DE2836512A1

DE2836512A1 - Anordnung zum vermindern des stoeranteils in videosignalen

Info

Publication number: DE2836512A1
Application number: DE19782836512
Authority: DE
Inventors: John P Rossi; Marvin A Stern
Original assignee: CBS Inc
Current assignee: CBS Broadcasting Inc
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2401570B1; JPS6213877B2; DE2836512C2; US4107739A; FR2401570A1; GB2003360B; CA1103348A; GB2003360A; JPS5435619A

Description

10 376 Ks/Ki

CBS C-1204

U.S. Serial Ko: 826,292

Piled: August 22, 1977

CBS Inc.
Stamford, Connecticut. V.St.v.A.

Anordnung zum Vermindern des Störanteils in Videosignalen

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Verarbeiten von Fernsehsignalen und betrifft insbesondere Maßnahmen zur Verminderung des Stör- bzw. Rauschanteils in Farbbildsignalen.

In einer älteren deutschen Patentanmeldung gemäß der Offenlegungsschrift 27 50 173, auf deren Offenbarungen hier Bezug genommen wird, ist ein System beschrieben, mit dem sich Störanteile sowohl in den Leuchtdichte- als auch den Farbartkomponenten eines !Farbfernsehsignal s vermindern lassen, auch wenn zwischen aufeinanderfolgenden Bildern eine merkliche Bewegung liegt. Dieses System bedient sich der Bildspeicherintegration und enthalt eine Verzögerungs- oder Speichereinrichtung, die ein einzelnes Fernsehbild (Vollbild) speichern kann, und eine Summierungseinrichtung, um einen Bruchteil der Amplitude des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signals mit einem Bruchteil der Amplitude des gegenwärtigen (neu ankommenden) Videosignals zu addieren. Das System wirkt als sogenanntes "rekursives Filter" und ändert dabei automatisch den auf die Summierungseinrichtung rückgekoppelten Amplitudenbruchteil des gespeicherten Signals als.Funktion der Differenz zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Signal, um auf diese Weise die Integrationszeitkonstante des Filters zur Berücksichtigung der Bewegung zwischen dem gegenwärtigen Signal

und den gespeicherten Bildern zu berücksichtigen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Teil des in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen Systems, und die nachfolgende zusammenfassende Beschreibung des störvermindernden Systems wird das mit der Erfindung zu lösende Problem aufzeigen.

Hierzu sei zunächst auf die Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen, die der Figur 1 der erwähnten älteren Anmeldung entspricht und im vorliegenden Fall eine digitale Ausführungsform des störsignalvermindernden Systems bedeuten soll. Das auf der Eingangsleitung 10 ankommende Videoeingangssignal, das in Pulscodemodulation (PCM) gemäß der US-Pa tent schrift 3 94-6 432 mit einem 8-Bit-Code verschlüsselt sei, wird über ein veränderbares Dämpfungsglied 12 auf einen Eingangsanschluß einer Summier schaltung 14 gegeben. Das Aus·= gangssignal der Summierschaltung 14 wird einer Verzögerungseinrichtung 16 zugeführt, deren Verzögerungszeit im wesentlichen gleich 525 H ist (H entspreche der Zeit einer Fernsehzeilenperiode), d.h. die Einrichtung 16 bringt eine Verzögerung gleich einer Vollbildperiode, da beim hier betrachteten System (NTSC-System) 525 Zeilen je Vollbild durchlaufen werden,, Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 16 wird über einen Farbartinverter 18 und ein veränderbares Dämpfungsglied 20 auf einen zweiten Eingang der Summierschaltung 14 gegebene Die Dämpfungsglieder 12 und 20, hier nur sehr schematisch dargestellt, sind starr miteinander gekuppelt und bringen einen Übertragungsfaktor der Größe (1 - a) bzw. der Größe a. D.h., ein Bruchteil (1 - a) der Amplitude des ankommenden bzw. gegenwärtigen Videosignals wird dem einen Eingang der Summierschaltung 14 zugeführt, während ein Bruchteil a der Amplitude des gespeicherten Videosignals dem anderen Eingang der Summierschaltung zugeführt wird. Venn also der Wert von a z.B. erhöht wird₉ dann erhöht sich der auf die Summierschaltung gegebene Anteil des gespeicherten Signals, !fahrend der auf die Summier schaltung gegebene Anteil des gegenwärtigen Videosignals kleiner wird« Wenn umgekehrt der Wert von a vermindert wird, dann empfängt die Summierschaltung einen größerwerdenden Anteil des gegenwärtigen Signals und einen kleiner werdenden Anteil des gespeicherten Signals.

Wenn zwischen aufeinanderfolgenden Vollbildern keine Bewegung ist, dann haben die diese beiden Vollbilder darstellenden Videosignale

identischen Informationsinhalt und werden sich nur im Betrag des Rauschens voneinander unterscheiden. Wenn eine Vielzahl solcher identischer Signale in der vorstehend beschriebenen Weise summiert wird, dann ist das resultierende Signal identisch mit jedem der summierten Signale und hat den gleichen Betrag wie das ankommende Signal, weil die Summe von a und (1 - a) stets gleich 1 ist. Wenn jedoch unregelmäßige zufällige Störungen (Rauschen) im Videosignal vorhanden sind, die sich im Betrag und in der Verteilung von Vollbild zu Vollbild ändern können, dann werden sich diese Störkomponenten bei der Summierung auslöschen oder jedenfalls nicht verstärken, wie es andererseits die Nutzkomponenten des periodischen Videosignals tun. Liegt aber zwischen dem ankommenden Videosignal und den gespeicherten Vollbildern eine Bewegung, dann wird die Schärfe des Fernsehbildes beeinträchtigt. Gemäß einem anderen Aspekt des in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen Systems wird dieses Bewegungsproblem dadurch gelöst, daß die Bewegung zwischen den gespeicherten Vollbildern und dem gegenwärtigen Signal gefühlt wird, wenn das Bild Element für Element durch das System läuft, und daß abhängig von der Auswertung dieser Bewegung der Wert des Übertragungsfaktors a (und somit auch der Wert von fl - a)) geändert wird, um den Beitrag der gespeicherten vergangenen Signale zum störverminderten Videoausgangssignal zu ändern. Wenn sich die Signalamplitude eines Bildelements aus dem gleichen Szenenobjekt in den gespeicherten Signalen genügend stark von der Amplitude desselben Elements im gegenwärtigen Videosignal unterscheidet, dann wird die Vorgeschichte dieses Bildelements ignoriert, und nur das gegenwärtige Signal wird zum Ausgangsanschluß übertragen. Für dieses spezielle Bildelement gibt es dann zwar keine Verbesserung des Störabstandes, andererseits ist aber zu bedenken, daß eine Bewegung meistenteils nur an den Rändern und in feinen Details der Objekte und nicht in großen Flächen von Objekten beobachtet wird. D.h., es ist die Grenze zwischen einem Objekt in einer Szene und seinem Hintergrund, wo eine Bewegung im wiedergegebenen Fernsehbild wahrnehmbar wird. Eingedenk dieser Tatsache ist das System so ausgelegt, daß es beim Fühlen einer Bewegung die Ubertragungsfaktoren a und (1 - a) in einer V/eise ändern kann, bei welcher dieser Bewegung Rechnung getragen wird, d.h. der Wert von a kann bis auf Null gebracht v/erden, um nur das

gegenwärtige Signal zum Ausgangsanschluß zu übertragen»

Bei der in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen Ausführungs* form wird der Bildelement für Bildelement erfolgende Vergleich der gespeicherten vergangenen Vollbilder mit den entsprechenden Bildelementen des ankommenden Videosignals mit einer Folgefrequenz entsprechend dem Dreifachen der Farbhilfsträgerfrequenz des Videosignals durchgeführt, d.h„ beim NTSC-System mit einer Folgefre·= quenz von 10,7 MHz. Das System wird also alle 93 Nanosekunden aufgerufen, zu entscheiden, wie groß der auf die Summierschaltung 14 zurückzukoppelnde Betrag des gespeicherten Signals (d.h„ der Anteil a) sein soll. Wegen der hohen Arbeitsgeschwindigkeit und wegen der Natur des Vergleichsvorgangs gibt es gelegentlich Verzögerungen beim Treffen der Entscheidung zur Durchführung einer Änderung des Werts von a₉ was wiederum zu bestimmten unerwünschten Effekten im wiedergegebenen Fernsehbild führte

Die Natur dieses Eroblems wird bei Betrachtung der Figur 2 deutlich, worin die Wellenform A einen Rand einer Fläche an einem Objekt in einer Szene in einem statischen Zustand zeigtj d„h_o die verschiedenen Bildelemente längs einer einzelnen Zeile eines Videosignals bilden eine ansteigende Vorderflanke eines Impulses„ Der Wellenform A (die das gespeicherte Signal darstelle) sind obere und untere Schwellenwerte ¹Og ^ vorbestimmter Amplitude zugeordnet, und unterhalb bzw, oberhalb dieser Schwellenwerte werden Entscheid düngen bezüglich des Impulses getroffen,, Wenn man festzustellen wünscht, ob ein Unterschied zwischen zwei Signalen (das eine gespeichert und das andere ankommend) besteht und mit keinerlei Rausch- oder Störkomponenten zu rechnen wäre, dann könnte man für die Schwelle eine Vielfalt von Werten nehmen, einschließlich eines Werts von praktisch Null. Leider sind jedoch gewöhnlich beträchtliche Rausch» oder Störkomponenten vorhanden, und damit das System diese Komponenten nicht irrtümlich als Bewegung auffaßt, muß man für die Schwelle irgendeinen endlichen Wert als Kompromiß wählen» Die Wellenform B (die als das ankommende Videosignal zu betrachten sei) stellt dieselben Bildpunkte xfie die Wellenform A dar, gedoch gegenüber der Wellenform A nach rechts verschoben, was bedeutet, daß eine Bex^egung stattgefunden hat» Wenn z_oB„ <äie Wellenform A zum Zeitpunkt t_Q erscheint, dann wird die Wellenform B zu einem

einem Zeitpunkt (t_Q + ^t) erscheinen, wobei Δ^ im !"alle eines ITTSC-ÜPernsehsignals gleich 1/30 Sekunde ist. Der Wellenform B sind Schwellenwerte zugeordnet, die den gleichen Betrag wie die Schwellenwerte bei der Wellenform A haben.

Um die Bewegung zwischen dem ankommenden Signal B und dem gespeicherten Signal A zu fühlen, werden die Signale Element für Element verglichen, und das Vergleichsergebnis wird nach einer bestimmten Eegel ausgewertet. Bei dem in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen System heißt diese Eegel, daß immer wenn die Differenz zwischen den Signalen A und B den Schwellenwert übersteigt, das ankommende Signal B zum Ausgangsanschluß durchgeschaltet wird, und daß umgekehrt immer wenn die Differenz zwischen den Signalen A und B (egal welches Signal das höhere ist) unterhalb der Schwelle liegt, das gespeicherte Signal A gemeinsam mit einem kleinen Anteil des ankommenden Signals zum Ausgangsanschluß übertragen wird. Die Wellenform 0 in Figur 2 stellt die Differenz zwischen der Wellenform A und der Wellenform B dar, genauer gesagt die Differenz A minus B. Der Wellenform C sind die gleichen willkürlichen Schwellenwerte zugeordnet, wie sie an den Wellenformen A und B verwendet werden. Wie erwähnt, entscheidet sich das System für die Verwendung des ankommenden Signals B oder eines größeren Teils desselben, wenn die Differenz zwischen den Wellenformen A und B den Schwellenwert übersteigt. Es ergibt sich also eine Steuerfunktion, wie sie mit der Wellenform D dargestellt ist. D.h., wenn man am linken Ende der Wellenform C beginnt, wird das Signal A mit sehr wenig vom neuen Videosignal zum Ausgang gekoppelt, solange der Wert der Differenz kleiner ist als der Schwellenwert. Wenn dann zum Zeitpunkt T^ die Differenz den Schwellenwert übersteigt, schaltet das System abrupt auf das Signal B um und koppelt dieses Signal für die Folgezeit auf den Ausgang bis zum Zeitpunkt T^? zu dem das Differenzsignal unter den Schwellenwert fällt, woraufhin wieder das Signal A auf den Ausgang des Systems gegeben wird. Bei dem nach der genannten älteren Anmeldung wird also eine "Ein-Aus"-Steuerfunktion durchgeführt, wobei im einen Steuerzustand die maximale Rückkopplung des gespeicherten Signals erfolgt, und im anderen Steuerzustand eine vollständige Umgehung erfolgt.

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Wenn die mit der Wellenform D dargestellte Steuerfunktion auf die Wellenformen A und Bangewandt wird, dann erscheint am Ausgangsanschluß des Systems ein Signal mit der bei E gezeigten Wellenform, die kein getreues Abbild des eigentlich gewünschten Signals ist. Anstatt nur die Wellenform B während des "hohen" Teils der Steuerfunktion D während der Zeitspanne von T. bis T₂ zu erhalten, wird der dem Zeitpunkt T. vorangehende Teil des Signals A auf den Ausgang gekoppelt, und da der Zeitpunkt T₂ erscheint, bevor die Wellenform B den oberen Schwellenwert erreicht hat, wird weniger als alles der Wellenform B auf den Ausgang gekoppelt, so daß am oberen Ende der Wellenform E eine Diskontinuität entsteht. Diese Brucherscheinungen in dem zum Ausgangsanschluß übertragenen B-Signal führen zu verwirrenden Effekten im Fernsehbild und sind daher ein unannehmbares Nebenprodukt der störsignalvermindernden Funktion des Systems.

Ein anderes Problem bei dem in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen System ergibt sich daraus, daß die Ein-Aus-Steuerfunktion dazu führt, daß das Ausgangssignal entweder aus einem großen Anteil des ankommenden Videosignals oder einem großen Anteil des gespeicherten Videosignals besteht. Da das gespeicherte Signal im allgemeinen einen viel niedrigeren Störpegel als das ankommende Videosignal hat (häufig um mehr als 8-&b niedriger), ergibt sich im Ausgangssignal manchmal ein Sprung des Störpegels um mehr als 8 db, wenn das System von einem großen Anteil des gespeicherten Videosignals auf einen großen Anteil des ankommenden Videosignals umschaltet oder umgekehrt. Dieser Sprung des Störpegels kann im resultierenden Fernsehbild stark sichtbar sein.

Die in Figur 2 dargestellte Steuerfunktion D bringt also zwei grundlegende Probleme mit sich: 1. beginnt die Umgehungsaktion nicht früh genug, um den eigentlichen Anfang der Flanke der Wellenform B zu umfassen, und die umgehungsaktion wird zu früh beendet, um das Ende der Flanke des gesendeten Signals noch mitzubekommen. 2. können abrupte Störpegelsprünge in das verarbeitete Fernsehsignal eingeführt werden. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in rauschvermindernden Systemen, die vom integrierenden Typ sind und mit Auswertung der Bildbewegung arbeiten, die oben umrissenen Probleme zu beseitigen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Prinzip dadurch gelöst, daß man die Zeitspanne, während welcher das ankommende Videosignal oder ein großer Seil desselben auf den Ausgang gegeben wird, effektiv erweitert, indem man die Steuerfunktion genügend früh beginnen läßt und ihre Zeitdauer um ein ausreichendes Maß verlängert, und _r daß man sehr schnelle Wechsel von großen Anteilen des gespeicherten Videosignals auf große Anteile des ankommenden Videosignals und umgekehrt verhindert, so daß in dem auf den Ausgangsanschluß gekoppelten Signal keine Diskontinuitäten auftreten, die zu störenden Erscheinungen im wieder gegebenen Bild führen können. Hierzu werden ein oder mehrere (Tors teuer impulse erzeugt, deren Dauer jeweils durch die Amplitudendifferenz zwischen dem gespeicherten und dem ankommenden Signal bestimmt wird und die einen weichen oder vielschrittigen Anstieg des auf den Ausgangsanschluß gekoppelten Anteils der Amplitude des ankommenden Signals bewirken. Sowohl die gespeicherten als auch die ankommenden Signale werden um ein vorbestimmtes Maß verzögert, derart daß der Beginn des oder der Steuerimpulse zeitlich ausreichend weit vor den verzögerten Wellenformen liegt, um in einer vorgreifenden Weise zu wirken. Das Ende des oder der Torsteuerimpulse wird um ein vorbestimmtes Maß genügend weit verzögert, um sicherzustellen, daß das ankommende Videosignal ohne Diskontinuitäten während der Zeitspanne der TorSteuerimpulse zum Ausgang des Systems gekoppelt wird. Ferner wird dafür gesorgt, daß am Ende des oder der TorSteuerimpulse ein weicher oder vielschrittiger Übergang auf größere Anteile des gespeicherten Signals erfolgt.

Weitere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus nachstehender Beschreibung hervor, in der Aufbau und Arbeitsweise einer bevorzugten Ausfuhrungsform an Hand von Zeichnungen erläutert werden.

Figur 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, zeigt das Blockschaltbild eines st or signalvermindernden Systems, in dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Figur 2, auf die ebenfalls bereits Bezug genommen worden ist, zeigt eine Reihe von Wellenformen welche die Natur des mit der Erfindung zu lösenden Problems veranschaulichen;

Figur 5 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips

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der Erfindung;

Figur 4 zeigt das Blockschaltbild eines Systems zum Auswerten der Bewegung zwischen gespeicherten und neu ankommenden Fernsehvollbildern, in welchem die Erfindung realisiert ist.

Die Figur 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Anordnung, die im wesentlichen die Funktion der schematised, in Figur 1 dargestellten Summierschaltung 14 und der Dämpfungsglieder 12 und 20 erfülltο Das ankommende Videosignal wird an der Leitung 10 empfangen und auf eine erste Verzögerungseinrichtung 24 gegeben, und ein gespeichertes Videosignal (z.B_o vom Farbartinverter 18 im System nach Figur 1 kommend) wird auf eine zweite Verzögerungseinrichtung 25 gegeben. Die Verzögerungseinrichtung 24 und 25 ₅ die entweder in Analogtechnik oder in Digitaltechnik ausgeführt und irgendwelche aus mehreren bekannten Bauformen sein können, verzögern das ihnen jeweils zugeführte Signal um jeweils ein endliches Maß Τ,,. Das Verzögerungsmaß ist willkürlich festgelegt, z.B. aufgrund subjektiver Prüfung des wiedergegebenen Fernsehmaterials und ist mindestens genügend groß, um dem Anfang der Steuerfunktion D (Figur 2) "zuvorzukommen" und damit zu verhindern, daß die im linken Teil der Wellenform E erscheinende Diskontinuität des Signals zum Ausgang des Systems übertragen wird« Die Ausgangssignale der Verzögerungseinrichtungen 24 und 25 werden einer Summierechaltung zugeführt, die symbolisch als Potentiometer 26 dargestellt ist, an dessen Endanschlüsse das verzögerte gegenwärtige Videosignal und das verzögerte gespeicherte Videosignal gelegt werden und an dessen Schleifer 26a ein Ausgangsvideosignal abgenommen wird. Mit der Darstellung des Potentiometers soll lediglich versinnbildlicht werden, daß die Summe des gegenwärtigen und des gespeicherten Videosignals am Ausgang konstant sein soll, daß sich aber der jeweilige Anteil jedes Signals entsprechend dem Faktor (1 - a) bzw. a ändern kann»

Die Steuerfunktion D (Figur 2), mittels derer der Anteil des an das Potentiometer 26 gelegten ankommenden Videosignals über dessen Dauer erhöht wird, wird durch eine Subtrahierschaltung 27 und einen Vergleicher 28 erzeugt» Im einzelnen xfird d£s ankommende Videosignal von der Leitung 10 dem einen Eingang der Subtrahierschaltung 27 zugeführt, während das gespeicherte Videosignal von

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der Leitung 23 dem anderen Eingang zugeführt wird. Immer wenn eine Differenz zwischen den beiden Eingangssignal en existiert, die eine Bewegung zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Signal bedeutet, erscheint am Ausgang der Subtrahierschaltung 27 ein diese Differenz darstellendes Signal. Dieses Differenzsignal wird dem Vergleicher 28 zugeführt, der es mit einer Referenzspannung vergleicht, die mit der oben in Verbindung mit Figur 2 beschriebenen Schwellenspannung vergleichbar ist. Immer wenn die Differenz zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Videosignal die Referenzspannung übersteigt, und zwar ungeachtet der Polarität der Differenz, erscheint am Ausgang des Vergleichers ein Steuerimpuls D, der für die Dauer des Überschreitens der Referenzspannung und immer^wenn die Referenzspannung überschritten wirdjpositiv sei. Wie oben liegt der Beginn des Steuerimpulses bei einem mit T^ bezeichneten Zeitpunkt und das Ende des Steuerimpulses bei einem mit Tp bezeichneten Zeitpunkt.

Wie oben erwähnt, ist es notwendig, die Dauer des Steuerimpulses D um ein ausreichendes Maß zu erweitern, um sicherzustellen, daß alle erwartungsgemäßen Übergänge im ankommenden Videosignal stattgefunden haben, bevor das ankommende Videosignal auf die Summierschaltung 26 gekoppelt wird. Zu diesem Zweck wird der Steuerimpuls D einer Einrichtung 29 zugeführt, die mit Τρ-*·Τ'ρ bezeichnet ist, was bedeutet, daß diese Einrichtung 29 das Ende des Steuerimpulses D um irgendein willkürliches Maß verzögert. Die Funktion der Einrichtung 29 ist mit der Wellenform D^! in Figur 3 veranschaulicht _} welche die Ausgangsgröße der Einrichtung 29 darstellt und worin das Ende des Steuerimpulses um ein willkürliches Maß vom Zeitpunkt T„ zum Zeitpunkt T¹ verzögert ist. Der so erzeugte Steuerimpuls D' wird einer in ihrer Umschaltgeschwindigkeit begrenzten Treiberschaltung 31 zugeführt, deren Funktion darin besteht, die Anstiegszeit der Vorderflanke und die Abfallzeit der Rückflanke der Wellenform D¹ zu ändern, wie es mit der Wellenform D^!' gezeigt ist. Im Wesen stellt die Schaltung 31 sicher, daß das Steuersignal D'' keine übermäßig schnellen Diskontinuitäten oder Sprünge enthälti Es wurde gefunden, daß Anstiegs- und Ab^allzeifeen für die Wellenform D¹ in der Größenordnung von 100 bis 200 NanoSekunden zufriedenstellende Übergangszeiten bringen, um das Ausgangssignal zwischen großen Anteilen des gespeicherten Videosignals über

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mittlere Anteile des gespeicherten Videosignals auf große Anteile des ankommenden Videosignals übergehen zu lassen« Alternativ können die gewünschten Anstiegs- und Abfallzeiten der Wellenform D¹' auch mittels eines Tiefpaßfilters erreicht werden. Das Ausgangssignal der Schaltung 31 wird dazu verwendet, die Position des Schleifers 26a am Potentiometer 26 zu steuern, um die auf den Ausgangsanschluß gegebenen Anteile des ankommenden und des gespeicherten Videosignals zu ändern«

Das in Figur 3 gezeigte System enthält also, zusammenfassend gesagt, folgende Mittel: Eine Einrichtung, die als Reaktion auf eine (eine Bewegung bedeutende) Differenz zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Videosignal einen Steuerimpuls erzeugt, um den auf den Ausgang des Systems gekoppelten Betrag des ankommenden Videosignals während der Existenz des Steuerimpulses zu erhöhen; Einrichtungen, welche das ankommende und das gespeicherte Videosignal um ein willkürliches Maß genügend verzögern, um sicherzustellen, daß der Beginn des Steuerimpulses gegenüber den verzögerten ankommenden und gespeicherten Videosignalen ausreichend weit vorverschoben ist, um "vorausgreifend" wirksam zu werden; eine Einrichtung zum Verzögern des Endes des Steuerimpulses und somit zum Verzögern der Rückkehr in einen Zustand, in dem ein größerer Betrag des gespeicherten Videosignals auf die Summierschaltung und somit auf den Ausgang gekoppelt wird; eine Einrichtung zur Schaffung eines weichen Übergangs zwischen verschiedenen Anteilen des gespeicherten und des ankommenden Videosignals. Wie erwähnt,kann das System nach Figur 3 entweder in Analogtechnik oder in Digitaltechnik ausgeführt sein, und in jedem der beiden Fälle können beliebige Schaltungen aus einer Vielzahl zur Verfügung stehender Bauformen verwendet werden.

Vorstehend wurde zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung aus Gründen der Klarheit ein System beschrieben, das mit einer einzigen Steuerfunktion arbeitet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. Es ist auch möglich, das Konzept bei einem System der in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen Art anzuwenden und für den mit dem ankommenden Signal zu mischenden Betrag des gespeicherten Signals während des Erscheinens von mehr als einem Steuerimpuls jeden gewünschten Faktor zu verwenden. Wie dies geschieht, sei nachstehend in Verbindung

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mit Figur 4 erläutert, die eine Ausführungsform zeigt, bei welcher die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in dem bewegungserfassenden System nach Figur 2 der genannten älteren Anmeldung angewendet werden.

Das in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebene System fühlt die Bewegung zwischen gespeicherten Vollbildern und dem gegenwärtigen Signal, während das Bild Element für Element durch das System läuft, und abhängig von der Auswertung dieser Bewegung wird der Wert des "Übertragungsfaktors a (und damit auch des Faktors (1 - a)) geändert, um so den Beitrag der gespeicherten vergangenen Signale zu dem rauscharm gemachten Videoausgangssignal zu ändern. Die Anordnung nach Figur 4, die großenteils der Figur 2 der älteren Anmeldung entspricht, jedoch dieser gegenüber erfindungsgemäß abgewandelt ist, erfüllt im wesentlichen die Funktion der Summierschaltung 14 und der Dämpfungsglieder 12 und 20, wie sie schematisch in Figur 1 dargestellt sind. Das ankommende Videosignal wird auf der Leitung 10 in Form einer 8-Bit-Pulscodemodulation empfangen und einem geeigneten Register zugeführt, das schematisch bei 30 dargestellt ist. Das Eegister 30 empfängt die einzelnen Bits jedes Codeworts, und seine Elemente oder Stufen sind von "0" bis "7" numeriert, wobei die Zahl "0" für das niedrigstwertige Bit und die Zahl "7" für das höchstwertige Bit gilt. Das gespeicherte Videosignal (ebenfalls in 8-Bit-Pulscodemodulation verschlüsselt) wird auf ein ähnliches "Eegister" 32 gegeben, dessen Elemente ebenfalls von "0" bis "7" vom niedrigstwertigen zum höchstwertigen Bit numeriert sind. Zum Fühlen einer eventuellen Bewegung wird das gespeicherte Videosignal "Punkt für Punkt"(d.h. Byte für Byte in Abständen von jeweils 93 NanoSekunden) mit dem ankommenden Videosignal verglichen. D.h., das 8-Bit-Wort welches die Amplitude des totalen vergangenen Signals im Speicher darstellt, wird Bit für Bit mit dem 8-Bit-Wort verglichen, welches die Amplitude des ankommenden Videosignals darstellt. Bei der aargestellten Ausführungsform bleibt das niedrigstwertige Bit in beiden Fällen unberücksichtigt, und weil erkanntermaßen große Differenzen nicht toleriert werden können, führt man den Vergleich in zwei Ebenen durch. Im einzelnen werden die Bits 1, 2, 3 und 4 der das gespeicherte und das ankommende Videosignal darstellenden Wörter dem (-)-Eingang 34 bzw. dem (+)-Eingang 36 eines Differenz-

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Verstärkers 38 zugeführt, dessen Ausgang ein 4-Bit-Wort ist, welches die eventuell vorhandene Differenz zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Videosignal darstellt. Das 4-Bit-Wort vom Differenzverstärker 38 wird einem Integrationsvergleicher 40 zugeführt, der es mit einer 4-Bit-Integrationsbezugszahl vergleicht, die schematisch "bei 42 angedeutet ist und einen vorbestimmten Wert hat, der viel größer als liull ist. Der Ausgang des Integrationsvergleichers ist ein 3-Bit-Wort, und jedes der Bits dieses Worts wird dazu verwendet, in einem Koeffizientendecoder 44 den Wert eines Koeffizienten a zu "bestimmen, der festlegt, welcher Bruchteil der Amplitude des gespeicherten Videosignals mit dem gegenwärtigen Videosignal addiert werden soll. Bei der dargestellten Ausführungsform stehen mehrere mögliche Werte für den Koeffizienten a zur Verfugung, nämlich die Werte 3/4-? 1/2 und 1/4. Falls der am Ausgang des Integrationsvergleichers 40 gelieferte Differenzwert gleich Null ist, was die größte tolerierbare Bewegung anzeigt, bekommt der Koeffizient a den Wert 1/4, und wenn die Differenz am Ausgang des Vergleichers 40 größer als Null ist, was eine kleinere Bewegung zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Videosignal als vorher anzeigt, dann liefert der Decoder einen Koeffizienten mit dem Wert 1/2. Wenn eine noch geringere Bewegung gefühlt wird, wird ein Koeffizient mit dem Wert 3/4- eingestellt.

Es kann vorkommen, daß zwischen den Bits 1?^4 des gespeicherten und des ankommende Videosignals keine Differenz besteht und dennoch in Wirklichkeit eine große Differenz zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Videosignal vorhanden ist, die sich in den höherwertigen Bits äußert. Um dieser Wahrscheinlichkeit Rechnung zu tragen, wird ein zweiter Vergleich zwischen den Bits 5? 6, 7 des gespeicherten Videosignals und den entsprechenden Bits des ankommenden Videosignals durchgeführt„ Zu diesem Zweck werden die drei höchstwertigen Bits des gespeicherten und des gegenwärtigen Videosignals dem (-)-Eingang 60 bzw. dem (+)**Eingang 62 eines zweiten Differenzverstärkers 64 angelegt, dessen ausgangsseitiges 3-Bit-Wort einem ODER-Glied 66 zugeführt wird. Wenn der Differenzverstärker 64 eine Differenz zwischen den drei höchstwertigen Bits des gespeicherten und des gegenwärtigen Videosignals fühlt und somit anzeigt, daß zwischen den beiden Signalen eine Bexiregung liegt, die größer ist als die von der Integrationsbezugszahl 42 angegebene

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zulässige Schwelle, dann liefert das ODER-Glied 66 ein Signal an einen Eingang eines zweiten ODER-Gliedes 68, welches daraufhin seinerseits ein Ausgangssignal erzeugt, das schließlich einem Multiplexer 54- zugeführt wird, der effektiv "bewirkt, daß der Koeffizient a auf Null geht, d.h. daß nur das ankommende Videosignal zum Ausgangsanschluß des Systems gekoppelt wird. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 66 wird außerdem einem Steuereingang 4-1 des Integrationsvergleichers 4-0 zugeführt, womit dieser gezwungen wird, an seinem Ausgang den Differenzwert Null zu liefern, was einer Anzeige der größten tolerierbaren Bewegung entspricht.

Um den Zeitpunkt des Endes des Steuerimpulses D effektiv zu verzögern, d.h. um das Aufhören eines vollständigen Nebenschlusses des ankommenden Videosignals zur Ausgangsklemme oder der Übertragung verschiedener Bruchteile des gespeicherten Videosignals zur Ausgangsklemme zu verzögern, ist für jedes Bit des im Integrationsvergleicher 40 erzeugten 3-Bit-Worts eine Einrichtung 29 vorgesehen, welche Eigenschaften hat, wie sie in Verbindung mit Figur beschrieben worden sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 4- nur eine solche Einrichtung dargestellt, in Wirklichkeit ist für jede der beiden anderen Steuerleitungen eine ebensolche Einrichtung vorgesehen. Die Ausschaltzeitpunkte der den drei Bits des vom Integrationsvergleicher 4-0 erzeugten 3-Bit-Worts zugeordneten Einrichtungen sind normalerweise so gewählt, daß sie sich jeweils voneinander unterscheiden und sich außerdem vom Ausschaltzeitpunkt einer in gewisser Hinsicht ähnlichen Einrichtung 29' .. unterscheiden, die im Wege des Nebenschluß-Steuersignals liegt. Ähnlich wie die Einrichtung 29 verzögert die Einrichtung 29' das Ende (Ausschaltzeitpunkt) der Steuerwellenform D und außerdem den Einschaltzeitpunkt. D.h., das Steuersignal für a = 0 wird gegenüber den anderen Steuersignalen a = 1/2 oder a = 1/4- verzögert^ wodurch effektiv mindestens ein Zwischenwert von a ermöglicht wird, bevor a gleich Null wird. Somit wird bei der beschriebenen digitalen Ausführungsform die weiche Anstiegsflanke der Wellenform D¹-¹ nach Figur 3 in Form eines vielschrittigen Übergangs realisiert, und es wird verhindert, daß ein sehr schneller Wechsel von einem Ausgangssignal mit großen Anteilen des gespeicherten Signals auf ein Ausgangssignal erfolgt, das nur aus dem ankommenden Signal besteht.

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Die Zeitspanne, um welche die Einrichtung 29' das Ausschalten des Nebenschluß-Steuersignals verzögert, ist vorzugsweise kürzer als die von der Einrichtung 29 bewirkte Ausschaltverzögerung der Steuerimpulse für jeden der drei exemplarischen Werte des Koeffizienten a. Außerdem wird der Steuerimpuls, der die Wahl eines kleineren Koeffizienten a herbeiführt, kürzer gemacht als die Steuerimpulse, welche die Wahl eines Koeffizienten a höheren Werts herbeiführen. Dies stellt sicher, daß nach dem Ende einer das tolerierbare Maß überschreitenden Bewegung zuerst einmal bewirkt wird, daß das Videoausgangssignal nicht mehr gleich dem eingangsseitigen Videosignal ist; d.h. der Koeffizient a geht von a = 0 allmählich auf höhere Werte, zunächst auf a = 1/4, dann auf a = 1/2 und dann auf a = 3/4. Bei dieser digitalen Ausführungsform bildet also die abfallende Flanke der Wellenform D¹' (Figur 3) eine Eeihe von Stufen anstatt eine kontinuierliche Eampe. Der gewünschte Zweck wird jedoch erreicht, d.h. im Videοausgangssignal gibt es keine abrupten oder sehr schnellen Änderungen von großen Anteilen des ankommenden Videosignals auf große Anteile des gespeicherten Videosignals.

In der Anordnung nach Figur 4 kann die Einrichtung 29 die Form eines vierstufigen Schieberegisters 29a haben, wobei die Ausgänge jeder Eegisterstufe und auch der Eingang der ersten Stufe mit einem mehrere Eingänge aufweisenden ODER-Glied 29b verbunden sind. Als Beispiel sei die Einrichtung 29 betrachtet, die mit derjenigen Ausgangsleitung des Integrationsvergleichers 40 verbunden ist, welche letzten Endes die Auswahl des Koeffizienten a = 1/2 bestimmt, und ferner sei angenommen, daß der Vergleicher 40 auf dieser Ausgangsieitung einen positiven Logikwert (z.B. den Binärwert "1") liefert, wenn er feststellt, daß der Wert 1/2 die richtige Größe für den Koeffizienten a ist. Dieser Binärwert "1" wird dann durch die N Stufen (vier Stufen beim vorliegenden Beispiel) des Schieberegisters geschoben, und da das ODER-Glied 29 zusätzlich zu den Ausgangssignalen jeder der vier Stufen die binäre "1" empfängt, verlängert es jedes vom Schieberegister empfangene Signal um ein Maß, das gleich ist der erforderlichen Anzahl von Taktintervallen (im vorliegenden Fall vier) zum Hindurchs chi eben der binären "1" durch das Schieberegister. Im System nach Figur 1, wo

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das Taktintervall 93 Nanosekunden beträgt, wird also die Verwendung der Einrichtung 29 in einem der Ausgangskreise des Integrationsvergleichers 4-0 dazu führen, daß die Ausschaltzeit des Steuerimpulses D um 372 Ifanosekunden hinausgezögert wird.

Die Einriahtung 29' im Bebenschluß-Steuerkanal ist ähnlich der Einrichtung 29 und kann ebenfalls die Form eines mehrstufigen Schieberegisters haben (in diesem Fall ein 3-stufiges Register), wobei die Ausgänge jeder Stufe mit einem mehrere Eingänge aufweisenden ODER-Glied 29d verbunden sind. Anders als bei der Einrichtung 29 wird jedoch hier der Eingang der ersten Stufe nicht auf einen Eingang des ODER-Gliedes 29d gegeben, was dazu führt, daß das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 68 um ein Maß gleich einem Taktintervall verzögert wird. Beim Einsatz im System nach Figur 1 wird also die Einrichtung 29' den Einschaltzeitpunkt des Steuerimpulses D um 93 Nanosekunden verzögern und außerdem, ähnlich dem Betrieb der Einrichtung 29, den Ausschaltzeitpunkt des Steuerimpulses D um 279 Nanosekunden hinauszögern, Dies reicht aus, um sicherzustellen, daß alle lästigen Sprungerscheinungen der in Verbindung mit Figur 2 diskutierten Art beigelegt werden, und um außerdem die Zeitspanne zu berücksichtigen, um die das ankommende und das gespeicherte Videosignal verzögert werden (wie es noch zu beschreiben ist).

Der Koeffizient a, der durch den Koeffizientendecoder 44- bestimmt worden ist und als Digitalwort vorliegt, wird einer Summierschaltung zugeführt, die schematisch bei 46 dargestellt ist* Die Summierschaltung enthält zwei Elemente 48 und 505 deren ersteres mit a und deren letzteres mit (1 - a) beschriftet ist, um anzuzeigen welcher Amplitudenbruchteil des gespeicherten Videosignals mit welchem Amplitudenbruchteil des gegenwärtigen Videosignals summiert wird. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird das gespeicherte Videosignal in einer Einrichtung 25 um eine vorbestimm-

verzögert
te Zeitspanne T^und dann dem Element 48 zugeführt, während das gegenwärtige Videosignal um ein ähnliches Maß in einer Verzögerungseinrichtung 24 verzögert und dann dem Element 50 zugeführt wird. Bei dem hier beschriebenen digitalen System können die Verzögerungseinriehtungen 24 und 25 jeweils durch ein für ein oder zwei Byte ausgelegte Schieberegister gebildet sein, welches einfach; das Eingangssignal um ein oder zwei Abfrageintervalle verzögert, so

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daß das Ausgangssignal des Schieberegisters ein oder zwei Abfrageintervalle später als das Eingangssignal erscheint. Beim hier gewählten Ausführungsbeispiel hat also f. einen Wert von 93 oder 186 Nanosekunden. Die Verzögerung kann auch langer als diese Werte sein, jedoch hat sich gezeigt, daß die vorausgreifende Wirkung des Systems bei Verzögerungen dieser Dauer genügt. Die Summe der von den Elementen 48 und 50 gelieferten Teilamplituden wird über die Leitung 52 (als 8-Bit-Wort) auf einen Eingang des Multiplexers 54-gegeben, der in Fällen, wo der Wert des Koeffizienten a nicht gleich Null ist, ein Videosignal mit vermindertem Störpegel auf die Ausgangsleitung 22 gibt.

Obwohl für den Betrieb des Systems nicht unbedingt erforderlich, ist zur Erzielung einer unabhängigen Arbeitsweise noch eine weitere Schaltungsmaßnahme getroffen, um den Wert des Koeffizienten a unter bestimmten Bedingungen auf Null gehen zu lassen«, Diese Maßnahme besteht darin, daß das 4-Bit-Wort vom Ausgang des Differenzverstärkers 38 außerdem einem sogenannten "Nebenschluß-Vergleicher" 70 zugeführt wird, in dem es mit einer Nebenschluß-Schwellenzahl verglichen wird, die schematisch bei 72 angedeutet ist. Diese Nebenschluß-Schwellenzahl ist ein 4-Bit-Wort und hat einen etwas größeren Wert als die Integrationsbezugszahl 42. Wenn die am Ausgang des Differenzverstärkers 38 angezeigte Differenz die Nebenschluß-Schwellenzahl übersteigt, dann liefert der Vergleicher 70 ein Ausgangssignal an einen zweiten Eingang des ODER-Gliedes 68, das daraufhin ein Ausgangssignal erzeugt, welches letzten Endes dem Multiplexer 5^- zugeführt wird. Es gibt also zwei Bedingungen, unter denen der Koeffizient a jeweils auf Null geht und somit nur das gegenwärtige Videosignal auf die Ausgangsieitung 22 gekoppelt wird: entweder wenn irgendeine Differenz zwischen den drei höchstwertigen Bits des gespeicherten und des gegenwärtigen Videosignals vorhanden ist oder wenn die Differenz zwischen den vier niedrigstwertigen Bits des gespeicherten und des gegenwärtigen Videosignals eine vorbestimmte Nebenschluß-Schwellenzahl übersteigt. Egal aus welchem Grund der Koeffizient a auf Null gebracht wird, in jedem Fall wird das Ende des vollständigen Nebenschlusses des ankommenden Videosignals durch die Einrichtung 29' verzögert, und mit Beendigung des vollständigen Nebenschlusses durchläuft der Koeffizient a einen oder mehrere Zwischenwerte, bevor er seinen höchsten

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Wert annimmt.

Zusammenfassend gesagt arbeitet das System nach Figur 4- also auf folgende Weise: Wenn der Vergleich des gespeicherten mit dem gegenwärtigen Videosignal anzeigt, daß die Bewegung zwischen beiden Signalen geringer ist als ein vorbestimmtes Maß, dann ändert das System automatisch den Wert des Koeffizienten a abhängig vom Maß der gefühlten Bewegung. In diesem Fall kombiniert die Summierschaltung den Bruchteil (1 - a) des gegenwärtigen Videosignals mit dem Bruchteil a des gespeicherten Videosignals und überträgt das Summensignal zum Eingang " a nicht gleich Null!' des Multiplexers 54-, der dann dieses Summensignal auf die Ausgangsleitung 22 koppelt, Wenn jedoch das System eine ein vorbestimmtes Maß überschreitende Bewegung zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Video-Signal fühlt, dann wird der Koeffizient a auf Null vermindert, so daß nur das gegenwärtige Videosignal auf die Ausgangsleitung 22 gekoppelt wird. Wenn der Wert von a auf Null gebracht wird, dann geht die ganze Vorgeschichte des Bildelements, in dem die übermäßige Bewegung gefühlt wurde, verloren, und nur das gegenwärtige Videosignal für dieses Bildelement wird verwendet. Anschließend muß der Vollbildspeicher für das betreffende Bildelement eine neue Vorgeschichte aufbauen. Man erkennt, daß das in digitaler Bauweise ausgeführte System nach Figur 4- dem schematisch in Figur 3 gezeigten System funktionell äquivalent ist, denn es enthält eine Einrichtung, die abhängig von der Differenz zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Videosignal einen oder mehrere Steuerimpulse erzeugt, um den auf den Ausgang des Systems gekoppelten Betrag des ankommenden Videosignals progressiv als Funktion der Bewegung während der Existenz des oder der Steuerimpulse zu erhöhen. Ferner enthält das System nach Figur 4- eine Einrichtung zum Verzögern des ankommenden und des gespeicherten Videosignals jeweils um das gleiche willkürliche Maß, eine Einrichtung zur Verzögerung des Endes des oder der Steuerimpulse, um die Rückkehr in einen Zustand zu verzögern, bei dem ein größerer Betrag des gespeicherten Videosignals zum Ausgang des störpegelvermindernden Systems gekoppelt wird, und eine Einrichtung zur Bewirkung einer allmählichen Rückkehr in einen Zustand, in dem ein größerer Betrag des gespeicherten Videosignals zum Ausgang des störpegelvermindernden Systems gekoppelt wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

M.) Mit Integration arbeitende Anordnung zum Vermindern des Störpegels in ankommenden Fernsehbildsignalen, mit einer Einrichtung zum Speichern eines Fernsehbildsignals, ferner mit einer steuerbaren Summierungseinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, um einen, ersten Amplitudenbruchteil des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signals mit einem zweiten Amplitudenbruchteil des ankommenden Bildsignals zu addieren und an ihrem Ausgang ein Summensignal konstanten Summenwerts zu erzeugen, und mit einem Bewegungsauswerter, der den ersten und den zweiten Amplitudenbruchteil automatisch und gleichzeitig als Funktion der Bewegung zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Bildsignal ändert und eine Einrichtung enthält, die als Reaktion auf eine einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitende Differenz zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Bildsignal ein Steuersignal erzeugt, dessen Dauer der Zeitspanne entspricht, während welcher die genannte Differenz den Schwellenwert überschreitet, sowie eine Stelleinrichtung, welche die steuerbare Summierungseinrichtung veranlaßt, während der Existenz des Steuersignals den in ihrem ausgangsseitigen Summensignal enthaltenen Amplitudenbruchteil des ankommenden Bildsignals zu erhöhen und den darin enthaltenen Amplitudenbruchteil des gespeicherten Bildsignals zu vermindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsauswerter (Figur 3; Figur 4) folgendes aufweist:

a) eine erste und eine zweite Koppeleinrichtung, deren erste das ankommende Bildsignal auf den ersten Eingang der steuerbaren Summierungseinrichtung (26; 46) koppelt und deren zweite das gespeicherte Bildsignal auf den zweiten Eingang der steuerbaren Summierungseinrichtung koppelt und deren jede eine Verzögerungseinrichtung (24, 25) enthält, um das von ihr gekoppelte Signal um

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ein vorbestimmtes Maß zu verzögern, welches ausreichend groß ist, damit der Beginn des Steuersignals (D) dem verzögerten ankommenden Bildsignal und dem verzögerten gespeicherten Bildsignal vorausgreift;

b) eine Einrichtung (29), welche das Ende des Steuersignals um ein vorbestimmtes Maß hinauszögert, um dadurch ein verlängertes Steuersignal (D¹) zu bilden, und welche das verlängerte Steuersignal der Stelleinrichtung (26a; 44) zuführt, wobei das verlängerte Steuersignal eine Änderung des Amplitudenbruchtexls des ankommenden Videosignals auf einen niedrigeren als dem während des Steuersignals existierenden Wert verzögert.

Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (31) zur derartigen Modifizierung des verlängerten Steuersignals, daß der übergang von einem Zustand, bei dem das ankommende Bildsignal oder ein großer Amplitudenanteil des ankommenden Bildsignals auf den Ausgang gekoppelt wird, in einen Zustand, bei dem ein großer Amplitudenanteil des gespeicherten Bildsignals auf den Ausgang gekoppelt wird, allmählich erfolgt;

b) eine Einrichtung (31) zur weiteren derartigen Modifizierung des verlängerten Steuersignals, daß der Übergang von einem Zustand, bei dem ein großer Amplitudenanteil des gespeicherten Bildsignals zum Ausgang gekoppelt wird, in einen Zustand, bei dem das ankommende Bildsignal oder ein großer Amplitudenanteil des ankommenden Bildsignals zum Ausgang gekoppelt wird, allmählich erfolgt.

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