DE2913404A1

DE2913404A1 - Digitale schaltungsanordnung zur herbeifuehrung eines darstellungseffektes bei der wiedergabe eines video- signals

Info

Publication number: DE2913404A1
Application number: DE19792913404
Authority: DE
Inventors: Masao Inaba; Shigeru Miyahara; Atsumi Sugimoto
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-10-18
Also published as: JPS6031389B2; CA1134026A; DE2913404C2; GB2022957A; US4240112A; GB2022957B; JPS54132123A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung digitale Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art. Sie dient dazu, bei der Wiedergabe von Videosignalen einen speziellen visuell sichtbaren Effekt zu erreichen.

Bei einer Schaltungseinrichtung zur Herbeiführung eines speziellen Darstellungseffektes bei der Wiedergabe eines Videosignals gemäß den US-Patentanmeldungen 839 212 und 922, 634 wird die Struktur eines Fernsehbildes verändert oder es werden mehrere Fernsehbilder miteinander kombiniert. Die Ausdrucksqualität des Fernsehbildes wird jedoch nicht verändert. Um die Ausdrucksqualität zu verändern, um z.B. Schatten oder Aufhellungen herbeizuführen, hat man seither mit einer Filmtechnik gearbeitet. Dieses Arbeiten mit einer Filmtechnik benötigt jedoch zur Vorbereitung Zeit; es ist daher zur Anwendung auf Realzeit-Basis nicht geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine digitale Schaltungsanordnung zur Herbeiführung von bestimmten Darstellungseffekten bei der Wiedergabe eines Videosignals zu schaffen, der auf einer Veränderung der Ausdrucksquälität des wiedergegebenen Bildes beruht. Die Herbeiführung dieses Effektes soll auf Realzeit-Basis, also ohne entsprechende Zeit zur Vorbereitung möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung betrifft ferner verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen. Zunächst wandelt also ein Kodierer (Analog/Digital-Konverter) das Fernseh-Videosignal in ein digitales Videosignal um.

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Dieses weist eine Leuchtdichte-Komponente (Lumineszenz) Y und eine Farbart-Komponente (Chrominanz) C auf. Diese Komponenten werden in einer Trennschaltung dadurch voneinander getrennt und dann in je einer Modifizierungsschaltung so modifiziert, daß eine Veränderung der Gradation der Y und C-Komponenten, d.h. der Tonwertskala, in der sie wiedergegeben werden_s bestimmt durch die Zahl der Quantisierungen, denen das Signal bei seiner digitalen Darstellung unterliegt, erfolgt. Nach dieser Modifikation werden die beiden Komponenten wieder in einem Addierer zusammengefügt. Ein Dekodierer (Digital/Analog-Konverter) wandelt dann das modifizierte digitale Signal wieder in ein analoges Videosignal um, das dann zur Darstellung gelangt. Man erhält so die Möglichkeit, die Gradation wahlweise zu beeinflussen. Die Darstellung kann so eine besondere Ausdrucksquälität erhalten, z.B. nach Art eines Ölgemäldes. Die einzelnen Schritte dieser Operation werden durch Taktsignale gesteuert, die ein Taktsignal-Generator erzeugt.

Die Tonwertskala oder Gradation eines Fernsehbildes, das man als Darstellung digitalisierter Videosignale erhält, die man durch eine A/D-Konvertierung erhält und dann durch eine D/A-Konvertierung rückumsetzt, nimmt mit der Anzahl der Bits zu_s durch die ein Abtastwert eines Videosignals dargestellt wird» Nimmt die Anzahl der Bits ab, so beobachtet man einen damit zusammenhängenden speziellen visuellen Effekt im reproduzierten Bild» Die vorliegende Erfindung nutzt dies dadurch aus_s daß die Anzahl der Bits, die jedem Abtastwert des Videosignals zugeordnet werden, steuerbar gemacht bzw. beschränkt wird. Gleichzeitig erfolgt bei der Dekodierung eine leichte Kompensation des. Gleichspannungspegels, die den Wegfall einiger Bits ausgleicht.

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Diese Modifikation der* Gradation zur gewollten Herbeiführung dieses Effektes findet wie folgt statt: Es wird lediglich eine vorbestimmte Zahl der Bits, die einem Abtastwert des Videosignals zugeordnet sind, nämlich beginnend mit dem signifikantesten Bit (MSB = most significant bit) - nur das l.-te bis n-te Bit dekodiert. Das (n+l)-Bit und die weiteren weniger signifikanten Bits bleiben unberücksichtigt. Z.B. wird nur das 1. bis 3. Bit, wobei das 1. Bit das am meisten signifikante (MSB) sei, dekodiert. Das reproduzierte Bild ist dann in einer Gradation von 8 Abstufungen (= 2 ) dargestellt. Werden lediglich das 1. bis 4. Bit (beginnend mit dem MSB) dekodiert, so erhält man ein reproduziertes Bild mit einer Gradation von 16 Ab-

1}.

stufungen (=2 ). Das reproduzierte Bild mit reduzierter Anzahl von Abstufungsschritten gibt den Eindruck eines Ölgemäldes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Es stellen dar:

Figur 1 die tabellarische Darstellung einer ersten Möglichkeit der Modifikation der Gradation;

Figur 2 eine tabellarische Darstellung einer zweiten Möglichkeit der Modifikation der Gradation;

Figur 3 eine tabellarische Darstellung einer dritten Möglichkeit der Modifikation der Gradation;

Figur ty ein Blockschaltbild eines Ausführungsbexspxeles; Figur 5 ein Schaltbild der Modifikationsschaltung in Figur 4;

Figur 6 ein Schaltbild einer weiteren Modifikationsschaltung in Figur H.

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Verwendet man zur Kodierung eines Videosignals, das durch mehr als 3 Bits dargestellt wird, ein mid-tread-System, so führt die Dekodierung nur der 3 signifikantesten Bits zu einem Gleichspannungsabfall, der gleich der Hälfte der Wichtung des an 3. Stelle signifikanten Bits ist. Daher nimmt man eine Kompensation vor, die den Wegfall der weniger signifikanten Bits, also des 4., 5. etc. Bits ausgleicht. Nach Fig. 1-3 gibt es für eine derartige Kompensation 3 Möglichkeiten. Es sei dabei angenommen, daß Modifikation dadurch erfolgt, daß die ersten N Bits, dargestellt durch ·£·, gezählt vom am meisten signifikanten Bit (MSB
ergeben.

Bit (MSB), dekodiert werden und so eine Gradation in 2 Stufen

Beim Verfahren nach Fig. 1 wird das (N+l)-te Bit, gezählt vom MSB, in eine "1" und das (N+2)-te Bit und die weiteren weniger signifikanten Bits in eine "0" verwandelt. Beim Verfahren nach Fig. 2 wird zur Kompensation das (N+l)-te Bit, vom MSB gezählt, in eine "0" und das (N+2)-te Bit und die weiteren weniger signifikanten Bits in eine "1" verwandelt. Beim Verfahren nach Fig. 3 werden die veränderlichen Daten von außen her gesteuert, um sie in der gezeigten Weise zu verändern.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen die Ergebnisse der Modifikation der Gradation unter der Voraussetzung, daß jedem Abtastwert des Videosignals 8 Bits zugeordnet sind. In Fig. und 2, die je eine verschiedene Kompensation der Gleichspannungspegel zeigen, erfolgt dann keine Modifikation, wenn ein äußeres 3-Bit Steuersignal (C, B, A) den Wert (1, 1, 1) annimmt. Hat das Steuersignal den Wert (1, 0, 0), so wird das Eingangs-Codewort jedes Abtastwertes des Videosignals derart modifiziert, daß sich eine Gradation in 32 Stufen ergibt. Gleichermaßen erfolgt bspw., wenn das

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Steuersignal (O, 1, 0) ist, eine Modifikation des Codewortes derart, daß die Gradation 8 Stufen hat. In Fig. 1 bis 3 bezeichnen "0" und "1" diejenigen Bits, die zwangsweise fixiert sind; das Symbol "£·" zeigt an, daß die vom Eingang zugeführten Bits die zur Modifikation vorgesehene Schalteinheit ohne Modifikation passieren. Im Beispiel nach Figur 3 werden die von außen zugeführten Daten zu dem vom Eingang her zugeführten Video-Codewort addiert und der daraus hervorgehende Code der Modifikation der Gradation unterworfen. Ist bspw. das Steuersignal (1, 0, 0), so erfolgt eine Gradation in 32 Stufen. In der Zeichnung zeigt "X" Video-Codeworte an, nachdem sie eine Gleichspannungspegel-Kompensation erfahren haben.

In dieser Art und Weise wird also eine Modifikation der Gradation dadurch durchgeführt, daß die Anzahl der Bits die ein Videosignal darstellen, beschränkt wird und daß für die Y und C-Komponenten eine Kompensation des Gleichspannungspegels durchgeführt wird, um so einen einem ölgemälde gleichen Eindruck mit einer gewissen gewünschten Rauhheit zu erzeugen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 gelangt der Abtastwert eines analogen Videosignals an die Eingangsklemme 1. Er wird von dem Analog/Digital-Konverter 2 in ein 8-Bit parallel binär codiertes Codewort umgewandelt. Jedes Codewort wird in einer Y/C Trennschaltung 3 in eine Y-Komponente und eine C-Komponente 13' aufgetrennt. Die Y-Komponente 13 wird an die eine Modifikationsschaltung 4 zur Modifikation der Farbart-Gradation, die abgetrennte C-Komponente an die Modifikationsschaltung 4' zur Modifikation der Leuchtdichte-Gradation geführt. In diesen Modifikationsschaltungen 4 bzw. 4^f werden die Y- bzw. C-Komponenten 13, 13^f einer Modifikation der Gradation unterworfen. Die Ausgangssignale und 16' der Modifikationsschaltungen 4, 4^f werden dann

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wieder in einem Y/C-Addierer addiert, dessen Ausgangssignalwert im Digital/Analog-Konverter 6 dekodiert wird. Eine Schaltung 7 dient dazu, wieder ein Synchronisiersignal einzusetzen, das an der Klemme 10 zur Verfügung gestellt und mit dem reproduzierten analogen Signal am Ausgang des D/A-Konverters 6 so kombiniert wird, daß ein analoges TV-Videosignal reproduziert wird. Von Klemme her liegt ein Steuersignal an der Modifizierungsschaltung M- und von Klemme 12 her an der Modifizierungsschaltung h¹ an. Die Umsetzungsvorgänge werden von Taktimpulsen gesteuert, die ein Taktimpulsgenerator 9 abgibt.

Die Modifikationsschaltungen 4 und H·' werden gemäß den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Schemata gesteuert, u.a. auch bezüglich der Kompensation. Ein Beispiel einer solchen Modifikationsschaltung bzw. ihrer Steuerung wird imfolgendem anhand von Figur 5 erläutert. Das 8-Bit parallele Video-Codewort 13 (13') für je ein Abtastwort, also das 1. (MSB) bis 8. Bit (am wenigsten signifikantes Bit) gelangen je an einen zugeordneten 3-Zustande-Puffer IU mit 3 Klemmen. Die Ausgänge dieser Puffer IM- gelangen je an ein UND-Verknüpfungsglied 15, deren Ausgänge wiederum den Ausgang bzw. 16' der Modifikationsschaltungen M- bzw. 4¹ bilden. Die Steuersignale A, B, C gelangen von außen an den Dekodierer 17, dessen Ausgangssignale ebenfalls in der dargestellten Weise an die Puffer 14 gelangen. Als Dekodierer 17 kann z.B. ein Baustein SN74LS138 N der Fa. Texas Instruments verwendet werden. Hat das Bit B des Steuersignals niedrigen Pegel und die übrigen Bits, also A_s C, hohen Pegel, hat also das Steuersignal nach Figur 1 den Wert (1, 0, 1) ist, dann ist der Pegel des Ausgangssignals Yr des Dekodierers 17 niedrig, während die Ausgangssignale YO - YH und Y6, Y7 hoch sind. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Ausgang S₁ des Puffers in der Datenleitung des 7. Bits im fließendem (floating) Zustand. Er wird jedoch durch eine Vorspannung auf eine

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höhere Spannung von (+5V) hochgehoben, wenn am Widerstand R am Ausgang des Puffers 14 eine Vorspannung entsteht. Im vorliegenden Fall ist das Ausgangssignal S„ des dem 6. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsgliedes 15 ebenfalls hoch, so daß der Ausgang S- des dem 7. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsgliedes ebenfalls hohen Pegel annimmt. Das Signal wird niedrig und daher ist auch das Signal S₅ am Ausgang des dem 8. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsgliedes niedrig Es ergibt sich also die Modifikation der Gradation nach Figur 1. Der Schalter 18 steuert diese Modifikation und damit der Video-Effekt insgesamt. Die Modifikation der Gradation nach Figur 2 geht aus dieser Schaltung einfach hervor, wenn man eine logische Schaltung einsetzt, die die Korrektur nach Figur 2 realisiert. Eine derartige Schaltung kann der Fachmann ohne weiteres zusammensetzen, so daß es hier keiner weiteren Darstellung bedarf.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Durchführung der in Figur 3 dargestellten Operation. In diesem Schaltkreis sind die von außen zugeführten variablen Codeworte schon von vornherein in Vorwegnahme eines bestimmten Gleichspannungspegels zum Videosignal-Codewort addiert worden. Dann wird unter Steuerung von außen die Anzahl der Bits des Video-Codewortes, die als Daten des Videosignals abgegeben werden, beschränkt. In diesem Fall können durch eine Gruppe von Schaltern 26 nicht nur die Pegel der Gleich spannungskorrekturen sondern auch die Y oder C-Komponenten variiert werden.

Das Codewort 13 (13 -^f) für das Video-Codewort am Eingang und Kompensationsdaten 20 werden in Addierern 21 und 22 addiert, deren Ausgangssignale dann an Torschaltungen 25 gelangen, die durch mehrere UND-Verknüpfungsglieder 15

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gebildet werden. Das Steuersignal gelangt an den Dekodierer 23. Mur wenn der für die Herbeiführung des Effektes maßgebende Steuerungsschalter 24 eingeschaltet ist, dann steuert der Dekodierer 23 die UND-Verknüpfungsglieder 15 der Steuerschaltung 25. Ist also bspw. das Steuersignal gemäß Figur 3 (0, 1, 1), hat nur Ausgang Y3 des Dekodierers 23 niedrigen Pegel, während die restlichen Ausgänge YO - Y2 und YU - Y7 hohen Pegel haben. Der Ausgang S_ des UND-Verknüpfungsgliedes 15 ist hoch, die Ausgänge S₇ und S„ sind niedrig. Demgemäß sind das fünfte und die weniger signifikanten Bits, d.h. die Ausgänge Sq und S₁-, S^₁ alle niedrig. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das 1. bis H. Bit, vom MSB an gezählt, wirksam, um die Modifikation der Gradation mit Gleichspannungskompensation durchzuführen.

Wie beschrieben, wird auf diese Weise ein spezieller Video-Effekt durchgeführt, der ein reproduziertes Bild ergibt, das wie ein ölgemälde wirkt.

- Ende der Beschreibung -

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Claims

Patentansprüche

Digitale Schaltungsanordnung zur Herbeiführung eines Darstellungseffektes bei der Wiedergabe" eines Videosignals , dadurch gekennzeichnet, daß das eingehende Videosignal abgetastet und der Abtastwert in einem Kodierer (2) in ein digitales Signal mit einer bestimmten Anzahl binärer Ziffern umgewandelt wird, und daß dieses digitalisierte Signal an eine Modifizierungs" schaltung (4, 4^r) gelangt, in der zur Herabsetzung der Gradation die Zahl der das genannte Videosignal darstellenden Bits verringert wird und daß das von dieser Modifizierungsschaltung abgebene Signal in einem Dekodierer (6) in ein analoges Videosignal rückumgesetzt wird.

-2-

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal am Ausgang des Kodierers (2) in einer Trennschaltung in ein Leuchtdichte-Signal (13) und in ein Farbart-Signal (13^f) aufgetrennt wird und für diese Signale getrennt Modifikationsschaltungen (4, 4') vorgesehen sind, deren Ausgangssignale (16, 16') anschließend in einem Addierer (5) addiert und an den Dekodierer (6) weitergegeben werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Modifikationsschaltung (4, 4') ein Steuersignal (A, B, C) gelangt, das ein logisches Netzwerk (15, 25) so steuert, daß die Bits des digitalisierten Videosignals in Abhängigkeit des Steuersignals geändert werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (A, B, C) an einen weiteren Dekodierer (17, 23) gelangen, der die Steuersignale in Ausgangssignale (Y₀ - Y₇) umsetzt, deren Zahl gleich der vorbestimmten Anzahl der Ziffern des digitalisierten Videosignals ist, und daß die Ausgänge des weiteren Dekoders (17, 23) das logische Netzwerk (15*, 15, 25) steuern.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der binären Signale einer Gleichspannungsänderung zur Kompensation der wegfallenden Bits Rechnung trägt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Addierer (20, 21) zur Addition von Kompensations-Daten zu den Daten des digitalen Videosignals.

'-Ende der Ansprüche-

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