalen Position einzublenden wäre, wenn die zeitliche Dauer zwischen den zwei Startimpulsen T_ist = T_nom wäre.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer zwischen einem m-ten Startimpuls und einem n- ten Startimpuls ermittelt wird und der (n-m)te Teil der Dauer zur Bestimmung der bestimmten Anzahl von Bildpunkten verwen­ det wird, wobei gilt: n < m.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Bildpunkten ein ganzzeiliges Vielfaches von k Bildpunkten beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Bildpunkten, nach der jede Zeile des Einfügebildes (EB) innerhalb der jeweils vorgesehenen Zeile des Hauptbildes (HB) eingeblendet wird, für alle Zeilen des Einfügebildes (EB) einheitlich ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Bildpunkten, nach der jede Zeile des Einfügebildes (EB) innerhalb der jeweils vorgesehenen Zeile des Hauptbildes HB eingeblendet wird, für geradzahlige und ungeradzahlige Zeilen des Einfügebildes (EB) jeweils ein­ heitlich ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Bildpunkten (b_ist), nach der eine erste Zeile des Einfügebildes (EB) innerhalb der vorgesehenen Zeile des Hauptbildes (HB) eingeblendet wird, auch für wenig­ stens eine der ersten Zeile folgenden Zeile verwendet wird, wenn die Abweichung der für die folgende Zeile berechneten Anzahl von Bildpunkten unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Schwelle bei positiven Abweichungen aus einem ersten Schwellwert und bei negativen Abweichungen aus einem zweiten, vom ersten verschiedenen Schwellenwert be­ steht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nominelle Zeilendauer auswählbar ist.